【正文】 將在政治、經(jīng)濟上將造成較大損失的企業(yè)，如主要設(shè)備損壞，連續(xù)生產(chǎn)過程被打斷，造成減產(chǎn)等。一級負荷屬重要負荷，如中斷供電將造成十分嚴(yán)重的后果，因此要求應(yīng)由兩個電源供電，對于一級負荷中特別重要的負荷，除要求兩個電源外還要求必須增設(shè)應(yīng)急電源，為保證對特別重要負荷的供電，嚴(yán)禁將其他負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。并分別用符號、表示年有功最大負荷、年無功最大負荷和年視在功率最大負荷。因此年最大負荷利用小時： （21）式中——全年消耗的有功電能，kWh。由于各用電設(shè)備并不是同時工作，因此，在計算負荷時，不能將其額定功率簡單地直接相加，而需將不同工作制的用電設(shè)備額定功率換算成統(tǒng)一規(guī)定的工作制條件下的功率，稱之為用電設(shè)備功率。對這種用電設(shè)備有 （23）（二）短時工作制這類工作制的用電設(shè)備工作時間很短，而停歇時間相當(dāng)長。反復(fù)運行，工作周期一般不超過10min。斷續(xù)周期工作制設(shè)備的設(shè)備容量，一般是對應(yīng)于某一標(biāo)準(zhǔn)負荷持續(xù)率的。用電設(shè)備組計算負荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。其計算公式為 kW （26） kvar （27） kVA （28） A （29）式中、——該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷；——該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW——額定電壓，V——功率因數(shù)角的正切值——該用電設(shè)備組的計算負荷電流，A——需用系數(shù)在配電干線上或礦井變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或礦井變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。故需用電容器補償。1）提高電力系統(tǒng)的供電能力 在發(fā)電和輸、配電設(shè)備的安裝容量一定時，提到用戶的功率因數(shù)相應(yīng)減少了無功功率的供給，則在同樣設(shè)備條件下，電力系統(tǒng)輸出的有功功率可以增加。3）減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量由于用戶功率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡(luò)中的電流減少。4）降低電能成本從發(fā)電廠發(fā)出的電能有一定的總成本。在發(fā)電設(shè)備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應(yīng)增多了，每度電的總成本就會降低。1）提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)。在本設(shè)計中，扇風(fēng)機和壓風(fēng)機就采用了同步電動機，它對該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補償作用。人工補償一般采用并聯(lián)電力電容器，利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負載產(chǎn)生無功功率進行交換，從而減少了負載向電網(wǎng)吸取無功功率。補償電容器組的接線方式在無功補償中，10kV及以下線路的補償電容器組常按三角形接線，主要原因如下：① 三角形接線可以防止電容器容量不對稱（如個別電容器的熔斷器熔斷）而出現(xiàn)的過電壓，電容器對過電壓是比較敏感的，若為星形接線，則由于中性點位移，使部分相欠電壓而部分相過電壓。② 三角形接線若發(fā)生一相斷線，只是使各相的補償容量有所減少，不致于嚴(yán)重不平衡。③ 用三角形接線可以充分發(fā)揮電容器的補償能力，電容器的補償容量與加在其兩端的電壓有關(guān)，即 （214）電容器采用三角形接法時，每相電容承受線電壓，而采用星形接法時，每相電容承受相電壓，所以有 （215）上式表明，具有相同電容量的三個單相電容器組，采用三角形接法時的補償容量是采用星形接法的三倍。需要電容器的容量： （216）式中 ——補償電容器的容量，單位：kvar——總有功功率， 單位：kW——補償前的功率因數(shù)，——補償后的功率因數(shù), 計算可知： =7002（）=1821(kvar)電容器采用雙星型接線接在變電所的二次母線上，因此選容量為30kvar，額定電壓為kV的電容器，裝于電容柜中，每柜裝9個，每柜容量為270kvar，則電容柜的總數(shù)為：N=1821247。故每段補償電容器容量540kvar。共計7個電容柜。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。因此，在變壓器容量和臺數(shù)的選擇上應(yīng)遵循一定的原則。對于城郊變電站，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。對于有重要負荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在其過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的70%～80%。（2） 如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。（3） 對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1～2級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。補償后的6千伏母線計算負荷即主變壓器應(yīng)輸出的電力負荷，此時計算主變壓器損失，在未選型之前可用負荷計算中的結(jié)果按下式近似計算如下：==8726=174kW==5207=417kvar變電所35KV母線總負荷為：為了保證煤礦供電，并根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定主變壓器應(yīng)選用一主一備，在一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺變壓器必須保證煤礦的安全生產(chǎn)用電的原則。礦井變電所主變壓器兩臺采樣分列同時運行，所以主變壓器損耗計算如下：有功損耗：kW無功損耗： kvar由以上計算，則35千伏母線總負荷為： 最大有功負荷年利用小時數(shù)小時，則年電耗為：則噸煤電耗為：因采用高壓6kV集中補償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補償作用，因此低壓變壓器可根據(jù)第二章的計算視在容量進行選擇。1）安全可靠，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。為此，應(yīng)簡化接線，減少供電層次和操作程序。提高經(jīng)濟性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負荷中心。變電所的主接線是由個各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，變電所起著接受電能，并將電能(或經(jīng)主變壓器降壓)再分配給全礦用電設(shè)備的作用。它與電源進線回路數(shù)、電壓等級、距電源遠近、主變壓器的臺數(shù)等因素有關(guān)。它具有接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便，以及因不設(shè)發(fā)電機電壓級母線，使得在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路時，短路電流相對而言于具有母線時，有所減小等特點；這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受到制造條件或價格甚高等原因造成的困難。橋式接分為外橋、內(nèi)橋和全橋三種。（1） 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)少、四個回路只需三臺斷路器。（3） 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短、故障率較少的情況。（1） 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)少，四個回路只需三臺斷路器。（3） 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高的情況。線路與變壓器均設(shè)有斷路器。其缺點是設(shè)備多、投資大，變電所占地面積較大。 6kV側(cè)接線方式選擇（1） 優(yōu)點：接線簡單清晰，操作方便，設(shè)備少，配電裝置的建造費用低。（2） 缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。（3） 適用范圍：由于單母線接線工作可靠性和靈活性都較差，故這種接線主要用于小容量特別是只有一個電源的變電所中。當(dāng)某回受電線路或變壓器因故障及檢修停止運行時，可通過母線分段斷路器的聯(lián)絡(luò)，保證繼續(xù)對兩段母線上的重要負荷供電。（1） 優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要一、二級用戶可以從不同段上引出兩個回路，有兩個電源供電。（2） 缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在此期間內(nèi)停電。另外，在擴建時需向兩個方向均衡擴建。 圖32 單母線分段式接線圖雙母接線中有兩組母線，每一電源或每條引出線，通過一臺或兩臺斷路器，分別接到兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路固定與某—組母線連接，以固定連接方式運行。：各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。（2）缺點，每回路就要增加一組母線隔離開關(guān)。（3）適用范圍當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢復(fù)供電。綜上所述，考慮到經(jīng)濟性和滿足礦井供電的要求，6kV側(cè)采用單母分段式接線方式。絕緣損壞時由于絕緣老化、過電壓或機械損傷等原因造成的。此外，鳥獸在裸露的導(dǎo)體上跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞，短路點的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷。短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決下列技術(shù)問題。（2）設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。（4）確定合理的主接線方案和主要運行方式等。（1）標(biāo)幺制用相對值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺制。因此，4個基準(zhǔn)值中只有兩個是獨立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓為給定值，再按計算式求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗，即 （42）（2）各元件的標(biāo)幺電抗計算取，為基準(zhǔn)容量 。線路的標(biāo)幺電抗為 即 （43） 。一般工礦企業(yè)的供電系統(tǒng)可看作無限大容量系統(tǒng)，其系統(tǒng)阻抗可以作為零對待。若已知供電系統(tǒng)的系統(tǒng)電抗有名值,則系統(tǒng)標(biāo)幺電抗為 （45）若已知供電系統(tǒng)出口處的短路容量,則系統(tǒng)的電抗有名值為 （46）進而求得系統(tǒng)標(biāo)幺電抗為 即 （47）（3）短路沖擊電流 在高壓供電系統(tǒng)中為 （48） （49） 式中 ——三相短路電流周期分量的有效值 本變電所35kV采用全橋接線，6kV采用單母分段接線；主變壓器型號為,35/，(%)=；地面低壓變壓器型號為,6/，；35kV電源進線為雙回路架空線路，線路長度為6km；系統(tǒng)電抗在最大運行方式下，在最小運行方式下。表41 地面變電所6kV母線上的線路類型及線路長度序號設(shè)備名稱電壓（kV）距6kV母線距離（km）線路類型1主井提升6C2副井提升6C3扇風(fēng)機16K4扇風(fēng)機26K5壓風(fēng)機6C6地面低壓C7修配廠C8洗煤廠K9工房K10啤酒廠K11井下6kV母線6C一般選取各線路始、末端作為短路計算點，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，并作為上一級繼電保護的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗繼電保護的靈敏度。由于本設(shè)計35/6kV變電所正常運行方式為全分列方式，故任意點的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且各短路點的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)，故可畫出等效短路計算圖。最大運行方式下的三相短路電流最小運行方式下的兩相短路電流（3）點短路電流計算（折算到6kV側(cè)）最大運行方式下的三相短路電流6kV側(cè)的短路電流參數(shù) 最小運行方式下的兩相短路電流6kV側(cè)的最小兩相短路電流為(4) 井下母線短路容量計算（點）井下6kV母線距井上35kV變電所的最小距離是：副井距35kV變電所距離+井深+距井下中央變電所的距離，即，其電抗標(biāo)幺值為最大運行方式下井下母線短路的標(biāo)幺電抗為井下母線最大短路容量為 在煤礦供電系統(tǒng)中，由于電力系統(tǒng)的容量大，故短路電流可能達到很大的數(shù)值。故增大系統(tǒng)電抗，限制短路電流是必要的。其他短路點的計算與以上各點類似。變電所用的高壓設(shè)備一般有斷