矿山电工学课程设计.doc

矿山电工学课程设计说明书设计题目:煤矿企业35KV 6KV 变电站设计 助学院校: 河南理工大学 自考助学专业: 机电设备与管理 姓 名: 张 珂 自考助学学号: 410402199509 成 绩: 指导教师签名: 河南理工大学成人高等教育2O14 年 月 日目录第1章 本设计研究内容41、工厂供电的意义和要求42、工厂供电设计的一般原则43、本设计的具体内容54、本设计的原始资料6第2章 工厂的电力负荷及其计算71、负荷计算的目的与负荷分级71.1、负荷计算的内容和目的71.2、电力负荷分级及其对供电电源的要求72、计算负荷的实用计算方法82.1、负荷计算的方法82.2、各个设备组的计算负荷93、无功功率补偿及其计算113.1、功率因数的改善方法113.2、功率因数补偿及补偿装置的选择11第3章 降压变电站及主变压器的选择141、总降压变电站地址的选择142、总降压变电站型式的选择143、主变压器台数和容量的选择15第4章 总降压变电站主接线方案及供电线路设计161、电气主接线的基本要求162、电气主接线设计原则163、电气主接线方案的选择173.1、35kV侧接线方案173.2、6kV侧接线方案193.3、降压变电站运行方式选择19第5章 短路电流计算211、短路的原因及危害212、短路的类型213、短路计算的目的224、短路计算的方法和步骤224.1、短路计算的方法224.2、短路计算的具体步骤234.3、各点短路电流计算24第6章 电气设备的选择与校验271、电气设备选择的一般条件272、一次设备校验公式273、高压断路器和隔离开关的原理和选择计算284、高压熔断器的选择305、互感器的原理与选择305.1、电流互感器的原理与选择305.2 电压互感器的原理与选择316、高压开关柜的选择317、避雷器的选择318、站用变压器的选择319、输电线及母线的选择329.1、35kV输电线及母线的选择329.2、6kV输电线路及母线的选择3210、选择结果汇总34第7章 继电保护装置的整定计算361、主变压器的保护361.1、差动保护参数整定361.2、过负荷保护382、35kV电力线路保护383、6kV电力线路保护40结束语42参考文献43第1章 本设计研究内容 1、工厂供电的意义和要求 本次课程设计的内容是：煤矿企业地面356kV变电所设计。此次课程设计是对矿山电工这一学科知识的综合应用，通过课程设计理论联系实践，旨在检验自己对本矿山电工这一学科知识的掌握程度，综合运用机电设备与管理这一专业知识的能力。是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次课程设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。 此次矿山电工课程设计目的在于掌握矿山供电系统中负荷统计计算、短路计算、电气设备的选择等设计环节，并进行初步的工程设计，为将来能够独立设计完成供电系统打下坚实的基础 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求： （1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 （4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 2、工厂供电设计的一般原则 工厂供电设计必须遵循以下原则： （1）工厂供电设计必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 （2）工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3）工厂供电设计应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4）工厂供电设计应按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 3、本设计的具体内容 八矿选煤厂总降压变电站及高压配电系统设计，是根据工厂电力负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷分布，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。其具体内容有以下七个方面： （1）负荷计算及无功功率补偿全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。 （2）厂总降压变电站选址及主变压器的台数和容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。 （3）工厂总降压变电站主接线方案及高压供电线路的设计根据变电站配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电站高、低压接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。 （4）工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。 （5）变电站高、低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验。 （6）继电保护装置的整定计算为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路电容器、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置，并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。 （7）防雷和接地设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。 4、本设计的原始资料 矿年产量：90万吨；服务年限：75年；矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井；立井深度：0.36 km ；冻土厚度： 0.35 m ； 矿井地面土质：一般黑土； 两回35kV架空电源线路长度：L1L26.5km ；两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间：t1t22.5s ； 本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：Xs.min0.12（Sd100MVA）； 本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：Xs.max0.22（Sd100MVA）； 井下6kV母线上允许短路容量：Sal100MVA； 本所35kV母线上补偿后平均功率因数要求值：cos35.a0.9； 地区日最高气温： m44 ； 最热月室外最高气温月平均值：m.o42 ； 热月室内最高气温月平均值：m.i32 ； 最热月土壤最高气温月平均值：m 机修车间办公区 生 活 区 主洗车间动力车间储 运 车 间压滤车间 第2章 工厂的电力负荷及其计算供配电系统的设计,首先要根据用户的原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷进行统计,其目的是确定供配电系统方案，并选择其中的各个元器件（如电力变压器、开关设备、导线及电缆等），以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外，负荷计算也是合理地进行无功补偿的重要依据。负荷计算的准确与否直接影响着供电设计的质量。但是，由于影响负荷变化的因素众多,要准确地计算出实际负荷的大小几乎是不可能的,因此负荷计算力求使结果接近实际值。 1、负荷计算的目的与负荷分级 1.1、负荷计算的内容和目的在进行工厂供电设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，能否简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备呢?显然是不能的。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，供配电设计的第一步需要计算全厂和各车间的实际负荷。 1.2、电力负荷分级及其对供电电源的要求根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级。 （1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复，带来极大的政治、经济损失者，属于一级负荷：一级负荷要求有两个独立电源供电。 （2） 二级负荷 中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复，或大量产品报废、重要产品大量减产、造成较大经济损失者，属于二级负荷；二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时(如边远地区)，允许由一回专用架空线路供电。 （3） 三级负荷 不属于级和二级的一般电力负荷即为三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电可用单回线路供电。 2、计算负荷的实用计算方法 分别算出各设备或设备组的Pca、Qca、及Sca，并填入表2中1214列。 对于主井提升机有Pca=Kd1PN1=0.95×1000=950kW Qca=tanPca=0.62×950=589kvar Sca= 对于扇风机1，由同步电动机拖动，表1-1中其cos标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率0.9，且在过励磁的条件下，其功率因数超前，向电网发送无功功率，故为负值。此时同步电动机的无功补偿率约为4060%，近似计算取50%，故其补偿能力可按下式计算： Pca=Kd3PN3=0.88×800=704kW Qca=0.5（tanPca3）=0.5×704×(-0.46)=162kvar Sca3= 同理可得其余各组数据见表1-2在表1-2的合计栏中，合计有功负荷8506 kW和无功负荷4505 kvar是表中12列、13列的代数和，而视在负荷9597 kVA，则是据上述两个数值按公式计算得出，视在容量的代数和无意义。 2.1、负荷计算的方法 (1) 需要系数是把设备功率乘以需要系数和同时系数，直接来计算负荷。这种方法比较简便，因而广泛使用。当用电设备少而功率相差悬殊时，这种方法的计算结果往往偏小，所以不适用于低压配电线路的计算，常用于计算变、配电所的负荷。 (2) 二项式法指计算负荷包括用电设备组的平均功率，同时考虑数台大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法也比较简便但计算结果往往偏大，一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。(3) 利用系数法是采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，在考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，适用于各种范围的负荷计算，但计算过程繁琐，工程设计中仍不普遍采用。 (4) 除以上方法外，还有单位产品电量法、单位面积功率法、负荷密度法、ABC法、变量需要系数法等。这些方法有的只适用某些工业，有的使用数据不多，有的尚未推广。 2.2、各个设备组的计算负荷 在实际工作中用电设备组的负荷是随时间不断变化的，即各种用电设备不一定同时运行，运行中的设备也不可能全部达到满载，所以很难精确地计算出实际负荷的大小。目前广泛采用的供电负荷计算方法多为需用系数法。虽然这一方法的计算结果有一定误差，但还是能满足实际生产的需要。下面以重介负荷为例说明，其他负荷计算结果见表2-1。 重介负荷计算： 0.75）=0.88 (2-1) 有功功率的计算负荷： (2-2) 无功功率的计算负荷： (2-3) 视在功率的计算负荷： (2-4) 计算电流： (2-5) 式中：该用电设备组的有功功率计算负荷； 该用电设备组的无功功率计算负荷； 该用电设备组的视在功率计算负荷； 设备组或单个的设备容量； 需要系数； 设备组或单个设备功率因数正切值； 该用电设备组的计算电流。全厂计算负荷：计算全厂6KV侧总的计算负荷时，应考虑各组间最大负荷同时系数，取 ,则： (2-6) (2-7) (2-8) 补偿前功率因数： (2-9) 表2-1 负荷统计表编号设备名称电压(kV)装机容量工作容量 有功功率(kW) 无功功率(kvar)视在功率(kVA)计算电流（A）1234567891011重介设备浮选设备装车仓原煤罐集中泵房压风机房压滤加压设备联合车间照明 合计666666 660.380.3830003000120010008001200300012002002503000300010008008001000200010001602000.70.750.650.550.80.80.550.80.70.850.750.750.720.70.80.80.720.80.81210022506504406408001100800112170906218481980626.5448.94806001060.2600847727.627972997902.8628.6798.310001527.8100014017011961.5269.1288.486.960.576.896.2147.096.2212.7258.31592.3 3、无功功率补偿及其计算 3.1、功率因数的改善方法 由于选煤厂的用电设备多为异步电动机和变压器等感性负载，造成供电系统功率因数过低，电源设备不能充分利用，所以电力系统不仅要向用电设备提供有功功率，而且还要提供大量的无功功率。因此，必须提高企业的功率因数。 提高功率因数的方法很多，可分两大类，即提高自然功率因数的方法和人工补偿无功功率提高功率因数的方法。 人工补偿无功功率提高功率因数的方法。补偿的方法通常有： (1) 采用移相电容器(即静电电容器)。出于静电电容器具有重量轻、安装方便、投资少、故障范围小、有功功率损耗小、易于维护等优点，所以，安装静电电容器提高功率因数的方法，在工矿企业供电中得到了广泛的应用。 (2) 采用同步电动机。同步电动机在过励磁方式运行(0.80.9超前)时，就向电力系统输送无功功率，提高了功率出数。工矿企业中的高压负荷，如通风机和压风机大多采用同步电动机拖动，这对改善企业的功率因数能起很大作用。 (3) 采用同步调相机。同步调相机实质是空载运行的同步电动机，大容量的同步调相机主要用于电力系统的变电站里，供改进功率因数和调整电力网电压水平，工矿企业一般不采用同步调相机，只有在某些情况下，例如无功功率特别大或者带有频繁冲击时，才用同步调相机。 3.2、功率因数补偿及补偿装置的选择 工矿企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都用并联电容器的方法进行人工补偿。此种方法主要有节省投资，有功功率损失较小，运行维护方便，故障率低，振动无噪音，安装方便等优点。一般将功率因数补偿到0.9以上。 并联电容器补偿方法如下：1、高压集中补偿 装设地点一般接变配电所6-10kV高压母线，其电容柜一般装设在单独的高压电容器室内。其原理电路图如图2-1所示。 这种电路原理图适用于电容器总容量在400kvar以下的无功功率补偿,电容器总容量在400kvar及以上时,电容器采用星型联结。适用于大、中型工厂变配电所作高压无功功率的补偿。其主要特点是初投资较少,运行维护方便,但只能补偿高压母线以前的无功功率。图2-1 高压集中补偿电路原理图 2、低压集中补偿装设地点一般接在变电所低压母线,其电容器柜装设在低压配电柜内。其原理电路图如图2-2所示。其主要特点是能补偿低压母线以前的无功功率,可使变压器的无功功率得到补偿,从而有可能减少变压器容量,且运行维护也较方便。适用范围适于中小型工厂或车间变电所低压侧基本无功功率的补偿。图2-2 低压集中补偿电路原理图 3、单独就地补偿装设地点一般装在用电设备附近,与用电设备并联。其原理电路图如图2-3所示。其主要特点是补偿范围最大,补偿效果最好,可缩小配电线路的截面,减少有色金属的消耗量,但电容器的利用率不高,且初期投资和维护费用较大，适用于负荷相当平稳且长时间使用的大容量用电设备及某些容量虽小但数量多而分散的用电设备(如荧光灯) 。图2-3 单独就地补偿电路原理图 因本厂为35kV总降压变电站，无功补偿采用高压集中补方式。本变电站6kV母线接线初步定为单母线分段，两段母线均应装设电容器柜，为了在每段母线上构成双星型接线，因此在每段母线上的电容器也应分为相等的两组,电容器柜应选择偶数。 全厂自然功率因数=0.743，低于0.9，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.9以上，即，则全厂所需的补偿容量为： 拟选用BWF6.3-120-1W型电容器柜，额定电压6kV，额定容量120kvar，装入电容柜中，每柜装3个，每柜容量为360kvar，则电容柜的总数为： 取n=10, 电容实际补偿为： 人工补偿后的功率因数： 功率因数符合要求。第3章 降压变电站及主变压器的选择 1、总降压变电站地址的选择变电站地址的选择按照国家有关标准和规范，应根据下列要求选择确定：1.接近负荷中心；2.电源布局合理；3.进出线方便；4.所区地形、地貌及面积应满足发展的要求；5.所址不被洪水淹没及冲刷，且地质条件应适宜如下条件；6.确定所址时，应考虑与邻近设施的影响；7.交通运输方便；8.具有可靠的水源，排水方便；9.施工条件方便；10.适当考虑职工生活上的方便。根据上面的要求，本设计结合该工厂的负荷情况和工厂布局，选择该厂的西北角机修车间西面作为总降压变电站的地址，其示意图如图3-1所示。机修车间办公区变电站主洗车间动力 车 间储运车间生活区压滤车间图3-1 总降压变电站地址2、总降压变电站型式的选择 变电站有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变电所型式时，应根据具体的地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。本设计根据该厂的具体情况，采用屋内式配电装置，变压器放置于屋内，6kV侧采用高压成套配电装置。 3、主变压器台数和容量的选择 根据工厂提供的数据，本厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为11961.5kVA，故本厂总降压变电站应选择两台主变压器。由于本厂选用两台主变压器，因此两台变压器的总容量不应小于总的计算负荷，即 (3-1) 装有两台主变压器的变电站，每台主变压器的容量不应小于中的计算负荷的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即 (3-2) 同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和,即 (3-3) 故该厂的总降压变电站选用两台容量为10000kVA，型号为S11-10000/35油浸式低损耗电力变压器,其详细参数见表3-1。表3-1 电力变压器参数额定容量联接组号阻抗电压空载损耗空载电流负载损耗 10000Ynd117.582000.547770 第4章 总降压变电站主接线方案及供电线路设计 主接线设计主要指电气接线方式的选择。要研究常用类型的电气接线方案，并根据工厂对供电可靠性的要求，经技术经济比较选出最合理的电气主接线。 1、电气主接线的基本要求 (1) 保证供电的可靠性 变配电站的一次接线应根据用电负荷的等级，可靠运行方式下提高供电的连续性。供电因事故被迫中断的机会越少，影响范围越小。停电时间越短，则主接线供电的可靠性就越高。 (2) 具有一定的灵活性和方便性 主接线应能适应各种运行方式，并能灵活地进行方式转换，不仅供正常运行时能安全可靠供电，而且在系统故障或设备检修时，也能保证非故障和非检修回路继续供电，并能灵活简便，迅速改变运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。 (3) 具有经济性 设计主接线时，可靠性和经济性之间是矛盾的。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠，运行灵活方便基础上，尽量使设备投资费用和运行费用最少。 (4) 具有发展和扩建的可能性 在设计主接线对应有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。 此外，安全也是全关重要的，包括设备安全及人身安全，要满足这一点，必须符合国家标准和有关技术规程的要求。 2、电气主接线设计原则 变电站主接线是由变压器、母线、隔离开关、断路器等电气设备及其线路联接而成的。主接线应按负荷等级不同对供电可靠性的要求、允许停电时间及用电单位规模、性质和负荷大小，并结合地区供电条件综合选定。关于主接线设计原则： （1）一级负荷应由两个独立电源供电。所谓两个独立电源是指互不联系，互不影响的两个电源。按照负荷需要和允许停电时间，采用双电源自动或手动切换方式保证连续供电。对一级负荷比重较大的变电站，高压侧应引入两条独立电源线路，对一级负荷用电设备则往往采用变压器低压侧独立电源同时供电。 （2）二级负荷应由两条独立线路供电，当引入两条线路有困难时，允许采用一条专用线路供电。 （3）三级负荷无特殊要求。由于选煤厂对供电的特殊要求，特别是防灰尘的要求较高，必须保证供电安全并且其负荷大部分为二级负荷和少量一级负荷，按照电力设计技术规范规定，应尽量做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时，不致中断供电或当中断供电后可以迅速恢复供电。当部分供电条件困难或负荷较小时，可由一条6kV以上专用线路供电。当采用电缆供电时，宜设置备用电缆并使之处于热备用状态。综上所述，选煤厂一般都要求有两个及两个以上的供电电源，而且每路进线都应考虑其中一路发生故障时，另一路应能承担全部负荷。3、电气主接线方案的选择 3.1、35kV侧接线方案本变电站是35/6kV变电站，是电源进线的终端变电站，电源由贾庄变电站和月台河变电站引线,采用双回路供电,使变压器分列运行。主变容量10000kVA，故拟定选用桥式接线。桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。下面对其可行性作简单比较。1、内桥接线：它由两台受电线路的断路器和内桥上的母联断路器组成。主变压器与一次母线的隔离开关联结。它的优点是切换进线方便，设备投资、占地面积相对全桥少，缺点是倒换变压器不方便，继电保护较复杂，适用于距离较长，变压器切换不很频繁的变电站。内桥接线方式图如图4-1所示。图4-1 内桥接线图 这种接线一次侧可设线路保护，但主变压器和受电线路保护的断路器均由受电断路器承担，互有影响，这是它的主要缺点。主变压器一次侧由隔离开关与母线联接，对环形供电的变电站，在操作时常被迫用隔离开关切合空载变压器，当主变压器电压为35kV，容量7500kVA以上时，其空载电流超过了隔离开关的切合能力，此时必须改用由五个断路器组成的全桥接线。2、外桥接线：它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络断路器组成，进线由隔离开关受电。外桥接线方式图如图4-2所示。这种接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便。所以这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电站，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电站。 图4-2 外桥接线图3、 全桥接线：它由进线的两台断路器、变压器一次侧的两断路器和35kV母线上的联络断路器组成，全桥接线方式如图4-3所示。图4-3 全桥接线图这种接线方式适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电站，继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电站占地面积大。 综上所述，本设计35kV侧接线采用全桥接线，其接线图如图4-3所示。 3.2、6kV侧接线方案该厂为二类负荷，要求可靠供电，故变电站6kV侧采用单母线分段（两段），母线用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减小母线故障影响范围，可以提高供电的可靠性和灵活性。对重要负荷从不同分段上引线，以便在母线上某一段发生故障的时候，能保证重要负荷的正常供电，简单清晰，设备少，操作方便，且有利于扩建。单母分段接线图如图4-4所示。图4-4 单母分段接线图 3.3、降压变电站运行方式选择正常情况下，供电系统的长时运行方式，可以是全并联、全分列、部分并联，部分分列等各种组合下的运行方式。1、35kV电源线路对于两回35kV电源线路，若采用并联运行方式则有利于负荷分配和降低线损，但由于线路不独立，保护设置复杂，一般的电流、电压保护不起作用。系统短路电流较大，对所选设备的短路承受能力要求高，故一般不宜采用该方案，实际上极少应用。一路使用、一路带电备用的方案，线路独立，保护设置方便、简单、容易整定，运行较为灵活，短路电流相对较小，但由于一回线路承担全部负荷，线路电压损失和功率损失都较大，故在一定条件下可采用此方案。两回线路采用分列运行，该方案同样是线路独立，保护设置方便、简单、容易整定，而且运行灵活、短路电流相对较小，负荷电流近似为总电流的一半，故电压损失和功率损耗都较小，集中了前两种方案的优点，是较优的运行方式。2、 主变压器两台主变压器若采用并联运行，虽然有负荷分配容易、低损耗等优点，但运行上不独立，保护设置困难，6kV母线上的短路电流大，对设备的短路承受能力要求高，此外对并联运行的变压器参数性能要求较高。因此，两台主变不宜采用并联运行方式。两台主变压器采用一台使用一台备用的方式，则变压器独立运行，保护设置方便，容易整定，运行灵活，短路电流较小，但变压器负荷率高，功率损耗大，不能实行经济运行，故应在一定条件下或不得已时采用。 两台变压器采用分列运行的方式是较优的方案，它兼顾了前两种方式的优点，避免了其缺点，变压器独立运行，保护设置整定方便、运行灵活，短路电流较小，每台变压器的负荷率为50%左右，正在变压器的经济负荷范围内，功率损耗小、温升低，可延长变压器的使用寿命。 3、6kV单母线 由于两台主变压器采用分列运行，故6kV母线必须采用分段运行，也就是分列运行。在这种运行方式下，两段母线分别接有电源和和馈出线，重要的一、二类负荷可由两段母线分别引线供电，当其中一路电源或母线或馈出线发生故障时，该负荷仍可从另一路获得电源。正常运行时，两段母线相互独立、运行灵活、保护设置简单；一路电源故障时，可将分段断路器合闸，形成单母线不分段运行，使一些由单回线路供电的三类负荷也不致于长期断电。4、 由以上分析可确定，对于大中型工矿企业35kV变电站，其最佳运行方式为全分列运行，即35kV电源线路、主变压器、6kV母线均为分列运行的方案。该方案无论从经济运行与节约设备投资的角度，还是从供电性能与过流保护设置的角度，都是较优的运行方案。故由上述分析可得，本系统运行方式采用全分列运行方式，在该运行方式下，线路独立，保护设置方便、简单、容易整定，而且运行灵活，系统阻抗大，短路电流相对较小，负荷电流近似为总电流的一半，故电压损失和功率损失都较小，是较优的运行方式。 根据本章论述设计该厂的高压供电系统简图如图4-5所示。其高压供电系统主接线图见附录二。第5章 短路电流计算 为保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，不仅要考虑系统在正常状态下的运行情况，还应该考虑系统发生故障时的运行情况及故障产生的后果等。电力系统短路是各种系统故障中出现最多、情况最严重的一种。所谓“短路”，就是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地（指中性点直接接地系统）之间发生通路的情况。 1、短路的原因及危害 发生短路的原因主要有下列几种： （1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起绝缘损坏； （2）架空线路因大风或导线覆冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等； （3）电气设备因设计、安装及维护不良所导致的设备缺陷引发的短路； （4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后没有拆除接地线就加上电压等。 短路故障发生后，由于网络电路总阻抗大为减少，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有下列几个方面： （1）强大的短路电流通过电气设备使发热急剧增加，短路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁； （2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏； （3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏； （4）短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电，这是短路所导致的严重后果； （5）巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。 2、短路的类型短路的类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。三相短路时，由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相电流和电压仍是对称的，又称为对称短路。其余几种类型的短路，因系统的三相对称结构遭到破坏，网络中的三相电压、电流不再对称，故称为不对称短路。运行经验表明，电力系统各种短路故障中，单相短路占大多数，约为总短路故障的65%，三相短路只占5%10%。 3、短路计算的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节。其计算目