采区供电系统设计毕业设计论文.doc

采区供电系统设计

设计题目:采区供电系统设计
自考专业:机电设备与管理
姓 名:李琦
自考学号:201401068
成 绩:
指导教师签名:刘

山西煤炭职业技术学院
2O16 年 10月 20 日

摘 要
采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。本设计是遵照《煤矿安全规程》、《矿山供电》、《煤矿井下供电设计指导》、《矿井供电》的前提下进行的，根据采区的实际情况，在单位技术员的指导下，深入生产现场，查阅了有关设计资料、规程、规定、规范，听取并收录了现场许多技术员的意见及经验，对采区所需设备的型号及供电线路等进行设计计算，设计时充分考虑到技术经济的合理，安全的可靠。设计内容主要为：采区变电所变压器的选择；采区变电所及工作面配电点位置的确定；采区供电系统的确定；采区低压电缆的选择；采区高压电缆的选择；采区低压控制电器的选择；低压保护装置选择与整定；高压配电箱的选择与整定；井下漏电保护装置的选择与整定；井下保护接地系统。
关键词：电缆选择 负荷计算 短路电流 设备选择 变压器保护

第 III 页
目 录
摘 要 1
1 采区配电点位置的确定 1
1.1采区供电对电能的要求 1
1.2环境要求 1
1.3变电所位置选择及设备布置 2
2 采区负荷计算和变压器选择 4
2.1 井下电力负荷计算 4
2.2设备负荷计算结果 6
2.3变压器的容量、台数和型号的确定 7
2.4 变压器选择注意事项 8
3 电缆选择 9
3.1选择原则 9
3.2 采区低压电缆的选择 10
3.2.1电缆长度的确定 10
3.2.2 低压电缆截面的选择 11
3.3采区电缆热稳定校验 15
3.4 高压电缆的选择 18
3.4.1选择方案 18
3.4.2选择计算 18
4 短路电流计算 21
4.1短路电流的原因和形式 21
4.2 短路电流的计算 22
5 电气设备的选择和校验 26
5.1 高压断路器的选择 26
5.1.1 断路器选择及校验 26
5.2 高压开关的选择 28
5.3母线的选择计算 29
5.4 矿用低压隔爆开关选择 32
6 井下保护装置设计 35
6.1 漏电保护 35
6.1.1井下漏电保护装置的作用 35
6.1.2漏电保护装置的选择 36
6.3 接地保护系统 37
7 课程设计的收获和建议 40
8 参考文献 41

1 采区配电点位置的确定
1.1采区供电对电能的要求
1、电压允许偏差
《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：
（1）35KV及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%—－5%；
（2）10KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—－7%；（3）低压照明用户为+5%—－10%。
2、电网频率：《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ—－5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限，电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。
3、供电可靠性：电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。
1.2环境要求
（1）采区配电点应设置在便于较大体积的变压器等设备直接通过运输线路运到的地点。
（2）同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好。 根据采区巷道布置，要使配电点能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。低压供电距离合理，并且不必移动采区配电点就能对采区的采煤工作面进行供电。 根据供电设备的选型原则及所选设备电动机型号规格，初步设计出如附图所示的综采工作面供电系统，其6KV高压电源来自-480变电所109高压盘。 1#（630KVA）移动变电站、2#(1250KVA)与泵站及其工作面配电点设在下顺槽距开切眼约600米处，与电缆车组成串车组，在轨道上随工作面的开采向外牵移。
1.3变电所位置选择及设备布置
1. 井下主(中央)变电所位置，宜设置在靠近副井的井底车场范围内， 并应符合下列规定：1.经钻孔向井下供电的井下主(中央)变电所，钻孔宜靠近主(中央)变电 所；2.井下主(中央)变电所可与主排水泵房、牵引变流室联合布置，亦可单独设置硐室。当为联合硐室时，应有单独通至井底车场或大巷的通道；3.井下主(中央)变电所不应与空气压缩机站硐室联合或毗连。
2. 每个水平宜设置一个主(中央)变电所。当多水平中的某一水平由邻 近水平供电技术经济合理时，该水平可不设主(中央)变电所。当矿井涌水量很大，有几个主排水泵房时，应经过技术经济比较后确定主(中央)变电所的位置和数量。
3. 井下主(中央)变电所内的动力变压器不应少于2 台，当1台停止运 行时，其余变压器应能保证一、二级负荷用电。
4. 井下主(中央)变电所硐室，应满足下列要求：1.不得有渗水、滴水现象；2.硐室门的两侧及顶端，预埋穿电缆的钢管。钢管内径不应小于电缆外径的1.5倍；3.电缆沟应设有盖板，宜采用花纹钢盖板；4.硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出0.5m；5.硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门；6.硐室内应设置固定照明及灭火器材。
5.主(中央)变电所硐室尺寸应按设备最大数量及布置方式确定，并应 满足下列要求：1.高压配电设备的备用位置，按设计最大数量的20％考虑， 且不少于2台；当前期设备较少，后期设备较多时，宜按后期需要预留备用位置；2.低压配电的备用回路，按最多馈出回路数的20％计算；3.主变压器为2台及2台以上时，不预留备用位置；当为1台时，预留1台备用位置；4.主(中央)变电所内设备布置时，其通道尺寸不宜小于表5.1.5-1、5.1.5- 2、5.1.5 -3 的规定。

表1-1 高压开关柜(箱)通道尺寸(mm)
开关柜(箱)型式
操作走廊(正面)
维护走廊
单列布置
双列布置
背面
侧面
固定式
1500
2000
800
800
手车式
1800
2100
800
800
隔爆型
1500
2000
500～800
1000
表1-2 低压配电柜(箱)通道尺寸(mm)
配电柜(箱)型式
操作走廊(正面)
维护走廊
单列布置
双列布置
背面
侧面
固定式
1500
1800
800
800
抽屉式
1800
2000
800
800
隔爆馈电开关
1500
1800
500
1000
表1-3 变压器通道尺寸(mm)
变压器布置方式
操作走廊(正面)
维护走廊
单列布置
双列布置
背面
侧面
专用变压器室
1500
-
500
800
变压器与配电装置并排
1500
-
500
1000
变压器与隔爆馈电开关
1500
1800
500
1000
高、低压配电设备同侧布置时，高、低压配电设备之间的距离应按高压维护走廊尺寸考虑。高、低压配电设备互为对面布置时，其中走廊应按高压单列操作走廊尺寸考虑。

第3页
2 采区负荷计算和变压器选择
2.1 井下电力负荷计算
井下电力负荷计算应该符合下列规定：1.能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；2.其他设备，一般采用需要系数法计算。
井下设备的需要系数及平均功率因数表
表2-1 需要系数及平均功率因数表
序号
名称
需要系数Kx
平均功率因数COSΦ
1
综采工作面
按式(3.0.3-2) 计算
0.7
2
一般机采工作面
按式(3.0.3-3) 计算
0.6～0.7
3
炮采工作面(缓倾斜煤层)
0.4～0.5
0.6
4
炮采工作面(急倾斜煤 层)
0.5～0.6
0.7
5
非掘进机的掘进工作面
0.3～0.4
0.6
6
掘进机的掘进工作面
按式(3.0.3—2)计算
0.6～0.7
7
架线电机车整流
0.45～0.65
0.8～0.9
8
蓄电池电机车充电
0.8
0.8～0.85
9
运输机
0.6～0.7
0.7
10
井底车场(不包含主排水泵)
0.6～0.7
0.7
注：当有功率因数补偿时，按计算的功率因数。
每个回采工作面的电力负荷，可按下列公式计算：
S= Kx*∑Pe/COS￠ (2-1)
综采、综掘工作面需要系数可按下式计算：
Kx=0.4+0.6*Pd/∑Pe (2-2)
一般机采工作面需要系数可按下式计算：
Kx=0.286+0.714*Pd/∑Pe ) (2-3)
式中 S-工作面的电力负荷视在功率(kVA)；
∑Pe-工作面用电设备额定功率之和(kW)；
COS￠-工作面的电力负荷的平均功率因数，
Kx-需要系数，
Pd-最大一台(套)电动机功率(kW)。
采区变电所的电力负荷，可按下式计算：
S= Ks*Kx*∑Pe/ COS￠ (2-4)
式中Ks-本采区内各工作面的同时系数，见表2-2
表2-2 井下各级变电所的同时系数
序号
变电所名称
负荷情况
同时系数
1
采区变电所
供一个工作面
1.00
供两个工作面
0.90
供三个工作面
0.85
2
井下各级采区变电所

0.80～0.90
注：①不包括由地面直接向采区供电的负荷，若为单采区或单盘区矿井，则同时系数取1。
井下主变电所的电力负荷，可按下式计算：
Sj=KS1*∑S+ KS2*∑Pn/ COS￠ (2-5)
式中 Sj--井下总计算负荷视在功率(kVA)；
∑S--除由井下主(中央)变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之外的井下各变电所计算负荷视在功率之和(kW)；
∑Pn--由井下主(中央)变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之和(kw)；
COS￠--井下主排水泵及其他大型固定设备加权平均功率因数；
KS1--井下各级变电所问的同时系数，
KS2--井下主排水泵及其他大型固定设备间的同时系数，只有主排水泵时取1.00，有其他大型固定设备时取0 90～0.95。
2.2设备负荷计算结果
根据巷道、生产机械的布置情况，查《煤矿井下供电设计指导书》和《矿井供电》，查找有关技术数据，列出采区电气设备技术特征如表所示。
表2-3 采区电气设备技术特征表
采区设备
额定容量Pe(KW)
额定
电压
Uc(V)
额定电流
Ie(A)
额定起动
电流
IQe (A)
功率因数
cosφ
效率
ηj
设备名称
设备型号
上山绞车
JT1600/1224
110
660
121
242
0.86
0.93
电动翻车器
J02-5.5-6
5.5
660
6.6
39.6

照明

1.2
127

煤电钻
MZ2-12
1.2
127
9
54
0.79
0.795
回柱绞车
JB3160M-8
11
660
14.5
87
0.84
0.885
喷浆机
YB112M-4
5.5
660
7.1
46
0.8
0.85
局部扇风机
BKY60-5.5
5.5
660
6.3
44
0.8
0.85
耙斗装岩机
P-15BⅡ
11
660
12.1
73.6
0.82
0.84
表2-4 采区机械设备配备表
序号
名称
型号规格
单位
使 用 数 量
回采
掘进
合计
1
煤电钻
MSZ-12
台
4
------
4
2
电动翻车器
FDZ-1 1T
台
2
------
2
3
回柱绞车
JH-8
台
2
------
2
4
耙斗装
岩机
P-15BII
台
------
2
2
5
喷浆机
FHP-20A
台
------
2
2
6
局部
扇风机
JBT51-2
台
4
4
8
7
电瓶车
CDXA1-2.5
台
2
2
4

2.3变压器的容量、台数和型号的确定
1.+50水平绞车变电所变压器容量：
ST1 =∑Pe1×Kx×Kc /cosφpj
=111.2×0.4×1/0.6
=74.13KVA
式中：cosφpj ——加权平均功率因素，取cosφpj =0.6；
Kx——需要系数，取Kx=0.4；
Kc——采区重合系数，分别取Kc1=1,Kc2=0.9；
∑Pe1——由+50水平变电所供电的所有电动机额定容量之和；
∑Pe1＝110+1.2=111.2kw
2.-130水平采区变电所变压器容量:
ST2 =∑Pe2×Kx×Kc/cosφpj
=143.8×0.5×0.9/0.6
=107.848KVA
式中： cosφpj ——加权平均功率因素，取cosφpj =0.6；
Kx　——需要系数，取Kx=0.4；
∑Pe2　——由-130水平采区变电所供电的所有电动机额定容量之和；
∑Pe2＝(5.5+5.5×2+11+4+8+5.5×2+11+1.2×2+8)×2=143.8kw
根据Ste>St原则，选T1型号为 KSJ2-75/6 变压器一台，T2选型号为KSJ2-135/6变压器一台，其技术特征如表所示。
表2-5变压器技术数据表
型号
额定容量Se
(KVA)
阻抗电压（％）
损耗（W）
线圈阻抗（Ω）
重量（KG）
参考价格（元）
Ud
Ur
Ux
空载
短路
R
X
KSJ2-
75/6
75
4.5
2.50
3.74
490
1875
0.159
0.236
815
2800
KSJ2-
135/6
135
4.5
2.27
3.88
830
3070
0.080
0.137
1070
4300
2.4 变压器选择注意事项
变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。 二、电压等级的确定 采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。本工作面设计选择两种电压等级，工作面供电采用1140V电压等级，主要供工作面采煤机、刮板机、运输顺槽转载机、破碎机、乳化液泵站，其它地点供电均采用660V电压等级，供煤流皮带机、溜子、绞车、小水泵及两顺照明、信号用电。上下两顺，工作面的照明、声光信号、打点信号、煤电钻等负荷采用127V电压供电，电源分别取自660（或1140）V/127V综保变压器，均可以满足供电的可靠性。

第33页
3 电缆选择
3.1选择原则
采区供电电缆是根据采区机械设备配置图拟定，应符合安全、经济、操作灵活、系统简单、保护完善、便于检修等项要求。
原则如下：
保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。
原则上一台起动器控制一台设备。
采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器担负一个工作面用电设备。
变压器最好不并联运行。
采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上山及顺槽输送机宜采用干线式供电。
配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关。
工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。
供电系统尽量减少回头供电。
低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有掘进工作面的局扇机械装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。
1）在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是65°，铠装电缆允许温升是80°，电缆芯线的时间温升决定它所流过的负荷电流，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不得超过它所允许的负荷电流。
2）正常运行时，电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的95%，否则电动机等电气设备将因电压过低而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超过允许值。
3）距离电源最远，容量最大的电动机起动时，因起动电流过大而造成电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动机起动大，是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即进行起动条件校验。
4）电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。采区常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取时即可，不必进行其他项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电流及起动条件进行校验。
5)对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性均能满足其要求，因此可不必再进行短路时的热稳定校验。
3.2 采区低压电缆的选择
3.2.1电缆长度的确定
根据采区平面布置图和采区剖面图可知：人行上山倾角为25°。
以计算上山绞车的电缆长度为例：
从剖面图可知+50中央变电所到+50水平上山绞车硐室的距离为280m。
考虑实际施工电缆垂度，取其长度为理论长度的1.05倍，则实际长度为：
Ls=L×1.05=294m，取300 m.
同理 其他电缆长度亦可计算出来。
矿用电缆型号应符合《煤矿安全规程》规定，电钻用UZ型，上山绞车用ZQP20型，装岩机和回柱绞车用UP型，固定支线电缆和移动支线均采用U型。
3.2.2 低压电缆截面的选择
1.移动支线电缆截面
采区常移动的电缆支线的截面选择时考虑有足够的机械强度,初选支线电缆截面即可。
2.干线电缆截面的选择：
由于干线线路长,电流大,电压损失是主要矛盾,所以干线电缆截面按电压损失计算。
（1）-130水平岩巷掘进配电点
根据△UZ值的取值原则,选取配电点中线路最长,容量最大的支线来计算。
11KW耙斗装岩机初选电缆为U-1000 3×16+1×6 100m,用负荷矩电压损失计算支线电缆电压损失：
△UZ% = Kf×∑Pe×LZ×K%
=1×11×100×10-3×0.327
=0.36
式中△UZ%——支线电缆中电压损失百分比；
Kf——负荷系数,取Kf=1；
∑Pe——电动机额定功率,KW；
LZ——支线电缆实际长度,KM；
K%——千瓦公里负荷电压损失百分数
UZ =△UZ%×Ue/100=0.036×660/100=2.4V
式中△UZ——支线电缆中电压损失,V；
2) 变压器电压损失为：
△UB% =β×(Ur%×cosφpj+Ux%×sinφpj)
= 0.80×(2.27×0.6+3.88×0.8)
=3.57
式中△UB%——变压器电压损失百分比；
β——变压器的负荷系数, β=Stj1/Se=107.848/135=0.80；
Se——变压器额定容量,KVA；
Stj1——变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA. Stj1=107.848 KVA；
Se——变压器额定容量,KVA；
Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数,取Ur%=2.27；
Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数,取Ur%=3.88；
cosφpj——加权平均功率因数,取cosφpj =0.6,
sinφpj=0.8；
△UB =△UB%×Ue/100=3.57×660/100=23.56V
3) 干线电缆允许电压损失为:
△Ugy =△UY-△UZ-△UB
=63-2.4-23.56
=37.04V
式中：△Ugy=干线电缆中允许电压损失，单位V；
△UY——允许电压损失,单位V, Ue=660V时, △UY=63V；
△UZ——支线电缆中电压损失,V；
△UB——变压器中电压损失,V；
4) .干线电缆截面确定
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×34×0.6/(660×42.5×37.04×0.8)
=17mm2
式中：Agy——干线电缆截面积, mm2；
∑Pe——干线电缆所带负荷额定功率之和,KW, ∑Pe=5.5×2+11+4+8=34KW；
Lgy——干线电缆实际长度,Km；
r——电缆导体芯线的电导率, m/(Ω·mm2)取r=42.5Ω·mm2；
∑Pe——允许电压损失,V, Ue=660V时, △UY=63V；
△Ugy——干线电缆中最大允许电压损失,V；
ηpj——加权平均效率,V,取ηpj=0.8；
根据计算选择干线电缆为U-1000 3×25 +1×10 600m
2. -130水平向采区配电点的干线电缆：
1) 支线电缆电压损失：
△UZ% = Kf×∑Pe×LZ×K%
=1×11×150×10-3×0.327
=0.54
△UZ =△UZ%×Ue/100
=0.054×660/100
=3.564V
2) 干线电缆允许电压损失为：
△Ugy =△UY-△UZ-△UB
=63-3.564-23.56
=35.876V
3) 干线电缆截面确定：
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×32.4×0.7/(660×42.5×35.876×0.8)
=19.7mm2
式中：∑Pe——干线电缆所带负荷额定功率之和,KW,
∑Pe=5.5×2+11+1.2×2+8=32.4KW；
根据计算选择干线电缆为U-1000 3×25+1×10 700m

图3-1 绞绞车房供电计算图
向110KW绞车供电的电缆截面的选择：
根据所选用KSJ 2-75/6 型变压器, Ur%=2.5,Ux%=3.74；
变压器的电压损失为：
△UT%=(ST/Se)×(Ur%×cosφpj+Ux%×sinφpj)
=(74.13/75)×(2.5×0.6+3.74×0.8)
=4.44
△UT =△UT%×U2e/100
　　 =4.44×400/100
=17.76V
支线电缆允许电压损失：
△Ugy=△UY-△UB=39-17.76=21.24V
支线电缆截面确定：
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×110×0.08/(380×42.5×21.24×0.8)
=10.5mm
根据计算选用ZQP20-1000 3×25 80m 型电缆。
3.3采区电缆热稳定校验
按起动条件校验电缆截面：
11KW提升绞车是较大负荷起动，也是采区中容量最大、供电距离较远的用电设备，选择的电缆截面需要按起动条件进行校验。
1) 电动机最小起动电压：
UQmin= ×Ue
= ×660
=457.26V
式中: Ue ——电动机额定电压,V；
KQ ——电动机最小允许起动转矩MQmin 与额定转矩Me之比值. KQ=1.2；
aQ——电动机额定电压下的起动转矩MeQ与额定转矩Me之比值,由电动机技术数据表查得,矿用隔爆电动机aQ= 2.5。
2)起动时工作机械支路电缆中的电压损失：
△UZQ=（×IQ×LZ×cosφQ×103）/（r×AZ）
=（×60.3×0.55×103）/(42.5×25)
=54V
式中:r ——支线电缆芯线导体的电导率,m/(Ω·mm2)；
LZ——支线电缆实际长度.KM；
IQ——电动机实际起动电流,单位A；
IQ=IeQ×UQmin/Ue=87×457.26/660=60.3A；
式中:IeQ ——电动机在额定电压下的起动电流,单位A；
UQmin ——电动机最小起动电流,V;查表1-1,取UQmin=87V；　
Ue ——电动机额定电压,单位V；
AZ　——支线电缆的芯线截面；
cosφQ——电动机起动时的功率因数，估取cosφ=0.55,sinφ=0.84
3) 起动时电缆中的电压损失：
△UgQ=（×IgQ×LZ×cosφgQ×103）/（r×AZ）
=(×101.1×700×0.57)/(42.5×25)
=65V
式中:r ——干线电缆芯线导体的电导率,m/(Ω·mm2)；
LZ ——干线电缆实际长度,Km；
AZ——支线电缆的芯线截面, mm2；
IgQ——干线电缆中实际实际起动电流,A；
IgQ=
=
=101.1A
中: ∑Ii——其余电动机正常工作电流，A；
∑Ii =∑Pe/（×Ue×ηpj×cosφpj）
=（22×103）/(×660×0.79×0.6)
=40.6A
cosφgQ——干线电缆在起动条件下的功率因数,
cosφgQ =(IQ×cosφQ+∑Ii×cosφpj)/IgQ
=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1
=0.57
4) 起动时变压器的电压损失：
△UBQ% = (IBQ/IBe)×( Ur% ×cosφBQ+Ux%×sinφBQ )
=(101.1/113)×(2.27×0.57+3.88×0.82)
=4.004
UBQ =△UBQ%×UBe/100
=690×4.004/100
=27.63V
式中: IBQ——起动时变压器的负荷电流,A；
IBe ——变压器负荷额定电流,A；
UBe——变压器负荷侧额定电压,V；
cosφBQ——起动时变压器负荷功率因数；
cosφBQ =(IQ×cosφQ+∑Ii×cosφpj)/IgQ
=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1
=0.57
5) 起动状态下供电系统中总的电压损失：
∑△UQ =△UZQ + △UgQ + △UBQ
=54+65+27.63
=146.63V
6) 检验条件：
U2e-∑△UQ =690-146.63=543.37V>457.26V
又因为543.5V相对于额定电压的百分数为543.5/660×100%=82.3%，超过磁力起动器吸合线圈要求的电压。所以检验结果可以认为选用25mm2的橡套电缆满足了起动条件。
3.4 高压电缆的选择
3.4.1选择方案
1．按经济电流密度计算选定电缆截面，对于输送容量较大，年最大负荷利用的小时数较高的高压电缆尤其应按经济电流密度对其截面进行计算。
2．按最大持续负荷电流校验电缆截面，如果向单台设备供电时，则可按设备的额定电流校验电缆截面。
3．按系统最大运行方式时发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性，一般在电缆首端选定短路点。井下主变电所馈出线的最小截面，如果采用的铝芯电缆时，应该不小于50mm2 。
4．按正常负荷及有一条井下电缆发生故障时，分别校验电缆的电缆的电压损失。
5．固定敷设的高压电缆型号按以下原则确定：
在立井井筒或倾角45°及其以上的井筒内，应采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆，钢丝铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢丝铠装铅包纸绝缘电缆。
在水平巷道或倾角45°以下的井巷内，采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢带铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢带铠装铅包纸绝缘电缆。
在进风斜井，井底车场及其附近，主变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铅芯电缆，其它地点必须采用铜芯电缆。
6. 移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。
3.4.2选择计算
1．按经济电流密度选择电缆截面:
A1 =In/nJ
=7.2/1×1.73=4.2mm2
式中：A——电缆的计算截面, mm2；
In——电缆中正常负荷时持续电流，
In=SB1/(×Ue) =74.13/( ×6) =7.2A；
n——同时工作的电缆根数，n=1；
J——经济电流密度，A/mm2,取J=1.73Amm2；
A2 =In/nJ=13.84/1×1.73 =7.92 mm2
式中： In——电缆中正常负荷时持续电流，In=SB2/(×Ue) =143.8/( ×6) =13.84A；
电缆型号为：L1：ZLQP20-6000 3×50；
L2：ZLQP20-6000 3×70。
2．校验方法：
（1）按持续允许电流校验电缆截面：
KIP=(55.875へ167.5)×10A＞Ia=7.2A
式中： IP——环境温度为25度时电缆允许载流量,A由《设指》表2-8查取IP=125；
K——环境温度不同时载流量的校正系数,由《设指》表2-6查取：
0.447≤K≤1.34；
Ia——持续工作电流, Ia= SB1/(×Ue) =74.13/(×6) =7.2A ；
KIP=(55.875へ167.5)＞Ia,符合要求。
（2）电缆短路时的热稳定条件检验电缆截面,取短路点在电缆首端,取井下主变电所容量为50MVA,则
Id（3） = Sd/(×Up)
=(50×103)/( ×6.3)=4582.4A
Amin = (Id（3）×)/C
=(4582.4×)/90
=25.46mm2<A1=50 mm2
式中： Amin——电缆最小截面, mm2；
Id（3）——主变电所母线最大运行方式时的短路电流,A；
tj——短路电流作用假想时间,S；对井下开关取0.25S；
C ——热稳定系数, 由《设指》表2-10查取C=90；
符合要求。
(3)按电压损失校验电缆截面：
△U% =KPL/1000=2.498×111.2×0.3/1000=0.08%<7%
式中：△U%——电缆电缆中电压损失的百分数；
K——兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数,
取6KV铝芯电缆兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失K=2.498；
PL——电缆输送的有功功率；
7%——允许电压损失百分数；
故满足要求。
因此所选ZLQP20-6000 3×50 的高压电缆符合要求。
4 短路电流计算
4.1短路电流的原因和形式
选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。
一、短路的原因
短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是最严重的一种故障。
电力系统出现短路故障，究其原因，主要有以下三个方面：
（1）电气绝缘损坏这可能是由于电气设备长期运行，其绝缘自然老化而损坏；页可能是由于设备本身质量不好，绝缘强度不够而被正常电压击穿；也可能是设备绝缘受到外力损伤而导致短路。
(2)误操作例如带负荷误拉高压隔离开关，很可能导致三相弧光短路。又如误将较低电压的设备投入较高电压的电路中而造成设备的击穿短路。
（3）鸟兽害例如鸟类及蛇鼠等小动物跨越的裸露的不同电位的导体之间，或者被鼠类咬坏设备或导体的绝缘，都会引起短路的故障。
二、在三相系统中，可有下列短路形式：（1）三相短路（2）两相短路（3）单相短路（4）两相接地短路
上述三相短路，属于“对称性短路”。其他形式的短路，均属“非对称性短路”。
电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般是三相短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠的工作，因此作为选择校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，非对称性短路也可按对称分量法分解为对称的正序、负序和零序分量来研究，所以对称性的三相短路分析也是分析非对称性短路的基础。
4.2 短路电流的计算
在短路计算的基本假设前提下，选取=100MVA，UB= (4-1)
=0.135=0.432
各绕组等值电抗
取17％，取6％，取10.5％ (4-2)

==0.179

=
即火电厂的阻抗为0.232。
2)又根据资料所得,可将变电所视为无限大电源所以取

同理:因35KU变电所的短路容量为250MVA
所以

火电厂到待设计的变电所距离12KM，阻抗为每千米0.4欧

110KV变电所到到待设计的变电所距离9KM，阻抗为每千米0.4欧

35KV变电所到到待设计的变电所距离7.5KM，阻抗为每千米0.4欧
X=
待设计变电所中各绕组等值电抗

该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和相同。

又因为E1是有限大电源(将0.263改为0.264)
所以
查短路电流周期分量运算曲线取T=0S ,可得4.324

=(4.324+5.525+1.134)× =5.514KA
冲击系数取1.8
×5.514×1.8=14.034KA
=(4.324+5.525+1.134) ×100=1098.3MV.A

5 电气设备的选择和校验
5.1 高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器