煤矿kV变电所主井保护系统设计.doc

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本科毕业设计说明书

煤矿110kV变电所主井保护系统设计
DESIGN OF 110kV MICRO—COMPUTER PLC CONTROL THE MAIN SHAFT MINE PROTECTION SYSTEM FOR SUBSTATION

学院（部): 电气与信息工程学院
专业班级： 电气08-2班
学生姓名： 焦波波
指导教师： 杨岸副教授

2012年 5 月 25 日

58

煤矿110kV变电所主井保护系统设计

摘要

目前,在国内有许多大中型煤矿的提升系统都装配了比较先进的保护装置，以增强对提升机的保护,但有些煤矿因为缺乏资金而没有装配保护装置。因此，研究出实用、可靠性高、经济、适用范围广的提升机综合保护装置有着十分显著的意义。
本设计以淮南矿业集团潘北矿区的变电所为对象进行了变电所高压电气设备选型计算、相关继电保护整定的计算、二次回路分析、断路器的闭合闸动作过程以及微机保护的设计。其中变电所一次设备的选型部分主要对主变压器、电容器、架空线和母线的选择以及短路电流的计算和高低压电气柜的选择。二次回路部分主要对10kV主井进线测量保护作了简要的分析,同时也对断路器的工作过程及其开闭的动作过程作了全面的分析，在其中辅助大量的电路流程图，以全面的数据和图形剖析了二次回路的工作过程。微机保护部分的设计选用S7—200系列PLC进行硬件系统配置和软件的设计.

关键字：继电保护，PLC,主井保护，电气设备
DESIGN OF 110kV MICRO—COMPUTER PLC CONTROL THE MAIN SHAFT MINE PROTECTION SYSTEM FOR SUBSTATION

ABSTRACT

Currently, there are many large and medium coal mines in the country improve the system are equipped with more advanced protective devices to enhance the protection of the elevator, but some mines due to lack of funds is not equipped with protective devices。 Therefore, the developed practical, high reliability， economy, widely applied Integrate backup protection device has a very significant meaning.
The design of Huainan Mining Group Pan North mine substation transformer for the objects of the calculations of the high voltage electrical equipment selection， the relevant relay setting calculations, the secondary circuit analysis， circuit breaker action during the closed gate， and microprocessor—based protection design of substation equipment including a main part of the main transformers， capacitors, overhead lines and bus options and short—circuit current calculation and the choice of high and low voltage electrical cabinet。 10KV secondary circuit part of the main line of the main shaft into a brief analysis of measurement of protection， but also the working process of the circuit breaker opening and closing of the action process and a comprehensive analysis, in which a large number of auxiliary circuit flow to comprehensive data and graphical analysis of the secondary circuit of the working process of the design of microprocessor—based protection used for S7-200 series PLC hardware configuration and software design.个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途

KEYWORDS：relay， plc, protection of the main shaft ，electrical equipment
目录

摘要（中文） I
摘要(英文） II
1绪论 1
1。1设计背景 1
1。2当前国内外研究现状 1
1.3主井提升机继电保护要求 1
1.4主井保护系统的组成 1
1。5主井系统保护的任务 2
1.6主井系统保护的意义 2
2设计任务及原始资料 3
3变电所一次设备选型 4
3。1 负荷计算 4
3.2无功补偿 4
3.2.1。无功补偿的意义 4
3。2。2.电网中常用的无功补偿方式 5
3.2.3。无功补偿的计算 5
3。3 主变压器的选择 5
3。3。1。主变台数的确定 5
3.3.2．变压器形式的选择 6
3。3。3。主变容量的确定 6
3。4 110kV架空线的选择 7
3。4.1 架空电力线路的防护区 7
3。4。2．110kV架空电力线路的安全距离 8
3。4.3。架空线截面积的选择 8
3.4.4.架空线的校验 9
3。5 110kV母线的选择 10
3.5.1. 110kV母线的接线方案与分析 10
3.5.2．110kV母线的选择 11
3。6三相短路电流的计算 12
3。7 高压断路器的选择 15
3.8其它设备的选择 17
3.8.1高压隔离开关的选择 17
3.8。2 避雷器的选择 18
4变电所二次侧设备的选型 20
4.1 10kV母线的选型与校验 20
4。2 10KV电缆的选择 20
4.3高压开关柜的选择 21
4.4 其他设备的选择 21
5主井提升机继电保护 23
5.1 10kV主井保护设计 23
5。2继电器保护的要求 23
5。3 继电保护组成 23
5.4 主井保护 24
5.5 继电保护用电流互感器的二次接线 25
6二次回路分析 26
6.1 二次回路的含义及其重要性 26
6。2 10kV主井进线测量保护装置 26
6。3 计量回路 29
6。4 NSC681测量回路 29
6.5 断路器控制回路 30
6.6 跳闸操作 31
6。7 合闸操作 31
6.8 断路器防跳 31
6。9 断路器信号回路和辅助回路 32
6.10 储能回路 33
7系统保护装置设计 34
7.1 概述 34
7.2 系统保护的设计要求 34
7.3 远程设备的功能要求 34
7。4 硬件部分设计 34
7.4。1 微机保护硬件系统组成 34
7。4。2 PLC控制系统 35
7。4.3 可编程序控制器(PLC）及其结构 36
7。4。4 PLC的特点及发展 38
7。4.5 CPU—224 39
7。4。6 西门子S7-200的简介 40
7.4.7 S7—200系列的PLC的通信 41
7。4。8 系抗干扰措施 41
7。5 硬件电路设计 42
7。5。1 系统框图 42
7。5。2 对远端设备的硬件电路设计 44
7。5.3 控制系统及外围系统 48
7。6 系统软件流程图 51
7.6。1 系统主程序流程图 51
7。6.2 检测子程序流程图 52
7。6.3 通讯程序设计 53
结论 56
参考文献 57
致谢 58

1绪论
1。1设计背景
目前，在国内有许多大中型煤矿的提升系统都装配了比较先进的保护装置,以增强对提升机的保护，但有些煤矿因为缺乏资金而没有装配保护装置。因此,研究出实用、可靠性高、经济、适用范围广的提升机综合保护装置有着十分显著的意义。
1.2当前国内外研究现状
目前国外研制的后备保护装置虽性能好,不过价格上却是一般煤矿企业所难以承受的。国内的许多提升机后备保护装置相对较落后，大多以单片机为核心，采用C语言或汇编语言编写程序的后备保护装置，人机界面相结合、监测保护功能于一体。本文利用PLC为核心技术设计开发新型的提升机综合后备保护装置。
1.3主井提升机继电保护要求
矿井提升机是矿山生产的至关重要设备,对矿井的生产及安全起着非常重要的作用。一旦出现故障,要求其保护设备能自动地、快速地、有选择性地借助于断路器将故障元件从电力系统中切除，保证无故障元件快速恢复正常运行，并使故障元件免于继续遭受破坏。
电气元件的不正常运行状态,要根据运行维护条件自动发出信号，通知运行人员处理，或自动地进行调整和消除。反应不正常工作状态的继电保护装置，一般不需要立即动作，允许带一定延时。
对作用于断路器跳闸的继电保护装置来说，必须做到严格的选择性、及时的速动性、足够的灵敏性、极高的可靠性。
1。4主井保护系统的组成
主井系统微机远程保护由主站设备（PC机）和远端设备PLC监控保护单元构成。系统硬件由主机及其外部设备，多台PLC智能控制单元及其外部设备RS—485接口组成。远端设备安装在变电所、主井内（每路一台)，主要完成对模拟量的采集和检测,将运行状态和数据发送给主站，并能接收主站发来的命令.主站设备是一台装有监控软件的PC机,安装在控制中心或值班室，进行设置参数或控制，通过串口和远端设备相连.远端设备站软件可以管理整个系统的所有远端设备，如当远端送来的被控对象出现异常信息时，主站会提示报警，将数据存入数据库中，并能提供历史数据查询及数据曲线的绘制等.上位机与下位机的通信采用主从式RS—485接口通信网络。
1。5主井系统保护的任务
目前我国众多大中型企业都面临技术改造问题，随着监控保护的覆盖面的逐渐扩大，系统保护的任务也日益繁重，系统技术改造是一项重要的技改工作。此微机远程监控系统的主要任务就是监视主井运行生产过程,实现各类操作控制，完成主井生产过程的监测与保护。所以该系统首先要能够实时采集主井生产过程中的各种实时信息，更新数据库，为监控保护系统提供真实可靠的运行信息。能提供正常情况下的运行显示，调用所有的数据，完成各种管理提示及统计报表等工作。实时监视生产过程中的各类异常报警（如短路、过载、过压、欠压、过电流等)信号，并做出相应的保护处理.
此外，此系统不仅要在本地完成监视现场运行数据，对现场仪表进行标定，对操作参数进行修改，实现各种先进控制，方便地完成对控制系统的监视、设置参数等功能,而且在远程和异地也能实现控制系统操作和运行数据的传输，实现资源共享。
1。6主井系统保护的意义
从根本上改善煤矿安全生产状况，是关系煤炭工业发展的大事，是保障煤炭工业持续，稳定，健康发展的重要前提。
为了贯彻落实安全第一的方针,除了加强管理和安全技术培训外，安全监测工作现代化也是加强安全工作的重要物质技术保证。它是防止各类事故发生，实现煤矿管理现代化的必要手段，也是一项不容忽视的安全技术基础工作。
2设计任务及原始资料
表2‐1 潘北矿变电所负荷表
顺序
设备负荷名称
电压(kV）
高压电动机
总台数/工作数
设备容量
需用系数
CosΦ
tanΦ
使用容量
型式
额定
容量
（kW）
总容量（kW)
工作容量(kW)
Pj
(kw)
Qj
(kVar）
Sj
(kVar)
1
主井提升机
10
同步
4000
1/1
4000
4000
0.95
0。9
0。48
3800
1824
4215
2
副井提升机
10
直流
1700/2200
2/2
3900
3900
0。9
0.6
1.33
3510
4668。3
5840.6
3
通风机
10
同步
3000
2/1
6000
3000
0。742
-0。9
—0。48
2226
-1068。5
2469.2
4
压风机
10
同步
550
5/4
2750
2200
0。75
—0。9
-0。48
1650
—792
1830
5
瓦斯泵
10
异步
800
4/2
3200
1600
0.75
0。75
0。88
1200
1056
1598.5
6
制冷降温系统
10

2000
2000
0.7
0。75
0。88
1400
1232
1864.9
7
地面低压系统
0。38

8000
0.8
0。75
0.88
6400
5632
8525
8
井下高压负荷
10

6000
0。8
0.7
1.02
4800
4896
6856。4
9
总计

24986
17447.8
30475
设计任务：完成变电所10kV主井保护装置的设计.
3变电所一次设备选型
3。1 负荷计算
1.有功功率
2。无功功率Q=P×
3。视在功率S=
式中:：每组设备容量之和，单位为 kW；:需用系数；：功率因数。
总负荷的计算:
1。有功功率
2.无功功率
3.视在功率
4。自然功率因数:式中：为组间同时系数,取为 0。85~0。9. 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡；按系统供电负荷的功率因数达到 0。95 考虑无功功率平衡。
3。2无功补偿
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率.在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿。
3。2.1.无功补偿的意义
1）补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数.
　　2）减少发、供电设备的设计容量,减少投资，例如当功率因数cosΦ=0。8增加到cosΦ=0.95时，装1kVar电容器可节省设备容量0。52kW；反之，增加0.52kW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
　　 3)降低线损，由公式ΔΡ％=（1—)×100%得出其中为补偿后的功率因数,为补偿前的功率因数则： 〉，所以提高功率因数后,线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以,功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
3。2。2。电网中常用的无功补偿方式
1） 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组.
2） 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；
3） 单台电动机就地补偿:在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小,功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
3。2.3.无功补偿的计算
按系统供电负荷的要求，功率因数要不小于0.9。而全矿自然功率因=24986÷30475=0.82〈0.9，因此要进行无功补偿。因为主变的无功损耗远大于有功损耗，暂取=0.92计算10KV侧无功功率补偿容量。故补偿无功功率为： 选取GR-1型高压电容器柜,并联电容器为YL10.5—30—1，单柜容量为360kvar，选32台，总补偿容量为360×32=11520kvar。
无功补偿后10kV测和110kV测的负荷计算如表3—1所示. `
表3-1 无功补偿后变电所的计算负荷
项目

计算负荷

var

10kV侧补偿前负荷
0。75
24968
17447.8
30475
10kV侧无功补偿容量

-11520

10kV侧补偿后负荷
0。97
24968
5927.8
25662
主变压器功率损耗

0。015=384.9
0。06=1539.7

110kV侧负荷总计
0.96
25352。9
7467。5
26429。8
3.3 主变压器的选择
3。3。1。主变台数的确定
变压器台数的选择：一个变电所中变压器的台数通常为1～2台。变压器台数多,不仅投资增加，消耗材料多，而且使系统接线复杂，维护困难.
当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电。若一、二级负荷较少，并且可由低压侧取得足够容量的备用联络电源,也可装设一台变压器。
当负荷为三级时，宜采用一台变压器.但当负荷较大或认为经济合理时,也可采用两台变压器。
3。3。2．变压器形式的选择
1）110kV 主变一般采用三相变压器。
2)当系统有调压方式时,应采用有载调压变压器.对新建的变电站,从网络经济运行的观点考虑，应采用有载调压变压器;其所附加的工程造价，通常在短期内可以收回.
3）具有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器,但每侧绕组的通过容量应达到额定容量的15%及以上，或第三绕组需接入无功补偿设备.否则一侧绕组未充分利用，不如选两台双绕组变压器更合理。
4）绕组接线组别的确定：
变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。
3。3。3.主变容量的确定
变压器容量的选择 变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠运行.
1）单位变压器的额定容量与计算负荷的关系应满足

2）对于两台并列运行的变压器，则应满足

式中、分别为并列运行的两台变压器的额定容量；、分别为负荷中的一级和二级负荷的容量.
变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑:为适用工厂发展和调整的需要，变压器容量应留有15％～25%的裕量；满足变压器经济运行条件。
根据给定负荷表得，高压绕组额定电压为110kV。
1）主变方案选择
方案一：单台三相双绕组变压器，型号SFZ9-30000/110的变压器，额定容量30000kVA，电压等级110/10kV。
方案二：两台三相双绕组变压器,型号SFZ9-20000/110的变压器。
主变方案技术比较：方案一、优点:接线简单、占地面积小；缺点：运行可靠性、灵活性差,不能满足重要客户的需求。方案二、优点：运行可靠性、灵活性强，能满足重要客户的需求。显然,方案二较好。
2）备用方式选择
对于设有两台变压器的变电所，通常选用两台等容量的变压器，单台变压器的容量视它们的备用方式而定:
(1）明备用：一台变压器工作,另一台变压器停止运行作为备用。此时,每台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑。
(2)暗备用：两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担全部负荷的50％。因此,每台变压器的容量宜按全部最大负荷的70%选择.
变压器互为暗备用的特点是：正常情况下，变压器最大负荷率约是70%，符合变压器经济运行要求，并留有一定裕量；若一台变压器可以在承受全部最大负荷情况下继续运行一段时间，这段时间完全有可能调整生产，切除部分不重要负荷，保证生产秩序。显然，两台变压器互为暗备用的运行方式，具有投资省、能耗小等优点，在实际中得到了比较广泛的应用。
又
式中，为一台变压器的额定容量（kVA）
故选用两台三相双绕组变压器，型号SFZ9-20000/110的变压器,额定容量20000kVA,电压等级110/10kV，它们互为暗备用。
表3-2 SFZ9-20000/110型号变压器参数
型号
额定电压(kV）
联接组接号
损耗(kW）
空载电流(％）
阻抗电压（％)
SFZ9-20000/110
高压
低压

YN,d11
空载
负载

0.60

10.5
110±8×1.25%

11， 10。5
6.6, 6。3
21。0
96.60
3。4 110kV架空线的选择
3。4.1 架空电力线路的防护区
1)架空电力线路的防护区是指保护线路安全运行所规定的区域。其所指为导线边线向两侧延伸一定距离所形成的两平行线内的区域。
各级电压应延伸的距离规定如下:
1～10kV………………………………………………5m
35～110kV……………………………………………10m
154～330kV…………………………………………15m
500kV…………………………………………………20m
2）架空电力线路在经过工厂、矿山、港口、码头、车站、城镇、乡村等人口密集的地区，保护区可略小于上述规定.但导线边线与建筑物之间的距离，在最大计算风偏情况下，不应小于下列数值：
1～10kV………………………………………… 1.5m
35kV………………………………………………3。0m
66～110kV…………………………………………4.0m
220kV………………………………………………5。0m
330kV………………………………………………6.0m
3.4.2．110kV架空电力线路的安全距离
1）110kV架空线对以下地区的安全距离分别为：对地面距离，人口密集地区为7。0米，人口稀少地区为6。5米；交通困难及步行可达山坡为5。0米;与建筑物垂直距离为5.0米；边导线与建筑物水平距离为4.0米；边导线与树木水平距离为3.5米；与街道行道树垂直距离为3.0米；与街道行道树水平距离为3。5米。
2）110kV架空线对公路、铁路、水面的安全距离如下：公路和道路7。0米；铁路(至轨顶）7。5米；铁路（至承力锁或接触线）3。0米;通航河流（至常年高水位)或不通航河流（冬季至冰面）为6。0米。
3）架空线相互跨越时的最小距离：35～110kV架空线与35～110kV架空线最小垂直距离为3.0米;35～110kV架空线与200kV架空线最小垂直距离为2.0米。
4）架空线阻抗和允许载流量
阻抗
式中 X－架空线路每km电抗，欧姆；
D－导线相间几何均距，cm；
r－导线半径，cm。
35kV以上架空线采用钢芯铝绞线截面不小于35，在最大连续负荷时，不得超过导线的允许载流量。
3.4.3。架空线截面积的选择
按经济电流密度选择导线截面积
线路在工作时的最大工作电流：

该变电所所带负荷为一级负荷，全年不间断供电，其最大负荷年利用小时=8760h查表得其经济电流密度J=0.7 A/，所以导线的经济截面面积:
S = / J = 138.72/0.7=198.17
考虑到线路投入使用的长期发展，可能增加负荷，选用截面积为240mm2的导线，所以根据跟定条件通过表3。4—1选择型号为LGJ-240的钢芯铝绞线。
3.4.4.架空线的校验
1）。按长时允许电流校验导线截面积
查表得LGJ—240型裸导线的长时允许电流=610A（=25)当环境温度为35时,导线最高工作温度为70.
其长时间允许通过电流为:
=
= 610
= 538A
当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时的负荷电流为：

由于,所以符合要求。
2).按电晕电压校验
由于导线电压高于35kV所以要进行电晕电压校验其临界电晕电压为：
= 84K×Mr××R×(1+0.301/)×
= 268.3KV
显然=268。3kV〉110kV
满足电晕要求。
3）。按电压损失校验
查表得LGJ-240导线的单位长度电阻和电抗为：

线路总的电压损失为：= (P×R+Q×X)/Un =55.47V
电压损失百分比为：％ = /Un = 0。000504〈0。05
所以导线符合要求.
综上选择LGJ-240架空导线。

表3-3 LGJ钢芯铝绞线技术数据
标 称
截

股数×直径
（mm）
计算面积（）

计算外径
直流电(温度20℃ 欧/米）

单位质量（kg/km)
屋外容许电流+25℃（A）

铝

钢

铝

钢
全
导
线
35
50

70

95
120
150
185
240
6×2.8
6×3。2

6×3。8

28×2。08
28×2。29
28×2。59
28×2。87
28×3.29
1×2.8
1×3。2
7×1.1
1×3.8
7×1.3
7×1.8
7×2。0
7×2.2
7×2.5
7×2.8
36。9
48。3

68。0

95。2
115。0
148。0
181.0
238。0
6。2
8。0

11。3

17。8
22。0
26。6
34.4
43。1
43。1
56。3

79。3

113。0
137.0
174。6
215.4
281。1
8。4
9.6

11.4

13。7
15.2
17.0
19.0
21。0
0.85
0。65

0.46

0.33
0.27
0.21
0.17
0.132
150
196

275

404
492
617
771
997
170
220

275

335
380
445
515
610
3。5 110kV母线的选择
3.5。1。 110kV母线的接线方案与分析
1）单母线
1。优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；
2.缺点:不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等)故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
3。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况:6—110kV 配电装置的出线回路数不超过 6 回；35—63kV 配电装置的回线数不超过 3 回；110-220kV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。
2)单母线分段接线
1.优点：用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路自动将故障段切断，保障正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
2。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等扩建.
3.适用范围：6~10kV 配电装置出线回路数为6及以上时；35~63kV 配电装置出线回路数为4~8 回时；110～220kV 配电装置出线回路数为3～4 回时。
3)电气主接线的确定采用单母线分段的结线
综上，考虑主接线须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。本变电所主接线方式采用单母分段接线，即高低压侧均使用单母线分段接线方式.
3。5。2．110kV母线的选择
1）母线的材料与截面形状
变电所中各种电压配电装置的母线,以及电器间的连接大都采用铜、铝或钢的矩形、圆形、管形裸导线（体）和多芯绞线.
铜的导电性好，抵制化学侵蚀性强，因此在大电流装置中或在化学侵蚀的地区宜采用铜母线。铝的导电率为铜的1.6~2倍，但铝的比重比铜小得多,所以铝的耗用重量仅为铜的40％～50％.总的来看，铝母线比较经济。因此，在屋内、外配电装置中，目前大都广泛采用铝母线。钢的电阻率很大，在交流装置中应用钢母线还会产生磁滞和涡流损耗。因此,钢母线一般仅用在1kV以下的小容量装置和1kV以下工作电流不大于200A的配电装置中。
电压高于35kV的屋内、外配电装置中，一般采用圆形母线，如管形母线或多芯绞线，主要为了防止发生电晕。35kV以下多采用多芯绞线。
2)母线截面选择与校验
配电装置中的母线截面按经济电流密度选择。线路在工作时的最大工作电流：
该变电所所带负荷为一级负荷，全年不间断供电，其最大负荷年利用小时=8760h>5000h,查表得其经济电流密度J=0.9A/，所以导线的经济截面积：
S = / J = 138。72/0。9=154.1
考虑到线路可能增加负荷，选用截面积为185mm2的导线，所以根据跟定条件通过表3。4-1选择型号为LGJQ—185的轻型钢芯铝绞线（参考《煤矿电工手册》表7-7-3 LGJQ型轻型钢芯铝绞线的结构与技术指标（GB1179—74））。
按导线平放,其=548A，计及温度修正:
=0。96
=0。96×548=526。08A
显然,=138.72A〈526。08A，满足母线正常发热要求。
3.6三相短路电流的计算
1。短路电流计算的目的
1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。
2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作,同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算.
3）在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4）在选择继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。
5）接地装置的设计，也需用短路电流。
2。短路电流计算的步骤
1）设定基准容量和基准电压，并计算基准电流，一般设基准容量=100MVA,而设基准电压=（短路计算电压,即1。05）。因此短路基准电流为
==
计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值（一般只计电抗标幺值）
①电力系统的电抗标幺值
==
式中-—电力系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。
②电力线路的电抗标幺值
=l=l
式中——线路所在电网的短路计算电压，单位kV，=1.05。
采用标幺值计算时，无论短路计算点在哪里，线路的电抗标幺值不需换算。
③电力变压器的电抗标幺值
==
式中--变压器的短路电压（又称阻抗电压）百分值；
-—变压器的额定容量(单位为kVA，但在此式应化为与同单位MVA)。
2）对k-1点的短路回路总电抗标幺值为：
=+
对k—2点的短路回路总阻抗标幺值为：
=++//
=++
3）计算短路电流
分别对各短路计算点计算各短路电流、、、和等。
=
其余短路电流的计算与上述欧姆法相同。
4）计算短路容量
==
4.各母线短路电流计算
1)电力系统简图：
110kV
110kV
10kV
SFZ9-20000/110
SFZ9-20000/110
K-1
K-2

图3—1 电力系统简图
2）确定短路计算基准值：
设，,则:

3）计算短路电路中各元件的电抗标幺值
① 因为此为无穷大系统，故系统阻抗：

② 架空线路 查表得LGJ—240的

③电力变压器 查表得=10.5
=0。2625
短路计算等效电路如下图所示：

图3-2 短路等效图
4）计算k-1点(110kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和算路容量
①总电抗标幺值

②三相短路电流周期分量有效值

③其他短路电流

④三相短路容量

5）计算k-2点（10kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值：
②三相短路电流周期分量有效值：

③其他短路电流:

④三相短路容量:

表3-4母线三相短路电流列表
短路计算点

三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA

K-1
16。8
16。8
16。8
42.8
25。34
3344.48
K-2
18.65
18.65
18。65
34。32
20。33
339.1
3。7 高压断路器的选择
高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除,以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。
1．高压断路器的主要参数：
额定电压:是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40 度时， 断路器允许长期通过的最大工作电流；额定断开电流:它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示， ;热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力; 动稳定电流或极限通过电流：表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；断路器的分、 合闸时间：表示断路器的动作速度。
2。 高压断路器的选型原则
(1）选择型式
断路器型式的选择,应在全面了解其使用环境的基础上，结合产品的价格和已运行设备的使用情况加以确定.在我国不同电压等级的系统中,选择断路器型式的大致情况是：电压等级在35kV及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或断路器；35kV的也可选用户外式多油断路器、真空断路器或断路器；电压等级在110~330kV范围,可选用户外式少油断路器或断路器；550kV电压等级则一般选用户外式断路器.
110kV侧断路器可选用户外式少油型断路器。
（2）额定电压
所选断路器的额定电压应大于