35kv煤礦變電所課程設計

1、<p>　　35kV煤礦變電所設計</p><p>　　35kV Coal Substation Design</p><p><b>　　工廠供電課程設計</b></p><p>　　完成日期 2011年5月25日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p>

2、;<p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p>　題 目35kV變電所設計</p><p>　學生姓名張帥學號20076273班級方0710-3專業(yè)電氣工程及其自動化</p><p>　承擔指導任務單位石家莊智迅科技有限公司導師姓名王慶芬導師職稱講師</p><p>　一、設計內容：根據礦

3、的電力負荷與有關資料,經過方案分析比較和計算校驗,作出該礦地面35kv變電所的初步設計。主要內容如下：1、負荷計算與變壓器選擇；2、供電系統(tǒng)擬定與短路計算；3、變電所電器設備選擇；4、繼電保護方案的擬定與整定；5、變電所防雷與接地；二、設計的要求：變電所設計完成后使得煤礦的所有電氣設備安全正常的運行。電力系統(tǒng)在運行中，發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)時繼電保護裝置能夠有選擇、可靠、靈活、迅速動作。三、主要技術指標：1．設計、計算、校驗均應符

4、合規(guī)范。2．按標準圖紙出圖、圖線、圖標應符合規(guī)范。四、應收集的資料及參考文獻：[1]王崇林等 供電技術 煤炭工業(yè)出版社1996 [2]吳希再等 電力工程 華中科技大學出版社1996[3]孫國凱等 電力系統(tǒng)繼電保護原理 中國水利水電出版社2002五、進度計劃1. 第1-2 周 調研、收集材料 2. 第3-4 周 分析、確定方案 3. 第5-13 周 設計、計算、繪圖

5、 4. 第14-15 周 寫設計說明書5. 第 16 周 答辯 </p><p>　教研室主任簽字時 間年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第1章 負荷計算與變壓器選

6、擇3</p><p>　　1.1.　計算負荷定義3</p><p>　　1.1.1計算負荷目的3</p><p>　　1.1.2計算負荷方法3</p><p>　　1.2 礦井用電負荷計算3</p><p>　　1.3 功率因數的改變7</p><p>　　1.4 主變壓器的選擇

7、8</p><p>　　1.4.1　變壓器臺數選定原則8</p><p>　　1.4.2　變壓器容量選擇原則8</p><p>　　1.4.3 6kV/380v變壓器的選擇9</p><p>　　1.5 全礦年電耗與噸煤電耗9</p><p>　　第2章 供電系統(tǒng)的確定與短路計算10</p>

8、<p>　　2.1 　主接線的設計原則和要求10</p><p>　　2.1.1 主接線11</p><p>　　2.1.2 橋形接線11</p><p>　　2.1.3 單母線分段接線12</p><p>　　2.2短路電流的分類與計算方法12</p><p>　　2.2.1 短路的原因12

9、</p><p>　　2.2.2 短路的種類12</p><p>　　2.2.3 短路的危害13</p><p>　　2.2.4 短路電流計算的目的13</p><p>　　2.2.5 短路電流計算的標幺值法13</p><p>　　2.3短路電流計算13</p><p>　　2.3.

10、1 計算各元件的電抗標幺值14</p><p>　　2.3.2 短路電流計算16</p><p>　　第3章 電氣設備的選擇20</p><p>　　3.1 電氣設備選擇的一般條件20</p><p>　　3.1.1 電氣設備選擇的一般原則20</p><p>　　3.1.2 電氣設備選擇的技術條件20&

11、lt;/p><p>　　3.1.3 環(huán)境條件21</p><p>　　3.2　各種電氣設備的選擇22</p><p>　　3.2.1　斷路器的選擇22</p><p>　　3.2.2　隔離開關的選擇22</p><p>　　3.2.3　電流互感器的選擇與校驗22</p><p>　　3.2

12、.4　電壓互感器的選擇23</p><p>　　3.2.5 配電所高壓開關柜的選擇23</p><p>　　3.3 母線的選擇及校驗23</p><p>　　3.3.1 35kv架空線、母線的選擇23</p><p>　　3.3.2 6kV母線的選擇23</p><p>　　3.3.3 下井電纜型號及截面的

13、選擇24</p><p>　　第4章 變電所二次回路25</p><p>　　4.1 二次回路的定義和分類25</p><p>　　4.2 高壓斷路器的控制25</p><p>　　4.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置26</p><p>　　4.3.1電測量儀表26</p><p>

14、　　4.3.2絕緣監(jiān)視裝置27</p><p>　　4.4 供電系統(tǒng)的自動裝置27</p><p>　　第5章 繼電保護方案及整定28</p><p><b>　　5.1 概述28</b></p><p>　　5.2 繼電保護的優(yōu)化配置及整定原則29</p><p>　　5.3 供電

15、系統(tǒng)繼電保護配置情況29</p><p>　　5.4 35kv進線保護30</p><p>　　5.4.1 電流速斷保護的整定計算30</p><p>　　5.4.2 過流保護的整定計算30</p><p>　　5.4.3 35kv進線開關保護31</p><p>　　5.5主變器保護31</p>

16、;<p>　　5.5.1 主變差動保護31</p><p>　　5.5.2 主變過流保護33</p><p>　　5.5.3 主變過負荷保護34</p><p>　　5.6 6kV母聯(lián)保護34</p><p>　　5.7 6kV出線保護35</p><p>　　第6章 變電所室內外布置

17、37</p><p>　　6.1 電氣總平面布置的特點37</p><p>　　6.2 變電站土建要求37</p><p>　　6.3 電氣照明38</p><p>　　第7章 變電所防雷保護及接地39</p><p>　　7.1 變電所的防雷39</p><p>　　7.1.1

18、變電所的防雷設計原則39</p><p>　　7.1.2 變電所的防雷措施39</p><p>　　7.1.3 變電所主要防雷設備40</p><p>　　7.2 變電所的接地設計42</p><p>　　7.2.1 設計原則42</p><p>　　7.2.2 簡單接地設計43</p>&l

19、t;p><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　附錄46</b></p><p>　　附錄A 外文資料46</p><p>　　附錄B 變電所主接線圖53</p><p>　　附錄C 設備選型匯總表54</p><p>　　附錄D

20、 變電所平面布置圖55</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文詳細介紹了某煤礦地面35kV變電所的設計。文中對該變電所的負荷計算與變壓器的選擇、供電系統(tǒng)的擬定與短路計算、變電所電器設備的選擇、繼電保護方案的擬定與整定以及變電所的防雷與接地皆有詳細的說明。特別對主接線的選擇,變壓器的選擇,還有一些電氣設備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等

21、的選擇和校驗作了詳細的說明和分析。其中還對變電所的主接線，平面布置，高低壓側的一些保護裝置等通過CAD制圖直觀的展現出來。</p><p>　　本次設計的內容緊密結合實際，通過查找大量相關資料，設計出符合當前要求的變電所。設計中除采用了一些固定方式的保護和常規(guī)保護，通過電力監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，可以使變電站內值班人員或調度中心的人員及時掌握變電所的運行情況，直接對設備進行操作，及時了解故障情況，并迅速進行處理，達到

22、供電系統(tǒng)的管理科學化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動化系統(tǒng)互換數據，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢，進行全系統(tǒng)的信息綜合管理。</p><p>　　在本次設計中，得到了學校老師、同學的耐心指導和大量幫助，在此對他們表示衷心的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　關鍵詞: 短路電流計算 繼電保護 斷路器 </p><p><b>　　Abstract</b>

23、;</p><p>　　This paper introduces soms coal mine 35kV substation design ground. In this paper, the load calculation and transformer substation of choice, power supply system with short circuit calculation, su

24、bstation worked electical, relay protection scheme with setting and worked the lightning protection and grounding substation is detailed instructions. It also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment

25、and all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and</p><p>　　high and low Voltage by the graphics of CAD This design is closely related to reality in order to design the suit

26、able substation by studying a lot of materials. The design not only adopts some stable-form and general protections but also adopts PC protection. The synthetical automation system of electric power supervision, which ca

27、n make workers on duty control the situation of substation timely, operate the equipments directly, know the breakdown and deal with it without delay, so that the syst</p><p>　　What’s more, it can exchange d

28、ata with other automatic systems and give full play to whole advantage in order to manage information in all systems as a whole.</p><p>　　Keyword: the calculation of short current the protection of relay c

29、ircuit breaker</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　本煤礦的設計生產能力為300萬噸/年。礦井的深度為650米，由于該煤礦的礦井地下水含量豐富，我們?yōu)樵撁旱V共配備有7臺大型潛水泵，用以抽取地下水，因為大型潛水泵的使用，使該煤礦年耗電量大大增加。按其采煤量計算總耗電時間大約是4800h/年。</p><p&g

30、t;　　該煤礦供電系統(tǒng)由兩條35kv進線供電。兩條進線分別到變電所兩個35/6kv主變壓器，平時起用一臺主變壓器，另一臺備用，同時為該變電所設置四個避雷器。該煤礦的供電系統(tǒng)采用單母線分段的主接線形式，主母線分為兩段，每段母線之間使用穩(wěn)定性及滅弧能力較高的高壓六氟化硫斷路器隔開。</p><p>　　礦井簡介：本設計是35/6kV煤礦的地面變電所設計。礦井年產量300萬噸，井筒深度為0.65km，采用一對豎井開拓，

31、中央邊界式通風，服務年限為120年。該礦井為低沼氣礦井。（全礦的負荷統(tǒng)計如表1-1所示）：</p><p>　　1.礦區(qū)凍土帶厚度為0.45m，變電所土質為砂質粘土；</p><p>　　2.兩回35kV架空電源線路長度：；</p><p>　　3.兩回上級35kV電源出線斷路器過流保護動作時間：；</p><p>　　4.本所35KV電源母

32、線最大運行方式下的系統(tǒng)抗: ；</p><p>　　5.本所35kV電源母線最小行方式下的系統(tǒng)電抗:；</p><p>　　6.井下6kV母線上允許短路容量:；</p><p>　　7.本所6kV母線上補償后功率因數要求值：；</p><p>　　8.最熱月室外最高氣溫月平均值:；</p><p>　　9.最熱月室內最

33、高氣溫月平均值:；</p><p>　　10.最熱月土壤最高氣溫月平均值:。</p><p>　　表 1-1 全礦負荷統(tǒng)計表</p><p>　　第1章 負荷計算與變壓器選擇</p><p>　　1.1.　計算負荷定義</p><p>　　所謂負荷計算，是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線

34、路的計算負荷的過程。負荷計算與計算負荷，是兩個不同的概念，不可混淆。在現行的設計規(guī)范中，負荷計算的內容不僅包括確定計算負荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負荷的容量已及季節(jié)性負荷的容量。</p><p><b>　　計算負荷目的</b></p><p>　　計算負荷是供電設計計算的基本依據，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如

35、計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。</p><p><b>　　計算負荷方法</b></p><p>　　目前負荷計算常用需要系數法、二項式法、和利用系數法,前二種方法在國內設計單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如

36、單位產品耗電法、單位面積功率法、變值系數法和ABC法等. 常采用需用系數法計算用電設備組的負荷時，應將性質相同的用電設備劃作一組，并根據該組用電設備的類別，查出相應的需用系數，然后按照表一給出的公式求出該組用電設備的計算負荷。此設計采用的是需用系數法來對電力負荷計算的。</p><p>　　1.2 礦井用電負荷計算</p><p>　　多個用電設備組的計算負荷：在配電干線上或礦井變電所低壓

37、母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現，因此在求配電干線或礦井變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數，，具體計算公式如下：</p><p>　　i=1，2，3…….m (1-1)</p><p><b>　　(1-2)</b></p><p><b>　　(1-3

38、)</b></p><p><b>　　(1-4)</b></p><p>　　式中，、、――為配電干線或變電站低壓母線有功、無功、視在功率計算負荷；</p><p><b>　　――同時系數；</b></p><p>　　――為配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備總數；</p&

39、gt;<p>　　――該干線或低壓母線上的額定電壓，V；</p><p>　　――該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流，A；</p><p><b>　　――需用系數；</b></p><p>　　、、――分別對應于某一用電設備組的需用系數、功率因數角的正切值、總設備容量。</p><p>　　根據要求及需

40、用系數負荷計算公式，分別計算礦用負荷</p><p><b>　　(1)主井提升機</b></p><p><b>　　(2)副井提升機</b></p><p>　　Q20=×tanφ=1360×0.5934=807kvar</p><p>　　S20=/cosφ=</p&

41、gt;<p>　　I20=S20/UN=1581/1.732×6000=152A</p><p><b>　　(3)扇風機1</b></p><p>　　=1600kw =0.88 cosφ=0.9</p><p>　　tanφ=tan(artcosφ)=0.4843</p><p>　　=&

42、#215;Pe=0.88×1600=1408kW</p><p>　　Q30=×tanφ=1408×0.4843=681.89kvar</p><p>　　S30=/cosφ=</p><p>　　I30=S30/UN=1564.441.732×6000=150.54A</p><p><b>

43、;　　(4)扇風機2</b></p><p>　　=1600kw =0.88 cosφ=0.9</p><p>　　tanφ=tan(artcosφ)=0.4843</p><p>　　=×Pe=0.88×1600=1408 kW</p><p>　　Q40=×tanφ=1480×0.4

44、843=681.89kvar</p><p>　　S40=/cosφ=</p><p>　　I40=S20/UN=1564.44/1.732×6000=150.54A</p><p><b>　　(5)壓風機</b></p><p>　　=1600kW =0.88 cosφ=0.9 n=1</p&g

45、t;<p>　　=1×1600=1600 kW</p><p>　　tanφ=tan(artcosφ)=0.4843</p><p>　　=×Pe=0.88×1600=1408 kW</p><p>　　Q50=×tanφ=1408×0.4843=681.89kvar</p><p&

46、gt;　　S50=/cosφ=</p><p>　　I50=S50/UN=1564.44/1.732×6000=150.54A</p><p><b>　　(6)排水泵</b></p><p>　　=1000kW =0.85 cosφ=0.87 n=4</p><p>　　=4×1000=400

47、0 kW</p><p>　　tanφ=tan(artcosφ)=0.5667</p><p>　　=×=0.85×4000=3400kW</p><p>　　Q60=×tanφ=3400×0.5667=1926.78kvar</p><p>　　S60=/cosφ=</p><p&

48、gt;　　I60=S60/UN=3908.05/1.732×6000=376 A</p><p>　　這樣井下6kv母線上母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下：</p><p>　?。?848＋1360＋1408＋1408+1408+3400</p><p><b>　　=10832kW</b></p><p&

49、gt;　　=1294+807+682+682+682+1927=6074kvar</p><p>　　=12419/1.732×6000＝1195A</p><p>　　同理可求得380v母線上各負荷的有功、無功、視在功率以及負荷電流.6kv以及380v母線上的有功、無功、視在功率、負荷電流見(表1－2)：</p><p>　　表1-2 負荷計算結果匯總

50、表</p><p>　　這樣井下380v低壓母線上低壓母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下：</p><p>　?。?170＋377＋507＋1200＋600+375+3229=7528kW</p><p>　　=817+385+517+1058+356+281+2821=6235kvar</p><p>　　這樣可求得變電所總的有功功率

51、為18360kW，無功功率為12309kvar。考慮同時需用系數K，有功功率取0.8，無功功率取0.9，得：總的有功功率為14688kW，總的無功功率為11078kvar。計算可得功率因數約為0.798，需用電容器補償。</p><p>　　1.3 功率因數的改變</p><p>　　經計算全礦功率因數＝14688/=0.798<0.95</p><p>　　

52、若功率因數偏低，在保證供用電設備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導線截面增加，提高了電網初期投資的運行費用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進行補償。</p><p><b>　　需要電容器的容量：</b></p><p>　　Qc＝Pz（－） (1-5)&l

53、t;/p><p>　　式中,　Qc——補償電容器的容量，單位：kvar；</p><p>　　Pz——總有功功率，單位：kW；</p><p><b>　　計算可知，</b></p><p>　?。?.755, =0.329</p><p>　　Qc＝14688×(0.755-0.329)&

54、lt;/p><p><b>　　=6257kvar</b></p><p>　　選用BWF6.3-120-1型號的并聯(lián)電容器，額定電壓6.3kV,額定容量120kvar。</p><p><b>　　需用電容器的數量：</b></p><p>　　N=6257/120=52.14取53個</p&g

55、t;<p>　　利用電力電容補償容量為：</p><p>　　Qc＝120×53＝6360kvar</p><p>　　補償后變電所總無功功率：</p><p>　　Qz＝11078-6360=4718kvar</p><p><b>　　補償后的功率因數：</b></p><

56、p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　由于煤礦變電所6千伏供電采用單母線分段供電方式，電容器分別安裝在一 、二段母線上。滿足無功功率的補償要求。</p><p>　　1.4 主變壓器的選擇</p><p>　　1.4.1　變壓器臺數選定原則</p><p>　　1.對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低

57、壓側已構成環(huán)網的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。</p><p>　　2.對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。</p><p>　　3.對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1—2 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。</p><p>　　選擇變壓器臺數時,應考慮以下因素：</p&g

58、t;<p>　　1.應滿足用電負荷對供電的可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。</p><p>　　2.對于一級負荷的場所，鄰近又無備用電源聯(lián)絡線可接,或季節(jié)性負荷變化較大時,宜采用兩臺變壓器。</p><p>　　3.是否裝設變壓器，應視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。當負荷超

59、過320KVA時，任何距離都應裝設變壓器。</p><p>　　1.4.2　變壓器容量選擇原則</p><p>　　1.只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應滿足全部用電設備計算負荷的需要。</p><p>　　2.裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應同時滿足以下兩個條件：</p><p>　　a.任一臺變壓器單獨運行時，應滿

60、足全部一、二級負荷的需要；</p><p>　　b.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設備的需要。</p><p>　　3.變壓器正常運行時的負荷率應控制在額定容量的為宜，以提高運行率。</p><p>　　1.4.3 6kV/380v變壓器的選擇</p><p>　　據380V低壓母線上的視在功率</p><p

61、><b>　　=9775KVA,</b></p><p>　　選用六臺S9-1800/6型變壓器。（此處變壓器自身功率損耗及阻抗較小不作計算）</p><p>　　由此計算，35千伏母線總負荷為：</p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　kvar<

62、/b></p><p>　　1.5 全礦年電耗與噸煤電耗</p><p>　　取最大有功負荷年利用小時數小時，則年電耗為：</p><p><b>　　度</b></p><p><b>　　則噸煤電耗為：</b></p><p><b>　　度/噸</

63、b></p><p>　　第2章 供電系統(tǒng)的確定與短路計算</p><p>　　2.1 　主接線的設計原則和要求</p><p>　　在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經濟等項基本要求。</p><p>　　可靠性：供電可靠是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問

64、題：可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應充分考慮長期積累的運行經驗。我國現行設計技術規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經驗的總結。設計時應予遵循。主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設備和二次設備）的可靠性的綜合。因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電的影響?？煽啃圆⒉皇墙^對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和

65、作用。</p><p>　　通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。變電站全部停運的可能性。靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。①調度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。

66、②檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電力網的正常運行及對用戶的供電。③擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需的改造最少。經濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。①投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設

67、備和電纜投資；要適當限制短路電流,以選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式(110/6-10KV)變壓器，以質量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。②占地</p><p><b>　　2.1.1 主接線</b></p><p>　　變電站的主接線是由各種電氣設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分，它

68、與電源回路數、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數容量等因素有關。</p><p>　　2.1.2 橋形接線</p><p>　　當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，多采用橋形接線，使用斷路器數目最少；橋形接線可分為內橋式和外橋式；內橋式橋連斷路器設置在變壓器側，外橋式橋連斷路器則設置在線路側。橋連斷路器正常運行時處于閉合狀態(tài)。當輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不需經常切除時，用用內

69、橋式接線比較合適；外橋式接線則在出線較短，且變壓器隨經濟運行的需要需經常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經本廠時，就更為適宜。</p><p>　　外橋接線對變壓器的切換方便，比內橋少兩組隔離開關，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母分段接線，且投資少，占地面積小，缺點是倒換線路時操作不方便，變電所一側無線路保護，適用于進線短而倒閘次數少的變電所或變壓器經常駐需要切換以及可能發(fā)展為有穿越負荷的變電所。</p>

70、<p>　　內橋結線一次側可設線路保護，倒換線路時操作方便，設備投資與占地面積較全橋少，缺點是操作變壓器和擴建成全橋或單母分段不如外橋方便，適用于進線距離長，變壓器切換少的終端變電所。</p><p>　　橋型接線見圖2-1所示</p><p>　　2.1.3 單母線分段接線</p><p>　　單母線分段接線多用于具有一二級負荷，且進出線較多的中間變

71、電所，不足之處是當其中任一段母線需要檢修或發(fā)生故障時，接于該母線的全部引線都要在檢修期間長期停電。</p><p>　　圖2-2 單母線分段接線</p><p>　　電氣主接線圖 (見附錄B)</p><p>　　2.2 短路電流的分類與計算方法</p><p>　　2.2.1 短路的原因</p><p>　　主要原

72、因是電氣設備載流部分絕緣所致。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風雪等現象也能引起短路。</p><p>　　2.2.2 短路的種類</p><p>　　在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種是對稱短路，后兩種是不對稱短路。一切不對稱短路在采用對稱分量法后，都可以歸納為對稱短路的計

73、算。</p><p>　　2.2.3 短路的危害</p><p>　　發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達到很大的數值。強大的短路電流所產生的熱和電動力效應會使電氣設備受到破壞；短路點的電弧可能燒壞電氣設備；短路點的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運行破裂，引起嚴重后果。不對稱短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路

74、內產生感應電勢，干擾通訊，亦可能危及人身和設備安全。</p><p>　　2.2.4 短路電流計算的目的</p><p>　　(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。</p><p>　　(2)在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金

75、，這就需要進行全面的短路電流計算。</p><p>　　(3)在設計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　　(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。</p><p>　　(5)接地裝置需根據短路電流進行設計。</p><p>　　2.2.5 短路電流計算的標幺

76、值法</p><p>　　對較復雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標么制進行計算比較簡便。標么制屬于相對電位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元件的參數都用標么值表示。</p><p>　　在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個量。某一電氣量的標么值就是它的實際值（有名值）與一個預先選定的同單位的基準值的比值。下面我們就要標么值法進行短路電流的計算。</p>

77、<p>　　2.3 短路電流計算 </p><p>　　表2-3　短路計算公式</p><p>　　2.3.1 計算各元件的電抗標幺值</p><p>　　選取基準容量：＝100MV?A</p><p>　　選取短路點所在母線的平均電壓為基準電壓，即：</p><p>　　計算點，選?。?7kV，<

78、/p><p><b>　　kA</b></p><p>　　計算點及其其它短路點時，選取＝6.3kV，</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　37kV母線最大運行方式時系統(tǒng)阻抗＝0.03，小運行方式時系統(tǒng)阻抗為＝0.07。</p><p>　　主變壓器：

79、 </p><p>　　電纜線路： </p><p>　　架空線路： </p><p>　　2.3.2 短路電流計算</p><p><b>　　點短路：</b></p><p>　?。?）最大運行方式：</p><p><b>　　kA

80、</b></p><p><b>　　MV?A</b></p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　?。?）最小運行方式：</p><p><b>　　kA</b>

81、;</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　點短路</b></p><p>　?。?）最大運行方式： </p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p&

82、gt;<p><b>　　kA</b></p><p>　　(2)最小運行方式：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　點短路：</b></p><

83、p>　　(1)最大運行方式：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　MV?A</b></p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　(2

84、)最小運行方式：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　點短路：</b></p><p>　　(1)最大運行方式：(下井電纜兩并行運行)</p><p><b>　　kA

85、</b></p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　(2)最小運行方式：</p><p><b>　　+</b></p><p><b>　　kA</b>&l

86、t;/p><p>　　以上只對短路點，，，進行了計算，其它的短路點計算結果，列表2-4給出，不再列出詳細的計算過程。</p><p>　　表2-4 短路參數計算結果匯總表</p><p>　　第3章 電氣設備的選擇</p><p>　　3.1 電氣設備選擇的一般條件</p><p>　　3.1.1 電氣設備選擇的一般原

87、則</p><p>　　1 應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；</p><p>　　2 應按當地環(huán)境條件校核；</p><p>　　3 應力求技術先進和經濟合理；</p><p>　　4 與整個工程的建設標準應協(xié)調一致；</p><p>　　5 同類設備應盡量減少品種；</p>

88、<p>　　6 選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。</p><p>　　3.1.2 電氣設備選擇的技術條件</p><p>　　選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。</p><p><b>　　1 長期工作條件</b&g

89、t;</p><p><b>　　(1)電壓</b></p><p>　　選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即UmaxUg</p><p><b>　　(2)電流</b></p><p>　　選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流I

90、g，即IeIg</p><p>　　由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。</p><p><b>　　(3)機械荷載</b></p><p>　　所選電器端子的允許荷載，應大于電器引

91、線在正常運行和短路時的最大作用力。</p><p><b>　　2 短路穩(wěn)定條件</b></p><p>　　(1)校驗的一般原則</p><p>　?、?電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相

92、嚴重時，應按嚴重情況校驗。</p><p>　?、?用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。</p><p>　　(2)短路的熱穩(wěn)定條件</p><p><b>　　( 3-1)</b></p><p>　　式中――在計算時間t秒內，短路電流的熱效應；</p>&

93、lt;p>　　I――秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）；</p><p>　　t――設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。</p><p>　　(3)短路的動穩(wěn)定條件</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　I (3-3)</p

94、><p>　　式中――短路沖擊電流峰值（kA）；</p><p>　　――短路全電流有效值（kA）；</p><p>　　――電器允許的極限通過電流峰值（kA）；</p><p>　　――電器允許的極限通過電流有效值（kA）。</p><p><b>　　3 絕緣水平</b></p>&

95、lt;p>　　在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數值時，應通過絕緣配合計算，選用適當的過電壓保護設備。</p><p>　　3.1.3 環(huán)境條件</p><p>　　按《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》（GB763-74）的規(guī)定，普通高壓電器在

96、環(huán)境最高溫度為+40時，允許按額定電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40（但不高于+60）時，每增高1，建議額定電流減少1.8%；當低于+40時，每降低1，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為-30時正常運行。</p><p>　　本次設計的變電所所在地區(qū)最高氣溫；最熱月平均最高溫度。對于屋外安裝場所的電器最高溫度選擇年最高溫度，最低溫度選擇年

97、最低溫度，可見最高氣溫為+45，由規(guī)定知在選擇電器設備時額定電流應減少1.8%，電器設備可正常運行。</p><p>　　3.2　各種電氣設備的選擇</p><p>　　3.2.1　斷路器的選擇</p><p>　　除需滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經技術經濟比較后才能確定。</p><p>　　3.2.2　

98、隔離開關的選擇</p><p>　　1.隔離開關的主要用途：</p><p>　　a.隔離電壓，在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。</p><p>　　b.倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協(xié)同操作來完成。</p><p><b>　　c.分、合小電

99、流。</b></p><p>　　3.2.3　電流互感器的選擇與校驗</p><p>　　1.電流互感器應按以下條件選擇。</p><p>　　a.電流互感器的額定電壓應大于或等于所接電網的額定電壓。</p><p>　　b.電流互感器的額定電流應大于或等于所接線路的額定電流。</p><p>　　c.電流

100、互感器的類型和結構應與實際安裝地點的安裝條件、環(huán)境條件相適應。</p><p>　　d.電流互感器應滿足準確度等級的要求。</p><p>　　3.2.4　電壓互感器的選擇</p><p>　　電壓互感器應按裝設地點的條件及一次電壓、二次電壓（一般為100V）、準確度級等條件進行選擇。由于它的一、二次側均有熔斷器保護，故不需進行短路穩(wěn)定度的校驗。</p>

101、<p>　　3.2.5 配電所高壓開關柜的選擇</p><p>　　高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一，二次設備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機，變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備，保護電器，監(jiān)視儀表和母線，絕緣子等。高壓開關柜有固定式和手車式兩大類型。</p><p>　　設備選型匯總見附錄C</p>&

102、lt;p>　　3.3 母線的選擇及校驗</p><p>　　3.3.1 35kv架空線、母線的選擇</p><p>　　變電所中各種電壓配電裝置的母線,以及電器間的連接大都采用銅、鋁或鋼的矩形、圓形、管形裸導線或多芯絞線。</p><p>　　銅的導電性好，抵制化學侵蝕性強，因此在大電流裝置中或在由化學侵蝕的地區(qū)宜采用銅導線。鋁導線比重小，比較經濟，在屋內外配

103、電裝置中都廣泛采用鋁母線。</p><p>　　母線的截面形狀，35KV及以下的屋內配電裝置中，都采用矩形截面。因為它的冷卻條件好，對交流肌膚效應的影響小。</p><p>　　35KV室外高壓架空線、母線一般選用鋼芯鋁絞線，導線截面應按經濟電流密度選擇，按長時允許電流進行校驗，并應校驗其電壓損失是否合乎要求。高壓線路的電壓損失不允許超過5%，此外架空線路的導線應有足夠的機械強度，不應由于

104、機械強度不夠而發(fā)生事故。</p><p>　　35KV母線和架空線，均選用LGJ—240型鋼芯鋁絞線</p><p>　　3.3.2 6kV母線的選擇</p><p>　　選用LMY—12010型立放矩形鋁母線，長期允許電流為1680A滿足要求。</p><p>　　3.3.3 下井電纜型號及截面的選擇</p><p>

105、;　　下井電纜選用ZQD5-6-370型號電纜。</p><p>　　表3-1 母線選擇結果匯總</p><p>　　第4章 變電所二次回路</p><p>　　4.1 二次回路的定義和分類</p><p>　　所謂二次設備，是指測量表計、控制及信號器具，繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等，這些設備構成了發(fā)電廠、變電所的二次系統(tǒng)。根據測量、控

106、制、保護和信號顯示的要求，表示二次設備互相連接關系的電路，稱為二次回路或二次接線。</p><p>　　由于的二次回路的使用范圍廣、元件多、安裝分散，為了設計、運行和維護方便，通常又可分成幾類。</p><p>　　按二次回路電源性質分為交流回路和直流回路。交流回路是由電流互感器、變電所用變壓器和電壓互感器供電的全部回路；直流回路是由直流電源的正極到負極的全部回路。</p>

107、<p>　　按二次回路的用途可分為操作電源回路、測量表計回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。</p><p>　　4.2 高壓斷路器的控制</p><p>　　高壓斷路器控制回路，就是指控制高壓斷路器分、合閘的回路。它取決于斷路器操作機構的型式和操作電源的類別。電磁操作機構只能采用直流操作電源，彈簧操作機構和手動操作機構可交直流兩用，但一般采用交流

108、操作電源。</p><p>　　需要實現自動合閘或者自動重合閘，可以采用電磁操作機構或彈簧操動機構。</p><p>　　本設計采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路控制。</p><p>　　當一次電路 發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路（QF3-4原已閉合），是斷路器跳閘。隨后QF3-4斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘回

109、路。由于斷路器是自動跳閘，SA手柄仍在合閘位置，其觸點SA9-10B閉合，而QF5-6也因斷路器跳閘而返回閉合，從而接通事故音響信號。值班員得知事故跳閘信號后，可將控制開關扳向分閘位置，使SA的觸點與QF的輔助觸點恢復“對應”關系，使事故信號解除。彈簧機構的操動機構如圖(4-1)所示：</p><p>　　圖4-1 斷路器彈簧機構的操動機構</p><p>　　4.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)

110、視裝置</p><p>　　4.3.1 電測量儀表</p><p>　　這里的“電測量儀表”按GBJ63-1990《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》定義，是對電力裝置回路的電力運行參數作經常測量、記錄用的儀表和作計費、技術經濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。</p><p>　　為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設備的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)的消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、

111、優(yōu)質、和經濟合理地運行，工廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設一定數量的電測量儀表。</p><p>　　電測量儀表按其用途，分為常用測量儀表和計量儀表，兩類。前者是對一次電路的電力運行參數作經常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術經濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電能表。</p><p>　　4.3.2 絕緣監(jiān)視裝置</p>&l

112、t;p>　　絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的電力系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現單相接地故障，設法處理，以免單相接地故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。</p><p>　　4.4 供電系統(tǒng)的自動裝置</p><p>　　運行經驗表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路故障大多是暫時暫時性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數能很快地自行消除。例如雷擊閃絡或鳥獸造成的線路短路故障，往往在雷閃過后或鳥獸電死以后

113、，線路大多能恢復正常運行。因此，如果采用自動重合閘后又自動重合閘裝置，使斷路器在自動跳閘后又自動重新合閘，大多能恢復供電，從而大大提高了供電可靠性，避免因停電而給國民經濟帶來巨大的損失。</p><p>　　第5章 繼電保護方案及整定</p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　供電系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生一些故障和不正常

114、的運行狀態(tài)。常見的主要故障是單相短路和接地短路。不正常的運行狀態(tài)主要是指電流超過額定值引起的過負荷，斷線、接地及漏電等不正常工作情況。</p><p>　　短路故障往往造成嚴重后果，并伴隨著強烈的電弧、發(fā)熱燃燒和電動力，使回路內的電氣設備損壞。</p><p>　　長期的過負荷使設備絕緣老化和損壞；斷線易引起電動機過負荷；對于中性點不接系統(tǒng)，接地可能形成電弧接地過電壓，并使其它兩相對地電壓

115、升高倍，兩種過電壓都可能引起相間短路。在煤礦井下，接地能引起火災或瓦斯、煤塵爆炸。因此，當故障或不正常運行狀態(tài)發(fā)生時必須及時消除。</p><p>　　為了保證安全可靠地供電，供電系統(tǒng)的主要電氣設備及線路都要裝設繼電保護裝置。</p><p>　　為了使繼電保護裝置能準確地及時完成上述保護任務，在技術上一般應滿足以下四個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。</p>&

116、lt;p><b>　　(1)可靠性</b></p><p>　　可靠性是指在保護范圍內發(fā)生故障時，保護裝置應正確動作，不應拒動；在不該動作時，不應誤動。保護裝置動作的可靠性是非常重要的，任何時候拒動都將使事故擴大，造成嚴重的后果。</p><p><b>　　(2)選擇性</b></p><p>　　選擇性是指保護裝

117、置動作時，在可能最小的區(qū)間內將故障從電力系統(tǒng)終端開，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。它包含倆方面意思：其一是只應由裝在故障元件上的保護裝置動作切除故障; 其二是要力爭相鄰元件的保護裝置對它起后備保護的作用</p><p><b>　　(3)速動性</b></p><p>　　速動性是指盡可能快的切除故障，以減少設備及用戶在大短路電流、低電壓下運行的時間

118、，降低設備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性</p><p><b>　　(4)靈敏性</b></p><p>　　靈敏性是指保護裝置對保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力，一般用靈敏系數衡量，靈敏系數是以被保護設備或線路發(fā)生故障時，其故障參數和保護裝置整定值來確定。</p><p>　　5.2 繼電保護的優(yōu)化配置及整定原則<

119、;/p><p>　　繼電保護的設置與系統(tǒng)的運行方式密切相關，所以繼電保護的優(yōu)化配置要以系統(tǒng)的主要或經常采用的運行方式為主，并兼顧系統(tǒng)故障后或因停電檢修時而轉換成其它運行方式。為了保證可靠性，供電系統(tǒng)中任何一臺設備，任何一段線路都必須具有雙重及以上的保護。在保證選擇性方面，以保證主保護的選擇性為主，并兼顧后備保護的選擇性，特殊情況下，可放棄后備保護的選擇性，保證其可靠性。在保證快速性方面，以保證主保護的速動性為主，并兼

120、顧后備保護的速動性，即使后備保護的速動性盡量提高。在保證靈敏性方面，以保證主保護和近后備保護的靈敏性為主，并兼顧遠后備保護的靈敏度，若遠后備保護的靈敏度過低，也可放棄遠后備保護。</p><p>　　5.3 供電系統(tǒng)繼電保護配置情況</p><p>　　以下對礦區(qū)變電所繼電保護裝置情況做一下總體的介紹。</p><p>　　(1)變電所進線側斷路器設定時限過流保護；

121、</p><p>　　(2)主變壓器設置瓦斯保護、差動保護、過電流保護、過負荷保護等4種保護；</p><p>　　(3)6kV母聯(lián)保護由變壓器的后備保護來實現，設置限時速斷保護，作為配出線過流保護的后備，采用電流速斷為配出線電流速斷保護的后備；</p><p>　　(4)6kV出線，對于井下、變電所附近的低壓變壓器以及較長的線路設置電流速斷保護和過流保護，過流保護