35kv变电站设计范本

'前言变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为35KV变电站初步设计，共分为任务书、说明书、计算书三部分，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。在撰写的过程中，曾得到老师和同事的支持，并提供大量的资料和有益的建议，对此表示衷心的感谢。由于我本人一直从事工厂电气自动化的设计维护工作，对变电站的设计还比较陌生，所以在设计中不免有很多不妥当之处，还忘老师批评指正 第一章任务书毕业设计的主要内容本次设计为35KV变电站的初步设计书，共分为任务书、说明书、计算书三部分，同时还附有1张图纸加以说明。该变电站有2台主变压器，分为二个电压等级：35KV、6KV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电。本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等），并同时略带介绍了所用电、防雷保护、主变保护等相关方面的知识。第一节毕业设计应完成的成果说明书：电气主接线，所用电、电气设备的选择，继电保护的配置，变电所防雷保护及接地装置、变电所配电装置。计算书：短路电流，负荷电流计算，主要设备选择。图纸：电气主接线图1张。第二节应掌握的知识与技能1.学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。2.对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。3.熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。4.熟悉所选用电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。 5.培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。第二章说明书第一节矿山供电的基本要求一、供电可靠供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。因此，对煤矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电，以保证供电的可靠性。二、供电安全供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。三、保证供电质量衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速电压偏移是衡量供电质量的又一重要指标。所谓电压偏移，是指用电设备在运行中，实际的端电压与其额定电压的偏差。用电设备对—定范围内的电压偏移具行适应能力，但随着电压偏移的增大，用电设备的性能将会恶化，严重时会造成设备的损坏。四、技术经济合理 技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。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。五、设计原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35～110kV变电所设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行矿山供电设计必须遵循以下原则：1、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、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、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、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。六、内容及步骤全矿总降压变电所及配电系统设计，是根据各个部门负荷数量和性质及其对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算全矿总降压变电所的负荷计算，是在各部门负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变压器的功率损耗，从而求出全矿总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。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。3、电容补偿按 负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。4、变压器选择及变电所布置根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全矿计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及全矿供电平面图。5、短路电流计算矿山用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验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，选择高、低压配电设备，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力稳定检验，并列表表示。7、导线、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择时必须满足发热条件：导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。8、整定及二次保护为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算.第二节:负荷分析和主变压器的选择一、负荷分析（一）、负荷分类及定义煤矿变电所负责向整个矿区供电，在煤矿上除了家属区及一些辅助设备以外,大部分是井下用电，例如：提升机,排水泵等等，若煤矿变电所一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷。采用两个独立回路供电.（二）、本系统的负荷计算1.定义（1）、 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需要系数法予以确定。所用公式有：(1)、单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷应按下式计算:式中Pca、Qca、Sca-----该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kw、kvar、kVA-----该组用电设备额定容量之和,kw,-----该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数------与相对应的正切值该组用电设备的负荷电流按下式计算:式中Ica-----该组用电设备的总负荷电流,A UN------电网的额定电压,kv(2)、变电所总计算负荷将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷.式中-----变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw、kvar、kVA-----变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和,kw、kvar-----各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷同时系数,组数越多其值越小,本设计取Ksp=0.9,Ksq=0.95变电所的功率因数为3.负荷计算结果见表2-1二、无功功率的补偿根据《全国供用电规则》的规定:高压供电的工业用户功率因数应该在0.90以上.,所以当变电所的功率因数低于0.9时,应采取人工补偿措施,补偿后的功率因数应不低于0.95.目前35kv变电所一般是采用在6kv母线上装设并联电容器的进行集中补偿的方法,来提高变电所的功率因数。 1、电容器补偿容量的计算电容器的无功补偿容量为：式中-----补偿前功率因数角的正切值-------补偿后应达到的功率因数角的正切值2、电容器（柜）台数的确定无功补偿所需电容器总台数N为式中-------单台电容器柜的额定容量，kvar--------电容器的实际工作电压，kV----------电容器的额定电压，kV确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值N的整数。3、补偿后的实际功率因数因为电容器的台数选择与计算值不同，所以应计算补偿后的实际功率因数。电容器的实际补偿容量为：式中Qca-------电容器的实际补偿容量，kvarN--------所选电容器的实际台数补偿后变电所负荷的总无功功率为补偿后变电所的负荷总容量 补偿后的功率因数式中、、----补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数，kvar、kVA、-----补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值，kW、kvar三、主变压器的选择1、主变压器台数的确定具有一级负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据《煤炭工业设计规范》规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停运时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿负荷的80%，根据实际情况的需要在本设计中选择了两台主变压器，采用一台工作一台带电备用的运行形式。2、变电所主变压器容量的确定本变电所选择的两台变压器，一台工作一台备用，则变压器的容量应该按下式计算：主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了两台型号为SFL7-20000/35的变压器。第三节电气主接线的设计一、电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。 主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节.在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。二、电气主接线的设计原则和要求（一）、电气主接线的设计原则(1)考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2)考虑近期和远期的发展规模　　变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3)考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 　　对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响　　变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。（二）、电气主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。(1)可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。(2)运行灵活 主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。(3)简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。(4)操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。(5)便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经3~5年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。三、电气主接线方案的比较对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工矿企业，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。 主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1.一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的断路器跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2.一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的高压断路器也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线图有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的煤矿是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（4.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。本设计一次侧采用全桥接线，二次侧采用单母线分段接线。 第4节：短路电流的计算一、短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工矿企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。（一）、短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。（二）、短路的危害 短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。（三）、短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。二、短路电流计算的目的和方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。本设计采用标幺制法计算短路电流。其结果为：运行方式35kv母线S1点短路电流6kv母线S2点短路电流I”（KA）ich(KA)S”(MVA)I”（KA）ich(KA)S”(MVA)最大运行方式7.3618.77471.6614.9751.4163.35最小运行方式9.1220.52584.4516.0449.32175.02第五节：电气设备的选择与校验一、高压电器设备选择的一般原则为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验条件不尽相同，高压电气设备的选择与校验项目见表5-1。表5-1高压电气设备的选择与校验项目设备名称额定电压额定电流开断能力短路电流校验环境条件其它动稳定热稳定断路器√√√○○○操作性能负荷开关√√√○○○操作性能隔离开关√√○○○操作性能熔断器√√√○上、下级间配合电流互感器√√○○○电压互感器√○二次负荷、准确等级支柱绝缘字√○○二次负荷、准确等级穿墙套管√√○○○母线√○○○ 电缆√√○○注：表中“√”为选择项目，“○”为校验项目。1、按正常工作条件选择高压电气设备（1）、额定电压和最高工作电压高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压UN不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压UN.W一般不超过1.1UN，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UN.W的条件选择，即UN≥UN.W（2）、额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax计算时有以下几个应注意的问题：①由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.5倍；②若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3~2倍变压器额定电流）；③母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；④出线回路的Imax除考虑正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。（3）按环境工作条件校验在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境( 尤须注意小环境)条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。例如:当地区海拔超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000~3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高l00m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。当周围环境温度θ0和电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以修正系数K，即我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度θN=40℃。如周围环境温度θ0高于40℃(但低于60℃)时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。2、按短路条件校验（1）短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为式中It—由生产厂给出的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。I∞—短路稳态电流值。t—与It相对应的时间。 tdz—短路电流热效应等值计算时间。（2）电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为或式中ich、Ich—短路冲击电流幅值及其有效值；ies、Ies——电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：①用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定。②采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。③装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。二、电气设备的选择和校验1、断路器高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。①按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即UN≥UN.W式中UN—断路器的额定电压，KV；UN.W—电网的额定电压，KV。②按额定电流选择断路器的额定电流IN应不小于回路的持续工作电流，即 IN≥Ica式中IN—断路器额定电流，A；Ica—回路持续工作电流，A。③按配电装置种类选择装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。④按构造型式选择在相同技术参数的条件下，有各种型式的断路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。少油断路器的特点是油量少、重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行。也不适于多次重合的场合。空气断路器是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价值高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，在密封不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积SF6气体，并需进行充气。在设计时，具体问题要具体分析，根据上述条件，选用技术上合理而又经济的断路器为宜。2、隔离开关隔离开关应按其额定电压、额定电流及使用的环境条件选择出合适的规格和型号，然后按短路电流的动、热稳定性进行校验。 按环境条件选择隔离开关时，可根据安装地点和环境选择户内式、户外式、普通型或防污型等类型，防污型用于污染比较严重的地方。隔离开关按构造可分为三柱式、双柱式和V型结构，工况企业35KV变电所户外多选用V型结构。此外，隔离开关还有带接地刀闸和不带接地刀闸两种，带接地刀闸的一般用于变电所进线。在选择隔离开关的同时还必须选择配套的操作机构。隔离开关的选择，除了不校验开断能力外，其余与断路器的选择相同，因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。3、电流互感器根据使用环境和安装条件确定电流互感器的类型，然后按正常工作条件及短路参数确定其规格。选择步骤如下：（1）额定电压的选择电流互感器的额定电压应大于或等于电网的额定电压，同断路器额定电压的选择。（2）一次额定电流的选择电流互感器原边额定电流I1N应大于等于1.2~1.5倍最大长时工作电流Ica，即I1N>(1.2~1.5)Ica(3)、确定准确等级电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10等级。测量和计量仪表使用的电流互感器为0.2级，只为电流、电压测量用的电流互感器允许使用1.0级，对非重要的测量允许使用3.0级。（4）动稳定校验电流互感器满足动稳定的条件是 式中Kes----动稳定倍数，由产品目录查出；iim-----三相短路冲击电流，Ka（5）热稳定校验电流互感器满足热稳定的条件是式中Kts---对应于t的热稳定倍数，由产品目录查出；t-----给定的热稳定时间，一般为1s；Iss---三项稳态短路电流有效值，A；tf----短路电流的家乡作用时间，s。4、母线（1）母线材料及形状的选择母线材料一般采用铝导体，对于35kv及以上的户外母线常采用钢芯铝导线，而6kv及以下的母线一般采用矩形母线。（2）母线截面的选择1）按最大长时工作电流选择母线的长时允许电流应大于或等于通过母线的最大长时工作电流，即式中Ip—母线的长时允许电流，AIca---通过母线的最大长时工作电流，AKso----温度校正系数。2）按短路热稳定条件校验式中Amin---母线的最小热稳定截面，mm2 ISS-----通过母线的最大三相短路电流稳定值，A;Ksk----集肤效应系数C------导体的热稳定系数3）母线的动稳定校验三相短路时，位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力为式中F---三相短路时，作用在母线一个跨距上的最大电动力，N---三相短路电流的冲击值，AL-----母线跨距，cma------两母线间中心线间的距离，cmKs-----母线的形状系数5、支柱绝缘子主要用来支持导线和杆塔绝缘。目前种类很多，主要有悬式绝缘子，针式绝缘子，蝴蝶型绝缘子，拉紧绝缘子，支柱绝缘子，钢化玻璃绝缘子，陶瓷横担，钢化玻璃横担，各类电气设备进出线套管，以及穿墙套管等。选高压支柱式绝缘子：户外支柱：ZS——实心棒型支柱ZSX——悬挂式棒式支柱ZSW——耐污型棒式支柱户内支柱：ZN——户内内胶装支柱瓷绝缘子ZL——户内联合胶装Z——户内外胶装A，B，C，D——机械破坏等级Y——圆柱底座 T——椭圆形底座F——方形户外选ZSW—35/4户内选ZL—35/4Y6、高压开关柜的选择（1）、高压开关柜型号的选择高压开关柜按安装地点和使用环境分，可分为户内型、户外型、普通型、封闭型、矿用一般型和矿用防爆型等类型。按电器元件在高压开关柜内的安装方式不同可分为固定式和移开式两种。按开关柜的安装方式和维护小球分，又分为靠墙或不靠墙安装，单面或双面维护。在高压开关柜中大都装设少油断路器，对于频繁通断或短路故障较多的线路，要选中装有真空断路器的开关柜。选择高压开关柜的时候还应考虑其操作机构，手动式用于小型变电所，电磁式用于大、中型变电所。（2）、高压开关柜一次电路方案的确定选择高压开关柜的一次电路方案时，应考虑以下几个因素：（1）开关柜的用途。高压开关柜按用途不同，可分为进线柜、出现柜、电压互感器柜等多种。开关柜的用途不同，柜内的电气元件和接线方式也不同，确定开关柜的一次电路方案时，应首先考虑其用途。（2）负荷情况。对于负荷容量大、继电保护要求较高的用电户，必须使用断路器进行保护和控制；对于负荷容量较小，继电保护要求不高的用电户，可采用装有负荷开关和熔断器的开关柜，对于单回路供电的用户，开关柜只要求断路器靠近母线的一侧装设隔离开关；对双回路供电的用户，断路器两侧都应该装设隔离开关。（3）开关柜之间的组合情况。变电所的进线柜和联络柜，由于安装需要，往往选用两种不同方案的开关柜组合使用。 （4）进出线及安装布置情况。为了保证足够的安全距离，两个架空出线柜不得相邻布置，中间至少应隔开一个其他方案的开关柜。3、高压开关柜电气参数的选择校验当高压开关柜的型号和一次电路方案确定以后，开关柜中所装电器元件的型号也就基本确定。下一步应对柜内电气元件的技术参数进行选择校验。主要开关电器的选择和校验方法如前所述。有些高压配电装置，厂家已经进行配套生产，选择时，只需要按配电箱所给技术参数选择校验即可。第六节：导线的选择与敷设一、导线选择的条件为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:1、发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2、电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。3、经济电流密度35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。4.机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。 二、电缆型号的含义绝缘导体内护层其他特征铠装层外被层Z：纸绝缘，无P或D为油浸纸绝缘L：铝无L为铜Q：铅包L：铝包CY：充油F：分相D：不滴流C：滤尘用P：干绝缘0：无2：双钢带3：细钢丝4：粗钢丝0：无1：纤维层2：聚氯乙烯套本设计中根据实际情况一般选择使用铝作为导体材料的电缆。三、导线截面的选择高压线路的导线截面一般按经济电流密度选择，按最大长时工作电流和允许电压损失校验。按经济电流密度选择导线截面式中Ae---导线的经济截面，mm2Ied----经济电流密度，见《工矿企业供电》表6-17，A/mm2Im.n---正常运行时线路的最大长时工作电流，A选取标准截面时，一般选等于或接近于Ae的值。按最大长时工作电流选择导线截面式中Ica-----线路的最大长时工作电流，AIp------导线的长时允许电流，AKso----温度校正系数 本设计中利用按经济电流密度选择导线截面这种方法计算。四、电缆的敷设电缆线路的敷设应该选择一个最短的路径，以便节约经济，还应该符合下列要求：尽可能使电缆不致受到各种损坏及腐蚀；避开规划中建筑工程需要挖掘的地方；便于维护。第七节：继电保护的任务和基本要求继电保护装置,就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运动状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。基本任务是:Ø①自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，迅速恢复非故障部分的正常供电。②能正确反映电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号，以便值班人员采取措施，保证电气设备的正常工作；或经一段时间运行处理后，电气设备仍不能正常工作，则保护动作于断路器跳闸，将不能正常工作的电气设备切除。③与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置ARD、备用电源自动投人装置APD等）配合，缩短事故停电时间，提高供电系统的运行可靠性。(2)基本要求①选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。②速动性 为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。③灵敏性指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。④可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。第八节变电所的平面布置一、变电所位置的选择选择变电所位置时，应依照国家十至二十年的长远规划和五至十年的系统设计，搞清所选变电所的负荷分布，近期和远期在系统中的地位和作用，系统连接方式，电源潮流，负荷对象，供电要求等，以满足国民经济发展的需要，从而使所址位置选择得比较合理。变电所位置的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主要用户，靠近负荷中心。这样，必然就会减少输电线路的投资和电能的损耗，既经济又节省能源。因此变电所位置的确定遵循以下原则：(1)接近负荷中心。接近负荷中心主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。(2)进出线方便。要有足够的进出线走廊，提供给架空进线、电缆沟或电缆隧道。(3)靠近电源侧。变电所应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。 (3)满足供电半径的要求。由于电压等级决定了线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大导致线路上电压损失太大，使末端用电设备处的电压不能满足要求。因此变电所的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内，否则应增加变电所或采取其他措施。(4)运输设备方便。(5)避免设在有剧烈震动和高温的场所。(6)避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所。避免设在潮湿或易积水场所。二、配电室的建筑要求目前，在6～35KV各级电压屋内配电装置中，成套柜已被广泛使用。这些柜在屋内的布置，虽有单、双列之分或所处楼层的不同，其布置方法基本相同。室内平面布置，主要是协调室内设备、通道及地下管沟道的相对位置。也是土建专业进行房屋设计的主要依据之一。室内平面布置是依据上述配置图和第一节所讲述的对配电装置基本要求第三条内容及对尺寸进行布置，布置时还应考虑下列内容：柜体基础槽钢的埋设。(2)电缆管沟道的布置。防爆缓冲间的设置。配电室宜采用百叶窗与轴流风机并用进行通风。风机的选择应按事故排烟量要求，装设足够数量的事故通风装置。8.3配电设备的布置原则 配电装置场地是变电所用地的主要部分，我们这次设计的变电所建于郊区，故其配电装置可采取占地较少的高层或半高层的户外过半户外布置。凡设备安装在户外支架或较高的基础上，周围不设置防护围拦，母线在上方的称为半高层布置；母线为双母线上下两层重叠布置，母线隔离开关在上层操作的称为高层布置。若将电压较高的配电装置和主变压器布置在户外，电压较低的配电装置布置在内，或将高低压配电装置布置在户内，主变压器布置在户外，则称为半人型布置 第三章、计算书第一节已知资料1.1为保证我矿供电需要，需设计一座35kV降压用户变电所，以6KV架空线和铠装电缆下井供电。1.2.距本变电所7.8和6km各处有一系统变电所，由这两个变电所用35kV双回架空线路向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。1.3本变电所6KV母线到各出线均用6KV架空线和铠装电缆下井供电。各馈线负荷如下表： 第二节矿井电力负荷统计表编号设备名称电动机型式电动机额定容量kW安装台数/工作台数设备容量kW需用系数cosφ计算容量年最大工作小时数安装容量工作容量有功功率kW无功功率kvar视在功率kVA12345678910111213一123地面高压主井皮带机副井提升机压风机绕线绕线同步200016006001/11/13/22000160018002000160012000.90.80.80.850.850.91800.01280.0960.01116.0793.6-460.82117.61505.91066.7300015003600二1#风井同步16002/1320016000.930.951488-4891566.38760三2#风井同步16002/1320016000.930.951488-4891566.38760四123456地面低压机修车间地面生活区工业广场筛分车间矸石砖厂污水处理站8887351879.61277.131641750.40.50.6780.650.60.80.650.70.7730.7270.80.855.2367.51273.58301898.4140.0415.2374.91044.37841423.8105.0546.5525.01646.91141.72373.0175.020002000543540005000五井下高压主排水泵（最大涌水量）主排水泵（正常涌水量）125012505/35/262506250375025000.850.850.850.853187.52125.01976.31317.53750.52500.320005000六1234井下低压350变电所430变电所520变电所井底车场9129058996420.60.60.620.60.70.70.70.8547.2543.0557.4385.2558.1553.9568.5288.9781.7775.7796.3481.54200420042004200七123456统计计算结果全矿合计全矿计算负荷电容器补偿容量补偿后负荷主变压器损耗全矿总负荷23226.70.8840.9530.93117100.915390.815390.88315473.88563.7813505-3265.34870.211826052.219125.317408.71614316615.3 第三节主接线设计一、概述变电所的电气主接线，是由高压电器设备通过连接组成的接受和分配电能的电路。反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成发电厂或变电所电气部分的主体。它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，对电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性作用，在确定主接线时，电气接线要满足必要的供电可靠性和保证供电的电能质量。另外主接线应能适应各种运行方式，具有发展和扩建的可能性。二、主接线方案的确定和论证待设计变电所为一35KV降压变电站，由两个系统变电站各出一回线给该所供电。35KV侧只有两回电源进线，无出线。6KV侧无电源。有2回架空出线给主扇风机房供电。按照《变电所设计技术规程》（SDJ2-79）的第23条规定：“35-60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线为2回以上时，一般采用分段单母线或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的35-60kV屋外配电装置，可采用双母线接线”。本变电所供电的双电源取自距矿井7.8和6km各处有一系统变电所，电源电压为35kV，由两回35kV架空线路送到本变电所，导线为LG——185，地线GL——95。变电所的一次、二次回路都采用单母线分段接线。变电室的高压馈出线都采用双回路馈出，控制开关都采用有上下刀闸和断路器的开关柜控制，另外在35KV和6KV的母线上，均装设电压互感器和阀型避雷器，在35KV母线的两段上分别装设一台站用变压器。供电系统草图如图所示： 供电系统的运行方式：采用一回路运行，另一回路带电备用的运行方式。第四节、变电所负荷统计与主变压器的选择一、负荷计算 根据所给原始资料计算过程如下：地面高压主井皮带机：副井提升机：压风机：1#风井：2#风井： 地面低压:机修车间：地面生活区：工业广场：筛分车间：矸石砖厂： 污水处理站：井下高压:主排水泵(大)：主排水泵(小)：井下低压8#煤中央变电所： 15#煤中央变电所：8#煤采区变电所：井底车场：二、全矿负荷统计a、全矿高压负荷总计.将全矿各组高压计算负荷相加,即kwkvarb、全矿计算负荷.计算全矿6KV侧总的计算负荷,应考虑各组间最大负荷的同时系数,取Ksp=0.9,Ksq=0.95,则kwkvar 三、功率因素的提高电容器补偿容量的计算a、电容器所需补偿容量。因全矿的自然功率因数：，低于0.9，所以应该进行人工补偿,补偿后的功率因数应该达到0.95以上,即以上,则全矿所需补偿容量为b、电容器柜数及型号的确定。电容器拟采用双星形接线接在变电所的二次母线上,因此选标称容量为30kvar、额定电压为kv的电容器,装于电容器柜中,没柜装15个,每柜容量为450kvar,则电容器柜总数为由于电容器柜要分接在两段母线上,且为了在每段母线上构成双星形接线,因此每段母线上的电容器柜应分成相等的两组,所以每段母线上每组的电容器柜数n为变电所电容器柜总数N=4,则n=8C、电容器的实际补偿容量为：kvard、人工补偿后的功率因数kvarkvar>0.95符合要求四、主变压器的选择由于本变电所为矿山变电所,所有负荷基本都为一类负荷,对供电要求比较高,所以选择两台主变压器,其中一台工作,另一台备用。根据,本设计选择了SFL7-20000/35主变压器两台。 变压器的负荷率为变压器损耗：kwkvar全矿总负荷kvar<20000因此检验合格实际功率因数：第五节：短路电流的计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），本设计中采用的是标幺制法。一、确定基准值选取基准容量Sb=100MVA计算S1点取基准电压37kv即Ub1=37kvKA计算S2点选取基准电压6.3kv即Ub2=6.3kvKA二、计算短路电路中各阻抗元件的标幺值1、电力系统Ub=Uav=37kvSNmax=1526.7MVASNmin=937.9MVA 2、输电线路的阻抗计算LGJ-240L=4.5KMx0=0.3183、变压器电抗的计算三、最大运行方式下短路电流的计算1、在S1点发生短路时KAKAMVA2、在S2点发生短路时KAKAMVA四、最小运行方式下短路电流的计算1、在S1点发生短路时 KAKA2、在S2点发生短路时KAKAMVA五、在S2点发生短路时，计算冲击短路电流应把电动机作为附加电源来考虑1、主井皮带机感应电动机的影响X”d------次暂态电抗，由表3-10《工矿企业供电》查的Xd“=0.2Sb--------基准容量，100MVASde--------电动机容量0.5km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L1=0.076主提升机供给短路点S2的短路电流冲击值为：E”*---------电动机次暂态电动势，由《工矿企业供电》表3-10查的E”*=0.90Kch---------电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取Kch=1.4~1.6对于低压电动机取Kch=1 KA2、副井提升机感应电动机的影响0.4km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L2=0.060电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：KA3、压风机同步电动机对短路电流的影响：0.465km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L3=0.074电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：KA4、1#风井同步电机对短路冲击电流的影响0.23km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L4=0.035电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：KA5、2#风井同步电动机对短路冲击电流的影响0.8km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L5=0.121电动机至短路点S2的短路电流冲击值为： KA6、最大涌水量时主排水泵感应电动机对短路冲击电流的影响1km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L6=0.151电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：KA7、最小涌水量时主排水泵感应电动机对短路冲击电流的影响1km电缆的电抗标幺值前面已经算出X*L7=0.151电动机至短路点S2的短路电流冲击值为：KA由于计算冲击电流时选择最大的,排水泵不是同时工作,计算时只需把冲击电流最大的计算在内就好.则电动机总的冲击电流为：则在6kv侧S2点短路时冲击电流Ich在最大运行方式下为：Ich=Ich2+Is。ch=40.9+13.2=54.1KA在最小运行方式下的冲击电流Ich=Ich2+Is。ch=38.17+13.2=51.4KA系统短路电流计算的结果列于下表:运行方式35kv母线S1点短路电流6kv母线S2点短路电流I”（KA）ich(KA)S”(MVA)I”（KA）ich(KA)S”(MVA)最小运行方式7.3618.77471.6614.9751.4163.35最大运行方式9.1220.52584.4516.0454.1175.02 第六节：电气设备的选择一、35kv侧电气设备的选择(1)、隔离开关的选择项目实际需要值GN27—40.5额定值电压35kv35kv电流600A动稳定ich=20.52KA50KA热稳定It=5=20KA从上表的计算中可以看出，该隔离开关的额定值都大于实际需要值，故选用该GN27—40.5高压隔离开关符合要求，其操动机构配套选用JS型。（2）、断路器的选择：项目实际需要值ZN12—40.5/T1600—25额定值电压35kv35kv电流346A1600A动稳定ich=20.52KA39.2KA断流容量S”=584.45MVA1000MVA热稳定It=4=20KA上表计算结果表明选用ZN12—40.5/T1600—25型户内高压真空断路器符合要求。（3）、电压互感器的选择电压互感器的选择是根据额定电压、装置种类、构造形式、准确度等级以及按副边负载选择，由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用，故不需校验动、热稳定性。所选电业互感器的主要技术参数如下：型号额定电压JDZ—3535000/100（4）、电流互感器的选择它的一次额定电流按变压器的二次额定电流选取，因用于测量仪表，其精度应为0.5级，根据上述要求初选LCZ-35-300/5-0.5/3型电流互感器，它的技术参数列于下表：一次额定电压(KV)额定变流比(KA)次级组合(KA)准确度1S热稳定倍数动稳定倍数35300/50.5/30.52128151）、动稳定性校验满足其内部动稳定性要求应承担的短路冲击电流为：，符合要求 2）、热稳定性校验S2点短路时系统相当于1s的热稳定倍数为：小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。（5）、避雷器的选择根据避雷器的工频电压要大于最大运行相电压的3.5倍的原理来选,而最大运行相电压的3.5倍为,因此可选FZ—35型(F: 阀式避雷器,Z:电站用,35:额定工作电压(KV)).（6）、接地开关根据短路电流计算结果选JN—35型(J:接地开关,N:户内用,35:额定工作电压(KV))。用途方案编号1号主变JYN-35-11电压互感器及避雷器JYN-35-111WL1线路JYN-35-07母线JYN-35-52联络线JYN-35-26WL2线路JYN-35-07电压互感器及避雷器JYN-35-1112号主变JYN-35-11二、6kv侧电气设备的选择（1）、隔离开关的选择项目实际需要值GN19—10的额定值电压UN=6.3KV10KV电流IN=2020A3150A动稳定ich=49.32KA100KA热稳定It=5=40KA由上表计算可知，选用GG—1AF型高压开关柜。（2）、断路器的选择项目实际需要值ZN28A—12/3150—20额定值电压UN=6.3KV10KV电流IN=2020A3150A断流容量S”=175.02MVA750MVA断流量I”=16.04KA43.3KA动稳定ich=49.32KA100KA 热稳定It=4=40KA有上表计算可知，选用ZN28A—12型真空断路器符合要求。（3）、6kv母线侧电流互感器的选择：它的一次额定电流按变压器的二次额定电流选取，因用于测量仪表，其精度应为0.5级，根据上述要求初选LFZJ-10-600/5-0.5/3型电流互感器，它的技术参数列于下表：一次额定电压(kv)额定变流比次级组合准确度1s热稳定倍数动稳定倍数10600/50.5/30.553901)、动稳定性校验满足其内部动稳定性要求应承担的短路冲击电流为：，符合要求2)、热稳定性校验S2点短路时系统相当于1s的热稳定倍数为：小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。（4）、6kv母线出线侧电流互感器的选择1）、各线路长时工作电流主井皮带机：226.42（A）副井提升机：（A）压风机：（A）1#风井：（A）2#风井：（A）机修车间：（A） 地面生活区：（A）工业广场：（A）筛分车间：（A）矸石砖厂：（A）污水处理站：（A）主排水泵（大）：（A）主排水泵（小）：（A）8#煤中央变电所：（A）15#煤中央变电所：（A）8#煤采区变电所：（A）井底车场：（A）2）根据最大长时工作电流选择电流互感器结果如下表：线路名称变比准确等级主井皮带机300/50.5/3副井提升机200/50.5/3压风机100/50.5/31#风井200/50.5/32#风井200/50.5/3机修车间100/50.5/3地面生活区100/50.5/3工业广场200/50.5/3 筛分车间200/50.5/3矸石砖厂400/50.5/3污水处理站100/50.5/3主排水泵（大）400/50.5/3主排水泵（小）300/50.5/38#煤中央变电所100/50.5/315#煤中央变电所100/50.5/38#煤采区变电所100/50.5/3井底车场100/50.5/3以上电流互感器均选用LFZJ-10型的。（5）、6kv母线的选择：本设计选用矩形铝母线，其工作电流按变压器的二次额定电流乘以0.8分配系数，即：Ig=0.81924=1539.2A采用铝母线LMY-10010平放在40°C最大允许载流量为1675A1）、热稳定校验查得：C=95，KSK=1,已知tf=0.75s，Ik=14.97KA则，故满足要求。2）、动稳定校验：单条母线互相位于同一平面布置时，产生最大应力为：已知，L=120cm，a=25cm，ich=51.4KA查表得LMY-10010的抗弯矩W=16.7cm3将上述各值代入可得:故满足要求。（6）、避雷器的选择根据避雷器的工频电压要大于最大运行相电压的3.5倍的原理来选,而最大运行相电压的3.5倍为,因此可选FZ2—6型(F: 阀式避雷器,Z:电站用,2：设计序号，6:额定工作电压(KV))。（7）、接地开关的选择根据短路电流计算结果选JN2—10型(J:接地开关,N:户内用, 2：设计序号，10:额定工作电压(KV))。三、高压开关柜的选择（1）、本设计高压开关柜35KV侧选用GGN－35型固定式高压开关柜：GGN－35型固定式高压开关柜系三相交流50HZ单母线及单母线带旁路系统的户内成套设备，柜内配有ZN－40.5型真空断路器，作为35KV交流系统接收和分配电能之用，以及35KV变压器、电容器等用电设备控制和保护。产品特点：该产品满足GB3906－91《3－35Kv交流金属封闭开关设备》等标准要求，并且有如下特点：    1、真空断路器的框架为手车式，可推入柜内固定，装卸、维修方便；    2、柜内电气间隙大，主回路采用加强绝缘型的元器件，扩大了产品对环境的使用范围；    3、上、下隔离开关具有明显隔离端口，停电安全可靠；    4、具有可靠的机械和电器联锁及防误性能，保证了操作的安全性和可靠性。开关柜的技术数据见表序号项目单位参数1额定电压kv35（最高40.5）2额定绝缘水平1min工频耐压kv95 雷电冲击耐压1853额定频率HZ504母线额定电流A1250；1600；2000；5分支母线额定电流A630；1000；1250；1600；6额定热稳定电流(4s)KA20;25;31.57额定动稳定电流(峰值)KA50;63;808额定短路开端电流KA20;25;31.59额定短路关合电流（峰值）KA50;63;8010配用断路器 ZN—40.5真空断路器(电磁、弹操)11外形尺寸（宽╳深╳高）mm1818╳3000╳3300 以上各设备均在前面进行了校验。（2）、6KV侧选用GG—1AF型高压开关柜。（一）、概述GG—1AF(Z)型高压开关柜（以下简称开关柜），适用于发电厂、变电站、工矿企业变电所内3.6~12KV、三相交流50HZ单母线系统及单母线带旁路系统，作为接受与分配电能之用，并对电路实行控制、监测、保护。该产品具有完善、可靠、操作方便的“五防”闭锁功能：1.防止带负荷分、合隔离开关；2.防止误入带电隔室；3.防止误分、合断路器；4.防止带接地线送电；5.防止带电挂接地线。 （二）、使用环境条件1.正常使用条件⑴海拔高度不超过1000m;⑵空气温度：上限+40℃；下限一般地区-10℃，高寒地区-25℃；⑶相对湿度：月平均值不大于90%；日平均值不大于95%；⑷没有导电尘埃，腐蚀性气体或蒸汽的场所；⑸没有爆炸和火灾危险的场所；⑹没有剧烈振动的场所。2.特殊工作条件   当开关柜安装在高于1000m的海拔地区时，必须与厂家协商。当环境温度升高超过规定时，必须在柜内进行强迫通风，以提高母线和分支母线的载流量。当开关柜运行在具有高温或温度变化加大的气候环境中时，可能有凝露危险，因此必须安装加热器以防事故与腐蚀发生。（三）、技术数据1.开关柜的技术数据见表序号项目单位参数1额定电压kv3.67.2122额定绝缘水平1min工频耐压kv243242 雷电冲击耐压4060753额定频率HZ504母线额定电流A1250；1600；2500；31505分支母线额定电流A630；1250；1600；2500；31506额定热稳定电流(4s)KA20;25;31.5;407额定动稳定电流(峰值)KA50;63;80;1008额定短路开端电流KA20;25;31.5;409额定短路关合电流（峰值）KA50;63;80;10010配用断路器 ZN28A真空断路器(电磁、弹操)11外形尺寸（宽╳深╳高）mm1218╳1200╳280012重量KG6302．ZN28A—12型真空断路器的技术数据见表序号项目单位数据1额定电压kv122额定电流A630-16001250-31503额定短路开断电流KV202531.5404额定短路开断电流开断次数次5050305额定短路关合电流(峰值)KA5063801006额定动稳定电流(峰值)KA5063801007额定热稳定电流(4s)KA202531.5408合闸时间S≤0.29固有分闸时间S额定电压(最高)≤0.06最低电压≤0.08 10额定绝缘水平雷电冲击耐压KV751min工频耐压4211额定操作顺序 0-0.3s-CO-180s-CO(31.5KA以下)0-180s-CO-180s-CO(40KA以上)12机构寿命次1000013动静触头允许磨损厚度mm3第七节：电缆的选择由于变电所馈出线较多，在本计算书中只列出井下高压部分主排水泵供电电缆的选择的步骤，其余的馈出线的选择雷同。一、确定电缆的型号考虑到电缆的敷设场所、供电的可靠性以及隔爆型高压配电箱的额定电流和井下负荷的工作电流，初步选择ZQD50型铜芯不滴流铅包裸粗钢丝铠装电缆。二、按经济电流密度选择电缆的截面按经济电流密度选择电缆截面时，应按正常工作时的最大长时工作电流选择和计算。正常工作时电缆的最大长时工作电流为：A根据井下电缆的年最大负荷利用小时数一般为3000~5000h，查《工矿企业供电》表6-17得经济电流密度Ied=2.25A/mm2，所以经济截面为mm2选择标称截面为120mm2的电缆。1、按长时允许电流校验电缆截面此时应按最大涌水量时校验：查《工矿企业供电》表6-12，120mm2电缆的长时允许电流为285A<360A，不符合要求，因此确定选用185mm2的电缆，其长时允许电流为380A>360A，满足了要求。最后确定选择ZQD50—3185型铜芯不滴流铅包裸粗钢丝铠装电缆。电缆选择结果见下表：名称经济电流密度A/mm2电缆截面积mm2电缆型号 主井皮带机1.7395YJV22-3×95副井提升机1.9295YJV22-3×95压风机2.2595YJV22-3×951#风井2185LGJ-3×1852#风井2185LGJ-3×185机修车间1.9270MY-0.66/3×70地面生活区1.9270MY-0.66/3×70工业广场1.5470MY-0.66/3×70筛分车间1.7370MY-0.66/3×70矸石砖厂1.73185LGJ-3×185污水处理站1.7370MY-0.66/3×70主排水泵（大）2.2595YJV22-3×95主排水泵（小）2.2595YJV22-3×958#煤中央变电所1.7395YJV22-3×9515#煤中央变电所1.7395YJV22-3×958#煤采区变电所1.7395YJV22-3×95井底车场1.7370MY-0.66/3×70第八节、继电保护一、变电所的继电保护6kv配出线的继电保护，6kv系统都是小接地电流系统，因此，通常只装设防止相间短路的保护装置。 1、保护的装设原则（1）采用两相式接线，整个系统的保护装置均装设在同名相的两相上。（2）一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速断保护作为辅助保护，第二段带时限过电流保护作为主保护。（3）第一段电流速断保护应有选择性的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。当不满足最小保护范围的要求时，且过电流保护的动作时限不大于0.5~0.7s则可不装设电流速断保护，或只装设GL型反时限继电器构成的过电流保护。（4）对电缆线路，当速断保护不满足保护范围要求时，如下一级线路装有无时限保护而本线路过电流保护的动作时限在1.2s及以上时，可装设带时限电流速断保护。（5）对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护，切除使母线残压低与60%额定电压的各种故障，保护装置可选择地动作。（6）负荷较大，总长在1km以下的重要用户的电缆线路，为了加速切除短路故障可以采用纵联差动电流保护装置。（7）负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护。（8）保护采用远后备方式。二、电流速断保护的整定计算速断保护的动作电流按躲过被保护线路末端最大三相短路电流整定。即式中Iop.k----继电器的动作电流，A；Kk-----可靠系数，电磁式继电器取1.2，感应式继电器取1.4；Kkx----保护装置的接线系数，接于相电流时为1，接于相电流之差时为，速断保护一般接于相电流；Ki------电流互感器的变比；-----被保护线路末端最大三相短路电流，A。4、过电流保护的整定计算过电流保护的动作电流按躲过被保护线路最大工作电流赖整定。即式中Kk----可靠系数Kre----返回系数，电磁式继电器取0.85，感应式取0.8；Ica-----被保护线路的最大长时工作电流，A。保护装置的灵敏度应满足下式的要求：式中Kr----保护装置的灵敏度系数，对主保护区应大于1.5----被保护线路末端最小两相短路电流，A 过电流保护的动作时限按下式确定：式中tp-------保护装置整定的动作时间，s；tep--------末端相邻元件保护的整定时间，s；-----时限阶段，对DL继电器取0.5s，对GL型继电器取0.7s。四、主变压器的继电保护1、保护的装设原则1）、电力变压器应装设的保护装置（1）线圈及其引出线的相间短路、中性点直接接地侧的接地短路、绕组的匝间短路，应装设瞬时动作作于跳闸的保护装置。（2）外部相间短路引起的过电流，直接接地电力网外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，应装设带时限动作于跳闸的保护装置。（3）变压器过负荷、油面降低、变压器温度升高和冷却系统故障时，应装设信号装置。2）、对变压器保护装置的要求（1）对变压器内部故障和油面降低采用瓦斯保护，油面降低和轻瓦斯时，应动作与信号；重瓦斯则动作与跳闸，断开变压器各测的断路器。（2）对变压器引出线、套管及内部故障，采用纵联差动保护或电流速段保护。故障时，断开变压器各侧的断路器。（3）对变压器外部的相间短路，一般采用过电流保护，如过电流保护灵敏度不满足要求时，可装设复合电压或低电压启动的过电流保护，过电流保护均装设在主电源侧。根据实际情况本设计对变压器采用纵联差动保护、过负荷保护和瓦斯保护三种保护形式。2、纵联差动保护变压器的差动保护，一般采用BCH-2型差动继电器。1）、电流互感器接线方式及其变比的选择为了保证正常情况下流过差动继电器的不平衡电流最小，在整定计算前应恰当地选择电流互感器的接线方式和电流互感器的变比。（1）电流互感器的接线。对于Y，d接线的变压器，Y侧的电流互感器应接成d形，d侧的电流互感器应接成Y形，使电流互感器二次电流的相位一致。（2）电流互感器的变比。应按下式计算出变压器各侧电流互感器的变比，并根据计算结果选择适当变比的电流互感器。式中Ki-----电流互感器的变比的计算值Kkx----电流互感器二次回路的接线系数，电流互感器Y接是为1，d接时为IN.T----变压器各侧额定电流，A2）、电流互感器二次工作电流计算变压器为额定电流时，分别按下式计算变压器各侧电流互感器二次回路的工作电流。即 式中I2i----变压器为额定电流时，电流互感器二次回路的工作电流，AKi-----电流互感器的实际变比3）、计算基本侧保护装置的一次动作电流取上述电流互感器二次回路工作电流最大的一侧为基本侧，并按以下三个条件计算该侧的动作电流，最后取其中最大者。（1）按躲过外部故障最大不平衡电流计算，即式中Iop-----保护装置一次动作电流，A-----变压器二次侧母线短路时，流经基本侧的最大三相穿越性短路电流稳态值，AKk-----可靠系数，取1.3Ksm----电流互感器的同型系数，型号相同时取0.5，不同时取1.0----电流互感器允许最大相对误差，取0.1---变压器调压引起的相对误差，一般为5%（2）按躲过变压器空载投入时的励磁涌流计算式中IN.T----变压器基本测得额定电流（3）按躲过电流互感器二次回路短线计算，即Iop=1.3IT式中IT-----正常运行时变压器基本侧的最大负荷电流4）、确定基本侧线圈的匝数继电器动作电流为式中Kkx----接线系数Ki-----基本测电流互感器变比基本侧继电器线圈的计算匝数Wca为式中AWa---继电器的动作安匝应采用实测值，如不知道实测值，可用额定值60取差动线圈与一组平衡线圈的匝数之和Wdb，较计算匝数Wca小而接近的数值，作为基本侧的实际整定匝数。即Wdb=Wd+Wb