河南理工大学矿用35kv地面变电所设计35kv矿用变电站设计

'河南理工大学毕业设计(论文)说明书摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，对供电系统的设计有了更高、更完善的要求。而作为接受和分配电能的变电所在工业企业中占据很重要的地位，因此设计、分析、发展变电所是一项很重要的任务。本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35kV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35kV侧为全桥接线，6kV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键字：变电站；负荷统计；短路计算ii 河南理工大学毕业设计(论文)说明书ABSTRACTWiththedevelopmentofeconomyandtherapidriseofmodernindustrialbuilding,thedesignofthepowersupplysystemmorecomprehensive,systematic,rapidgrowthinelectricityplants,powerquality,technicalandeconomicconditions,supplyreliabilityindicatorsareincreasingthepowersupplysystemdesignhavehigherandbetterrequirements.Andasreceivinganddistributingpowersubstationinindustrialenterprisesoccupyaveryimportantposition,sothedesign,analysis,developmentsubstationisaveryimportanttask.Thispaperdesignedapreliminaryminesurface35kVsubstation.Thedesignprocessincludesloadcalculations,themainwiringdesign,shortcircuitcalculations,electricalequipmentselection,protectionschemes,substationlightningprotectionandgrounding.Bydoingmine35kVsubstationloadstatistics,withtherequiredcoefficientmethodforloadcalculation,basedontheresultsofloadcalculationsdeterminethenumberofunitsofthemaintransformerstation,capacityandmodels.PuFrancewiththepowersupplysystemforashort-circuitcurrentcalculationforelectricalequipmentselectionandverificationofdata.Accordingtothecharacteristicsofcoal-poweredsystems,developingtheminesubstationmainconnectionmode,operationmode,relayprotectionscheme.Keywords：substation；loadcalculation；short-circuitcurrent.ii 河南理工大学毕业设计(论文)说明书目录1概述11.1设计依据11.2设计目的及范围11.3矿井基础资料12负荷计算32.1负荷计算的目的32.2负荷计算方法32.3负荷计算过程42.3.1各用电设备组负荷计算42.3.2各低压变压器的选择与损耗计算62.4计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选变压器72.4.1功率因数补偿与电容柜的选择82.4.2主变压器校验及经济运行方案93电气主接线设计113.1对主接线的基本要求113.2本所电气主接线方案的确定113.2.1确定矿井35kV进线回路113.2.235kV、6kV主接线的确定113.2.3下井电缆回数的确定124短路电流计算154.1短路电流计算的目的154.2短路电流计算过程154.2.1选取短路计算点并绘制等效计算图154.2.2选择计算各基准值174.2.3计算各短路点的短路电流185高压电气设备的选择215.1高压电气设备选择原则215.2高压开关设备的选择及校验215.2.1高压断路器的选择及校验215.2.2隔离开关的选择24II 河南理工大学毕业设计(论文)说明书5.2.3电流互感器的选择255.2.4电压互感器的选择265.2.5避雷器的选择275.2.6支柱绝缘子和套管绝缘子的选择275.2.7开关柜的选择285.3电力线路的选择295.3.135kV电源架空线路选择295.3.26kV母线的选择305.3.3主提升机6kV电缆线路选择315.3.46kV下井电缆选择325.3.56kV架空线路的选择356.1变电所各断路器过流保护的设置与配合396.1.1QF1、QF2、QF3断路器保护的设置与配合396.1.2QF4、QF5断路器上保护的设置与配合396.1.3各６kV低压馈出线断路器的设置与配合396.1.46kV联络开关QF8的保护设置与配合406.2各断路器的过流保护整定406.2.1QF1、QF2、QF3过流保护整定406.2.2QF4、QF5的过流保护整定416.2.3各6kV馈出线的过流保护整定426.2.4QF8过流保护整定437变电所的防雷与接地457.1变配电所的防雷设计457.2接地装置的设计及计算468变电所的平面布置478.1变电所位置选择478.2配电室建筑要求478.3控制室布置48结论49致谢50参考文献51II 河南理工大学毕业设计(论文)说明书附录52附图135kV矿用变电所主接线图52附图235kV矿用变电所平面布置图53II 河南理工大学毕业设计(论文)说明书1概述1.1设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的《矿山电力设计规范》。2、中华人民共和国电力公司发布的《35kV～110kV无人值班变电站设计规程》。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。4、煤矿电工手册（地面供电部分）。1.2设计目的及范围本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力。本论文的设计范围包括：1、对变电所的主接线进行设计：2、对电气设备的规格型号进行选择。3、变电所继电保护设计。4、变电所防雷保护设计。1.3矿井基础资料某年产110万吨原煤的矿井，其供电设计所需的基本原始数据如下：矿井产量110万吨；服务年限100年；立井深度0.4km；矿井地面土质为粘土；两回35kV架空电源线路长度L1=L2=6km；两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间t1=t2=3s；本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：xs.min=0.28(sd=100MVA)本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：xs.max=0.37(sd=100MVA)井下6kV母线上允许短路容量sal=100MVA；49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所6kV母线上补偿后功率因数要求值：cosφ35.a≥0.95；最热月室外最高气温月平均值：42。C；最热月室外最高气温月平均值：32。C；最热月室外最高气温月平均值：27。C；表1.1全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压(V)线路类型电机型式单机容量(kW)安装/工作台数工作设备总容量(kW)需用系数功率因数离35kv变电所的距离(km)主井提升16000CY14002/114000．870．840．4副井提升16000CY10002/110000．850．820．6扇风机116000KT8002/18000．87-0.912．4扇风机216000KT8002/18000．87-0.912．4压风机16000KT3005/39000．86-0.890．2地面低压1380C12500．760．820．05机修厂3380C4500．600．750．3洗煤厂2380K12000．760．840．5工人村3380K4500．800．802．5排水泵16000CX68012/427200．860．860．8井下低压2660CX26000．720．78注1.线路类型：C表示电缆线路；K表示架空线路。2.电机类型：Y表示绕线异步；X表示鼠笼异步；T表示同步。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书2负荷计算2.1负荷计算的目的为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方便，因而为我国设计部门广泛采用。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1、用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为：（2-1）式中、、——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；——该用电设备组的设备总额定容量，kW；——功率因数角的正切值；——需要系数，由表1-1查得。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数。具体计算如下：（2-2）式中、、——为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；——同时系数；m——该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；——分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量；2.3负荷计算过程2.3.1各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。2、由表1-1查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。（1）对于主提升机有Pca.1=kd1×PN1=0.87×1400=1218(kW)Qca.1=tanφ1×Pca.1=0.65×1218=792(kvar)Sca.1==1453(kVA)(2)对于副提升机有Pca.2=kd2×PN2=0.85×1000=850(kW)Qca.2=tanφ2×Pca.2=0.7×850=595(kvar)49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书Sca.2==1038(kVA)(3)对于扇风机1有Pca.3=kd3×PN3=0.87×800=696(kW)Qca.3=0.5(tanφ3×Pca.3)=-160(kvar)Sca.3==714(kVA)(4)对于压风机有Pca.4=kd4×PN4=0.86×900=774(kW)Qca.4=0.5(tanφ4×Pca.4)=-197.37(kvar)Sca.4==798(kVA)同理可得其余各组数据见表2-1表2-1全矿负荷统计表用户名称设备容量（kW）需用系数（Kd）功率因数cosφtanφ计算负荷PcaQcaSca主提升机14000.870.840.6512187921453副提升机10000.850.820.708505951038扇风机18000.87-0.91-0.46696-160714扇风机28000.87-0.91-0.46696-160714压风机3000.86-0.89-0.51774-197798地面低压0.760.820.7010267181252机修厂0.60.750.88270237359洗煤厂0.760.840.659125921087工人村0.80.800.75360270450排水泵6800.860.860.60233913872719井下低压0.720.780.8018721501239849 河南理工大学毕业设计(论文)说明书合计110135575123432.3.2各低压变压器的选择与损耗计算2.3.2.1低压变压器的选择因采用高压6kV集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用。根据表2-1中的计算视在容量初选变压器。1）机修厂查表选用S9-400，6/0.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器。2）工人村查表选用S9-500，6/0.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器。3）地面低压查表选用两台S9-1600，6/0.4KV型铜线电力变压器。4）洗煤厂查表选用两台S9-1250，6/0.4kV型铜线电力变压器。2.3.2.2各变压器的功率损耗计算变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用和表示。变压器的功率损耗按公式2-3计算。有功损耗：（2-3）无功损耗：式中：β—变压器的负荷率，；—变压器计算负荷，kVA；—变压器额定容量，kVA；—变压器空载有功损耗，kW；—变压器满载有功损耗，kW；—变压器空载无功损耗，kvar，；—变压器空载电流占额定电流的百分数；—变压器满载无功损耗，kvar，；—变压器阻抗电压占额定电压的百分数；、、、均可由变压器产品样本中查出。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书（1）对于工人村变压器ΔPT=ΔP0+ΔPK×(Sca/SN.T)2=1.0+5.0×(450/500)2=5.05(kW)ΔQT=SN.T(+×β2)=500×[1.4/100+4/100×(450/500)2]=23.2(kvar)（2）对于机修厂变压器ΔPT=ΔP0+ΔPK×(Sca/SN.T)2=0.84+4.2×(359/400)2=4.2(kW)ΔQT=SN.T(+×β2)=400×[1.4/100+4/100×(359/400)2]=18.5(kvar)（3）对于地面低压变压器ΔPT=2[ΔP0+ΔPK×(0.5×Sca/SN.T)2]=9.19(kW)ΔQT=2SN.T(+×β2)=54.21(kvar)（4）对于洗煤厂变压器ΔPT=2[ΔP0+ΔPK×(0.5×Sca/SN.T)2]=8.46(kW)ΔQT=2SN.T(+×β2)=48.8(kvar)表2-2各低压变压器功率损耗计算结果负荷名称工人村机修厂地面低压洗煤厂SN.T(KVA)5004002×16002×1250ΔPT(KW)5.054.29.198.46ΔQT(kvar)23.218.554.2148.8合计ΣΔPT=62.9KWΣΔQT=278.5kvar2.4计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选变压器各组低压负荷加上各低压变压器的功率损耗后即为其高压侧的负荷，查表取同时系数Ksi=0.85,忽略矿内高压线路的功率损耗，变电所6kV母线补偿前的总负荷为49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书Pca.6=Ksi(ΣPca+ΣΔPT)=0.85×(11013+629)=9414(kW)Qca.6=Ksi(ΣQca+ΣΔQT)=0.85×(5575+2785)=4975(kvar)补偿前功率因数COSφ6=Pca.6/Sca.6=9414/10647=0.88根据据算结果，可初选两台变压器，其型号容量查表选为SF7-12500，35/6.3kV，采用两台变压器分列运行的方式，当一台停运时，另一台亦能保证全矿一、二级负荷的供电。2.4.1功率因数补偿与电容柜的选择由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故障停运的情况，所以按照此方式计算无功补偿时主变压器的最大功率损耗。（1）无功补偿时主变压器的损耗计算。按一台运行，一台停运计算，则负荷率为β=Sca.6/SN.T=10647/12500=0.852ΔPT=ΔP0+β2ΔPK=16+630.8522=61.73(kW)ΔQT=SN.T[I0%/100+UK%/100×β2]=813(kvar)（2）35kV侧补偿前的负荷与功率因数Pca.35=Pca.6+ΔPT=9414+61.73=9475（kW）Qca.35=Qca.6+ΔQT=4957+813=5770（kvar）Sca.35==11093（kVA）COSφ35=Pca.35/Qca.35=9475/11093=0.85tanφ35=0.620（3）设补偿后功率因数提高到COSφ35´=0.95,则tanφ35´=0.33。取平均负荷系数Klo=0.8,则49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书Qc=KloPca.35(tanφ35-tanφ35´)=0.8×9475(0.62-0.33)=2198(kvar)查表选用GR-1C-08型,电压为6kV，每柜容量qc=270kvar的电容器柜，则柜数N=Qc/qc=2198/270=8.14取偶数得Nf=10实际补偿容量Qc.f=Nf×qc=10×270=2700(kvar)补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数为Q´ca.6=Qca.6-Qc.f=4975-2700=2275(kvar)因补偿前后有功计算负荷不变，故有S´ca.6==9684(kVA)COSφ6´=Pca.6/S´ca.6=0.972（4）补偿后主变压器的最大损耗β´=S´ca.6/SN.T=9684/12500=0.77ΔP´T=ΔP0+ΔPKβ´2=16+63×0.772=53.35(kW)ΔQ´T=SN.T+[I%/100+UK%/100×β´2]=680(kvar)（5）补偿后35kV侧计算负荷与功率因数校验P´ca.35=Pca.6+ΔP´T=9414+53.35=9467（kW)Q´ca.35=Qca.6+ΔQ´T=2275+680=2955(kvar)S´ca.35==9917(kVA)COSφ35=P´ca.35/Q´ca.35=9467/9917=0.962＞0.952.4.2主变压器校验及经济运行方案2.4.2.1主变压器校验取负荷保证系数Kgu=0.85,则SN.T≥Kgu×S´ca.35=8429（kVA）＜12500（kVA）,合乎要求。2.4.2.2主变压器的经济运行方案49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式2-4确定。（2-4）如果SScr宜两台运行。式中：—经济运行临界负荷，kVA；—变压器额定容量，kVA；—变压器空载有功损耗，kW；—变压器空载无功损耗,kW—变压器满载有功损耗，kW；—变压器满载无功损耗，kvar；—无功经济当量，对于工矿企业变电所，取Kq=0.06；本矿两台变压器经济运行的临界负荷为：得经济运行方案为：当实际负荷小于7348kVA时，宜一台运行，当实际负荷大于等于7348kVA时，宜于两台同时分列运行。本章小结变压器的选型结果如下表所示表2-3变压器选型结果地点型号变比（kV)数量（台）机修厂S9-4006/0.41工人村S9-5006/0.41地面低压S9-16006/0.42洗煤厂S9-12506/0.42主变压器SF7-1250035/6.3249 河南理工大学毕业设计(论文)说明书3电气主接线设计变电所的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主接线有多种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系，是变电所设计的主要任务之一。3.1对主接线的基本要求在确定变电所主接线前，应首先明确其基本要求：（1）安全可靠。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。此外，还应负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的安全性和可靠性要求，不可片面强调其安全可靠性而造成不应有的浪费。（2）操作方便，运行灵活。供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和维修，以及运行灵活，倒闸方便。（3）经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用。（4）便于发展。接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的要求。3.2本所电气主接线方案的确定3.2.1确定矿井35kV进线回路35kV矿井变电所距上级供电电源6km，对上一级供电部门来说是一级负荷，故上级矿井变电所对矿井采用有备用的双回路供电，即35kV进线为两路架空线进线。3.2.235kV、6kV主接线的确定为了保证对一49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥全桥三种。因上一级变电站距本矿变电所为6km，对于35kV电压等级来说，输电线路不远，可以选外侨，但为了提高矿井供电的可靠性和运行的灵活性，选用全桥更合适。故确定本矿35kV侧为双回路的全桥接线系统。35kV架空线路由两条线路送到本矿变电所，正常时两台变压器分列运行。6kV主接线根据矿井为一级负荷的要求及主变压器是两台的情况确定为单母线分段的接线方式。35kV母线和6kV母线，正常时均处于断开状态。母线分段用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响范围，提高供电的可靠性和灵活性。3.2.3下井电缆回数的确定井下总负荷Pca=0.96×(2339+1872)=4042(kW)Qca=0.96×(1387+1501)=2888(kvar)井下最大长时负荷电流Ilo.m=Ica=Sca/(1.732×UN)=4967/(1.732×6)=478(A)根据井下开关的额定电流最大为400A，而《煤矿安全规程》规定：下井电缆至少两回，当一回停止供电时，其他电缆应能满足井下全部负荷的供电。所以在这里至少应选用三回，考虑到负荷分配和运行的灵活性，最后确定4回下井电缆，两两并联后分列运行。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书图3-135kv矿用变电站主接线设计49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书4短路电流计算4.1短路电流计算的目的研究供电系统的短路并计算各种情况下的短路电流，对供电系统的拟定、运行方式的比较、电气设备的选择及继电保护整定都有重要意义。短路产生的后果极为严重，为了限制短路的危害和缩小故障影响范围，在供电设计和运行中，必须进行短路电流计算，以解决些列技术问题。(1)选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。(2)设置和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。(3)确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不经济时，可采取限制短路电流的措施。(4)确定合理的主接线方案和主要运行方式等。4.2短路电流计算过程4.2.1选取短路计算点并绘制等效计算图49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书图4-1等效短路计算图49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书4.2.2选择计算各基准值1.选取基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud1=37kV.Ud2=6.3kV,Ud3=0.4kV,则可得各级基准电流为Id1=Sd/Ud1=100/(×37)=1.560(kA)Id2=Sd/Ud2=100/(×6.3)=9.1646(kA)Id3=Sd/Ud3=100/(×0.4)=144.337(kA)2.计算各元件的标幺电抗（1）电源的电抗（2）变压器电抗主变压器电抗地面低压变压器电抗3）线路电抗35kV架空线电抗扇风机1馈电线路电抗扇风机2馈电线路电抗主井提升馈电线路电抗49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书副井提升馈电线路电抗压风机馈电线路电抗地面低压馈电线路电抗洗煤厂馈电线路电抗工人村馈电线路电抗机修厂馈电线路电抗排水泵馈电线路电抗4.2.3计算各短路点的短路电流1、K1点的短路电流计算(1）最大运行方式下的三相短路电流49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书(2)最小运行方式下两相短路电流2、K2点的短路电流计算(1）最大运行方式下的三相短路电流(2)最小运行方式下两相短路电流3、井下母线短路容量计算井下6kV母线距井上35kV变电所的最小距离l2=0.4+0.4=0.8(kM)其电抗标幺值为49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书最大运行方式下井下母线短路的标幺电抗为井下母线最大短路容量为该值小于井下6kV母线上允许的短路容量100MVA，因此不需要加装限流电抗器。其他各短路点的计算结果如表4-1所示表4-1短路电流计算结果短路点最大运行方式下最小运行方式下K13.398.645.152172.832.45K28.2521.0312.54907.706.67K37.7619.7911.7884.77.216.24K47.5119.1511.4181.96.996.05K55.7714.728.7763.25.484.74K65.7714.728.7763.25.484.74K78.03920.4812.2187.77.456.45K82.335.953.5525.52.281.97K97.9120.1412.0186.27.336.34K105.7214.538.7162.55.424.69K112.536.473.8527.72.472.14K127.2618.5311.0479.36.785.8749 河南理工大学毕业设计(论文)说明书5高压电气设备的选择电气设备选择是变电所电气设计的主要内容之一，选择是否合理将直接影响整个供电系统的可靠运行。变电所主要的电气设备有：高压断路器、隔离开关、熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线和绝缘子等。5.1高压电气设备选择原则对各种电气设备的基本要求是正常运行时安全可靠，短路通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。(1)按正常条件选择1）环境条件电气设备在制造上分户内、户外两大类。此外，选择电气设备，还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区或湿热地区等方面的要求。2）按电网额定电压选择电气设备的额定电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即：3）安最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时负荷电流，即：(2)按短路情况校验按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。5.2高压开关设备的选择及校验5.2.1高压断路器的选择及校验49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书高压断路器是供电系统中最重要的电气设备之一。它具有完善的灭弧装置，是一种专门用于切断和接通电路的开关设备。正常运行时把设备或线路接入或退出运行，起着控制作用。当设备或线路发生故障是，能快速切出故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器除按电气设备的一般原则选择外，还必须按断路器的功能校验其额定断流容量（或开断电流）、额定关合电流等各项指标。5.2.1.135kV侧断路器的选择35kV接线形式为全桥式，运行方式为全分列方式，当一侧的变压器或另一侧进线检修时，桥断路器必须把完好的进线和变压器联络起来，所以35kV侧的断路器应该有相同的型号，其最大长时负荷电流应为变压器的最大长时负荷电流，即Ilo.m=1.05×SN.T/(1.732UN1)=1.05×12500/(1.732×35)=216(A)根据工作室外工作电压为35kV和最大长时负荷电流为216A,可选择ZW7-35-1600-31.5型断路器。其技术参数如表5-1所示表5-1ZW7-35-1600-31.5型断路器的技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)额定开断电流（KA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流ZW7-3535160031.5808031.51）按当地环境校验ZW7-35-1600-31.5型户外真空断路器，额定工作环境最高温度为40度，而实际最高工作温度为42度，因此修正后的允许通过的最大电流为INθ=IN-(42-40)×1.8％IN=1600-2×0.018×1600=1542（A)＞216（A)2)按短路条件校验(1)额定开断电流校验断路器的额定开断电流为31.5kA，而K1点的短路电流为3.39kA，符合要求。(2)额定关合电流校验断路器的额定关合电流为80kA，而K1点的短路冲击电流为8.64kA，符合要求。(3)热稳定校验两回35kV电源上级出线断路器过流保护的动作时间为3s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=3+0.1=3.1(s)，即假想时间为3.1s。对于无限大容量系统有相当于4s的热稳定电流49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书（4）动稳定校验由于ies=80kA,ish1=8.64kA,所以满足要求。5.2.1.26kV侧进线柜和母联柜断路器的选择6kV侧最大长时负荷电流按照室外工作电压6kV和最大长时负荷电流932A，选择ZN28-10/1250型真空断路器，其参数如表5-2所示。表5-2ZN28-10/1250型户外真空断路器技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)额定开断电流（kA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流(kA)ZN28-10/1250101250205050201.按当地环境校验ZN28-10/1250型户外真空断路器，额定工作环境最高温度为40度，而实际最高工作温度为42度，因此修正后的允许通过的最大电流为INθ=IN-(42-40)×1.8％IN=1250-2×0.018×1250=1205（A)＞1162（A)2.按短路条件校验（1）额定开断电流校验断路器的额定开断电流为20kA，而K1点的短路电流为8.25kA，符合要求。（2）额定关合电流校验断路器的额定关合电流为50kA，而K1点的短路冲击电流为21.03kA，符合要求。（3）热稳定校验6kV母线上发生短路时的过流保护的动作时间应该比35kV母线上发生短路时继电保护的动作时间少一个时限级差0.5s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想时间为2.6s。对于无限大容量系统有相当于4s的热稳定电流49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书（4）动稳定校验由于ies=50(kA),ish1=21.03(kA),所以满足要求。2.出线柜均配用ZN5-10/630型真空断路器，其技术参数如表5-3所示。表5-3ZN5-10/630型真空断路器技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)额定开断电流（kA)动稳定电流(kA)额定关合电流(kA)（4S）热稳定电流(kA)ZN5-10/63010630205020205.2.2隔离开关的选择5.2.2.135kV侧隔离开关的选择根据布置方式，室外一般采用GW4或GW5型隔离开关。本设计中为了方便检修时的接地，两个进线隔离开关QS1、QS2和两个电压互感器隔离开关QS9、QS10选用GW5-35GD/600带接地刀闸的隔离开关，QS3～QS8选用GW5-35G/600不带接地刀闸的隔离开关，所选隔离开关电气参数如表5-4所示。表5-4GW5-35型隔离开关技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)动稳定电流（kA)(5s)热稳定电流（kA)GW5-35GD/600356005014GW5-35G/600356005014(1)额定电压：UN=35(kV)=UNS=35(kV)，符合要求。(2)额定电流：INθ=600(A)>Imax=216(A),符合要求。(3)动稳定校验：imax=50(kA)>ish=8.64(kA)，符合要求。(4)热稳定校验：当短路发生在隔离开关之后，断路器之前，事故切除靠上一级变电所的过流保护，继电保护动作时限要比35kV进线的继电保护动作时限大一个时限差0.5s.所以tpr=3+0.5=3.5(s)。则tk=tbr+tpr=3.5+0.1=3.6(s)。相当于5s的热稳定电流49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书符合要求。5.2.2.26kV侧隔离开关的选择根据布置方式，室内一般采用GN2、GN6或GN8型隔离开关。本设计QS11、QS12选用GN6-10T/1000型隔离开关，操动机构选CS6-1手力操动机构。所选断路器电气参数如表5-5所示。表5-5GN6-10T/1000型隔离开关的技术数据型号额定电压（kV)额定电流（A)动稳定电流（kA)(5s)热稳定电流（kA)GN6-10T/10001010007530(1)额定电压：UN=10(kV)＞UNS=6(kV)，符合要求。(2)额定电流：INθ=1000(A)>Imax=932(A)，符合要求。(3)动稳定校验：imax=75(kA)>ish=21.03(kA)，符合要求。(4)6kV母线上发生短路时的过流保护的动作时间应该比35kV母线上发生短路时继电保护的动作时间少一个时限级差0.5s，断路器的开断时间为0.1s，则短路电流流过断路器的最长时间tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想时间为2.6s。相当于5s的热稳定电流符合要求。5.2.3电流互感器的选择电流互感器按使用地点，电网电压和长时最大负荷电流来选择，并按短路条件校验动、热稳定性。此外还应根据二次设备要求选择电流互感器的准确等级。（1）额定电压应大于或等于所在电网电压；（2）额定电流应大于或等于（1.2～1.5）倍的长时最大长时负荷工作电流，即≥（1.2～1.5）49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书（3）电流互感器的准确等级应不小于二次侧所接仪表的准确级。5.2.3.135kV侧电流互感器的选择35kV侧的电流互感器选用LZZBJ4-35型电流互感器，其额定电压35kV，额定电流300A，其技术参数如表5-6所示。表5-6LZZBJ4-35型电流互感器的技术数据变比准确级组合额定输出(VA）(4s)热稳定电流(kA）动稳定电流(kA）300/50.5/0.5/10p10/10p1025/25/50/5017.142.8（1)动稳定校验符合要求。(2)热稳定校验符合要求。5.2.3.16kV侧电流互感器的选择6kV母线上的电流互感器选用LZZBJ9-10型电流互感器，其额定电压10kV，额定电流1200A，其技术参数如表5-7所示。表5-7LZZBJ9-10型电流互感器的技术数据变比准确级组合(1s)热稳定电流(kA）动稳定电流(kA）1250/50.5/B2735（1)动稳定校验符合要求。(2)热稳定校验符合要求。5.2.4电压互感器的选择　1.35kV侧电压互感器的选择49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书　　本变电所35kV线路不需要进行绝缘检测，只需测量线路电压，故选两台双线圈互感器，其接线方式采用V/V型接法，分别接在35kV两段母线上，采用限流熔断器保护。选JDJ-35型（单相双圈浇注绝缘）电压互感器四台，一次电压为35kV，二次电压为0.1kV，极限容量1000VA，其计量仪表定为0.5级，配用两台RW10-35/0.5型限流熔断器。　2.6kV侧电压互感器的选择　6kV侧的电压互感器选用JDJ10-10型电压互感器，一次电压为10kV，二次电压为0.1kV，极限容量为200VA，准确度等级为0.5级，配用两台RN4-10/0.5型限流熔断器。5.2.5避雷器的选择1.35kV侧避雷器的选择为了防止雷电入侵波的侵害，选用HY5WZ-42/134型阀型避雷器，其主要技术数据为：额定电压42kV，系统电压35kV，工频放电电压不小于80kV，伞裙数为18kV，最大雷击残压134kV。2.6kV侧避雷器的选择6kV侧避雷器选用HY5WS-17/50型避雷器，系统电压10kV，避雷器额定电压17kV，最大雷击残压50kV,最大电流冲击耐受65kA。5.2.6支柱绝缘子和套管绝缘子的选择1.6kV支柱绝缘子的选择因母线为单一矩形母线，且面积不大，故选用ZNA-6型户内式支柱绝缘子，其额定电压6kV，破坏力为3697N，故最大允许抗弯力Fal为Fal=0.6Fde=0.63×679=2207(N)因母线为单一平放，其换算系数K≈1，故KFmax=1×1468=1468(N)＜2207(N)符合要求。2.6kV套管绝缘子的选择由于变压器二次侧最大长时负荷电流为1010A，电压为6kV，故选用户外铝导线的穿墙绝缘子，型号为CWLB-10/1500，其技术参数如表5-7所示49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书表5-7CWLB-10/1500型套管绝缘子的数据参数型号额定电压(kV)额定电流（A)套管长度（M)最大允许破坏力（N)(5s)热稳定电流(kA)GWLB-10/15001015000.6735820室外环境最高温度42℃时的长时允许电流为符合要求。由上表可知，流过穿墙套管的最大短路电流应是系统采用分列运行方式时的最大短路电流。(1)动稳定校验。计算跨距为其电动力为符合要求。(2)热稳定校验。假想时间ti=2.6s,稳态短路电流为17.9kA。其热稳定电流为符合要求。5.2.7开关柜的选择开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电设备。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书金属封闭开关设备分为三种类型：铠装式，即各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型；间隔式，即各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型；箱式，即具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型。从中压断路器的置放方式来看，分为：落地式，即断路器手车本身落地推入柜内；中置式，即手车装于开关柜中部。主要根据负荷等级选择高压开关柜的型号。一般情况下，一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2/JYN1型开关柜，三三级负荷选择固定式开关柜，如KGN型开关柜。根据题目要求，本设计采用KYN28A-12型开关柜。1.进线柜方案编号。架空进线柜019和母联柜052以及架空进线柜021和母联柜053配合使用。2.母联柜方案编号。选用母联柜009和母联柜052配合使用。3.出线柜方案编号。电缆出线方案编号为001，架空出线方案编号为023。5.3电力线路的选择5.3.135kV电源架空线路选择根据我国产品供应市场情况和以铝代铜的技术政策，宜选用铝线，对于35kV架空线路，线杆档距一般在100m以上，导线受力较大，故可选用LGJ型钢芯铝绞线，线间几何均距为2m。1.按经济电流密度初选导线截面因为该系统为全分列运行，当一路故障时，另一路必须保证全矿的供电，故最大长时负荷电流和正常工作电压损失均按一路供电考虑。一路供电的负荷电流一般中型矿井Tmax=3000～5000h,查表可得，钢芯铝绞线的经济电流密度Jec=1.15A/mm2。则导线的经济截面为初选导线为LGJ-70型钢芯铝绞线，查表得25℃时的允许载流量为275A。2.按长时允许负荷电流校验导线截面该地区最热月最高温度平均值为42℃，钢芯铝绞线最高允许温度为70℃49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书，计算得其温度修正系数为0.79。修正后的允许载流量为符合要求。3.按允许电压损失校验导线截面取高压输电线路允许电压损失为5％，得ΔUal=35000×0.05=1750(V）。查表得该导线的单位长度电阻、电抗分别为0.33Ω/kM和0.371Ω/kM，线路长度为6kM，故线路的电压损失为由于ΔU＜ΔUal=1750（V），故电压损失校验合格。4.按机械强度校验导线截面查表得35kV钢芯铝绞线在非居民区的最小允许截面为16mm2，居民区为25mm2。均小于70mm2，故机械强度校验合格。5.3.26kV母线的选择变压器6kV侧回路选用矩形铝母线，其最大长时负荷电流Ilo.m=K×I2.lo.m=0.8×1202=962(A)选截面为80×6.3mm2的矩形铝母线，其额定电流为1100A。实际环境温度为32度时，其长时允许电流为1010A，大于962A，合格。1.母线动稳定校验。母线所受的电动力母线的最大弯矩Mmax=FmaxL/10=(1468×1.2)/10=149(Nm)母线的短路电流产生最大电动应力为amax=Mmax/W=149/(100×100×0.000006)=15×106(N/M2)该值小于铝材料的允许弯曲应力70×106(N/M2)，故动稳定性符合要求。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书2.热稳定截面校验。查表得热稳定系数为87，则最小热稳定截面为式中ti=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)。最小热稳定截面331.8mm2，小于所选择的铝母线截面80×6.3=494(mm2),故热稳定符合要求。5.3.3主提升机6kV电缆线路选择高压电缆的型号，应根据敷设地点与敷设方式选，在地面一般选用铝芯油浸纸绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，型号为ZLQ-22。1.按经济电流密度选择电缆截面一路供电的负荷电流按Tmax=3000～5000h,查表得，铝芯电缆的经济电流密度Jec=1.73A/mm2。则电缆的经济截面为初选ZLQ-22-6-3×70型铝芯电缆，其25℃时的载流量为175A。2.按长时允许负荷电流校验电缆直埋地下，该地区最热月土壤最高温度平均值为27℃，则修正后的长时允许负荷电流为修正后的允许载流量170.5A大于137.8A,满足要求。3.按允许电压损失校验电缆截面取高压配电线路允许电压损失为3%。则有49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书线路实际电压损失为由于ΔU小于ΔUal,故电压损失校验合格。4.按短路电流校验电缆的热稳定短路电流作用的假想时间ti=tip+tia取断路器动作时间tbr=0.15s，其过流保护动作时间定为tse=0.6s。对于无限大电源系统tip=tse+tbr=0.6+0.15=0.75(s)故得ti=0.75+0.05=0.8(s)电缆最小热稳定截面为由于Smin=67.3（mm2）＜70（mm2），故选用的电缆满足要求。5.3.46kV下井电缆选择井下6kV级总计算有功负荷Pca为4042kW，最大长时负荷电流Ica为478A，并确定用4回下井电缆，两两并联后分列运行。因此，在确定每回电缆负荷电流时，应该是井下负荷分配系数0.75与Ica积的一半，电压损失应按其中一路两回电缆并联考虑，热稳定校验则应按照一路中某一回电缆首端发生短路考虑。为了管理维护方便，4回下井电缆应选用同型号同截面的电力电缆。6kV下井电缆型号选择根据《煤矿安全规程》的规定，立井井筒电缆应选用交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆，故选用为MYJV42型铜芯电力电缆。1.按经济电流密度选择下井电缆截面一路供电其中一回电缆的负荷电流49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书按Tmax=3000～5000h,查表得，铜芯电缆的经济电流密度Jec=2.25A/mm2。则电缆的经济截面为初选MYJV42-6-3×70型铜芯电缆，其25℃时的载流量为221A。2.按长时允许负荷电流校验电缆直埋地下，并途经立井井筒，该地区最热月土壤最高温度平均值为27℃，则修正后的长时允许负荷电流为修正后的允许载流量217A大于179.2A,满足要求。3.按允许电压损失校验电缆截面取高压配电线路允许电压损失为3%。则有线路实际电压损失为由于ΔU小于ΔUal,故电压损失校验合格。4.按短路电流校验电缆的热稳定矿35kV变电所6kV母线上最大三相稳态短路电流I∞为8250A。短路电流作用的假想时间ti=tip+tia取断路器动作时间tbr=0.15s，其过流保护动作时间定为tse因是控制6kV下井电缆，6kV井下电网还有2～4级才到移动变电站终端负荷，故应定为0.9s，有利于井下系统选择性过流保护的时限设置。对于无限大电源系统tip=tse+tbr=0.9+0.15=1.05(s)故得ti=1.05+0.05=1.1（s)电缆最小热稳定截面为49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书由于Smin=58.9（mm2）＜70（mm2），故选用的电缆满足要求。5.3.56kV架空线路的选择扇风机1架空导线型号选择对于6kV架空线路，线杆档距一般在100米以下，导线受力较小，故可选用LJ型铝绞线，线间几何均距设为1m。1.按经济电流密度初选导线截面一路供电的负荷电流一般中型矿井Tmax=3000～5000h,查表可得，钢芯铝绞线的经济电流密度Jec=1.15A/mm2。则导线的经济截面为初选导线为LGJ-35型钢芯铝绞线，查表得25℃时的允许载流量为135A。2.按长时允许负荷电流校验导线截面该地区最热月最高温度平均值为42℃，钢芯铝绞线最高允许温度为70℃，计算得其温度修正系数为0.79。修正后的允许载流量为符合要求。3.按允许电压损失校验导线截面取高压终端负荷配电线路允许电压损失为4％，得ΔUal=6000×0.04=240(V）。查表得该导线的单位长度电阻、电抗分别为0.96Ω/kM和0.366Ω/kM，线路长度为1.5kM，故线路的电压损失为49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书由于ΔU＜ΔUal=240(V)，故电压损失校验合格。4.按机械强度校验导线截面查表得35kV钢芯铝绞线在非居民区的最小允许截面为25mm2，居民区为35mm2.均小于35mm2，故机械强度校验合格。以上各部计算结果如表5-8所示表5-8电力线路选型结果编号设备名称电压（kV)所选导线型号截面135kV电源线35LGJ-702主井提升6ZLQ-22-6-3×703副井提升6ZLQ-22-6-3×704扇风机16LGJ-355扇风机26LGJ-356压风机6ZLQ-22-6-3×707地面低压6ZLQ-22-6-3×708机修厂6ZLQ-22-6-3×709洗煤厂6LGJ-3510工人村6LGJ-3511下井电缆6MYJV42-6-3×70序号名称型号单位数量49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书135kV侧设备2主变压器SF7-12500台23断路器1～5ZW7-35-1600-31.5台54隔离开关1、2、9、10GW5-35GD/600台45隔离开关3～8GW5-35D/600台66电压互感器JDJ-35台27电流互感器LZZBJ4-35台78熔断器RW10-35/0.5台29避雷器HY5WZ-42/134台2106kV侧设备11机修厂变压器S9-400台112工人村变压器S9-500台113地面低压变压器S9-1600台214洗煤厂变压器S9-1250台215进线和母联断路器ZN28-10/1250台316出线断路器ZN5-10/630台1517隔离开关GN6-10T/1000台3018电流互感器LZZBJ9-10台1419电压互感器JDJ10-10台220熔断器RN4-10/0.5台421支柱绝缘子ZNA-6个622套管绝缘子CWLB-10/1500个623避雷器HY5WS-17/50台224开关柜KYN28A-12台18表5-9设备选型汇总表49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书6继电保护方案的初步拟定6.1变电所各断路器过流保护的设置与配合6.1.1QF1、QF2、QF3断路器保护的设置与配合该组35kV开关，QF1、QF2断路器为进线开关，QF3断路器为联络开关，其保护设置对于正常运行方式下35kV母线上的短路故障，应在QF1、QF2上设瞬时速断作为主保护，并设定时过流作为后备保护，再加上前后级的时限配合，可以满足选择性和快速性的要求。但对于故障运行，例如电源进线1#停运，有电源2#单独供电，QF3合闸运行，以下全分列运行的情况，此时若主变压器T1的高压侧或该母线发生短路，就可能引起QF２的瞬时速断保护动作跳闸，导致全企业停电。所以QF3也应设时限速断保护，该保护只在QF3合闸运行时起作用，即只针对故障运行情况。为了保证故障运行时保护的选择性，应该是QF3先跳闸，所以应在QF1、QF2上该设时限速断和定时过流保护，定时过流保护的时限应比上级定时过流保护短一个时限级差。6.1.2QF4、QF5断路器上保护的设置与配合这是两台主变压器侧的控制开关，变压器主保护采用差动保护和气体保护，但为了防止外部短路引起变压器绕组的过电流，并作为差动保护和气体保护的后备，还必须设置定时过流和过负荷保护。对于单侧电源的双绕组变压器，定时过流保护和过负荷保护装设在电源侧，保护动作时同时使变压器两侧的开关跳闸，其中定时电流的动作应比QF1、QF2短一个限极差。为了避免重叠和增加时限配合的困难，QF６、QF７可仅设差动保护。6.1.3各６kV低压馈出线断路器的设置与配合用于控制保护6kV馈出线的各断路器，供电于终端负荷，故可按规定设置瞬时速断和定时过流两段式保护。但瞬时速断的动作电流若安常规方法整定，对于6kV线路保护范围就很短，有些情况下几乎为零，故可用瞬时速断作为主保护（保护全长），而定时过流为近后备保护。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书6.1.46kV联络开关QF8的保护设置与配合QF8用作6kV母线分段开关，它的过流保护设置，主要考虑故障运行情况。如主变压器T2因故停运，有T1单独供电，QF8合闸运行情况。此时若QF8不设保护，则当6kV的母线右端发生短路时，将使QF4跳闸而使全企业停电，如设有保护，则此时QF8跳闸，切除右端母线，左端母线仍可继续供电，因此提高了供电系统的可靠性。为了与6kV出线的瞬时速断保护配合，QF8上可设置限时速断保护。6.2各断路器的过流保护整定6.2.1QF1、QF2、QF3过流保护整定1.QF3的瞬时速断动作电流按躲过6kV母线上最大三相短路电流来整定，即保护灵敏度按保护装置安装处的最小两相短路电流校验，即合格。2.QF1、QF2的限时速断该级限时速断的动作电流一是要躲过企业正常最大工作电流，二是为了避免6kV母线上短路时发生越级跳闸，也要躲过，由于必小于，故该级限时速断的动作电流可取为,即保护装置的灵敏度合格。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书动作时间取为=0.5s。3.QF1、QF2的定时过流动作电流按躲过企业正常最大工作电流整定，即动作时限本级保护灵敏度合格。后备保护灵敏度合格。6.2.2QF4、QF5的过流保护整定1.定时过流对于全分列运行方式，其动作电流可按躲过单台主变压器正常最大工作电流整定。即动作时限本级保护的灵敏度合格。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书后备保护的灵敏度上式表明，当小于等于5.0时的6kV出线应设置近后备保护。2.QF4、QF5的过负荷保护主变压器的过负荷保护动作电流按躲过其额定电流整定动作时间取为10s。6.2.3各6kV馈出线的过流保护整定各6kV馈出线断路器，一律设置瞬时速断加定时过流的两段式保护，并以瞬时速断为主保护，以定时过流为近后备保护，瞬时速断采用“逆向整定”法。1.QF6等开关的瞬时速断2.QF6等开关的定时过流动作时限灵敏度合格。其余各6kV出线开关的定时过流同样用上面的方式求出。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书6.2.4QF8过流保护整定该级开关设置设置限时速断保护，主要作为在系统故障运行情况下，切除又发生短路的某段6kV母线的保护，其动作电流可用6kV母线上最小两相短路电流除以灵敏度来整定。即动作时限top.8取为0.5s.将以上整定计算结果归纳分类，可得到该变电所过流保护系统整定计算结果如表6-1所示。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书表6-135/6kV变电所过流保护系统整定结果项目开关代号限时速断瞬时速断定时过流一次电流时限灵敏度一次电流灵敏度一次电流时限灵敏度后备灵敏度35kV进线QF1、21.680.51.690.3462.08.182.0135kV联络QF31.681.69主变高压QF4、50.254100.411.51.591.126kV联络QF84.550.5下井电缆QF94.161.50.7061.08.83扇风机1QF102.071.50.5321.06.63扇风机2QF112.071.50.5321.06.63主井提升QF123.341.50.3661.08.8副井提升QF134.311.50.4681.014.1压风机QF144.31.50.1811.09.22地面低压QF151.171.50.2221.020.1洗煤厂QF163.261.50.2431.022.0工人村QF174.561.50.3311.023.7机修厂QF181.671.50.1201.035.5排水泵QF191.371.50.0871.020.349 河南理工大学毕业设计(论文)说明书7变电所的防雷与接地7.1变配电所的防雷设计变电所是供电系统的枢纽，一旦遭到雷击造成停电故障，将会对社会生产生活造成很大的影响，故必须装设可靠的防雷设备，对直击雷和线路侵入的雷电波进行防护。故本设计在进入变电所前两公里的线段上设置GJ-35型避雷线,在35kV线路上各装设一组HY5WZ-42/134型阀型避雷器，并在6kV侧的两段母线上装设两组HY5WS-17/50型避雷器，为了限制入侵波的幅值及陡度，保证阀型避雷器的应有工作条件，变电所进线段设置保护，在变电所四周设置四根避雷针。7.1.1变电所的防雷措施1、装设避雷针母线架高5.5米，进出线门型架高7.3米。（1）避雷针的布置布置如图7-1所示，在变电所四周装设四支避雷针，每支针距构件在5米以上，接地体在地下应与设备接地线相距3米以上。图7-1避雷针布置图（2）避雷针的选择取避雷针的高度h=30(m),则高度影响系数Kh=1,H≤30m两针间最低保护高度49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书H0=H-D/7Kh=30-40/7=24.3(m)两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度Wx=1.5(H0-Hx)=1.5(24.3-7.3)=25.5(m)被保护物的高度Hx水平面的保护半径rx=(1.5H-2Hx)Kh=(1.5×30-2×7.3)×1=30.4(m)经过上述计算，采用4支等高避雷针能够保护整个变电站。7.2接地装置的设计及计算避雷针的接地体采用长3m，规格为50×50×5mm的角钢制成垂直接地体。 土壤电阻率取200，则接地电阻：从安全的角度考虑，接地体电阻应小于10Ω，故采用多根垂直接地体并联来降低接地电阻，则需要的角钢根数为：避雷针的独立接地体为10根角钢并联制成的垂直接地体。（2）接地网的设计 变电所内需要有良好的接地装置以满足工作接地、保护接地和防雷接地的要求，一般做法是根据保护接地和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷器与地网的连接点增加接地体以满足防雷接地的要求。 接地网通常用4×40mm的扁钢或直径为20mm的圆钢水平敷设，埋入地下。深度不宜小于0.6m。 在水平距离与避雷针相距5m的地方敷设地网，则敷设地网的面积：S=(40-5×2)×40=1200（m2）接地网的总体接地电阻：变电所接地网的工频接地电阻一般在0.5-5Ω之间，2.86Ω在该范围内，符合要求。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书8变电所的平面布置8.1变电所位置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。(4)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。(5)运输设备方便。(6)避免设在有剧烈震动和高温的场所。(7)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。8.2配电室建筑要求目前，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：（1）柜体基础槽钢的埋设。（2）电缆管沟道的布置。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书（3）防爆缓冲间的设置。8.3控制室布置在有人值班的变电所，主控制室布置应考虑三部分内容：（1）二次系统平台的摆设；（2）值班人员工作活动的场所；（3）电缆沟道的设置。主控室平面布置，除考虑上述三项内容外，还应考虑防火通道及规程规定有关内容，这里不再细述。对于无人值班站，与有人值班的，又是二次设备数量多少的差别，其作法与有人值班站类同，不再述。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书结论本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿用35kV地面变电所设计这一课题展开设计，主要完成以下方面的设计工作：（1）针对矿井负荷的用电需求情况，用需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。同时也为短路计算提供了一定的依据。（2）根据变电所主接线设计原则，对变电所的主接线进行了设计：高压35kV侧采用全桥接法,6kV的母线采用单母分段接线形式。（3）用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。（4）按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行了选择，并对它们进行动稳定和热稳定等方面的校验。（5）为了在供配电系统发生短路故障时，能够自动、迅速、有选择地将故障设备从系统中可靠切除，以免事故的进一步扩大，在论文中对变电所继电保护进行了整定设计。（6）防雷保护是变电所保护中不可或缺的一项重要保护措施，在论文中也对其进行了介绍。采用了在线路上安装阀型避雷器进行防雷保护，并在变电所安装了避雷针进行保护。由于本课题涉及面广、工作量大，错误和不妥之处在所难免，至于设计能否在实际工作条件可靠运行，尚待检验，请各位老师给予批评指正。49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书致谢回顾几个月的毕业设计工作，在这段日子里自己付出了不少辛苦和汗水，在论文设计中自己应用了在大学学过的供电技术、继电保护等专业课的专业知识并且在实践设计当中学到了更多知识。在此我向在毕业设计过程中给予我指导、关心、支持和帮助的所有老师、同学表示最衷心的感谢和最诚挚的祝福。这次设计对我来说是对大学四年中所学知识的回顾和总结，特别是对专业知识的检验、提高和升华，因此在这里我要对大学四年中我所有的授业恩师表示衷心的谢意。最后，祝所有答辩组的老师身体健康、工作顺利！49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书参考文献[1]傅知兰.电力系统电气设备选项与实用计算.北京：中国电力出版社，2004.[2]熊信银，朱永利.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，2006.[3]邹有明.现代供电技术.北京：中国电力出版社，2008.[4]周武仲，胡静.中低压配电设备选型与使用200例.北京：中国电力出版社，2006.[5]吴希再，等.电力工程电气设计手册.武汉：华中科技大学出版社，1997.[6]张根现，唐志平等.煤矿电工手册.北京：中国电力出版社2005.[7]解东，周可等.电气设计教程.北京：化学工业出版社，2006.[8]熊信银.电气工程基础.武汉：华中科技大学出版社，2005.[9]李景恩.矿井供电.北京：煤炭工业出版社，1996.[10]李佑光，林东.电力系统继电保护原理.北京：科学出版社，2009.[11]周泽存，沈其工，王大忠等.高电压技术.北京：中国电力出版社，2007.[12]何仰赞，温增银.电力系统分析.武汉：华中科技大学出版社，2002.[13]唐志平.供配电技术.北京：煤炭工业出版社，2005.[14]赖昌干，等.矿山电工学.北京：煤炭工业出版社，2006.[15]张根现，唐志平等.煤矿电工手册（地面供电部分）.北京:中国电力出版社，2005.[16]吴希再，等.电力工程电气设计手册.武汉：华中科技大学出版社，1997.[17]解东、周可等.电气设计教程.北京：化学工业出版社，2006.[18]李先彬.电力系统自动化.北京：中国电力出版社，2007.[19]纪银光.AutoCAD2008电气设计基础与典型范例.北京：电子工业出版社,2007.[20]赵世玉，李想，李飞等.供电技术.北京：机械工业出版社,2008.[21]张根现，邹有明.矿山过流保护技术.北京：煤炭工业出版社，2006.[22]王崇林，邹有明，等.供电技术北京：煤炭工业出版社，1997[23]丁书文.变电站综合自动化原理及应用.北京：中国电力出版社，2003.[24]王汝文.电器智能化原理与应用.北京：电子工业出版社，2004.[25]杨振宽.电工最新基础标准应用手册.北京:机械工业出版社，2003.[26]蓝之达.供用电工程.北京：中国电力出版社，1998.49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书附录附图135kV矿用变电所主接线图49 河南理工大学毕业设计(论文)说明书附图235kV矿用变电所平面布置图49'