【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)考慮的對(duì)象是年產(chǎn)300萬(wàn)噸礦井的35KＶ變電所設(shè)計(jì)。立井深度650m，井下允許短路容量不大于100MVA。纜總長(zhǎng)度40km，6KV母線上補(bǔ)償后功率因數(shù)要求值。上級(jí)變電所至此變電所的供電電壓等級(jí)為35KV，且二者相距8km。電源母線上最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗Xxmin＝（Sj＝100MVA，制，固定部分按最高負(fù)荷收取電費(fèi)。為29℃；凍土厚度為，土質(zhì)為沙質(zhì)粘土。全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表１－１。注1:線路類型:C---電纜線路;K---架空線路.設(shè)備，導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。因此，精確計(jì)算變電所負(fù)荷顯得尤為重要，同時(shí)又有一些難度。其中需用系數(shù)法為煤礦供電系統(tǒng)目前采用的計(jì)算方法，綜合考慮此礦井個(gè)方面的因素，將各種負(fù)荷進(jìn)行分組。示，共分13組，然后計(jì)算各組計(jì)算容量。備組就應(yīng)選兩臺(tái)以上）。礦井低壓變壓器的選擇原則與一般工業(yè)企業(yè)類似，三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺(tái)?？蛰d無(wú)功損耗：KVARSbeIaQk1616000%??????其他各組變壓器的損耗同理可以得出。

　　

【正文】 0ial ??= F=Kp=? = =750? =450kgP 故動(dòng)穩(wěn)定性合格。 同理，室外 35KV 絕緣子選擇方法與 6kv 相同，采用 X— 絕緣子， 4個(gè)一串共 90 個(gè)。 穿墻套管選擇 （一） 按電壓及長(zhǎng)時(shí)電流初選 1539631 6 0 00U3SIeg???? A 即變壓器二次額定電流 1539A，電壓為 6KV，故選用 CLWC10/20xx 穿墻套管。 2 00 0 AI,1 0k vU ee ?? 套管長(zhǎng)度 L=，最大破壞力 12250N，5s 熱穩(wěn)定電流為 40KA。 由于環(huán)境最高氣溫平均值為 45℃其長(zhǎng)時(shí)允許電流為： AAII ey 1539175045 458020xx4580 ??????? ? 故長(zhǎng)時(shí)允許電流檢驗(yàn)合格。 已知 I? =12KA， stj ? 則： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 KAIKAtI rwj ???? 故熱穩(wěn)定性合格。 P=? 22r 10ial ??= =750? =450kgP 故動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)合格。 室 外構(gòu)架的選擇 目前室外構(gòu)架主要是圓形構(gòu)架形式及 ? 型兩種，當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)放在構(gòu)架下部時(shí)應(yīng)選門型構(gòu)架，并選出構(gòu)架高度。 （ 1） 35KV 進(jìn)線構(gòu)架 選用 6架門型構(gòu)架，高 7m,寬 5m。 （ 2） 35KV 母線構(gòu)架選擇 選用 2架門型構(gòu)架，高 5m,寬 5m。 （ 3）隔離開(kāi)關(guān)架 選 ? 型構(gòu)架，高 ,寬 。 （ 4）避雷器構(gòu)架及電壓互感器構(gòu)架 采用單桿獨(dú)立式構(gòu)架，避雷器一組用 3根電壓互感器，一組用 2 根，高都為 2m。 選擇結(jié)果匯總 由前面幾節(jié) 的計(jì)算與分析可得總的選擇結(jié)果見(jiàn)下表 4— 10 所示。 設(shè)備名稱 型號(hào) 數(shù)量 電抗器 NKL— 6— 300— 3 4 臺(tái) 電抗器隔離 GN2— 6/400 4 臺(tái) 35KV 進(jìn)線 LGJ— 240 16km 35KV 斷路器 SN1035 5 臺(tái) 35KV 母線 LGJ— 240 電流互感器 跌落保險(xiǎn) RW9— 35/2 6 臺(tái) 隔離開(kāi)關(guān) GW5— 35G/600 8 臺(tái) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 35KV 避雷器 HY5WZ42/134 2 臺(tái) 電壓互感器 JDJJ2— 35 2 臺(tái) 35KV 熔斷器 RW6805— 35/ 2 臺(tái) 35KV 瓷瓶 X— 電容器柜 GK— 1/240 12 臺(tái) 進(jìn)線柜 GG— 1A— 25 2 臺(tái) 母聯(lián)柜 GG— 1A— 11 1 臺(tái) 雙回出線柜 GG— 1A— 07 20 臺(tái) 單回出線柜 GG— 1A— 03 6 臺(tái) 電壓互感器及避雷器柜 GG— 1A— 54 2 臺(tái) 6KV 母線 LMY— 100X10 6KV 支柱瓷瓶 ZA— 6Y 表 4— 10 6KV 高壓電纜選擇如下表 4— 11 所示。 名稱 型號(hào) 數(shù)量 km 主井提升 ZLL2— 3X120 副井提升 ZLL2— 3X95 壓風(fēng)機(jī) ZLL2— 3X120 地面低壓 ZLL2— 3X95 機(jī)修廠 ZLL2— 3X35 綜采車間 ZLL2— 3X50 下井 ZLL2— 3X150 表 4— 11 6kv 架空線選擇如下表 4— 12 所示。 名稱 型號(hào) 數(shù)量 km 扇分機(jī) 1 LJ120 6 扇分機(jī) 2 LJ— 120 6 洗煤廠 LJ— 120 工人村 LJ— 50 3 支農(nóng) LJ— 35 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 5 繼電保護(hù)方案的擬定與整定 礦山供電系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生一些故障和不正常狀態(tài)，往往會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，當(dāng)故障或不正常狀態(tài)時(shí)，必須及時(shí)消除。為了保證安全、可靠的供電，供電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備及線路都要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。 系統(tǒng)保護(hù)方案的分析設(shè)置 供電系統(tǒng)斷路器設(shè)置如圖 5— 1 所示。 因?yàn)楦鶕?jù)煤礦 3— 35KV 系統(tǒng)一般都是小接地電流系統(tǒng)這個(gè)特點(diǎn)，通常只裝設(shè)防止相間短路的保護(hù)裝置和防止單相接地的高壓漏電保護(hù)裝置。 對(duì)與 1， 2， 3 號(hào)斷路器的保護(hù)設(shè)置，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)， 35KV 母線的短路故障應(yīng)在 1， 2 號(hào)開(kāi)關(guān)設(shè)速斷作為主保護(hù)，設(shè)定時(shí)過(guò)流作為后備保護(hù)，再加上前后級(jí)時(shí)限的配合就可以滿足選擇性和快速性的要求。同時(shí) 3 號(hào)開(kāi)關(guān)可以不設(shè)保護(hù)，對(duì)于非正常運(yùn)行的情況，例如圖 5— 1 中 1線路故障由本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 2線路供電， 3 號(hào)開(kāi)關(guān)合閘兩主變壓器仍可分裂運(yùn)行，此時(shí)若變壓器 B1的高壓側(cè)或該側(cè) 35KV 母線發(fā)生短路，就有可能引起 2 號(hào)開(kāi)關(guān)的速斷保護(hù)跳閘而導(dǎo)致全礦停電。因而， 3 號(hào)開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置速斷保護(hù)，為了在此情況下，保證選擇性，優(yōu)先跳 3 號(hào)開(kāi)關(guān)，可初定在 3 號(hào)開(kāi)關(guān)設(shè)瞬時(shí)速斷保護(hù)，而 1，2 號(hào)開(kāi)關(guān)設(shè)置限時(shí)速斷和定時(shí)過(guò)流保護(hù)。 對(duì)于 4， 5， 6， 7 號(hào)斷路器，由于變壓器為大容量主變壓器，其主保護(hù)一般用瓦斯和差動(dòng) 保護(hù)。因此， 4， 5 號(hào)開(kāi)關(guān)可只設(shè)定時(shí)過(guò)流與過(guò)負(fù)荷保護(hù)作為不變壓器內(nèi)外部故障及 6KV 出線上過(guò)流保護(hù)的后備，變壓器的保護(hù)一般裝設(shè)與高壓側(cè)，故 6， 7 號(hào)開(kāi)關(guān)可不設(shè)保護(hù)裝置。 對(duì)于 8 號(hào)斷路器作為 6KV 母線的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，主要考慮非正常情況下，例如 B2 故障由 B1 單獨(dú)供電， 8 號(hào)開(kāi)關(guān)合閘運(yùn)行，若不設(shè)保護(hù)，則當(dāng) 6KV母線右段或其支路發(fā)生短路時(shí)，將使 4 號(hào)開(kāi)關(guān)跳閘而引起全礦停電。若設(shè)有保護(hù)，切除右段母線， 6KV 母線左段仍可繼續(xù)供電，故減少了全礦停電的機(jī)會(huì)。為了為了和出線的瞬時(shí)速斷及上一級(jí)的定時(shí)過(guò)流配合， 8 號(hào)開(kāi)關(guān)可設(shè)限時(shí)速斷保護(hù)。 對(duì)于 9~32 號(hào)斷路器，由于處于 6KV 系統(tǒng)中，根據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》四分冊(cè)規(guī)定， 3— 10KV 系統(tǒng)的多相保護(hù)一般應(yīng)裝設(shè)兩段電流保護(hù)裝置。第一段無(wú)時(shí)限電流速斷裝置作為被保護(hù)線路的輔助保護(hù)。第二段帶時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置作為主保護(hù)。 低壓變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置，當(dāng) 6KV 母線短路電流較小或主變壓器過(guò)流保護(hù)后備靈敏度符合要求時(shí)，可按規(guī)定設(shè)置瞬時(shí)速斷和過(guò)流保護(hù)沒(méi)，否則，瞬時(shí)速斷的保護(hù)范圍就應(yīng)擴(kuò)大到變壓器的二次出線，而本級(jí)定時(shí)過(guò)流作為其近后備以保證獲得雙重保護(hù)。此外，對(duì)于無(wú)后備的斷路器還應(yīng)設(shè)置斷路器的失靈保護(hù)。其它出線回路也應(yīng)設(shè)置 瞬時(shí)速斷和過(guò)流，以減少出線電纜的熱穩(wěn)定截面。對(duì)于 Y/Y0— 12 的變壓器，還應(yīng)設(shè)置單相接地保護(hù)，其一次動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能流過(guò)變壓器中性線上的最本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 大不平衡電流，此電流一般不超過(guò)變壓器額定電流的 25%。 綜上所述，可以得出設(shè)置結(jié)果與時(shí)限配合為： A： 1QF， 2QF 主保護(hù)：限時(shí)速斷 , 后備：定時(shí)電流 2s B: 4QF, 5QF 主保護(hù)：縱差或瓦斯保護(hù)，后備：定時(shí)電流 保護(hù)范圍： 4QF~6QF， 5QF~7QF。 C： 3QF：瞬時(shí)速斷， 8QF：限時(shí)速斷保護(hù) 1s。 D： 6KV 側(cè)斷路器 主保護(hù)：瞬時(shí)速斷；后備保護(hù)：定時(shí)過(guò)流 1s。 35KV 進(jìn)出線與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的保護(hù)整定 1. 1~3 號(hào)斷路器的過(guò)流保護(hù)整定 a:3 號(hào)斷路器的瞬時(shí)速斷 由于它主要保護(hù) 35KV 母線，且允許與主變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍交叉，又不影響在非正常情況下發(fā)生短路時(shí)的停電范圍，所以其動(dòng)作電流應(yīng)按躲過(guò) 6KV 母線上最大三相短路電流來(lái)整定。 取 Kk = 已知 I )3( =， KVUKVU 37, 12 ?? ?? 則 12)3( m a .??UUIKI dKdz ? =3055A 取 K 5/400,1 3 ?? ljx n 則繼電器動(dòng)作電流： I5/400305513 . ???? l dzjxjdz n IK= 由于此時(shí)可以看作線路變壓器組的保護(hù)，所以靈敏度系數(shù)： K 305544403.)2( m ????dzdl II 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 因此靈敏度符合要求。 選用 DL— 11/50 型繼電器，其動(dòng)作電流的整定范圍為 ~50A。 2. 2號(hào)斷路器的限時(shí)速斷 該級(jí)限時(shí)速斷主要考慮兩個(gè)條件： 一是躲過(guò)全礦可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流；二是為了防止 6KV 母線短路時(shí)的越級(jí)跳閘，要躲過(guò) )3( ，故動(dòng)作電流可取 。 則 . ?? dzdz II A 全礦可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 maxgI 為： 取 2773531 6 79 93,3 ????? USIK jsjszqA 則 maxgI =3*277=831A 因此，動(dòng)作電流 選的合適。 因繼電器動(dòng)作電流為 ，靈敏度為 所以也符合要求。 選用 DL— 11/50 型繼電器，動(dòng)作時(shí)限 st 39。39。1 ? 。選用 DS— 11 型時(shí)間繼電器，其時(shí)限調(diào)整范圍為 01~。 3. 2號(hào)斷路器的定時(shí)過(guò)流 該級(jí)保護(hù)的動(dòng)作電流只須按躲過(guò)全礦正常最大負(fù)荷電流整定即可。由于煤礦大容量設(shè)備都有低壓保護(hù)，所以對(duì)主變壓器來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)較低，可取 K ?zq 。 動(dòng)作電流： 1 6 7 9 ??????fjszqdz UK SKI =489A 繼電器動(dòng)作電流： 5/4004891??djI = 選用 DL— 11/10 型時(shí)間繼電器 djI =~10A. 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 動(dòng)作時(shí)限 t1==2s, 選用 DS— 112 型 時(shí) 間 繼 電 器stdz 3~? 。 靈敏度校驗(yàn)： 4894440)2( m 1 ?? dzdl IIK= 因此，近后備靈敏度符合要求。 ????? ?? 374 8 12)2( m i ??UI UIKdzdl 后 4. 5 號(hào)斷路器的定時(shí)過(guò)流 由于 5 號(hào)斷路器不可能流過(guò)全礦的最大負(fù)荷電流，故其動(dòng)作電流可按躲過(guò)單臺(tái)變壓器最大負(fù)荷電流來(lái)整定。 ??? ??? fzqdz U e KKI 繼電器動(dòng)作電流： 10 005/40 058 ??? l dzjxdj n IKI = 選用 DL— 11/10 型繼電器 AI jdz 10~. ? 。 靈敏度校驗(yàn)： 0 8 12)2( m i ???? ??? ????UI UIKdzdl 因此，近后備靈敏度符合要求。 若作為地面低壓的遠(yuǎn)后備校驗(yàn) 靈敏度： 8 12)2( m i ???? ???????UI UIKdzdl 因此，原后備靈敏度不符合要求，即住變過(guò)流保護(hù)不作為低壓變壓器本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 過(guò)流保護(hù)的原后備。 主變壓器的保護(hù)整定 變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，它的故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。變壓器常用的保護(hù)裝置有瓦斯、縱差、過(guò)電流、零序電流、過(guò)負(fù)荷等。因此，考慮采用縱差，瓦斯保護(hù)作為主變壓器的主保護(hù)。定時(shí)過(guò)流與過(guò)負(fù)荷保護(hù)作為變壓器內(nèi)外部故障及各 6KV 出線上過(guò)電流保護(hù)的后備，保護(hù)裝置采用完全星形接線。 變壓器縱差保護(hù)的整定計(jì)算。 A：計(jì)算主變壓器各側(cè)額 定電流，并選擇互感器變比，確定基本側(cè)。各側(cè)參數(shù)計(jì)算見(jiàn)下表 5— 1。 名稱 各側(cè)參數(shù) 額定電壓（ KV） 35 6 變壓器額定電流（ A） 264 互感器接線方式 ? Y 互感器計(jì)算變比 457/5 變比確定 600/5 20xx/5 互感器二次額定電流（ A） 表 5— 1 因此，選 6KV 側(cè)為基本側(cè)。 B：計(jì)算基本側(cè)的一次動(dòng)作電流。 （ 1）按躲過(guò)外部最大不平衡電流： KAIfUfKKI ditkdz )( )()3( m a x2????? ??????? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 （ 2）按躲過(guò)外部最大不平衡電流： AIKI bekdz 0 0 5 3 ???? （ 3）按躲過(guò)電流互感器二次斷線： AIKI gkdz 0 0 5 9 a x ????? 所以經(jīng)過(guò)比較后，確定基本側(cè)的一次動(dòng)作電流取 。 C：確定線圈接線及匝數(shù) 平衡線圈 2分別接于 6KV 側(cè)和 35KV 側(cè)。 （ 1） 計(jì)算基本側(cè)繼電器動(dòng)作電流： An IKI i dzjxjdz . ???? （ 2） 基本側(cè)工作線圈計(jì)算匝數(shù)： . 0 ??? jdzIS IAWW 匝 取實(shí)際整定匝數(shù) WI =7匝，其中取差動(dòng)線圈 WC =6，平衡線圈 1 的匝數(shù)為 1匝。 D：確定 35KV 側(cè)平衡線圈的匝數(shù) ?????? czezep WIIWW 匝 取平衡線圈 2 的實(shí)際匝數(shù)為 1匝。則非基本側(cè)平衡線圈與差動(dòng)線圈之和為 7匝。 E:計(jì)算 f? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 3212 ??????????cpspp WW WWf 因此， f? 符合要求，故不需要核算動(dòng)作電流。 F：初選短路線圈抽頭 初選為 1— 1 抽頭，所選是否合適，可在保護(hù)裝置投入運(yùn)行時(shí)通過(guò)變壓器的空載試驗(yàn)來(lái)確定。 G：計(jì)算最小靈敏度 針對(duì)保護(hù)裝置的最小運(yùn)行方