【導讀】本設(shè)計初步設(shè)計了煤礦地面35kV變電站的設(shè)計。其設(shè)計過程主要包括負荷計。據(jù)負荷計算的結(jié)果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。用標幺值法對供電。系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的特點，制定了礦井變電所的主結(jié)線方式、運行方式、繼電保護方案。35KV側(cè)為全橋接線，6KV主接線為單母分段。兩臺主變壓器采用分列運行方式。壓器等電氣設(shè)備。第一章礦井概括-----------------------------------------------------5. 第二章變壓器選擇---------------------------------------------------5. 第一節(jié)用電負荷計算-------------------------------------------------5. 第三章變壓所的接線和布置------------------------------------------11. 第四章短路電流計算------------------------------------------------13. 第五節(jié)大容量的電動機對短路電流的影響------------------------------22. 第五章高壓電氣設(shè)備的選擇------------------------------------------25. 第六章繼電保護與自動裝置------------------------------------------33. 第七章變電所的防雷設(shè)施--------------------------------------------35. 濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要。由于煤礦生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊。全，可靠，經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣

　　

【正文】 5 600 1000 41 4 (2)額定電壓： kVUkVU NSN 3535 ??? ，符合要求 。 (3)額定電流： AU SIAINNN m a x ???????? ， 符合要求。 (4)動穩(wěn)定校驗： kAikAi sh a x ??? ，符合要求。 (5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間 ?t =3秒，斷路器的分閘時間 oft = 秒 ,則 ????? o ffi ttt ? 秒， QF1～ QF5的相當于 4 秒的熱穩(wěn)定電流為： 31 kAttItsi ??? kAIkAI stts 4 ??? ? 熱穩(wěn)定性符合要求。式中， tsI ， tst 分別為斷路器的熱穩(wěn)定電流及該電流所對應(yīng)的熱穩(wěn)定持續(xù)時間； ?I ， it 分別為短路穩(wěn)定電流及短路電流的持續(xù)時間。斷路器通過短路電流的持續(xù)時間按下式計算： offi ttt ?? ? 式中， ?t 為繼電保護動作時間； oft 為斷路器的分閘時間。 (6)斷流容量校驗： 1 8 5 M V AS1 0 0 0 39。39。 ???? M V AS QFN ,符合要求。 2． 6kV 側(cè) QF QF QF8的選擇及校驗 (1)根據(jù)布置方式，室內(nèi)一般采用 SN1010I 型少油斷路器，本設(shè)計采用SN1010I/1000 型斷路器，共兩臺，操動機構(gòu)選 CD1 電磁操動機構(gòu)。所選斷路器電氣參數(shù)如表 62所示。 表 62 所選斷路器參數(shù) 型號 額定電壓 /kV 額定電流/A 額定開斷電流 /kA 額定容量 /MVA 極限電流峰 /kA 熱穩(wěn)定電流 /kA 熱穩(wěn)定時間 /s SN1010I/1000 10 1000 300 4 (2)額定電壓： kVUkVU NSN 610 ??? ，符合要求 。 (3)額定電流： AU SIAI N NN 80863 m a x ????????， 符合要求。 (4)動穩(wěn)定校驗： kAikAi sh a x ??? ，符合要求。 (5)熱穩(wěn)定校驗：繼電保護動作時間 ?t =3秒，斷路器的分閘時間 oft = 秒 ,則 ????? o ffi ttt ? 秒， QF1～ QF5的相當于 4 秒的熱穩(wěn)定電流為： kAttItsi ??? kAIkAI stts 4 ??? ? 熱穩(wěn)定性符合要求。 (6)斷流容量校驗： 7 4 . 2 M V AS3 0 0 39。39。 ???? M V AS QFN ,符合要求。 32 第五節(jié) 電流互感器和電壓互感器的選擇 電流互感器的選擇及校驗 電流互感器按使用地點，電網(wǎng)電壓和長時最大負荷電流來選擇，并按短路條件校驗動、熱穩(wěn)定性。此外還應(yīng)根據(jù)二次設(shè)備要求選擇電流互感器的準確等級。 ①額定電壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)電壓； ②額定電流應(yīng)大于或等于（ ～ ）倍的長時最大長時負荷工作電流，即 1NI ≥（ ～ ） maxI ③電流互感器的準確等級應(yīng)不小于二次側(cè)所接儀表的準確級。 （ 1） 35kV 側(cè)電流互感器的選擇 因母聯(lián)斷路器不需要測量，只設(shè)保護，故選用 LR353200/5 型電流互感器，電流比為 200/5，其它多油斷路器處均選用 LR353300/5 型。選用的LRD353300/5 型電流互感器裝入 DW535 的一側(cè)套管內(nèi)，作為差動保護及其它保護用，而選 的其它 LRD353300/5 型電流互感器裝入 DW535的另一側(cè)套管內(nèi)作為 35kV 的監(jiān)測之用。 （ 2） 6kV 側(cè)電流互感器的選擇 根據(jù) 6kV 側(cè)隔離開關(guān)的計算數(shù)據(jù)， 6kV 側(cè)選用 LMJC101000/5 型母線式電流互感器 .額定電壓 10kV，額定電流為 1000A， 1秒熱穩(wěn)定電流為 65kA。 ①動穩(wěn)定校驗 kAkAIKi Ndch 33 ??????? ?? ②熱穩(wěn)定校驗 kAkAttItsi ???? ，滿足要求。 電壓互感器的選擇及校驗 35kV 側(cè)電壓互感器的選擇 本變電所 35kV 線路不需 要進行絕緣檢測，只需測量線路電壓，故選兩臺雙線圈互感器，其接線方式采用 V/V 型接法，分別接在 35kV 兩段母線上，采用限流熔斷器保護。 選 JDJ35 型（單相雙圈澆注絕緣）電壓互感器四臺，一次電壓為 35kV，二次電壓為 ，額定容量 150VA，其計量儀表定為 級。 電壓互感器和變壓器的端子箱選用 XW2型。 6kV 側(cè)電壓互感器在選擇高壓開關(guān)柜時配套選擇，詳見設(shè)備匯總表。 33 第六章 繼電保護與自動裝置 第一節(jié) 高壓配出線保護 ①按各配線的有關(guān)電氣規(guī)格（包括線路、電機、母線等）參數(shù)較詳細計算 各自的對地接地電容電流，然后進行總和。 ②將該系統(tǒng)所有電纜長度總和，然后或查表或計算，得總的接地電流。（誤差大） 6KV 電纜線路電容電流： IK（ 1） =（ 95+ ） *UN/（ 2200+6S） A/km 10KV 電纜線路電容電流： IK（ 1） =（ 95+ ） *UN/（ 2200+） A/km 6KV 架空線路電容電流： IK（ 1） = A/km 10KV 架空線路電容電流： IK（ 1） = A/km ③系統(tǒng)接地電流實測。 若有實測值，應(yīng)按實測的結(jié)果。 該例中總 的電纜長度 6000m 得 IK（ 1） =7A ＜ 10A ∴各配線零序電流保護投于信號。 動作時間 =0 S 靈敏度 KSEN (1) =(IK∑ (1) IK (1) ) / =（ 7— 1） / = 滿足要求 因零序電流互感器的變比不是線性的，規(guī)范不盡相同且與材料、幾何形狀、生產(chǎn)工藝、二次回路阻抗關(guān)系甚密，繼電器（保護裝置）的二次值應(yīng)通入一次電流定值的試驗得出，并應(yīng)可靠動作，二次值為豪安級，由現(xiàn)場測試而得。 不接地系統(tǒng)中的零序電流定值及保護的可靠 性受系統(tǒng)建設(shè)中各配線的接地電流值是否懸殊有關(guān)、與運行方式有關(guān)。（如合分母聯(lián)開關(guān)） 看來不接地系統(tǒng)中的零序電流定值計算與電動機的容量及額定電流等無關(guān)。 第二節(jié) 靜電電容器的保護 electrostatic capacitance 表征帶電體的電荷量與電位關(guān)系的物理量。一般是指帶電體 (帶電區(qū) )對大地的電容。對絕緣導體來講，靜電電容為該導體上的電荷除以其電位。若有兩個絕緣導體，其靜電電容為一個絕緣導體上的電量除以兩絕緣導體的電位差。對于非導體來講，表面電位相等的部分，其電荷與帶電電壓之比，稱為該非導體此局部表面的表觀電容 。 靜電電容與介質(zhì)的介電常數(shù)和帶電體大小成正比，而與接地體的距離成反比。靜電電容用 C 表示，單位為 F。 電容器充電后，其儲積電能，故靜電電容也表征電容器儲存電荷的能力。 第三節(jié) 高壓配電母線的保護 與 220kV 及以上電壓等級的母線相比 ,高 壓母線具有出線條數(shù)多 ,操作頻繁 ,三相導體線間距離近 ,容易受小動物危害 ,設(shè)備制造質(zhì)量相對較差等特點 ,因而其故障幾率遠高于高壓或超高壓母線。由于目前中低壓母線一般都不裝設(shè)專門母線保護 ,母線故障要由較長延時的后備保護來切除 ,使不少本可以得到控制的故障被發(fā)展和擴大 ,造成了巨大的經(jīng)濟損失 。文章在分析的基礎(chǔ)上 ,論述了在重要的用戶變電站和發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)等中低壓母線上加裝專門母線保護的必要性。根據(jù)這種系統(tǒng)的特點 ,提出了間接比較式、電流相位比較式、帶制動特性的電流差動式三種可行的實施方案 ,論述了它們的基本原理 ,給出了原理框圖 ,介紹了具體的判據(jù)和算法。 34 第四節(jié) 變電所的進線保護 該組 35KV 開關(guān)， QF QF2 斷路器為進線開關(guān)， QF3 斷路器為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，其保護設(shè)置對于正常運行方式下 35KV母線上的短路故障，應(yīng)在 QF QF2 上設(shè)瞬時速斷作為主保護，并設(shè)定時過流作為后備保護，再加上前后級的時限配 合，可以滿足選擇性和快速性的要求。但對于故障運行，例如電源進線 1停運，有電源 2單獨供電， QF3合閘運行，以下全分列運行的情況，此時若主變壓器 T1 的高壓側(cè)或該母線發(fā)生短路，就可能引起 QF２ 的瞬時速斷保護動作跳閘，導致全企業(yè)停電。所以 QF3也應(yīng)設(shè)時限速斷保護，該保護只在 QF3合閘運行時起作用，即只針對故障運行情況。為了保證故障運行時保護的選擇性，應(yīng)該是 QF3先跳閘，所以應(yīng)在 QF QF2上該設(shè)時限速斷和定時過流保護，定時過流保護的時限應(yīng)比上級定時過流保護短一個時限級差。 這是兩臺主變壓器側(cè)的控制開關(guān)，變壓器 主保護采用差動保護和氣體保護，但為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流，并作為差動保護和氣體保護的后備，還必須設(shè)置定時過流和過負荷保護。對于單側(cè)電源的雙繞組變壓器，定時過流保護和過負荷保護裝設(shè)在電源側(cè)，保護動作時同時變壓器兩側(cè)的開關(guān)跳閘其中定時電流的動作應(yīng)比 QF QF2短一個限極差。為了避免重疊和增加時限配合的困難， QF６ 、 QF７ 可僅設(shè)差動保護。 用于控制保護 6KV 饋出線的各斷路器，供電于終端負荷，故可按規(guī)定設(shè)置瞬時速斷和定時過流兩段式保護。但瞬時速斷的動作電流若安常規(guī)方法整定，對于 6KV 線路保護范圍就很 短，有些情況下幾乎為零，故可用瞬時速斷作為主保護（保護全長），而定時過流為近后備保護。 QF8 用作 6KV 母線分段開關(guān)，它的過流保護設(shè)置，主要考慮故障運行情況。如主變壓器 T2 因故停運，有 T1 單獨供電， QF8 合閘運行情況。此時若 QF8 不設(shè)保護，則當 6KV的母線右端發(fā)生短路時，將使 QF4跳閘而使全企業(yè)停電，如設(shè)有保護，則此時 QF8跳閘，切除右端母線，左端母線仍可繼續(xù)供電，因此提高了供電系統(tǒng)的可靠性。為了與 6KV出線的瞬時速斷保護配合， QF8上可設(shè)置限時速斷保護。 第五節(jié) 電力變壓器的保護 變壓器是電力系統(tǒng)的主 要設(shè)備之一，他的正常運行對供電系統(tǒng)的可靠性意義重大，電力變壓器的常用保護裝置有氣體保護、差動保護、過電流保護和過負荷保護等。 35 變壓器的氣體保護 氣體保護主要用于變壓器油箱內(nèi)部故障的主要保護以及油面過低保護。氣體保護是利用安裝于油箱和油枕間管道中的機械式氣體繼電器來實現(xiàn)的。氣體保護的主要優(yōu)點是動作快，靈敏度高，穩(wěn)定可靠，接線簡單，能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的各種類型的故障，特別是短路匝數(shù)很少的匝間短路，其他保護可能不動作，對這種故障氣體保護具有特別重要的意義，所以氣體保護式變壓器內(nèi)部故障的主要保護之一。 變壓器的差 動保護 差動保護用于變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及出線相間短路的主保護。 變壓器過負荷保護 變壓器過負荷大都是三相對稱的。所以負荷保護可采用單電流繼電器接線方式，經(jīng)過一定延時作用于信號，在無人值班的變電所內(nèi)，也可作用于跳閘或自動切除一部分負荷。 變壓器的過流保護 為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流，并作為差動和氣體保護的后備，變壓器還必須裝設(shè)過電流保護。 對于單側(cè)電源的變壓器，過流保護安裝在電源側(cè)，過流保護動作時切斷變壓器各側(cè)開關(guān)。過流保護安躲過最大工作電流整定，啟動值比較大，不能滿足靈敏要求可設(shè)電壓閉鎖的 過電流保護以提高靈敏度。 第七章 變電所的防雷設(shè)施 第一節(jié) 變電所的防雷裝置 變配電所的防雷設(shè)計 變電所是供電系統(tǒng)的樞紐，一旦遭到雷擊造成停電故障，將會對社會生產(chǎn)生活造成很大的影響，故必須裝設(shè)可靠的防雷設(shè)備，對直擊雷和線路侵入的雷電波進行防護。故本設(shè)計在 35kV 線路上各裝設(shè)一組 FZ35型避雷器，并在 6kV 側(cè)的兩段母線上裝設(shè)兩組 FZ6 型閥型避雷器，置于互感器內(nèi)，為了限制入侵波的幅值及陡度，保證閥型避雷器的應(yīng)有工作條件，變電所進線段設(shè)置保護，在變電所四周設(shè)置四根避雷針。 變電所的防雷措施 35kV 進線段保護 在進入變電所前兩公里的線段上設(shè)置 GJ35型避雷線，并在進入變電所時在 36 35kV 進線處裝設(shè)管型避雷器，據(jù) 35kV 母線的最大短路電流為 ，最小短路電流為 GXS135/～ 4型管型避雷器 ,其斷流量下限為 ,上限為 4kA，滿足要求。 裝設(shè)避雷針 母線架高 米，進出線門型架高 。 （ 1）避雷針的布置 布置如圖 81 所示，在變電所四周裝設(shè)四支避雷針，每支針距構(gòu)件在 5米以上，接地體在地下應(yīng)與設(shè)備接地線相距 3 米以上。 28 圖 81 避雷針布置圖 （ 2）避雷針有效高度 ah 的計算 避雷針的高度 ax hhh ?? 圖中四支避雷針所形成的長方形可將其分為兩個三角形，每個三角形外側(cè)按雙支避雷針的方法計算，當三角形相鄰各對避雷針的 0?xb 時，則全部面積被保護。 由雙支避雷針保護范圍計算可知，當 0?xb 時，其條件為 ahD 7? , mhx ? 針 2的距離等于針 4的距離，即 mDD 283412 ?? mDh a 47/287/12 ??? 針 3的距離等針 4的距離，即 mDD 332413 ?? mDh a ??? 針 4的距離等針 3的距離，即 mDD 222314 ???? mDh a ??? 由以上計算可知，針 2 的高度為 +4=，針 4 的高度 為為