【導(dǎo)讀】變電所設(shè)計(jì)完成后使得煤礦的所有電氣設(shè)備安全正常的運(yùn)行。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，發(fā)生各種故障。和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)繼電保護(hù)裝置能夠有選擇、可靠、靈活、迅速動(dòng)作。1．設(shè)計(jì)、計(jì)算、校驗(yàn)均應(yīng)符合規(guī)范。2．按標(biāo)準(zhǔn)圖紙出圖、圖線、圖標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范。農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防提供必不可少的動(dòng)力。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。通過(guò)改善優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，盡可能地提高變電站的可靠性，盡可能地使變電站的靈活性提高，盡可能地提高經(jīng)濟(jì)性。對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算、繪圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等方面得到訓(xùn)練，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。

　　

【正文】 (32) I (33) 式中 shi ―― 短路沖擊電流峰值（ kA）； shI ―― 短路全電流有效值（ kA）； dfi ―― 電器允許的極限通過(guò)電流峰值（ kA）； dfI ―― 電器允許的極限通過(guò)電流有效值（ kA） 。 3 絕緣水平 在工作電壓和過(guò)電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng) 按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過(guò)絕緣配合計(jì)算，選用適當(dāng)?shù)倪^(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。 環(huán)境條件 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 按《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》（ GB76374）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為 +40 C? 時(shí)，允許按額定電流長(zhǎng)期工作。當(dāng)電器安裝點(diǎn)的環(huán)境溫度高于 +40 C? （但不高于 +60 C? ）時(shí)，每增高 1 C? ，建議額定電流減少 %；當(dāng)?shù)陀?+40 C? 時(shí)，每降低 1 C? ，建議額定電流增加 %，但總的增加值不得超過(guò)額定電流的 20%。普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為 30C? 時(shí)正常運(yùn)行。 本次設(shè)計(jì)的變電所所在地區(qū)最高氣溫 C??? 45max? ；最熱月平均最高溫度Cavm ??? 29? 。對(duì)于屋外安裝場(chǎng)所的電器最高溫度選擇年最高 溫度，最低溫度選擇年最低溫度，可見(jiàn)最高氣溫為 +45 C? ，由規(guī)定知在選擇電器設(shè)備時(shí)額定電流應(yīng)減少 %，電器設(shè)備可正常運(yùn)行。 各種電氣設(shè)備的選擇 斷路器的選擇 除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 ： ，在檢修電氣設(shè)備時(shí)，用隔離開(kāi)關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。 ，投入備用母線或旁路母線以及改變運(yùn) 行方式時(shí)，常用隔離開(kāi)關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來(lái)完成。 、合小電流。 電流互感器的選擇與校驗(yàn) 。 。 。 、環(huán)境條件相適應(yīng)。 。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 電壓互感器的選擇 電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點(diǎn)的條件及一次電壓、二次電壓（一般為 100V）、準(zhǔn)確度級(jí)等條件進(jìn)行選擇。由于它的一、二次側(cè)均 有熔斷器保護(hù)，故不需進(jìn)行短路穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 配電所高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇 高壓開(kāi)關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一，二次設(shè)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(hù)發(fā)電機(jī)，變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，保護(hù)電器，監(jiān)視儀表和母線，絕緣子等。高壓開(kāi)關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型。 設(shè)備選型匯總見(jiàn)附錄 C 母線的選擇及校驗(yàn) 35kv 架空線、母線的選擇 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(dǎo)線 或多芯絞線。 銅的導(dǎo)電性好，抵制化學(xué)侵蝕性強(qiáng)，因此在大電流裝置中或在由化學(xué)侵蝕的地區(qū)宜采用銅導(dǎo)線。鋁導(dǎo)線比重小，比較經(jīng)濟(jì)，在屋內(nèi)外配電裝置中都廣泛采用鋁母線。 母線的截面形狀， 35KV 及以下的屋內(nèi)配電裝置中，都采用矩形截面。因?yàn)樗睦鋮s條件好，對(duì)交流肌膚效應(yīng)的影響小。 35KV 室外高壓架空線、母線一般選用鋼芯鋁絞線，導(dǎo)線截面應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按長(zhǎng)時(shí)允許電流進(jìn)行校驗(yàn)，并應(yīng)校驗(yàn)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(guò) 5%，此外架空線路的導(dǎo)線應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不應(yīng)由于機(jī)械強(qiáng)度不夠而發(fā)生事故。 35KV母線和架空線，均選用 LGJ— 240 型鋼芯鋁絞線 6kV 母線的選擇 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 選用 LMY— 120?10 型立放矩形鋁母線，長(zhǎng)期允許電流為 1680A 滿足要求 。 下井電纜型號(hào)及截面的選擇 下井電纜選用 ZQD563?70 型號(hào)電纜。 表 31 母線選擇結(jié)果匯總 35kV 母線 LGJ— 240 35 主變進(jìn)線 LGJ— 240 6kV 母線 LMY— 120 下井電纜 ZQD563 70 第 4 章 變電所二次回路 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 二次回路的定義和分類 所謂二次設(shè)備，是指測(cè)量表計(jì)、控制及信號(hào)器具，繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝 置等，這些設(shè)備構(gòu)成了發(fā)電廠、變電所的二次系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)量、控制、保護(hù)和信號(hào)顯示的要求，表示二次設(shè)備互相連接關(guān)系的電路，稱為二次回路或二次接線。 由于的二次回路的使用范圍廣、元件多、安裝分散，為了設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)方便，通常又可分成幾類。 按二次回路電源性質(zhì)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(fù)極的全部回路。 按二次回路的用途可分為操作電源回路、測(cè)量表計(jì)回路、斷路器控制和信號(hào)回路、中央信號(hào)回路、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路等。 高 壓斷路器的控制 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(jī)構(gòu)的型式和操作電源的類別。電磁操作機(jī)構(gòu)只能采用直流操作電源，彈簧操作機(jī)構(gòu)和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。 需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘或者自動(dòng)重合閘，可以采用電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路控制。 當(dāng)一次電路 發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器 KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈 YR回路（ QF34原已閉合），是斷路器跳閘。隨后 QF34 斷開(kāi)，紅燈 RD 滅，并切斷跳閘 回路。由于斷路器是自動(dòng)跳閘， SA手柄仍在合閘位置，其觸點(diǎn) SA910B 閉合，而 QF56 也因斷路器跳閘而返回閉合，從而接通事故音響信號(hào)。值班員得知事故跳閘信號(hào)后，可將控制開(kāi)關(guān)扳向分閘位置，使 SA 的觸點(diǎn)與 QF 的輔助觸點(diǎn)恢復(fù)“對(duì)應(yīng)”關(guān)系，使事故信號(hào)解除。彈簧機(jī)構(gòu)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖 (41)所示： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 FUWC(~A)WC(~N)OFF ONSQ1QFYOFURGNRD RSQ2QFYRKMWC(~A) WC(~N)SBFU FUSQ2WSWASQF1 23 465SASASAM3 41 29 10 圖 41 斷路器彈簧機(jī)構(gòu)的操動(dòng)機(jī)構(gòu) 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置 電測(cè)量?jī)x表 這里的“電測(cè)量?jī)x表”按 GBJ631990《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》定義，是對(duì)電力裝置回路 的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測(cè)量、記錄用的儀表和作計(jì)費(fèi)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計(jì)量?jī)x表的總稱。 為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)的消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，工廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的電測(cè)量?jī)x表。 電測(cè)量?jī)x表按其用途，分為常用測(cè)量?jī)x表和計(jì)量?jī)x表，兩類。前者是對(duì)一次電路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測(cè)量、選擇測(cè)量和記錄用的儀表，后者是對(duì)一次電路石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分析和對(duì)電力用戶用電量進(jìn)行測(cè)量、計(jì)量的儀表，即各種電能表。 絕緣監(jiān)視裝置 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(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，設(shè)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。 供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路故障大多是暫時(shí)暫時(shí)性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)能很快地自行消除。例如雷擊閃絡(luò)或鳥(niǎo)獸造成的線路短路故障，往往在雷閃過(guò)后或鳥(niǎo)獸電死以后，線路大多能恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，如果采用自動(dòng)重合閘后又自動(dòng)重合閘裝置，使斷路器在自動(dòng)跳閘后又自動(dòng)重新合閘，大多能恢復(fù)供電，從而大大提高了供電可靠性，避免因停電而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 第 5 章 繼電保護(hù)方案及整定 概述 供電系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生一些故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)。常見(jiàn)的主要故障是單相短路和接地短路。不正常的運(yùn)行狀態(tài)主要是指電流超過(guò)額定值引起的過(guò)負(fù)荷，斷線、接地及漏電等不正常工作情況。 短路故障往往造成嚴(yán)重后果，并伴隨著強(qiáng)烈的電弧、發(fā)熱燃燒和電動(dòng)力，使回路內(nèi)的電氣設(shè)備損壞。 長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷使設(shè)備絕緣老化和損壞；斷線易引起電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷；對(duì)于中性點(diǎn)不接系統(tǒng)，接地可能形成電弧接地過(guò)電壓，并使其它兩相對(duì)地電壓升高 倍，兩種過(guò)電壓都可能引起相間短路。在煤礦井下，接地能引起火災(zāi)或瓦斯、煤塵爆炸。因此，當(dāng)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生時(shí)必須及時(shí)消除。 為了保證安全可靠地供電，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。 為了使繼電保護(hù)裝置能準(zhǔn)確地及時(shí)完成上述保護(hù)任務(wù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足以下四個(gè)基本要求，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性。 (1)可靠性 可靠性是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 裝置應(yīng)正確動(dòng)作，不應(yīng)拒動(dòng)；在不該動(dòng)作時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)。保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性是非常重要的，任何時(shí)候拒動(dòng)都將使事故擴(kuò)大，造成嚴(yán)重的后果。 (2)選擇性 選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)終端開(kāi)，最大限度地保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。它包含倆方面意思：其一是只應(yīng)由裝在故障元件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障 。 其二是要力爭(zhēng)相鄰元件的保護(hù)裝置對(duì)它起后備保護(hù)的作用 (3)速動(dòng)性 速動(dòng)性是指盡可能快的切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列 運(yùn)行的穩(wěn)定性 (4)靈敏性 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，一般用靈敏系數(shù)衡量，靈敏系數(shù)是以被保護(hù)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，其故障參數(shù)和保護(hù)裝置整定值來(lái)確定。 繼電保護(hù)的優(yōu)化配置及整定原則 繼電保護(hù)的設(shè)置與系統(tǒng)的運(yùn)行方式密切相關(guān)，所以繼電保護(hù)的優(yōu)化配置要以系統(tǒng)的主要或經(jīng)常采用的運(yùn)行方式為主，并兼顧系統(tǒng)故障后或因停電檢修時(shí)而轉(zhuǎn)換成其它運(yùn)行方式。為了保證可靠性，供電系統(tǒng)中任何一臺(tái)設(shè)備，任何一段線路都必須具有雙重及以上的保護(hù)。在保證選擇性方面，以保證主保護(hù)的選擇性為主，并兼顧 后備保護(hù)的選擇性，特殊情況下，可放棄后備保護(hù)的選擇性，保證其可靠性。在保證快速性方面，以保證主保護(hù)的速動(dòng)性為主，并兼顧后備保護(hù)的速動(dòng)性，即使后備保護(hù)的速動(dòng)性盡量提高。在保證靈敏性方面，以保證主保護(hù)和近后備保護(hù)的靈敏性為主，并兼顧遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度，若遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度過(guò)低，也可放棄遠(yuǎn)后備保護(hù)。 供電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置情況 以下對(duì)礦區(qū)變電所繼電保護(hù)裝置情況做一下總體的介紹。 (1)變電所進(jìn)線側(cè)斷路器設(shè)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)； (2)主變壓器設(shè)置瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)等 4 種保護(hù)； (3)6kV 母聯(lián)保護(hù)由變壓器的后備保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置限時(shí)速斷保護(hù)，作為配出線過(guò)流保護(hù)的后備，采用電流速斷為配出線電流速斷保護(hù)的后備； (4)6kV 出線，對(duì)于井下、變電所附近的低壓變壓器以及較長(zhǎng)的線路設(shè)置電流速斷保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 ；對(duì)出線較短的線路和電容器一般只設(shè)無(wú)時(shí)限的過(guò)流保護(hù)。 (5)電容器的繼電保護(hù)，對(duì)電容器組和斷路器之間連接線的短路，裝設(shè)瞬時(shí)速斷和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)；內(nèi)部故障采用熔斷器保護(hù)，另外還有過(guò)電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 35kv 進(jìn)線保護(hù) 35KV 進(jìn)線設(shè)置電流速斷和過(guò)流保護(hù)。 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 (1)動(dòng)作電流 由第三章的表 31可知 ,6kV母線上的最大三相短路電流為 ,則一次動(dòng)作電流 )3( m a x. ????? kr e ls e t IkI kA 電流速斷保護(hù)的接線方式采用 V 型接線 , 接線系數(shù) wck =1, 電流繼電器選用電磁型繼電器 ,返回系數(shù) conk =，煤礦進(jìn)線開(kāi)關(guān)的 CT 變比為 200/5，則二次動(dòng)作電流： 22880401. ???? se tTAwcop InkI A 由計(jì)算，選用電磁式電流繼電器 DL20，電流整定范圍為 － 50A。 (2)靈敏度檢驗(yàn) 保護(hù)的最小范圍的檢驗(yàn) m in1m a xm in..2. 23 LzZ UII dLKse t ??? in ??L 符合要求 (3)動(dòng)作時(shí)限 ?opt s 過(guò)流保護(hù)的整定計(jì)算 (1)動(dòng)作電流 該站的總負(fù)荷為 15898kV?A，則進(jìn)線的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為： c aNm a x.????fI A 一次動(dòng)作電流 a x////// ?????? fhzqkdz IK KKI A 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 過(guò) 流保護(hù)的接線方式是選用二相三繼電器接線（可以提高遠(yuǎn)后