某冶金机械修造厂总降压变电所及配电系统设计(共48页)

精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业设计说明书某冶金机械修造厂总降压变电所及配电系统设计THE DESIGN OF METALLURGICAL MACHINERY REPAIR YARD, STEP-DOWN SUBSTATION AND DISTRIBUTION SYSTEM 学院（部）： 电气与信息工程学院专业班级： 电气 08-5 班 学生姓名： 周 波 指导教师： 李红月 讲师 2012年 6月 1日专心-专注-专业某冶金机械修造厂总降压变电所及配电系统设计摘要本文详细介绍了某煤矿地面35kV变电所的设计。文中对该变电所的负荷计算与变压器的选择、供电系统的拟定与短路计算、变电所电器设备的选择、继电保护方案的拟定与整定以及变电所的防雷与接地皆有详细的说明。特别对主接线的选择,变压器的选择,还有一些电气设备如断路器、电流互感器、电压互感器等的选择和校验作了详细的说明和分析。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。设计中除采用了一些固定方式的保护和常规保护，通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电所的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化、并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。在本次设计中，得到了学校老师、同学的耐心指导和大量帮助，在此对他们表示衷心的感谢和崇高的敬意。关键词: 短路电流计算 继电保护 断路器 THE DESIGN OF METALLURGICAL MACHINERY REPAIR YARD, STEP-DOWN SUBSTATION AND DISTRIBUTION SYSTEMABSTRACTThis paper introduces soms coal mine 35kV substation design ground. In this paper, the load calculation and transformer substation of choice, power supply system with short circuit calculation, substation worked electical, relay protection scheme with setting and worked the lightning protection and grounding substation is detailed instructions. It also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment and all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such as circuit breaker, current and Voltage sensor. It shows main wiring of substation, the distribution of plane and some protection equipment ofThe design not only adopts some stable-form and general protections but also adopts PC protection. The synthetical automation system of electric power supervision, which can make workers on duty control the situation of substation timely, operate the equipments directly, know the breakdown and deal with it without delay, so that the system of power supply is scientific and standard in management. Whats more, it can exchange data with other automatic systems and give full play to whole advantage in order to manage information in all systems as a whole.KEYWORD: the calculation of short current，the protection of relay，circuit breaker目录1绪论1.1 论文背景及目的 电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。在目前各种形式的能源中，电能具有如下特点：易于去其它形式的能源相互转化；输配电简单经济；可以精确控制、调节和测量。因此，电能在工业生产和人民日常生活中得到广泛应用，生产和输配电能的电力工业相应得到极大发展。本论文主要对冶金机械修造厂进行全面的配电系统设计。1.2 论文研究方法 对与冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计这个题目，要结合基本理论的系统性与实用性，围绕供电技术的基本知识来确认工程设计的方法。对论文每一步都一定要遵循国家的线性技术标准和设计规范来设计。 1.3 供电设计的主要内容 供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、地区供电条件、工程设计所提的用电负荷资料进行的。供电设计一般分两个阶段，初步设计阶段和施工图设计阶段。初步设计主要落实供电电源及供电方式，确定供电系统的方案；施工图设计阶段一句初步设计的方案具体绘制主接线图。本篇设计论文的内容有：先完成一篇外文论文的阅读和翻译工作；按照设计所提供的用电设备资料来计算负荷；通过进行无功补偿来提高系统的功率因素；根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式；根据环境和计算负荷来选择变电所位置、变压器数量和容量；确定变配电所的最佳主接线的方案；选择并校验电气设备及配电网络载流导体截面；继电保护系统设计和参数整定计算；对系统进行防雷设计和接地设计；归纳设计的计算部分编成计算书；绘制供电系统主接线图。 2负荷计算与变压器选择2.1 计算负荷定义所谓负荷计算，是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。负荷计算与计算负荷，是两个不同的概念，不可混淆。在现行的设计规范中，负荷计算的内容不仅包括确定计算负荷，还包括确定尖峰电流和确定一极、二级负荷的容量已及季节性负荷的容量。2.1.1 计算负荷目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。2.1.2计算负荷方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照表一给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。2.2冶金厂用电负荷计算1）荷也称计算容量或最大需要负荷，它是个假定的等效的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际的不一定恒稳的负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用能让中小截面导体达到稳定温升的时间段（30min）的最大平均负荷作为按发热条件选择配电变压器、导体及相关电器的依据，并用来计算电压损失和功率消耗。在工程上为方便计，也可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据。2）相关电力负荷的理论依据：在所计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），用电设备组的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即用电设备组的有功计算负荷应为 （21）式中 设备组同时使用系数设备组的平均加权负荷系数设备的平均加权效率配电线路的平均效率令，则就称为需要系数。由式（21）可知的定义式为：形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个额定效率；用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数。实际上，需要系数还与操作人员的技能及生产等多种因素有关。由此可得较需要系数发的确定三相用电设备组的计算负荷的计算方法。单用电设备组的计算负荷式中，为需要系数；为设备容量； 为设备功率因数角的正切角。a) 多组用电设备组的计算负荷根据以上相关理论全厂各车间计算负荷如下表所示：表2-1 全厂各车间380V负荷计算表序号车间或电单位名称设备容量(千瓦) 计 算 负 荷变压器台数及容量备注P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)(1)No1变电所1铸钢车间20000.40.651.17720842.41108.1690.9(2)No2变电所1铸铁车间10000.40.71.02400408571.42砂库1100.70.61.3377102.4128.33小计429.3459.36628.740.9(3)No3变电所1铆焊车间12000.30.451.98360712.880021水泵房280.750.80.752115.7526.253小计342.9655.7739.90.9(4)No4变电所1空压站3900.850.750.88331.5291.74422机修车间1500.250.651.1737.543.957.73锻造车间2200.30.551.5266100.31204术型车间185.850.350.61.3365.0586.5108.45制材场200.280.61.335.67.459.336综合楼200.910180187小计523.65529.85744.95(5)No5变电所1锅炉房3000.750.80.75225168.75281.2522水泵房280.750.80.752115.7526.253仓库(1，2)88.120.30.651.1726.43630.9340.674污水提升站140.650.80.759.16.82511.3755小计281.536222.255358.692这样380V低压母线上低压母线的有功、无功、视在功率、负荷电流如下：表2-2 各车间6KV负荷计算表序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)计 算 负 荷说 明P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)1电弧炉2 X 12500.90.870.5722501282.52586.22工频炉2 X 3000.80.90.48480230.4533.333变压机2 X 2500.850.850.62425263.55004小计31551776.43620.76kv母线上母线的有功、无功、视在功率、负荷电流如下：2.3功率因数的改变经计算全矿功率因数若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不便的前提下，电流将增大。这样电能损耗和导线截面增加，提高了电网初期投资的运行费用。电流增大同样会引起电压损失的增大。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。需要电容器的容量： (2-2)式中,Qc补偿电容器的容量，单位：kvar；Pz总有功功率，单位：kW；计算可知，选用BWF35-120-1型号的并联电容器，额定电压6kV,额定容量120kvar。需用电容器的数量：取16个利用电力电容补偿容量为：补偿后变电所总无功功率：补偿后的功率因数：满足要求。由于煤矿变电所6千伏供电采用单母线分段供电方式，电容器分别安装在一 、二段母线上。满足无功功率的补偿要求。2.4 主变压器的选择2.4.1变压器的分类变压器分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器；按相数分有单相和三相两类；按绕组导体的材质分有铜绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式等，而干式变压器又有绕注式、开启式、充气式（SF6）等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器。2.4.2变压器台数选定原则1)对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。2)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。3)对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。选择变压器台数时,应考虑以下因素：a.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。b.对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。c.是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA时，任何距离都应装设变压器。2.4.3变压器容量选择原则1)只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。2)装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件：a.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；b.任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备的需要。3)变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜，以提高运行率。2.4.4变压器容量确定单台变压器的额定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000KVA，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630KVA。装有两台变压器容量的确定任意一台变压器容量Sn应同时满足下列两个条件：当任意一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求。任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷Sc(+)的需要表2-3 35kv主变压器的选择型号额定容量/KVA额定电压/Kv损耗/W阻抗电压(%)联结组别尺寸/mm长宽高高压低压空载负载7.5Yd11310022303520SZ763003510.582004100010kv车间变压器的选择（1）一号车间变压器的选择 NO.1和NO.2为二类负荷且容量都大于或接近1000KVA所以要考虑装设两台变压器选择方法每台变压器的容量SN.T应满足以下两个条件：a.任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷S30的大约60% 70%的需要，即b.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即SN.T=S30(+)故有主变的容量 即选择两台型号为S9-800/10（1） 二号车间选择两台型号为S9-500/10（2） 三号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求三号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为S9-1000/10变压器一台。（4）四号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求四号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为S9-800/10变压器一台。（5）五号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求五号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为S9-400/10变压器一台。表2-3 10kv车间变压器的选择车间编号型 号额定容量/KVA额定电压/KV联结组别损耗/W阻抗电压(%)高压低压空载负载NO.1S9-800/1080060.4Yyn0140075004.5NO.2S9-500/10500120062004.5NO.3S9-1000/1010001700103004.5NO.4S9-800/1080080043004NO.5S9-400/10400800430043导线截面的选择3.1 电线、电缆截面选择对于35KV的架空线路，我们采用经济电流密度来选择导线截面根据我们规定的导线和电缆经济电流密度表，即表，如下表所示：表3-1 线路及导线材料线路类别导线材料年最大负荷利用小时3000H以下3000H5000H5000H以上架空线铝1.651.150.90铜3.002.251.75电缆铝1.921.731.54铜2.502.252.003.2 经济电流密度选择原则从两方面考虑1)选择截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资，有色金属消耗量及维修管理费用就越高。2)选择小，线路投资，有色金属消耗量及维修管理费用既然底，但电能损耗大。从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号表示。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，用符号表示。公式为：式中，为线路计算电流本设计的导线截面的选择的计算如下：35KV架空线选择经济截面查表可知：选择导线截面即型号为LGJ-95钢芯铝铰线所以满足发热条件校验机械强度35KV架空铝铰线的机械强度最小截面为因此所选的导线截面也满足机械强度。10KV母线的选择（铜芯电缆）母线计算截面其标准截面型号 YJV-1854主接线的确定与短路计算4.1 变配电所类型的选择本厂为大型企业所以要设总降压变电所和车间变电所选择原则根据 a尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量b进出线方便，特别是便于架空线进出c接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所d设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高压成套配电装置的运输e不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有防震和隔热的措施f不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧g应符合国标GB500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定4.2 接线图的意义和目的表示电气设备的元件与其相互连接顺序的图称为接线图，接线图分为两类：即二次接线图及主接线图。主接线图表示电能与电源的分配的用户的主要电路，在此图上应表示出所有的电气设备，有时更好的说明电力系统的工作，也列入二次接线的元件。一般来说，主接线图只表示电气装置的相连线因为三想交流电力装置中的所有三相连接方法是相同的，所接的电气设备也一样，这种图称为单线图。4.2.1 主接线的设计原则和要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：断路器检修时，能否不影响供电。线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。变电站全部停运的可能性。灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流,以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式(110/6-10KV)变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。4.2.2主接线变电站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。4.2.3 桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，多采用桥形接线，使用断路器数目最少；桥形接线可分为内桥式和外桥式；内桥式桥连断路器设置在变压器侧，外桥式桥连断路器则设置在线路侧。桥连断路器正常运行时处于闭合状态。当输电线路较长，故障几率较多，而变压器又不需经常切除时，用用内桥式接线比较合适；外桥式接线则在出线较短，且变压器随经济运行的需要需经常切换，或系统有穿越功率流经本厂时，就更为适宜。外桥接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母分段接线，且投资少，占地面积小，缺点是倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护，适用于进线短而倒闸次数少的变电所或变压器经常驻需要切换以及可能发展为有穿越负荷的变电所。内桥结线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资与占地面积较全桥少，缺点是操作变压器和扩建成全桥或单母分段不如外桥方便，适用于进线距离长，变压器切换少的终端变电所。QF2QF3QF1内桥型外桥型QF1QF3QF2图4-1 桥型接线4.2.4单母线分段接线单母线分段接线多用于具有一二级负荷，且进出线较多的中间变电所，不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线的全部引线都要在检修期间长期停电。W1QF1W2 图4-2 单母线分段接线4.3 短路电流的分类与计算方法4.3.1 短路的原因主要原因是电气设备载流部分绝缘所致。其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除地线就送电等误操作；鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等现象也能引起短路。4.3.2 短路的种类在三相供电系统中可能发生的短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。第一种是对称短路，后两种是不对称短路。一切不对称短路在采用对称分量法后，都可以归纳为对称短路的计算。4.3.3 短路的危害发生短路时，由于系统中总阻抗大大减小，因此短路电流可能达到很大的数值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到破坏；短路点的电弧可能烧坏电气设备；短路点的电压显著降低，使供电受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使全电力系统运行破裂，引起严重后果。不对称短路所造成的零序电流，会在邻近的通讯线路内产生感应电势，干扰通讯，亦可能危及人身和设备安全。4.3.4 短路电流计算的目的1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3)在设计户外高压配电装置时，需按短路条件效验软导线的相间和相对地的安全距离。4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5)接地装置需根据短路电流进行设计。4.3.5 短路电流计算的标幺值法对较复杂的高压供电系统，计算短路电流时采用标么制进行计算比较简便。标么制属于相对电位制的一种，在用标么制计算时，各电气元件的参数都用标么值表示。在短路计算中所遇到的电气量有功率、电压、电流和电抗等四个量。某一电气量的标么值就是它的实际值（有名值）与一个预先选定的同单位的基准值的比值。下面我们就要标么值法进行短路电流的计算。4 .3. 6短路电流计算 表4-1 短路计算公式参数名称有名值标幺值说明功率S一般取Sd=100MVA电压U一般取Ud=Uev电流I变压器电抗线路电抗为线路每公里电抗值电抗器电抗%为电抗器铭牌上数值系统等值电抗为某点短路容量，为该点的三相短路电流电动机电抗为启动电流倍数三相短路计算的方法和步骤：（1)根据短路电流技术要求，根据供电系统图选定短路计算点。（2)画出计算短路电流的等效电路图。（3)选取基准容量和基准电压，计算各级基准电流。（4)据等效电路计算元件的标幺电抗。（5)计算短路点的总标幺电抗与短路参数。4.4短路电流计算过程4.4.1根据材料可以绘出如下的等效电路图图4-3 等效电路图4.4.2 各母线短路电流计算过程如图4-1，图4-2所示：取1)当系统处于最大运行方式时：无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0(1)当35KV母线点发生三相短路时：所以(2)当6.3KV母线点发生三相短路时：同理可得：2)当系统处于最小运行方式时：(1)当35KV母线点发生三相短路时：(2)当6.3KV母线点发生三相短路时：同理可得：表4-2 各短路点短路电流计算： 短路点短路类型三相短路（KA）最大运行方式2.1854.389最小运行方式1.9984.2435电气设备的选择5.1 电气设备选择的一般条件5.1.1 电气设备选择的一般原则1)应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；2)应按当地环境条件校核；3)应力求技术先进和经济合理；4)与整个工程的建设标准应协调一致；5)同类设备应尽量减少品种；6)选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。5.1.2 电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1)长期工作条件(1)电压选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，即。(2)电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流，即由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。(3)机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2)短路稳定条件(1)校验的一般原则电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。(2)短路的热稳定条件 (5-1)式中在计算时间t秒内，短路电流的热效应；I秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）；t设备允许通过的热稳定电流时间（s）。(3)短路的动稳定条件 (5-2)I (5-3)式中短路冲击电流峰值（kA）；短路全电流有效值（kA）；电器允许的极限通过电流峰值（kA）；电器允许的极限通过电流有效值（kA）。3)绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。5.1.3 环境条件按交流高压电器在长期工作时的发热（GB763-74）的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。本次设计的变电所所在地区最高气温；最热月平均最高温度。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见最高气温为+45，由规定知在选择电器设备时额定电流应减少1.8%，电器设备可正常运行。5.2各种电气设备的选择5.2.1断路器的选择除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。5.2.2隔离开关的选择隔离开关的主要用途：(1)隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。(2)倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。(3)分、合小电流。5.2.3 配电所高压开关柜的选择35KV高压开关柜及柜内元气件的选择：高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应按下列原则选择a按正常工作条件，及电压，电流频率、开关电流选择b按短路条件，及动稳定性、热稳定性和持续时间校验c按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。d按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能，互感器的二次侧负载和准确等级，熔断器的上下级选择性配合等运行选择以下我们以高压开关柜为单位进行开关柜及柜内电器的选择，开关柜均选择手车式开关柜GFC-35型1)电流互感器的选择在 高压电网中，计量仪表的电流线圈和继电保护中继电器的电流线圈都是通过电流互感器通电的，这样可以隔离高压电，有利于运行人员的安全。(1)电流互感器的选择与校验主要有以下几个条件电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压根据一次负荷电流Ic选择电流互感器变比根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度校验动稳定度和热稳定度(2)动稳定度倍数Kes和热稳定倍数K，t为电流稳定时间。因此，按下列公式分别校验动稳定度和热稳稳定度即可。动稳定度校验 热稳定度校验 这里我们选 LCZ35型 0.5级次额定一次电流动稳定校验查表额定一次电流20600A时，动稳定倍数 （合格）热稳定校验 查表的热稳定倍数 则 （合格）(3)电流互感器的型号含义L电流互感器J浇注绝缘C瓷绝缘D差动保护2)电压互感器的选择电压互感器是测量高压的，其有次线路绕组与高压电路并联额定电压与电路电压同一等级，将高电压变为低电压，供计量和继电器保护用，电流互感器二次侧额定电压通常为100V，在这个柜中我们采用V-V型电压互感器。电压互感器应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确度级等条件进行选择。由于它的一、二次侧均有熔断保护，故不需进行短路稳定度的校验。电压互感器的准确度也与其二次负荷容量有关，满足的条件与电流互感器的相同，即，这里为二次侧所有并联的仪表、继电器电压线圈所消耗的总视在功率，即式中，分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功功率和总无功功率。电压互感器的选项如下：额定电压与供电电压相同合适类型由于二次侧装有熔断器，无需力校验，热稳定校验这里选择JDJ235型3)熔断器的选择保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择，不必校验额定电流这里选RN235型额定电流0.5A ，最大断开电流17A三相最大断流容量 （合格）4)断路器的选择线路正常时，用来通断负荷电流，线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有很好的灭弧装置和较强的灭弧能力，因此断路器额定容量必须大于安装处短路容量，期额定短流能力In.QF必须大于安装处的短路电流即满足这里我们选SN35型油断路器额定电压35KV，额定电流1000A，额定断开电流16KA，额定容量1000MVA经校验： 均满足要求断路器型号意义：S少油式断路器D多油式断路器K空气断路器C磁吹断路器L六氟化硫断路器Z真空断路器N户内型W户外型SN 35型S产品名称（少油式断路器）N安装条件（户内式）35额定电压（千伏）5)避雷器的选择FZ35型型号说明F阀式避雷器Z电站用35额定电压使用条件使用地点的海拔高度不超过1000米，高于1000米的区域，选用高原型避雷器；使用地区的环境温度不高于+40。C，不低于-40。C；户内和户外；没有剧烈震动和冲击的场所；没有严重污秽或腐蚀金属、绝缘见的气体的5）10KV高压开关柜及柜内设备选择GFC10A型手车式高压开关柜GFC10A型手车式高压开关柜用于交流频率50赫兹、额定电压310千伏，额定电流900安以下三相单母线系统，作为接受或分配电能及控制电机等用。柜内的主要设备有断路器、电流互感器、电压互感器、熔断器等。断路器SN1010型高压少油断路器是三相、户内式高压电气设备。适用于饿帝国电压为10KV、交流50Hz的电力系统中，供工矿企业、发电厂、变电所和具有相同要求的场所，作为电力设备和电力线路的控制和保护之用，也可用于操作较频繁的地方和开断电容器组，能进行快速自动重合闸操作。其技术数据如下：额定电压10KV，最高工作电压11.5KV，额定电流630A，额定断流容量300MVA，热稳定电流为16KA。断路器额定遮断容量必须大于安装处的短路容量，其额定断流能力INQF必须大于安装处的短路电流即满足 校验INQFIk均符合要求。电流互感器LZJC10型电流互感器为浇注绝缘户内型电流互感器，适用于交流50HZ、10KV以上的高压线路上，供电流、电能和功率测量及继电保护用。其技术数据如下：额定一次电流：51500A，额定二次电流：5A，电流互感器的级次组合为0.5。动稳定校验：查表额定一次电流5400A，动稳定倍数为满足所需要求。热稳定校验：热稳定倍数满足所需要求。电压互感器JDZJ10型为单像三线圈浇注式户内型电压互感器。适用于交流50HZ、10KV以下，中性点不直接接地的供电系统，供测量电压、电能和功率以及继电保护、自动装置和信号装置使用。熔断器RN210型熔断器供电压互感器做短路保护之用，当短路电流值达到最大值之前，熔断器即将电路切断，其熔断电流为0.61.8A，一分钟内熔体熔断。并联电容器6变电所二次回路6.1 二次回路的定义和分类所谓二次设备，是指测量表计、控制及信号器具，继电保护装置、自动装置、远动装置等，这些设备构成了发电厂、变电所的二次系统。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次回路或二次接线。由于的二次回路的使用范围广、元件多、安装分散，为了设计、运行和维护方便，通常又可分成几类。按二次回路电源性质分为交流回路和直流回路。交流回路是由电流互感器、变电所用变压器和电压互感器供电的全部回路；直流回路是由直流电源的正极到负极的全部回路。按二次回路的用途可分为操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。6.2 电测量仪表与绝缘监视装置6.2.1 电测量仪表这里的“电测量仪表”按GBJ63-1990电力装置的电测量仪表装置设计规范定义，是对电力装置回路的电力运行参数作经常测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。为了监视供电系统一次设备的运行状态和计量一次系统的消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质、和经济合理地运行，工厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测量仪表。电测量仪表按其用途，分为常用测量仪表和计量仪表，两类。前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电能表。6.2.2 绝缘监视装置绝缘监视装置用于小接地电流的电力系统中，以便及时发现单相接地故障，设法处理，以免单相接地故障发展为两相接地短路，造成停电事故。6.3 供电系统的自动装置运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路故障大多是暂时暂时性的，这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。例如雷击闪络或鸟兽造成的线路短路故障，往往在雷闪过后或鸟兽电死以后，线路大多能恢复正常运行。因此，如果采用自动重合闸后又自动重合闸装置，使断路器在自动跳闸后又自动重新合闸，大多能恢复供电，从而大大提高了供电可靠性，避免因停电而给国民经济带来巨大的损失。7继电保护方案及整定7.1 概述供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。常见的主要故障是单相短路和接地短路。不正常的运行状态主要是指电流超过额定值引起的过负荷，断线、接地及漏电等不正常工作情况。短路故障往往造成严重后果，并伴随着强烈的电弧、发热燃烧和电动力，使回路内的电气设备损坏。长期的过负荷使设备绝缘老化和损坏；断线易引起电动机过负荷；对于中性点不接系统，接地可能形成电弧接地过电压，并使其它两相对地电压升高倍，两种过电压都可能引起相间短路。在煤矿井下，接地能引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。因此，当故障或不正常运行状态发生时必须及时消除。为了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护装置。为了使继电保护装置能准确地及时完成上述保护任务，在技术上一般应满足以下四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性、灵敏性。1)可靠性可靠性是指在保护范围内发生故障时，保护装置应正确动作，不应拒动；在不该动作时，不应误动。保护装置动作的可靠性是非常重要的，任何时候拒动都将使事故扩大，造成严重的后果。2)选择性选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统终端开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。它包含俩方面意思：其一是只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障; 其二是要力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用3)速动性速动性是指尽可能快的切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性4)灵敏性灵敏性是指保护装置对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力，一般用灵敏系数衡量，灵敏系数是以被保护设备或线路发生故障时，其故障参数和保护装置整定值来确定。7.2 故障的危害及继电保护的任务在电力系统中，继点保护和自动装置是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要工具。电力系统运行中，由于风、雨，雷电的影响，设备的缺陷和设备的老化、运行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统的电器元件（发电机、变压器、母线、输电线路、电动机等）可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是各种类型的短路，及三相短路、两相短路、单相接地短路，以及发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。此外，还有书店线路的断线，以及短路与断线组合的复故障等。常见的不正常工作状态主要是过负荷，系统震荡和频率降低等。故障的危害是：故障点的电弧可能烧坏故障设备。故障回路中的设备，由于短路电流产生的热效应和电动力的作用，会遭受破坏或损伤。电力系统部分地区的电压大幅度下降，影响用户的正常生产。破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统瓦解，造成大面积停电。因此，任何电力系统在设计和运行时，必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态，并利用继电保护装置予以消除，以保证电力系统正常运行。继点保护的任务是：当被保护的电器元件发生故障，保护装置迅速动作，使短路器跳闸，将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损坏程度减至最小，并保证无故障部分继续正常运行；当被保护的电气元件出现不正常的工作状态时，保护装置发出信号，告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所，保护可作用与减负荷或延时跳闸。电力系统的安全自动装置一方面配合继电保护装置提高供电的可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入装置）；另一方面不断调整系统电压与频率，以保证供电质量及并联运行机组间功率的合理分配。7.3 继电保护的优化配置及整定原则继电保护的设置与系统的运行方式密切相关，所以继电保护的优化配置要以系统的主要或经常采用的运行方式为主，并兼顾系统故障后或因停电检修时而转换成其它运行方式。为了保证可靠性，供电系统中任何一台设备，任何一段线路都必须具有双重及以上的保护。在保证选择性方面，以保证主保护的选择性为主，并兼顾后备保护的选择性，特殊情况下，可放弃后备保护的选择性，保证其可靠性。在保证快速性方面，以保证主保护的速动性为主，并兼顾后备保护的速动性，即使后备保护的速动性尽量提高。在保证灵敏性方面，以保证主保护和近后备保护的灵敏性为主，并兼顾远后备保护的灵敏度，若远后备保护的灵敏度过低，也可放弃远后备保护。7.4 供电系统继电保护配置情况以下对矿区变电所继电保护装置情况做一下总体的介绍。a.变电所进线侧断路器设定时限过流保护；b.主变压器设置瓦斯保护、差动保护、过电流保护、过负荷保护等4种保护；c.6kV母联保护由变压器的后备保护来实现，设置限时速断保护，作为配出线过流保护的后备，采用电流速断为配出线电流速断保护的后备；d.6kV出线，对于井下、变电所附近的低压变压器以及较长的线路设置电流速断保护和过流保护，过流保护的动作时间为2.5s；对出线较短的线路和电容器一般只设无时限的过流保护。e.电容器的继电保护，对电容器组和断路器之间连接线的短路，装设瞬时速断和定时限过流保护；内部故障采用熔断器保护，另外还有过电压保护和低电压保护。7.5对电力变压器的保护7.5.1瓦斯保护瓦斯作