煤矿35KV变电站毕业设计

目录

1概述 ....................................................... 3 2负荷计算 ................................................... 5

2.1负荷分级 .............................................. 5 2.2矿井负荷计算 .......................................... 5 2.3功率补偿 ............................................. 10 3 主变器的选择 .............................................. 12

3.1变压器台数的选择 ..................................... 12 3.2 变压器选择计算 ...................................... 12 4 电气主接线的设计 .......................................... 14

4.1 电气主接线的设计原则和要求 .......................... 14

4.1.1电气主接线的设计原则 ........................... 14 4.1.2电气主接线设计的基本要求 ....................... 15 4.2变电所的主结线方式 ................................... 15 4.3本所主接线方案 ....................................... 17

4.3.1方案比较： ..................................... 17

5 短路电流计算 .............................................. 19

5.1 短路电流计算的一般概述 .............................. 19 5.2 短路回路参数的计算 .................................. 20

5.2.1标么值 ......................................... 20 5.2.2短路回路中各元件阻抗的计算 ..................... 21 5.3短路电流的计算过程 ................................... 23 6 电气设备的选择和校验 ...................................... 26

6.1高压电器选择的一般原则 ............................... 26 6.2母线的选择 ........................................... 27

6.2.1 35KV母线的选择 ................................ 27 6.2.2 6KV母线的选择 ................................. 28 6.3电气设备的选择 ....................................... 28

6.3.1断路器的选择 ................................... 28 6.3.2高压隔离开关的选择 ............................. 30 6.3.3电流互感器的选择 ............................... 31 6.3.4电压互感器的选择 ............................... 33 6.2.5高压熔断器的选择 ............................... 33 6.2.6开关柜的选择 ................................... 34

7 变电所的平面布置 .......................................... 36

7.1变电所位置确定原则 ................................... 36 7.2 配电室建筑要求 ...................................... 36 7.3 控制室布置 ......................................... 37

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8 变电所的防雷保护及接地装置 ................................ 38

8.1直击雷过电压保护 ..................................... 38 8.2 本设计中避雷针的选择 ................................ 39 8.3雷电侵入波的过电压保护 ............................... 39 8.4防雷接地 ............................................. 40 9 继电保护 .................................................. 42

9.1 概述 ................................................ 42

9.1.1 变压器的瓦斯保护 ............................... 42 9.1.2变压器的过电流保护 ............................. 42 9.1.3变压器的差动保护 ............................... 43

结 束 语 .................................................... 44 致 谢 ..................................................... 45 参考书目 .................................................... 46

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1概述

随着现代工业的发展，电能在工业中越来越显示其作用的巨大，而作为接受和分配电能的变电站所更是在工业企业占据十分重要的位置，因此，设计、分析和发展变电所是一项很重要的任务。

大型电力用户的供电系统，采用电源电压等级为35KV，经主变电所和车间变电所两级变压。主变电所将35KV电压变为6—10KV电压，然后经配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将6—10KV电压变为220V/380V/660V的低电压供用电设备使用。

某些矿区环境和设备条件许可的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35KV的进线电压直接一次降为220V/380V/660V的的低压配电电压。

国民经济的不断发展对电力能源的需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已经越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。

本矿供电系统由两条35kv进线供电。两条进线分别到室外两个35/6kv主变压器，平常只用一台主变，另外一台备用。

矿井年产量：90万吨 服 务 年 限：80年 两回35kV架空电源线路长度： l1=l2=4km； 本所35KV电源母线最大运行方式下的系统电抗:

Xxmin=0.23 (Sj=100MVA)；

本所35KV电源母线最小运行方式下的系统电抗:

Xxmax=0.31 (Sj=100MVA)；

本所6KV母线上补偿后功率因数要求值：COS=0.9。 自然条件

本矿位于平原地区

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1、年最热月平均温度为40℃。

2、冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。 3、本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。

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2负荷计算

2.1负荷分级

根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：

一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。

二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。

三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。

本矿属于比较重要的工业部门，其供配电采用两条进线，下设两个35kv的电力变压器。

2.2矿井负荷计算

目前，负荷计算常用需用系数法、利用系数法和二项式法。本设计采用需用系数法进行负荷计算，步骤如下：

需用系数法：用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

(1)用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。 (2)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:

PcaKxPN （2-1）

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QcaPcatan （2-2）

22 ScaPca （2-3） Qca IcaSca(3Un) （2-4）

Pca、Qca、Sca——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； PN——该用电设备组的设备总额定容量；

tan——功率因数角的正切值； Un——额定电压；

Ica——该用电设备组的计算负荷电流； Kx——需要系数，根据资料查得。

(3)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

K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：

PcaK(KxiPNi)i＝1、2、3…，m （2-5）

QcaK(KxiPNitan) （2-6）

2ScaPQca （2-7）

i12cami1m IcaSca(3Un) （2-8）

式中P、Q、S——为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；

K——同时系数；

Ica——该干线变电站低压母线上的计算负荷电流; Un——该干线或低压母线上的额定电压;

m——该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；

Kx、tan、PNi——用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容

量；

(4)负荷计算过程

采用需用系数法确定计算负荷，方法简便，使用广泛，为目前确定变

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电所负荷的主要方法。需用系数法负荷计算的步骤从负荷开始逐级上推，到电源进线为止。

设 备 名 称 提升机 抽风机 压风机 机修厂 地 面 低 压 洗煤厂 工人村 排水泵 井 下 低 压 负荷 等级 1 1 1 3 1 2 3 1 2 表2-1本矿变电所用电负荷 电 线容 安设备 压 路 量 装 总容 kv 类kw 台量型 数 kw 6 6 6 0.38 0.38 0.38 0.38 6 0.66 C C C C C K K C C 1200 800 150 560 需 用 系 数 KX 距35kv 变电所距cos 离km 0.83 0.87 0.86 0.72 0.76 0.83 0.85 0.85 0.79 0.3 1.2 0.2 0.4 0.7 0.8 2.8 0.6 0.6 功 率 因 数 1 1200 0.89 2 1600 0.90 4 600 0.88 350 0.60 480 0.72 1500 0.75 420 0.75 4 2240 0.89 1250 0.74 从表2-1中知本矿变电所的最大连续负荷为9640KW，无功负荷为4842KVar. 计算有功负荷时的Kx值相应取0.85，计算无功负荷时的Kx值相应取0.95。即6KV母线计算负荷：P6KV=9640x0.85=8194（KW），

Q6KV=4842x0.95=4600（Kvar）。

(1)提升机计算负荷

Pe=1200kw KX=0.89 cos=0.83

tan=tan(artcos)=0.67

P10=KX·Pe=0.89×1200=1068kw Q10=P10·tan=1068×0.67=715.56kva

S10=P10／cos= 22P10Q10 =1068/0.83=1287kva I10=S10/3UN=1287kva/1.732×6000=123.8A

(2)抽风机计算负荷

Pe=800kw KX=0.90 cos=0.87

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tan=tan(artcos)=0.57

P20=KX·Pe=0.90×800=720kw Q20=P20·tan=720×0.57=410kva S20=P20／cos=

P202Q202 =720/0.87=828kva I20=S20/3UN=828/1.732×6000=80A

(3)压风机计算负荷

Pe=600kw KX=0.88 cos=0.86

tan=tan(artcos)=0.59

P30=KX·Pe=0.88×600=528kw Q30=P30·tan=528×0.59=311.52kva S30=P30／cos=

22P30Q30 =528/0.86=614kva I30=S30/3UN=614/1.732×6000=59A

(4)机修厂计算负荷

Pe=350kw KX=0.60 cos=0.72

tan=tan(artcos)=0.96

P40=KX·Pe=0.60×350=210kw Q40=P40·tan=210×0.96=201.6kva S40=P40／cos= P402Q402=210/0.72=292kva I40=S40/3UN=292/1.732×6000=28A

(5)地面低压计算负荷

Pe=480kw KX=0.72 cos=0.76

tan=tan(artcos)=0.86

P50=KX·Pe=0.72×480=345.6kw Q50=P50·tan=345.6×0.86=297.2kva S50=P50／cos=P502Q502 =345.6/0.76=455kva I50=S50/3UN=455/1.732×6000=43.8A

(6)洗煤厂计算负荷

Pe=1500kw KX=0.75 cos=0.83

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tan=tan(artcos)=0.67

P60=KX·Pe=0.75×1500=1125kw Q60=P60·tan=1125×0.67=753.75kva S60=P60／cos=P602Q602 =1125/0.83=1355kva I60=S60/3UN=1355/1.732×6000=130.4A

(7)工人村计算负荷

Pe=420kw KX=0.75 cos=0.85

tan=tan(artcos)=0.62

P70=KX·Pe=0.75×420=315kw Q70=P70·tan=315×0.62=195.3kva

S70=P70／cos =P702Q702=315/0.85=370.6kva I70=S70/3UN=370.6/1.732×6000=35.7A

(8)排水泵计算负荷

Pe=2240kw KX=0.89 cos=0.85

tan=tan(artcos)=0.62

P80=KX·Pe=0.89×2240=1993.6kw Q80= P80·tan=1993.6×0.62=1236kva

22S80= P80／cos=P80Q80 =1993.6/0.85=2345.4kva I80= S80/3UN=2345.4/1.732×6000=225.7A

(9)井下低压计算负荷

Pe=1250kw KX=0.74 cos=0.79

tan=tan(artcos)=0.78

P90=KX·Pe=0.74×1250=925kw Q90=P90·tan=925×0.78=721.5kva

S90=P90／cos =P902Q902=925/0.79=1170.9kva I90=S90/3UN=1170.9/1.732×6000=112.7A

根据变压器损耗公式：

△P=0.02P6KV △Q=0.1Q6KV

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则有:

△P=163.88(KW) △Q=460(KVar)

考虑变压器损耗后全变电所计算负荷，即35KV母线处计算负荷：

P35KV=8194+163.88=8357.88(KW) Q35KV=4600+460=5060(Kva) S35KV=9770.25(Kva)

则自然功率因数：COSα=8357.88/9770.25=0.855

2.3功率补偿

在工业企业供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负荷，这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率P外，还取用相当数量的无功功率Q。有些生产设备在生产过程中还经常出现无功冲击负荷，这种冲击负荷比正常取用的无功功率可能增大5—6倍。

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。优点是操作方便、可靠、运行经济，投资少以及有功损耗少。 (1)功率补偿因数计算

根据本矿变电所负荷统计的结果可知：35KV侧的计算负荷

S35KV=8357.88+5060j，其自然功率因数为0.855，现利用电容器补偿，

假设补偿后的功率因数为0.9，根据矿井安装电容器容量公式：

QCPav(tan1tan2)KVar

Pav—矿井计算负荷；

tan1—自然功率因数的正切值； tan2—补偿后的正切值。 因此补偿的无功功率为：

QC=8357.88×(tanarccos0.855—tanarccos0.9=1022(KVar)

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则全所总无功计算负荷为：

Q35KV=5060—1022=4038（KVar）

(2)选择电容器 选择电容器及个数

选择GR-1C-08型电容柜，容量为270千法。需用电容柜的数量： N=1022÷270=3.8 取4个柜。

表2-2 GR-1C-08型电容柜参数

型号 GR-1C-08 额定电压（KV） 6.3 标称容量（KVar） 270 额定频率（HZ） 50 实际补偿补偿后的功率因数：COS=0.903满足要求。

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3 主变器的选择

3.1变压器台数的选择

(1)对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。

(2)对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

(3)对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

(4)本矿采用两台主变，平时只用一台，一台备用。

3.2 变压器选择计算

装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件：

(1)任一台单独运行时,应能满足不小于总计算负荷60%的需要。 (2)任一台单独运行时，应能满足全部一、二级负荷的需要。

由于S35KV=9770.25(KVA)所以按条件选变压器。

SN.T≥S35KV=9770.25(KVA)

因此每台主变压器的容量应选10000 KVA 。

故经过以上的验证，选用两台35/6.3kv，额定容量为10000KVA的SF7－10000/35变压器，地面低压变压器选用S9-500,6/0.4KV,所用变压器选用S9-50/35。

表3-1 SF7-10000/35型电力变压器技术数据

容量 kVA 10000 高压额 定值kV 35 低压额 定值kV 6.3 阻抗 空载 空载损耗电压％ 电流％ kW 7.5 0.8 13.6 负载 损耗kW 53 表3-2 S9-500,6/0.4KV型电力变压器技术数据

容量kVA 500

高压额 定值kV 6.3 低压额 定值kV 0.4 12

阻抗电压％ 4 空载电流％ 1.4 空载损耗kW 1.0 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 表3-3 S9-50/35型电力变压器技术数据

容量 kVA 50 高压额 定值kV 38.5 低压额 定值kV 0.4 阻抗 空载 电压％ 电流％ 6.5 2.0 空载 负载 损耗kW 损耗kW 210 1220

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4 电气主接线的设计

4.1 电气主接线的设计原则和要求

4.1.1电气主接线的设计原则

(1)考虑变电所在电力系统的地位和作用

变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 (2)考虑近期和远期的发展规模

变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

(3)考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。 (4)考虑主变台数对主接线的影响

变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。 (5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影

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响主接线的形式。

4.1.2电气主接线设计的基本要求

变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。可以简单概括为以下五点： (1)可靠实用； (2)运行灵活； (3)简单经济； (4)操作方便； (5)便于发展。

4.2变电所的主结线方式

变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成，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、配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切的关系，是变电所设计的重要任务之一。 （1）线路-变压器组接线

发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机—变压器组，称为单元接线。它具有接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压级母线，使得在发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对而言于具有母线时，有所减小等特点；这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。 （2）桥式接线

为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用有两回路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为内桥、外

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桥和全桥三种，其接线如图4-1所示：

图4-1桥式接线

图中WL1和WL2为两回电源线路，经过断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧，向变电所送电。断路器QF3犹如桥一样将两回线路联在一起，由于断路器QF3可能位于线路断路器QF1、QF2的内侧或外侧，故又分为内桥和外桥接线。 （3）单母线分段式结线

有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配电母线以及桥式接线变电所主变二交侧的配电母线，多采用单母分段，多用于具有一二级负荷，且进出线较多的变电所，不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线的全部进出线均应停止运行。 （4）双母线接线

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这种接线方式有两组母线，两组母线之间用断路器QF联络，每一回线路都通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上。因此，不论哪一回线路电源与哪一组母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，故可靠性高、运行灵活。双母线接线的缺点是设备投资多、接线复杂、操作安全性较差。这种接线主要用于负荷容量大，可靠性要求高，进、出线回路多的重要变电所。

4.3本所主接线方案

4.3.1电气主接线方案比较：

方案一单母线不分段接线如图4-2所示。

图4-2 电气主接线方案一

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方案二单母线分段接线如图4-3所示。

图4-3电气主接线方案二

方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单，但其可靠性不高。当母线需要检修或者发生故障时，会导致所有用电设备停电。且变电所的负荷大部分均为Ⅰ类、Ⅱ类负荷，因此方案一中的单母线不分段接线不能满足Ⅰ类、Ⅱ类负荷供电可靠性的要求。方案二中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。可以保证当任一母线发生故障或检修时，都不会中断对Ⅰ类负荷的供电。综合比较本矿的35kv侧采取全桥形式的主接线，全桥型接线灵活可靠。6千伏侧则选用单母线分段接线。

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5 短路电流计算

5.1 短路电流计算的一般概述

电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。 （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。 （2）短路的种类

三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。 （3）短路的危害

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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）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。

5.2 短路回路参数的计算

在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用有名值和标么值两种计算方法。前一种计算方法主要适用于1KV以下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。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。

5.2.1标么值

标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标么值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实

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际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见，如选取基值功率为100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系：

Sd=3UdId Ud=3IdZd （5-1） 式中Sd、Ud、Id、Zd——功率、电压、电流、阻抗的基准值。

5.2.2短路回路中各元件阻抗的计算

表5-1电气设备阻抗计算公式

序号 元件名称 发电机（或电动机） 标幺值 有名值（Ω） 短路功率（MVA） 1 X*dg=X//*dgSd SNG2UNG XSNG//G//SK100SNT //XG%XdT变压器 UKUNR 100SNT2 X*dTUK%Sd 100SNT2PUNRRT= 2SNR100SNT SUK%//K2UK%UNRXT= 100SNR3 电抗器 X*RXR%UNRIavXR%UNR 100UavINRXR1003INR //SK1003INRUavXR%UNR 4 线路(1) X*dLXOLS d2Uav－ 2Uav SXOL//K

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S= ∞ X*s X*L 35kV 0.117 k1 X*T1 6kV 0.75 k12 X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 X*11 k2(等于k12) K3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 电 容 器 组 工 机 提 井 抽 洗 地 压 排 人 修 升 下 风 煤 面 风 水 村 厂 机 低 机 厂 低 机 泵 压 压

图5-1等效短路电流计算

选取选基准容量取 Sd=100MVA 计算K1点，Ud1=37kV 则Id11003371.56kA

计算K2点及其其它短路点时，选取Ud2=6.3kV 则Id210036.39.16kA

主变压器电抗XT1=XT2= UK%Sd/SN.T1 =0.075×100/10 =0.75

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地面低压变压器电抗XT3=UK%Sd/SN.T3=0.04×100/0.5=8

2235KV架空线路电抗XLLXOSd/Ud1=4×0.4×100/37=0.117

工人村馈电线路电抗X3=2.8×0.4×100/6.32=2.8×1.0078=2.822 机修厂馈电线路电抗X4=0.4× 0.08×100/6.32=0.4×0.20156=0.08 提升机馈电线路电抗X5=0.3×0.08×100/6.32=0.3×0.20156=0.06 井下低压电缆线路电抗X6=0.6×0.08×100/6.32=0.6x0.20156=0.12 抽风机馈电线路电抗X7=1.2×0.4×100/6.3=1.2×1.0078=1.21

2

洗煤厂馈电线路电抗X8=0.8×0.4×100/6.32 =0.8×1.0078=0.806 地面低压馈电线路电抗X9=0.7×0.8×100/6.32=0.7×0.20156=0.14 压风机馈电线路电抗X10=0.2×0.4×100/6.32=0.2×1.0078=0.2 排水泵馈电线路电抗X11=0.6×0.8×100/6.32 =0.6×0.20156=0.12

5.3短路电流的计算过程

一般选取各线路始、末端为短路计算点，线路时段的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。在接下来的计算中可选35KV母线、6KV母线和各6KV母线末端为短路计算点。

(1) K1短路电流的计算 最大运行方式下的三相短路电流

***X1.m=Xs.min+XL =0.23+0.117=0.347 X1.m=1/X1.m=1/0.347=2.882 33I =I×I=2.882x1.56=4.5 (kA) 1.m1.md1

3=2.55×4.5=11.46 (kA) ish.35=2.55×I1.m3=1.52×4.5=6.84 (kA) ish.35=1.52×I1.m3×S=2.882×100=288.2 (MVA) S35=I1.dm 最小运行方式的两相短路电流

**X1.n=Xs.max+XL=0.31+0.117=0.427

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I1.n=1/X1.n=1/0.427=2.34

3=×I=2.34×1.5605 =3.65 (kA) I1.d1nI1.n23I=0.866×I=0.866×3.65=3.16 (kA) 1.n1.n(2) K12点短路电流计算

最大运行方式下的三相短路电流

*** X12.mX1.mXT10.347+0.75=1.097 ** I12.m=1/X12.m= 1/1.097=0.9116

I3=I*×I=0.9116×9.1646=8.35 (kA) d23=2.55×8.35=21.30 (kA) ish.12=2.55×I12.m3=1.52×8.35=12.69 (kA) Ish.12=1.52×I12.m* S12=I12.m×Sd=0.9116×100=91.16 (MVA)

12.m12.m 最小运行方式下的短路电流

 X12.n=X1.n+XT1=0.427+0.75=1.177  I12.n=1/X12.n=1/1.177=0.85 3 I=I×I=0.85×9.1646=7.79 (kA)

d212.n12.n2=0.866×I3=0.866×7.79=6.75 (kA) I12.n12.n其余各点的计算结果见下表

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表5-2各短路点计算结果

短 路 点 最大运行方式下短路参数 最小运行方式下短路参数 KA IK3kA Ish3kA ish3MVA SK3kA IK3kA IK2K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 4.50 8.35 2.34 7.78 7.92 7.53 3.97 4.81 0.99 7.06 7.53 8.35 6.84 12.69 3.56 11.83 12.03 11.44 6.04 7.32 1.51 10.73 11.44 12.69 11.46 21.30 5.97 19.84 20.20 19.20 10.12 12.27 2.53 18.00 19.20 21.30 288.20 91.16 25.52 84.96 86.43 82.16 43.35 52.55 10.83 77.10 82.17 91.16

3.65 7.79 2.29 7.29 7.41 7.06 3.84 4.62 0.89 6.65 7.35 7.79 3.16 6.75 1.98 6.31 6.41 6.12 3.32 4.00 0.77 5.76 6.36 6.75

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6 电气设备的选择和校验

6.1高压电器选择的一般原则

高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中高压电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，正确地选择设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并且注意节约投资，选择合适的电气设备。

变电所用的高压设备一般有断路器、隔离开关、高压熔断器、电流互感器等，它们各有特点，根据安装地点的环境不同，电器分屋内与屋外两种。在选择电气设备时，应注意安全、可靠和留有适当发展裕度。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不一样，具体选择方法也不完全相同，但对他们的基本要求却是相同，即选择电气设备应遵守以下几项共同原则：

（1） 按正常工作条件选择额定电压和额定电流

电气设备的额定电压UN应符合电器装设点的电网额定电压，并且大于或等于正常时最大工作电压Ugmax，即：UN≥Ugmax

①电气设备的额定电流IN应大于或等于正常时最大的工作电流

Igmax，即：IN≥Igmax

②我国目前生产的 ，设计时取周围空气温度40℃作为计算值，若装置地点的最高气温高于40℃，但不超过+60℃，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当降低，即设备的额定电流应乘以温度校正系数K：

'al0 IN=INK=IN (6-1) al0 26

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式中al—设备容许最高工作温度，℃；

'—实际环境温度，取最热月平均最高气温，,℃ 00—额定环境空气温度，电气设备为40℃

K—环境温度修正系数

(2)按短路情况来校正电气设备的动稳定和热稳定： 动稳定应满足下式：

iesish，Ies≥Ish

式中ies，Ies—制造厂规定的电气设备额定动稳定电流的峰值和有效值（KA）

ish，Ish—按三相短路计算所得的短路冲击电流峰值及其有效值（KA）

热稳定性应满足下式：

I2tt≥I∞t，iesish

2式中It—制造厂规定的电气设备在时间t秒内的热稳定电流； t—短路稳态电流假相时间

(3)按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力，即：

Id＜Ikd，Sd＜SKd

式中：Ikd，SKd—制造厂提供的在额定电压下允许的开断电流，允许的断流容量。

(4)按装置地点，工作环境，使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。

6.2母线的选择

6.2.1 35KV母线的选择

35kV母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，母线截面按经济电流密度选，按常时负荷电流校验。此设计的供电系统是采用的分列运行，当一台变压器故障时候另一台变压器应承担全部负荷。本矿的总负荷电流为：

Imax1=1.05SNT/3UN1=1.05×10000/3×35=173A。查表得知经济电流

密度J=1.15因此截面 S=Imax1/J=151(mm2) 所以选取LGJ-185型钢芯铝绞

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线，载流量515A，40°C时候的载流量是446A>173A校验合格。

6.2.2 6KV母线的选择

已知6KV侧最大长时负荷电流(k为分配系数取0.8)

Imax2=1.05SNT/3UN2=10000/3×6=1010.36A

Ilo.m=k×Imax2=0.8×1010.36=808.29A

查得铝母线LMY——100×8平放在40℃，其最大允许载流量IN为1210A, IN>Ilo.m所选型号满足要求。

热稳定校验

A Iti/c

已知 ti=2.6s I=8.35KA 查得C=95

Amin=141.73mm<800 mm满足要求。

226.3电气设备的选择

6.3.1断路器的选择

35KV侧：

初步拟定选用断路器的型号为户外式真空断路器，型号为ZW7-40.5型，额定电压为35KV，额定电流为1250KA。

表6-1断路器ZW7-40.5技术参数

型号 ZW7-40.5 额定电压 额定电流 35KV 1250A 额定开 断电流 25KA 动稳定 电流 63KA 额定关 合电流 63KA 4S热稳定电流 25KA 校验:

(1) ZW7-40.5断路器额定电压为35kV,符合条件。

(2) ZW7-40.5断路器额定电流为1250A,35KV侧变压器回路中最大长时负荷电流为

Imax1=1.05SNT/3UN1=1.05×10000/3×35=173A

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即IN>Imax1，因此符合技术条件。

\"III\"（3）断路器开断电流br＝25kA，I＝4.50kA， br符合技术条件。

ii（4）max＝63kA，sh＝11.46kA

ii maxsh满足动稳定校验。

（5）由于变压器容量为10000KVA，变压器设有差动保护，在差动保护范围内短路，其为瞬时动作，继电器保护动作时限为0，短路持续时间小于1s，需要考虑非周期分量的假想时间。此时假想时间由断路器的全开断时间0.1s和非周期分量假想时间0.05s构成，当断路发生在6KV母线上时，差动保护不动作，此时过电流保护动作时限为2s，短路持续时间大于1s，此时假想时间由继电保护时间和断路器全开断时间构成，即

ti =2.1s。

热稳定电流It=I满足热稳定校验。 6KV侧：

ti0.15=4.50×=0.87(KA)<25(KA) 44初步拟定选用断路器的型号为ZN63A-6/1250。

表6-2断路器ZN63A-6/1250技术参数

型号 ZN63A-6/1250 额定 电压 6KV 额定 电流 1250A 额定开 动稳定 断电流 电流 20KA 50KA 额定关 合电流 50KA 4S热稳定电流 20KA (1) ZN63A-6/1250断路器额定电压为6kV,符合条件。

(2) ZN63A-6/1250断路器额定电流为1250A,6KV侧变压器回路中最大长时负荷电流为

Imax2=1.05SNT/3UN2=10000/3×6=1010.36A

即IN>Imax2，因此符合技术条件。

（3）断路器开断电流Ibr＝20kA，I\"＝8.35kA，Ibr＞I\"符合技术条件。 （4）imax＝63kA，ish＝21.30kAimax＞ish imax＞ish满足动稳定校验。

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(5) 热稳定电流It=I满足热稳定校验。

ti0.15=8.35×=1.6(KA)<25(KA) 446.3.2高压隔离开关的选择

（1）高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。

（2）形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式

（3）选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于Ⅰ级污秽区，防污型用于Ⅱ级（中污型）、Ⅲ级（重污型）污秽区。

最大长时负荷电流Ilo.m= Sca/3Un=9282/(3×35)=153A 根据设计条件，选择户外式隔离开关，GW5-35G/600型隔离开关。

表6-3GW5-35G/600型隔离开关技术参数

型号 GW5-35G/600 额定电压（KA） 35 额定电流（KA） 600 5s热稳动稳定 定电流电流（KA） （KA） 50 14 动稳定校验：

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按K1点的最大短路电流校验，即 ies=50KA>ish=11.46KA 符合要求。

热稳定校验：

短路发生后，事故切除靠上一级的变电所的过流保护，继电器的动作时限比35KV进线的继电保护动作时限2.5s大一个时限级差，故

tpr=2.5+0.5=3s tk=ti=tbr+tpr=0.1+3=3.1s

相当于5s的热稳定电流为

Its=Iti3.1=4.50×=3.54KA<14KA 55符合要求。

6KV侧选用GN6-6T/600型隔离开关其技术参数如下

表6-4GN6-6T/600型隔离开关技术参数

型号 GN6-6T/600 额定 电压 6KV 额定 电流 600A 极限通过5s热稳电流峰值 定电流 50A 20KA 经过动热稳定校验符合要求。

6.3.3电流互感器的选择

电流互感器是一次电路与二次电路间的连接元件，用以分别向测量仪表和继电器的电压线圈与电流线圈供电。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少（有的只有一匝，利用一次导体穿过其铁心），导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路，由于二次仪表、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。

电流互感器的选择条件：

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①额定电压大于或等于电网电压： UINUN

②额定电流大于或等于长时最大工作电流: IIN(1.2~1.5)Iar.m ③二次侧总容量应不小于该精度等级所规定的额定容量: S2NS2 ④校验。

根据条件选择的电流互感器是LZZBJ4-35。其额定电压为35KV，额定电流为300A。本型电流互感器为环氧树脂浇注全封闭结构，具有高动热稳定，高精度，多级次，并可制作复变比等特点，只要用作计量和继电保护用。

表6-5LZZBJ4-35电流互感器技术参数

变比 准确级 次组合 0.5/0.5/10P10/10P10 额定输出（KV） 25/25/ 50/50 4S热电动稳定电流（有效流（峰值）值）（KA） （KA） 17.1 42.8 300/5 IN=300> Imax1=173A

符合要求。

①动稳定性校验

ies=42.8KA>ish=11.46KA

符合要求。

②热稳定校验

22Itstts=17.1²×4=1170>Iti=4.50²×3.1=62.8

符合要求。

此外根据需要6KV侧选择有LA-10,200/5、LA-10,500/5型电流互感器。

表6-6LA-10,200/5型电流互感器技术参数 变比 准确级 次组合 0.5/3、1/3 二次负载1S热稳值0.5级 定倍数 0.8 17.1 动稳定 倍数 14 200/5 32

河南理工大学毕业设计（论文）说明书 表6-7LA-10,500/5型电流互感器技术参数 变比 准确级 次组合 0.5/3、1/3 二次负载1S热稳值0.5级 定倍数 0.4 60 动稳定 倍数 110 500/5 经过动热稳定校验均符合要求。

6.3.4电压互感器的选择

本矿不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台JDJ—35型单相双绕组油浸式户外电压互感器，分别接在35KV两段母线上。6KV母线上选用两台JSJW-10三相屋内式电压互感器，以及两台单相屋内式电压互感器JDZ-10.

其主要技术数据如下表

表6-8 JDJ-35型电压互感器技术参数

型号 JDJ—35 额定电压 35KV 工频试验电压 95KV 二次电压 极限容量 0.1KV 1000/V.A 表6-9JDZ-10型电压互感器技术参数

型号 额定 电压 10KV 额定变 压比 10000/100 额定变压极限容量 比0.5级 80 500/V.A JDZ-10 表6-10JSJW-10型电压互感器技术参数 型号 额定 电压 额定变 压比 1000/1000/100/3 额定变压极限容量 比0.5级 JSJW-10 10KV 120 960/V.A 6.2.5高压熔断器的选择

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本设计35千伏高压侧采用RW5-35/200-800型户外高压跌落式熔断器和RN1-6室内高压熔断器。

表 6-11RW5-35/200-800型熔断器技术数据 断流容额定电 额定 电 量上限压（KV） 流（A） /MV.A 断流容量下限/MV.A 35 200 800 30 经校验符合条件。

表 6-12RN1-6高压熔断器技术数据

额定电 额定电压（KV） 流A 三相最大断流容量/MV.A 最大开断电流（KA） 最小开断电流（KA） 过电压倍数 6 100 1000 200 1.3 2.5 经校验符合条件。

6kV侧高压熔断器的选择RN3—6型户内高压熔断器。

RN3—6型高压熔断器技术数据表6-13

型号 RN3-6 额定电压 熔断器额定电流 6 KV 50-200 A 最大断流容量三相 200 MVA 经校验符合条件。

6.2.6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。

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

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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。

表6-14JYN1-35型开关柜技术参数

型号 JYN1-35 额定电压(KV) 35 额定电流（A） 1000 类别形式 单母线移开式 表6-15KYN-10型开关柜技术参数

型号 KYN-10 额定电压(KV) 10 额定电流（A） 630-2500 类别形式 单母线移开式 表6-16KGN-10型开关柜技术参数

型号 KGN-10 额定电压(KV) 额定电流（A） 10 630，1000 类别形式 单母线固定式

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7 变电所的平面布置

7.1变电所位置确定原则

(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。

7.2 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。 （3）防爆缓冲间的设置。

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配电室宜采用百叶窗与轴流风机并用进行通风。风机的选择应按事故排烟量要求，装设足够数量的事故通风装置。

7.3 控制室布置

（1）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。 （2）电缆沟道布置

控制室处于底层时，电缆沟道按常规作法进行，常规作法电缆沟道设计。

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。

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8 变电所的防雷保护及接地装置

8.1直击雷过电压保护

两支等高避雷针联合的保护范围要比两针各自保护范围的叠加还要大。两针联合保护范围如图8-1所示。两针外侧的保护范围按单针的方法确定。两针之间的保护范围由通过1、0、2三点的圆弧画出，O点的高度h0按下式计算：

h0hD (8-1) 7P式中 D——两针之间的距离 m； P——高度影响系数。

hx水平面上保护范围的截面

在‘O—O’截面上高度为hx的水平保护宽度为2bx, bx由下式计算

bx1.5(h0hx) (8-2)

D/7P hah hx rx O’ D O h0 h/2 1.5hP bx rx bx 图8-1两等高避雷针的保护范围

当bx0时，两针联合保护范围比两单针保护范围叠加还有所扩大。

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由此可见，要使两针能有效构成联合保护，两针间的距离太大是不行的。即使被保护高度为0，两针的距离必须小于7hP，而当被保护物高度为hx时，两针间的距离必须小于7(h-hx)P。

8.2 本设计中避雷针的选择

本变电所总长度72.6m，宽64.2m，根据本设计变电站的大小D=38.94m；所内最高建筑物高度hx=7.5m；取避雷针的高度为h=30m。

保护简图如上图所示，我们采用两支等高的避雷器对建筑物进行保护。保护计算：

p1,h30mp5.5h,30mh120m

得：p=1

hx=7.5m h0=h-D/7=30-38.94/7=24.43m

则：bx=1.5(h0-hx)=1.5×(24.43-7.5)=25.395m

rx=(1.5h-2hx)P=1.5×30-2×7.5=30m

经过上述计算，采用两支等高的避雷针可保护变电站全站。

8.3雷电侵入波的过电压保护

为防止雷电波的侵入损坏电气设备，应从两方面采用保护措施： （1）在变电所母线上安装ZnO避雷器。

（2）在距离变电所1—2km内装设可靠的进线保护。

避雷器的选择和校验

ZnO避雷器避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。

氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而带来避雷器具特征的根本变化。避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一。

当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受

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过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。

35kV母线(主变35kV侧)

①中性点不接地系统中，灭弧电压应大于系统最大线电压。 灭弧电压＝1.15×35＝40.25（kV）小于51kV，

②中性点不接地系统中，避雷器的工频放电电压一般应大于最大运行相电压的3.5倍，且工频放电电压还应大于灭弧电压的1.8倍。 工频放电电压=3.5×1.15×35/3＝81.34kV小于134 kV

所以选用HY5WZ-51/134型无间隙氧化锌避雷器。其额定电压为51KV最大雷击残压134KV

主变6kV侧

①中性点不接地系统中，灭弧电压应大于系统最大线电压的1.1倍。 灭弧电压＝1.15×6×1.1＝7.59（kV）小于17kV，

②中性点不接地系统中，避雷器的工频放电电压一般应大于最大运行相电压的3.5倍，且工频放电电压还应大于灭弧电压的1.8倍。 工频放电电压=3.5×1.15×6/3＝13.94（kV）小于45 kV

所以选用HY5WZ-17/45型无间隙氧化锌避雷器。其额定电压为17KV最大雷击残压45KV

8.4防雷接地

防雷保护设备的接地对保护作用发挥着直接的影响，其接地电阻的大小对电力系统的安全运行有着密切的关系。 （1）接地的一般要求

在供电系统的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地直接连接，这就是接地。为了保证达到接地的目的，接地装置必须正确设置（包括正确的布置、正确的连接、采用适当的散流电阻等），并且连接可靠，否则，不仅达不到接地的目的，还可能反而带来不利的影响。

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（2）作为本设计中35kv供电系统，可做简单的接地设计，一般采用方格网接地。

方格地网

方格地网的设计简单，但因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3-4倍，因此，方格地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀，接地钢材用量多，经济性差。

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9 继电保护

9.1 概述

本厂变电所主要电气设备是电力变压器。电力变压器是电力系统的主要设备。它的故障对供电的可靠性及用户的生活将产生严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。

变压器的故障一般分为内部故障和外部故障两种。

变压器的异常工作状态主要是指由于外部线路 短路和负荷引起的电流增大和温度升高超过允许值和由于漏油等原因引起的油面降低原因。根据故障类型和异常工作状态，变压器应装设以下保护：

① 瓦斯保护

防护油箱的各种故障及油面降低，轻瓦斯保护动作信号，重瓦斯保护动作于跳闸。

②过电流保护

防护短路引起的过电流。 ③ 差动保护

主要用作变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。

9.1.1 变压器的瓦斯保护

瓦斯保护是变压器内部故障的一种基本保护装置。当变压器发生内部故障时，短路电流和电弧的作用使绝缘和油受高温分解产生大量气体引起油面和油流的变化，使装设在变压器上面的油箱和油枕管道上的瓦斯继电保护器动作，实现瓦斯保护。装设瓦斯保护的变压器要求将装瓦斯保护侧抬高1.5-2%。

9.1.2变压器的过电流保护

降压变电所的变压器一般装设过电流保护。如果过电流保护的动作时限不超过0.5时，还需要增设电流速断保护。由于保护装置设在电源侧。因而既能反应外部故障也可以作为变压器内部故障的后备保护。

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9.1.3变压器的差动保护

变压器的差动保护原理与电网纵差保护相同。在正常运行和外部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之差，其值很小，继电器不动作。当变压器内部发生故障时，若仅一侧有电源，则继电器动作，使两侧断路器跳闸。由于差动保护无需与其他保护配合，因此可瞬时切除故障。

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结束语

本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿35KV变电所设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成了以下工作：

一、针对某矿的用电要求，根据其用电设备的容量进行了负荷计算。然后根据计算负荷对主变压器进行选择，并进行无功补偿。二、根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计。采用单母线分段式主接线。

三、对供电系统进行了短路电流计算，这为电气设备的选择及其校验提供了可靠的理论依据。

四、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选择，并对它们进行动校验。

五、依据便于运行维护、保证运行安全、经济运行和便于进出线的布置原则，对变电所进行平面布置。

六、本次设计也对变电所进行了防雷设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施。论文中采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并对高低压线路进行了阀型避雷器的选择并校验。

由于本次设计涉及面广、工作量大，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。

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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！

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参考书目

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