某企業(yè)35kv變電站畢業(yè)設(shè)計論文

摘要本論文主要是針對某企業(yè)的35KV變電站的設(shè)計，概述了變電站設(shè)計的基本過程和基本方法。首先介紹了變電站設(shè)計應(yīng)注意的地方；其次根據(jù)煤礦的原始資料進行負荷計算和主變壓器及其容量的選擇，確定主變壓器容量和型號；接著進行電氣主接線的設(shè)計，電氣主接線是變電站電氣設(shè)計的主體，與變電站運行的可靠性、經(jīng)濟性要求等密切相關(guān)；接著對35KV變電站做了短路電流計算和電器設(shè)備的選擇，短路電流是為后面設(shè)備的選型提供了依據(jù)并根據(jù)短路電流可以進行設(shè)備的整定和校驗；最后針對短路電流進行繼電保護和變電站的防雷設(shè)施和接地裝置等。隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)用電的需求量越來越大，這就對變電站的主接線形式和配套設(shè)備提出了更高的要求，同時也要求發(fā)變電站做到可靠、經(jīng)濟、合理地運行，滿足人們對電能的基本需求。關(guān)鍵詞變電站；主接線；主變壓器；短路電流計算ABSTRACTTHISPAPERISMAINLYDIRECTEDAGAINSTCOALACORPORATION35/10KVSUBSTATIONDESIGN,OUTLINEDTHEBASICDESIGNOFTHESUBSTATIONPROCESSANDBASICMETHODSFIRSTINTRODUCEDSUBSTATIONDESIGNSHOULDPAYATTENTIONTOTHEAREASUNDERCOALMINECORPORATIONFOLLOWEDBYTHEORIGINALDATALOADCALCULATIONANDCAPACITYOFTHEMAINTRANSFORMERANDITSCHOICETODETERMINETHEMAINTRANSFORMERCAPACITYANDMODELSFOLLOWEDBYTHEMAINELECTRICALWIRINGDESIGN,ELECTRICALWIRINGISTHEMAINELECTRICALSUBSTATIONTHEMAINDESIGNANDOPERATIONOFTHESUBSTATIONRELIABILITY,ECONOMICREQUIREMENTS,ANDMORECLOSELYRELATEDTOTHE35KVSUBSTATIONANDTHENDOASHORTCIRCUITCURRENTCALCULATIONANDELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,SHORTCIRCUITCURRENTISBEHINDTHESELECTIONOFEQUIPMENTANDPROVIDESABASISUNDERTHECURRENTCANSHORTCIRCUITTHEWHOLESETEQUIPMENTANDCALIBRATIONLASTFORASHORTCIRCUITCURRENTPROTECTIONANDSUBSTATIONFACILITIESANDTHEMINEGROUNDINGDEVICESASTHENATIONALECONOMYANDSCIENTIFICANDTECHNOLOGICALDEVELOPMENT,RURALANDNEARTHETOWNOFGROWINGDEMANDFORELECTRICITY,WHICHSUBSTATIONONTHEMAINFORMOFWIRINGANDANCILLARYEQUIPMENTAHIGHERDEMAND,ITALSOREQUIRESTHESUBSTATIONTORELIABLE,THEECONOMY,AREASONABLEOPERATION,MEETTHEBASICNEEDSOFELECTRICITYKEYWORDSSUBSTATION；MAINWIRING；MAINTRANSFORMERSUBSTATION；SHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION目錄1前言111變電所的選址要求212企業(yè)概述2121自然條件2122設(shè)計規(guī)模的初步預(yù)計22負荷計算及變壓器的選擇321負荷計算3211負荷計算的意義及目的3212負荷統(tǒng)計及計算422功率補償523變壓器的容量和臺數(shù)的選擇63變電所的主接線831變電所主接線的要求83235KV主接線的選擇83310KV主接線的選擇1234變電站的用電接線134短路電流計算1541短路原因和種類1542短路的危害和研究短路的目的1543進行短路計算的基本假設(shè)1644短路計算16441短路計算的步驟16442計算各基準點17443計算各元件的標幺電抗17444短路電流的計算185電氣設(shè)備的選擇2251電氣設(shè)備選擇的一般原則22511技術(shù)條件22512校驗的一般原則2252各電氣元件的選擇24521高壓斷路器的選擇24522隔離開關(guān)的選擇27523絕緣子和穿墻套管的選擇28524高壓熔斷器的選擇29525電流互感器的選擇30526電壓互感器的選擇31527高壓開關(guān)柜的選擇3252835KV配電母線的選擇3452910KV配電母線的選擇356變電所繼電保護和整定3761繼電保護的基礎(chǔ)37611繼電保護的任務(wù)37612繼電保護的組成及其工作原理37613繼電保護的基本要求3762變電所繼電保護的配置3962135KV進線保護3962235KV母聯(lián)開關(guān)保護41623主變壓器保護4162410KV母線保護4562510KV出線保護457變電所的防雷措施及接地裝置477135KV和10KV線路的防雷4772變電所直擊雷保護4773接地裝置48731接地的分類48732接地裝置的布置49結(jié)束語51致謝52參考文獻531前言目前，在我國經(jīng)濟飛速上升之中，占國民經(jīng)濟生產(chǎn)重要地位的工業(yè)在此中起了中流砥柱的作用，我國要進行工業(yè)現(xiàn)代化，必然離不開對電能的需求，電能在工業(yè)中越來越來顯示其作用的巨大，變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個工業(yè)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和企業(yè)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。35KV變電站其實就是一個轉(zhuǎn)換電壓的樞紐，主要是實現(xiàn)把高的電壓轉(zhuǎn)化成低的電壓，達到轉(zhuǎn)換電壓傳輸電壓的目的，基本上電廠發(fā)出來的電要經(jīng)過線路傳輸、變電站、線路傳輸?shù)侥康牡兀话惆l(fā)電廠發(fā)出來的電都是可以直接給用戶的，但是因為地理位置的原因，就是距離太遠的關(guān)系，所以沿途輸送要把電壓升高進行送電，然后經(jīng)過進行降壓輸送給用戶，這就是變電所的主要作用，降了電壓給用戶用電。因此，分析設(shè)計和發(fā)展變電站是一項很重要的任務(wù)。通過對本課題的研究，在遵循電力系統(tǒng)設(shè)計基本原則前提下，應(yīng)用所學(xué)知識完成負荷分析并求出計算負荷電容器補償容量，確定總降變壓器容量數(shù)量，完成電氣主接線的設(shè)計，計算短路電流以及對部分主要設(shè)備進行選型，繼電保護設(shè)計與計算整定，進線導(dǎo)線截面選擇等。通過本次設(shè)計，熟練掌握AUTOCAD繪制圖紙。11變電所的選址要求（1）符合電網(wǎng)區(qū)域規(guī)劃，靠近負荷中心。（2）節(jié)約用地、不占或少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地。（3）與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出。（4）交通運輸方便。（5）應(yīng)該設(shè)在受污源影響最小處。（6）具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件。（7）所址標高宜高于頻力為2高水位；否則，所區(qū)應(yīng)有可靠的防洪措施或地區(qū)的防洪標準一樣，但仍然應(yīng)高于內(nèi)澇水位。（8）變電所的所內(nèi)地坪宜高于自然場地標高0305M。（9）變電所應(yīng)考慮水源及排水條件。（10）應(yīng)考慮變電所與周圍環(huán)境、鄰近設(shè)施的相互影12企業(yè)概述121自然條件本企業(yè)位于東經(jīng)116度23分117度02分，北緯33度16分34度14分之間，在安徽省北部地區(qū)。地貌以平原為主，平原面積占土地總面積的953，低山殘丘面積僅占47?；幢笔械靥幈睖貛?，屬北方型大陸性氣候與濕潤性氣候之間的季風(fēng)氣候。氣候溫和、四季分明、無霜期202天122設(shè)計規(guī)模的初步預(yù)計所設(shè)計的35KV變電站屬于小型化變電站。主要適用于中小型企業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村的供電。其建設(shè)規(guī)模為架空進線4回，采用內(nèi)橋接線方式；10KV出線8回，采用單母線分段接線方式?？筛鶕?jù)需要可分期建設(shè)，初期工程的建設(shè)內(nèi)容可做適當(dāng)選定。2負荷計算及變壓器的選擇21負荷計算211負荷計算的意義及目的計算負荷是根據(jù)已知的廠礦的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負荷。它是設(shè)計時作為選擇廠礦電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。電力設(shè)備設(shè)計部門對機械設(shè)備進行電力配套設(shè)計時總有一定的裕度，即使電動機功率完全符合機械計算的配套要求，在工廠中使用的情況不同，也會影響到電力負荷的大小，如不同的生產(chǎn)階段，不同的材料，不同的熟練程度，不同的時期，電氣負荷都是有差別的，他的變化與很多隨機因素有關(guān)。但是這種電氣計算負荷還必須認真地確定，因為它的標準程度直接影響到整個工廠企業(yè)供電設(shè)計地質(zhì)量。如計算過高將增加供電設(shè)備地容量浪費有色金屬，增加初投資。計算過低則可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常還會給工程擴建帶來很大的困難。更有甚者，由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠計算負荷為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將會國民經(jīng)濟帶來很大的浪費和危害，例如由于計算結(jié)果的偏大，我國不少工廠企業(yè)投產(chǎn)后的幾年內(nèi)，在已經(jīng)達到其正常產(chǎn)量的條件下，變壓器的負荷率仍不足50，這除了意味著變壓器安裝容易被積壓了5060以外，還使用有色金屬消耗量增加了75100，浪費了大量開關(guān)設(shè)備和電纜、導(dǎo)線，積壓了物資和資金，而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運行質(zhì)量受到影響，給國民經(jīng)濟帶來很大的損失。負荷計算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器、開關(guān)等。負荷計算過小，則依次選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確進行負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。212負荷統(tǒng)計及計算1）待建35KV變電站從相距20KM外的電力系統(tǒng)相連。2）設(shè)待建35KV變電站年負荷增長率為5，變電站總負荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。3）地區(qū)氣溫（1）年最高氣溫389，年最低氣溫84。（2）年平均氣溫226。4）待建變電所各電壓級負荷數(shù)據(jù)如下表表2110KV負荷數(shù)據(jù)出線1線2線3線4線5線6線7線8線有功功率MW10911115150812無功功率MVAR0304060307050504KSI0808080808080808有功功率計算負荷MAX10SILPK無功功率計算負荷SILQ視在功率計算負荷2MAXAXMS各線路有功功率總和10LPPNO各線路無功功率總和同時系數(shù)SIKKWMAX08191508127SINPK080304060307050504296KVAR1SILQK778MVA2MAXAXMSP26722功率補償1補償前的功率因數(shù)72/778093COS10CAPSTAN040COS122補償后的功率因數(shù)一般情況下10KV母線上的功率因數(shù)一般應(yīng)095，設(shè)計中可控制在095097之間，所以在設(shè)計中對10KV母線上功率因數(shù)補償后為096，即096，則可得到029。2COS2TAN已知補償前10KV母線上功率因數(shù)為093，可得到1COS040。1TAN則依據(jù)公式得到07572005400KW10CAVAPK5400（040029）594KVARTNT2CQ其中平均負荷系數(shù)，取為075（一般為065085）；AV該變電所10KV母線上補償前的計算負荷。10CP補償容量；Q補償前功率因數(shù)角；1補償后功率因數(shù)角。210KV側(cè)將采用單母分段的接線方式，所以所選用的電容柜應(yīng)分成兩組分別裝在兩段母線上，并且平均分配，所以電容柜的數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)。首先應(yīng)先選擇電容器柜單柜的容量，然后根據(jù)公式進行數(shù)量的選擇，其公式為，式中為電容器柜的單柜容量。在這里選擇ECQQNE100KVAR的BGM1051001W型號的電容器柜。EQ電容器柜的數(shù)量選擇為540/10054ECQ所以選用6臺電容器柜進行補償，6。JN則實際補償容量為600KVAR，SCQJE折合的計算容量為/600/075800KVAR。JSAVK23變壓器的容量和臺數(shù)的選擇1）變壓器的臺數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量、運行方式和企業(yè)發(fā)展等因數(shù)綜合考慮確定。2）一般采用三相變壓器，其容量可按投入運行后5到10年的預(yù)期負荷選擇，至少留有15到25的裕量。3）有一、二級負荷的變電所中應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)在技術(shù)經(jīng)濟上比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上的主變壓器。此設(shè)計中有一、二級負荷，所以應(yīng)裝2臺變壓器。4）裝有兩臺以上主變壓器的變電所中，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量應(yīng)保證用戶的一、二負荷，且不應(yīng)小于60的全部負荷。5）變壓器過載能力應(yīng)滿足運行方式。6）此設(shè)計中變壓器有功和無功損耗計算，因為所占比重較小，而本站考慮的容量裕度比較大，所以不計算。根據(jù)總負荷考慮5年發(fā)展規(guī)劃得969MVAMAXSA51（）當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量應(yīng)保證用戶的一、二級負荷，且不應(yīng)小于60的全部負荷。可知S085969824MVA。所以主變壓器的容量選擇10MVA，型號為S710000/35，接線組別為YD11,電壓比為35/105KV，阻抗電壓為。設(shè)兩臺所用變壓器，額定容量均75KU為50KVA。1所用變壓器布置于屋內(nèi)，選用35KV三相式油浸變壓器，型號為S950/35，為與2所用變壓器低壓相位一致，接線組別采用D，YN112所用變壓器設(shè)置于開關(guān)柜內(nèi)，選用10KV三相式干式變壓器，型號為SC850/10，接線組別YYN03變電所的主接線31變電所主接線的要求1）安全性必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設(shè)備的安全。2）可靠性主接線的可靠性要求由自由用電負荷的等級確定。要保證主接線的可靠性的可靠性可以采用多種措施。如系統(tǒng)中某一元件故障時，可以由保護裝置自動把故障元件迅速切除，使之不影響系統(tǒng)其他部分的繼續(xù)運行。因此，在主接線中就要考慮是否方便電氣元件的投切操作。3）靈活性應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運行方式的要求。主接線的電路關(guān)系是可以改變的，在系統(tǒng)運行中，這種主接線電路關(guān)系的改變叫做運行方式的改變。運行方式的改變通常是通過對主接線中某些電氣元件的投入和切除來實現(xiàn)的，因此，主接線應(yīng)考慮是否方便電氣元件的投切操作。從而適應(yīng)各個時段能源供電能力與負荷變化的要求，適應(yīng)元件檢修的要求，要求各個不正常運行方式下系統(tǒng)仍能達到足夠的供電質(zhì)量。4）經(jīng)濟性應(yīng)滿足最少的投資與年運行費用的要求，使得總經(jīng)濟效益為最佳。如簡化接線、減少電壓層次等。5）應(yīng)具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。3235KV主接線的選擇35KV電壓級線路回路數(shù)2回，采用單母、單母分段或橋形接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。橋式結(jié)線根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，可分為內(nèi)橋、外橋、全橋三種。所以一共有5種方案，但由于全橋接線需設(shè)備多，投資大，占地面積大，所以不考慮。故現(xiàn)在四種可供選擇的接線就是單母接線、單母分段接線、內(nèi)橋接線、外橋接線。方案1采用單母線接線如圖3135KV10圖31單母接線優(yōu)點接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、占地少、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需要整個配電裝置停電。適用范圍單母線接線只適用于容量小、線路少和對二、三級負荷供電的變電所。方案2采用單母線分段接線如圖3235KV10圖32單母分段接線優(yōu)點接線簡單清晰、設(shè)備較少、操作方便、占地少和便于擴建采用成套配電裝置。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，可保證正常母線不間斷供電，不致使重要負荷停電。缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生永久性故障或檢修時，則連接在該段母線上的回路在檢修期間停電。適用范圍具有兩回電源線路，一、二回路轉(zhuǎn)送線路和兩臺變壓器的變壓器的變電所。方案3采用內(nèi)橋接線如圖335KV10圖33內(nèi)橋接線優(yōu)點高壓斷路器數(shù)量少，占地少，四個回路只需3個高壓斷路器。缺點1變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。2橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。3線路斷路器檢修時，需較長時間中斷線路的供電。為避免此缺點，可在線路斷路器的外側(cè)增設(shè)帶兩組隔離開關(guān)的跨條。橋連斷路器檢修時，也可利用此跨條。適用范圍適用于較小容量的發(fā)電廠，對一、二級負荷供電，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的變電所。方案4采用外橋接線如圖3435KV10圖34外橋接線優(yōu)點高壓斷路器數(shù)量少，占地少，四個回路只需3個高壓斷路器。缺點1變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。2橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。3線路斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條。橋連斷路器檢修時，也可利用此跨條。適用范圍適用于較小容量的發(fā)電廠，對一、二級負荷供電，并且變壓器經(jīng)常切換或線路較短，故障率較少的變電所。這4種接線方式都能適應(yīng)運行方式的變化，也能保證供電可靠，所以現(xiàn)在要考慮經(jīng)濟性，能明顯看出，內(nèi)橋接線只用了3臺斷路器，比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了1臺斷路器，并且沒有母線，投資省，所用設(shè)備少，運行操作方便，配電裝置簡單，保護配置也相對簡單，所以選用內(nèi)橋接線。3310KV主接線的選擇610KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。方案1采用單母線分段接線如圖350KV圖35單母分段接線方案2采用雙母線接線如圖36圖36雙母接線主接線方案比較如下表表31主接線方案比較方案1方案2單母分段接線雙母接線技術(shù)1不會造成全所停電1供電可靠2調(diào)度靈活2調(diào)度靈活3保證對重要用戶的供電3擴建方便4任一斷路器檢修，4便于實驗該回路必須停止工作5易誤操作經(jīng)濟占地少、設(shè)備少設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面少經(jīng)過綜合比較方案在經(jīng)濟性上比方案好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。所以選用方案。34變電站的用電接線一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。表32主接線方案比較方案1方案2單母分段接線單母接線技術(shù)1不會造成全所停電1簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展2調(diào)度靈活2可靠性差、靈活性差3保證對重要用戶的供電4任一斷路器檢修，該回路必須停止工作5擴展時需向兩個地方均衡發(fā)展經(jīng)濟占地少、設(shè)備少設(shè)備少、投資小經(jīng)比較兩種方案經(jīng)濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案。4短路電流計算41短路原因和種類產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓、機械損傷等造成。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作而引起的短路；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。在三相供電中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種短路稱為對稱短路，后三種通稱為不對稱短路。一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都可以歸納為對稱短路的計算。在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相短路故障的幾率最大，但由于三相短路所產(chǎn)生的短路電流最大，危害最嚴重，因而短路電流計算的重點是三相短路電流的計算。42短路的危害和研究短路的目的發(fā)生短路時，因短路回路的總阻抗非常小，故短路電流可能達到很大的數(shù)值。強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到損害，短路點的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，必須用短路電流計算，以解決下列技術(shù)問題1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。2）選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確得切除短路故障。3）確定限流措施，當(dāng)短路電流過大在造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。4）確定合理的主接線方案和主要運行方式。43進行短路計算的基本假設(shè)供電系統(tǒng)短路的物理過程是很復(fù)雜的，影響因數(shù)很多，為了簡化分析和計算，采取一些合理的假設(shè)以滿足工程計算的要求。通常采取以下基本假設(shè)1）忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認為系統(tǒng)中的個元件參數(shù)為恒定。2）忽略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)的各種電氣元件，其電阻一般都比電抗小得多。在計算短路電流時，即便R1/3X，忽略電阻所求得的短路電流僅增大5，這在工程上是允許的。但電纜線路或小截面架空線路當(dāng)R1/3X時，電阻不能忽略。此外，在計算暫態(tài)過程的時間常數(shù)時，電阻不能忽略。3）忽略短路點的過度電阻。過度電阻是指相與相之間短接所經(jīng)過的電阻，如被外來物體短接時，外來物體的電阻、接地短路的接地電阻，電弧短路點電弧電阻等，一般情況下，都以金屬性短路對待，只是在某些地方繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。4）除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，實際的電力系統(tǒng)通常都可以當(dāng)做三相對稱的。對于以上各點假設(shè)，必須注意他們的適用條件，要具體問題具體分析。44短路計算441短路計算的步驟1）設(shè)定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流DSDUDI2）計算短路回路中各主要元件的電抗標幺值3）繪制短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)求等效阻抗的方法，化簡電路，計算短路回路的總電抗標幺值442計算各基準點根據(jù)原始設(shè)計資料，取基準容量100MVA；DS35KV母線基準電壓35KV；則165KA；35DU35ID35DUS1010KV母線基準電壓10KV；則577KA；10D10DI10D最大運行方式下系統(tǒng)標么電抗016；MINSX最小運行方式下系統(tǒng)標么電抗025。AXS443計算各元件的標幺電抗1）35KV架空進線線路相對電抗兩回進線的距離均為6，取架空線路的KM035，6，則0XK/L/0356100/017351LXDS235U2352）變壓器相對電抗變壓器的主要參數(shù)為10000KVA，75，1TSKU則0751TX210TDKSU057310KV架空線路取一出線，距離為5，035，則KM0XK/0355100/17510XXLDS210U214計算阻抗圖如圖31圖41阻抗圖444短路電流的計算1）K1點短路（1）最大運行方式系統(tǒng)總相對電抗017016033MX35351LMINSX35KV10KV0170750751K2K3K175短路電流相對值1/033303MKI1X35實際短路參數(shù)303165500KAI3ID2552555001275KA1ISHK3（2）最小運行方式系統(tǒng)總相對電抗017025042NX35351LMAXSX短路電流相對值1/042238KI實際短路參數(shù)238165393KANI13I35D08660866393340KAK2NK12）K2點短路（1）最大運行方式系統(tǒng)總相對電抗03303750705MX635270短路電流相對值142KI21實際短路參數(shù)142577819KAMI3I10D2552558192088KA1ISHK23（2）最小運行方式系統(tǒng)總相對電抗04203750795NX635270短路電流相對值1/0795126KAKI21126577727KAN3I10D實際短路參數(shù)08660866727630KAKI2NKI233）K3點短路（1）最大運行方式系統(tǒng)總相對電抗07051752455MX610短路電流相對值041KI3實際短路參數(shù)041577237KAMI3I10D255255237603KAISHK3（2）最小運行方式系統(tǒng)總相對電抗07951752545NX610短路電流相對值1/2545039KAKI3NX039577225KANKI3I10D實際短路參數(shù)08660866225195KAI2NKI3短路電流計算結(jié)果如下表表41短路電流計算結(jié)果短路點短路點最大運行短路點平穩(wěn)態(tài)短路短路電流位置編號方式均工作電電流有效沖擊值壓U（KV）值I（KA）I（KA）35KV最大3750012751K母線最小3734010KV最大10581920882母線最小10563010KV最大1052376033K架空線最小1051955電氣設(shè)備的選擇51電氣設(shè)備選擇的一般原則電氣設(shè)備的選擇是根據(jù)環(huán)境條件和供電要求確定其型式和參數(shù)，保證電器正常運行時安全可靠，故障時不致?lián)p壞，并在技術(shù)合理的情況下注意節(jié)約。還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼?zhèn)?，條件允許時優(yōu)先使用先進設(shè)備。1）應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。2）應(yīng)滿足安裝地點和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5）與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準。511技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1）電壓選用的電器允許最高工作電壓UMAX不得低于裝設(shè)處電網(wǎng)的額定電壓U，即UMAXU2）電流選用的電器額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流IG，即INIG512校驗的一般原則1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2）用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。3）短路的熱穩(wěn)定條件2RTDIQ“2210/DDDTTTII在計算時間TS內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）T秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）IT設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（S）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間TS按下式計算式中繼電保護裝置動作時間內(nèi)（S）DTTD斷路的全分閘時間（S）T4）動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時電流機械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是CHDWICHDWI上式中，短路沖擊電流幅值及其有效值I，允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值DWI5）絕緣水平在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。52各電氣元件的選擇521高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通、斷電路外，主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動而快速地將故障切除，以保證電力系統(tǒng)及設(shè)備的安全運行。常用的高壓斷路器有油斷路器、斷路器和真空斷路器等。6SF1）型式選擇本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運行和檢修。2）選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求（1）在合閘運行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。（2）在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。（3）應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。（4）應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電站設(shè)備的無油化目標，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器，且造價高，所以選用真空斷路器。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級中。所以，35KV側(cè)和10KV側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知如下表表51斷路器的技術(shù)參數(shù)電壓型號額定額定動穩(wěn)定RI2T等級電壓電流電流35KVZN123535KV1600A2525KA25410KVZN51010KV630A20KA按正常情況進行校驗1）35KV斷路器（1）對于電壓情況35KV35KVUNS符合條件。（2）對于電流情況35KV側(cè)的長時間持續(xù)電流為17321A13051NTSNMILO則1600A17321ANIILO符合條件。（2）熱穩(wěn)定電流的校驗最大穩(wěn)定的短路電流的作用時間306S。并由熱穩(wěn)定電流的校驗KT公式及斷路器的技術(shù)參數(shù)得到4580875465KAMAXGIAXGUJ35KV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點和最大長期工作電流選LCZ3510KV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點和最大長期工作電流選LMC10526電壓互感器的選擇電壓互感器一次線圈是并聯(lián)在高壓線路，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈相并聯(lián)，其工作原理和變壓器相似。一次線圈并聯(lián)在電路中，其匝數(shù)很多，阻抗很答案，因而它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)很少，阻抗很小。二次惻并接的儀表和繼電器的電壓線圈具有很大阻抗，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。1參數(shù)選擇1）技術(shù)條件1正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷2承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。2）環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。2電壓互感器的選擇620KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓是，一般采用三相五柱電壓互感器。所以在10KV母線選電壓互感器的型號如下表表55JDZJ10的技術(shù)參數(shù)型號一次繞組二次繞組剩余電壓接線方式繞組JDZJ1010000/100/100/3Y/YO/3527高壓開關(guān)柜的選擇1高壓開關(guān)柜的選擇對于35KV變電所，其10KV側(cè)通常都采用室內(nèi)布置形式，這里也不例外，對10KV側(cè)仍舊采用室內(nèi)高壓開關(guān)柜的布置形式。在這里選用了JYN410型手車式高壓開關(guān)柜（以下簡寫為JYN410），其柜內(nèi)配置電器元件一次線路方案應(yīng)與供電系統(tǒng)圖上的要求相適應(yīng)。開關(guān)柜中電流互感器的數(shù)量應(yīng)根據(jù)繼電保護與測量的要求進行選擇。在每段母線上還應(yīng)裝設(shè)電壓互感器與避雷器柜，供10KV絕緣檢測、儀表繼電保護及電壓保護之用。根據(jù)低壓變壓器容量及低壓出線回路數(shù)選擇低壓配電盤型號和數(shù)量，所選用的高壓開關(guān)柜只對其斷路器進行校驗。JYN410（表56）型手車式高壓開關(guān)柜，它用于三相交流50HZ、35KV橋式與單母線配電系統(tǒng)中，作接受和分配電能之用。其技術(shù)參數(shù)如下型號JYN410型；額定電壓10KV；最高工作電壓12KV；額定電流6302000A；極限通過電流峰值40130KA；4S熱穩(wěn)定電流1640KA；表56JYN410電氣設(shè)備主要ZN510CD10LAJ10型GN810JSJW10Y5WZ127JS8型電器型真空型電磁電流互感隔離開型電壓互型避雷器放電記斷路器操動機構(gòu)器關(guān)感器錄數(shù)量11112102高壓開關(guān)柜的校驗由于對10KV側(cè)高壓開關(guān)柜只對斷路器進行校驗，其情況如下1）按正常情況進行校驗（1）對于電壓情況12KV10KVALMUSM符合條件。（2）對于電流情況對于10KV側(cè)的長時間持續(xù)電流為445ANCACUSI310則630A445ANIMAX符合條件。2）按短路情況進行校驗（1）熱穩(wěn)定電流的校驗最大穩(wěn)定的短路電流的作用時間205S。并由熱穩(wěn)定電流的校驗KT公式及斷路器的技術(shù)參數(shù)得到842101850KA445A10930ALI長時允許電流符合要求。（2）熱穩(wěn)定性校驗下面就進行短路熱穩(wěn)定校驗。MM215符合要求LMKDZI2IN341853）動作時限S0OPT2過流保護的整定計算1）動作電流該站的總負荷為10000KVA，則進線的最大長時負荷電流為MAX10653CAFNSIAU一次動作電流/MAX1256349108KZQDZFHKIIA過流保護的接線方式是選用二相三繼電器接線（可以提高遠后備保護的靈敏度），接線系數(shù)1,選用電磁型電流繼電器,返回系數(shù)WCK085，CT變比為200/5，則二次動作電流REK34941873AROPIOPTAWCIK401由計算，選用DL21電流繼電器，電流整定范圍為25100A2）靈敏度檢驗A近后備靈敏度檢驗可知，35KV母線上的最小二相短路電流為343KA,則15符合要求。MIN/349820DLZIK本末進）B遠后備靈敏度檢驗可知，10KV母線上的最小二相短路電流為785KA,則符合要求12/34521402093KLDZI3）動作時間SOPT62235KV母聯(lián)開關(guān)保護35KV母聯(lián)開關(guān)設(shè)置速斷保護。其與35KV進線的限時速斷一樣，故用電磁式電流繼電器DL21，電流整定范圍為25100A。靈敏度校驗也同35KV進線限時速斷校驗一樣，校驗合格。623主變壓器保護主變壓器設(shè)置溫度保護、瓦斯保護、差動保護、過流保護、過負荷保護等保護。1主變差動保護網(wǎng)絡(luò)參數(shù)35KV母線歸算至平均電壓為37KV的最大運行方式三相短路電流為500KA，最小運行方式下的兩相短路電流為340KA；10KV母線歸算至平均電壓為105KV的最大運行方式三相短路電流為819KA。把10KV側(cè)短路參數(shù)歸算到35KV側(cè)后，最大運行方式三相短路電流為819105/37232KA，最小運行方式兩相短路電流為340105/37096KA。下面對差動保護進行整定計算。1）計算變壓器各側(cè)一次額定電流，選出電流互感器變比，并計算各側(cè)電流互感器二次回路額定電流，計算結(jié)果如下表。表61繼電器的計算結(jié)果名稱35KV側(cè)10KV側(cè)各側(cè)額定電流A1651035NTI578210310NTI互感器接線方式DY電流互感器計算變比165/5286/53578/5600/53選擇變比300/56060512二次回路電流A3165/0472IW78/4IW首先確定基本側(cè)，基本側(cè)是指繼電器中差動線圈的首端（正極性。由上表可以看出，6KV側(cè)為基本側(cè)。2）計算保護裝置10KV側(cè)的一次動作電流按躲過外部最大不平衡電流3MAXKISMCOPIFUFKI13101005005819021294A按躲過勵磁涌流135784OPCNTIKA按躲過電流互感器二次斷線MAXOPCFI綜合考慮，應(yīng)按躲過外部故障不平衡電流條件，選用10KV側(cè)一次動作電流ION21294A3）確定線圈接線與匝數(shù)平衡線圈、分別接與10KV側(cè)與35KV側(cè)。計算基本側(cè)繼電器動作電流1294750WCOPOPRTAKIIA基本側(cè)工作線圈計算匝數(shù)為06381745ACOPRWI匝根據(jù)編程BCH2內(nèi)部實際接線，選擇實際整定匝數(shù)為，4IW匝其中取差動線圈匝數(shù)為3,平衡線圈I的匝數(shù)為則10KV側(cè)繼電器B1I實際電流動作電流256074/7322ADZ35I確定10KV側(cè)平衡線圈的匝數(shù)2B481305762NIDW匝確定平衡線圈實際匝數(shù)為BSW匝5）計算由于實際匝數(shù)與計算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對誤差F10594BSF因為，相差很少，故不需要核算動作電流。|F6）初步確定短路線圈的抽頭選用抽頭。21C7）計算最小靈敏系數(shù)按最小運行方式下，10KV側(cè)兩相短路校驗。因為基本側(cè)互感器二次額定電流最大，故非基本側(cè)靈敏系數(shù)最小。35KV側(cè)通過繼電器的電流為2MININ334098156KKRTAIIAK繼電器的整流電流為0153OPRDBSWI則最小靈敏系數(shù)為最小靈敏系數(shù)滿足要求。MINI9865421KRSOPIK。8）差動保護計算結(jié)果由以上計算，主變壓器選用差動保護，短路線圈“”,差動線圈4匝；21C10KV接線方式側(cè)Y形，變比600/5；35KV接線方式側(cè)，變比300/5；2主變過流保護為了防止外部短路引起變壓器線圈的過電流，并作為差動和瓦斯保護的后備保護，變壓器還必須裝設(shè)過電流保護。過電流保護動作應(yīng)躲過變壓器的最大工作電流整定。一次動作電流為A75302168502MAXLRECOPIKI繼電器動作電流為A607532TAOPDZJKI選用繼電器DL31，2510A靈敏度校驗符合要求。2MIN340157KSOPI動作時限整定為2S。3主變過負荷保護變壓器過負荷大都是三相對稱的，所以過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，保護裝置的動作電流按躲過變壓器額定電流整定。一次動作電流為A8203516RENTCOLOPKII繼電器動作電流A436082TAOLPKI動作時限整定為10S，選用繼電器DL31，156A。62410KV母線保護10KV母聯(lián)保護設(shè)置限時速斷保護。一次動作電流2MIN15630/42OPKIA二次動作電流（6KV母聯(lián)開關(guān)CT600/5，）TK1WCKA選用電磁式電流繼電器420351WCOPROPTAKIIDL31，電流調(diào)節(jié)范圍12550A。62510KV出線保護對10KV出線保護,回路設(shè)置速斷保護和過流保護，具體選型和校驗如下。1速斷保護一次動作電流IOP42KA51MIN2KI36繼電器動作保護電流IOP525A/40由計算，選用繼電器DL31，25100A。2過流保護一次動作電流A1234581670COLPAREKII繼電器動作電流A86745JDZI動作時限整定為15S，選用繼電器DL31，1025A。3靈敏度校驗KS77115IOPKMIN2738160由計算得，所選符合條件。7變電所的防雷措施及接地裝置7135KV和10KV線路的防雷變電所內(nèi)安裝使用著類型繁多的電氣設(shè)備，這些設(shè)備均直接和供電系統(tǒng)的線路相連，如果雷電沖擊波由線路侵入變電所，過電壓將使電氣設(shè)備絕緣擊穿損壞，造成事故。直接影響礦井生產(chǎn)，為此，可使用避雷器防止上述過感應(yīng)過電壓所產(chǎn)生的雷電沖擊波入侵變電所或其他設(shè)備。35KV架空線設(shè)置架空地線，并在進入變電所時設(shè)置管型雷器。對于變電所附近導(dǎo)線上，遭受雷擊時沖擊波的陡度將會超過變電所的避雷器允許值，因此，對靠近變電所的一段進線上應(yīng)裝設(shè)避雷裝置。在進入變電所前的2KM，架設(shè)架空線并裝設(shè)閥型避雷器。35KV母線上短路電流3MAX50DIKA2MIN340DIKA查煤礦供電手冊選用GS型閥型避雷器15其參數(shù)10KA故合格3MAXDIK在35KV母線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器選用FZ35可以滿足要求。10KV母線上短路電流310MAX89IKA查煤礦供電手冊選用Y5WZ127/45氧化鋅避雷器其參數(shù)40KA故合格310AXI72變電所直擊雷保護為了防止設(shè)備免受直