龙凤矿区变电所电气部分设计

中文题目龙凤矿区变电所电气部分设计外文题目LONGFENGMINESUBSTATIONELECTRICALPARTDESIGN毕业设计（论文）共87页（其中外文文献及译文20页）图纸共1张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在系统中，变电站成了输电和配电的集结点。变电站可大可小，可以自动控制，也可以手动控制。手动控制可以远距离操作鼓吹者由现场值班人员完成。另外，变电站可以有一些设备来向系统提供适当的无世界范围控制变电站母线的电压。变电站总体设计差别很大，取决于所遇到的各种情况。因此，超高压和高压变电站没有拟定的规则。我的这个设计是龙凤矿变电所电气部分，设计过程中执行有关方针政策，尽量选用新设备，确保供电的安全，可靠，技术经济合理。设计的主要内容包括负荷计算及功率补偿，供电方案的选择，短路电流计算和电气设备的选择，继电保护的整定计算，过电压保护等。根据实际情况，有关技术规定均采用新标准，以增加实用性。关键词变电站继电保护负荷计算功率补偿ABSTRACTTHESUBSTATIONISANASSEMBLAGEOFEQUIPMENTFORTHEPURPOSEOFSWITCHINGORCHANGINGORREGULATINGTHEVOLTAGEOFELECTRICITYSUBSTATIONSFORMTHEFOCALPOINTINASYSTEMFORTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONOFELECTRICALENERGYTHEYCANBELARGEORSMALL,ITMAYCONTROLBYTAKINGPLACEOFADISTANCEORBYALOCALATTENDANTINADDITION,THESUBSTATIONCANCONTAINEQUIPMENTTOCONTROLTHEVOLTAGEATITSLOCATIONBYSUPPLYINGTHEPROPERAMOUNTOFREACTIVEPOWERINTOTHESYSTEMGENERALDESIGNOFSUBSTATIONISDIFFERENTGREATLY,DEPENDINGUPONTHECONDITIONSTOBEMETWITHAND,THEREFORE,FOREHVANDHVSUBSTATIONNORULESCANBELAIDOUTTHEDESIGNISFORTHEELECTRICPARTOFTRANSFORMERSTATIONINTHELONGFENGCOALMINEAFTERIFINISHEDMYCOLLEGEWORKTHEPRIMEDESIGNCONTENTISCALCULATINGLOADMAKINGUPPOWERFACTORCHOOSINGPOWERSUPPLYPROGRAMCHOOSINGSECTIONOFCONDUCTINGWIRECALCULATINGSHORTCIRCUITCURRENTCHOOSINGELECTRICEQUIPMENTTHEDESIGNOFRELAYPROTECTINGOVERVOLTAGEANDPREVENTLIGHTINGTHEMAINOFTHEDESIGNPRIMARYINCLUDE,POWERSUPPLYPLANCHOICE,OVERVOLTAGEPROTECTIONANDALLTHETECHNIQUEABOUTPROVIDEADOPTTHENEWSTANDARDANDINCREASEDITSPRACTICEKEYWORDSSUBSTATION；RELAYPROTECTING；LOADCALCULATING；POWERCOMPERSATIONS目录前言11概述211龙凤矿区矿井概述2111采矿方式及运输方式212变电所上级电源简述213选择变电所位置22负荷计算及主变压器选择321负荷计算3211需要系数法举例3212龙凤矿区总用电负荷计算522主变压器的选择5221功率因数5222选择变压器73变电所的电气主接线设计1031主接线设计的原则10311可靠性10312安全性10313灵活性10314经济性1032常用的主接线形式10321桥式接线10322分段单母线接线12323双母线接线1233主接线方式的选择1334运行方式134电力线路的导线的选择1441龙凤矿区电力线路的简述1441135KV电力线路144126KV电力线路14413主要电力线路资料1442供电导线截面的选择15421按经济电流密度选择导线截面15422按长时间允许电流验算各段导线截面17423按电压损失验算各导线截面17424按机械强度及最小热稳定截面校验21425线路的参数表225短路电流的计算2351短路电流计算的目的2352短路的危害2353短路计算23531原始数据23532短路点的选取23533基准值的选取23534元件的标么值计算25535各短路点相关数据计算276主要电气设备的选择3261选择的原则32611满足正常工作条件进行选择32612满足短路的动稳定条件和热稳定条件3262选择高压断路器32621满足正常工作条件对断路器进行选择32622动、热稳定校验3363选择隔离开关34631选择隔离开关34632动、热稳定校验3464选择互感器34641电流互感器的选择34642电压互感器的选择35643高压熔断器的选择3665变电所母线及绝缘子的选择3665135KV母线的选择3665235KV母线支柱绝缘子与套管绝缘子的选择386536KV侧母线的选择396546KV母线支柱绝缘子与套管绝缘子的选择4066高压配电柜的选择41661高压开关柜的选择41662主受柜的校验427继电保护4471继电保护装置的概念44711继电保护的任务44712对继电保护装置的要求4472主变压器的保护45721变压器常见故障45722变压器的瓦斯和温度保护45723差动保护的原理46724整定计算47725变压器过电流保护49726变压器的过负荷保护498变电所的防雷和接地设计5181防雷设计51811装设避雷针5182装设接地装置529技术经济分析5410结论56致谢57参考文献58附录A60附录B68前言本次设计为龙凤矿变电所，此变电所为全矿供电，由于煤矿供电有一定的特殊性，必须保证供电的连续性、安全性、可靠性。否则一旦停电会造成生产中断、水灾、瓦斯积存、无法供氧、无法升井、救灾工作无法进行等严重事故。所以在本次龙凤矿变电所的设计中采用了新的技术以及先进的设备和安全可靠的措施，设计要做到保障人身安全、供电可靠、技术先进、经济合理和维护方便，确保设计质量，制订本规范。变电所设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主，适当考虑发展的可能。变电所设计应根据负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因素，合理确定设计方案。设计是工程建设的关键，成功的设计工作是对后期的建设以及生产运行的安全可靠性和综合经济效益都起着决定性的作用，是书本中的技术知识转化成生产力成果的关键所在。通过本次设计可以使我比较完整的掌握煤矿变电所的设计步骤和相关内容，同时也巩固了以前所学的电力系统和供电方面的知识。概述11龙凤矿区矿井概述111采矿方式及运输方式该矿区的采煤方法以柔性掩护支架采煤法、走向长壁采煤法为主，开拓方式是平巷分水平开拓。采区工作面是采用刮板运输机运输，大巷则通过电机车运煤到各水平煤仓，煤则靠自重溜至550水平煤仓，再用电机车运到煤仓，通过筛分洗选后装车运到外面。本矿井是低瓦斯矿井，矿井自然通风条件较好，没有瓦斯和煤尘突出现象，从而主扇风机安装容量较小，是140KW。用斜井绞车运送矿内各水平间材料，共3台，总装机容量是490KW。矿内主要负荷是压风机、开拓装载机、运输机械、机修厂和地面生产系统。12变电所上级电源简述龙凤矿区变电所的电源电压是35KV，地面低压是380V，高压电动机是6KV，井下低压动力设备是660V，照明电压是220V。变电所的作用是接收、变换、分配电能，是供电系统中很重要的部分，要保持供电稳定并且不能间断。从而龙凤矿区变电所有两路上级电源，一路是供电距离是21KM的辽宁发电厂，导线是LGJ120型钢芯铝绞线，另一路电源是抚顺发电厂，供电距离是9公里，导线是LGJ120型钢芯铝绞线。13选择变电所位置变电所位置的选择，要考虑的因素有很多，要在负荷中心，而且要接近电源，运输方便，不能再有剧烈振动的场所。当变电所是独立建筑时候，不适宜建设在低洼和容易雨后积累水的地方。另外，变电所不能建设在爆炸危险场所和不适合建设在火灾危险场所的正上方或者正下方。同时建设变电所时候，要留有一些余地，以便以后进行扩建。2负荷计算及主变压器选择21负荷计算如果确定了用电的负荷，那么随之就能选择变压器容量、导线截面等，同时它也是继电保护整定的重要依据。用电的负荷计算结果也是矿山用电设备确定额定参数的依据。如果计算错误会产生很多不好的结果。如果计算结果过大，会使选择的变压器容量、电器设备、导线截面选择过大。这样就产生了投资浪费。如果计算结果过小，那么选择的变压器容量不够或者电器设备、导线电能损耗增加，进而出现过热、加速绝缘老化等现象，事故发生概率变大，所以可以证明负荷计算的重要性。计算多组设备的用电负荷主要用需要系数法，在计算范围内，把用电设备按着他们的性质不同分组，然后给每组选出恰当的需要系数，算出每组的用电负荷，再把各组的用电负荷相加，这就是需要系数法。此次设计的需要系数是从工厂供电和煤矿供电中用电设备组的需要系数值表中查得。DK211需要系数法举例以供水系统的负荷计算为例，已知供水系统的工作总额定容量KW，查NP389煤矿供电需要系数表知，,DK70COS750TAN8将数据代入公式KWCPN328912TANQ6VARKS3627KVAC2C3式中需用系数DK功率因数COS功率因数对应的正切值TAN设备的最大连续负荷CP最大连续负荷无功功率Q最大连续负荷视在功率CS其他负荷的计算和此举例计算类似，各个设备组的负荷的计算值见表21龙凤矿设备负荷统计表。表21龙凤矿设备负荷统计表TABLET21THELONGFENGEQUIPMENTLOADSTATISTICALTABLE序号名称设备容量KW安装工作需用系数COSTG最大连续负荷有功无功视在QSKWKVARKVA1一斜坡绞车202000507101001001412二斜坡绞车1101100507105555783机修厂300035061331051401754供水系统592389070750882723239636275地面低压89108509048475735366684146地面生产2002000610710991221207817167小计141165102198井下部分1680绞车180180070710126126178192排水22411208508075784588983通风14070090807563472578754压风机2615205508080751644123320555运输系统34275090484517382933190366岩石一段4106202726534117岩石二段4200506133279334948岩石三段457050613322859338029采煤一段126504061335065729584210采煤二段13015007016505560111采煤三段122860787310419小计61617521051总计75376232212龙凤矿区总用电负荷计算计算矿井变电所总负荷，先要把变电所用电设备按着生产环节分组，然后再分别求各组用电设备的负荷计算容量，然后把各组计算所得容量相加，再乘以组间的最大负荷同时系数，这就是变电所的总容量的计算过程。即1CPDK1N2CPDK2N42QTANQTAN5于是PQCICCICS2C2C6确定最大负荷时取同期系数的值根据工厂供电得计算负荷为KKW时，105850KW所以全矿的有功功率CPCI64378507KVAR全矿的无功功率QIK292SCKVA全矿的视在功率2C836P/Q全矿的自然功率因数OS70/422主变压器的选择以矿井的负荷量和供电的可靠性作为依据，进行对变电所主变压器的容量和台数的确定。因为龙凤矿是大中型矿井，对供电有比较高的可靠性要求，由煤矿安全规程规定可知，决定选择主变压器的台数是两台，其运行方式是一使一备。如果想要进行分期建设，且经济技术比较具有优越性时，或者在两台变压器需要增加限制短路电流的设备时候，才开始考虑增加到三台变压器分期建设进行分列运行。221功率因数功率因数是衡量供电系统是否经济运行的一项重要的技术经济指标，它反映了无功功率消耗量在系统总容量中所占的比重，也反映了供配电系统的供电能力。一般希望功率因数越大越好，这样电路中的无功损耗可以降低到最小，视在功率将大部分用来供给有用功率，从而大大提高电能的利用率。1）低功率因数对供配电系统的影响功率因数低是无功功率大的表现，会产生很大的危害，使供配电系统的损耗增加，系统的总电流增加了，使电压损耗增加，电路电流越大，电压损失也就越大，使系统上的功率损耗也增加了，系统的总电流越增大，使供电系统中的容量增大，使控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，初投资增大。2）无功功率补偿减少无功功率，对供配电系统具有多方面重要的意义，减少无功功率首先应着眼于提高眼前的自然功率因数，即提高设备本身的功率因数，包括合理选用变压器等以达到最好的工作状态，合理选择变电所位置从而减小路线的长度、合理调度去运行等措施。如果采取以上措施仍然不能提高功率因数，那么则应该进行无功功率补偿。功率补偿的方法有两种一种是同步补偿机补偿；另一种是静电电容器补偿。目前多采用的方法是在6KV母线上装设静电电容器来集中补偿。电容补偿容量原理见图电容器容量补偿原理图所示12图电容器容量补偿原理图12FIGURE21CAPACITORCAPACITYCOMPENSATIONPRINCIPLE考虑到变压器有无功损耗，则将功率因数提高到094，对电容器进行以下计算已知1COS702COS9401TAN82902TAN360根据公式21TANTCBPQ73608296437KVAR0式中TAN补偿前功率因数对应正切值1补偿后功率因数对应正切值2TAN静电电容器补偿容量KVARBQ矿井有功功率的计算负荷KWCP222选择变压器根据矿井负荷量和供电可靠性要求，去确定变电所主变压器容量和台数。因为龙凤矿是大中型的矿井，有较高的供电可靠性要求，根据煤矿安全规程的规定，确定主变压器的台数是两台，它们的运行方式是一使一备。1）变压器容量的确定在初选前，只能先对主变压器的损耗进行估算，计算公式是TP02CPTQ10C82其中TP变压器有功损失部分估计值TQ计值变压器无功损失部分估KVC6计算值母线最大连续有功负荷KV补偿后计算值母线最大连续无功负荷BCQ代入数据得KWTPCP027412863TQ1VARK考虑变压器损耗后的总功率KWCPTP765428637QKVAR1T0KVA2275046CCQPSOSCS798所选两台变压器，每台容量按下式计算SNCOSBPK式中取081SBK般事故时负荷保证系数一考虑人工补偿和变压器损失后的功率因数CO此次设计取1，根据要求假如两台变压器其中一台发生了故障，停止运行的时候,SB另一台则需承担整个矿井负荷确保正常供电。所以，取1。这样备用系数比较高，设SBK备投资比较多，但对保证供电可靠性，有利于对生产效益的提高。变压器的容量是KVA702CNS选用两台S7800035型电力变压器作为变电所的主变压器，相关参数见表变压2器主要参数表。表22变压器主要参数表TABLET22LISTOFTRANSFORMERMAINPARAMETER额定电压KV额定电流A损耗型号高压低压高压低压阻抗电压KU空载电流TOI空载TOP短路TN接线组别S78000/35356313273375081234752）变压器损耗计算变压器损耗的计算按其损耗最大的运行方式考虑，即最大负荷以一台变压器工作的情况去进行计算，此时负荷率为NTCS80625492其中，CS后的视在功率是经过人工静电容补偿2有功损耗TPOTN1012347508542469KW无功损耗2TQOTN12SNT10TOI10KUTNS22854578KVAR652式中变压器空载的有功功率损失，由表变压器主要参数表知为KWTOP2312变压器额定负载下的短路损失，由表变压器主要参数表知为NKW547变压器空载电流占额定电流的百分比，由表变压器主要参数表知TOI21变压器空载无功功率损失TOQ变压器在额定负载下无功功率损失增加KVARN变压器短路电压占额定电压百分比，由表变压器主要参数表知为KU2加入后，变压器的总容量是57变压器损耗KWMAXPCT96483643712QC1KVARQ20523KVAMAXS68964374142COSMAXSP7064891152由此可见选择的选变压器和电容器都满足要求。3变电所的电气主接线设计主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依照一定的次序连接的接受和分配电能的电路。变电所的主接线应该根据变电所在电力系统中的位置、回路数、设备特点和负荷性质等条件来确定；并该应满足运行可靠、安全、简单、灵活、操作方便和经济节约的要求。如能够满足以上要求，变电所高压侧则应该尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，例如线路变压器组成桥型接线等。31主接线设计的原则311可靠性主接线的可靠性要求由用电负荷的等级确定。要保证主接线的可靠性可以采用多种措施。如系统中某一电气元件故障时，可以由保护装置自动把故障元件迅速切除，使其不影响系统其他部分的继续运行；也可以在系统中设置备用元件，当工作元件故障时，由自由装置立即投入备用元件来替代工作元件。312安全性必须符合有关技术规范的要求，能充分保证人员和设备的安全。313灵活性能适应各种可能的运行方式的要求。主接线的电路关系是可以改变的，在系统运行中，这种主接线电路关系的改变叫运行方式的改变。运行方式的改变通常是通过对主接线中的某些个电器元件的投入或者切除来实现的，所以，主接线应该考虑是否方便电器元件的投切操作，取适应各个阶段能源供电能力与负荷变化的要求，适应元件检修的要求3。314经济性在满足上面所述条件前提下，尽量使用主接线简单，投资少，运行费用低，节约电能和有色金属的消耗。32常用的主接线形式主接线可分为有母线接线和无母线接线两大类。有母线接线又可分为单母线接线、分段单母线接线和双母线接线；无母线接线可分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。321桥式接线龙凤矿变电所KV侧的接线采用桥型接线。桥型接线形式可分为全桥、内桥和外桥。35如图桥形接线方式图。13内桥外桥全桥图31桥形接线方式图FIGURE31BRIDGETYPEWIRINGDIAGRAM各自的主要优缺点1）内桥优点电源线路投入和切除时操作简单便捷，设备投资和占地面积比全桥小。缺点操作变压器和扩建成全桥或单母线分段没有外桥方便。适用电源线路较长、变压器不需要经常切换操作的情况。2）外桥优点当电压器故障时操作方便，比内桥少了两组隔离开关，继电保护简单，过渡到全桥或单母线分段的接线简单。缺点电源线路投入和切除的时候操作复杂，变电所一次侧无线路保护。适用适合进线段供电线路较短且不易发生故障的场合，适合负荷变化大，需要经常对变压器进行投切操作的场合。3）全桥优点适应性强对线路、变压器的操作均方便，扩展成单母线分段式简单。缺点设备多，投资大，占地面积大。322分段单母线接线龙凤矿区变电所KV侧接线可分为单母线分段、双母线两种接线。如图32分段单母6线接线图，分段单母线接线也可以看成是两个独立的单电源单母线通过分段断路器联接而成的。分段单母线接线的运行方式主要有两种两路电源同时工作、互为备用两路电源一路工作、一路备用8。图32单母线分段接线图FIGURE32SINGLEBUSBLOCKWIRINGDIAGRAM323双母线接线双母线接线如图双母线接线图，双母线接线有两组母线，每组出线都要经过一3台电路器和两组隔离开关分别和两组母线相连接，然而母线之间则是通过一个联络断路器联接，双母线接线的优点是，供电可靠，运行灵活，缺点是使用设备比较多，投入成本过大。适用于重要的一、二级负荷。图33双母线接线图FIGURE33DOUBLEBUSWIRINGDIAGRAM33主接线方式的选择因为龙凤矿区变电所是中间变电所，电源进线比较长，需要经常倒换线，所以以上文对各种接线方式的优缺点、适用范围的简介为依据，所以在此次设计中变电所KV侧35的接线方式选用全桥接线方式15。而因为KV侧负荷较多，一类负荷对于供电可靠性要求较高，因为为一类负荷供电，6至少需要两回路电源，并且要求两电源需要来自不同的变电所，或同一变电所的不同的母线上，而分段单母线接线能满足以上要求，且系统不复杂。所以，6KV侧采便用分段单母线接线。34运行方式本设计变电所运用两台主变并联运行，即二次侧分段单母线联和一次侧全桥联开关处于常闭合态。两台主变压器的型号、容量、参数都是相同的，在两台主变压器中形成的环流很小，所以可以并联。由于采用并联运行，当其中一台发生故障或者检修时，另一台可以给用户供电；当任一段母线发生故障或者检修时，则可以把一、二类负荷接到另一段母线上，确保一、二类负荷的能够得到不间断的供电，从而变电所供电的可靠性得到了提高。除此之外，两台变压器并联还可以使变压器把负荷平均负担，降低了损耗的指标。分列运行虽然能够短路电流小，使继电保护变得简单，但它的运行方式不足够灵活，供电可靠性不高9。4电力线路的导线的选择供电系统的电路有内线和外线两类，内线是建筑物室内的配电和照明线路，外线指架空线路和电缆线路，此次设计主要针对外线的导线的选择。41龙凤矿区电力线路的简述龙凤矿区煤矿是一级负荷用户，是双回路供电，并且两回路接在不同的母线上。41135KV电力线路架空线路的优点是成本低，敷设容易、检修维护方便，所以目前应用较广泛。但是自然环境等对线路的影响比较大，而且在露天敷设，并且只有在塔杆的地方有机械支撑，所以，架空线要有一定的耐腐蚀能力和机械强度，同时还要有比较好的电气性能。KV线路，因为供电距离比较长，而且好多电力线路都要经过山区，气候变化比较35复杂，所以对电力线路的强度要求比较高。4126KV电力线路电缆线路是以电力电缆、电缆附件和配线箱等为主要元件所构成的线路设施，并且电力电缆是最核心的元件，电缆线路的优点是，可靠性高，不占用地上空间等。本次设计则是对主要线路进行了设计。如对中耳地变电所的架空线路，920中央变电所、800中央变电所、680中央变电所的架空和电缆线路进行设计。413主要电力线路资料表41主要电力线路资料表TABLE41MAINPOWERLINEDATASHEET名称架空线路长度（M）电缆线路长度（M）（M）总长度中耳地变电央变电所260030003260800中央变电所18022002380920中央变电所3001101400表42主要电力线路负荷情况表TABLE42MAINPOWERLINELOADSITUATIONTABLE功率680中央变电所800中央变电所920中央变电所中耳地变电所有功KW1382415795115913328无功KVAR1303513099122410069乘以同时系数085后有功KW1175041342598511325无功KVAR11081113410408559视在KVA1615174411432142042供电导线截面的选择导线截面的选择对电网的技术、经济性能影响很大，只有综合考虑技术、经济效益，才能选出合理的导线截面。导线截面选择的一般原则1）按经济电流选择；2）按长时允许电流选择；3）按允许电压损失条件选择；4）按机械强度条件选择。421按经济电流密度选择导线截面综合考虑，确定一个比较合理的导线截面，即经济截面，与之对的的电流密度则称为经济电流密度。经济电流密度就是使线路的经济费用总支出最小的电流密度。以经济截面作为选择线缆界面上限的方法就是按经济电路选择线缆截面的方法。各条导线的电流计算如下ICOS3NUPNS3141）根据680中央变电所计算根据年利用小时（）为，查工厂供电得。MAXT50铝裸绞线的经济电流密度是铝线A/MM2NJ15铜芯电缆经济电流密度是铜线A/MM2N73从表主要电力线路负荷情况表可知690中央变电所KVA241S65则A1INUS3615680中变架空线架MM1JNA584224680中变电缆MM2铜缆J铜缆NI73196所以，680中变架空线选择LGJ钢芯铝绞线；电缆选择YJV29型50MM2交20M联聚乙烯铜芯电缆。2）根据800中央变电所计算IA2NUS316874中变架空线MM280架JNA铝线I5中变电缆MM2铜缆2J铜缆NI731684所以，800中变架空线选择LGJMM2钢芯铝绞线；电缆选择YJV29型MM2交070联聚乙烯铜芯电缆。3）根据920中央变电所计算IA3NUS138642920中变架空线MM2架JNA铝线I50920中变电缆MM2铜缆3JNA铜缆I371836所以，920中变架空线选择LGJ95MM2钢芯铝绞线；电缆选择YJV29型50MM2交联聚乙烯铜芯电缆。4）根据中耳地变电所计算A4INUS36142037中耳地变电所架空线MM2铝线NJ铝线I159所以，中耳地变电所架空线选择LGJMM2钢芯铝绞线。9因为以上各变电所都是向井下供电的中央变电所，并且井下负荷是按生产布置变化的，考虑以后的发展余量，所以架空线都选择LGJMM2钢芯铝绞线；电缆都选择10YJV2995MM2交联聚乙烯铜芯电缆。422按长时间允许电流验算各段导线截面为了保证导线不致因长时间工作而过热，因此，选择截面应该满足下式，即ETNIMAXR式中设备或载流导体允许通过的电流ETNI设备或载流导体长期通过的最大工作电流MAXRLGJMM2的长时间允许电流是A，大于各水平负荷电流，680中央变电所负荷10380电流155A，800中央变电所负荷电流168A，920中央变电所负荷电流138A；中耳地变电所负荷电流137A。查煤矿供电修订本得YJV29MM2交联聚乙烯电缆长时允许电流为300A，大95于各水平负荷电流，即680中央变电所负荷电流115A，800中央变电所负荷电流168A，920中央变电所负荷电流138A，中耳地变电所负荷电流137A，故按经济电流密度初选截面符合长时允许电流的要求。423按电压损失验算各导线截面680中央变电所、800中央变电所、920中央变电所、中耳地变电所架空线路导线的几何距离是3米，查煤矿电工手册得LGJ120MM2钢芯铝绞线的单位电阻/KM，单位感应电抗为/KM。250R3910X680中央变电所、800中央变电所、920中央变电所均采用YJV29型95MM2交联聚乙烯电缆，查煤矿供电修订本得铜在OC时的电阻率2铜0175，R0/KM。81）680中央变电所架空线架1R630250LR34架X1390X中央变电所电缆680缆1R铜5309/075/LS缆1X2438则680中央变电所电源总的电阻为1R架架1619050654总的电抗为1X缆架122462）800中央变电所架空线R0L架2R05985X0L架X734391中央变电所电缆801000/SL缆2R铜4052/05缆2X17680L则800中央变电所电源线路总电阻为2R缆架24509459总的电抗为2X缆架22638170383）中央变电所架空线920R0L架3R0765325架X19LXO中央变电所电缆9201000/SL缆3R铜2065/07008L3缆X81则920中央变电所电源线路总电阻为3R缆架3279106075总的电抗为3X缆架353814）中耳地变电所电源线路R0L架4R49025架X73813LX各段线路电阻、电抗标幺值的计算取MVAKVJS10JU61）680中央变电所1R2JS236109574025661X2JJU24782）800中央变电所2R2JS23610452XJU743）920中央变电所027913R2JS236107020533X2JUSR23610574）中耳地变电所045942JS236105070384XJU7电压损失的计算线路电压损失按以下公式计算架N1QXPR94电缆线路电压损失按下式计算410NU缆电压损失按下式计算411缆架电压损失百分数按下式计算100412UN式中架空线路电压损架U电缆线路电压损失缆计算电压的损失时，架空线路需要考虑电阻和电抗、电缆线路则只考虑电阻，至于电抗部分可以忽略不计。1）680中央变电所电压损失为V架1U61740160861930475V缆51006032）中央变电所电压损失为80V架2U6183107413509342V缆66U2100083）中央变电所电压损失为920V架3U611567314795V缆36208U31004）中耳地变电所电压损失为U3V61187039854092U371经以上计算，所有供电线路的电压损失都在5范围内，电压损失满足要求。424按机械强度及最小热稳定截面校验查煤矿供电修订本得6KV钢芯铝绞线架空线路，机械强度要求的最小截面为25MM2，680中央变电所、800中央变电所、920中央变电所、中耳地变电所架空线路导线为LGJ120MM2钢芯铝绞线，所以机械强度满足要求。电缆最小热稳定截面的校验电缆最小热稳定截面的校验公式为MINACTIJK3AX134式中最大三相短路电流A3MAXKI电流的假想时间S，取055SJT导线的热稳定系数，查煤矿供电取165C1）680中央变电所的电缆的最小热稳定截面MM2MM2MINA4670159052）中央变电所的电缆的最小热稳定截面80MM2MM2MINA516043953）920中央变电所的电缆的最小热稳定截面MM2MM2MIN5041659经过上面的计算，架空线路导线机械强度和电缆最小热稳定截面都符合要求。425线路的参数表表43线路参数表TABLET43THELISTOFLINEPARAMETER变电所名称线路型号长度M数量条架空LDJ12032602680中央变电所电缆YJV2995架空LGJ12018800中央变电所电缆YJV29202架空LGJ3920中央变电所电缆YJV29951100中耳变电所架空LGJ12018025短路电流的计算短路是指两个或者多个导电部分之间形成的导电通路，然而此通路是这些导电部分之间的电位差等于或者接近零。短路产生的原因绝缘损坏、雷击、操作失误、鸟兽跨越、恶劣的气象条件6。51短路电流计算的目的选择电气设备、整定继电保护装置、选择限流电抗器、提供电力系统接线和运行方式。52短路的危害热作用和电动力作用、影响其它设备、造成电网发电机解列、造成经济的严重损失、干扰通信和自动系统。53短路计算531原始数据此次设计采用标幺值法对短路电流进行计算，最大负荷的年平均利用小时按着30005000小时去计算，电源系统最大运行方式下的阻抗是MIN236欧；在最小运行方式X下阻抗为MAX697欧。X532短路点的选取L12KML29KM1K6K3K5K2K4B2图51供电系统图FIG51PICTUREOFTHEELECTRICPOWERSYSTEM短路电流计算时，选择恰当的短路点是非常关键的。因为短路电流初始值是选择和校验电器、电线电缆的基本依据。在校验电器和载流导体时候，还需要用到短路电流峰值、稳态短路电流。除此之外，当计算大中型电动机的起动电压降低时，还需要用到短路容量。此次设计确定了六个短路点，如图供电系统图。15短路点一在35KV母线上；短路点二在KV母线上；短路点三在中央变电所母线6680上；短路点四在800中央变电所母线上；短路点五在920中央变电所母线上；短路点六在中耳地变电所母线上。533基准值的选取MVAJS10KVJU37KA1JI3JUS561701JX1JI363KV2JUKA2JI3JUS169302JX21JI4式中JS基准容量1JU一次侧基准电压JI一次侧基准电流1JX一次侧基准电抗2JU二次侧基准电压JI二次侧基准电流2JX二次侧基准电抗534元件的标么值计算1）电源系统的阻抗标幺值MAXX71362AXJ9015IN1INJ522）电源进线的电抗标幺值X20AVJUSL查工厂供电得04/KM01L021JS61037422LX201JU92式中X0架空线路单位长度平均电抗L、L12电源进线距离3）变压器的标幺值TX10KUNTJS180579435式中阻抗电压百分比KU4）6KV输电线路的阻抗标幺值680中央变电所供电线路0651X800中央变电所供电线路0442920中央变电所供电线路0523177中耳地变电所供电线路4X5）电源到各个短路点的总阻抗的标幺值点1K最大运行方式1MX21LMAXX2601370945最小运行方式1MLMIN1595点2K最大运行方式2MX1TX3407最小运行方式M629点3K最大运行方式3MX21X1503最小运行方式M726点4K最大运行方式4MX2X51403最小运行方式M226点5K最大运行方式5MX23X83150最小运行方式M26点6K最大运行方式6MX24X08371最小运行方式M6式中下标“”表示在最大运行方式下下标“”表示在最小运行方式下M535各短路点相关数据计算计算至点的短路电流的周期分量、短路冲击电流、冲击电流有效值及短路容量。1K611点最大运行方式KA31MZI1X370265短路电流周期分量IJ1KA31MZI2147275冲击电流峰值KA31MSHI5231ZI760248冲击电流有效值KASI1395短路容量MVAMKS1ZIJS2701最小运行方式KA31MZI1X2890短路电流周期分量KA31ZJI3156冲击电流峰值KAMSHI5231MZ49冲击电流有效值KA31SII2短路容量MVAMKS31ZJS802点2K最大运行方式KA32MZI21X3760短路电流周期分量KA32MZI2JI96170冲击电流有效值KASHI53MZ75冲击电流有效值KA32SI12I短路容量07610076MVAMKS3ZJS最小运行方式KA32MZI21X0648墩路电流周期分量KA32ZJI948冲击电流峰值KAMSHI532MZ1冲击电流有效值KA32SI1I64短路容量KAMKS32ZJS80433K点最大运行方式KA3MZI31X96510短路电流周期分量KA3Z2JI74KA冲击电流峰值3MSHI53Z1冲击电流有效值KASI13I056短路容量KA3MKSZJS最小运行方式KA3MZI31X7230短路电流周期分量KA3ZJI916KA冲击电流峰值3MSHI53MZ48KA冲击电流有效值3MSHI513MZI536短路容量MVA3KSJS7104点4K最大运行方式KA34MZI41X750短路电流周期分量KA34Z2JI269KA冲击电流峰值MSHI534Z31冲击电流有效值KA34SI1I857MVA短路容量MKS3ZJS0最小运行方式KA34MZI41X520短路电流周期分量KA34Z2JI639KA冲击电流峰值MSHI534MZKA冲击电流有效值34SI1I5KA短路容量MKSZJS4015点5K最大运行方式KA35MZI51X8350KA短路电流周期分量35Z2JI469KA冲击电流峰值MSHI35Z5120KA冲击电流有效值35MSHI135ZI4293MVA短路容量KSJS510最小运行方式KA35MZI51X82390短路电流周期分量KA35Z2JI576冲击电流峰值KAMSHI35MZ19冲击电流有效值KA35SI1I3短路容量MVAMKSZJS06点6K最大运行方式KA36MZI51X0832KA短路电流周期分量36Z2JI9316KA冲击电流峰值MSHI36Z47KA冲击电流有效值36SI51I2MVA短路容量MKSZJS310最小运行方式KA36MZI5X83260KA短路电流周期分量36Z2JI19KA冲击电流峰值MSHI36MZ076KA冲击电流有效值36MSHI5136MZI59382MVA短路容量KSJS610短路电流计算的结果如表51短路电流计算结果表表51短路电流计算结果表TAB51TABULATIONOFTHEELECTRICCURRENTTHATSHORTOUT最大运行方式最小运行方式短路点1K23K456K123K456K/KA3ZI49646720293394339366357238/KASHI10731775113311285747354112286493319607/KA3SI61053705857614422164512553539359/MVAKS27013289374039266主要电气设备的选择主要电气设备按着功能分类可分为变换设备（如电压互感器、电流互感器等）、控制设备（如高低压开关）、保护设备（如高低压熔断器、避雷器）、无功补偿设备（如并联电容器）、成套配电装置（如高低压开关柜等）。61选择的原则虽然电气设备种类繁多，功能也都不相同，但是也都要满足系统的要求。最基本的原则是各个电气设备在系统正常工作时，能过长时间安全运行；在系统出现故障时，在保护器的配合之下，使没有发生故障的设备不发生损坏。611满足正常工作条件进行选择1）满足工作电压的要求2）满足工作电流的要求整体的原则是在正常工作状态下工作电流应该小于电气设备额定的电流。但是不同的电气设备有其本身的使用特点，所以对额定电流有不同的要求。3）考虑环境条件的影响设备类型和设备的部分参数选取都与环境条件有关系4。612满足短路的动稳定条件和热稳定条件绝大多数的电器都要经受系统短路时候的点动力与热冲击，如果设备能够经受住这种冲击，那么设备就满足动稳定和热稳定。62选择高压断路器高压断路器又被称为高压开关，它是供电系统中十分重要的开关设备，能够开端和闭合正常线路和故障线路，主要用途是当供电系统发生故障的时候和保护装置一起配合自动切断系统的短路电流5。621满足正常工作条件对断路器进行选择变电所进线电压是KV，则KV侧设备的正常工作条件是35NRU16CRI2KVKV35R35NA1600ACI3580NUS12工作电压是KV，长时最大的工作电流是132A，并且设备布置在了室外，所以初步35选则LW835型户外六氟化硫断路器，主要参数见表61断路器的选择表。表61断路器的选择表TABLET61CHOICEOFTHECIRCUITBREAKER型号额定电压KV额定电流A极限通过峰值KA4S热稳定电路KA分闸时间S合闸时间SLW8353516001002500601622动、热稳定校验1）动稳定校验3MAXSHI6式中KAMAXI峰值断路器极限通过的电流MAXI10；KA3SH值点短路时的冲击电流峰1K3SH7KAKA10因此，满足动稳定要求。2）热稳定校验K点短路时热稳定值为1IMZTTI2346代入数据71452因此，满足热稳定要求。式中开关电器的T（单位为S）热稳定电流有效值TI开关电器安装处的项短路电流有效值23Z假想时间取17SIMT经过校验，选则的断路器各项参数都满足要求，所以选用LW835型断路器。63选择隔离开关隔离开关的重要作用是用来隔离高压电源保证其他设备的安全检修，它没有专门的灭弧装置，所以不允许带有负荷操作，操作必须在断路器断开之后进行。631选择隔离开关初选的隔离开关的最大工作电流与断路器相同，即132A。由于电源电压是CIKV，设备采用的是室内布置，所以选用GN235T/600型户内高压隔离开关，其主要参35数见表62隔离开关的选择表表62隔离开关的选择表TABLET62CHOICEOFTHESWITCH型号额定电压KV额定电流A极限通过峰值电流KA秒热稳定电流5KA操动机构GN235T/600356006425CS62T632动、热稳定校验1）动稳定校验KA2SYTAJBREWOPNI0YTAKVKNI036MAX218260437所以，满足要求。725变压器过电流保护为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并为差动和瓦斯保护提供后备保护，变压器还必须装设过流保护。对于单侧电源过流保护装设在电源侧。其动作电流应按躲过变压器的最大工作电流整定。即AOPITAREJXMSK0659713608587式中返回系数,取085REK自启动系数，取2MST可靠系数，取13K变压器最大负荷电流，132ACI保护灵敏度系数22215SKOPI2MINPKI3MIN60374297式中最小运行方式下保护范围末端发生两相短路时的最小短路电流2MINKI根据选择性的要求，动作时间定为15秒。所以，满足要求。726变压器的过负荷保护变压器过负荷大都是三相对称的，所以，过负荷保护可采用单电流继电器接线方式，经一定的延时作用于信号，动作时间通常取10秒，保护装置的动作电流按躲过变压器额定电流整定11。即272AOPI1TARENKI6085973107式中可靠系数，取105K变压器一次额定电流132A1NTI返回系数。取085RE8变电所的防雷和接地设计81防雷设计本设计主要针对直击雷和对线路的雷电波侵入进行防护。所以在进入变电所前两公里的线段上安装GJ35型避雷线,在35KV线路上安装一组HY5WZ42/134型阀型避雷器，在6KV侧的两段母线上安装两组HY5WS17/50型避雷器。811装设避雷针母线架高65米，进出线门型架高75米。1）避雷针的布置布置位置如图81所示，在变电所四周各装设一支避雷针，每支针距离构件都在5米以上，接地体在地下与设备接地线距离3米以上。图避雷针布置图18FIGURE81LIGHTNINGRODARRANGEMENTPLAN2）选择避雷针选择高度30避雷针的高度的影响系数M130PMH时，两针间保护范围上部边缘最低点高度30243MD70418式中两个避雷针保护范围上部分边缘最低点高度，M0H两个避雷针之间的距离，MD两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度XH0510XXHBM25732428其中为75米X避雷针在平面上的保护半径XH因为2/HX所以（153075）1375MPRX5138经过以上计算，整个变电站都在四