电气工程毕业论文---16K.doc

摘摘 要要 本设计是根据原始资料对 矿 35kV 变电所的一次系统及部分二次系统的初 步设计。 利用需用系数法算出了不同电压等级下的计算负荷，选择了低压变压器并且 选择了主变压器；并对供电一次、二次系统并做了短路计算，为系统的安全运行 选择可靠的继电保护；以及主控室控制屏的选择，保护接地系统和防过电压方案 的确定，还对变电所室内外的布置作出合理的设计。通过本设计为矿山供电及安 全生产保驾护航。 关键词：关键词：变电所设计 需用系数 短路整定 继电保护 过电压 Abstract Abstract The design is according to the preliminary design of the original data on the 35kV substation mine a system and some secondary system. Required coefficient method to calculate the computational load under different voltage levels, choose a low-voltage transformer and select the main transformer; and supply primary and secondary systems and short-circuit calculations, and for the safe operation of the system to select a reliable relay protection; as well as the choice of the main control room screen to protect the grounding system and anti-voltage program, and also make the rational design of substation indoor and outdoor layout. Through the design for the production of mine supply and safety escort. Keywords： substation design required coefficient of short circuit tuning relay over voltage 目 录 I 目目 录录 1 概 述 .1 2 负荷计算与变压器选择 2 2.1 负荷分组与计算 .2 2.1.1 各个设备的负荷计算.2 2.1.2 低压变压器的选择与损耗计算.5 2.2 COS 补偿与电容器柜选择 7 2.2.1 6kV 母线上补偿前的总负荷 .7 2.2.2 cos 补偿 .7 2.2.3 电容器柜的选择.8 2.2.4 补偿后 6kV 侧的计算负荷与功率因数.8 2.3 主变压器的选择 .9 2.3.1 选择主变压器 .9 2.4 COS35及全矿电耗、吨煤电耗的计算 .9 2.4.1 补偿后主变压器损耗计算.9 2.4.2 补偿后 35kV 侧全矿总负荷与 cos3510 2.4.3 全矿电耗与吨煤电耗10 2.5 计算选择结果汇总 10 3 供电系统拟定与短路计算 .11 3.1 供电系统的拟定 11 3.1.1 确定 35kV 进线回数.11 3.1.2 确定 35kV、6kV 主结线11 3.1.3 负荷分配11 3.1.4 下井电缆回数确定11 3.1.5 供电系统简图12 3.2 系统短路计算 12 3.2.1 选取基准量13 3.2.2 计算各元件电抗标幺值13 目 录 II 3.2.3 各短路点的短路计算14 3.3 限流电抗器的选择 18 3.3.1 井下负荷计算18 3.3.3 选择限流电抗器18 3.3.4 选用电抗器的校验18 3.4 短路参数表（含加电抗器后的修正） 20 4 变电所电气设备选择 .21 4.1 35KV 电气设备的选择21 4.1.1 35kV 断路器的选择 .21 4.1.2 35kV 隔离开关的选择 .22 4.1.3 35kV 电压互感器的选择 .22 4.1.4 35kV 避雷器的选择 .22 4.2 6KV 电气设备的选择.22 4.2.1 高压开关柜的选择22 4.2.2 零序电流互感器的选择23 4.2.3 电压互感器、避雷器及熔断器的选择24 4.2.4 电抗器出线隔离开关的选择24 4.3 35KV 输电线及母线的选择25 4.3.1 35kV 母线的选择 .25 4.3.2 35kV 输电线的选择 .25 4.4 6KV 母线、电缆及架空线的选择.26 4.4.1 6kV 母线的选择 26 4.5 母线瓷瓶、穿墙套管及室外构架的选择 29 4.5.1 母线瓷瓶的选择29 4.5.2 高压穿墙套管的选择29 4.5.3 室外构架的选择30 4.6 选用设备汇总 30 4.6.1 35kV 侧选用设备 .30 4.6.2 6kV 侧选用设备 31 4.6.3 各侧母线、架空线及电缆31 目 录 III 4.6.4 母线瓷瓶及穿墙套管31 5 继电保护方案的拟定和整定 .33 5.1 系统保护方案的分析设置 33 5.1.1 1、2、3 号断路器 33 5.1.2 4、5 号断路器 .33 5.1.3 8 号断路器及 6kV 出线开关 33 5.2 35KV 进、出线与联络开关的保护整定34 5.2.1 1、2、3 号断路器的保护整定 34 5.2.2 4、5 号断路器的保护整定 .35 5.3 主变压器的保护整定 36 5.3.1 计算主变压器各侧额定电流，36 5.3.2 计算基本侧的一次动作电流36 5.3.3 确定线圈接线与匝数37 5.3.4 确定非基本侧（35kV 侧）平衡线圈 II 的匝数 38 5.3.5 验算 f 38 5.3.6 初选短路线圈抽头38 5.3.7 校验最小灵敏系数38 5.4 6KV 出线、联络开关的保护整定.39 5.4.1 6kV 母线开关保护整定（8 号断路器）.39 5.4.2 各 6kV 出线开关继电保护整定39 5.5 保护设置与整定结果汇总 41 6 主控室各屏的选择 .42 6.1 各屏选择说明 42 6.1.1 控制屏42 6.1.2 继电保护屏和信号屏42 6.1.3 直流屏42 6.1.4 交流屏43 6.2 选择结果汇总 43 7 变电所的防雷与接地设计 .44 目 录 IV 7.1 保护接地网的设置 44 7.1.1 接地电阻的确定44 7.1.2 接触电压45 7.1.3 跨步电压45 7.2 变电所的过电压保护 45 7.2.1 35kV 线路的防雷 .45 7.2.2 6kv 架空线防雷 45 7.2.3 变电所电气设备及建筑物对直击雷的防护46 7.3 结果汇总 46 8 变电所的室内外布置 .47 8.1 变电所室内外布置说明 47 8.1.1 间隔配置47 8.1.2 配电装置布置形状47 8.1.3 各元件布置原则47 8.1.4 6kV 室内布置 47 8.1.5 主控制室布置47 8.2 变电所平面布置图 47 结 论 48 参考文献 49 致 谢 50 前 言 1 前前 言言 本设计是根据原始资料对 矿 35kV 变电所的一次系统及部分二次系统的 初步设计。 本设计内容共有八章。第一章是概论，说明了 矿的年产量、采煤方式、 井深、沼气、负荷、电源、地质、气象等内容；第二章利用需用系数法算出了不 同电压等级下的计算负荷，选择了低压变压器并且选择了主变压器；第三章确定 了供电系统并做了短路计算；第四章选择了 35kV 和 6kV 电气设备;第五章确定了 继点保护方案并做了整定；第六章为主控室各屏的选择；第七章为变电所保护接 地及防过电压方案的确定；第八章为变电所室内外的布置。 通过本设计可以使我们系统地掌握所学的专业知识，学会把这些知识应用到 具体的设计中去，并初步掌握了 35kV 变电所的设计规范和程序。通过具体设计 使我们扩大了知识领域，提高了分析和解决问题的能力。 本设计在指导老师 教授的具体指导下，参阅了煤矿电工手册 、 变 配电实用技术 、 供电技术 、 煤矿供电习题思考题集和一些相关的论文，用 时两个半月完成。 本设计在设计过程中，尽可能采用最佳方案，采用最新设备，并对接线方案、 运行方式、保护设置进行了比较，选用了较优的方案，但因是初次设计，还存在 不少不足之处，有待通过实际工作的锻炼来提高。 第 1 章 概 述 1 1 1 概概 述述 矿为年产 60 万吨的矿井,服务年限规划为 70 年，为立井提升，井筒深度 为 300m，该矿为低沼气矿井，井下允许短路容量为 50MVA，矿井负荷统计表见表 2-1 所示。 该矿供电电压等级为 35kV，两回 35kV 架空电源线路长度为 6km，规定两回 上级 35kV 电源出线断路器过流保护动作时间为 3s。该变电所 35kV 电源母线上最 大运行方式下的系统电抗为: xxmin=0.36（Sj=100MVA） ； 最小运行方式下的系统电抗为: xxmax=0.46（Sj=100MVA） 。 电费收取办法为两部电价制，固定部分按最高负荷收费。 该地区最热月室外最高气温月平均值为 44，最热月室内最高气温月平均值 为 31，最热月土壤最高气温月平均值为 28。冻土层厚度为 0.35m，变电所土 质为砂质粘土。 第 2 章 负荷计算与变压选择 2 2 2 负荷计算与变压器选择负荷计算与变压器选择 2.12.1 负荷分组与计算负荷分组与计算 计算最大负荷是作为按发热条件选择供电变压器的依据，在进行负荷计算时， 应根据供配电系统由分支馈电线逐级而向总变电所推算。煤矿的负荷计算采用需 用系数法，其实质是利用一个数值上小于 1 的系数 kd对设备组的总额定容量PN 打一个折扣，使计算出来的负荷 PCa比较接近实际负荷 Ps，也就是设备从供电系 统中取用的半小时最大平均负荷 P30。 根据负荷统计表，按电压高低、负荷性质及分布位置等条件分组，按需用系 数法作负荷计算，按组选择低压动力变压器，在加上其功率损失，即为其高压侧 的负荷，此时，该变压器就是一个 6kV 级的负荷。 应注意，同步机的无功功率取负值，因其 cos 超前。 2.1.12.1.1 各个设备的负荷计算各个设备的负荷计算 1) 有功功率的计算 Pca=kdPN 式中 kd负荷对应的需用系数； PN设备的工作容量。 2）无功功率的计算 异步电动机的无功功率 Qca= Pcatan 式中 相位角。 同步电动机的无功功率 同步电动机当负荷率0.9，且在过激磁的条件下，其功率因数超前，故具有 补偿作用，此时同步电动机的无功功率约为 4060，故取 50计算，其补偿 能力的近似计算可按下式进行： Qca=- cos2 1NdPK 式中 负号表示功率因数超前； cos同步电动机的功率因数。 第 2 章 负荷计算与变压选择 3 3） 视在功率的计算 22 caca QPS 式中 Pca有功功率 Qca无功功率 4） 计算举例 主井提升机(异步电动机) 67 . 0 83 . 0 83 . 0 1 cos cos1 tan 2 1 2 1 1 kWPKP Ndca 71280089 . 0 111 var47771267 . 0 tan 111 kPQ cacz kVAQPS cacaca 857477712 222 1 2 11 扇风机（同步电动机） 48 . 0 83. 0 )9 . 0(1 cos cos1 tan 2 3 2 3 3 kWPKP Ndca 830100083 . 0 333 var461 9 . 0 100083 . 0 2 1 cos2 1 3 33 3 k PK Q Nd ca kVA P S ca ca 920 cos 3 3 3 其它设备的负荷计算仿照以上两例,并将计算结果填入表 2-1。 第 2 章 负荷计算与变压选择 4 表 2-1 全矿负荷计算统计表 注：线路类型 C电缆线路；K架空线路。 电机型式 Y绕线异步；X鼠笼异步；T同步。 离变电 所 的距离 km 15 0.20 0.20 1.20 0.20 0.05 0.25 0.45 1.50 2.50 0.50 视在 kVA 14 857 630 920 444 746 381 625 654 310 1000 1706 无功 kvar 13 477 378 -461 -222 493 252 390 382 186 527 1127 3529 计算容量 有功 kW 12 712 504 830 400 560 286 488 531 248 850 1281 6690 tan 11 0.67 0.75 -0.48 -0.48 0.88 0.88 0.80 0.72 0.75 0.62 0.88 功率 因数 10 0.83 0.80 -0.90 -0.90 0.75 0.75 0.78 0.81 0.80 0.85 0.70 需用 系数 9 0.89 0.80 0.83 0.80 0.70 0.52 0.75 0.85 0.80 0.85 0.70 工作 总容 量 kW 8 800 630 1000 500 800 550 650 625 310 1000 1830 安装 / 工作 台数 7 1/1 1/1 2/1 3/2 4/2 单机 容量 kW 6 800 630 1000 250 500 电 机 型 式 5 Y Y T T X X 线 路 类 型 4 C C K C C C K K K C C 电压 V 3 6000 6000 6000 6000 380 380 380 380 380 6000 660 负 荷 等 级 2 2 1 1 1 1 3 2 3 3 1 2 设备名称 1 主井提升 副井提升 扇风机 压风机 地面低压 机修厂 洗煤厂 工人村 支农 主排水泵 井下低压 编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 合计 第 2 章 负荷计算与变压选择 5 2.1.22.1.2 低压变压器的选择与损耗计算低压变压器的选择与损耗计算 1） 低压变压器的选择 由于采用在高压 6kV 侧集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用， 选择时可按表 2-1 的计算容量来进行（一般情况下一、二类负荷的设备选两台， 三类负荷选一台） 。 机修厂变压器的选择 机修厂为三类负荷，根据表 1 可知其计算容量为 381kVA，工作电压为 380V，所以选用一台 S9 400，6/0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 Uk%=4，Io%=1.4，Po=0.84kW，Pk=4.2kW，连接组别为 Y,yn0。 工人村变压器的选择 工人村为三类负荷，根据表 1 可知其计算容量为 654kVA，工作电压为 380V，所以选用一台 S9 800，6/0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 Uk%=4.5，Io%=1.2，Po=1.45kW，Pk=7.2kW，连接组别为 Y,yn0。 支农变压器的选择 支农为三类负荷，根据表 1 可知其计算容量为 310kVA，工作电压为 380V， 所以选用一台 S9 315，6/0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 Uk%=4，Io%=1.5，Po=0.7kW，Pk=3.5kW，连接组别为 Y,yn0。 地面低压变压器的选择 地面低压为一类负荷，根据表 1 可知其计算容量为 746kVA，工作电压为 380V，所以选用两台 S9 800，6/0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 Uk%=4.5，Io%=1.2，Po=1.45kW，Pk=7.2kW，连接组别为 Y,yn0。 洗煤厂变压器的选择 洗煤厂为二类负荷，根据表 1 可知其计算容量为 625kVA，工作电压为 380V，所以选用两台 S9 630，6/0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。 Uk%=4.5，Io%=1.2，Po=1.23kW，Pk=6.0kW，连接组别为 Y,yn0。 井下低压变压器不属于变电所设计范围，所以初次设计中不选择，只计算 其损耗。 2） 各低压变压器的损耗计算 变压器的损耗可按以下公式进行计算： 空载无功损耗： N o o S I Q 100 % 第 2 章 负荷计算与变压选择 6 额定短路无功损耗： N k kN S U Q 100 % 变压器负荷率：（两台同时运行时） N ca S S N ca S S 2 1 变压器的有功功率损耗： koT PPP 2 变压器的无功功率损耗： kNoT QQQ 2 计算举例（机修厂） 机修厂所选变压器为 S9 400，6/0.4kV 型，单台运行，故 空载无功损耗：= N o o S I Q 100 % var6 . 5400 100 4 . 1 k 额定短路无功损耗：= N k kN S U Q 100 % var16400 100 4 k 变压器负荷率：= N ca S S 6 953 . 0 400 381 变压器的有功功率损耗：=0.84+0.95324.2=4.65kW koT PPP 2 变压器的无功功率损耗：=5.6+0.953216=20.13kvar kNoT QQQ 2 其它低压变压器仿照以上的计算方法计算，结果如表 22 所示。 井下低压负荷，不选变压器，其损耗按下式计算： kWSP caT 12.34170602 . 0 02 . 0 11 var48.136170608 . 0 08 . 0 11 kSQ caT 所得结果填入表 2-2。 表 2-2 低压变压器功率损耗计算表 编号 123456 负荷名称机修 厂 工人 村 支农地面 低压 洗煤 厂 井下低 压 计算容量 Sca kVA 3816543107466251706 型号 S9S9S9S9S9 SN kVA400800315800630 U1N/U2N kV6/0.46/0.46/0.46/0.46/0.4 台数 11122 所 选 变 压 器 Uk%44.544.54.5 第 2 章 负荷计算与变压选择 7 Io%1.41.21.51.21.2 Po kW0.841.450.71.451.23 参 数 Pk kW4.27.23.57.26.0 Qo kvar5.69.64.7259.67.56 QkN kvar163612.63628.35 0.9530.8180.9840.4660.496 PT kW4.656.273.986.035.4134.12 损 耗 计 算 QT kvar20.1333.6916.9334.8429.07136.48 PT kW60.48 总 计 QT kvar 271.14 2.22.2 coscos 补偿与电容器柜选择补偿与电容器柜选择 2.2.12.2.1 6kV6kV 母线上补偿前的总负荷母线上补偿前的总负荷 将各高压组的 Pca、Qca分别相加，在乘以组间同时系数 ksi,就得到全矿 6kV 母线上补偿前的计算负荷 Pca6、Qca6。 同时系数按供电技术中的表 2-3 选取，当（Pca+PT） 10000kW 时取为 0.8，故此： Pca6=ksi（Pca+PT）=0.85（6690+60.46）=5738kW Qca6=ksi（Qca+QT）=0.85（3529+271.14）=3216kvar kVAQPS cacaca 657832165138 222 6 2 66 6kW 母线上补偿前的功率因数为： 8723 . 0 6578 5738 cos 6 6 6 ca ca y S P 5606 . 0 cos cos1 tan 6 2 6 6 y y y 第 2 章 负荷计算与变压选择 8 2.2.22.2.2 coscos 补偿补偿 题目要求的 6kV 母线补偿后功率因数为 cos6y=0.95，则 3287 . 0 sco sco1 nta 6 2 6 6 y y y 最大月平均有功负荷为： Pav=Kav Pca6=0.755738=4303.5kW 式中 Kav 平均负荷系数，取为 0.75 则所需补偿容量为： Qc=Pav(tan6ytan6y)=998kvar 2.2.32.2.3 电容器柜的选择电容器柜的选择 矿井地面变电所 6kV 侧一般为单母线分段，故所选电容器柜应分别安装在两 段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用 GR-1C-08 型高压电容器柜，其额定 电压为 6kV，每柜安装 BW6.3-18 型电容器 15 个，补偿容量为 270kvar，据此可 计算出电容器柜的数量： 696 . 3 270 998 N c q Q N 取偶数得 Nj=4,每 2 只柜为一组，分装于不同的两段母线上，一组实际补偿 容量为 2270=540kvar。 实际补偿容量为：Qcs=NjqN=4270=1080kvar 折算到计算容量上为：Qcjs= Qcs/ Kav=1080/0.75=1440kvar 另外，在每一段母线上都选用一台 GR-1C-03 型放电柜。 2.2.42.2.4 补偿后补偿后 6kV6kV 侧的计算负荷与功率因数侧的计算负荷与功率因数 var177614403216 66 kQQQ jsccaca kVAQPS cacaca 600717765738 22 2 6 2 66 95 . 0 9552 . 0 60075738cos 666 cacaca SP 所以符合要求。 第 2 章 负荷计算与变压选择 9 2.32.3 主变压器的选择主变压器的选择 2.3.12.3.1 选择主变压器选择主变压器 根据矿井主变压器的选择条件，一般选用两台变压器，采用同时分裂运行， 比较灵活经济，适合于我国的两部电价值，其固定电费按最高负荷收费。 选择公式：SNTkt Sca6 式中 kt考虑主变压器损耗的增值系数，当 kt Sca6ish5=15.445kA 所以符合要求。 同理，副井提升机、扇风机、地面低压、机修厂、洗煤厂、工人村的出线开 关柜选用变比为 100/5 的 LAJ-10W1 型电流互感器；支农的出线开关柜选用变比 为 50/5 的 LAJ-10W1 型电流互感器；下井的出线开关柜选用变比为 300/5 的 LAJ-10W1 型电流互感器。 4.2.34.2.3 电压互感器、避雷器及熔断器的选择电压互感器、避雷器及熔断器的选择 选用 JSJW-6 型三相三圈电压互感器，原边电压 6kV，副边电压 0.1kV，辅助 线圈 0.1/3kV，最大容量 320VA。 选用 RN2-6 型熔断器保护电压互感器，额定电压 6kV，额定电流 0.5A，断流 容量 1000MVA。 选用 FZ2-6 型避雷器，额定电压 6kV，工频放电电压16kV 且19kV，灭弧 电压 7.6kV。 4.2.44.2.4 电抗器出线隔离开关的选择电抗器出线隔离开关的选择 选用 GN19-10CQ/400 型户内隔离开关，其技术参数为：额定电压 6kV，额定 电流 400A，极限通过电流峰值 12.5kA，4s 热稳定电流 31.5kA。 通过电抗器的长时最大工作电流 Iarm=259.56A400A，符合要求。 短路电流取=3.748kA，电抗器通过短路电流的持续时间为 I )3( 12k I tla=tbr+tse=0.16+1.5=1.66s。故 kAkA t I la 5 . 3141 . 2 4 66 . 1 748 . 3 4 热稳定符合要求。 电抗器所在线路的短路电流冲击值 ish12=9.557kA12.5kA，所以动稳定符 合要求。 由此可知 GN19-10CQ/400 型户内隔离开关符合要求，选用 2 台。 第 4 章 变电所电气设备选择 25 4.34.3 35kV35kV 输电线及母线的选择输电线及母线的选择 4.3.14.3.1 35kV35kV 母线的选择母线的选择 1） 按经济电流密度选择导线截面 35kV 母线长时最大工作电流为： kA U S I N ca mar 2 . 101 353 6135 3 1 35 对于 35kV 母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，又由于该矿年最大负 荷利用小时 Tmax=3411h，所以可以从供电技术表 5-2 中查出，经济电流密度 Jec=1.15A/2,所以 35kV 母线的截面面积为： Sec=Iarm/ Jec=101.2/1.15=882 查煤矿电工手册选用 LGJ-95 型钢芯铝绞线作为 35kV 母线。 2） 按长时负荷电流校验 LGJ-95 型钢芯铝绞线在环境温度为 25时，允许载流量 Iy25=335A， 该矿最热月室外最高气温月平均值 m=44,经过温度校正可得： AIAII maryy 2 . 10164.254335 45 26 2570 4470 2544 所以符合要求。 3） 按电压损失校验 LGJ-95 型钢芯铝绞线的单位长度电阻 ro=0.315/km，单位长度电 抗 xo=0.371/km，长度 L=6km，所以电压损失为： %100)( 1000 % 3535 2 1 ocaoca N xQrP U L U %100)371 . 0 2073315 . 0 5774( 351000 6 2 %5%27 . 1 所以符合要求。 4.3.24.3.2 35kV35kV 输电线的选择输电线的选择 根据设计经验，35kV 母线一般与 35kV 电源线同型号同截面，所以 35kV 架 空线也选用 LGJ-95 型钢芯铝绞线。 第 4 章 变电所电气设备选择 26 4.44.4 6kV6kV 母线、电缆及架空线的选择母线、电缆及架空线的选择 4.4.14.4.1 6kV6kV 母线的选择母线的选择 6kV 母线一般选用矩形铝母线，其截面按长时允许电流选，按动、热稳定进 行校验。 1） 按长时最大工作电流初选 6kV 母线的长时最大工作电流为：kA U S I N ca mar 02.578 63 6007 3 2 6 现选用 LMY1008 型铝母线作为 6kV 母线，截面面积 S=800mm2，LMY1008 型母线平放，在 25时载流量为 1495A，该矿最热月室内最高气温月平均值 m=31，经过温度校正可得： AIAII maryy 02.57877.13911495 45 39 2570 3170 2531 所以符合要求。 2） 热稳定校验 母线热稳定性按最小热稳定截面进行校验，即 C t ISS i min 式中 S母线截面，2； Smin最小热稳定截面； kAIII k 222 . 6 , )3( 2 取稳态短路电流 ti假想时间，取 0.5+0.16=0.66s； C母线材料的热稳定系数，取 95。 22 min 80021.53 95 66 . 0 1000222 . 6 mmmmS 所以符合要求。 3） 动稳定校验 单条母线三相位于同一平面布置时，产生的最大应力为： )/( 10 172 . 0 2 2 2 2max mN aW L ish 第 4 章 变电所电气设备选择 27 式中 L母线跨距，取 1.54m； a母线中心距，取 0.25m； W母线的抗弯距，平放时取 bh2/6=810-5/6=1.3310-5m3。 2 5 2 2 max /0309 . 0 1033 . 1 25 . 0 10 54 . 1 866.15172 . 0 mN 由于最大应力小于铝材料的允许弯曲应力 0.686108N/m2,所以符合要求。 4.4.2 6kV 电缆的选择 电缆选择原则按经济电流密度选取截面，按电压损失和热稳定校验。 选择举例（主井提升机）： 按经济电流密度初选 主井提升机长时最大工作电流为： A U S I N ca mar 46.82 63 857 3 2 1 经查供电技术表 5-2 可知，经济电流密度 Jec=1.73A/2，所以选择电 缆的截面面积应为： 2 66.47 73 . 1 46.82 mm J I S ec mar ec 现在初选 ZLQ22-6-350 型铝芯铅套纸绝缘电缆，当环境温度为 25时载流 量为 180A，该矿最热月土壤最高气温月平均值 =28，经过温度校正可得： AIAII maryy 46.8212.173180 40 37 2565 2865 2528 所以满足要求。 按电压损失校验 由于电缆的电抗很小，所以计算电压损失时只考虑导线电阻的影响，电抗忽 略不计，则线路电压损失为： 11 cos3cos3 DS L IRIU marmar 83 . 0 50 8 . 28 200 46.823 V46.16 式中 L电缆长度，取 200m； D导线导电率，铝为 28.8，铜为 48.6； S导线截面。 第 4 章 变电所电气设备选择 28 高压配电线路允许电压损失为 5%，则 U=16.46V1.5，符合要求。 选用 DL-11/50 型电流继电器，动作时限取 0.5s，选用 DS-111 型时间继电 器，其时限调整范围为 0.11.3s。 定时过流 该级保护的动作电流只需按躲过全矿正常最大负荷电流整定即可，由于每矿 大容量设备都有低电压保护，所以对主变压器来说，电动机自起动系数较低，可 取 kOL=1.5。 动作电流A Uk Sk I Nre caOL op 59.178 3585 . 0 3 61255 . 1 3 1 35 式中 kre返回系数，取 0.85。 继电器动作电流A k Ik I TA opWC rop 98 . 2 60 59.1781 选用 DL-11/10 型电流继电器，其动作电流整定范围为 2.510A，动作时限 取 3-0.5=2.5s，选用 DS-112 型时间继电器，其时限调整范围为 0.23s。 灵敏系数校验：5 . 1 9 . 11 59.178 2126 )2( min1 op k s I I k 2 . 181 . 4 37 3 . 6 59.178 5045 1 2 )2( min2 P P op k hs U U I I k 所以符合要求。 5.2.25.2.2 4 4、5 5 号断路器的保护整定号断路器的保护整定 1) 过流保护 变压器原边电流为：AI N 97.131 353 8000 1 故其动作电流为：A k Ik I re NOL op 89.232 85 . 0 97.1315 . 1 1 第 5 章 机电保护方案的拟定和整定 36 继电器的动作电流为：A k Ik I TA opWC rop 88 . 3 60 89.2321 选用 DL-11/10 型电流继电器，动作时限取 3-0.5-0.5=2s，选用 DS-112 型 时间继电器。 灵敏系数校验：5 . 113 . 2 37 3 . 6 89.2323 5045 3 1 2 )2( min2 P P op k s U U I I k 符合要求。 2) 过负荷保护 变压器过负荷大都是三相对称的，所以过负荷大都采用单电流继电器的接线 方式，经延时作用于信号，动作时间常取 10s，选用 DS-24/C 时间继电器，保护 装置动作电流按躲过变压器额定电流整定。 A k Ik I re Nco op 02.163 85 . 0 97.13105 . 1 1 A k Ik I TA opWC rop 72 . 2 60 02.1631 选用 DL-11/10 型电流继电器。 5.35.3 主变压器的保护整定主变压器的保护整定 该变电所主变压器选用 BCH-2 型差动继电器，现对其进行整定。 5.3.15.3.1 计算主变压器各侧额定电流，计算主变压器各侧额定电流， 并选择互感器变比、确定基本侧，各参数的计算结果如表 5-1 所示。 由表 5-1 可知，ITA2N Ejmax=0.0963V，所以满足要求。 7.1.37.1.3 跨步电压跨步电压 跨步电压在接地网突出的边角处最大。 Ekb=kkIjdRjd=0.06412.11.99=1.54V 式中 kk跨步电压系数，经查表为 0.064。 跨步电压允许值：Ekby=50+0.2=80V1.54V,符合要求。 7.27.2 变电所的过电压保护变电所的过电压保护 7.2.17.2.1 35kV35kV 线路的防雷线路的防雷 在进入变电所前装设 HY5WZ-42/134 型阀型避雷器，其作用在于削弱远方落 雷时的入侵波的陡度与幅值，并能防直击雷。在进入变电所时，设置 GXS1-35/2- 10 型管型避雷器。 7.2.27.2.2 6kv6kv 架空线防雷架空线防雷 对于电缆引出线的架空线路，电缆与架空线接口处应装设 FZ2-6 型避雷器， 其接地应和电缆的外皮相连，使得电缆对地绝缘反承受避雷器残压，其值较低， 第 7 章 变电所的防雷与接地设计 46 防止雷电流击穿电缆绝缘。 7.2.37.2.3 变电所电气设备及建筑物对直击雷的防护变电所电气设备及建筑物对直击雷的防护 变电所对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电所的进线杆塔和室外电气 设备全部置于避雷针的保护范围内。35kV 及以下的电气设备绝缘较弱，应采用 独立的避雷针以防止避雷针上的高电压对设备绝缘造成危害。本设计采用四根等 高避雷针设于变电所的四角。 变电所内一般进线门架最高，其高度为 7.3m，故保护高度不小于 7.3m，取 hx=7.5m。 当两根对角线上避雷针内侧的保护范围宽度 bx0 时，则其它避雷针间的保 护宽度便合格，变电所内全部设备会受到保护，根据变电所平面布置图可知，两 避雷针对角线间距离为：mD 3 . 48 5 . 30 5 . 37 22 取 P=1，避雷针高度 h 选为 18m，则有： bx=1.5(ho-hx)=1.5(h-D/7P-hx)=1.5(18-48.3/7-7.5)=5.4m0 所以选用 4 根高 18m 的避雷针可以使变电所内全部设备受到保护。 为了防止避雷针上落雷时对保护物产生“反击” ，避雷针与被保护物之间距 离不小于 5m，其接地极应单独设，并且与被保护物接地距离不小于 3m，接地体 埋藏深度为 0.8m，在冻土层以下。 7.37.3 结果汇总结果汇总 接地网采用 404mm 的扁钢，接地电阻 Rjd=1.99； 接触电压 Ejmax=0.0963V57.5V,跨步电压 Ekb=1.54V80V； 35kV 线路防雷采用 HY5WZ-42/134 型阀型避雷器和 GXS1-35/2-10 型管型避雷 器； 6kV 线路防雷选用 FZ2-6 型避雷器； 变电所对直击雷的防护选用 4 根 18m 高的避雷针设于变电所的四角。 第 8 章 变电所的室内外布置 47 8 8 变电所的室内外布置变电所的室内外布置 8.18.1 变电所室内外布置说明变电所室内外布置说明 8.1.18.1.1 间隔配置间隔配置 设置进出线间隔，母联间隔，电压互感器和避雷针间隔。 8.1.28.1.2 配电装置布置形状配电装置布置形状 采用中型布置，即母线和电器分别布置在不同的水平面上，进出线构架 7m，母线桥构架 5m，隔离开关、电压互感器和避雷器分别装在 2.5m、3m 高的支 架上，少油断路