大型企业变电站设计终

1、摘要电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。在煤炭企业中，矿山的电气化是煤炭生产自动化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础。企业变电站对设计的要求在不断地提高，使电网和电力系统安全、经济、稳定的运行，才能保证工业生产和人身的安全。本设计是35kV变电所的设计，属于中压变电站，因此，它的设计应根据具体用户用电情况即负荷种类和性质来具体分析设计。通过分析设计原始资料，统计全厂负荷，利用无功补偿改善功率因数，选择合适的电缆，计算相应的损耗，确定主变压器的台数和容量，从而确定出具体的电气主接线，再对其进行短路电流计算，然后参考电气设计手册进行高压设备、线路的选型与校验，最后

2、做出符合要求的变电所防雷保护。关键词：企业变电站；无功补偿；主变压器；选型与校验；防雷保护ABSTRACTElectricity is the main driving force of modern coal industry, in coal production occupies a very important position. In the coal companies, Coalproduction automation andthe latestachievementsof science and technology popularization and applicatio

3、n oftechnologyin coalminesbasedcoal electrification. coal mine automation and electrification of the latest achievements of science and technology popularization and application of technology in the coal base. Enterprise transformer substation design is constantly improving, so that power and power

4、system security, economic and stable operation, to ensure the safety of industrial production and personal. This design is the design of 35kV transformer substation, medium voltage transformer substation is, and therefore, its design should be based on the specific type of user load and electricity

5、consumption that is the nature of the specific analysis and design. By analyzing the design of the original data, statistics, the plant load, the use of reactive power compensation to improve the power factor, select the appropriate cable, calculating the corresponding loss of the main transformer s

6、tation to determine the number and capacity, to determine a specific main electrical connection, then its short-circuit current calculation, and then refer to the Design Manual for High Voltage electrical equipment, line selection and validations, and finally made to meet the requirements of the sub

7、station lightning protection.朗读显示对应的拉丁字符的拼音Key words: Enterprise transformer substation, Reactive power compensation, Main transformer, Selection and validation, Lightning Protection目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc295824599 1 绪论 PAGEREF _Toc295824599 h 1 HYPERLINK l _Toc295824600 1.1 变电站概述 PAGERE

8、F _Toc295824600 h 1 HYPERLINK l _Toc295824601 1.2 变电站的发展趋势 PAGEREF _Toc295824601 h 2 HYPERLINK l _Toc295824602 1.3 变电站设计的主要任务 PAGEREF _Toc295824602 h 3 HYPERLINK l _Toc295824603 1.4 变电站设计原则 PAGEREF _Toc295824603 h 4 HYPERLINK l _Toc295824604 1.5 论文总体结构概述 PAGEREF _Toc295824604 h 4 HYPERLINK l _Toc295

9、824605 2 矿山供电系统 PAGEREF _Toc295824605 h 6 HYPERLINK l _Toc295824606 2.1矿山供电系统 PAGEREF _Toc295824606 h 6 HYPERLINK l _Toc295824607 2.2 矿山变电站的类型 PAGEREF _Toc295824607 h 7 HYPERLINK l _Toc295824608 2.3 变电站设计的原始资料 PAGEREF _Toc295824608 h 8 HYPERLINK l _Toc295824609 2.4 矿山供电的要求 PAGEREF _Toc295824609 h 8

10、HYPERLINK l _Toc295824610 3 负荷计算与主变压器的选择 PAGEREF _Toc295824610 h 10 HYPERLINK l _Toc295824611 3.1 负荷计算 PAGEREF _Toc295824611 h 10 HYPERLINK l _Toc295824612 3.2 主变压器的选择 PAGEREF _Toc295824612 h 10 HYPERLINK l _Toc295824613 3.3 功率因数的改善 PAGEREF _Toc295824613 h 11 HYPERLINK l _Toc295824614 4 电气主接线 PAGERE

11、F _Toc295824614 h 14 HYPERLINK l _Toc295824615 4.1 电气主接线类型 PAGEREF _Toc295824615 h 14 HYPERLINK l _Toc295824616 4.2 电气主接线的设计原则 PAGEREF _Toc295824616 h 19 HYPERLINK l _Toc295824617 4.3 电气主接线方案比较 PAGEREF _Toc295824617 h 21 HYPERLINK l _Toc295824618 5 短路电流计算 PAGEREF _Toc295824618 h 24 HYPERLINK l _Toc2

12、95824619 5.1电力系统短路概述 PAGEREF _Toc295824619 h 24 HYPERLINK l _Toc295824620 5.2 短路电流的计算 PAGEREF _Toc295824620 h 26 HYPERLINK l _Toc295824621 6 电气设备 PAGEREF _Toc295824621 h 28 HYPERLINK l _Toc295824622 6.1 电气设备简介 PAGEREF _Toc295824622 h 28 HYPERLINK l _Toc295824623 6.2 变电站选择电气设备的原则 PAGEREF _Toc29582462

13、3 h 30 HYPERLINK l _Toc295824624 7变电站防雷保护 PAGEREF _Toc295824624 h 32 HYPERLINK l _Toc295824625 7.1 概述 PAGEREF _Toc295824625 h 32 HYPERLINK l _Toc295824626 7.2 避雷针 PAGEREF _Toc295824626 h 32 HYPERLINK l _Toc295824627 计算部分 PAGEREF _Toc295824627 h 34 HYPERLINK l _Toc295824628 1变电站负荷计算 PAGEREF _Toc29582

14、4628 h 34 HYPERLINK l _Toc295824629 1.1 全矿总负荷计算 PAGEREF _Toc295824629 h 34 HYPERLINK l _Toc295824630 1.2 线路功率损失 PAGEREF _Toc295824630 h 35 HYPERLINK l _Toc295824631 1.3 全矿总负荷 PAGEREF _Toc295824631 h 37 HYPERLINK l _Toc295824632 1.4 留有10%裕度后的容量 PAGEREF _Toc295824632 h 38 HYPERLINK l _Toc295824633 1.5

15、 主变的选择 PAGEREF _Toc295824633 h 38 HYPERLINK l _Toc295824634 1.6 功率因数的改善 PAGEREF _Toc295824634 h 40 HYPERLINK l _Toc295824635 2 短路电流计算 PAGEREF _Toc295824635 h 41 HYPERLINK l _Toc295824636 2.1 绘制短路计算电路图 PAGEREF _Toc295824636 h 41 HYPERLINK l _Toc295824637 2.2 绘制短路等值电路图 PAGEREF _Toc295824637 h 41 HYPER

16、LINK l _Toc295824638 2.3 基准值的选取 PAGEREF _Toc295824638 h 42 HYPERLINK l _Toc295824639 2.4 计算各元件相对基准电抗 PAGEREF _Toc295824639 h 42 HYPERLINK l _Toc295824640 2.5 短路参数的计算 PAGEREF _Toc295824640 h 43 HYPERLINK l _Toc295824641 3 电气设备的选择 PAGEREF _Toc295824641 h 46 HYPERLINK l _Toc295824642 3.1 断路器的选择 PAGEREF

17、 _Toc295824642 h 46 HYPERLINK l _Toc295824643 3.2 隔离开关的选择 PAGEREF _Toc295824643 h 50 HYPERLINK l _Toc295824644 3.3 电流互感器的选择 PAGEREF _Toc295824644 h 53 HYPERLINK l _Toc295824645 3.4 电流互感器的选择 PAGEREF _Toc295824645 h 56 HYPERLINK l _Toc295824646 3.5 母线的选择 PAGEREF _Toc295824646 h 56 HYPERLINK l _Toc2958

18、24647 3.6 电缆校验 PAGEREF _Toc295824647 h 59 HYPERLINK l _Toc295824648 4防雷保护 PAGEREF _Toc295824648 h 61 HYPERLINK l _Toc295824649 4.1 35kV进线的避雷线保护 PAGEREF _Toc295824649 h 61 HYPERLINK l _Toc295824650 4.2 避雷器的选择 PAGEREF _Toc295824650 h 62 HYPERLINK l _Toc295824651 4.2 避雷针的选择 PAGEREF _Toc295824651 h 63 H

19、YPERLINK l _Toc295824652 致谢 PAGEREF _Toc295824652 h 64 HYPERLINK l _Toc295824653 参考文献 PAGEREF _Toc295824653 h 65 HYPERLINK l _Toc295824654 附录一 负荷统计表 PAGEREF _Toc295824654 h 66 HYPERLINK l _Toc295824655 附录二 英文文献与翻译 PAGEREF _Toc295824655 h 671 绪论1.1 变电站概述众所周知，电能是现代工农业生产和国民经济生活的重要能源和动力。由于电能既易于由其它形式的能量转

20、换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。因此必须有可靠的、稳定的、高质量的输配电系统来保证电能的高效传输和利用。发电厂是所有电能的来源，而变电站又是输配电系统中一个非常重要的环节，所以变电站供电的质量好坏直接影响到工农业生产和国民经济生活的顺利进行。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站设计的内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级、不同类型、不同性质负荷的变电所设计时所侧重的方面是大相径庭的。因此在设

21、计中要针对负荷大小和负荷等级，做到具体问题具体分析。变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压的综合设施，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站在电力系统中起着变换电压、接受和分配电能、控制电能的流向和调整电压的功能。我国电力工业技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电站的设计提出了更高的要求，输变电系统的设计也越来越全面、越来越系统。居民与工业用电量迅速增长，对电能的质量、供电的可靠性的要求日益提高，因此对变电站的设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性与经济性方面，它和企业的经济效益、设备

22、人身安全是密切相关的。结合我国电力现状和大型企业工厂的电力需要，给各行各业提供充足、可靠、优质、廉价的电能，优化设计变电站，提高供电电能质量，并根据企业规模和未来的发展，结合当地的地理环境，使设计出来的35kV变电站应充分体现出供电的可靠性、安全性、经济性。1.2 变电站的发展趋势我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。1.变电站接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高

23、以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。为了提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。简化接线方案集中在这些方面：我国500kV、330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。近期国内新建的许多变电站220kV及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。2.大量采用新型电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用

24、SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。3.变电站占地及建筑面积减少变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。 配合我国经济建设的迅速发展，搞好电网建设尤为重要。其中，变电站设计是电网建设的一个重要环节。研究和分析国内外变电站技术的发展，把握其趋势，对变电站设计是很有

25、必要的。1.3 变电站设计的主要任务本次设计是以工程实际为设计对象，要完成变电所主接线方案确定，主变压器型号选择、容量及台数选择，短路电流计算，高、低压电气设备选择，变电站防雷保护等工作。由于是真正的实际工程，因此要求设计时要严肃认真，用一丝不苟的态度对待这次设计。通过这个环节的学习，提高我们在变电所工程设计、计算机绘图等方面的能力，提高分析问题、解决问题的实际工作能力。本次变电站设计的主要任务是：1.根据对原始资料对变电站进行总体分析，进行负荷统计。2.根据负荷统计的相关情况和有关规程合理选择主变压器的台数、容量、型号。3.选择2个不同的电气主接线方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案

26、完成变电站电气主接线的设计。4.根据电气设备选择、校验和继电保护的需要，确定主接线上的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式，计算各短路点短路电流值。要求：有完整的计算电路图；有详细的计算过程；有完整的计算结果汇总表。5.根据各设备的工作环境、正常运行时的工作电压及负荷大小，选择有关设备的型号及额定参数。并应根据故障时的短路电流及其作用时间，校验各设备的动、热稳定性。这些设备主要包括：断路器、隔离开关、电压和电流互感器、电缆、母线、等电气设备的选择与校验。6.对变电站进行防雷保护，根据实际情况确定变电站的大小并计算出所用避雷针的根数和选用的型号。1.4 变电站设计原则变电站设计一般应

27、遵循以下原则：1.遵守规程、执行政策：必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2.安全可靠、先进合理：应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质最合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3.近期为土，考虑发展：应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4.全局出发，统筹兼顾：按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。变电站供电设计是整个矿山设计中的重要组成部分。变电站设计的质量直接影响到煤矿的生产及发展。1.5 论文总体结构概述

28、本文研究的内容是大型企业变电站的设计，包括对变电站的负荷进行统计计算、主变压器选型、损耗计算、短路电流计算、电气设备选型与校验、防雷保护等内容。由于将理论部分与计算部分分离开来有助于行文，而且这样写使论文结构清晰、条例清晰，故本论文包括理论论述与工程计算两大部分。理论论述部分包括如下章节：第一章主要介绍了变电站的相关知识及其发展趋势、变电站的设计任务与设计原则等内容；第二章主要介绍了矿山供电系统的基本知识及其供电要求，同时将本次变电站设计的原始资料进行了论述；第三章主要介绍了如何进行负荷计算与如何进行主变的选择，最后介绍了如何改善电网的功率因数；第四章主要介绍了电气主接线的类型与其设计原则，最

29、后进行电气主接线方案的优缺点比较并确定本次设计的最终方案；第五章主要介绍了短路电流的起因及危害，然后介绍了短路电流常用的计算方法；第六章主要介绍了电气设备的相关知识与在变电站设计中选择电气设备的一般性原则；第七章主要介绍了变电站的防雷保护与避雷针的基本知识。工程计算部分包括如下章节：第一章为变电站的负荷计算，第二章为短路电流的计算，第三章为电气设备的选型与校验，第四章为变电站的防雷保护计算。2 矿山供电系统2.1矿山供电系统矿山供电电压为6110kV，视矿山井型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为变电站受电电压为35110kV，变电站为双电源供电。经总降压站降压后电压为310kV，经架空线或

30、电缆向车间、井下变电所及高压用电设备等配电，组成煤矿的高压供电系统。经车间和井下变电所再次降压为380、660、1140V或更高电压后，向低压用电设备配电，又组成了矿山低压供电系统。矿山供电系统的接线应保证供电可靠，接线力求简单，操作方便，运行安全灵活，经济合理。1.供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性，不可片面强调供电可靠性而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。2.操作方便，运行安全灵活供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和检修，以及运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。3.经济合理接线

31、方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用，以及提高供电安全性。提高经济性的有效措施之一就是高压线路尽量深入负荷中心。4.具有发展的可能性接线方式应保证便于将来发展，同时能满足分期建设的需要。2.2 矿山变电站的类型煤矿企业中有以下几种不同类型的变电站（所）。1.地面降压变电站地面降压变电所是矿山供电的枢纽，它担负着接受电能、向井上、井下分配电能的任务。本次设计要求的就是设计地面降压变电站，它是整个矿山供电系统的核心。2.井下中央变电所井下中央变电所是全矿井下供电中心，接受从地面变电站送来的高压电能后，分别向采区变电所及主排水泵等高压设备转供电能，并通过变电所

32、内的矿用变压器降压后，再向井底车场附近的低压动力和照明供电。3.采区变电所采区变电所是采区供电中心，其任务是将中央变电所送来的高压电能变为低压电能，并将电能配送到采掘工作面配电点或用电设备。采区变电所的电器主接线应根据电源进线回路数、负荷大小、变压器台数等因素确定。 4.移动变电站对于机械化程度较高的采区，特别是，它单机容量和设备的总容量都很大，采区范围广、回采速度快，若仍采用固定变电所既不经济，又不易保证供电质量，因此必须采用移动变电站。以缩短低压供电距离，使高压深入负荷中心，以利于保证供电的经济性和供电质量。2.3 变电站设计的原始资料本矿山变电站采用两回独立的线路供电，一回路是直接从上级

33、线路引入，长度为10km；另一回路是经中间变电所引入的，上级线路到中间变电所的距离为8.5km，中间变电所到本变电所的距离为3.5km，上级的35kV母线的最大及最小短路容量分别为1200MVA和800MVA，线路选的型号为LGJ-95型。35kV系统为无限大系统，该地区海拔1000m，地震级5级，最低温度-20，最高温度40，雷电日30天/年，年降水量, QF1动稳定性符合要求。(2) 热稳定性校验电气设备应满足的热稳定条件是：式中，制造厂规定的在t秒内电气设备的热稳定电流，这个电流是在指定时间内不使电气设备各部分加热到超过所规定的最大允许短时温度的电流，三相短路稳态电流，t与相对应的时间，

34、单位s；t假想时间，单位s。=43.3=18.9741.75=630.02,故QF1热稳定性符合要求。(3)对断路器容量进行校验QF1在10kV的短路容量为750MVA，使用在6kV时的短路容量为故选SN10-10/2000-43.3符合要求。2.35kV母联断路器QFC1由于35kV母联断路器QFC1计算内容与计算方法和35kV出线侧断路器QF1完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表3.1。表3.1 35kV母联断路器QFC1技术数据及计算数据计算数据SW2-35技术数据工作电压UN（kV）35额定电压UN（kV）35工作电流Ica（A）329.91额定电流IN（A）1000

35、短路电流Id（kA）50.69额定断流量Idn（kA）100=19.88*1.75691.63=16.541089故35kV母联断路器QFC1符合要求。 6kV出线侧断路器选择1.主提升机进线支路断路器QF2该进线最大工作电流为： QF2的额定电压为6kV，长时工作电流99.43A,布置在室内，初步选用断路器为户内少油断路器，型号为ZN3-10/600-150,额定电压10kV,额定电流600A，所选断路器参数如表3.1。(1) 动稳定性校验QF2按d2点最大短路冲击电流校验，即, QF2动稳定性符合要求。(2) 热稳定性校验=8.7*4=302.76=6.705*1.25=49.69表3.2

36、 主提升机断路器QF2技术数据及计算数据计算数据ZN3-10/300-15技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）99.43额定电流IN（A）300短路电流Id（kA）10.957额定断流量Idn（kA）15=10.9572*1.25150.070=8.72*4302.76故主提升机断路器QF2符合要求。2.副提升机等进线支路断路器选择由于副提升井断路器、北风井断路器、南风井断路器、压风机断路器、地面低压断路器、井下负荷断路器计算内容与计算方法与主提升井断路器完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表3.3、表3.4、表3.5、表3.6、表3.7。

37、表3.3 副提升机断路器QF3技术数据及计算数据计算数据ZN1-10/300-10技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）84.678额定电流IN（A）300短路电流Id（kA）5.036额定断流量Idn（kA）10=5.036*1.2531.702=42*464故副提升机断路器QF3符合要求。表3.4 南、北风井断路器QF4、QF5技术数据及计算数据计算数据ZN1-10/300-10技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）91.16额定电流IN（A）300短路电流Id（kA）4.317额定断流量Idn（kA）10=4.317

38、2*1.2523.296=42*464故南、北风井断路器QF4、QF5符合要求。表3.5 压风机断路器QF6技术数据及计算数据计算数据ZN1-10/300-10技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）107.312额定电流IN（A）300短路电流Id（kA）5.347额定断流量Idn（kA）10=5.3472*1.2535.738=42*464故压风机断路器QF6符合要求。表3.6 地面低压断路器QF7技术数据及计算数据计算数据ZN3-10/600-10技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）408.49额定电流IN（A）60

39、0短路电流Id（kA）4.095额定断流量Idn（kA）10=4.095*1.2520.961=4464故地面低压断路器QF7符合要求。表3.7 井下负荷断路器QF8技术数据及计算数据计算数据ZN5-10/1250-15技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）1046.23额定电流IN（A）1250短路电流Id（kA）10.944额定断流量Idn（kA）15=10.944*1.25149.714=152450故井下负荷断路器QF8满足要求。3.2 隔离开关的选择进线侧隔离开关选择当一台主变故障或断路器检修时，长时最大容量即等于变压器的额定容量。此时，35kV侧

40、隔离开关QS1最大长时工作电流为：Ica=329.91A35kV侧隔离开关最大长时工作电流为，布置在室内，初步选用GN13-35/600,根据短路参数进行动热稳定性校验。1. 动稳定性校验按d0点最大短路冲击电流校验，即, 动稳定性符合要求。2. 热稳定性校验35kV侧隔离开关：=由于6kV侧隔离开关QS1计算内容与计算方法与35kV侧隔离开关QS1完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表3.8。表3.8 6kV侧隔离开关QS1技术数据及计算数据计算数据GN2-10/200技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）1924.5额定电流IN（A）20

41、00短路冲击电流（kA）43.383动稳定电流（kA）100=18.974*1.75630.022=50*525000 6kV侧出线侧隔离开关选择1. 主提升机进线支路隔离开关QS2选择该进线支路最大工作电流： , 布置在室内，初步选用GN6-6T/200,根据短路参数进行动热稳定性校验。 (1) 动稳定性校验QS1按d2点最大短路冲击电流校验，即, QS2动稳定性符合要求。(2) 热稳定性校验=105=500=10.957*1.25=150.070表3.9 隔离开关QS1技术数据及计算数据计算数据GN6-6T/200技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）9

42、9.433额定电流IN（A）200短路冲击电流（kA）27.940动稳定电流（kA）35.5=10.957*1.25150.070=10*5500故主提升机进线支路隔离开关符合要求。2. 副提升机等进线支路隔离开关选择表3.10 副提升井进线支路隔离开关QS3技术数据及计算数据计算数据GN6-6T/200技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）84.678额定电流IN（A）200短路冲击电流（kA）12.842动稳定电流（kA）35.5=5.036*1.2531.702=10*5500故副提升井进线支路隔离开关QS3符合要求。由于副提升井进线支路隔离开关、北风

43、井进线支路隔离开关、南风井进线支路隔离开关、压风机进线支路隔离开关、地面低压进线支路隔离开关、井下负荷进线支路隔离开关计算内容与计算方法与主提升井进线支路隔离开关完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表3.10、表3.11、表3.12、表3.13、表3.14。表3.11 北、南风井进线支路隔离开关QS4、QS5技术数据及计算数据计算数据GN6-6T/200技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）91.16额定电流IN（A）200短路冲击电流（kA）11.008动稳定电流（kA）35.5=4.317*1.2523.296=10*5500故北、南风井

44、进线支路隔离开关QS4、QS5符合要求。表3.12 压风机进线支路隔离开关QS6技术数据及计算数据计算数据GN6-6T/200技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）107.312额定电流IN（A）200短路冲击电流（kA）13.636动稳定电流（kA）35.5=5.347*1.2535.738=10*5500故压风机进线支路隔离开关QS6符合要求。表3.13 地面低压进线支路隔离开关QS7技术数据及计算数据计算数据GN6-6T/600技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）408.493额定电流IN（A）600短路冲击电流（

45、kA）10.442动稳定电流（kA）35.5=4.095*1.2520.961=10*5500故地面低压进线支路隔离开关QS7符合要求。表3.14 井下负荷进线支路隔离开关QS技术数据及计算数据计算数据GN10-10T/1000技术数据工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）1046.23额定电流IN（A）1000短路冲击电流（kA）27.907动稳定电流（kA）160=10.944*1.25149.714=75*528125故井下负荷进线支路隔离开关QS8符合要求。3.3 电流互感器的选择 35kV侧互感器的选择1. 电流互感器额定电压、一次额定电流的确定根据规定：

46、电气设备的额定电压UN不能低于电网的额定电压；互感器原边额定电流IN应大于等于1.21.5倍最大长时工作电流Ica。35kV侧最大长时工作电流为： 故互感器一次额定电流IN（1.21.5）Ica=1.4*329.91=461.874A。表3.15 35kV侧互感器计算数据和所选互感器参数计算数据LCWD-35工作电压UN（kV）35额定电压UN（kV）35工作电流Ica（A）461.874额定电流IN（A）600短路冲击电流（kA）50.69127.28=19.88*1.75691.6315216kV侧与35kV侧计算过程完全相同，计算数据和选定的互感器参数见表3.16。表3.16 6kV侧计

47、算数据和所选互感器参数计算数据LMZ1-10-3000/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）2694.3额定电流IN（A）3000短路冲击电流（kA）48.383945.45=18.974*1.7563076050 6kV侧出线互感器的选择由于主提升井线路互感器、副提升井线路互感器、北风井线路互感器、南风井线路互感器、压风机线路互感器、地面低压线路互感器、井下负荷线路互感器计算内容与计算方法和35kV侧完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表3.17、表3.18、表3.19、表3.20、表3.21、表3.22。.表3.17 主提升机线路计算数据和所

48、选互感器参数计算数据LQJ-10-150/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）139.2额定电流IN（A）150短路冲击电流（kA）27.94033.94=10.957*1.25150.07076050表3.18 副提升机线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ-10-150/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）118.549额定电流IN（A）150短路冲击电流（kA）12.84233.94=5.036*1.2531.702126.56表3.19 北风井、南风井线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ-10-150/5工作电压

49、UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）127.624额定电流IN（A）150短路冲击电流（kA）13.63633.94=5.3472*1.2535.738126.56表3.20 压风机线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ-10-200/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）150.23额定电流IN（A）200短路冲击电流（kA）11.00842.43=4.317*1.2523.296169表3.21 地面低压进线线路计算数据和所选互感器参数计算数据LMJ-10-600/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）5

50、31.037额定电流IN（A）600短路冲击电流（kA）10.44284.85=4.095*1.2520.9611521表3.22 井下负荷进线线路计算数据和所选互感器参数计算数据LMJ-10-1500/5工作电压UN（kV）6额定电压UN（kV）10工作电流Ica（A）1360.10额定电流IN（A）1500短路冲击电流（kA）27.907127.28=10.944*1.25149.7149506.253.4 电流互感器的选择6kV侧出线电压互感器选用JDJ-6,由于电压互感器多采用限流型熔断器保护，故没有必要进行动稳定性、热稳定性校验。35kV侧出线电压互感器选用JD6-35,由于电压互感

51、器多采用限流型熔断器保护，故没有必要进行动稳定性、热稳定性校验。3.5 母线的选择 母线材料和型号的选择 本站35kV装置选用常规配电装置，同时母线上的穿越功率大，持续工作电流较大，为便于布置及运行维护的方便，因此相应的户外汇流母线选用三相水平布置的LF21-铝锰合金管型母线。 母线截面的选择1. 35kV侧母线的选择(1) 按照最大负荷持续工作电流进行选择： 考虑系统在35kV母线上的穿越功率，因此长期允许载流量选择2350A（+70），相应的参数为：导体尺寸100/90mm，导体截面1491mm，计算跨距，相间距离a=3m。(2) 动稳定性校验三相短路时位于同一平面的三相平行母线中产生的最

52、大电动力F为： 式中， 母线的形状系数，对圆形截面的导体取1； 三相短路电流冲击值，A； 母线跨距，cm； a两母线中心线的距离，cm。当母线受力时，作用在母线上的最大弯曲力为：式中，母线的最大弯曲力，； 弯矩系数，当母线系数大于2时；母线的抗弯距，由公式,其中D=100mm,d=90mm,由此可求出W=33.45，作用于母线的最大弯曲应力应小于母线材料的最大允许弯应力,即，而铝锰合金的最大应允力为8820N/cm5858.26N/cm，由此可见该型号电缆满足动稳定性要求。(3) 热稳定性校验由于本站的最高温度+40，因此假设导体短路的发热温度为:，则热稳定系数C值为：满足短路时发热的最小导体

53、截面 满足要求。2. 6kV母线的选择 本站6kV装置同35kV一样，选用户内常规型配电装置，持续工作电流较大，同样选用三相水平布置的LF21-铝锰合金管型母线。(1) 按照最大工作电流经行选择：长期允许载流量选择3511A(+70),相应的参数为：导体尺寸：F 130/116，导体截面2705mm，导体采用双跨的简支架，每两跨距做一过渡软连接，计算跨距，相间距离。(2) 动稳定性校验三相短路时位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力F为： 母线的抗弯距 作用在母线上的最大弯曲力为：此值小于铝锰合金的最大允许应力8820，满足要求。(3) 热稳定性校验由于本站的最高温度+40，因此假设导体

54、短路的发热温度为:70，则热稳定系数C值为：满足短路时发热的最小导体截面 即能满足要求。3.6 电缆校验由于该变电所设计中所有负荷利用小时数均在1000h以上，故电缆选择时均按经济电流密度选取截面，然后根据环境温度验算其长时电流是否符合要求，以及电压损失和热稳定性校验。1. 主提升井进线电缆校验(1) 按长时允许电流校验截面由表1.2和表1.3可知50电缆长时允许电流=180A，大于最大工作电流=99.43A，故满足要求。(2) 按允许电压损失校验电缆截面线路电压损失为：式中，P负荷的有功功率，kV； L线路长度，m； D电缆的导电率； S所选电缆截面，mm UN线路额定电压，kV。占额定电压

55、百分数： 符合规定，故满足要求。（3) 校验所选截面的热稳定性电缆最小热稳定截面：式中，三相短路稳态电流； 短路电流假想时间，s； C=165导体热稳定常数，由技术手册查得。 由上可见电缆的最小热稳定截面为45.43，小于所选截面95，热稳定性满足要求。由于副提升井进线电缆、北风井进线电缆、南风井进线电缆、压风机进线电缆、地面低压进线电缆、井下负荷进线电缆计算内容与计算方法与主提升井进线电缆完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。表3.23 电缆校验结果名称长时允许电流A最大工作电流A电压损失%最小热稳定截面mm2所选电缆截面mm2是否合格主提升井18099.430.30874.2495合格副提

56、升井15084.6870.73817.4635合格北风井18091.161.41516.5150合格南风井18091.161.41516.5150合格压风机180107.311.61323.250合格地面低压280174.371.05431.23795合格井下负荷10501046.231.51985.31120合格4防雷保护4.1 35kV进线的避雷线保护避雷线是接地良好的金属线，一般采用35 mm2的钢绞线，主要用来保护低矮的建筑物、35 kV及以上的架空输电线路、变压器电线竿、机房、发射架等。单根避雷线的保护范围如图4.1所示。其上部保护角为25，在避雷线高度的1/2处转折，分为上、下保护

57、空间。单根避雷线的保护宽度可按下式计算：当HX0.5H时：WX0.47Kh（HHX）当HX0.5H时，WX=Kh（H1.53HX）式中，Kh为避雷线高度影响系数，当H30m时，Kh=1，当30mH120m。时，；H为避雷线的高度，m；HX为被保护物的高度，m； Kh为避雷线高度影响系数，WX为避雷线一侧在HX水平面上的保护宽度，m。对于35110 kV变电站的进线段，为了限制雷电入侵波的幅值和陡度，降低过电压的数值，应在变电所的进线段上装设防雷装置。图所示为35110 kV变电所进线段的标准保护方式。图中l2km的避雷线用于防止进线段遭直接雷击及削弱雷电入侵波的陡度。由设计资料知，设35kV输

58、电线路距地高HX=15m，A、B两相之间距离为WAB=6m假设H30m且HX0.5H，则Kh=1，WAB=6m0.47Kh(HHX)=0.47*1*（H6）求得H18.766m。因此，35kV输电线路的防雷保护采用架设19m高、2km长的避雷线，路径与35kV输电线路相同。其中避雷线采用35 mm2的钢绞线。由于6kV侧采用输电电缆，故不用进行防雷保护。4.2 避雷器的选择4.1.1 35kV避雷器的选择避雷器的灭弧电压：避雷器的工频放电电压：避雷器的残压：避雷器的冲击放电电压：根据以上数据选取FZ-35型阀式避雷器能满足要求。4.1.2 6kV避雷器的计算选择避雷器的灭弧电压：避雷器的工频放

59、电电压：避雷器的残压：避雷器的冲击放电电压：根据以上数据选取FZ-6型阀式避雷器能满足要求。4.2 避雷针的选择变电所的规模为40m*65m*6m是一个矩形的建筑物，避雷针选在放在建筑物的两侧，要设计的避雷针保护整个区域内的所有电气设备，故要求设计的避雷针最小保护范围要大于这个矩形区域。本次设计中选定采用两个避雷针保护该区域，避雷针的高度初步选定为GJT-18。 表4.1 GJT-18避雷针的参数总高度m基本风压pa地基承载力KN/照明台针塔号304001002GJT-18避雷针在地面上的保护范围避雷针在高度HX的保护半径为RX为 ，满足边缘两侧的保护。两针间的保护范围：避雷针的高度为30m，

60、两针间的最小保护宽度W为20m按照公式为1，两针之间的距离选定为63m，则两针保护的最低点为21m，故两针保护的最小宽度W为22.5m，大于保护的最小宽度20m。因此选用两支高度为30m的GJT-18避雷针满足要求。致谢行笔至此，毕业论文即将完稿；时光如梭，四年的科大生活即将谢幕。这段美好的时光仿佛很长，由懵懂的跨入科大之门到今天为我的学士学业做最后的汇报，我经历了受益终生的教育；又仿佛很短，洋溢着青春的校园生活历历在目，此刻每分每秒都是如此令我留恋与难忘。首先我要感谢我毕业设计时的导师曹娜老师。曹老师治学严谨，学识渊博，平易近人。本文工作的完成倾注着曹老师大量的心血。半年里曹老师不仅传授给我