毕业设计选煤厂35KV供电设计

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1、 毕 业 设 计（论文）题 目： 35KV 变电站设计 姓 名： 盛 夏 学 号： 20112004731 平顶山工业职业技术学院2014 年 5 月 8 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓 名 盛 夏 专业班级 矿山机电 3 班 任 务 下 达 日 期 2014 年 2 月 18 日设计（论文）开始日期 2014 年 2 月 25 日设计（论文）完成日期 2014 年 4 月 30 日设计（论文）题目： 35KV 变电站供电系统设计 指 导 教 师 郭 宗 跃 院（部） 主 任 郭 宗 跃 2014 年 5 月 8 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员

2、会记录 电力工程 学院 矿山机电 专业，学生 盛 夏 于2014 年 6 月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 35KV 变电站供电系统设计 专题（论文）题目： 田庄选煤厂工 35KV 供电系统设计 指导老师： 郭 宗 跃 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 盛 夏 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， , 。平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 盛 夏 专业班级 矿山机电 3 班 年级 2

3、011 级 毕业设计（论文）题目： 35KV 变电站供电系统设计 评 阅 人： 指导教师： 郭 宗 跃 （签字） 2014 年 6 月 12 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 2014 年 6 月 12 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 I摘 要本设计根据平煤集团田庄选煤厂的电力负荷资料，做出来该选煤厂地面 35KV变电站的初步设计。本设计内容共分为六大章，包括主线路的设计、负荷计算与变压器的选择、高压气的选择、变电站的防雷和变电站的位置等。考虑到选煤厂供电系统的特点，对变电站的负荷进行了分组，达到合理、经济的目的；同时对功率因数进行补偿，使其达到 0.9

4、5 以上。结合选煤厂的特点及位置确定了系统主接线及运行方式。通过短路电流计算，实现了对主变压器的继电保护整定。在选择电气设备时，考虑了变电站的室内外结构和布置、操作方便等问题。变压器采用节约、环保型，使整个供电系统能够可靠、安全供电。继电保护装置在被保护设备发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障切除。考虑到电器设备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足接触电压和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电站的电气设备遭到雷击，还进行了防雷保护，保证了安全，以提高变电站的安全性。关键词：35KV 变电站 保护装置 接线方式 主变压器。平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 II目 录

5、摘摘 要要 .I I目目 录录 .IIII第一章第一章 负荷计算及主变压器选择负荷计算及主变压器选择 .1 11.1 变电站位置选择. .11.2 负荷统计及计算 .21.2.1 负荷计算目的与意义 .21.2.2 需用系数法统计负荷.21.3 功率补偿 .61.3.1 提高功率因数的意义.61.3.2 功率因数补偿的方式 .71.3.3 功率因数补偿装置的选择 .81.4 变压器的选型和确定.91.4.1 变压器的选择原则 .91.4.2 变压器的台数与容量的选择 .10第二章第二章 供电方式供电方式 .12122.1 田庄选煤厂供电系统图.122.2 供电系统要求 .132.3 供电系统主

6、接线方案的确定.142.2.1 变压器一次侧接线方式确定.182.2.2 变压器二次侧接线的确定.18第三章第三章 供电系统电气设备选型供电系统电气设备选型 .21213.1、高压开关柜型号的选择 .21平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 III3.2、一次侧设备选型方案的确定 .233.3、二次接线的确定方案 .243.3.1 二次侧设备选择及接线 .243.3.2、供电电缆的选择.25第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 .27274.1、计算短路电流的意义. .274.2、短路电流. .274.3、短路电流的计算 .28第五章第五章 主变压器的保护主变压器的保护 .32325.1

7、继电保护.325.2.电力系统继电保护的要求 .335.3 主变压器的保护.345.3.1 主变压器的保护.35第六章第六章 变电站的防雷与接地变电站的防雷与接地 .40406.1 防雷保护.406.2 接地保护.42结结 论论 .4545参考文献参考文献 .4646致致 谢谢 .4747平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 1 页.第一章 负荷计算及主变压器选择1.1 变电站位置选择.变电站所处的环境：主导风向东南西北方向最大风速20m/s、高温度41C、最低温度-15C、土壤温度20C、震等级7 级。变电所位置合适与否，将直接关系到供电的可靠性、经济性和安全性。因此变所的所址应符合以下几

8、项要求：接近负荷中心； 进出线方便； 接近电源侧； 设备吊装、交通方便； 不应设在有剧烈振动的场所；照顾附近居民用电；不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时不应设在污源的上风侧；所址不应为积水浸没，具有生产或生活用水的可靠水源；不应设在爆炸危险场所以内和有火灾危险场所的正上方或正下方；高层建筑地下层配变电所的位置，要选择在通风、散热条件较好的场所。 配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时，不要设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性；留有适当的发展余地；综上所述,来确定变电站位置，如图 1-1:平顶山工

9、业职业技术学院毕业设计论文 第 2 页.图 1-1 田庄 35KV 变电站位置1.2 负荷统计及计算 1.2.1 负荷计算目的与意义供配电系统的设计,首先要根据用户的原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷进行统计,其目的是确定供配电系统方案，并选择其中的各个元器件（如电力变压器、开关设备、导线及电缆等） ，以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外，负荷计算也是合理地进行无功补偿的重要依据。负荷计算的准确与否直接影响着供电设计的质量。但是，由于影响负荷变化的因素众多,要准确地计算出实际负荷的大小几乎是不可能的,因此负荷计算力求使结果接近实际值。1.2.2 需用系数法统计负荷由

10、于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷的功率因数（）不同，一般又不同时工作，最大负荷不同时出现等情况。所以难以精确cos地计算变电站负荷。故本设计采用了较为精确的需用系数法来进行变电所负荷计算。其计算简便，供电系统的设计目前主要采用这种方法。其计算公式的一般表达式为：平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 3 页. Kw NdcaPKPvarK tancacaPQ VAPScacaK cos/ NcacaUSI3A式中、 分别是用电设备的有功、无功、视在功率计算负荷；caPcaQcaS 用电设备的总额定容量；NP 额定电压；NU功率因数角的正切值；tan该用电设备的计算负荷电

11、流；caI需用系数。dK需用系数法负荷计算的步骤从负载端开始逐级上推，到电源进线为止。1.车间负荷统计 1) 洗煤车间:，0.88NPKW4200dK7 . 0cos75. 0tan，NdcaPKPKW294042007 . 029400.88=2587.2KVartancacaPQ，coscacaPSKVA392075. 02940NcacaUSI3A2 .3776339202) 压滤车间:，0.88NPKW3000dK75. 0cos75. 0tan平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 4 页.，NdcaPKPKW2250300075. 0tancacaPQvar198088. 0225

12、0kcoscacaPSKVA300075. 02250NcacaUSI3A7 .2886330003) 压风车间:，NPKW2001dK8 . 0cos91. 0tan46. 0，NdcaPKPKW96020018 . 0tancacaPQvar441.646. 0960k，coscacaPSKVA105591. 0096NcacaUSI3A101.56310554) 维修车间:，NPKW840dK6 . 0cos78. 0tan8 . 0，NdcaPKPKW5048406 . 0tancacaPQvar2 .4038 . 0504k，coscacaPSKVA64678. 0504NcacaU

13、SI3A5 .98138. 03646AKIca2 .6238. 0/65 .981ca1其他类负荷的计算依上，见表 1-2 负荷统计计算表3.全厂计算负荷：平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 5 页.KWPca970778422502940var7771690441.69801587.22kQcaKVASca12434.47771970722AIca1203.39.397 .2882 .377补偿前的功率因数：817 . 0124349707cosSPNAT表 1-2 负荷统计计算表设备容量计算容量设备名称电压kv安装工作需用系数功率因数tg有功KW无功kva视在KVA电流A洗煤车间64

14、20042000.700.750.8829402587.23920377.2压滤车间6300030000.750.750.88225019803000288.7压风机房6120012000.80.910.46960441.61055101.5储运车间6120012000.80.910.46960441.61055101.5维修车间0.388400.60.780.80504403.264662.2机电分厂0.388400.650.71.0254655778075厂房照明0.388800.70.750.8861654282079办公楼用电0.382100.70.750.88147129.41961

15、8.9平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 6 页.生活用电0.3811200.70.750.88784690104499.3合计970777711243412031.3 功率补偿1.3.1 提高功率因数的意义由于工矿企业使用的大量的感应电动机和变压器等的用电设备，因此供电系统给有功功率外，还需供给大量的无功功率，为此必须提高工矿企业的功率因数，减少对电源系统的无功功率需求量。提高功率因数的意义：1.提高电力系统的供电能力。在发、输、配电设备容量一定情况下，用户的功率因数越高，则无功功率越小，这样同样容量的供、配电设备，可向更多的用户提供电能。2.减少供电网络的中的电压损失，提高供电质量。用

16、户的功率因数越高，在同样的有功功率的情况下，线路中的电流越小，因而网络上的电压损失越小，用电设备的端电压就越高。3.减少供电网络的电能损耗。在线路电压和输送的有功功率一定的情况下，功率因数越高，电流越小则网络中的电能损耗就越少。可见，提高功率因数，可以充分利用现有的变电、输电和配电设备，保证供电量，减少电能损耗，提高供电效率，因而具有显著的经济效益。为此，我国电力部门实行电费奖惩制度，一般对功率因数大于 0.9 的用户给予奖励，而小于 0.9 的用户给予罚款。1.3.2 功率因数补偿的方式提高功率因数的关键，在于如何减少电力系统中各个部分所需要的无功功率，平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第

17、 7 页.特别是减少负载从电网中取用的无功功率，使电网在传送一定的有功功率时，尽量少输送或不输送无功功率。提高功率因数的方法主要有：1.提高负荷的自然功率因数通过采取各种技术措施及改进用电设备的运行情况来提高负荷的功率因数的方法称为提高负荷的自然功率因数。提高自然功率因数的方法有：1)正确选择并合理使用电动机，使其不轻载或空载运行。在条件允许时尽量选用笼型异步电动机。2)合理选择变压器容量，适当调整其运行方式，尽量避免变压器空载或轻载运行。3)对于容量较大，且不需要调速的电动机，尽量选用同步电动机，并使其运行于过激状态。因为同步电动机运行于过激状态时呈容性负载，能补偿线路上其他感性负载的无功功

18、率。2.人工补偿法提高功率因数若自然功率能满足要求，应采用人工补偿方法来提高功率因数。目前工矿企业变电站多在 6KV 母线上装并联电容器来进行集中补偿，本变电站设计也采用了该方法。从理论上讲，把并联电容器分别安装在用电设备附近，就地进行无功补偿，可减少供电线路和变压器中的无功负荷，降低线路和变压器中的有功电能损耗，补偿范围大，补偿效果也好。但是这种安装方法设备总投资大，且电容器在用电设备停止工作时，电容器也一并被切除，所以其利用率不高。因此单独补偿只适用于个别补偿容量大的用电设备，如大型感应电动机、高频感应电炉等。在实际中，对于需要无功功率容量相当大的工矿企业多采用高压集中补偿。补偿电容器的接

19、线方式：当电容器组采用三角形接线时，若某一电容器内部击穿会造成相间短路故障，有可能引起电容器爆炸。而星形接线时，当某一电容器被击穿时，故障电流仅为电容器组额定电流的 3 倍，不会形成相间的短路故障，因而GB 5022795并联电容装置设计规范中规定：高压电容器组宜采用单星形或双平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 8 页.星形接线。在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。低压电容器或电容器组，可采用三角形接线或中性点接地的星形接线方式。因此，本设计中变电站的电容器补偿装置也采用双星形接线方式。1.3.3 功率因数补偿装置的选择1.利用电容器补偿所需的容量企业为了使功率因

20、数达到规定值以上，一般都用并联电容器的方法进行人工补偿。因全厂自然功率因数，低于 0.9，所以应进行人工补偿，补偿78. 0cosNAT后的功率因数应达到 0.96 以上，即，则全厂所需的补偿容量为：96. 0cosacvar4953292. 0802. 09707)tan(tankPQacNATC2.电容器柜数和型号的选择与确定电容器采用双星型接线接在变电所的 6KV 母线上，因此选容量为 30kvar，额定电压为的电容器，装于电容柜中，每柜装 10 个，每柜容量为KV3/3 . 6300kvar，则电容柜的总数为：2 .183/3 . 63/6300495322CNWCNCUUqQN由于电

21、容器柜要接在两段母线上，为了在每段母线上构成双星型接线，因此在每段母线上的电容器也应分为相等的两组，每组的电容器柜数为：5 . 442 .184Nn取 n=6，则电容器柜的总数为： 台24226N电容器实际补偿容量：var65313/3 . 63/62430022kUUNqQCNWCNC平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 9 页.人工补偿后的功率因数：var124165317771kQQQCacKVAQPSacac7870124177712222987. 078707771cosacacSP 故可得功率因数符合要求。GWB-G 型高压无功固定补偿装置用于于负荷稳定、无需自动控制的工矿企业、

22、电力部门等变电站。装置连接在 6KV、10KV 母线上，用于改善系统功率因数、调整网络电压及降低线路损耗。故本变电所选用此电容补偿柜，采用由成都瑞杰科能电器有限公司生产的电容补偿柜，其主要技术参数如表 1-3 所示。表 1-3 电容补偿柜参数型号规格电容台数单容/（Kvar）额定电压/KV过负荷能力断电能力柜体尺寸宽厚高（mm）10306,10允许在1.1Vn或1.3In条件下运行断电 5 分钟后剩余电压降至50V 以下1200 1600 24001.4 变压器的选型和确定1.4.1 变压器的选择原则对于有一类负荷的变电所，应满足用电设备对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定:矿井变电所

23、的主变压器一般选用 2 台，当其中 1 台停止运行时，另一台变压器应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿计算负荷的80%；工业企业设计规范中也规定，对具有大量一类、二类负荷的变电所，一般选用 2 台变压器，当其中 1 台停止时，另一台变压器应能保证所有一类、二类负平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 10 页.荷的正常用电，并不得小于全部符合的 70%80%。 对于只有二类、三类负荷的变压器，可以只选用 1 台变压器，但应敷设与其他变电所相连的联络线作为设备电源。对季节负荷或昼夜负荷变动较大的，易采用经济运行方式的变电所，也可采用 2 台变压器。1.4.2 变压器的台数与容量的选择在选择

24、变压器时应考虑：供电的可靠性，经济性，节约，在未来十年内的用电量的增加等因素；田庄洗煤厂负荷对于平煤集团来讲属于重要的二类负荷；故本设计在选用变压器选用了 S(F)11 型号低损耗、效率高的变压器 2 台。两台变压器分列运行，所以每台变压器的容量为： 由于东北是我国的重工业基地，重工业较发达，故本变电站设计欲从沈阳天通电力设备有限公司购置 2 台 S（F）118000/35 型变压器，其主要技术数据见表1-4。表 1-4 所选电力变压器的技术数据额定电压（Kv）损耗（Kw）外形尺寸（Mm）轨距（MM）型号额定容量（Kva）高压低压连接组别空载负载空载电流（%）短路阻抗（%）长宽高横向纵向S（F

25、）118000/358000356-10YN，d117.2038.480.427.540003040351014351435KVASKSactpTN6690787085. 0平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 11 页.第二章 供电方式2.1 田庄选煤厂供电系统图洗煤车间洗煤车间压滤车间压滤车间办公楼用电压风机房维修车间储运车间机电分厂厂房照明生活用电图 21 田庄选煤厂供电系统图平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 12 页.2.2 供电系统要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和

26、电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，变电站主接线必须满足以下基本要求：1.安全性高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；变配电站高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，线路上避雷器前不必装隔离开关。2.可靠性断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、

27、变电站全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计。3.灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。4.经济性主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于工厂变配电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此变配电

28、所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 13 页.合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；采用真空断路器。优化接线及布置，减少变电站占地面积。5应具有扩建的可能性随着选煤厂的规模扩大，电力负荷增加很快.因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性.总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧凑以及综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。2.3 供电系统主

29、接线方案的确定本变电所是 35/6KV，电源进线的终端变电所，电源有贾庄引线,为保证供电可靠性,并自行有单回路改为双回路供电,使变压器分列列运行。主变容量 8000KVA，故拟定选用桥式接线.桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。以下对其可行性作简单比较。内桥接线：它由两台受电线路的断路器和内桥上的母联断路器组成。主变压器与一次母线的隔离开关联结。它的优点是切换进线方便，设备投资、占地面积相对全桥少，缺点是倒换变压器不方便，继电保护较复杂，适用于距离较长，变压器切换不很频繁的变电所。内桥接线方式如图 2-2 所示：平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 14 页.图 2-2 内桥接线图这种接线一次

30、侧可设线路保护，但主变压器和受电线路保护的短路器均由受电断路器承担，互有影响，这是它的主要缺点。主变压器一次由隔离开关与母线联接，对环形供电的变电所，在操作时常被迫用隔离开关切合空载变压器。当主变压器电压为：电压 35KV，容量 7500KVA 以上时，其空载电流超过了隔离开关的切合能力。此时必须改用由五个断路器组成的全桥接线。外桥接线：它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络短路器组成，进线由隔离开关受电。外桥接线方式如图 2-3 所示：平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 15 页. 图 2-3 外桥接线这种接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母

31、线分段的结线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便。所以这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所。全桥接线：它由进线的两台断路器、变压器一次侧的两断路器和 35KV 汇流母线上的联络短路器组成. 全桥接线方式如图 2-4 所示：平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 16 页.图 2-4 全桥接线图这种接线方式适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电站（高压有穿越时负荷时） 。继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电所占地面积大。平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 17 页.2.2.1 变

32、压器一次侧接线变压器一次侧接线方式确定方式确定 图 2-5 田庄 35KV 变电站一次侧接线图其接线方式如图 2-5 所示。由于本设计中的变电站距电源较近（仅 1.2 公里） ，且途中故障物不多，所以出现线路故障的可能性较低，也为了减少有色金属的浪费，只选择一个电源。但田庄选煤厂对于平煤集团来讲，是较为重要的二类负荷，又基于本变电站所主变容量较大，所以采用全桥接线作为本变电站的主接线方式，确保供电的可靠性、安全性及操作的灵活性。2.2.2 变压器二次侧接线变压器二次侧接线的确定的确定 本设计采用单母分段，母线用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减小母线故障影响范围。可以提高可靠性和灵活

33、性。对重要用户从不同分段上引接，以便在母线上某一段发生故障的时候，能保证重要用户的正常供电，简单清晰，设备少，操作方便，且有利于扩建。其接线方式如图 2-6 所示。平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 18 页.图 2-6 田庄 35KV 变电站二次侧接线图平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 19 页.平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 20 页.第三章 供电系统电气设备选型3.1、高压开关柜型号的选择35KV 室内布置及 6(10)KV 高压配电装置一般采用具有无妨功能的成套高压开关柜。其五防是：防止误分、误合断路器；防止带负荷分合隔离开关；防止带电挂地线；防止带地线和隔离开关；防

34、止误入带电间隔；根据安装和检修方式选择固定式或移开（手车）式高压开关柜。固定维护检修不方便，但价格较低；移开式价格虽高，但灵性好，又便于维护检修，适用于大型变电所或可靠性要求较高的变电所。当由柜后引出架空出线时，应选用里墙安装的开关柜；当电缆出线时，可选用靠墙安装的开关柜。在高压开关柜中大都装设少油断路器，对于频繁通断或短路故障较多的线路，要选用装有真空断路器的开关柜。选择高压开关柜时还应考虑其操作机构，手动式用于小型变电所；电磁式用于大、中型的变电所。选用情况见表 31、表 32：表 31 35KV 设备的选择附件型号序列号出厂日期生产厂家最后一次检修日期备注高压开关柜KYN60-40.50

35、8G10692010-2四川电器集团有限公司高压开关柜尺寸1200*2550*2600断路器RES15-40.510692010-1四川电器集团有限公司六氟化硫操作机构CT100 DC220V隔离手车电压互感器母线侧电流互感器LDJ2B-35 30VA600/50.2/5P20A：12-40B：12-39C：12-362009-12四川电器集团有限公司平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 21 页.进出线侧电流互感器LDJ2B-35 30VA600/50.5/5P20A：12445B：1-6C：12-302009-12四川电器集团有限公司高压熔断器开关智能操控装置EDIED091254311

36、2009-12珠海一多电气自动化有限公司微机消谐装置过电压保护器接地开关温湿度传感器DXNS3-27B穿墙套管CMZ5-35触头盒CHZ2B-35 630A放电计数器主母线LMY-8010分支母线表 32 6KV 设备选择附件型号序列号出厂日期生产厂家最后一次检修日期备注高压开关柜KYN28A-1299123102009-12河南森源电气股份有限公司高压开关柜尺寸800*1500*2300断路器VSP-12101000272010-1河南森源电气股份有限公司真空电流互感器LZZBJ9-10C2150/5A：9033479B：9033497C：90334732009-12河南森源电气股份有限公司

37、电压互感器0.2/0.5/5P20三相过电压保护器FDB-B-7.6F/131-JTB200951902009-12安徽菲迈斯电气有限公司开关智能操控装置EDEED09125432009-珠海一多电平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 22 页.3012气自动化有限公司接地开关JN15-7.2/31.5-801208032009-12河南森源电气股份有限公司零序电流互感器ZH-LJK-12035902009-12保定市中恒合力电气有限公司加热器JPK74222009-12扬州市沪迪电器有限公司主母线分支母线TMY-606三相多功能电能表DSSD51 CL0.5011257912009深圳市龙

38、电电气有限公司出线电缆3.2、一次侧设备选型方案的确定高压开关柜的一次方案确定，应根据开关柜的用途、负荷类型和容量大小、有无返送电的可能、对控制的要求、对保护的要求以及布置安装条件等因素考虑。1)、进线柜采用断路器控制和保护，应有两组隔离开关，变压器两侧的开关柜，可只有一组隔离开关。为了进行主变压器的差动保护，每相最好都装设电流互感器。如采用柜顶进线和靠墙安装，应采用两柜组合进线。如柜后进线，也可采用单柜进线。2)、联络柜一般采用断路器联络，断路器两侧均应装隔离开关，所以也为两柜组合使用。电流互感器应根据保护和测量的要求选择。对于小型变电所也可用隔离开关联络。3)、出线柜对于负荷小、保护时限要

39、求不太严格的设备或线路，出线柜可采用负荷开关控制，除此以外采用断路器控制。如有返送电的可能，则断路器两侧均应装设隔离开关。当平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 23 页.抵押变压器在地面变电所内部时，在变压器一侧可不装隔离开关。电流互感器一般只在两相上装设，对于控制和保护电容器的开关柜最好在三相上均装设电流互感器，所有出线柜均应装有零序电流互感器。另外，还需考虑开关柜的架空或电缆出线方式。一般采用即可监视电网绝缘，又有避雷器的开关柜。高压开关柜中的主要元件有隔离开关，断路器，负荷开关、熔断器、电流互感器、电压互感器等3.3、二次接线的确定方案3.3.1 二次侧设备选择及接线在确定高压开关柜

40、的二次接线方案时，应考虑操作电源的种类，开关柜的操作机构，测量、计算仪表和保护装置等因素。确定操作电源的种类和开关柜的操作机构对于大型变电所，多采用直流操作系统；小型变电所多采用交流操作系统，也可采用交、直流操作系统并用的方式，即进线柜和联络柜采用直流操作，其他采用交流操作。对于隔离开关负荷开关和交流操作的断路器采用手动操作机构。1）根据测量、计算的要求选择进线柜（主变压器二次侧总开关柜） 。6（10）KV 进线应装设一个电流表。如在6（10）KV 侧进线电能计量，还应装设一个有功电度表和一个无功电度表。对于大中型变电所，以上仪表均应安装在控制室，故进线柜上无仪表。联络柜。用断路器联络的一般装

41、设一个电流表。出线柜。一般装设一个电流表、一个有功电度表。对控制同步电动机或者独立核算单位，应增设一个无功电度表。静电电容器柜。一般装设三个电流表、一个无功电度表。电压互感器柜。应装设四个电压表（一个指示线电压，另三个指示相电压） ，如平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 24 页.在控制室指示，则柜上无电压表。2）根据保护装置的要求选择对于交流操系统，一般采用反时限的过流保护和独断保护。采用直流操作系统的大中型变电所，多用定时限继电保护装置，对配出线也可采用反时限的继电保护装置。进线柜。6（10）KV 进线的继电保护于主变压器的继电保护合为一个整体，有变压器的瓦斯保护、电流速断保护、差动保

42、护、过流保护和过负 荷保护。由于主变压器的继电保护装置在控制室，故进线柜上无继电保护装置。采用短路的联络柜的出线柜。一般设置过流和电流速断继电保护装置。采用断路器的静电电容开关柜。可采用瞬时动作的电流保护装置。采用负荷开关控制的开关柜和电压互感器柜。采用高压熔断进行短路保护。信号配出线一般设有断路器位置信号，跳闸报警信号，绝缘监视信号。表 3-3 高低压开关柜分配表高压开关柜(35K 侧)低压开关柜 (6KV 侧)洗煤车间压滤车间压风机房储运车间5 台2台2台1台1台3.3.2、供电电缆的选择、供电电缆的选择平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 25 页.表 34 电缆选用情况表名称名称负荷

43、电流负荷电流电缆型号电缆型号电缆长度电缆长度电缆截面电缆截面/mm数量数量/根根洗煤车间洗煤车间377.2BX-6-33001202压滤车间压滤车间288.7BX-6-33201202压风车间压风车间101.5BX-6-3200251储运车间储运车间101.5BX-6-3350251维修车间维修车间62.2BX-6-3260251机电分厂机电分厂75BX-6-3350251厂房照明厂房照明79BX-6-3300251办公楼用办公楼用18.9BX-6-3200251生活用电生活用电99.3BX-6-3200251平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 26 页.第四章 短路电流的计算4.1、计算

44、短路电流的意义.供电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电气的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流过大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因为开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑限制的措施I I,既需要计算I I。短路电流计算是选择和检验电气设备的提前和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需求，应对不同的短路电流进行校验。4

45、.2、短路电流.1.短路的主要原因1) 绝缘损坏: 电气设备年久陈旧,绝缘自然老化;绝缘下降;绝缘受到机械损伤;供电系统受到雷电的侵袭或者在切换电路时产生过电压,将电气装置绝缘薄弱处击穿,造成短路。2) 误操作: 运行人员不遵守操作和安全工作规程而造成误操作而造成短路。3) 鸟兽危害: 鸟兽跨越部等电位的裸露导体时,造成短路.4) 恶劣气候: 雷击造成的闪络放电或避雷器动作,架空线路由于风大或导体覆冰引起电杆倾倒等。5) 其他意外事故: 挖掘沟渠损伤电缆,起重机臂碰触架空导线,车辆撞击电杆等。2.短路的危害 短路时系统的阻抗大幅度减小,而电流大幅度增加.通常短路电流可达正常工作电流的几十甚至几

46、百倍,在大电力系统中短路电流可达几万甚至几十万安培.这样平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 27 页.大的短路电流将产生极大的危害,归纳起来其主要危害有以下几种:1) 短路时产生很大的电动力和很高的问题,会使短路电路中的元件受到损坏.2) 短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行。3) 短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电,而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失.4) 严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列。5) 不对称短路,像单相短路和两相短路,短路电流会产生较强的不平衡交变电

47、磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，有可能引发误动作。3.计算短路电流的目的 为了使电力系统可靠、安全地运行，将短路带来的损失和影响限制在最小范围，必须正确地进行短路电流计算，以解决下列技术问题：1) 选择电气设备。选择电气设备时，需要计算出可能通过电气设备的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以检验电气设备的分断能力及动态稳定性和热稳定性。2) 选择和整定继电保护装置。选择和整定继电保护装置时，需要计算被保护范围内可能产生的最小短路电流，以校验继电保护装置动作的灵敏度是否符合要求。3) 选择限流电抗器。当短路电流过大时，造成设备选择苦难或不经济，这时可在供电

48、线路中串接电抗器来限制短路电流。通过短路电流的计算，决定是否使用限流电抗器，并确定所选电抗器的参数。4) 确定供电系统的接线和运行方式。供电系统的接线和运行方式不同，短路电流的大小也不同。只有计算出在某种接线和运行方式下的短路电流，才能判断出这种接线及运行方式是否合适。4.3、短路电流的计算进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 28 页.法叫做标幺值法。标幺值的概念是：某量的标幺值=与实际值同单位该量的标准值任意单位该量的实际值所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源

49、、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。1.绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗取基准功率 (取基准功率)MVAda100S短路点的确定及绘制短路计算电路图(见图 3-12)）绘制短路计算电路图和等值电路图如图 3-1 所示，05. 05j0043. 03j9375. 04j058. 02j125. 01jG架空线 电缆电缆0.25Km0.5Km2KmK1K2X11X2X3X4X5(a)计算电路图(b)短路的等值电路图12345K1K235KV6KVSF11-8000/35图 4-1 35Kv 电源系统的相对基准电抗：125

50、. 08001001sdadaSSX平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 29 页.35KV 高压架空线路的相对基准电抗:058. 03710024 . 02202dadadaUSLxX 35Kv 入地电缆线路的相对基准电抗： 0043. 0371000.54 . 02203dadadaUSLxX变压器的相对基准电抗: 0.937581001000.75100%4*4TNdazdadaSSuXX6Kv 电缆的相对基准电抗： 05. 06.31000.2508. 02205dadadaUSLxX 系统总电抗值： 1748. 10.050.93750.0043580 . 0251 . 05321

51、dadadadadaXXXXX2.计算短路电流和短路容量:K1 点的短路电流和短路容量：k1 点短路时短路回路的总相对基准电抗为：1873. 00043. 0058. 0125. 0*321dadadadaXXXXk1 点的基准电抗电流: KAUSIdadaskda56. 137310031三相短路电流:KAXIIdadak329. 81873. 056. 1)3(1三相短路容量:平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 30 页.MVAXSSdadak91.5331873. 01001K2 点短路时短路的总回路的总相对基准电抗为:1748. 105. 09375. 00043. 0058. 0

52、125. 0*5*4*3*2*1dadadadadaXXXXXdaXK2 点的短路电流和短路容量为K2 点的基准电流:KAUSIdadakda165. 93 . 6310032三相短路电流:KAXIIdakdak8 . 71748. 1165. 922)3(三相短路容量:MVAXSSdada12.851748. 11002k表 4-2 短路电流计算结果表 短路点三相短路容量(MVA)基准电流（KA）三相短路电流（KA）35KV 进线侧（K1）533.911.568.3296.3KV 分列运行（K2）85.129.1657.8平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 31 页第五章 主变压器的保护

53、5.1 继电保护1.继电保护的相关概念电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。2.继电保护装置的组成 一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。1）测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该起动。 2）逻辑部分输入输入信号信号测

54、测量量逻辑逻辑输出输出信号信号执执行行整定整定值值图 5-1 继电保护装置原理结构图平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 32 页 逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或” 、“与” 、 “否” 、 “延时起动” 、 “延时返回”以及“记忆”等回路。 3）执行部分 执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。动作于跳闸的继电保护，在技术

55、上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。5.2.电力系统继电保护的要求电网对继电保护的基本要求是可靠性、选择性、快速性、灵敏性，即通常所说的“四性” ，这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要对不同的使用条件分别进行协调。1.可靠性继电保护的可靠性是对继电保护最基本的性能要求，它又可分为可信赖性和安全性 2 个方面。可信赖性要求继电保护在异常或故障情况下，能准确地完成设计所要求的动作；安全性要求继电保护在非设计所要求动作的所有情况下，能够可靠地不动作。2.选择性继电保护的选择性是指在对电网影响可能最小的地方，实现断路器的控制操作，以终止故障或电网事故的发展。如对电力设

56、备的继电保护，当电力设备故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开电网的供电电源，即电力设备继电保护的选择性。选择性除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足从电源算起，愈靠近故障点，其继电保护装置的故障启动值愈小，动作时间愈短；而对振荡解列装置，则要求当电网失去同步稳定性时，其所动作的断路器断开点，在解列后两侧电网可以各自安全地同步运行，从而终止振荡等。3.快速性平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 33 页继电保护的快速性是指继电保护应以允许的可能最快的速度动作于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并

57、特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路和母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的最重要手段。4.灵敏性继电保护的灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障和异常状态能够可靠动作的能力。故障时进入装置的故障量与给定的装置启动值之比，为继电保护的灵敏系数，它是考核继电保护灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中都有具体的规定要求。5.3 主变压器的保护 电力变压器是一种静止的电气设备，且是电力系统中十分重要的供电元件。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。1.变压器的故障1)

58、变压器的油箱内部故障：包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。这些故障将产生电弧，烧坏绕组绝缘及铁芯，引起绝缘材料及变压器的强烈气化，甚至造成油箱的爆炸。2) 变压器的油箱外部故障：主要是变压器套管和引出线上发生的相间短路以及单相接地短路等。2.变压器的不正常运行状态由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时磁通密度相当接近于铁芯的饱和磁通密度，因此在过电压或低频等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。3.主变压器配置保护对于上述不正常

59、工作状态，本设计根据 DL40091继电保护和安全自动装置平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 34 页技术规定的规定，变压器应装设以下保护：1) 主变压器的非电量保护:(1) 瓦斯保护.室外容量在 800KVA 及以上和室内容量在 400KVA 及以上的油浸式变压器装设瓦斯保护，作为变压器油箱内各种和油面降低的主要保护.(2)温度保护.防止变压器运行时温度过高。2) 主变压器的电量保护:(1)电流速断保护.容量小于 10000KVA 或两台 6300KVA 分列运行的变压器装设电流速断保护,作为变压器一次侧绝缘套管、引出线及部分绕组相间短路的主保护。(2)过电流保护.作为变压器外部短路及其

60、主保护。(3)过负荷保护 变压器的过负荷保护作用于信号。对于无人值班的变电站，可用作于跳闸或自动切除一部分负荷。5.3.1 主变压器的保护1.变压器的瓦斯保护：在油浸式变压器油箱内发布故障时，短路点电弧会使变压器及其他绝缘材料分解，产生气体（含有瓦斯成分）并从油箱向油枕流动，反应这种气流与油流而动作的保护就是瓦斯保护。瓦斯保护的测量继电器为气体继电器。该本设计中的主变压器是 S（F）11 型油浸式的。因此油箱内发生任何类型的故障或不正常工作状态都会引起箱内油的状态发生变化。气体继电器具有反映油箱内油、气状态和运行情况的功能。用它构成的瓦斯保护能反应包括纵联差动保护不能反应的轻微故障在内的各种故

61、障和不正常状态。气体继电器是构成瓦斯保护的主要元件。它安装在油箱与油枕之间的连接管道上，为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有 1%1.5%的升高坡度。通往继电器的连接管具有 2%4%的升高坡度。气体继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型，现在广泛应用的是开口杯式，故本设计中也选用 FJ80 型开口杯式气体继电器。平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 35 页变压器瓦斯保护的原理接线图如图 4-2 所示。当变压器内部发生轻微故障（轻瓦斯）时，气体继电器 KG 的上触电将闭合，动作于报警器。当变压器内部发生严重故障（重瓦斯）时，KG 的下触点将闭合，动作后经过信

62、号继电器 KS 将发出跳闸信号，同时经过中间继电器 KM，跳开变压器两侧断路器。1图 5-2 瓦斯保护的原理接线图由于气体继电器的下触点在重瓦斯故障时可能有抖动（接触不稳）的情况，因此为了使断路器能够可靠地跳闸，可利用具有自保持触点的中间继电器 KM。为了防止变压器在换油或经行气体继电器实验时误动作，可通过连接片 XB 将重瓦斯暂接到信号回路运行。2.主变压器温度保护主变压器温度保护选用 WTQ-288 型电接点压力温度计。WTQ-288 型电接点压力温度计是利用水银热胀冷缩的原理按比例制成。当主变压器温度升高时，温度计中按比例膨胀的水银推动压力式指针旋转，带动电接点旋转，当温度达到 60时接

63、通一个接点，第一个中间继电器线圈得电，其常开触点闭合，启动冷却系统，对变压器降温。如果温度继续升高，当温度达到 80时，平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 36 页接点接通，信号继电器线圈得电，其常开触点闭合发出信号，提醒运行人员主变压器温度已升高到 80。如果温度还继续升高，当温度达到 85时，接通接点，第二个中间继电器线圈得电，其两个常开触点闭合，出口将主变压器各侧断路器跳闸，同时发出信号。由于主变压器的温度保护是根据经验来确定温度的高低，所以不必计算，只要根据标准整定即可。 3.主变压器的过流保护为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备保护，变压器还必须装设过电流

64、保护，对于单侧电源的变压器，过流保护装在电源侧，保护动作是切断变压器两侧的断路器。图 5-2 所示为变压器过电流保护的单相原理接线图。过流保护的动作应按躲过变压器的最大工作电流整定。动作电流的计算。变压器最负荷作电流为：=132 AmaxLIKVAKV3538000继电器动作电流为 ：AIKKKKILTArewcoop521325/40085. 013 . 1max接线系数，取 1；wK可靠系数，取 1.3；coK返回系数，取 0.85；reKTNI 变压器的额定一次电流；变压器最大负荷作电流，无法确定最大负荷时，按额定电流乘以 2maxLI代替；电流互感器变比。TAK根据继电器 DL31/1

65、0 型继电器的技术数据，动作电流整定为 5A。平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 37 页动作时限整定为 1 s。灵敏度检验。变压器二次侧最小运行方式下发生的两相短路电流折算到变压器一次侧的电流值为：AKIIkk21613 . 635/7800866. 0/866. 02)3(min) 1 (因此保护灵敏度为：5 . 11 . 355/40021611)1(minopTAkwpIKIKS满足保护灵敏度要求。1QF2QFKAKSKMI至信号KT至跳阀图 5-3 变压器过流保护单相原理线图 4.变压器的过负荷保护变压器过负荷保护大都是三相的，所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方式，经过一定延

66、时作用于信号，变压器的过负荷电流是对称的，因此只需在任何一相上装设电流继电器即可，原理接线如图 5-3 所示。保护装置的电能工作电流按躲过变压器额定电流整定。一次动作电流为平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 38 页AAKIKIreTNcoop63.1185. 032105. 101 继电器动作电流为 AAKIITAopop2.045/40063.1101 图 5-4 变压器过负荷保护原理接线图动作时限整定为 10s,选用 DL31/10 型继电器。式中， 可靠系数，取 1.05；Kco 返回系数，取 0.85；reK TNI 变压器的额定一次电流； 电流互感器变比。TAK平顶山工业职业技术学院毕业设计论文 第 39 页第六章 变电站的防雷与接地由于变电站的部分电器设备在室外布置;加之本地区夏春季节多雷雨天气.故应对此作好防雷与接地保护.其防雷设计应做到保护动作灵敏、安全可靠、维护方便，在此前提下，力求经济合理的原则。6.1 防雷保护目前,对雷电还是处于防护阶段.35KV 及以下变电站的防雷保护有直接雷击及避雷针上落雷时产生的反击过电压。本设计为 35KV 变电站，对直击雷防护主要