XX选煤厂35KV变电站供电系统设计.doc

毕 业 设 计（论文）
（说 明 书）

题 目： X庄选煤厂35KV变电站供电系统设计
姓 名：
学 号： 200XXXXX

XXXXX学院
年 12 月 2 日

目录
前 言 1
X庄选煤厂简介 2
第1章 负荷计算及主变压器选择 3
1.1负荷统计及计算 3
1.1.1负荷计算目的与意义 3
1.1.2 需用系数法统计负荷 3
1.2功率补偿 7
1.2.1 提高功率因数的意义 7
1.2.2功率因数补偿的方法 7
1.2.3功率因数补偿及补偿装置的选择 8
1.3变压器的选择 10
1.3.1变压器的选择原则 10
1.3.2变压器台数与容量的确定 10
1.4 变电站位置选择及确定 11
第2章 电气主接线及设备的选择 13
2.1 供电主接线要求 13
2.2系统主接线方案的选择 14
2.2.1 变压器一次侧接线 17
2.2.2 变压器二次侧接线 17
2.3电气设备的选择 18
2.3.1高压开关柜型号的选择 18
2.3.2低压开关柜型号的选择 21
第3章 短路电流的计算 23
3.1短路的相关概述 23
3.2短路电流的计算 24
第4章 变压器的继电保护 27
4.1继电保护的概念及保护装置的组成 27
4.2电力系统继电保护的基本要求 28
4.3变压器的继电保护 28
4.3.1变压器的非电量保护 29
4.3.2变压器的电量保护 31
第5章 变电站的防雷与接地 35
5.1防雷保护 35
5.2接地装置 36
附 录 39
致谢 40
参 考 文 献 41

39

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

前 言
本设计是为XXX有限公司X庄选煤厂35kV变电站供电系统而进行的设计。目的是建立35kV变电站，为选煤厂提供可靠的供电。
整个设计包括了35kV变电站设计的所有内容。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0.95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,也确定了变电站的位置。通过短路电流计算，实现了对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、节约供电。继电保护装置保证了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，满足了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，保证了设备安全。
通过以上的设计，基本构成了X庄选煤厂35kV变电站供电系统的设计，满足了生产和生活的需要，达到了安全用电的要求，同时兼顾了可行性、经济性的原则。
一些具体的数据分析和计算方法，在本设计中已给出详细的说明，为今后的变电站设计也提供了一定的依据。根据这些数据而选用的电气设备也具有参考的价值。
由于本人才疏学浅，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不妥之处，恳请各位老师给予批评指正。

X庄选煤厂简介
平顶山XXX有限公司X庄选煤厂是中国XXX化工集团下设的一座全重介矿区型炼焦选煤厂，采用重介、浮选联合生产工艺，为国内品种最全的炼焦煤生产企业，现有固定资产7398.92万元，职工1586人，其中专业技术人员197人、教授级高级工程师3人，基层单位20个，集体企业1家，并设立有中平能化集团技术中心选煤分中心。1970年建成投产以来，累计入洗原煤1.08亿吨，精煤生产突破7200万吨，实现销售收入231.78亿元。
在40年的发展历程中，X庄选煤厂生产规模逐年提高，经济实力不断壮大。企业相继通过了党建质量管理体系、质量管理体系、环境管理体系、职康安管理体系认证，拥有自主知识产权的双流态微泡浮选技术获得2007年度国家技术发明二等奖，具有田选特色的单元要素管理法2010年2月获得河南省企业管理现代化创新成果一等奖。1979年至今一直保持着“河南省免检产品”称号，2005年获得“河南省名牌产品”称号，先后获得“煤炭工业质量标准化选煤厂”、“优质高效选煤厂”、 省级“文明单位”、“基层先进党组织”、“园林化工厂”等荣誉称号，多次被中国煤炭工业协会授予全国“十佳选煤厂”。

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

第1章 负荷计算及主变压器选择
1.1负荷统计及计算
1.1.1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。
1.1.2 需用系数法统计负荷
由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站负荷计算。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：

式中、、 用电设备的有功、无功、视在功率计算负荷；
用电设备的总额定容量；
额定电压；
功率因数角的正切值；
该用电设备的计算负荷电流；
需用系数。
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
，，，
，

，

2) 压滤车间
，，，
，

，

3) 压风车间
，，，
，

，

4) 储运车间
，，，
，

，

5) 机修车间
，，，
，

，

6)其他车间
，，，
，

，

2.高压侧负荷总计

表1-1 X庄选煤厂负荷统计
设备名称
额定电压/kv
设备容量/
需用系数
功率
因数

有功功率
/
无功功率/
视在功率
/
计算电流
/

安装容量
工作容量
洗煤车间
6
4200
4200
0.7
0.75
0.75
2940
2205
3920
377.2

压滤车间
6
3000
3000
0.75
0.75
0.62
2250
1395
3000
288.7

压风机房
6
1200
1000
0.8
0.91
0.46
800

368
879.1
84.6

储运 车间
6
1200
1000
0.8
0.91
0.62
800
496
879.1
84.6

机修车间
0.38

840
0.6
0.78
0.8
504
403.2
646
981.5

其它车间
0.38

580
0.72
0.78
0.8
417.6
334.1
535.4
813.5

合计

7711.6
5201.3
9301.7
2630.1

3.全厂计算负荷
计算全厂6KV侧总的计算负荷时，应考虑各组间最大负荷同时系数，取，，则

补偿前的功率因数

1.2功率补偿
1.2.1 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。
1.2.2功率因数补偿的方法
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，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。
补偿电容器的接线方式：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 50227—95《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。
1.2.3功率因数补偿及补偿装置的选择
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，补偿后的功率因数应达到0.95以上，即，则全矿所需的补偿容量为：

2.电容器柜数和型号的确定
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100kvar，额定电压为的电容器，装于电容柜中，每柜装3个，每柜容量为300kvar，则电容柜的总数为

由于电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

取n=3，则电容器柜的总数为 台
电容器实际补偿容量

人工补偿后的功率因数

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、电力部门等变电站。装置连接在6KV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1-2所示。
表1-2 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）

GWB－G－300

3

100

6,10
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× 2400

1.3变压器的选择
变压器是工矿企业变电所的重要设备，正确选择主变压器的容量和台数对企业供电的可靠性和经济性具有十分重要的意义。
1.3.1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。
1.3.2变压器台数与容量的确定
在选择变压器时应考虑：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；X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S9型号低损耗、效率高的变压器2台。为使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S9—6300/35型变压器，其主要技术数据见表1-3。
表1-3 所选电力变压器的技术数据
型号
额定电容/KVA
额定电压/KV
额定损耗/KW
阻抗电压/%
空载电流/%
连接组
质量/t
长×宽×高(mm)
高压
低压
空载
短路
S9-6300/35
6300
35

6.3
7.3
41
7.3
0.6
YN， d11
11
2950×2700×2700

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

1.4 变电站位置选择及确定
变电站所处的环境：主导风向——西北方向
最大风速——20m/s
日最高温度——41°C
日最低温度——-15°C
土壤温度——25°C
地震等级——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项要求：
1) 尽量接近负荷中心；
2) 进出线方便；
3) 接近电源侧；
4) 设备吊装、运输方便；
5) 不应设在有剧烈振动的场所；
6) 不宜设在多尘、水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时不应设在污源的下风侧；
7) 适当考虑职工生活上的方便；照顾附近居民用电；
8) 不应设在爆炸危险场所以内和不宜设在有火灾危险场所的正上方或正下方，如布置在爆炸危险场所范围以内和布置在与火灾危险场所的建筑物毗连时，应符合行的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；
9) 所址的标高宜在50年一遇的高水位之上，否则应有防护措施；所址不应为积水浸没，具有生产或生活用水的可靠水源；
10) 高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。
11) 配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时，不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性；
12）留有适当的发展余地；
为满足生产规模扩大需要,适当留有发展余地。
综上所述,确定变电站位置，本设计中变电站的位置如图1-1所示。

图1-1X庄35KV变电站位置简图
第2章 电气主接线及设备的选择
2.1 供电主接线要求
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、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，因此变配电所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。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。
2.2系统主接线方案的选择
本设计是35/6KV的变电站。电源有贾庄引线,为保证供电可靠性,使变压器分列列运行。由于主变容量为6300KVA，一次侧故拟定选用桥式接线。为防止母线上某一段发生故障，发生供电间断造成损失，二次侧采用单母线分段接线。整个供电系统设计方案图见附录。
桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。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2-1所示：

图2-1 内桥接线图
这种接线一次侧可设线路保护，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2-2所示：

图2-2 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2-3所示。

图2-3 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。继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电所占地面积大。
2.2.1 变压器一次侧接线

图2-4 X庄35KV变电站一次侧接线图
其接线方式如图2-4所示。由于本设计中的变电站距电源较近（X庄至贾庄仅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X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
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2-5所示。

图2-5 X庄35KV变电站二次侧接线图
2.3电气设备的选择
2.3.1高压开关柜型号的选择
高压开关柜，又称高压成套配电装置，是按不同用途和使用场合，将所需一、二次设备（高压开关电器、保护和自动绝缘装置、监测仪表、母线和绝缘子）按一定线路方案有机组装而成的一种成套配电设备，主要用于6—10KV供配电系统中受电及配电的控制、监测、和保护，35KV系统现已大量采用。高压开关柜按主要设备的安装方式可分为：固定式和移开式（手车式）。本设计中采用的是金属铠装移开式高压开关柜。在选择高低压开关柜时，综合区域问题,运费以及日常维护等因素；选择了由河南森源电器公司生产的高低压开关柜。

图2-6 森源KYN80-40.5型铠装移开式户内交流金属封闭高压开关柜
1.开关柜的概述
KYN80-40.5型铠装移开式户内交流金属封闭开关设备是在现有产品的基础上设计开发的新一代开关柜，适用于户内三相交流50Hz,额定电压40.5kV户内电力系统中作为发电厂、变电所及工矿企业的配电室接受分配电能之用。并具有对电路进行控制、保护和监测等能力。除广泛用于一般电力系统外，还可使用于具有频繁操作的电力线路中。其外形如图3-6所示。
2.开关柜的结构特点与工作原理
1) KYN80-40.5型开关柜按照GB3906-2006和十八项电网重大反事故措施设计的。整体是由柜体和可抽出部件(即手车)两大部分组成，柜体分四个单独的隔室，外壳防护等级为IP4X，各小室间和断路器室门打开时防护等级为IP2X。具有架空进出线、电缆进出线及其它功能方案，经排列、组合后能成为各种方案形式的配电装置。
2) 开关柜的主母线采用圆管形母线，增加了散热面积，降低集肤效应，减少了发热量，同时使电场分布更均匀。穿墙套管、触头盒采用计算机进行电场分析优化设计，采用双层和内部电场屏蔽结构，采用优质耐老化绝缘材料，增强绝缘性能。
3) 开关柜主绝缘采用空气绝缘，安全可靠。母线相间、对地均为空气绝缘，均满足空气绝缘净距≥360mm。
高压开关柜，是将主要的电器设备（如高压断路器、电压互感器、活避雷器等需要经常检修的电器元件）固定安装在一个有滚轮的手车上，另一部分电气设备装置在固定的台架上。当手车上安装的电器设备发生故障活需要检修、更换时，可以随同手车一起移到柜外，再推入同类备用手车，即可回复供电，且本开关柜具有有“五防闭锁”功能，五防闭锁是指开关柜有五个方面的安全防护功能，即：
(1)防止误合、误分断路器；
(2)防止带负荷分、合隔离开关；
(3)防止带电挂接地线；
(4)防止带地线合闸；
(5)防止误入带电间隔；
其操作机构有弹簧操作机构和电磁操作机构两种。
该开关柜完全金属铠装，有金属板分隔成手车室、母线室、电缆室和继电仪表室等，每一单元的金属外壳均独立接地。在手车室、母线室和电缆室均设有压力释放装置，当断路器（35KV多为真空断路器）或母线发生内部故障产生电弧时，伴随电弧的出现，开关内部气压上升，达到一定值后，压力释放压力并排除气体，以确保操作人员和开关柜的安全。高压开关柜主要参数见表2-1和表2-2。
表2-1 高压开关柜技术参数
项目名称
单位
技术参数
额定电压
kV
40.5
额定绝缘水平
1min工频耐压（有效值）
kV
95
雷电冲击耐压（峰值）
kV
185
额定电流
A
630
1250
1600
2000
2500
额定短路断开电流
kA
20
25
31.5
额定短路关合电流(峰值)
kA
50
63
80
额定短路电流断开次数
次
20
额定短时耐受电流
kA
20
25
31.5
额定短路持续时间
S
4

额定峰值耐受电流(峰值)
kA
20
25
31.5
机械寿命
次
20000
额定操作顺序
O-0.3s-CO-180s-CO

表2-2 35KV真空断路器参数
项目名称
单位
技术参数
额定电压
kV
40.5
额定绝缘水平
1min工频耐压（有效值）
kV
95
雷电冲击耐压（峰值）
kV
185
额定电流
A
630
1250
1600
2000
2500
额定短路断开电流
kA
20
25
31.5
额定短路关合电流(峰值)
kA
50
63
80
额定短路电流断开次数
次
20
额定短时耐受电流
kA
20
25
31.5
额定短路持续时间
S
4
额定峰值耐受电流(峰值)
kA
20
25
31.5
机械寿命
次
20000
额定操作顺序
O-0.3s-CO-180s-CO
2.3.2低压开关柜型号的选择
产品名称：KYN28-12型铠装移开式户内交流金属封闭开关设备。其主要参数见表2-3和表2-4。
表2-3 低压开关柜技术参数
项目名称
单位
技术参数
额定电压
kV
3.6
7.2
12

额定绝缘水平
1min工频耐压（有效值）
kV
42
雷电冲击耐压（峰值）
kV
75
母线额定电流
A
630—3150
开关额定电流（4s）
kA
16
20
25
31.5
40
50
额定短路断关电流
kA
16
20
31.5
40
额定短路关合电流（峰值）
kA
40
50
80
125
防护等级
外壳iP4X,各小室间和断路器门打开为iP2 X
外形尺寸（宽×深×高）
mm
1000×1500×2200

表2-4 VD4真空断路器参数
项目名称
单位
技术参数
额定电压
kV
3.6
7.2
12

额定绝缘水平
1min工频耐压（有效值）
kV
42
雷电冲击耐压（峰值）
kV
75
断路器额定电流
A
630—3150
额定热稳定（4S）
A
16
20
25
31.5
40
50
额定短路断关电流
kA
16
20
31.5
40
额定短路关合电流（峰值）
kA
40
50
80
125
机械寿命
次
20000
额定操作顺序
O-0.3s-CO-180s-CO
本开关柜也具有“五防闭锁”功能。本开关柜的结构特点与工作原理与KYN80-40.5型铠装移开式户内交流金属封闭开关设备基本相似，这里不再赘述。
以下是本设计中对高低压开关柜的分配，如表2-5。
表2-5 高低压开关柜分配表
高压开关柜(35K侧)
低压开关柜 (6KV侧)

5 台
洗煤车间
压滤车间

压风机房

储运车间

备用
1台
1台
1台
1台
1台

第3章 短路电流的计算
供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。
所谓短路，就是供电系统中单相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。
3.1短路的相关概述
1.短路的主要原因
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。
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。
鸟兽危害: 鸟兽跨越部等电位的裸露导体时,造成短路.
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。
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。
3.2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，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是
某量的标幺值=
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、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
短路点的确定及绘制短路计算电路图(见图3-1)和等值电路图（见图3-2和3-3）。

图3-1 计算电路图
电源系统的相对基准电抗

高压架空线路的相对基准电抗

变压器的相对基准电抗:

图3-2 K1点的等值电路图

图3-3 K2点的等值电路图
2.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

K1点的基准电抗电流

三相短路电流

三相短路容量

K2点短路时短路的总回路的总相对基准电抗为

K2点的短路电流和短路容量为
K2点的基准电流

三相短路电流

三相短路容量

表3-1 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）
558.65
1.561
8.721
6.3KV分列运行（K2）
131.58
9.165
12.095

第4章 变压器的继电保护
4.1继电保护的概念及保护装置的组成
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。其结构图如4-1所示。
┌──┐ ┌──┐ ┌──┐
输入─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→ 输出
信号 └──┘ └──┘ └──┘ 信号
↑
整定值
图 4-1 继电保护装置原理结构图
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
    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。

4.2电力系统继电保护的基本要求
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两个方面。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