三河尖煤矿供电设计说明书(毕业设计)
摘 要
本设计是按照煤矿供电系统对供电可靠性，经济性的要求，根据煤矿的负荷性质，负荷大小和负荷的分布情况对本煤矿供电系统做了全面综合的分析，详细阐述了工厂总降压变电所的理论依据。通过对整个供电系统的分析和对煤矿的电力负荷，功率补偿，短路电流的计算，合理的选择电力变压器，断路器等各种电气设备;对煤矿总降压变电所不同的主接线方案进行比较，选择可靠性高，经济性好的主接线方案，实现了煤矿供电系统安全，可靠，优质，经济地运行。
关键词：供电系统 变压器 主接线 短路电流
目 录
1 三河尖矿供电简介…………………………………………………3
2 负荷计算及变压器选择……………………………………………4
2.1计算矿井负荷…………………………………………………4
2.2主变压器选择…………………………………………………5
2.3高压电容器选择………………………………………………6
2.4变压器的容量…………………………………………………6
2.5三河尖矿负荷统计表…………………………………………8
3 短路电流计算及6kv开关继电保护………………………………13
3.1计算前系统运行方式的确定…………………………………13
3.2短路电流计算系统图及等值阻抗图…………………………13
3.3整定方案………………………………………………………15
3.4初算井下变电所的短路容量…………………………………17
4 供电系统……………………………………………………………19
4.135kv变电所电源系统的供电方式……………………………19
4.2变电所一次供电设备初选……………………………………22
4.3母线装置的初选………………………………………………27
4.4电缆选择………………………………………………………27
5 变电所布置…………………………………………………………28
5.1变电所位置的确定……………………………………………28
5.2变电所总体布置的原则与要求………………………………28
6 变压器继电保护……………………………………………………29
6.1变电所继电保护的配置情况…………………………………29
6.2主变压器的继电保护…………………………………………29
7 变电所的防雷………………………………………………………35
7.1变电所雷害来源………………………………………………35
7.2对直击雷的保护………………………………………………35
7.3对雷电入侵波的保护…………………………………………37
7.4对输电线路的保护……………………………………………37
参考文献………………………………………………………………38
致谢……………………………………………………………………39
1 三河尖矿供电简介
三河尖煤矿设计矿井产量为120万吨，经改扩建后矿井产量达到200万吨，三河尖矿上级电源来自沛县孔庄变电所，孔三西线全长11.3公里，孔三东线全长10.4公里，上级参数6kv母线电抗值：最大运行方式为0.448欧，最小运行方式为0.532欧。
三河尖矿供电采用双回路供电，两台主变压器一备一用，原主变压器容量为1450KVA。由于主井、洗煤厂技改，井下HEMS制冷系统运行，原主变压器已不能满足矿井供电要求，35KV变电所进行技术改造，对变电所设备初步选型设计。
2 负荷计算及变压器选择
2.1计算矿井负荷：
2.1.1煤矿供电设计中采用需用系数法
单台设备的计算负荷
Pmax=Kf*Pe/η*ηl=Kx1*Pe
式中: Kx1——单一设备的需用系数
Kf——负荷系数
ηl——供电线路效率，一般取0.9-0.95
η——设备为实际功率时的效率
无功功率按下式计算:
Qmax=Pmax*Tgφ
设备组有功计算负荷按下式计算：
Pmax=Kf*Kt∑Pe*/ηpj*ηl=Kx*∑Pe
式中: Kt——设备组的同时系数，指在最大负荷时，设备组中运行着的设备额定容量之和∑Peg与设备组额定容量之和∑Pe之比
Kx——设备组的需用系数
Kf——设备组的负荷系数，指设备组中运行着的设备实际容量之和∑Pg与设备组额定容量之和∑Peg之比
ηl——供电线路效率，一般取0.9-0.95
ηpj——设备组的甲权平均效率定义为：
ηpj=∑ni=1Pi*ηi/∑nj=1Pj
Pi、ηi——设备组i台设备的实际容量、实际效率
设备组的无功功率和视在功率的计算式如下：
Qmax=Pmax*Tgφpj
Smax=√P2max+Q2max
2.1.2全矿总计算负荷
计算全矿总计算负荷时，应考虑个用电区域之间最大负荷的出现是参差不齐的，因此应把各区域计算负荷相加之后再乘以最大负荷同时系数Ktmax，才得全矿总的计算负荷。煤矿企业Ktmax(采区有两个工作面取0.95，三个工作面取0.9，全矿当∑Pmax>10000KW时取0.8)
全矿有功、无功和视在计算负荷，分别按下式计算
Qmax∑=Ktmax*∑Qmax
Pmax∑=Ktmax*∑Pmax
Smax=√P2max∑+Q2max∑
式中：Qmax∑、Pmax∑——全矿各用电区域计算负荷之和
2.2主变压器选择
2.2.1 矿山地面降压变电所的变压器，一般选用两台，以保证对一、二类负荷的供电可靠性。我矿的重要负荷约占总负荷的80%左右，需100%的备用。为此，当选两台变压器时，每台变压器的容量应为：
Sb≥Kab* Pmax∑/cosφ
式中：Kab——事故时的负荷保证系数，取0.8
cosφ——补偿后的变电所负荷功率因数 要求在0.9以上
2.2.2主变压器容量的选择
(1)对表中的计算负荷求和，则得全矿总负荷
∑Pmax=17777
∑Qmax=17260
(2)取Ktmax=0.8，求得全矿计算负荷
Qmax∑=Ktmax*∑Qmax=17260*0.8=13808
Pmax∑=Ktmax*∑Pmax=17777*0.8=14222
Smax=√P2max∑+Q2max∑=19822
自然功率因数 cosφ= Pmax∑/ Smax=14222/19822=0.718
2.2.3无功功率的补偿
功率因数低，及无功功率很大，矿山企业需给大量无功功率，使发电和输配电设备的能力不能充分利用，浪费了电能。
由于自然功率因数低于规定值0.9，因此应在6kv母线上分别装设电力电容器，使其功率因数提高到0.9
S‘max= Pmax∑/ cosφ‘=14222/0.9=15802
2.2.4补偿后的无功功率为：
Q‘max=√S2max∑-P2max∑=6888kva
固求得6kv母线上所装电容器的容量为
Qc=Qmax- Q‘max=13808-6888=6920kva 取：6950kva
6kv母线上增设6500kva电容器后、实际的无功功率、视在功率、及功率因数分别为：
Qmax∑=13808-6950=6858kva
Smax=√P2max∑+Q2max∑=15789KVA
cosφ= Pmax∑/ Smax=14222/15789=0.90
2.3高压电容器的选择
在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压与其接入电网的工作电压相适应。由于电容器的实际补偿容量与其端电压的平方成正比，所以电容器的台数N应按下式计算：
N=Qc/qN.C(Uw/Un.c)2=6950/45=154取160台。
2.4变压器的容量：
Sb≥14222/0.90=15802KVA
选S11-1600/35型电力变压器，技术数据为
型 号：S11-1600/35 h.v线路端子及中性点端子：L1/AL 200/85
相 数：3相 50Hz I.V线路端子：L1/AL 75/35
额定容量：16000KVA 空载损耗：11691W
额定电压：(35±2)2.5% 16.3KV 负载损耗：64322W
额定电流：263.9/1466.3A 空载电流：0.12%
冷却方式：ONAN 短路阻抗：7.87%
使用条件：户外式 出厂序号：2007-940
联结组标号：YNd11 制造年月：2005-12
绝缘水平： 器身重：15170kg
产品代号：ILB710.4442.02 油 重：600kg
标准代号：GB1094.1-2-19% 油箱附件重：6230kg
3 短路电流计算及6Kv开关继电保护
3.1计算前系统运行方式的确定
：最大运行方式：孔三东线、西线并联运行，下井电缆并联运行，变压器一台运行、一台备用。最小运行方式：孔三东线、西线分列运行，下井电缆分列运行，变压器一台运行、一台备用。
3.2短路电流计算系统图及等值电抗图
3.2.1确定短路点：
短路点应根据变电所电气设备选择和继电保护来定，一般常采用下列地点：
1、矿井地面变电所35kv及6kv母线;
2、压风机房、主、副井车房
3、风井输电线路末端
4、井下中央变电所母线
3.2.2绘制短路电流计算系统图
此图绘制与短路点有关的供电网络，图中应标出母线的平均电压及各元件的电气参数，各短路点的位置、编号及各供电回路的名称。
3.2.3绘制等值电路(电抗)
此图与短路电流计算系统图相对应，将系统图中各元件以其电抗符号代替。
3.2.4短路电流计算
短路电流采用有名制。电压取标准电压等级的平均电压值UP=6.3KV,UP=0.40KV,UP=0.69KV
1) 线路电抗： XL=X0*L
X0------单位长度电抗,Ω/km (高压架空线 0.4Ω/km)
L-------导线长度，km (3-10kv电缆 0.08Ω/km)
线路电阻：RL=L/DS
L------------线路长度，m
S------------导线截面积，mm2
D------------电导率，m/(Ω* mm2) (铜芯铠装电缆 80℃ 44.3)
2)变压器电抗
Xb=Ud%*U2p/Sb
Ud%----------变压器的短路电压百分数
Up------------短路点的平均电压
Sb-------------变压器的额定容量
3)电抗器的电抗
Xk= Xk %*Uke/√3Ike
式中：Xk %----------电抗器的百分电抗值
Uke ----------电抗器的额定电压，v
Ike-----------电抗器的额定电流，A
3.3整定方案
3.3.1电力线路的有时限的电流保护
继电器的动作电流：IDZJ1=KK*KJX*Ijmax/(Kf*Ni)
KK------------ 可靠系数
KJX------------ 接线系数
Ijmax------------ 线路最大计算电流
Kf--------------- 继电器返回系数，对DL型继电器取0.85;GL型继电器取0.8;数字、数字继电器取0.9
Ni-------------- 电流互感器变比
灵敏度校验
KL= I(2)dmin/Idzj≧1.5
I(2)dmin------------被保护线段末端最小两相短路电流
Idzj-------------保护装置的整定电流
3.3.2电流速断保护
(1)线路
继电器的动作电流：IDZJ2=KK*KJX*Idmax/Ni
KK------------ 可靠系数
KJX------------ 接线系数
Idmax------------ 被保护线路末端的最大短路电流
Ni-------------- 电流互感器变比
3.3.3线路变压器组
继电器的动作电流：IDZJ2=KKId1(3)max/Ni
Id1(3)max------------ 变压器二次出口处短路时的最大短路电流
灵敏系数校验： KL= I(2)d2.min/Idzj≧1.5
Idzj ------------ 整定电流
I(2)d2.min ------------ 被保护线路末端的最小两相短路电流
3.3.4时限电流速断
继电器的动作电流：IdzA= KKIdzB
IdzA---------变电所的时限电流速断的动作电流
KK----------可靠系数 取1.2
IdzB-------下级变电所的无时限电流速断的动作电流
灵敏系数校验： KL= I(2)d2.min/Idzj≧1.5
Idzj ------------ 整定电流
I(2)d2.min ------------ 被保护线路末端的最小两相短路电流
3.3.5高压电动机的速断及过流保护
1)电流速断保护
继电器的动作电流：IDZJ2=KK*KJX*Iq/(Ni* Kf)
KK------------ 可靠系数
KJX------------ 接线系数
Iq------------ 电动机启动电流
Kf--------------- 继电器返回系数，对DL型继电器取0.85;GL型继电器取0.8;数字、晶体管继电器取0.9
Ni-------------- 电流互感器变比
灵敏系数校验： KL= I(2)d2.min/Idzj≧2
Idzj ------------ 整定电流
I(2)d2.min ------------ 电动机出口处的最小两相短路电流
2)过负荷保护
继电器的动作电流：IDZJ1=KK*KJX *Ie/(Ni* Kf)
KK------------ 可靠系数取1.2
KJX------------ 接线系数
Ie------------ 电动机额定电流
Kf--------------- 继电器返回系数，对DL型继电器取0.85;GL型继电器取0.8;数字、晶体管继电器取0.9
Ni-------------- 电流互感器变比
电动机过负荷动作时限的整定：大于电动机的起动时间，取10-15秒。
3.4初算井下变电所的短路容量(最大运行方式)
数据：35KV架空线路长度孔三西线11.3KM，孔三东线10.4KM
下井电缆长度1-4路1000M，5-6路1100M
电源参数：最大运行方式0.448Ω，最小运行方式0.532Ω.
煤矿供电系统中，大多属于无限大电源容量系统。我矿属无限大电源容量系统，短路电流计算采用相对值法。在计算高压电网中的短路电流时，一般情况只计算各元件的电抗而忽略其电阻。
绘制等值电路图，计算各元件的相对基准电抗
电源的电抗(包含35KV线路及主变压器)
XX=0.448Ω
电缆电抗
Xda=X0* L/2=0.08*1/2=0.04
D点短路总电阻
X=0.448+0.04=0.488
井下中央变电所母线的三相短路电流为
Id(3)= UAV/√3*0.488=6.3/0.85=7.41KA
Sd=√3*6**7.41=77>50MVA
目前井下开关柜的额定断流容量200MVA，因此每回井下电缆首段不需要加电抗器来降低井下高压系统的短路容量。
4 供电系统
4.1 35KV变电所电源系统的供电方式
矿井地面35KV电源系统(矿区供电系统)为有备用系统的双回路放射式接线。一般为单侧电源供电，正常运行时由一回线路供电，故障时由另一回线路供电。本设计也采用双回路线路供电。
35kv及6kv主接线方式的确定
矿井变电所35kv主接线，应力求简单，运行可靠，操作方便，并适当考虑发展，当为终端变电所或只有两回出线时，一般采用桥式接线(内、外、全桥接线)。
本设计采用全桥接线，其特点是线路侧、变压器侧和母线桥上都有断路器，故其有运行灵活、适应性强的优点，不论是切换变压器还是切换线路都可方便的操作，并易发展成为分段单母线接线的中间变电所。
6kv母线一般采用断路器分段的单母线接线，以保证一类负荷有双电源，单母线分段使用断路器比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换提高供电的可靠性和连续性。
正常供电时，主变压器一台运行，一台备用;6kv母线两段同时运行。
所用电主要是指操作电源用电及所内动力及照明用电，所用电源的设置应按变电所的重要性、变压器容量大小及采用的操作方式等确定。
本设计采用DF0210A智能型直流操作电源系统。对35KV变电所提供断路器分、合闸以及二次回路中的仪表、仪器、继电保护和事故照明的供电。DF0210A直流电源系统由充馈电屏以及蓄电池屏组成。电源系统配置采用高频开关技术的电源模块及大屏幕触摸式监控单元。监控单元界面直观，操作简单，可提供全面的在线模拟量和开关量数据信息，具有完善的保护告警功能以及远程数据传输和通讯接口功能。系统可按照电池的充、放电曲线和时间对电池进行智能自动管理，保证电池的工作寿命。
附系统组成及工作原理 :
4.2变电所一次供电设备的初选
供电设备应按正常工作条件进行初选，即按工作电压即通过电器的最大长时工作电流来选择。尽量选用新型常用开关设备，选型时应尽量同一型号，减少设备种类。6-35kv断路器采用电动操作机构。
4.2.1 35Kv开关设备的初选
矿井变电所35kv设备一般采用户外布置，但本设计采用室内布置。根据供电系统的要求选用的设备有：
1) 隔离开关：选用GN2-35G/630、GN2-35G/600型户内高压隔离开关。
2) 避雷器：主变压器和线路必须装设防雷保护装置。选用Y5W-51/134型避雷器。
3) 断路器：选真空断路器ZW37-40.5型。
4) 互感器：电压互感器应装在一段或二段35Kv母线上，按v/v接线作为测量和保护用，选用GDZP-35型。
电流互感器：在35kv侧装有计量电度表时，应在进线断路器处接入测量用的电流互感器。可选用LCW-35型。
5) 熔断器：电压互感器应装设熔断器作为短路保护，电压互感器选用RW10-35型熔断器。
4.2.2 6kv开关设备的初选
矿井地面变电所6Kv设备为户内布置，应根据使用环境和正常工作作参数选择电气设备。
1) 根据电压选择
所选电器设备的额定电压应不低于所在电网的额定电压，或电气设备的最高允许工作电压(1.1Un----1.15Un)不小于所在电网的最高电压。
Un≥Un.w
式中：Un----电气设备的额定电压
Un.w---电网的额定电压
2) 根据额定电流选择
电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时工作电流。
In≥Ica
式中：In----电气设备的额定电流
Ica ---电气设备所在线路的最大长时工作电流
国产普通电气设备的额定电流，是在环境温度40度的条件下，长时允许通过的最大电流。如果实际环境温度超过40度，电气设备允许的最大尝试工作电流将小于额定值。如果周围环境温度低于40度，对高压电器，每降低1度，允许电流比额定值可增加0.5%，但增加的总数不得超过20%。
4.2.3 按短路条件校验电器设备
1)开关电器断流能力的校验
当开关电器的额定断流容量大于其所在电路的最大短路容量时，开关电器才能可靠的切断短路故障。否则，故障不能切除，并有可能使故障继续扩大，影响到系统的安全运行。开关电器的断流能力应按下式进行校验
Sbr≥S“或S0.2
Ibr≥I“或I0.2
式中：S“、I“为最大运行方式下开关电器安装处的次暂态短路容量;S0.2、I0.2为最大运行方式下开关电器安装处短路后0.2秒时的短路容量和短路电流。
2) 电气设备的短路稳定性校验
为了保证电气设备不因短路电流的电动力和热效应所破坏，应校验其在发生短路时的动稳定性和热稳定性。短路时的动稳定性和热稳定性应分别按下式进行校验。
ies≥iim
Ies≥Iim
式中：ies、Ies电气设备的动稳定电流
iim、Iim三相短路时短路电流的冲击峰值和冲击有效值
Тp.s≥Тs
式中：Тp.s电气设备的最大短时允许温升
Тs电气设备短路时实际温升
对电气设备进行短路条件校验时，应根据最严重的短路情况计算可能出现的最大短路电流，即最大运行方式下的三相短路电流。但是对于仅在改变系统运行方式的过程中出现短路的运行情况可不予考虑。
详细选择见图纸
4.3母线装置的初选
室内电压在35kv以下，通常采用矩形母线，因为它比实心圆母线具有冷却条件好、交流电阻率小、在相同条件下截面较小的优点。矩形母线从冷却条件、集肤效应、机械强度等因素综合考虑，通常采用高、宽比为1/5-----1/12的矩形母线。本设计35kv母线选择TMY50*6铜母线，6kv母线选择矩形铜母线TMY120*8(两条竖放)铜母线。
4.4电缆选择
高压电缆机械强度较高，按其它选择的电缆截面能满足机械强度的要求，所以选择时可不考虑此项条件。但由于高压电缆散热条件差，所以必须考虑短路时热稳定性。高压电缆选择时，对年费用高应按经济电流密度选择，按长时允许电流、允许电压损失和短路时的热稳定条件校验。对年费用低的，可根据情况按长时允许电流或允许电压损失条件选择，按其他条件校验。具体选择见图纸：
5 变电所布置
5.1 变电所位置的确定
变电所的位置，占地面积及确定位置所考虑到的一些问题
1、接近负荷中心，2、不占或少占农田3、便于各级电压线路的引入和引出4、交通运输方便5、具有适宜的地质条件6、尽量不设在空气污染地区7、具有生产和生活用水的可靠水源8、确定地址时应考虑与邻近设施之间的相互影响9、地址位置选择应于矿区个变电所的数量容量用户负荷的分配同时考虑。
5.2 变电所总体布置的原则与要求
35/6kv降压变电所，一般由主变压器，配电装置和控制室等组成。变电所总体布置应根据电压等级，各级配电装置的型式，进出线的条件，地形情况等因素合理确定，主要考虑以下几点：
1、变压器与各级配电装置的连线应尽量短。
2、保证架空线和电缆出现的方便。
3、便于各类电器的运输与更换
4、留有扩建发展余地
本设计变电所布置如图所示：
1、两台主变压器放在室外
2、变电所建筑为三层，三层为35kv设备、检修室，二层为6kv设备和控制室，一层为电缆通道和电容器室
6 变压器继电保护
煤矿35kv变电所是矿山的重要组成部分，故障时对系统的正常运行会产生严重影响，因此必须专门装设保护。保护应满足选择性、快速性、灵敏性、可靠性的要求。
6.1变电所继电保护的配置情况
6.1.1变压器的常用保护装置
1)瓦斯保护：分为重瓦斯保护和轻瓦斯保护，瓦斯保护用于反应变压器油箱内部的各种故障。当内部故障轻微时产生的气体少，使轻瓦斯保护动作并发出信号，当内部故障严重时，重瓦斯保护立即动作，式变压器退出运行。
2)过电流保护：作为外部短路及变压器内部短路的后备保护。
3)纵联差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线间短路的主保护。
4)过负荷保护：变压器过负荷发出报警信号。
5)温度保护：作用于变压器超温报警
6.1.2架空线路保护：采用时限过流保护作为主保护，无时限速断保护为辅助保护。
6.1.3电缆线路保护：定时限过电流保护为主保护，速断保护为辅助保护。零序电流保护作为报警信号。
6.2主变压器的继电保护
主要讨论变电所单侧电源、单独运行的35/6kv，y/△-11电力变压器的继电保护方式，整定计算及保护原理接线图等。
6.2.1变压器的瓦斯保护变压器的内部故障如匝间或层间短路，接地短路等。
保护原理：QJ3-80型瓦斯继电器
当发生轻微故障时产生气体上升，聚集在继电器上部，使油面下降，开口杯随油面降低而下沉，使磁铁靠近干簧接点，干簧接点闭合，发出轻瓦斯信号。当变压器油箱内发生严重故障时，产生大量的气体，使挡板及开口杯一起转动，接点闭合，使断路器跳闸。瓦斯保护的优点是：动作迅速，灵敏度高，接线和安装简单，能反应变压器油箱内部各种类型的故障。缺点是：不能反应外部套管和引出线的短路故障，因而还必须与其他保护装置配合使用。
瓦斯保护的整定：1、轻瓦斯保护的动作整定值可通过调整开口杯动作所需要的瓦斯继电器顶部的气体体积确定，一般瓦斯继电器可调节的最大范围为250-300cm3。2、重瓦斯的整定是调节挡板上的弹簧压力，该压力已换算成相应的油气流的流速，标注在弹簧的调节杆旁边，一般可调节的范围为0.6—1.5m/s。
6.2.2变压器的过电流保护
变压器的过电流保护装置安装在变压器的电源侧，他既能反应变压器的外部故障，又能作为变压器内部故障的后备保护，同时也作为下一级线路的后备保护。为提高灵敏度应采用三相三继电器接线。
过电流保护的动作电流，应按躲过变压器的最大负荷电流来整定，即
IOP=Kk/Kre*Iw.max
式中：Iw.max为变压器的最大负荷电流，Kk为可靠系数，取1.2---1.3;Kre为返回系数，一般取0.85。
保护装置的灵敏度应按下式校验
Kr=Is2.min/Iop≥1.5
式中：Is2.min为最小运行方式下，保护范围末端最小两相短路电流。
保护装置的动作时限按阶梯原则整定，即比下一级保护装置大一个时限级差△t。
6.2.3变压器的过负荷保护
变压器过负荷属于不正常运行状态，不算故障，一般经过延时后作用于信号来通知运行值班人员。因为变压器的过负荷电流是对称的，所以只需在某一相上装一只电流继电器来反应变压器的过负荷。
过负荷保护装置的动作电流按躲过变压器的额定电流整定，即
IOP=Kk/Kre*IN.T=1.05/0.85*1466.3=1811A
式中：IN.T为变压器的额定电流，Kk为可靠系数，取1.05，Kre为返回系数，取0.85。
为防止短路时和大负荷起动时误发信号，过负荷保护应装设一个延时环节，他要大于变压器的过电流保护的动作时间，一般取10S。
6.2.4变压器的纵联差动保护
变压器容量在6300KVA及以上并列运行的变压器，或10000KVA以上单独运行的变压器，均应装设差动保护。
a) 接线方式：采用灵敏度较高的三相三继电器接线，他由两组不同型号的差动专用的电流互感器和一组差动继电器组成。因为矿主变压器采用Y,d11接线。其两侧电流之间有30度的相位差。电流互感器采用相位差补偿的三相式接线，即将变压器Y侧的电流互感器接成△形，变压器△侧的电流互感器接成Y形。差动继电器选用BCH-2型。
b) 采用BCH-2型继电器的差动保护整定计算
1) 计算变压器两侧额定电流，选择电流互感器变比，并计算各侧二次回路的额定电流
变压器的额定电流 IYe、I△e
IYe=Se/√3* U1e A I△e =Se/√3* U2e A
式中：Se----变压器额定容量 U1e------变压器一次额定电压
U1e------变压器一次额定电压
IYe=Se/√3* U1e =16000/√3*35=263.9 A
I△e =Se/√3* U2e=16000/√3*6=1466.3A
2)、选择电流互感器变比
电流互感器二次额定电流为5A时;
变压器△侧为：N1△js=1466.3/5
变压器Y侧为：N1Yjs=√3*263.9/5=457/5
选择接近并稍大于该值的标准变比取：
N1△js=2000/5 N1Yjs=800/5
3)、计算两侧电流互感器二次回路的额定电流I2ey,I2e△
I2e= Kjx*Ie/N1
变压器Y侧 I2ey=√3*Iey/n1y
变压器△侧 I2e△=Ie△/n1△
式中：I2e----电流互感器二次回路额定电流
n1-----电流互感器变比
Kjx------电流互感器接线系数
Y形 Kjx=√3
△形 Kjx=1
I2ey=√3*263.9/120=3.81
I2e△=Ie△/n1△=1466.3/400=3.67
取6KV侧为基本侧
C) 按下述三个条件决定保护装置的一次动作电流Idz
(1) 躲过变压器空载合闸和外部短路切除后电压恢复时的励磁涌流
Idz= Kk* Iye 式中：Kk-----可靠系数Kk=1.3
Idz= Kk* Iye=1.3*263.9=343.07
(2) 躲过外部短路时的最大不平衡电流
Idz= Kk(KFZ* KTX* fi+△U +△fza)*I(3)max
式中：KFZ---非周期分量引起的误差 KFZ=1
KTX---电流互感器的同型系数，当电流互感器型号相同时取0.5，不同取1。
fi----电流互感器容许最大相对误差取0.1
△ U---变压器改变分接头调压引起的相对误差，一般取调压范围的一半，对35kv变压器取0.05
△ fza---继电器整定计算匝数不等而产生的相对误差，由于在计算动作电流时，△fza还不能求出，可先采用中间值0.05初步计算。
I(3)max----外部故障时最大三相短路电流的周期分量
Idz= Kk(KFZ* KTX* fi+△U +△fza)*I(3)max=1.3*(1*1*0.1+0.05+0.05)*8119=2111 A
(3) 躲过电流互感器二次断线引起的不平衡电流
Idz= Kk*Ig.max
式中：Ig.max---变压器最大工作电流
Idz= Kk*Ig.max=1.3*1466.3=1906 A
取最大项作为一次动作电流整定值 取Idz= 2111A
2) 确定差动线圈和基本侧平衡线圈匝数
对于双绕组变压器，两侧电流互感器分别经两侧平衡线圈在接入差动线圈。
(1) 基本侧继电器的动作电流为
IdZJ= KJX*/Ni* Idz=2111/120=17.59
(2)基本线圈匝数，按下式计算
WCJS=AW0/ IdZJ=100/17.59=5.69
AW0---继电器动作安匝，无实测值，取AW0=100安匝，基本线圈的整定匝数WCJS选用计算匝数接近的值，且整定匝数应等于基本侧平衡线圈匝数和差动线圈匝数之和，取：
Wcz=Wpi+Wc Wcz取5匝
由上式选出较Wcz小而接近的匝数作为差动线圈Wc的匝数，由此可得平衡线圈匝数为：(取Wc=4)
Wpi= Wcz-Wc=1匝
(2) 则基本侧继电器的实际电流为：
IdZJ= AW0/ Wcz=20 A
5)确定非基本侧平衡线圈匝数
非基本侧平衡线圈的计算匝数为：
WpⅡ。js=Iezj/ Iezf* Wcz- Wc
式中：Iezj---基本侧二次回路额定电流
Iezf—非基本侧二次回路额定电流
WpⅡ。js=Iezj/ Iezf* Wcz- Wc=3.67/1.64*5-4=7.19
选用接近WpⅡ。js的匝数作为非基本侧平衡线圈的整定匝数选WpⅡ=7则非基本侧的工作线圈整定匝数为：
Wcz.f= WpⅡ+ Wc=7+4=11
非基本侧继电器的实际动作电流为：
IdZJf= AW0/ Wczf=9.09A
6)校验整定匝数与计算不等引起的相对误差△fza
△fza= (WpⅡ。js- WpⅡ)/(WpⅡ。js+ Wc)=(7.19-7)/(7+4)=0.02<0.05
满足要求
7)确定短路线圈工作匝数
本设计变压器容量16000KVA，选用2-2抽头(是否合适，应在保护装置投入运行后，通过变压器空载合闸试验决定)
8)灵敏度校验
应按变压器差动保护范围内最小两相短路电流校验，此处按系统最小运行方式变压器二次侧的两相短路来计算，因是单电源故应算至电源侧进行校验，灵敏度系数应满足下是要求：
K= Id(2)min/Idzj≥2
式中：Id(2)min-----变压器二次侧两相短路时，从电源侧流入继电器的最小短路电流
Id(2)min=√3*5921/5.87*160=10.92
K= Id(2)min/Idzj=10.92/2.18≥2 满足要求
7 变电所的防雷
7.1变电所的雷害。
变电所是重要的的电力枢纽，要求有可靠的防雷保护，变电所雷害来源于三个方面：1、雷直击于变电所的导线和电气设备2、变电所避雷针(线)落雷时，产生的感应和反击的过电压3、雷沿线路传来的入侵波。
7.2对直击雷的保护
安装避雷针，将变电所的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针下的保护范围内，针与被保护物保持一定距离，防止“反击”本变电所采取四支避雷针，如图示：
7.3对雷电入侵波的防护
1) 为了防止或减少近区雷电间短路，在沿金属线架设避雷器，35kv架空线路上在1-2km进线段装设避雷器。
2) 变电所母线上，每路进线安装氧化锌避雷器.
7.4对输电线路的防护
当变电所6kv配出线路上落雷时，雷电入侵波会沿配出线侵入变电所，对配电装置及变压器绝缘构成威胁。因此在每段母线上和每回架空线上装设避雷器，对于有电缆段的架空线路，避雷器应装电缆与架空线的连接处。
参考文献
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【2】 刘介才.工厂供电.北京：机械工业出版社，1998
【3】 崔景岳.煤矿供电.北京：煤炭工业出版社，1992
【4】 顾永辉.煤矿电工手册.北京：煤炭工业出版社，1987
【5】 耿毅.工业企业供电.北京：冶金工业出版社
【6】 刘荣玉.矿山照明信号与通讯.徐州：中国矿业大学出版社，1993
【7】 唐志平，胜宏，卫东.厂供配电.电子工业出版社.2002
【8】 张莹.工厂供配电技术.电子工业出版社.2003
【9】 华智明，张瑞林.电力系统.重庆大学出版社.1996
【10】 金德生，蔡小平.供用电实用手册.中国电力出版社.2003
【11】 何永华.发电厂及变电站的二次回路.中国电力出版社.2000
致谢
设计对于我来说还是一个新词，其中的困难是不言自明的，但在老师的支持和细心解答下，我最终突破了设计困难，达到了设计要求。在此，我对帮助我的老师表示诚挚的敬意。
此外，我还要对在这次设计中，帮助和支持我的同学，表示感谢。
