三河尖煤礦供電設計說明書(畢業設計)
摘 要
本設計是按照煤礦供電係統對供電可靠性，經濟性的要求，根據煤礦的負荷性質，負荷大小和負荷的分布情況對本煤礦供電係統做了全麵綜合的03manbetx ，詳細闡述了工廠總降壓變電所的理論依據。通過對整個供電係統的03manbetx 和對煤礦的電力負荷，功率補償，短路電流的計算，合理的選擇電力變壓器，斷路器等各種電氣設備;對煤礦總降壓變電所不同的主接線方案進行比較，選擇可靠性高，經濟性好的主接線方案，實現了煤礦供電係統安全，可靠，優質，經濟地運行。
關鍵詞：供電係統 變壓器 主接線 短路電流
目 錄
1 三河尖礦供電簡介…………………………………………………3
2 負荷計算及變壓器選擇……………………………………………4
2.1計算礦井負荷…………………………………………………4
2.2主變壓器選擇…………………………………………………5
2.3高壓電容器選擇………………………………………………6
2.4變壓器的容量…………………………………………………6
2.5三河尖礦負荷統計表…………………………………………8
3 短路電流計算及6kv開關繼電保護………………………………13
3.1計算前係統運行方式的確定…………………………………13
3.2短路電流計算係統圖及等值阻抗圖…………………………13
3.3整定方案………………………………………………………15
3.4初算井下變電所的短路容量…………………………………17
4 供電係統……………………………………………………………19
4.135kv變電所電源係統的供電方式……………………………19
4.2變電所一次供電設備初選……………………………………22
4.3母線裝置的初選………………………………………………27
4.4電纜選擇………………………………………………………27
5 變電所布置…………………………………………………………28
5.1變電所位置的確定……………………………………………28
5.2變電所總體布置的原則與要求………………………………28
6 變壓器繼電保護……………………………………………………29
6.1變電所繼電保護的配置情況…………………………………29
6.2主變壓器的繼電保護…………………………………………29
7 變電所的防雷………………………………………………………35
7.1變電所雷害來源………………………………………………35
7.2對直擊雷的保護………………………………………………35
7.3對雷電入侵波的保護…………………………………………37
7.4對輸電線路的保護……………………………………………37
參考文獻………………………………………………………………38
致謝……………………………………………………………………39
1 三河尖礦供電簡介
三河尖煤礦設計礦井產量為120萬噸，經改擴建後礦井產量達到200萬噸，三河尖礦上級電源來自沛縣孔莊變電所，孔三西線全長11.3公裏，孔三東線全長10.4公裏，上級參數6kv母線電抗值：最大運行方式為0.448歐，最小運行方式為0.532歐。
三河尖礦供電采用雙回路供電，兩台主變壓器一備一用，原主變壓器容量為1450KVA。由於主井、洗煤廠技改，井下HEMS製冷係統運行，原主變壓器已不能滿足礦井供電要求，35KV變電所進行技術改造，對變電所設備初步選型設計。
2 負荷計算及變壓器選擇
2.1計算礦井負荷：
2.1.1煤礦供電設計中采用需用係數法
單台設備的計算負荷
Pmax=Kf*Pe/η*ηl=Kx1*Pe
式中: Kx1——單一設備的需用係數
Kf——負荷係數
ηl——供電線路效率，一般取0.9-0.95
η——設備為實際功率時的效率
無功功率按下式計算:
Qmax=Pmax*Tgφ
設備組有功計算負荷按下式計算：
Pmax=Kf*Kt∑Pe*/ηpj*ηl=Kx*∑Pe
式中: Kt——設備組的同時係數，指在最大負荷時，設備組中運行著的設備額定容量之和∑Peg與設備組額定容量之和∑Pe之比
Kx——設備組的需用係數
Kf——設備組的負荷係數，指設備組中運行著的設備實際容量之和∑Pg與設備組額定容量之和∑Peg之比
ηl——供電線路效率，一般取0.9-0.95
ηpj——設備組的甲權平均效率定義為：
ηpj=∑ni=1Pi*ηi/∑nj=1Pj
Pi、ηi——設備組i台設備的實際容量、實際效率
設備組的無功功率和視在功率的計算式如下：
Qmax=Pmax*Tgφpj
Smax=√P2max+Q2max
2.1.2全礦總計算負荷
計算全礦總計算負荷時，應考慮個用電區域之間最大負荷的出現是參差不齊的，因此應把各區域計算負荷相加之後再乘以最大負荷同時係數Ktmax，才得全礦總的計算負荷。煤礦企業Ktmax(采區有兩個工作麵取0.95，三個工作麵取0.9，全礦當∑Pmax>10000KW時取0.8)
全礦有功、無功和視在計算負荷，分別按下式計算
Qmax∑=Ktmax*∑Qmax
Pmax∑=Ktmax*∑Pmax
Smax=√P2max∑+Q2max∑
式中：Qmax∑、Pmax∑——全礦各用電區域計算負荷之和
2.2主變壓器選擇
2.2.1 礦山地麵降壓變電所的變壓器，一般選用兩台，以保證對一、二類負荷的供電可靠性。我礦的重要負荷約占總負荷的80%左右，需100%的備用。為此，當選兩台變壓器時，每台變壓器的容量應為：
Sb≥Kab* Pmax∑/cosφ
式中：Kab——02manbetx.com 時的負荷保證係數，取0.8
cosφ——補償後的變電所負荷功率因數 要求在0.9以上
2.2.2主變壓器容量的選擇
(1)對表中的計算負荷求和，則得全礦總負荷
∑Pmax=17777
∑Qmax=17260
(2)取Ktmax=0.8，求得全礦計算負荷
Qmax∑=Ktmax*∑Qmax=17260*0.8=13808
Pmax∑=Ktmax*∑Pmax=17777*0.8=14222
Smax=√P2max∑+Q2max∑=19822
自然功率因數 cosφ= Pmax∑/ Smax=14222/19822=0.718
2.2.3無功功率的補償
功率因數低，及無功功率很大，礦山企業需給大量無功功率，使發電和輸配電設備的能力不能充分利用，浪費了電能。
由於自然功率因數低於規定值0.9，因此應在6kv母線上分別裝設電力電容器，使其功率因數提高到0.9
S‘max= Pmax∑/ cosφ‘=14222/0.9=15802
2.2.4補償後的無功功率為：
Q‘max=√S2max∑-P2max∑=6888kva
固求得6kv母線上所裝電容器的容量為
Qc=Qmax- Q‘max=13808-6888=6920kva 取：6950kva
6kv母線上增設6500kva電容器後、實際的無功功率、視在功率、及功率因數分別為：
Qmax∑=13808-6950=6858kva
Smax=√P2max∑+Q2max∑=15789KVA
cosφ= Pmax∑/ Smax=14222/15789=0.90
2.3高壓電容器的選擇
在提高電力係統的功率因數時，應選擇並聯電容器。電容器的額定電壓與其接入電網的工作電壓相適應。由於電容器的實際補償容量與其端電壓的平方成正比，所以電容器的台數N應按下式計算：
N=Qc/qN.C(Uw/Un.c)2=6950/45=154取160台。
2.4變壓器的容量：
Sb≥14222/0.90=15802KVA
選S11-1600/35型電力變壓器，技術數據為
型 號：S11-1600/35 h.v線路端子及中性點端子：L1/AL 200/85
相 數：3相 50Hz I.V線路端子：L1/AL 75/35
額定容量：16000KVA 空載損耗：11691W
額定電壓：(35±2)2.5% 16.3KV 負載損耗：64322W
額定電流：263.9/1466.3A 空載電流：0.12%
冷卻方式：ONAN 短路阻抗：7.87%
使用條件：戶外式 出廠序號：2007-940
聯結組標號：YNd11 製造年月：2005-12
絕緣水平： 器身重：15170kg
產品代號：ILB710.4442.02 油 重：600kg
標準代號：GB1094.1-2-19% 油箱附件重：6230kg
3 短路電流計算及6Kv開關繼電保護
3.1計算前係統運行方式的確定
：最大運行方式：孔三東線、西線並聯運行，下井電纜並聯運行，變壓器一台運行、一台備用。最小運行方式：孔三東線、西線分列運行，下井電纜分列運行，變壓器一台運行、一台備用。
3.2短路電流計算係統圖及等值電抗圖
3.2.1確定短路點：
短路點應根據變電所電氣設備選擇和繼電保護來定，一般常采用下列地點：
1、礦井地麵變電所35kv及6kv母線;
2、壓風機房、主、副井車房
3、風井輸電線路末端
4、井下中央變電所母線
3.2.2繪製短路電流計算係統圖
此圖繪製與短路點有關的供電網絡，圖中應標出母線的平均電壓及各元件的電氣參數，各短路點的位置、編號及各供電回路的名稱。
3.2.3繪製等值電路(電抗)
此圖與短路電流計算係統圖相對應，將係統圖中各元件以其電抗符號代替。
3.2.4短路電流計算
短路電流采用有名製。電壓取標準電壓等級的平均電壓值UP=6.3KV,UP=0.40KV,UP=0.69KV
1) 線路電抗： XL=X0*L
X0------單位長度電抗,Ω/km (高壓架空線 0.4Ω/km)
L-------導線長度，km (3-10kv電纜 0.08Ω/km)
線路電阻：RL=L/DS
L------------線路長度，m
S------------導線截麵積，mm2
D------------電導率，m/(Ω* mm2) (銅芯鎧裝電纜 80℃ 44.3)
2)變壓器電抗
Xb=Ud%*U2p/Sb
Ud%----------變壓器的短路電壓百分數
Up------------短路點的平均電壓
Sb-------------變壓器的額定容量
3)電抗器的電抗
Xk= Xk %*Uke/√3Ike
式中：Xk %----------電抗器的百分電抗值
Uke ----------電抗器的額定電壓，v
Ike-----------電抗器的額定電流，A
3.3整定方案
3.3.1電力線路的有時限的電流保護
繼電器的動作電流：IDZJ1=KK*KJX*Ijmax/(Kf*Ni)
KK------------ 可靠係數
KJX------------ 接線係數
Ijmax------------ 線路最大計算電流
Kf--------------- 繼電器返回係數，對DL型繼電器取0.85;GL型繼電器取0.8;數字、數字繼電器取0.9
Ni-------------- 電流互感器變比
靈敏度校驗
KL= I(2)dmin/Idzj≧1.5
I(2)dmin------------被保護線段末端最小兩相短路電流
Idzj-------------保護裝置的整定電流
3.3.2電流速斷保護
(1)線路
繼電器的動作電流：IDZJ2=KK*KJX*Idmax/Ni
KK------------ 可靠係數
KJX------------ 接線係數
Idmax------------ 被保護線路末端的最大短路電流
Ni-------------- 電流互感器變比
3.3.3線路變壓器組
繼電器的動作電流：IDZJ2=KKId1(3)max/Ni
Id1(3)max------------ 變壓器二次出口處短路時的最大短路電流
靈敏係數校驗： KL= I(2)d2.min/Idzj≧1.5
Idzj ------------ 整定電流
I(2)d2.min ------------ 被保護線路末端的最小兩相短路電流
3.3.4時限電流速斷
繼電器的動作電流：IdzA= KKIdzB
IdzA---------變電所的時限電流速斷的動作電流
KK----------可靠係數 取1.2
IdzB-------下級變電所的無時限電流速斷的動作電流
靈敏係數校驗： KL= I(2)d2.min/Idzj≧1.5
Idzj ------------ 整定電流
I(2)d2.min ------------ 被保護線路末端的最小兩相短路電流
3.3.5高壓電動機的速斷及過流保護
1)電流速斷保護
繼電器的動作電流：IDZJ2=KK*KJX*Iq/(Ni* Kf)
KK------------ 可靠係數
KJX------------ 接線係數
Iq------------ 電動機啟動電流
Kf--------------- 繼電器返回係數，對DL型繼電器取0.85;GL型繼電器取0.8;數字、晶體管繼電器取0.9
Ni-------------- 電流互感器變比
靈敏係數校驗： KL= I(2)d2.min/Idzj≧2
Idzj ------------ 整定電流
I(2)d2.min ------------ 電動機出口處的最小兩相短路電流
2)過負荷保護
繼電器的動作電流：IDZJ1=KK*KJX *Ie/(Ni* Kf)
KK------------ 可靠係數取1.2
KJX------------ 接線係數
Ie------------ 電動機額定電流
Kf--------------- 繼電器返回係數，對DL型繼電器取0.85;GL型繼電器取0.8;數字、晶體管繼電器取0.9
Ni-------------- 電流互感器變比
電動機過負荷動作時限的整定：大於電動機的起動時間，取10-15秒。
3.4初算井下變電所的短路容量(最大運行方式)
數據：35KV架空線路長度孔三西線11.3KM，孔三東線10.4KM
下井電纜長度1-4路1000M，5-6路1100M
電源參數：最大運行方式0.448Ω，最小運行方式0.532Ω.
煤礦供電係統中，大多屬於無限大電源容量係統。我礦屬無限大電源容量係統，短路電流計算采用相對值法。在計算高壓電網中的短路電流時，一般情況隻計算各元件的電抗而忽略其電阻。
繪製等值電路圖，計算各元件的相對基準電抗
電源的電抗(包含35KV線路及主變壓器)
XX=0.448Ω
電纜電抗
Xda=X0* L/2=0.08*1/2=0.04
D點短路總電阻
X=0.448+0.04=0.488
井下中央變電所母線的三相短路電流為
Id(3)= UAV/√3*0.488=6.3/0.85=7.41KA
Sd=√3*6**7.41=77>50MVA
目前井下開關櫃的額定斷流容量200MVA，因此每回井下電纜首段不需要加電抗器來降低井下高壓係統的短路容量。
4 供電係統
4.1 35KV變電所電源係統的供電方式
礦井地麵35KV電源係統(礦區供電係統)為有備用係統的雙回路放射式接線。一般為單側電源供電，正常運行時由一回線路供電，故障時由另一回線路供電。本設計也采用雙回路線路供電。
35kv及6kv主接線方式的確定
礦井變電所35kv主接線，應力求簡單，運行可靠，操作方便，並適當考慮發展，當為終端變電所或隻有兩回出線時，一般采用橋式接線(內、外、全橋接線)。
本設計采用全橋接線，其特點是線路側、變壓器側和母線橋上都有斷路器，故其有運行靈活、適應性強的優點，不論是切換變壓器還是切換線路都可方便的操作，並易發展成為分段單母線接線的中間變電所。
6kv母線一般采用斷路器分段的單母線接線，以保證一類負荷有雙電源，單母線分段使用斷路器比用隔離開關操作方便，運行靈活，可實現自動切換提高供電的可靠性和連續性。
正常供電時，主變壓器一台運行，一台備用;6kv母線兩段同時運行。
所用電主要是指操作電源用電及所內動力及照明用電，所用電源的設置應按變電所的重要性、變壓器容量大小及采用的操作方式等確定。
本設計采用DF0210A智能型直流操作電源係統。對35KV變電所提供斷路器分、合閘以及二次回路中的儀表、儀器、繼電保護和02manbetx.com 照明的供電。DF0210A直流電源係統由充饋電屏以及蓄電池屏組成。電源係統配置采用高頻開關技術的電源模塊及大屏幕觸摸式監控單元。監控單元界麵直觀，操作簡單，可提供全麵的在線模擬量和開關量數據信息，具有完善的保護告警功能以及遠程數據傳輸和通訊接口功能。係統可按照電池的充、放電曲線和時間對電池進行智能自動管理，保證電池的工作壽命。
附係統組成及工作原理 :
4.2變電所一次供電設備的初選
供電設備應按正常工作條件進行初選，即按工作電壓即通過電器的最大長時工作電流來選擇。盡量選用新型常用開關設備，選型時應盡量同一型號，減少設備種類。6-35kv斷路器采用電動操作機構。
4.2.1 35Kv開關設備的初選
礦井變電所35kv設備一般采用戶外布置，但本設計采用室內布置。根據供電係統的要求選用的設備有：
1) 隔離開關：選用GN2-35G/630、GN2-35G/600型戶內高壓隔離開關。
2) 避雷器：主變壓器和線路必須裝設防雷保護裝置。選用Y5W-51/134型避雷器。
3) 斷路器：選真空斷路器ZW37-40.5型。
4) 互感器：電壓互感器應裝在一段或二段35Kv母線上，按v/v接線作為測量和保護用，選用GDZP-35型。
電流互感器：在35kv側裝有計量電度表時，應在進線斷路器處接入測量用的電流互感器。可選用LCW-35型。
5) 熔斷器：電壓互感器應裝設熔斷器作為短路保護，電壓互感器選用RW10-35型熔斷器。
4.2.2 6kv開關設備的初選
礦井地麵變電所6Kv設備為戶內布置，應根據使用環境和正常工作作參數選擇電氣設備。
1) 根據電壓選擇
所選電器設備的額定電壓應不低於所在電網的額定電壓，或電氣設備的最高允許工作電壓(1.1Un----1.15Un)不小於所在電網的最高電壓。
Un≥Un.w
式中：Un----電氣設備的額定電壓
Un.w---電網的額定電壓
2) 根據額定電流選擇
電氣設備的額定電流應不小於通過它的最大長時工作電流。
In≥Ica
式中：In----電氣設備的額定電流
Ica ---電氣設備所在線路的最大長時工作電流
國產普通電氣設備的額定電流，是在環境溫度40度的條件下，長時允許通過的最大電流。如果實際環境溫度超過40度，電氣設備允許的最大嚐試工作電流將小於額定值。如果周圍環境溫度低於40度，對高壓電器，每降低1度，允許電流比額定值可增加0.5%，但增加的總數不得超過20%。
4.2.3 按短路條件校驗電器設備
1)開關電器斷流能力的校驗
當開關電器的額定斷流容量大於其所在電路的最大短路容量時，開關電器才能可靠的切斷短路故障。否則，故障不能切除，並有可能使故障繼續擴大，影響到係統的安全運行。開關電器的斷流能力應按下式進行校驗
Sbr≥S“或S0.2
Ibr≥I“或I0.2
式中：S“、I“為最大運行方式下開關電器安裝處的次暫態短路容量;S0.2、I0.2為最大運行方式下開關電器安裝處短路後0.2秒時的短路容量和短路電流。
2) 電氣設備的短路穩定性校驗
為了保證電氣設備不因短路電流的電動力和熱效應所破壞，應校驗其在發生短路時的動穩定性和熱穩定性。短路時的動穩定性和熱穩定性應分別按下式進行校驗。
ies≥iim
Ies≥Iim
式中：ies、Ies電氣設備的動穩定電流
iim、Iim三相短路時短路電流的衝擊峰值和衝擊有效值
Тp.s≥Тs
式中：Тp.s電氣設備的最大短時允許溫升
Тs電氣設備短路時實際溫升
對電氣設備進行短路條件校驗時，應根據最嚴重的短路情況計算可能出現的最大短路電流，即最大運行方式下的三相短路電流。但是對於僅在改變係統運行方式的過程中出現短路的運行情況可不予考慮。
詳細選擇見圖紙
4.3母線裝置的初選
室內電壓在35kv以下，通常采用矩形母線，因為它比實心圓母線具有冷卻條件好、交流電阻率小、在相同條件下截麵較小的優點。矩形母線從冷卻條件、集膚效應、機械強度等因素綜合考慮，通常采用高、寬比為1/5-----1/12的矩形母線。本設計35kv母線選擇TMY50*6銅母線，6kv母線選擇矩形銅母線TMY120*8(兩條豎放)銅母線。
4.4電纜選擇
高壓電纜機械強度較高，按其它選擇的電纜截麵能滿足機械強度的要求，所以選擇時可不考慮此項條件。但由於高壓電纜散熱條件差，所以必須考慮短路時熱穩定性。高壓電纜選擇時，對年費用高應按經濟電流密度選擇，按長時允許電流、允許電壓損失和短路時的熱穩定條件校驗。對年費用低的，可根據情況按長時允許電流或允許電壓損失條件選擇，按其他條件校驗。具體選擇見圖紙：
5 變電所布置
5.1 變電所位置的確定
變電所的位置，占地麵積及確定位置所考慮到的一些問題
1、接近負荷中心，2、不占或少占農田3、便於各級電壓線路的引入和引出4、交通運輸方便5、具有適宜的地質條件6、盡量不設在空氣汙染地區7、具有生產和生活用水的可靠水源8、確定地址時應考慮與鄰近設施之間的相互影響9、地址位置選擇應於礦區個變電所的數量容量用戶負荷的分配同時考慮。
5.2 變電所總體布置的原則與要求
35/6kv降壓變電所，一般由主變壓器，配電裝置和控製室等組成。變電所總體布置應根據電壓等級，各級配電裝置的型式，進出線的條件，地形情況等因素合理確定，主要考慮以下幾點：
1、變壓器與各級配電裝置的連線應盡量短。
2、保證架空線和電纜出現的方便。
3、便於各類電器的運輸與更換
4、留有擴建發展餘地
本設計變電所布置如圖所示：
1、兩台主變壓器放在室外
2、變電所建築為三層，三層為35kv設備、檢修室，二層為6kv設備和控製室，一層為電纜通道和電容器室
6 變壓器繼電保護
煤礦35kv變電所是礦山的重要組成部分，故障時對係統的正常運行會產生嚴重影響，因此必須專門裝設保護。保護應滿足選擇性、快速性、靈敏性、可靠性的要求。
6.1變電所繼電保護的配置情況
6.1.1變壓器的常用保護裝置
1)瓦斯保護：分為重瓦斯保護和輕瓦斯保護，瓦斯保護用於反應變壓器油箱內部的各種故障。當內部故障輕微時產生的氣體少，使輕瓦斯保護動作並發出信號，當內部故障嚴重時，重瓦斯保護立即動作，式變壓器退出運行。
2)過電流保護：作為外部短路及變壓器內部短路的後備保護。
3)縱聯差動保護：作為變壓器內部繞組、絕緣套管及引出線間短路的主保護。
4)過負荷保護：變壓器過負荷發出報警信號。
5)溫度保護：作用於變壓器超溫報警
6.1.2架空線路保護：采用時限過流保護作為主保護，無時限速斷保護為輔助保護。
6.1.3電纜線路保護：定時限過電流保護為主保護，速斷保護為輔助保護。零序電流保護作為報警信號。
6.2主變壓器的繼電保護
主要討論變電所單側電源、單獨運行的35/6kv，y/△-11電力變壓器的繼電保護方式，整定計算及保護原理接線圖等。
6.2.1變壓器的瓦斯保護變壓器的內部故障如匝間或層間短路，接地短路等。
保護原理：QJ3-80型瓦斯繼電器
當發生輕微故障時產生氣體上升，聚集在繼電器上部，使油麵下降，開口杯隨油麵降低而下沉，使磁鐵靠近幹簧接點，幹簧接點閉合，發出輕瓦斯信號。當變壓器油箱內發生嚴重故障時，產生大量的氣體，使擋板及開口杯一起轉動，接點閉合，使斷路器跳閘。瓦斯保護的優點是：動作迅速，靈敏度高，接線和安裝簡單，能反應變壓器油箱內部各種類型的故障。缺點是：不能反應外部套管和引出線的短路故障，因而還必須與其他保護裝置配合使用。
瓦斯保護的整定：1、輕瓦斯保護的動作整定值可通過調整開口杯動作所需要的瓦斯繼電器頂部的氣體體積確定，一般瓦斯繼電器可調節的最大範圍為250-300cm3。2、重瓦斯的整定是調節擋板上的彈簧壓力，該壓力已換算成相應的油氣流的流速，標注在彈簧的調節杆旁邊，一般可調節的範圍為0.6—1.5m/s。
6.2.2變壓器的過電流保護
變壓器的過電流保護裝置安裝在變壓器的電源側，他既能反應變壓器的外部故障，又能作為變壓器內部故障的後備保護，同時也作為下一級線路的後備保護。為提高靈敏度應采用三相三繼電器接線。
過電流保護的動作電流，應按躲過變壓器的最大負荷電流來整定，即
IOP=Kk/Kre*Iw.max
式中：Iw.max為變壓器的最大負荷電流，Kk為可靠係數，取1.2---1.3;Kre為返回係數，一般取0.85。
保護裝置的靈敏度應按下式校驗
Kr=Is2.min/Iop≥1.5
式中：Is2.min為最小運行方式下，保護範圍末端最小兩相短路電流。
保護裝置的動作時限按階梯原則整定，即比下一級保護裝置大一個時限級差△t。
6.2.3變壓器的過負荷保護
變壓器過負荷屬於不正常運行狀態，不算故障，一般經過延時後作用於信號來通知運行值班人員。因為變壓器的過負荷電流是對稱的，所以隻需在某一相上裝一隻電流繼電器來反應變壓器的過負荷。
過負荷保護裝置的動作電流按躲過變壓器的額定電流整定，即
IOP=Kk/Kre*IN.T=1.05/0.85*1466.3=1811A
式中：IN.T為變壓器的額定電流，Kk為可靠係數，取1.05，Kre為返回係數，取0.85。
為防止短路時和大負荷起動時誤發信號，過負荷保護應裝設一個延時環節，他要大於變壓器的過電流保護的動作時間，一般取10S。
6.2.4變壓器的縱聯差動保護
變壓器容量在6300KVA及以上並列運行的變壓器，或10000KVA以上單獨運行的變壓器，均應裝設差動保護。
a) 接線方式：采用靈敏度較高的三相三繼電器接線，他由兩組不同型號的差動專用的電流互感器和一組差動繼電器組成。因為礦主變壓器采用Y,d11接線。其兩側電流之間有30度的相位差。電流互感器采用相位差補償的三相式接線，即將變壓器Y側的電流互感器接成△形，變壓器△側的電流互感器接成Y形。差動繼電器選用BCH-2型。
b) 采用BCH-2型繼電器的差動保護整定計算
1) 計算變壓器兩側額定電流，選擇電流互感器變比，並計算各側二次回路的額定電流
變壓器的額定電流 IYe、I△e
IYe=Se/√3* U1e A I△e =Se/√3* U2e A
式中：Se----變壓器額定容量 U1e------變壓器一次額定電壓
U1e------變壓器一次額定電壓
IYe=Se/√3* U1e =16000/√3*35=263.9 A
I△e =Se/√3* U2e=16000/√3*6=1466.3A
2)、選擇電流互感器變比
電流互感器二次額定電流為5A時;
變壓器△側為：N1△js=1466.3/5
變壓器Y側為：N1Yjs=√3*263.9/5=457/5
選擇接近並稍大於該值的標準變比取：
N1△js=2000/5 N1Yjs=800/5
3)、計算兩側電流互感器二次回路的額定電流I2ey,I2e△
I2e= Kjx*Ie/N1
變壓器Y側 I2ey=√3*Iey/n1y
變壓器△側 I2e△=Ie△/n1△
式中：I2e----電流互感器二次回路額定電流
n1-----電流互感器變比
Kjx------電流互感器接線係數
Y形 Kjx=√3
△形 Kjx=1
I2ey=√3*263.9/120=3.81
I2e△=Ie△/n1△=1466.3/400=3.67
取6KV側為基本側
C) 按下述三個條件決定保護裝置的一次動作電流Idz
(1) 躲過變壓器空載合閘和外部短路切除後電壓恢複時的勵磁湧流
Idz= Kk* Iye 式中：Kk-----可靠係數Kk=1.3
Idz= Kk* Iye=1.3*263.9=343.07
(2) 躲過外部短路時的最大不平衡電流
Idz= Kk(KFZ* KTX* fi+△U +△fza)*I(3)max
式中：KFZ---非周期分量引起的誤差 KFZ=1
KTX---電流互感器的同型係數，當電流互感器型號相同時取0.5，不同取1。
fi----電流互感器容許最大相對誤差取0.1
△ U---變壓器改變分接頭調壓引起的相對誤差，一般取調壓範圍的一半，對35kv變壓器取0.05
△ fza---繼電器整定計算匝數不等而產生的相對誤差，由於在計算動作電流時，△fza還不能求出，可先采用中間值0.05初步計算。
I(3)max----外部故障時最大三相短路電流的周期分量
Idz= Kk(KFZ* KTX* fi+△U +△fza)*I(3)max=1.3*(1*1*0.1+0.05+0.05)*8119=2111 A
(3) 躲過電流互感器二次斷線引起的不平衡電流
Idz= Kk*Ig.max
式中：Ig.max---變壓器最大工作電流
Idz= Kk*Ig.max=1.3*1466.3=1906 A
取最大項作為一次動作電流整定值 取Idz= 2111A
2) 確定差動線圈和基本側平衡線圈匝數
對於雙繞組變壓器，兩側電流互感器分別經兩側平衡線圈在接入差動線圈。
(1) 基本側繼電器的動作電流為
IdZJ= KJX*/Ni* Idz=2111/120=17.59
(2)基本線圈匝數，按下式計算
WCJS=AW0/ IdZJ=100/17.59=5.69
AW0---繼電器動作安匝，無實測值，取AW0=100安匝，基本線圈的整定匝數WCJS選用計算匝數接近的值，且整定匝數應等於基本側平衡線圈匝數和差動線圈匝數之和，取：
Wcz=Wpi+Wc Wcz取5匝
由上式選出較Wcz小而接近的匝數作為差動線圈Wc的匝數，由此可得平衡線圈匝數為：(取Wc=4)
Wpi= Wcz-Wc=1匝
(2) 則基本側繼電器的實際電流為：
IdZJ= AW0/ Wcz=20 A
5)確定非基本側平衡線圈匝數
非基本側平衡線圈的計算匝數為：
WpⅡ。js=Iezj/ Iezf* Wcz- Wc
式中：Iezj---基本側二次回路額定電流
Iezf—非基本側二次回路額定電流
WpⅡ。js=Iezj/ Iezf* Wcz- Wc=3.67/1.64*5-4=7.19
選用接近WpⅡ。js的匝數作為非基本側平衡線圈的整定匝數選WpⅡ=7則非基本側的工作線圈整定匝數為：
Wcz.f= WpⅡ+ Wc=7+4=11
非基本側繼電器的實際動作電流為：
IdZJf= AW0/ Wczf=9.09A
6)校驗整定匝數與計算不等引起的相對誤差△fza
△fza= (WpⅡ。js- WpⅡ)/(WpⅡ。js+ Wc)=(7.19-7)/(7+4)=0.02<0.05
滿足要求
7)確定短路線圈工作匝數
本設計變壓器容量16000KVA，選用2-2抽頭(是否合適，應在保護裝置投入運行後，通過變壓器空載合閘試驗決定)
8)靈敏度校驗
應按變壓器差動保護範圍內最小兩相短路電流校驗，此處按係統最小運行方式變壓器二次側的兩相短路來計算，因是單電源故應算至電源側進行校驗，靈敏度係數應滿足下是要求：
K= Id(2)min/Idzj≥2
式中：Id(2)min-----變壓器二次側兩相短路時，從電源側流入繼電器的最小短路電流
Id(2)min=√3*5921/5.87*160=10.92
K= Id(2)min/Idzj=10.92/2.18≥2 滿足要求
7 變電所的防雷
7.1變電所的雷害。
變電所是重要的的電力樞紐，要求有可靠的防雷保護，變電所雷害來源於三個方麵：1、雷直擊於變電所的導線和電氣設備2、變電所避雷針(線)落雷時，產生的感應和反擊的過電壓3、雷沿線路傳來的入侵波。
7.2對直擊雷的保護
安裝避雷針，將變電所的進線杆塔和室外電氣設備全部置於避雷針下的保護範圍內，針與被保護物保持一定距離，防止“反擊”本變電所采取四支避雷針，如圖示：
7.3對雷電入侵波的防護
1) 為了防止或減少近區雷電間短路，在沿金屬線架設避雷器，35kv架空線路上在1-2km進線段裝設避雷器。
2) 變電所母線上，每路進線安裝氧化鋅避雷器.
7.4對輸電線路的防護
當變電所6kv配出線路上落雷時，雷電入侵波會沿配出線侵入變電所，對配電裝置及變壓器絕緣構成威脅。因此在每段母線上和每回架空線上裝設避雷器，對於有電纜段的架空線路，避雷器應裝電纜與架空線的連接處。
參考文獻
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【10】 金德生，蔡小平.供用電實用手冊.中國電力出版社.2003
【11】 何永華.發電廠及變電站的二次回路.中國電力出版社.2000
致謝
設計對於我來說還是一個新詞，其中的困難是不言自明的，但在老師的支持和細心解答下，我最終突破了設計困難，達到了設計要求。在此，我對幫助我的老師表示誠摯的敬意。
此外，我還要對在這次設計中，幫助和支持我的同學，表示感謝。
