1、第1章 緒 論1.1 選題的背景和意義始于20世紀30年代的隧道掘進機施工法，隨著5060年代機械工業和掘進機技術水平的不斷提高，得到了很快的發展。到目前為止，世界上采用掘進機施工的隧道已超過1000座，總長度超過4000km。掘進機施工法已逐步成為長大隧道修建中主要的施工方法之一。隨著隧道施工技術機械化程度的提高，隧道施工的耗電量也越來越大，且負荷集中。這給電氣設計提出了更高要求。為保證施工質量和施工安全，確保隧道施工的可靠性，合理的施工供電設計顯得越來越重要。在目前各種形式的能源中，電能具有如下特點：易于與其它形式的能源相互轉化；輸配簡單經濟；可以精確控制、調節和測量。因此，電能在工農業生

2、產和人民日常生活中得到廣泛應用，生產和輸配電能的電力工業相應得到極大發展。如何安全、可靠、經濟、合理地供配電能和使用電能是實現工業電氣自動化的重要保證和基礎。1.2 國內外研究現狀近代電氣設計以電能、電氣設備、電氣自動化技術為主體的綜合性應用技術。采用合理配電方式，采用高效率變壓器、電動機和照明電源、無功功率補償裝置和設備、監控電腦系統等措施，減少電能損耗，節約用電1。供電的發展趨勢：(1)電源的發展趨勢：電源電壓范圍得以擴大，隨著負荷密度的增加，將采用高壓甚至超高壓供電。中、低壓配電系統，從增加供電容量提高電能質量和減少電能損耗出發，20kv和600v電壓等級正在醞釀應用。(2)電力系統的發

3、展趨勢：根據用電負荷的重要級別和用電設備的實際要求，采用自動控制技術建立集中監控和保護，提高故障檢測和診斷技術，應用人工智能技術建立高可靠性、高質量、低損耗、運行靈活的電力系統。(3)電氣設備的發展趨勢：根據標準化、無油化、小型化的技術原則，電氣設備多選用高絕緣裕度、低損耗及智能化、自動化設備。(4)充分利用計算機技術：計算機技術的應用在供電部門和用電單位，通過計算機及其支持軟件，將各種信息實時采集、處理、傳遞，實現有效的控制和協調，使電氣設備的運行監控、系統保護、用電負荷管理全面實現動態優化管理。(5)電力電子技術在電力系統和用電系統中有著廣泛的應用：電力電子技術在電力系統和用電系統的應用產

4、生了很大的經濟效果和節能效果，發達國家在用戶終端使用的電能中，有60%以上的電能至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。在配電網系統，電力電子裝置用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，改善供電質量。在變電所利用電力電子裝置更為操作系統提供可靠的交直流操作電源。電力電子技術的不斷進步給電氣工程的現代化以巨大的推動力。電力電子技術還將不斷發展，在電氣領域中實現機電一體化。(6)采用晶閘管變流裝置對長距離、大容量電能實現直流輸電：直流輸電解決了由于交流線路存在分布電抗和對地分布電容，使電纜中電壓升高且不便抑制的問題，而且直流輸電線路具有架設方便、能耗小、導線截面可得到充分利

5、用及絕緣強度高等優點，使其更適宜遠距離大容量輸電。直流輸電聯結不同頻率的電網，并可實現定電流控制，限制短路電流。近年還發展起來依靠電力電子裝置實現柔性交流輸電(facts)。(7)無功補償和諧波抑制：這對電力系統有重要的意義。晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器都是重要的無功補償裝置。近年來出現的靜止無功發生器、有源電力濾波器等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。1.3 供電系統設計的任務1.3.1 研究的主要內容供電系統的設計是根據電力用戶所處的地理環境、地區供電條件、工藝和公用工程設計所提供用電負荷資料等進行的。供電設計一般分為兩個階段，初步設計階段和施工圖設計階段。初級

6、設計主要落實供電電源及供電方式，確定供電系統方案；施工圖設計階段則依據初步設計方案具體繪制施工圖，選定電氣設備2。1.3.2 供電設計的主要內容按照工藝和公用工程設計所提供用電負荷資料，計算負荷；根據負荷等級和計算負荷，選定供電電源、電壓等級和供電方式；確定功率因數及補償措施；根據環境和計算負荷，選擇變電所位置、變壓器數量和容量；確定變配電所主接線和戶外高壓配電方案；選擇并校驗電氣設備及配電網線路載流導體截面；繼電保護系統設計和參數整定計算；確定高壓變電所的調度方式；防雷設計和接地設計；繪制供電系統施工圖；核算建設所需器材與總投資。第2章 負荷計算2.1 負荷計算2.1.1 負荷計算的內容和目

7、的計算負荷是一個假想的持續性負荷，通常采用30min的最大平均負荷。這個負荷是設計時選擇電力系統供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等額定參數的依據。在工程上為方便計，亦可作為電能消耗量及無功功率補償的計算依據3。2.1.2 需要系數負荷計算步驟根據施工用電平面布置和用電系統圖，負荷計算應從開關箱、分配電箱、總電源箱逐級進行，負荷計算通常采用需要系數法。(1)用電設備組的計算負荷及計算電流有功功率(2-1)無功功率(2-2)視在功率(2-3)計算電流(2-4)(2)車間變電所或配電干線的計算負荷車間變電所或配電干線的計算負荷為各用電設備組的計算負荷之和再乘以同時系數。有功功率(2-

8、5)無功功率(2-6)視在功率 (2-7)以上式中：用電設備組的設備功率kw需要系數用電設備功率因數角的正切值 、有功、無功同時系數，分別取0.80.9和0.930.97用電設備額定電壓kv(3)總降壓變電所或配電所的計算負荷總降壓變電所或配電所的計算負荷，為各配電干線的計算負荷之和再乘一同時系數 和。對配電所的和，分別取0.81和0.951；對總降壓變電所的和，分別取0.80.9和0.930.97。計算變電所高壓側負荷時，應加上變壓器的功率損失。當簡化計算時，同時系數和都取 值。2.1.3 按需要系數負荷計算的結果(1)出口場區負荷計算結果列表如下：表2-1 出口場區用電負荷一覽表用 電設

9、備用電負荷kw安 裝容 量kw需用系數%costg實 際負 荷kw無 功功 率kvar視 在功 率kva計 算電 流i30/a312出碴機9595600.750.885750.1675.9115.36風機55551000.80.755541.568.9104.7混凝土噴射4141600.750.8824.621.632.749.7空壓機55110800.80.758866110167.1拌合站5050500.80.752518.7531.2547.5水泵房水泵75150400.80.756056.2582.24125污水處理廠3030500.850.62159.3017.6426.8洞壁照明3

10、3100103034.56續表2-1用 電設 備用電負荷kw安 裝容 量kw需 用系 數%costg實 際負 荷kw無 功功 率kvar視 在功 率kva計 算電 流i30/a場區照明404055102202233.42生活辦公100100700.90.487033.8877.76118.2合計544674419.6297.44取 398.6288.5492747.5(2)支洞場區負荷計算結果列表如下：表2-2 16#支洞場區用電負荷一覽表用 電設 備用電負荷kw安 裝容 量kw需用系數%costg實 際負 荷kw無 功功 率kvar視 在功 率kva計 算電 流i30/a312出碴機9595

11、600.750.885750.1675.9115.36風 機55551000.80.755541.568.9104.7排水水泵2525800.870.572011.42334.98排水水泵5555400.870.572212.525.338.4混凝土噴射4141600.750.8824.621.632.749.7空壓機55110800.80.758866110167.1拌合站5050500.80.752518.7531.2547.5水泵75150400.80.756056.2582.24125污水處理廠3030500.850.62159.3017.6426.8洞壁照明33100103034.5

12、6場區照明404055102202233.42生活辦公100100700.90.487033.8877.76118.2合計544674461.6321.3取 438.5311.7538817(3)出口作業區負荷計算結果列表如下：表2-3 出口作業區用電負荷一覽表設備名稱用電負荷kw安裝容量kw需用系數%costg實際負荷kw無 功功 率kvar視 在功 率kva計算電流i30/a新鮮風機110220950.80.75209156.75261.25396.9行吊180180250.80.754533.7556.2585.46洞壁照明70701001070070106.361#污水處理廠30305

13、00.850.62159.317.6426.8機車修理間3030500.651.171518.5523.8636.25水泵站90270600.80.75162121.5202.5307.68tbm修理間100100600.8待添加的隱藏文字內容30.75604575113.95刀具修理間150150600.750.889079.2119.89182.15空氣壓縮機55110600.80.756649.582.5125.35鍋爐房5050500.750.88252233.350.60鋼筋車間5050700.701.023535.749.9975.95機械修理間100100600.651.1760

14、70.292.35140.3拌和站55165550.80.7590.7568.1113.46172.402#污水處理廠3030500.850.62159.317.6426.8場地照明505060103003045.58生活用電200200800.90.4816076.8177.47269.65出碴皮帶機驅動200600800.750.88480422.4639.39971.48備用200.80.7520152537.98合計1647.751233.05取 1565.361196.0619702993.19(4)支洞作業區負荷計算結果列表如下：表2-4 16#支洞用電負荷一覽表設備名稱用電負荷k

15、w安裝容量kw需用系數%costg實際負荷kw無 功功 率kvar視 在功 率kva計算電流i30/a新鮮風機110110950.80.75104.578.38130.6198.47卷揚機132264700.80.75184.8138.4230.9350.8支洞照明1515100101501522.79拌和站7575550.80.7541.2530.951.578.3水泵90270600.80.75162121.5202.5307.68機械修理間100100600.651.176070.292.3140.3污水處理廠3030500.850.62159.317.6426.8鍋爐房5050500.

16、750.88252233.350.6場地照明404060102402436.47生活用電7575850.90.4863.7530.670.71107.44合計695.3501.28取 660.5486.2820.21246.22.2 供電電源、電壓等級和供電方式的選擇施工場地主洞和支洞的場區平面圖如附錄圖所示。主洞的主要負荷為：tbm3888.5kw；主洞皮帶機600kw；通風220kw以及場地用電。16#支洞的負荷：支洞皮帶機750kw；主動皮帶機600kw；通風330kw；排水23kw以及場地用電。其中各處通風、洞內照明、排水屬一級負荷。出口66kv變電所距離洞口200m，容量為8150k

17、va。16#支洞66kv變電所離支洞洞口100m，容量為1000kva。根據以上情況，主洞66/10kv的總降壓變電所設兩臺主變壓器，一臺供場區和作業區，再由場區作業區的10/0.4kv箱式變電站低壓電纜4輸電給各車間或設備的配電箱；另設一臺臨時變壓器單獨供電給tbm，工程過半后，再改用16#支洞建的相同變壓器供電。這樣有利于解決因隧道過長壓降過大問題。在出口場區單獨建設一臺66kv/ 10kv變壓器，由10kv高壓電纜沿洞壁送入tbm本機變壓器。電纜長度9.5km。掘進到一半時，由16#支洞處的一臺66kv/ 10kv變壓器提供電源(架空引來66kv)，再由電纜引至tbm本機變壓器。由于線路

18、較長，先補償tbm的功率因數到0.90，這樣可以降低選擇導線截面，節約資金。，可以得出， 把功率因數調到0.9，則，需補償：并聯型電容器，此時初選， 故線路的電壓損耗為：(2-8)線路的電壓損耗百分值為：(2-9)式中電壓損耗百分比單位長度電阻。單位長度電抗。線路額定電壓，取為10kv將數據代入公式中，得。滿足tbm用電電壓降小于10%的要求支洞先建一個66/10kv的總降壓變電所，變電所一次側雙電源進線，采用內橋式接結線，因為內橋接式結線運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷供電。多用于電源線路較長因而發生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。

19、然后電纜引出兩路10kv線路分別至場區和作業區，在各處設10/0.4kv箱式變電站，由低壓電纜饋出到各車間或設備的配電箱。2.3 功率補償2.3.1 功率因數對供電系統的影響：供電系統5輸送的功率包括兩部分：有功功率和無功功率。當供電系統中輸送的有功功率維持恒定的情況下，無功功率增大，即供電系統的功率因數降低將會引起：(1)系統中輸送的總電流增加，使得供電系統中的電器元件，如變壓器、電氣設備、導線等容量增大，從而使工廠內部的起動控制設備、測量儀表等規格尺寸增大，因而增大了初投資費用。(2)由于無功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設備即供電線路的有功功率損耗相應地增大5。(3)由于供電系統中

20、的電壓損失正比于系統中流過的電流，因此總電流增大，會使供電系統中的電壓損失增加，使得調壓困難。對電力系統的發電設備來說，無功電流的增大，使發電機轉子的去磁效應增加，電壓降低。無功功率對電力系統及工廠內部的供電系統都有極不良的影響。因此，供電單位和工廠內部都有降低無功功率需要量的要求，無功功率的減少就相應地提高了功率因數。目前供電部門實行按功率因數征收電費，因此功率因數的高低也是供電系統的一項重要的經濟指標。在工廠供電系統中，絕大多數用電設備都具有電感的特性。這些設備不僅需要從電力系統吸收有功功率，還要吸收無功功率以產生這些設備所必需的交變磁場。然而在輸送有功功率一定的情況下，無功功率增大，就會

21、降低供電系統的功率因數。工廠供電系統設計階段要根據設計計算的功率因數與供電部門所要求的功率因數進行比較，若不滿足要求，應提高功率因數6所用的補償裝置類型和容量。2.3.2 提高功率因數的方法：(1)提高自然功率因數：不添置任何補償設備，采取措施減少供電系統中無功功率的需要量。是最經濟的提高功率因數的方法。合理選擇感應電動機和變壓器減少感應電動機和變壓器的無功功率消耗是提高自然功率因數的主要設施之一。(2)功率因數的人工補償：供電單位在工廠進行初步設計時對功率因數要提出一定的要求，它是根據工廠電源進線、電力系統發電廠的相對位置以及工廠負荷的容量決定的。根據全國供電規則的有關規定，要求一般工業用戶

22、的功率因數為以上。目前國內外工礦企業廣泛采用靜電電容器補償裝置進行補償。補償方式分為：個別補償、分組補償和集中補償。由于靜電電容器制造工藝上的原因，低壓電容器的價格要比同容量的高壓電容器高。因此，采用高壓集中補償，電容器本身價格比較便宜，電容器利用率高，易于管理，但投切電容器的開關設備及保護裝置價格比較高，采用低壓靜電電容器在變電所低壓側集中或在車間中分散，甚至對電氣設備個別補償，補償效果較高壓側好，開關及保護設備價格低且易于實現自動投切，缺點是置于負荷末端的補償電容器利用不充分。針對我國目前情況，低壓靜電電容器與高壓靜電電容器價格差別不大，沒有按照技術經濟分析的方法確定每臺開關電器連接電容器

23、的最優容量，特別是高壓斷路器等高壓設備的價格高昂，所以采用低壓補償的方案。2.3.3 功率因數補償：(1)場區：變壓器的功率損耗：變電所高壓側的計算負荷為： (2)作業區： 變壓器的功率損耗： 變電所高壓側的計算負荷為：(3)高壓10kv側母線上：變壓器的功率損耗：(4)高壓66kv側母線上： 2.4 變壓器的選擇2.4.1 變壓器選擇：根據負荷計算7和功率補償的結果，依據變電所主變壓器容量的選擇要求：1、只裝一臺主變壓器時，主變壓器容量，為全部用電設備的計算負荷。2、裝設兩臺主變壓器時，每臺變壓器的容量，且。總降壓變電所為戶外式變電所8，選擇兩臺型號為的變壓器并列運行；場區選擇一臺型號為的變

24、壓器；作業區選擇一臺型號為的變壓器。由于是臨時施工用電，且容量不是特別大，決定均采用比較經濟的箱式9變電站形式。2.4.2 變壓器位置的確定：變壓器的位置應考慮便于運輸、運行和檢修，同時應選擇安全可靠的地方，因此應滿足以下幾個方面：(1)變壓器應在高壓進線方便處，且應盡量接近高壓線。(2)變壓器必須安設在其供電范圍的負荷中心，使其投入運行時線路損耗最小，且滿足電壓要求。一般情況下還應安設在大負荷的附近。當配電電壓在380v時，供電半徑10不應大于700m，一般以500m為宜。高壓變電站之間的距離，一般在1000m左右。(3)洞內變壓器應安裝在避車洞或不用的橫通道處，變壓器與周圍及上下洞壁的距離

25、不得小于30cm，同時按規定要求設置安全防護措施。第3章 短路計算與電氣設備的選擇短路，就是供電系統中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產生超出規定值的大電流。當短路電流通過電氣設備時，設備溫度急劇上升，過熱會使絕緣加速老化或損壞，同時產生很大的電動力，使設備的載流部分變形或損壞。短路電流在線路上產生很大壓降，影響設備運行。為了選擇和校驗電氣設備、載流導體和整定供電系統的繼電保護裝置，需要計算三相短路電流；在校驗繼電保護裝置的靈敏度時還要計算不對稱短路的短路電流值；校驗電氣設備及載流導體的動穩定度和熱穩定度，就要用到短路沖擊電流、穩態短路電流和短路容量。短路計算相關公式：系統的電抗：(3-1)

26、變壓器的電抗：(3-2)線路的電抗：(3-3)三相短路電流：(3-4)三相短路次暫態電流和穩態電流：(3-5)三相短路容量：(3-6)3.1 最大運行方式下的短路計算圖3-1 短路計算電路圖圖3-2 短路等效電路圖3.1.1 計算k-1點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：，因此高壓架空線路的電抗：，因此電源點至短路點的電路總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值三相短路容量 3.1.2 計算k-2點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各

27、元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗：型電力變壓器的電抗：，因此，電源點至短路點的總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值三相短路容量3.1.3 計算k-3點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗：型電力變壓器的電抗： 電纜線路的電抗：，型電力變壓器的電抗： 電源點至短路點的總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值三相短路容量3.1.4 計算k-4點的短路電

28、路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗：型電力變壓器的電抗：電纜線路的電抗：型電力變壓器的電抗： 電源點至短路點的總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值及三相短路容量表3-1 最大運行方式下的短路計算結果短路計算點3.433.433.438.755.18392.10.830.830.832.121.2515.19.959.959.9518.3110.856.112.5512.5512.5523.0913.688.73.2 最小運行方式下的短路計算3.2

29、.1 求k-1點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗：系統的電抗：此時，則高壓架空線路的電抗：電源點至短路點的總電抗：(2)計算三相短路電流和短路容量：短路電流周期分量的有效值：短路次暫態電流和穩態電流有效值：短路沖擊電流及其有效值：三相短路容量：3.2.2 求k-2點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗：型電力變壓器的電抗：電源點至短路點的總電抗為：(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量的有效值：短路次暫態電流和穩態電流有效值：短路沖擊電流及其有效值：三相短路容量：3

30、.2.3 計算k-3點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗：型電力變壓器的電抗： 電纜線路的電抗：型電力變壓器的電抗：電源點至短路點的總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值三相短路容量3.2.4 計算k-4點的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗系統的電抗：高壓架空線路的電抗： 型電力變壓器的電抗：電纜線路的電抗：型電力變壓器的電抗：電源點至短路點的總電抗(2)計算三相短路電流和短路容量短路電流周期分

31、量有效值短路次暫態電流和穩態電流短路沖擊電流及第一周期全電流有效值三相短路容量表3-2 最小運行方式下的短路計算結果短路計算點三相短路電流三相短路容量/mva2.252.252.255.743.40257.210.420.420.421.070.637.46.916.916.9112.717.534.798.078.078.0714.858.805.593.3 高低壓一次設備的選擇與校驗3.3.1 高壓66kv側一次設備的選擇校驗表3-3 66kv側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目11電壓kv電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據66kv8.72a3.4ka8.75ka一 次 設 備

32、 型 號 規 格額定參數隔離開關 6663050電壓互感器 電壓互感器 斷路器型66250031.580戶外高壓隔離開關6663050避雷器 66電流互感器6663高壓熔斷器660.5503.3.2 高壓10kv側一次設備的選擇校驗表3-4 10kv側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓kv電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據10kv57.1a0.83ka2.1ka一 次 設 備 型 號 規 格額定參數高壓少油斷路器106301640高壓隔離開關1020025.5電壓互感器 電流互感器 1031.8避雷器 103.3.3 支洞場區380v側一次設備的選擇校驗表3-5 380v側一次

33、設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓v電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據380v704a9.9ka18.3ka一 次 設 備 型 號 規 格額定參數低壓斷路器380100040低壓斷路器38010018低壓斷路器38020025續表3-5選擇校驗項目電壓v電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據380v704a9.9ka18.3ka一 次 設 備 型 號 規 格額定參數低壓刀開關 3801000低壓刀開關 380200低壓刀開關 380100電流互感器380電流互感器380熔斷器380400503.3.4 支洞作業區380v側一次設備的選擇校驗表3-6 380v側一次設備的

34、選擇校驗選擇校驗項目電壓v電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據380v1061a12.5ka23ka一次設備規格型號電流互感器380熔斷器38040050低壓斷路器380160040續表3-6選擇校驗項目電壓v電流a斷流能力動穩定度熱穩定度裝設地點條件參數數據380v1061a12.5ka23ka一 次 設 備 型 號 規 格額定參數低壓斷路器38040030低壓斷路器38010018低壓斷路器38020025低壓刀開關3801500低壓刀開關380400低壓刀開關 380200低壓刀開關 380100電流互感器3803.4 變電所進出線的選擇與校驗3.4.1 變電所進出線的選擇

35、導線和電纜是分配電能的主要器件，選擇的合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量與線路投資，以及電力網的安全經濟運行12。(1)按載流量選擇：即按導線的允許溫升選擇。在最大允許連續負荷電流通過的情況下，導線發熱不超過線芯所允許的溫度，導線不會因為過熱而引起絕緣損壞或加速老化。選用時導線的允許載流量必須大于或等于線路中的計算電流。(2)按電壓損失選擇：導線上的電壓損失應低于最大允許值，以保證供電質量。(3)按機械強度要求：在正常狀態下，導線應有足夠的機械強度以防斷線，保證安全可靠運行。(4)與線路保護設備相配合：熔斷器熔體的額定電流，應不大于電纜或穿管絕緣導線允許載流量的2.5倍，或明敷絕緣導線允許載

36、流量的1.5倍。在被保護線路末段發生單相接地短路(中性點直接接地網絡)或兩相短路(中性點不接地網絡)，其短路電流對于熔斷器不應小于其熔體額定電流的4倍，對于自動開關不應小于其瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.5倍。長延時過電流脫扣器和瞬時或短延時過電流脫扣器的自動開關，其長延時過電流脫扣器的整定電流應根據返回電流確定，一般不大于絕緣導線、電纜允許載流量的1.1倍。對于裝有過負荷保護的配電線路，其絕緣導線、電纜的允許載流量，不應小于熔斷器額定電流的1.25倍或自動開關延時過電流脫扣器的整定電流的1.25倍。熔斷器的熔體或自動開關過電流脫扣器的整定電流，應不小于被保護線路的負荷計算電流。同時應

37、保證在出現正常的短時過負荷時，保護裝置不致使被保護線路斷開。(5)熱穩定校驗：由于電纜結構緊湊、散熱條件差，為使其在短路電流通過時不至于由于導線溫升超過允許值而損壞，還須校驗其熱穩定性。 導線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠的要求，其選擇的一般原則為：對10kv及以下高壓線路9和低壓動力線路，通常按允許載流量選擇截面。再校驗電壓損失和機械強度：對低壓照明線路，因其對電壓要求較高。所以通常先按允許電壓損失選擇截面，再校驗其他條件。低壓動力供電線路，因負荷電流較大，所以一般先按載流量(即發熱溫升條件)來選擇導線截面，再校驗電壓損耗和機械強度。 3.4.2 母線的選擇根據88d264電力變壓器室

38、布置標準圖集的規定中列表所要求的610kv變電所高低壓lmy型硬鋁母線2的尺寸進行選擇：16#支洞作業區低壓側母線選擇尺寸為：相母線尺寸為，中性母線尺寸為。其型號為；16#支洞場區低壓側母線選擇的尺寸為：相母線尺寸為，中性母線尺寸為。其型號為：； 10kv側母線的選擇：因為所選變壓器的容量分別為800kva和500kva，因此都選擇，即母線的尺寸為：。以上對各處的母線的選擇，均滿足動穩定度和熱穩定度的要求，因此不再進行短路校驗。3.4.3 高壓66kv側進線的選擇 通過lj型鋁絞線架空接往附近66kv的公用干線。(1)根據發熱條件選擇。即要求，a，初選截面積為16mm2的鋁絞線，即，其在時的允

39、許載流量，滿足要求。(2)機械強度校驗。已知，35kv及以上架空裸導線的最小允許截面積為，故改選。3.4.4 高壓10kv側出線的選擇 選擇yjl22-10000型，采用直埋敷設的方式，輸電至場區和作業區。(1)按發熱條件選擇。場區高壓側的計算電流為，作業區高壓側的計算電流為，截面積為25mm2的鋁芯電纜，其在土壤溫度為時的允許載流量，滿足要求。(2)短路熱穩定校驗。計算滿足短路熱穩定的最小截面： (3-7)因此電纜滿足要求。3.4.5 低壓380v出線的選擇 饋電給312出碴機的線路采用型交聯聚乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。(1)按發熱條件選：由及地下0.8m，土壤溫度為25，初選50mm2

40、 ， 其滿足發熱條件。(2)校驗電壓損耗，鋁芯電纜的 不滿足電壓損耗5%的要求，改選70mm2 校驗電壓損耗。鋁芯電纜的不滿足電壓損耗5%的要求，改選120mm2 。校驗電壓損耗。鋁芯電纜的滿足電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩定度校驗：短路熱穩定度的最小截面改選：120mm2 即型交聯聚乙烯絕緣鋁芯電纜。其他支路導線選擇校驗同上。選線結果如下表：表3-7 16#支洞場地導線一覽表序號選擇型號輸電形式供電用戶供電功率(kw)輸電距離(km)選型標準最大壓降發熱標準熱穩定度1yjlv-1000-3120+70低壓電纜312出碴機950.3滿足滿足滿足2yjlv-1000-3120+70低壓電纜風

41、 機550.4滿足滿足滿足3yjlv-1000-3120+70低壓電纜排水水泵55(1)25(2)0.40.4滿足滿足滿足4yjlv-1000-3120+70低壓電纜洞壁照明30.3滿足滿足滿足5yjlv-1000-3120+70低壓電纜混凝土噴射410.3滿足滿足滿足6yjlv-1000-3120+70低壓電纜空壓機1100.1滿足滿足滿足7yjlv-1000-3120+70低壓電纜拌合站500.2滿足滿足滿足8yjlv-1000-3120+70低壓電纜水泵房水泵1500.5滿足滿足滿足9yjlv-1000-3120+70低壓電纜污水處理廠300.5滿足滿足滿足10yjlv-1000-312

42、0+70低壓電纜場區照明400.5滿足滿足滿足11yjlv-1000-3120+70低壓電纜生活辦公1000.4滿足滿足滿足表3-8 16#支洞作業區導線一覽表序號選擇型號輸電形式供電用戶供電功率(kw)輸電距離(km)選型標準最大壓降發熱標準熱穩定度1yjlv-1000-3150+95低壓電纜新鮮風機1100.05滿足滿足滿足2yjlv-1000-3240+120低壓電纜卷揚機2640.04滿足滿足滿足3yjlv-1000-3150+95低壓電纜支洞照明150.4滿足滿足滿足4yjlv-1000-3150+95低壓電纜拌合站750.2滿足滿足滿足5yjlv-1000-3185+95低壓電纜水

43、泵2700.04滿足滿足滿足6yjlv-1000-3150+95低壓電纜機械修理間1000.2滿足滿足滿足7yjlv-1000-3150+95低壓電纜污水處理廠300.5滿足滿足滿足8yjlv-1000-3150+95低壓電纜鍋爐房500.5滿足滿足滿足9yjlv-1000-3150+95低壓電纜場地照明401滿足滿足滿足10yjlv-1000-3150+95低壓電纜生活用電750.4滿足滿足滿足第4章 供電系統的保護4.1 繼電保護的設計4.1.1 變壓器的保護對于總降壓變電所的兩臺并列運行的油浸式變壓器，由于容量較小，不裝設瓦斯保護及縱差動保護，而只裝設電流速斷保護，對于外部相間短路引起的

44、變壓器過電流裝設過電流保護裝置。(1)變壓器電流速斷保護的整定計算14動作電流的整定：(4-1)式中 變壓器低壓母線三相短路電流周期分量有效值 可靠系數，取1.21.5 變壓器的電壓比 保護裝置的結線系數，相電流結線取1，相電流差結線取 電流互感器的變流比電流速斷保護靈敏系數的校驗：(4-2)式中 在電力系統最小運行方式下，變壓器高壓側的兩相短路電流 速斷電流折算到一次電路(變壓器高壓側)的值(2)變壓器過電流保護的整定計算動作電流的整定：(4-3)式中 變壓器的最大負荷電流，取，為變壓器一次額定電流 電流繼電器的返回系數，一般為0.8 可靠系數，定時限時，取1.2，反時限時，取1.3其余符號

45、同上式。 過電流保護動作時間的整定計算： (4-4)式中 變壓器低壓母線發生三相短路時高壓側繼電保護的動作時間 變壓器低壓側保護裝置在低壓母線發生三相短路時的最長的一個動作時間 前后兩級保護裝置的時間級差，定時限時，取0.5，反時限時，取0.7 (3)變壓器過負荷保護的整定計算動作電流的整定：(4-5)式中 變壓器的額定一次電流 電流互感器的變流比過負荷保護動作時間的整定計算： (4-6)4.1.2 線路的保護(1)線路過電流保護13的整定計算動作電流的整定：(4-7)式中 線路的最大負荷電流，取，為線路的計算電流過電流保護動作時間的整定計算： (4-8)式中 在后一級保護所保護的線路的首端發

46、生三相短路時前一級保護的動作時間 后一級保護中最長的一個動作時間 前后兩級保護裝置的時間級差，定時限時，取0.5，反時限時，取0.7過電流保護靈敏系數的校驗：(4-9)式中 在電力系統最小運行方式下，被保護線路末端的兩相短路電流 動作電流折算到一次電路的值(2)線路電流速斷保護的整定計算動作電流的整定：(4-10)式中 被保護線路末端的三相短路電流 可靠系數，取1.21.5 保護裝置的結線系數，相電流結線取1，相電流差結線取 電流互感器的變流比電流速斷保護靈敏系數的校驗：(4-11)式中 在電力系統最小運行方式下，線路首端兩相短路電流 速斷電流折算到一次電路的值4.1.3 繼電保護整定與校驗結果表4-1 繼電保護結果一覽表類型保護點電流速斷保護過電流保護過負荷保護ka17a141a