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1、第 1 章绪论1.1 选题的背景和意义始于 20 世纪 30 年代的隧道掘进机施工法，随着 5060 年代机械工业和掘进机技术水平的不断提高，得到了特别快的开发。到目前为止，世界上采纳掘进机施工的隧道已超过 1000 座，总长度超过 4000km。掘进机施工法已逐步成为长大隧道修建中要紧的施工方法之一。随着隧道施工技术机械化程度的提高，隧道施工的耗电量也越来越大，且负荷集中。这给电气设计提出了更高要求。为保证施工质量和施工正常，确保隧道施工的可靠性，合理的施工供电设计显得越来越重要。在目前各种形式的能源中，电能具有如下特点：易于与其它形式的能源相互转化；输配简单经济；能够精确操纵、调节和测量。
2、因此，电能在工农业生产和人民日常生活中得到广泛应用，生产和输配电能的电力工业相应得到极大开发。如何正常、可靠、经济、合理地供配电能和使用电能是实现工业电气自动化的重要保证和本原。1.2 国内外研究现状近代电气设计以电能、电气设备、电气自动化技术为主体的综合性应用技术。采纳合理配电方式，采纳高效率变压器、电动机和照明电源、无功功率补偿装置和设备、监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电1。供电的开发趋势：(1)电源的开发趋势：电源电压范围得以扩大，随着负荷密度的增加，将采纳高压甚至超高压供电。中、低压配电系统，从增加供电容量提高电能质量和减少电能损耗动身，20kV 和 600V 电压等级正在酝
3、酿应用。(2)电力系统的开发趋势：依据用电负荷的重要级不和用电设备的实际要求，采纳自动操纵技术建立集中监控和保卫，提高故障检测和诊断技术，应用人工智能技术建立高可靠性、高质量、低损耗、运行灵活的电力系统。(3)电气设备的开发趋势：依据标准化、无油化、小型化的技术缘故此，电气设备多项选择用高尽缘裕度、低损耗及智能化、自动化设备。(4)充分利用计算机技术：计算机技术的应用在供电部门和用电单位，通过计算机及其支持软件，将各种信息实时采集、处理、传递，实现有效的操纵和协调，使电气设备的运行监控、系统保卫、用电负荷治理全面实现动态优化治理。(5)电力电子技术在电力系统和用电系统中有着广泛的应用：电力电子
4、技术在电力系统和用电系统的应用产生了特别大的经济效果和节能效果，开发国家在用户终端使用的电能中，有 60%以上的电能至少通过一次以上电力电子变流装置的处理。在配电网系统，电力电子装置用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量操纵，改善供电质量。在变电所利用电力电子装置更为操作系统提供可靠的交直流操作电源。电力电子技术的不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。电力电子技术还将不断开发，在电气领域中实现机电一体化。(6)采纳晶闸管变流装置对长距离、大容量电能实现直流输电：直流输电解决了由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，使电缆中电压升高且不便抑制的咨询题，而且直流输电线路具有
5、架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及尽缘强度高等优点，使其更适宜远距离大容量输电。直流输电联结不同频率的电网，并可实现定电流操纵，限制短路电流。近年还开发起来依靠电力电子装置实现柔性交流输电(FACTS)。(7)无功补偿和谐波抑制：这对电力系统有重要的意义。晶闸管操纵电抗器、晶闸管投切电容器根基上重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器、有源电力滤波器等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。1.3 供电系统设计的任务研究的要紧内容供电系统的设计是依据电力用户所处的地理环境、地区供电条件、工艺和公用工程设计所提供用电负荷资料等进行的。供电设计一般分为两个时期，初步设
6、计时期和施工图设计时期。初级设计要紧落实供电电源及供电方式，确定供电系统方案；施工图设计时期因此依据初步设计方案具体绘制施工图，选定电气设备2。供电设计的要紧内容按照工艺和公用工程设计所提供用电负荷资料，计算负荷；依据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式；确定功率因数及补偿措施；依据环境和计算负荷，选择变电所位置、变压器数量和容量；确定变配电所主接线和户外高压配电方案；选择并校验电气设备及配电网线路载流导体截面；继电保卫系统设计和参数整定计算；确定高压变电所的调度方式；防雷设计和接地设计；绘制供电系统施工图；核算建设所需器材与总投资。第 2 章负荷计算2.1 负荷计算负荷计算的
7、内容和目的计算负荷是一个假想的持续性负荷，通常采纳 30min 的最大平均负荷。那个负荷是设计时选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等额定参数的依据。在工程上为方便计，亦可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据3。需要系数负荷计算步骤依据施工用电平面布置和用电系统图，负荷计算应从开关箱、分配电箱、总电源箱逐级进行，负荷计算通常采纳需要系数法。(1)用电设备组的计算负荷及计算电流有功功率无功功率Q30 P30tg(kvar)P30 KxPekW(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)视在功率S30P30Q30kVA22计算电流3UN(2)车间变电所或配电干线的计算负荷系数
8、。有功功率I30S30A车间变电所或配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时P30 KpKxPekW无功功率视在功率S30P302(2-5)(2-6)(2-7)Q30 KqKxP30tgkvar Q30kVA2以上式中：用电设备组的设备功率 kW需要系数用电设备功率因数角的正切值、用电设备额定电压 kV(3)总落压变电所或配电所的计算负荷总落压变电所或配电所的计算负荷，为各配电干线的计算负荷之和再乘一同时系数和。对配电所的和，分不取 0.81 和 0.951；对总落压变电所的和，分不取 0.80.9和 0.930.97。计算变电所高压侧负荷时，应加上变压器的功率损失。当简化计算
9、时，同时系数和都取值。按需要系数负荷计算的结果(1)出口场区负荷计算结果列表如下：表 2-1 出口场区用电负荷一览表用电设备312 出碴机风机混凝土喷射空压机用电负荷kW9555安装容量kW9555需用系数%60100Costg实际负荷kW5755无功功率kvar视在功率kVA计算电流I30/A41416024.655110808866110拌合站水泵房水泵污水处理厂洞壁照明50753050150305040502560151253310010303续表 2-1用电设备场区照明生活办公合计用电负荷kW40100544安装容量kW40100674需用系数%5570取Costg实际负荷kW2270
10、无功功率kvar0视在功率kVA22492计算电流I30/A10(2)支洞场区负荷计算结果列表如下：表 2-216#支洞场区用电负荷一览表用电设备312 出碴机风机排水水泵排水水泵混凝土喷射空压机拌合站水泵污水处理厂洞壁照明场区照明生活办公合计用电负荷kW955525554155507530340100544安装容量kW95552555411105015030340100674需用系数%60100804060805040501005570取Costg实际负荷kW575520228825601532270无功功率kvar6600视在功率kVA23110322538计算电流I30/A1258171
11、100(3)出口作业区负荷计算结果列表如下：表 2-3 出口作业区用电负荷一览表设备名称新奇风机行吊洞壁照明1#污水处理厂机车修理间水泵站TBM 修理间刀具修理间空气压缩机锅炉房钢筋车间机械修理间拌和站2#污水处理厂场地照明生活用电出碴皮带机驱动备用用电负荷kW1101807030309010015055505010055305020020020安装容量kW22018070303027010015011050501001653050200600需用系数%95251005050606060605070605550608080取Cos11tg050实际负荷kW2094570151516260906
12、62535601530160480201647.75无功功率kvar04522015视在功率kVA707530251970计算电流I30/A113.95合计(4)支洞作业区负荷计算结果列表如下：表 2-416#支洞用电负荷一览表设备名称用电负荷安装容量需用系数Costg实际负荷无功功率视在功率计算电流kW新奇风机卷扬机支洞照明拌和站水泵机械修理间污水处理厂锅炉房场地照明生活用电11013215759010030504075合计kW110264157527010030504075%957010055606050506085取1100kW15162601525246kvar0220kVA1524I
13、30/A供电电源、电压等级和供电方式的选择施工场地主洞和支洞的场区平面图如附录图所示。kW；主洞皮带机600kW；通风220kW 以及场地用电。16#支洞的负荷：支洞皮带机750kW；主动皮带机600kW；通风 330kW；排水23kW 以及场地用电。其中各处通风、洞内照明、排水属一级负荷。出口 66kV 变电所距离洞口 200m，容量为 8150kVA。16#支洞 66kV 变电所离支洞洞口 100m，容量为 1000kVA。依据以上情况，主洞 66/10kV 的总落压变电所设两台主变压器，一台供场区和作业区，再由场区作业区的 kV 箱式变电站低压电缆4输电给各车间或设备的配电箱；另设一台临
14、时变压器单独供电给 TBM，工程过半后，再改用 16#支洞建的相同变压器供电。如此有利于解决因隧道过长压落过大咨询题。在出口场区单独建设一台 66kV/10kV变压器，由 10kV高压电缆沿洞壁送进 TBM本机变压器。电缆长度 9.5km。掘进到一半时，由16#支洞处的一台 66kV/10kV 变压器提供电源(架空引来 66kV)，再由电缆引至TBM 本机变压器。由于线路较长，先补偿 TBM 的功率因数到 0.90，如此能够落低选择导线截面，节约资金。，能够得出，把功率因数调到 0.9，因此，需补偿：并联型电容器，现在初选，X0 0.095kmR0 0.18kmU pR0L qX0LUN故线路
15、的电压损耗为：(2-8)(2-9)线路的电压损耗百分值为：式中电压损耗百分比单位长度电阻。单位长度电抗。线路额定电压，取为 10kVU%100UUN将数据代进公式中，得。满足 TBM 用电电压落小于 10%的要求支洞先建一个 66/10kV 的总落压变电所，变电所一次侧双电源进线，采纳内桥式接结线，因为内桥接式结线运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷供电。多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的契机较多、同时变电所的变压器不需要经常切换的总落压变电所。然后电缆引出两路 10kkV 箱式变电站，由低压电缆馈出到各车间或设备的配电箱。2.3 功率补偿功率因数对供电系统的碍事：供电系
16、统5输送的功率包括两局限：有功功率和无功功率。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大，即供电系统的功率因数落低将会引起：(1)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电器元件，如变压器、电气设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的起动操纵设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。(2)由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备即供电线路的有功功率损耗相应地增大5。(3)由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，会使供电系统中的电压损失增加，使得调压困难。对电力系统的发电设备来讲，无功电流的增大，使发电机转子的往磁效应增加，电压落低。无功功率
17、对电力系统及工厂内部的供电系统都有极不良的碍事。因此，供电单位和工厂内部都有落低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。目前供电部门实行按功率因数征收电费，因此功率因数的凹凸也是供电系统的一项重要的经济指标。在工厂供电系统中，尽大多数用电设备都具有电感的特性。这些设备不仅需要从电力系统汲取有功功率，还要汲取无功功率以产生这些设备所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会落低供电系统的功率因数。工厂供电系统设计时期要依据设计计算的功率因数与供电部门所要求的功率因数进行对比，要是不满足要求，应提高功率因数6所用的补偿装置类型和容量。提高功率因数的方法：
18、(1)提高自然功率因数：不添置任何补偿设备，采取措施减少供电系统中无功功率的需要量。是最经济的提高功率因数的方法。合理选择感应电动机和变压器减少感应电动机和变压器的无功功率消耗是提高自然功率因数的要紧设施之一。(2)功率因数的人工补偿：供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数要提出一定的要求，它是依据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。依据全国供电规因此的有关，要求一般工业用户的功率因数为以上。目前国内外工矿企业广泛采纳静电电容器补偿装置进行补偿。补偿方式分为：个不补偿、分组补偿和集中补偿。由于静电电容器制造工艺上的缘故，低压电容器的价格要比同容量的高压电容器高。因此
19、，采纳高压集中补偿，电容器本身价格对比低廉，电容器利用率高，易于治理，但投切电容器的开关设备及保卫装置价格对比高，采纳低压静电电容器在变电所低压侧集中或在车间中分散，甚至对电气设备个不补偿，补偿效果较高压侧好，开关及保卫设备价格低且易于实现自动投切，缺点是置于负荷末端的补偿电容器利用不充分。针对我国目前情况，低压静电电容器与高压静电电容器价格区不不大，没有按照技术经济分析的方法确定每台开关电器连接电容器的最优容量，特别是高压断路器等高压设备的价格高昂，因此采纳低压补偿的方案。功率因数补偿：(1)场区：变压器的功率损耗：变电所高压侧的计算负荷为：(2)作业区：变压器的功率损耗：变电所高压侧的计算
20、负荷为：I30 726.5kVA(3)高压 10kV 侧母线上：变压器的功率损耗：(4)高压 66kV 侧母线上：3UN 41.9A2.4 变压器的选择变压器选择：依据负荷计算7和功率补偿的结果，依据变电所主变压器容量的选择要求：1、只装一台主变压器时，主变压器容量，为全部用电设备的计算负荷。2、装设两台主变压器时，每台变压器的容量，且。总落压变电所为户外式变电所8，选择两台型号为的变压器并列运行；场区选择一台型号为的变压器；作业区选择一台型号为的变压器。由因此临时施工用电，且容量不是特别大，决定均采纳对比经济的箱式9变电站形式。变压器位置应该定：变压器的位置应考虑便于运输、运行和检修，同时应
21、选择正常可靠的地点，因此应满足以下几个方面：(1)变压器应在高压进线方便处，且应尽量接近高压线。(2)变压器必须安设在其供电范围的负荷中心，使其投进运行时线路损耗最小，且满足电压要求。一般情况下还应安设在大负荷的四面。当配电电压在380V 时，供电半径10不应大于 700m，一般以 500m 为宜。高压变电站之间的距离，一般在 1000m左右。(3)洞内变压器应安装在避车洞或不用的横通道处，变压器与四面及上下洞壁的距离不得小于 30cm，同时按 要求设置正常防护措施。第 3 章短路计算与电气设备的选择短路，确实是根基供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出值的大电流。当短路电流通过
22、电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使尽缘加速老化或损坏，同时产生特别大的电动力，使设备的载流局限变形或损坏。短路电流在线路上产生特别大压落，碍事设备运行。为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保卫装置，需要计算三相短路电流；在校验继电保卫装置的灵敏度时还要计算不对称短路的短路电流值；校验电气设备及载流导体的动稳定度和热稳定度，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流和短路容量。短路计算相关公式：系统的电抗：变压器的电抗：线路的电抗：三相短路电流：(3)IKUc2XsSocUk%Uc2XT100SNXwl X0l(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)(3-5)(3-6)Uc3Xk三相
23、短路次暂态电流和稳态电流：三相短路容量：33I3 I IK(3)(3)SK3UcIK3.1 最大运行方式下的短路计算图 3-1 短路计算电路图图 3-2 短路等效电路图计算 K-1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：，因此高压架空线路的电抗：，因此电源点至短路点的电路总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一周期全电流有效值三相短路容量计算 K-2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：高压架空线路的电抗：型电力变压器的
24、电抗：，因此，电源点至短路点的总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一周期全电流有效值三相短路容量计算 K-3 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：高压架空线路的电抗：型电力变压器的电抗：电缆线路的电抗：，型电力变压器的电抗：电源点至短路点的总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一周期全电流有效值三相短路容量计算 K-4 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：
25、高压架空线路的电抗：型电力变压器的电抗：电缆线路的电抗：型电力变压器的电抗：电源点至短路点的总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一周期全电流有效值及三相短路容量表 3-1 最大运行方式下的短路计算结果短路计算点33.2 最小运行方式下的短路计算求 K-1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗：系统的电抗：现在，因此高压架空线路的电抗：电源点至短路点的总电抗：(2)计算三相短路电流和短路容量：短路电流周期重量的有效值：短路次暂态电流和稳态电流有效值：短路冲击电流及其有效值：三相短路容量：
26、求 K-2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：高压架空线路的电抗：型电力变压器的电抗：电源点至短路点的总电抗为：(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量的有效值：短路次暂态电流和稳态电流有效值：短路冲击电流及其有效值：三相短路容量：计算 K-3 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：高压架空线路的电抗：型电力变压器的电抗：电缆线路的电抗：型电力变压器的电抗：电源点至短路点的总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一
27、周期全电流有效值三相短路容量计算 K-4 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗系统的电抗：高压架空线路的电抗：型电力变压器的电抗：电缆线路的电抗：型电力变压器的电抗：电源点至短路点的总电抗(2)计算三相短路电流和短路容量短路电流周期重量有效值短路次暂态电流和稳态电流短路冲击电流及第一周期全电流有效值三相短路容量表 3-2 最小运行方式下的短路计算结果三相短路电流短路计算点三相短路容量/MVA3.3 凹凸压一次设备的选择与校验高压 66kV 侧一次设备的选择校验表 3-366kV 侧一次设备的选择校验选择校验名目11电压 kV电流 A断流能力动稳定度
28、热稳定度参数装设地点条件数据66kV额定参数隔离开关6663050电压互感器电压互感器一次设备型号规格断路器型66250080户外高压隔离开关6663050避雷器66电流互感器6663高压熔断器6650高压 10kV 侧一次设备的选择校验表 3-410kV 侧一次设备的选择校验选择校验名目参数装设地点条件数据额定参数高压少油断路器10kV10106302001640电压 kV电流A断流能力动稳定度热稳定度一次设备型号规格高压隔离开关电压互感器支洞场区 380V 侧一次设备的选择校验表 3-5380V 侧一次设备的选择校验选择校验名目参数装设地点条件数据380V380380380704A1000
29、1002009.9kA401825断流能力9.9kA18.3kA动稳定度18.3kA续表 3-5选择校验名目装设地点条件参数数据电压 V380V电流 A704A热稳定度电压 V电流 A断流能力动稳定度热稳定度一次设格 备型号规电流互感器避雷器1010额定参数低压断路器低压断路器低压断路器额定参数低压刀开关380380380380380380100020010040050一次设备型号规格低压刀开关低压刀开关电流互感器电流互感器熔断器支洞作业区 380V 侧一次设备的选择校验表 3-6380V 侧一次设备的选择校验选择校验名目参数装设地点条件数据380V3801061A23kA电压 V电流 A断流
30、能力动稳定度热稳定度装设地点条件型号规格一次设备规格型号电流互感器熔断器低压断路器38038040016005040续表 3-6选择校验名目参数数据电压 V380V380380电流 A1061A400100断流能力3018动稳定度23kA热稳定度一次设备额定参数低压断路器低压断路器低压断路器38020025低压刀开关低压刀开关低压刀开关低压刀开关电流互感器38038038038038015004002001003.4 变电所进出线的选择与校验变电所进出线的选择导线和电缆是分配电能的要紧器件，选择的合理与否，直截了当碍事到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的正常经济运行12。(1)按载流量选
31、择：即按导线的准许温升选择。在最大准许连续负荷电流通过的情况下，导线发热不超过线芯所准许的温度，导线可不能因为过热而引起尽缘损坏或加速老化。选用时导线的准许载流量必须大于或等于线路中的计算电流。(2)按电压损失选择：导线上的电压损失应低于最大准许值，以保证供电质量。(3)按机械强度要求：在正常状态下，导线应有足够的机械强度以防断线，保证正常可靠运行。(4)与线路保卫设备相配合：熔断器熔体的额定电流，应不大于电缆或穿管尽缘导线准许载流量的 2.5 倍，或明敷尽缘导线准许载流量的 1.5 倍。在被保卫线路末段发生单相接地短路(中性点直截了当接地网络)或两相短路(中性点不接地网络)，其短路电流关于熔
32、断器不应小于其熔体额定电流的 4 倍，关于自动开关不应小于其瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的 1.5 倍。长延时过电流脱扣器和瞬时或短延时过电流脱扣器的自动开关，其长延时过电流脱扣器的整定电流应依据返回电流确定，一般不大于尽缘导线、电缆准许载流量的 1.1 倍。关于装有过负荷保卫的配电线路，其尽缘导线、电缆的准许载流量，不应小于熔断器额定电流的 1.25 倍或自动开关延时过电流脱扣器的整定电流的 1.25 倍。熔断器的熔体或自动开关过电流脱扣器的整定电流，应不小于被保卫线路的负荷计算电流。同时应保证在出现正常的短时过负荷时，保卫装置不致使被保卫线路断开。(5)热稳定校验：由于电缆结构紧凑、散
33、热条件差，为使其在短路电流通过时不至于由于导线温升超过准许值而损坏，还须校验其热稳定性。导线电缆截面的选择要求必须满足正常、可靠的要求，其选择的一般缘故此为：对 10kV 及以下高压线路9和低压动力线路，通常按准许载流量选择截面。再校验电压损失和机械强度：对低压照明线路，因其对电压要求较高。因此通常先按准许电压损失选择截面，再校验其他条件。低压动力供电线路，因负荷电流较大，因此一般先按载流量(即发热温升条件)来选择导线截面，再校验电压损耗和机械强度。母线的选择依据88D264电力变压器室布置标准图集的 中列表所要求的610kV变电所凹凸压 LMY 型硬铝母线2的尺寸进行选择：16#支洞作业区低
34、压侧母线选择尺寸为：相母线尺寸为，中性母线尺寸为。其型号为；16#支洞场区低压侧母线选择的尺寸为：相母线尺寸为，中性母线尺寸为。其型号为：；10kV 侧母线的选择：因为所选变压器的容量分不为800kVA 和 500kVA，因此都选择，即母线的尺寸为：。以上对各处的母线的选择，均满足动稳定度和热稳定度的要求，因此不再进行短路校验。高压 66kV 侧进线的选择通过 LJ 型铝绞线架空接往四面 66kV 的公用干线。(1)依据发热条件选择。即要求，A，初选截面积为 16mm2的铝绞线，即，其在时的准许载流量，满足要求。(2)机械强度校验。明确，35kV 及以上架空裸导线的最小准许截面积为，故改选。高
35、压 10kV 侧出线的选择选择 YJL22-10000 型，采纳直埋敷设的方式，输电至场区和作业区。(1)按发热条件选择。场区高压侧的计算电流为，作业区高压侧的计算电流为，截面积为 25mm2的铝芯电缆，其在土壤温度为时的准许载流量，满足要求。(2)短路热稳定校验。计算满足短路热稳定的最小截面：(3-7)因此电缆满足要求。低压 380V 出线的选择馈电给 312 出碴机的线路采纳型交联聚乙烯尽缘铝芯电缆直截了当埋地敷设。(1)按发热条件选：由及地下 0.8m，土壤温度为25，初选50mm2，其满足发热条件。(2)校验电压损耗，铝芯电缆的R0 0.76X0 0.071kmkm不满足电压损耗 5%
36、的要求，改选 70mm2校验电压损耗。铝芯电缆的R0 0.54kmX0 0.07km不满足电压损耗 5%的要求，改选 120mm2。校验电压损耗。铝芯电缆的X0 0.07kmR0 0.31km满足电压损耗 5%的要求。(3)短路热稳定度校验：短路热稳定度的最小截面U%16.7100%4.3%5%380改选：120mm2即型交联聚乙烯尽缘铝芯电缆。其他支路导线选择校验同上。选线结果如下表：表 3-716#支洞场地导线一览表序号选择型号输电形式供电用户供电功率(kW)955555(1)25(2)341110501503040100输电距离(km)0.40.3选型标准最大压落满足满足满足满足满足满足
37、满足满足满足满足满足发热标准满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足热稳定度满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足满足1234567891011YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70YJLV-1000-3 120+70低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电
38、缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆312 出碴机风机排水水泵洞壁照明混凝土喷射空压机拌合站水泵房水泵污水处理厂场区照明生活办公表 3-816#支洞作业区导线一览表序号12345678选择型号YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 240+120YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 185+95YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 150+95输电形式低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆低压电缆供电用户新奇风机卷扬机支洞照明拌合站水泵机械修理
39、间污水处理厂锅炉房供电功率(kW)11026415752701003050输电距离(km)0.5选型标准最大压落满足满足满足满足满足满足满足满足发热标准满足满足满足满足满足满足满足满足热稳定度满足满足满足满足满足满足满足满足910YJLV-1000-3 150+95YJLV-1000-3 150+95低压电缆低压电缆场地照明生活用电40751满足满足满足满足满足满足第 4 章供电系统的保卫4.1 继电保卫的设计变压器的保卫关于总落压变电所的两台并列运行的油浸式变压器，由于容量较小，不装设瓦斯保卫及纵差动保卫，而只装设电流速断保卫，关于外部相间短路引起的变压器过电流装设过电流保卫装置。(1)变压
40、器电流速断保卫的整定计算14动作电流的整定：KrelKwIqbIkmaxKiKT式中变压器低压母线三相短路电流周期重量有效值变压器的电压比保卫装置的结线系数，相电流结线取 1，相电流差结线取电流互感器的变流比电流速断保卫灵敏系数的校验：(4-1)(4-2)式中在电力系统最小运行方式下，变压器高压侧的两相短路电流速断电流折算到一次电路(变压器高压侧)的值(2)变压器过电流保卫的整定计算KrelKwILmaxKreKi式中变压器的最大负荷电流，取，为变压器一次额定电流Iop动作电流的整定：(4-3)其余符号同上式。过电流保卫动作时刻的整定计算：(4-4)式中变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保
41、卫的动作时刻变压器低压侧保卫装置在低压母线发生三相短路时的最长的一个动作时刻前后两级保卫装置的时刻级差，定时限时，取 0.5，反时限时，取 0.7(3)变压器过负荷保卫的整定计算动作电流的整定：IopOL1.2 1.25I1NKi(4-5)式中变压器的额定一次电流电流互感器的变流比过负荷保卫动作时刻的整定计算：(4-6)线路的保卫(1)线路过电流保卫13的整定计算KrelKwILmaxKreKi式中线路的最大负荷电流，取，为线路的计算电流Iop动作电流的整定：(4-7)过电流保卫动作时刻的整定计算：(4-8)式中在后一级保卫所保卫的线路的首端发生三相短路时前一级保卫的动作时刻后一级保卫中最长的
42、一个动作时刻过电流保卫灵敏系数的校验：IkminSp1.5Iqb1(4-9)式中在电力系统最小运行方式下，被保卫线路末端的两相短路电流动作电流折算到一次电路的值(2)线路电流速断保卫的整定计算KrelKwIkmaxKi式中被保卫线路末端的三相短路电流Iqb动作电流的整定：(4-10)保卫装置的结线系数，相电流结线取 1，相电流差结线取电流互感器的变流比电流速断保卫灵敏系数的校验：ISpkmin 2Iqb1式中在电力系统最小运行方式下，线路首端两相短路电流(4-11)速断电流折算到一次电路的值继电保卫整定与校验结果表 4-1 继电保卫结果一览表类型保卫点KA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7
43、电流速断保卫过电流保卫1A1A1A9A9A5A7A2s2s1s1s222过负荷保卫12s12s12s12s12s1414147A7A7A12A12A11A11A1A1A1A2A3A4.2 防雷与接地.防雷保卫的设计(1)变电所的防雷14按规程 装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，本设计在总落压变电所四角建独立避雷针，它的接地装置接地电阻，采纳 5 根长 2.5m，直径 50mm 的钢管，在装设避雷针的杆塔四面作一排排列，间距 5m，打进低下，管顶距地面0.6m，引下线用镀锌扁钢，接地管间用的镀锌扁钢焊接相连。引下线用镀锌扁钢，避雷针用直径20mm 镀锌圆钢15。装设避雷器对线路侵进波进行防护当
44、雷击于线路导线时，沿导线就有雷电冲击波流淌，从而会传到变电所。变电所的电气设备中最重要、价值最宝贵、尽缘最薄弱应该实是根基变压器，因此，避雷器的选择，必须使其伏秒特性的上限低于变压器的伏秒特性的下限，同时避雷器的残压必须小于变压器尽缘耐压所能准许的程度。但它们的数值必须小于冲击波的幅值，以保证侵进波能够受到避雷器放电的限制。避雷器应尽量靠近变压器。变电所防雷的进线段保卫关于全线无避雷线的 66kV 变电所进线，当雷击于四面的架空线时，冲击波的陡度，必定会超过变电所电气设备尽缘所能准许的程度，流过避雷器的电流也会超过 5kA，这是不准许的。因此这种线路靠近变电所的一段进线上必须装设避雷装置。在进
45、线保卫端装设避雷装置后，当保卫段外发生雷击时，由于进线本身的阻抗作用，流过避雷器的电流幅值将得到限制，而沿导线的行波陡度将由于冲击电晕作用而落低。(2)供电系统 66kV 架空线路的防雷架空线可增加尽缘子个数，采纳较高级的尽缘子，提高还击电压水平。架空线路全线架设避雷线。先进杆塔结构，譬如当应力准许时，能够采纳瓷横担等。减小接地电阻。接地装置的设计(1)接地电阻：接地电阻是指电气设备接地装置的对地电压和接地电流之比。接地装置有接地体与电气设备间的金属导线(接地线)所组成。接地装置的电阻要紧指接地体的流散电阻。它是接地体的对地电压与经接地体流进地中的接地电流之比。接地体由自然接地体和人工接地体之
46、分。，管间用的镀锌扁钢焊接相连。(2)变电所公共接地装置设计接地电阻要求：1kV 以上小接地电流系统用于高压电气设备时(4-12)同时(4-13)(4-14)因此取，考虑到接地体的均匀对称分布，钢管选取 8 根，规格及敷设方法同上述防雷的接地装置方案。(3)接地是由高压电缆外皮和低压电缆的接地芯线以及所用明线架设的中性线连接成一个总的接地网络，在网络上分不连接上述需要接地设施，构成一个具有多处接地装置的接地系统。在隧道施工中需要接地的设施有：与电机连接的金属构架、变压器外壳、配电箱外壳、启动器外壳、高压电缆的金属外皮、低压橡皮尽缘电缆的接地芯线(即中性点的中性线)、风水管道、轨道机洞内临时装设
47、的金属支架等。第 5 章结论在这次设计中，首先认真复习了工厂供电、继电保卫、电力系统等相关功课。然后依据施工现场实际情况，按照供电设计的一般步骤，完成了供电系统16的方案设计、全、可靠、优质、经济。电力系统采纳了更多的自动化及其他电子及计算机等操纵测量、通讯和保卫系统，先进设备和系统耐受电磁骚扰的能力更弱，更易受外界电磁环境的碍事。电磁兼容咨询题日益突出，碍事电力系统正常可靠，同时碍事到电力水平和运行本钞票。考虑电磁兼容意义重大17。此次施工隧道较一般隧道要长，且受环境碍事，掘进机只能单端掘进，也只能考虑电源单端供电，由此引起的电压落咨询题特别严重。采纳中压进洞，分段供电，并考虑无功补偿，以此
48、减小导线截面选择，就能较经济地解决电压咨询题。设计中采纳箱式变电站代替土建变电所，就临时施工而言，更为方便经济。由于经验缺少，对施工实际情况还不是特别了解，设计中难免有纰漏，甚至错误，还请诸位老师批判指正。参考文献1余健明，同向前，苏文成.供电技术M.第 3 版.北京：机械工业出版社，1997.2刘介才.工厂供电设计指导M.北京：机械工业出版社，1999.3M.第 2 版.北京：中国建筑工业出版社，2002.4赵洪礼.供配电设计如何节能J.工程技术，2004，12(21):51535(上、下册)M.华中科技大学出版社，2002.6吴家献.铁路隧道供电设计探讨J.铁道勘测与设计.1999，1(1
49、2):21237赵忠杰，巨永锋，代建伟.高等级公路隧道供电系统设计J.河南交通科技，1999，19(2):15178GB50052-95 供配电设计典型S.9GB50053-9410kV 级以下变电所设计典型S.10赵卫平，周正兴.特长隧道的供电解决方案J.中国交通信息产业，2005，3(8):323411(上、下册)M.北京：中国水利水电出版社，1999.12樊上海，段龙梅，刘伟.五女峰隧道变电所供配电设计概要J.2004，17(4):7813许仁军.建筑施工工地供电线路用电正常J.建筑正常，2003，9(1):10141435kV 架空线路侧防雷的探讨J.浙江电力，2005，6(1):56
50、15GB50057-94 建筑物防雷设计典型S.16GraingerJ，StevensonWD.PowerSystemAnalysis.McGraw-Hill，1994.17FrCdCricBroydC，Member，IEEEEvelyneClavelier,andPascalVallet.DiscussionoftheRelevanceofTransferAdmittanceandSomeThroughElastanceMeasurementResults.IEEETransactionsonElectromagneticCompatibility，VOL.35，NO.11，NOV1993.