电气工程毕业论文35kV变电所的一次系统及部分二次系统的初步设计

电气工程毕业论文35kV变电所的一次系统及部分二次系统的初步设计 电气工程毕业论文35kV变电所的一次系统及部分二次 系统的初步设计 摘 要 本设计是根据原始资料对 矿35kV变电所的一次系统及部分二次系统的初步设计 利用需用系数法算出了不同电压等级下的计算负荷选择了低压变压器并且选择了主变压器并对供电一次二次系统并做了短路计算为系统的安全运行选择可靠的继电保护以及主控室控制屏的选择保护接地系统和防过电压 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定还对变电所室内外的布置作出合理的设计通过本设计为矿山供电及安全生产保驾护航 关键词变电所设计 需用系数 短路整定 继电保护 过电压 Abstract The design is according to the preliminary design of the original data on the 35kV substation mine a system and some secondary system Required coefficient method to calculate the computational load under different voltage levels choose a low-voltage transformer and select the main transformer and supply primary and secondary systems and short-circuit calculations and for the safe operation of the system to select a reliable relay protection as well as the choice of the main control room screen to protect the grounding system and anti-voltage program and also make the rational design of substation indoor and outdoor layout Through the design for the production of mine supply and safety escort Keywords substation design required coefficient of short circuit tuning relay over voltage 目 录 1 概 述 1 2 负荷计算与变压器选择 2 21 负荷分组与计算 2 com 各个设备的负荷计算 2 com 低压变压器的选择与损耗计算 5 22 cosΦ补偿与电容器柜选择 7 com 6kV母线上补偿前的总负荷 7 com cosΦ补偿 7 com 电容器柜的选择 8 com 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数 8 23 主变压器的选择 9 com 选择主变压器 9 24 cosφ35及全矿电耗吨煤电耗的计算 9 com 补偿后主变压器损耗计算 9 com 补偿后35kV侧全矿总负荷与cosφ35 10 com 全矿电耗与吨煤电耗 10 25 计算选择结果汇总 10 3 供电系统拟定与短路计算 11 31 供电系统的拟定 11 com 确定35kV进线回数 11 com 确定35kV6kV主结线 11 com 负荷分配 11 com 下井电缆回数确定 11 com 供电系统简图 12 32 系统短路计算 12 com 选取基准量 13 com 计算各元件电抗标幺值 13 com 各短路点的短路计算 14 33 限流电抗器的选择 18 com 井下负荷计算 18 com 选择限流电抗器 18 com 选用电抗器的校验 18 34 短路参数表含加电抗器后的修正 20 4 变电所电气设备选择 21 41 35kV电气设备的选择 21 com 35kV断路器的选择 21 com 35kV隔离开关的选择 22 com 35kV电压互感器的选择 22 com 35kV避雷器的选择 22 42 6kV电气设备的选择 22 com 高压开关柜的选择 22 com 零序电流互感器的选择 23 com 电压互感器避雷器及熔断器的选择 24 com 电抗器出线隔离开关的选择 24 43 35kV输电线及母线的选择 25 com 35kV母线的选择 25 com 35kV输电线的选择 25 44 6kV母线电缆及架空线的选择 26 com 6kV母线的选择 26 45 母线瓷瓶穿墙套管及室外构架的选择 29 com 母线瓷瓶的选择 29 com 高压穿墙套管的选择 29 com 室外构架的选择 30 46 选用设备汇总 30 com 35kV侧选用设备 30 com 6kV侧选用设备 31 com 各侧母线架空线及电缆 31 com 母线瓷瓶及穿墙套管 31 5 继电保护方案的拟定和整定 33 51 系统保护方案的分析设置 33 com 123号断路器 33 com 45号断路器 33 com 8号断路器及6kV出线开关 33 52 35kV进出线与联络开关的保护整定 34 com 123号断路器的保护整定 34 com 45号断路器的保护整定 35 53 主变压器的保护整定 36 com 计算主变压器各侧额定电流 36 com 计算基本侧的一次动作电流 36 com 确定线圈接线与匝数 37 com 确定非基本侧35kV侧平衡线圈II的匝数 38 com 验算Δf 38 com 初选短路线圈抽头 38 com 校验最小灵敏系数 38 54 6kV出线联络开关的保护整定 39 com 6kV母线开关保护整定8号断路器 39 com 各6kV出线开关继电保护整定 39 55 保护设置与整定结果汇总 41 6 主控室各屏的选择 42 61 各屏选择说明 42 com 控制屏 42 com 继电保护屏和信号屏 42 com 直流屏 42 com 交流屏 43 62 选择结果汇总 43 7 变电所的防雷与接地设计 44 71 保护接地网的设置 44 com 接地电阻的确定 44 com 接触电压 45 com 跨步电压 45 72 变电所的过电压保护 45 com 35kV线路的防雷 45 com 6kv架空线防雷 45 com 变电所电气设备及建筑物对直击雷的防护 46 73 结果汇总 46 8 变电所的室内外布置 47 81 变电所室内外布置说明 47 com 间隔配置 47 com 配电装置布置形状 47 com 各元件布置原则 47 com 6kV室内布置 47 com 主控制室布置 47 82 变电所平面布置图 47 结 论 48 参考文献 49 致 谢 50 前 言 本设计是根据原始资料对 矿35kV变电所的一次系统及部分二次系统的初步设计 本设计内容共有八章第一章是概论说明了 矿的年产量采煤方式井深沼气负荷电源地质气象等内容第二章利用需用系数法算出了不同电压等级下的计算负荷选择了低压变压器并且选择了主变压器第三章确定了供电系统并做了短路计算第四章选择了35kV和6kV电气设备第五章确定了继点保护方案并做了整定第六章为主控室各屏的选择第七章为变电所保护接地及防过电压方案的确定第八章为变电所室内外的布置 通过本设计可以使我们系统地掌握所学的专业知识学会把这些知识应用到具体的设计中去并初步掌握了35kV变电所的设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和程序通过具体设计使我们扩大了知识领域提高了分析和解决问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的能力 本设计在指导老师 教授的具体指导下参阅了《煤矿电工手册》《变配电实用技术》《供电技术》《煤矿供电习题思考题集》和一些相关的论文用时两个半月完成 本设计在设计过程中尽可能采用最佳方案采用最新设备并对接线方案运行方式保护设置进行了比较选用了较优的方案但因是初次设计还存在不少不足之处有待通过实际工作的锻炼来提高 1 概 述 矿为年产60万吨的矿井服务年限规划为70年为立井提升井筒深度为300m该矿为低沼气矿井井下允许短路容量为50MVA矿井负荷统计表见表1所示 35kV两回35kV架空电源线路长度为6km规定两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间为3s该变电所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗为 xxmin 036Sj 100MVA xx 046Sj 100MVA 该地区最热月室外最高气温月平均值为44?最热月室内最高气温月平均值为31?最热月土壤最高气温月平均值为28?冻土层厚度为035m变电所土质为砂质粘土 21 负荷分组与计算 计算最大负荷是作为按发热条件选择供电变压器的依据在进行负荷计算时应根据供配电系统由分支馈电线逐级而向总变电所推算煤矿的负荷计算采用需用系数法其实质是利用一个数值上小于1的系数kdPN打一个折扣使计算出来的负荷PCa比较接近实际负荷Ps也就是设备从供电系统中取用的半小时最大平均负荷P30 根据负荷统计表按电压高低负荷性质及分布位置等条件分组按需用系数法作负荷计算按组选择低压动力变压器在加上其功率损失即为其高压侧的负荷此时该变压器就是一个6kV级的负荷 cosΦ超前 com 各个设备的负荷计算 1 有功功率的计算 Pca kd?PN 式中 kd负荷对应的需用系数 PN设备的工作容量 2无功功率的计算 ? 异步电动机的无功功率 Qca Pca?tanΦ 式中 Φ相位角 ? 同步电动机的无功功率 同步电动机当负荷率 09且在过激磁的条件下其功率因数超前故具有补偿 作用此时同步电动机的无功功率约为40,60,故取50,计算其补偿能力的近似 计算可按下式进行 Qca - 负号表示功率因数超前 cosΦ 3 视在功率的计算 式中 Pca有功功率 Qca无功功率 4 计算举例 主井提升机 异步电动机 ? 扇风机同步电动机 其它设备的负荷计算仿照以上两例并将计算结果填入表2-1 离变电所 的距离 km 15 020 020 120 020 005 025 045 150 250 050 计算容量 视在 kVA 14 857 630 920 444 746 381 625 654 310 1000 1706 无功 kvar 13 477 378 -461 -222 493 252 390 382 186 527 1127 3529 有功 kW 12 712 504 830 400 560 286 488 531 248 850 1281 6690 tanΦ 11 067 075 -048 -048 088 088 080 072 075 062 088 功率 因数 10 083 080 -090 -090 075 075 078 081 080 085 070 需用 系数 9 089 080 083 080 070 052 075 085 080 085 070 工作总容量 kW 8 800 630 1000 500 800 550 650 625 310 1000 1830 安装 工作 台数 7 11 11 21 32 42 单机 容量 kW 6 800 630 1000 250 500 电机型式 5 Y Y T T X X 线路类型 4 C C K C C C K K K C C 电压 V 3 6000 6000 6000 6000 380 380 380 380 380 6000 660 负荷 等级 2 2 1 1 1 1 3 2 3 3 1 2 设备名称 1 主井提升 副井提升 扇风机 压风机 地面低压 机修厂 洗煤厂 工人村 支农 主排水泵 井下低压 合计 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 表2-1 全矿负荷计算统计表 注线路类型 C电缆线路K架空线路 电机型式 Y绕线异步X鼠笼异步T同步 com 低压变压器的选择与损耗计算 1 低压变压器的选择 由于采用在高压6kV侧集中补偿功率因数故对各低压变压器均无补偿作用选择时可按表2-1的计算容量来进行一般情况下一二类负荷的设备选两台三类负荷选一台 ? 机修厂变压器的选择 机修厂为三类负荷根据表1可知其计算容量为381kVA工作电压为380V所以选用一台S9 400604kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器Uk 4Io 14ΔPo 084kWΔPk 42kW连接组别为Yyn0 ? 工人村变压器的选择 工人村为三类负荷根据表1可知其计算容量为654kVA工作电压为380V所以选用一台S9 800604kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器Uk 45Io 12ΔPo 145kW ΔPk 72kW连接组别为Yyn0 ? 支农变压器的选择 支农为三类负荷根据表1可知其计算容量为310kVA工作电压为380V所以选用一台S9 315604kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器Uk 4Io 15ΔPo 07kWΔPk 35kW连接组别为Yyn0 ? 地面低压变压器的选择 地面低压为一类负荷根据表1可知其计算容量为746kVA工作电压为380V所以选用两台S9 800604kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器Uk 45Io 12ΔPo 145kWΔPk 72kW连接组别为Yyn0 ? 洗煤厂变压器的选择 洗煤厂为二类负荷根据表1可知其计算容量为625kVA工作电压为380V所以选用两台S9 630604kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器Uk 45Io 12ΔPo 123kWΔPk 60kW连接组别为Yyn0 ?井下低压变压器不属于变电所设计范围所以初次设计中不选择只计算其损耗 2 各低压变压器的损耗计算 ? 变压器的损耗可按以下公式进行计算 空载无功损耗 额定短路无功损耗 变压器负荷率两台同时运行时 变压器的有功功率损耗 变压器的无功功率损耗 ?计算举例机修厂 机修厂所选变压器为S9 400604kV型单台运行故 空载无功损耗 额定短路无功损耗 变压器负荷率 变压器的有功功率损耗 08409532×42 465kW 变压器的无功功率损耗 5609532×16 7>2013kvar 其它低压变压器仿照以上的计算方法计算结果如表2,2所示 ? 井下低压负荷不选变压器其损耗按下式计算 所得结果填入表2-2 表2-2 低压变压器功率损耗计算表 编号 1 2 3 4 5 6 负荷名称 机修厂 工人村 支农 地 面低压 洗煤厂 井下低压 计算容量Sca kVA 381 654 310 746 625 1706 所选变压器参数 型号 S9 S9 S9 S9 S9 SN kVA 400 800 315 800 630 U1NU2N kV 604 604 604 604 604 台数 1 1 1 2 2 Uk 4 45 4 45 45 Io 14 12 15 12 12 ΔPo kW 084 145 07 145 123 ΔPk kW 42 72 35 72 60 损耗计算 ΔQo kvar 56 96 4725 96 756 ΔQkN kvar 16 36 126 36 2835 β 0953 0818 0984 0466 0496 ΔPT kW 465 627 398 603 541 3412 ΔQT kvar 2013 3369 1693 3484 2907 13648 总计 ?ΔPT kW 6048 ?ΔQT kvar 27114 22 cosΦ补偿与电容器柜选择 com 6kV母线上补偿前的总负荷 将各高压组的PcaQca分别相加在乘以组间同时系数ksi就得到全矿6kV母线上补偿前的计算负荷Pca6Qca6 同时系数按《供电技术》中的表2-3选取当?Pca?ΔPTkV时取为085当?Pca?ΔPTkW时取为08故此 Pca6 ksi?Pca?ΔPTkW Qca6 ksi?Qca?ΔQT 14 3216kvar 6kW母线上补偿前的功率因数为 com cosΦ补偿 题目要求的6kV母线补偿后功率因数为cos′Φ6y 095则 最大月平均有功负荷为 Pav Kav Pca6 075×5738 43035kW 式中 Kav 平均负荷系数取为075 则所需补偿容量为 Qc Pav tanΦ6y,tan6y 998kvar com 电容器柜的选择 矿井地面变电所6kV侧一般为单母线分段故所选电容器柜应分别安装在两段母线上即电容器柜数应取偶数现选用GR-1C-08型高压电容器柜其额定电压为6kV每柜安装BW63-18型电容器15个补偿容量为270kvar据此可计算出电容器柜的数量 取偶数得Nj 4每2只柜为一组分装于不同的两段母线上一组实际补偿容量 为2×270 540kvar 实际补偿容量为Qcs Nj?qN 4×270 1080kvar 折算到计算容量上为Qcjs Qcs Kav 1080075 1440kvar 另外在每一段母线上都选用一台GR-1C-03型放电柜 com 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数 所以符合要求 23 主变压器的选择 com 选择主变压器 根据矿井主变压器的选择条件一般选用两台变压器采用同时分裂运行比较灵活经济适合于我国的两部电价值其固定电费按最高负荷收费 选择公式SNT?kt Sca6′ 式中 kt考虑主变压器损耗的增值系数当kt Sca6′ 10000kVA时取11反之取108 由于SNT?11×6007 66077kVA再考虑到矿井以后的发展故选择两台 SF780003563kV型三相油浸自冷式风冷式铜线电力变压器其技术参数为SN 8000kVSAU1NU2N 3563kV Uk 75Io 08ΔPo 115kWΔPk 45kW连接组别为Ynd11 com 两台主变压器的经济运行方案 两台主变压器的经济运行的临界负荷可由以下公式求出 式中 kg无功功率经济当量一般取002,01 ΔQo变压器空载无功功率损耗kvar ΔQkN变压器额定短路无功功率损耗kvar 取kg 009且ΔQo IoSN100 08×8000100 64kvarΔQkN UkSN100 75× 8000100 600kvar所以临界负荷为 由此可知两台主变压器的经济运行方案为当实际负荷 4724kVA时宜于一台运行当实际负荷?4724kVA时宜于两台运行 24 cosφ35及全矿电耗吨煤电耗的计算 com 补偿后主变压器损耗计算 变压器负荷率 变压器有功功率损耗 2× 11503752×45 36kW 变压器无功功率损耗 2× 6403752×600 297kvar com 补偿后35kV侧全矿总负荷与cosφ35 Pca35 Pca6ΔPT 573836 5774kW Qca35 Qca6′ΔQT 1776297 2073kvar com 全矿电耗与吨煤电耗 根据矿井6kV母线上总的补偿后的总计算负荷Pca6加上补偿后主变压器的有功损耗再乘以矿井年最大负荷利用小时数T即为矿井年电力消耗年电耗除以年产量即为吨煤电耗 W为年产量万吨计算 AP Pca35?T 5774×3411 19695114kW?h 吨煤电耗AT AP W×10000 19695114600000 32825kW?h 25 计算选择结果汇总 全矿负荷计算见表2-1所示 2所示 GR-1C-08型数量4台 SF780003563kV型三相油浸自冷式风冷式铜线电力变压器数量2台 AP Pca35?T 5774×3411 19695114kW?h 吨煤电耗AT AP W×10000 19695114600000 32825kW?h 3 供电系统拟定与短路计算 31 供电系统的拟定 com 确定35kV进线回数 由设计原始资料可知本矿为大型矿井对上一级供电部门来说是一类负荷所以采用双回路较好即35kV进线回路为2回 com 确定35kV6kV主结线 随着对供电可靠性运行灵活性要求的提高现代矿井35kV侧应采用全桥结线或其扩大型所以本矿35kV侧采用全桥结线 6kV主结线根据矿井为一类负荷的要求和两台主变压器分裂运行的情况确定为单母线分段分两段 此外由于本所有电能反馈可能和架空型的6kV出线必须在断路器的两侧装设隔离开关 com 负荷分配 考虑一二类负荷必须由联于不同母线的双回路供电再将机修厂工人村和支农分配于各段母线上力图在正常生产时两段母线上的负荷接近相等 com 下井电缆回数确定 下井电缆回数按下式确定 CN? 取偶数 式中 PpQp 井下主排水泵计算有功无功负荷kWkvar PdQd井下低压总的计算有功无功负荷kWkvar 318120?2下井电缆经最高45?温度修正后的安全载流量 1规程规定所必需的备用电缆 所以CN? 取CN 2 com 供电系统简图 根据以上分析可绘出本矿地面变电所供电系统简图如图3-1所示 图3-1 矿地面变电所供电系统 32 系统短路计算 系统发生短路故障后短路回路中将出现数值很大的短路电流在煤矿供电系统中短路电流要比额定电流大几十倍甚至几百倍通常可达数千安这样大的电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力并使载流体温度急剧上升而损坏设备同时短路点电压将降为零在短路点附近电压也要相应显著下降造成这些地方供电中断或严重影响电动机工作在发生接地短路时所出现的不对称短路电流还将对与架空线路平行敷设的通讯线路出现干扰更危险的是当短路点与离发电厂很近而且短路的持续时间较长时可造成发电机失去同步而使整个电力系统的运行解裂这是最严重的后果 为了防止发生短路造成的危害及限制故障范围扩大需要进行一系列计算及采取相应措施以保证系统或故障的情况下做到安全可靠又经济 com 选取基准量 根据《煤矿电工手册》表2-2-1可知 Sd 100MVAUd1 37kVUd2 63kV则 com 计算各元件电抗标幺值 电源的电抗 由于该电源视为无限大电源容量所以其电源电抗标幺值为零即 输电线路的电抗 由原始资料可知电源线为架空线路单位长度电抗xo1 04Ωkm长度 L 6km所以其电抗标幺值为 主变压器的电抗 扇风机架空线路的电抗 压风机电缆线路的电抗 电缆线路的单位长度电抗xo2 008Ωkm所以其电抗标幺值为 主井提升机与副井提升机电缆线路的电抗 机修厂电缆线路的电抗 洗煤厂架空线路的电抗 工人村架空线路的电抗 支农架空线路的电抗 地面低压电缆线路的电抗 下井电缆的电抗 等值电路图如图3-2所示 com 各短路点的短路计算 在图3-2中选取各个短路点然后对各短路点进行短路计算已知本所 35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗为xxmin 036最小运行方式下 的系统电抗为xx 046 图3-2 等值电路图 k1点的短路参数 ? 最大运行方式下 因k1点计算短路时电动机通过变压器和其联系因此可以不考虑电动机的影响则有 ? 最小运行方式下 k3k4点的短路参数 因为k3k4短路点发生处为同步电机的端头则此时同步电机对短路点有影响但此处计算可先不考虑同步电机影响算出短路点电流后再加上同步机影响同步机附加短路电流的近似计算可按下式进行 式中当PNT?15000kW时系数取下限PNT?15000kW时取上限可直接与同步电动机附近短路点上的短路电流相加 计算k3点的短路参数 ? 最大运行方式下 ? 最小运行方式下 同步电机附加电流为 7×1000×10-4 07kA 则修正后的短路参数为 ? 最大运行方式下 341807 4118kA ? 最小运行方式下 同理可计算出k4点的短路参数结果填入短路参数表表3-1 k12点的短路参数 ? 最大运行方式下 ? 最小运行方式下 由于井下6kV母线上允许短路容量Sdy 50MVA Sk12 635MVA所以需要 选用电抗器增大系统电抗限制短路电流 其它短路点的短路参数按以上方法计算结果填入短路参数 33 限流电抗器的选择 com 井下负荷计算 井下负荷电流 com 所需串入的电抗 系统总电抗为 系统在最大运行状态下电抗器前的总电抗 所以应串入的电抗值为 com 选择限流电抗器 由于电压为6kV负荷电流为25956A所以可选用额定电压为6kV额定电流为 300A的限流电抗器两台每台的电抗计算值为 查《煤矿电工手册》可选用NKL-6-300-3型铝电缆水泥电抗器其电抗百分比 xL 3其动稳定电流峰值ik 195kA1s的热稳定电流IRW 176kA额定电流下的相对 电抗值为 com 选用电抗器的校验 电压损失校验 正常运行时电抗器有一定的电压降为了使用户的端电压不致过分降低 电压损失不应超过额定电压的4,5电压损失按下式计算 式中 Φ回路负荷的功率因数角一般取cosΦ 08则sinΦ 06 则符合要求 动稳定校验 一路故障在电抗器出口处短路流过每一电抗器的短路电流最大此时 通过电抗器的短路电流冲击值为 195kA所以符合要求 热稳定校验 由于所以符合要求 式中 ti tbtf 1502 17s com 加电抗器后短路电流的修正值 加电抗器后只影响下井短路电流只需重新计算下井电缆的短路电流 ? 最大运行方式下 ? 最小运行方式下 34 短路参数表含加电抗器后的修正 表3-1 短路参数表 短路点 最大运行方式 最小运行方式 kA kA kA kVA kA kA k1 05353 1868 2914 743 443 1868 06353 1574 2455 2216 k2 14728 0679 6222 15866 9457 679 15728 06358 5826 5045 k2 26821 0373 4118 105 6259 373 27821 0359 399 3455 k4 15131 0661 6407 16338 9739 661 16131 062 6032 5224 k5 15131 0661 6057 15445 9207 661 16131 062 5682 4921 k6 15131 0661 6057 15445 9207 661 16131 062 5682 4921 k7 15232 0657 6021 15354 9152 657 16232 0616 5645 4889 k8 19263 0519 4756 12128 7229 519 20263 0494 4527 392 k9 29845 0335 307 7829 4666 335 30845 0324 2969 2571 k10 39923 025 2291 5842 3482 25 40923 0244 2236 1936 k11 14829 0674 6177 15751 9389 674 15829 0632 5792 5016 k12 24466 0409 3748 9557 5697 409 25466 03927 36 3118 4 变电所电气设备选择 41 35kV电气设备的选择 com 35kV断路器的选择 1 35kV进线断路器的选择 35kV进线断路器为室外布置经过它的长时最大工作电流为 现初选SW3-35600型户外高压少油断路器额定电压35kV额定电流600A断流容量400MVA极限通过电流峰值17kA4s热稳定电流66kA下面对其进行校验 ? 高压断路器的热稳定校验 由于SW3-35600型断路器属于快速动作的开关设备所以可以取其响应动作时间为tbr 016s又因为上级35kV电源出线的继电保护动作时间为3s所以取本级继电保护动作时间为tse 3-05 25s则断路器通过短路电流的持续时间为tla tbrtse 01625 266s短路电流取 2914kA故 符合要求 ? 高压断路器的动稳定校验 SW3-35600型断路器极限通过电流峰值为17kA而断路器所在线路的短路电流冲击值ish1 7 43kA〈17kA所以符合要求 ? 高压断路器的断流容量校验 SW3-35600型断路器的额定断流容量为400MVA而断路器所在回路的最大短路容量为Sk1 1868MVA〈400MVA所以符合要求 2 母联和35kV出线断路器的选择 母联和35kV出线断路器也选用SW3-35600型断路器方法和35kV进线断路器的相同 com 35kV隔离开关的选择 35kV进线隔离开关选用GW5-35GD600型隔离开关额定电压35kV额定电流400A极限通过电流峰值72kA4s热稳定电流16kA配用操作机构为CS17型需要进行热稳定和动稳定校验方法与35kV进线断路器的相同 母联与35kV出线隔离开关选用GW5-35G600型技术参数与GW5-35GD600型的相同不同的是GW5-35G600型隔离开关不带接地刀闸 com 35kV电压互感器的选择 因该变电所为终端变电所无需绝缘监视选用JDJ-35型户外电压互感器VV接线每组两只分别装于35kV母线的两段上与避雷器组成间隔其技术参数为原边电压35kV副边电压01kV极限容量1000VA配用RW10-3505型限流熔断器 com 35kV避雷器的选择 选用HY5WZ-42134型避雷器两组分别装在35kV的两段母线上与电压互感器共用一个间隔另选用HY5WZ-42134型避雷器两组作为所用变压器保护HY5WZ-42134型避雷器技术参数为额定电压42kV系统电压35kV工频放电电压?80kV最大雷电冲击残压134kV伞群数18 com 所用变压器的选择 所用变压器选用S7-503504kV型变压器两台技术参数为SN 50kVAU1NU2N 3504kVUk 65Io 35ΔPo 027kWΔPk 135kW连接组别为Yyn0 选择RW9-352型高压跌落式熔断器作为与所用变压器配套的熔断器额定电压35kV熔管电流2A最大断流容量600MVA 42 6kV电气设备的选择 com 高压开关柜的选择 本变电所选用固定式改进型的GG-1A型高压开关柜根据负荷性质大小选用高压开关柜的型号 进线柜选用GG-1AFII符合要求 短路电流取 6222kA断路器通过短路电流的持续时间为tla tbrtse 01615 166s故 热稳定符合要求 断路器所在线路的短路电流冲击值ish2 15866kA〈40kA所以动稳定符合要求 断路器所在回路的最大短路容量为Sk2 679MVA〈500MVA所以符合要求 由以上校验可以看出进线柜GG-1AFII com 零序电流互感器的选择 凡用于出线的开关柜都应装设零序电流互感器作为向选择性漏电保护提供零序电流的元件 选择举例 主井提升机长时最大工作电流为 所以主井提升机的出线开关柜选用变比为1005的LAJ-10W1型电流互感器其1s热稳定电流为 动稳定电流峰值为215kA ish5 15445kA 所以符合要求 同理副井提升机扇风机地面低压机修厂洗煤厂工人村的出线开关柜选用变比为1005的LAJ-10W1型电流互感器支农的出线开关柜选用变比为505的LAJ-10W1型电流互感器下井的出线开关柜选用变比为3005的LAJ-10W1型电流 互感器 com 电压互感器避雷器及熔断器的选择 选用JSJW-6型三相三圈电压互感器原边电压6kV副边电压01kV辅助线圈013kV最大容量320VA 选用RN2-6型熔断器保护电压互感器额定电压6kV额定电流05A断流容量1000MVA 选用FZ2-6型避雷器额定电压6kV工频放电电压?16kV且?19kV灭弧电压76kV com 电抗器出线隔离开关的选择 选用GN19-10CQ400型户内隔离开关其技术参数为额定电压6kV额定电流400A极限通过电流峰值125kA4s热稳定电流315kA 通过电抗器的长时最大工作电流Iarm 25956A〈400A符合要求 短路电流取 3748kA电抗器通过短路电流的持续时间为tla tbrtse 01615 166s故 热稳定符合要求 电抗器所在线路的短路电流冲击值ish12 9557kA〈125kA所以动稳定符合要求 由此可知GN19-10CQ400型户内隔离开关符合要求选用2台 43 35kV输电线及母线的选择 com 35kV母线的选择 按经济电流密度选择导线截面 35kV母线长时最大工作电流为 对于35kV母线在室外一般选用钢芯铝绞线又由于该矿年最大负 荷利用小时T 3411h所以可以从《供电技术》表5-2中查出经济电流密度 Jec 115A?2所以35kV母线的截面面积为 Sec Iarm Jec 1012115 88?2 查《煤矿电工手册》选用LGJ-95型钢芯铝绞线作为35kV母线 按长时负荷电流校验 LGJ-95型钢芯铝绞线在环境温度为25?时允许载流量Iy25 335A 该矿最热月室外最高气温月平均值θm 44?经过温度校正可得 所以符合要求 按电压损失校验 LGJ-95型钢芯铝绞线的单位长度电阻ro 0315Ωkm单位长度电 抗xo 0371Ωkm长度L 6km所以电压损失为 所以符合要求 com 35kV输电线的选择 根据设计经验35kV母线一般与35kV电源线同型号同截面所以35kV架空线 也选用LGJ-95型钢芯铝绞线 44 6kV母线电缆及架空线的选择 com 6kV母线的选择 6kV母线一般选用矩形铝母线其截面按长时允许电流选按动热稳定进行校 验 按长时最大工作电流初选 6kV母线的长时最大工作电流为 现选用LMY100×8型铝母线作为6kV母线截面面积S 800mm2LMY100×8型母 线平放在25?时载流量为1495A该矿最热月室内最高气温月平均值θm 31?经 过温度校正可得 所以符合要求 热稳定校验 母线热稳定性按最小热稳定截面进行校验即 式中 S母线截面?2 Smin最小热稳定截面 ti假想时间取05016 066s C母线材料的热稳定系数取95 所以符合要求 动稳定校验 单条母线三相位于同一平面布置时产生的最大应力为 式中 L母线跨距取154m a母线中心距取025m W母线的抗弯距平放时取bh26 8×10-56 133×10-5m3 由于最大应力小于铝材料的允许弯曲应力0686×108Nm2所以符合要求 com 6kV电缆的选择 电缆选择原则按经济电流密度选取截面按电压损失和热稳定校验 选择举例主井提升机 ? 按经济电流密度初选 主井提升机长时最大工作电流为 经查《供电技术》表5-2可知经济电流密度Jec 173A?2所以选择电缆的截面面积应为 现在初选ZLQ22-6-3×50型铝芯铅套纸绝缘电缆当环境温度为25?时载流量为180A该矿最热月土壤最高气温月平均值θ 28?经过温度校正可得 所以满足要求 ? 按电压损失校验 由于电缆的电抗很小所以计算电压损失时只考虑导线电阻的影响电抗忽略不计则线路电压损失为 式中 L电缆长度取200m D导线导电率铝为288铜为486 S导线截面 高压配电线路允许电压损失为5则ΔU 1646V 5U1N 005×6000 300V所以符合要求 ? 热稳定校验 考虑短路发生在电缆首端故稳态短路电流取6kV母线上k2点的短路电流主保护为速断保护ti 016s 所以符合要求 由以上校验可以看出主井提升机电缆选用ZLQ22-6-3×50型铝芯铅套纸绝缘电缆满足要求 其它6kV电缆采用上面的方法也可以选出压风机电缆选用ZLQ22-6-3×35型电缆地面低压电缆选用ZLQ22-6-3×50型电缆机修厂电缆选用ZLQ22-6-3×35型电缆下井电缆选用YJV42-6-3×120型铜芯电力电缆 com 6kV架空线的选择 架空线选择原则按经济电流密度选取截面按电压损失校验 选择举例扇风机 ? 按经济电流密度初选 扇风机长时最大工作电流为 经查《供电技术》表5-2可知经济电流密度Jec 115A?2所以选择电缆的截面面积应为 现在初选LJ-70型铝绞线当环境温度为25?时载流量为265A校正到44?为 符合要求 ? 按电压损失校验 LJ-70型铝绞线的单位长度电阻ro 046Ωkm单位长度电 抗xo 033Ωkm长度L 12km所以电压损失为 所以符合要求 用同样的方法计算并校验可以选择出其它的6kV架空线洗煤厂架空线选用LJ-50型铝绞线工人村架空线选用LJ-50型铝绞线支农架空线选用LJ-25型铝绞线 45 母线瓷瓶穿墙套管及室外构架的选择 com 母线瓷瓶的选择 1 室外35kV母线瓷瓶选用X-4535型悬式绝缘子额定电压35kV泄漏电流?265mA湿弧电压?45kV机械破坏负荷?6T每相所串片数4个 2室内6kV母线瓷瓶选用ZA-6Y型母线支柱绝缘子额定电压6kV机械破坏负荷350kg 动稳定校验 ZA-6Y型母线支柱绝缘子最大允许抗弯力为 Fal?m 06Fm?s 06×350×981 20601N 母线支柱绝缘子所受的力为 式中 L支柱绝缘子间距取15m a母线间距取025m 因母线单一平放则换算系数k?1故kF 25979N Fal?m 206011N符合要求 com 高压穿墙套管的选择 根据长时允许电流初选 经过穿墙套管的长时最大工作电流为 初选CLWB-10600型进线穿墙套管身长056m额定电压6kV额 定电流600A5s热稳定电流为12kA抗弯强度750kg 热稳定校验 符合要求 动稳定校验 式中 L L1L22 0355mL1穿墙套管至最近支柱绝缘子间距取015m L2穿墙套管身长 F 6148N 750×981 73575N所以符合要求 com 室外构架的选择 室外构架选择一般选用国家定型产品目前主要是混凝土电杆型构架 形式有 门型及π型两种当隔离开关放在构架下部时应选用门型构架 35kV进出线构架选用6架高7m宽5m35kV母线桥构架选用高5m宽5m的构 架隔离开关选用高25m宽15m的构架选用10架避雷器和电压互感器构架都选用 独立单杆型避雷器一组用三根电压互感器一组用两根构架高3m 46 选用设备汇总 com 35kV侧选用设备 名称 型号 数量 少油断路器 SW3-35600 5台 隔离开关 GW5-35GD600 4台 GW5-35G600 6台 电压互感器 JDJ-35 4台 避雷器 HY5WZ-42134 4组 所用变压器 S7-503504kV 2台 com 6kV侧选用设备 名称 型号 数量 进线柜 GG-1A FII 25 2台 母联柜 GG-1A FII 11 1台 GG-1A FII 95 1台 PT与FZ柜 GG-1A FII 54 2台 单回路出线柜 GG-1A FII 03 3台 双回路出线柜 GG-1A FII 07 14台 电流互感器 LAJ-10W1 17台 com 各侧母线架空线及电缆 35kV侧母线及架空线选用LGJ-95型钢芯铝绞线 6kV侧母线选用LMY100×8型铝芯电缆 主井提升机电缆选用ZLQ22-6-3×50型铝芯铅套纸绝缘电缆 副井提升机电缆选用ZLQ22-6-3×35型铝芯铅套纸绝缘电缆 下井电缆选用YJV42-6-3×120型铜芯电力电缆 压风机电缆选用ZLQ22-6-3×35型铝芯铅套纸绝缘电缆 地面低压电缆选用ZLQ22-6-3×50型铝芯铅套纸绝缘电缆 机修厂电缆选用ZLQ22-6-3×35型铝芯铅套纸绝缘电缆 扇风机架空线选用LJ-70型铝绞线 洗煤厂架空线选用LJ-50型铝绞线 工人村架空线选用LJ-50型铝绞线 支农架空线选用LJ-25型铝绞线 com 母线瓷瓶及穿墙套管 室外35kV母线瓷瓶选用X-4335型悬式绝缘子 室内6kV母线瓷瓶选用ZA-6Y型支柱绝缘子 高压穿墙套管选用CLWB-10600型进线穿墙套管 5 继电保护方案的拟定和整定 矿山供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态为了保证安全可靠地供电供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护装置 51 系统保护方案的分析设置 供电系统图如图3-1所示 com 123号断路器 这组断路器的保护设置对于正常运行时35kV母线的短路故障应在12号开关设速断作保护设定时过流作为后备保护再加上前后级时限配合就可以满足选择性和快速性的要求因而3号开关可不设保护对于非正常运行的情况例如图1中1线路故障由2线路供电3号开关合闸两主变压器仍分裂运行此时若变压器T1的高压侧或该侧35kV母线发生短路就有可能引起2号开关的速断保护跳闸而导致全矿停电因此3号开关也应设置速断保护为了在此情况下保证选择性优先跳3号开关可初定在3号开关设瞬时速断保护而12号开关设置限时速断和定时过流保护 com 45号断路器 对于大容量变压器其主保护一般用瓦斯和差动保护因此45号开关可只设定时过流和过负荷保护作为变压器内外部故障及各6kV出线上过流保护的后备变压器的保护一般装设于高压侧故67号开关可不设保护装置 com 8号断路器及6kV出线开关 低压变压器高压侧开关的保护设置当6kV母线短路电流较小或主变压器过流保护后备灵敏度符合要求时可按规定设置瞬时速断与过流保护否则瞬时速断的保护范围就应扩大到变压器的二次出线而本级定时过流作为其近后备以保证 获得双重保护此外对于无后备保护的断路器还应设置断路器的失灵保护其它出线回路也应设置瞬时速断与定时过流保护以减小出线电缆的热稳定截面 6kV母线联络开关8号的保护设置主要是考虑非正常运行情况下例如T2故障有T1单独供电8号开关合闸运行若不设保护则当6kV母线右段或其支路发生短路时将使4号开关跳闸而引起全矿停电若设有保护则8号跳闸切除右段母线6kV母线左段仍可继续供电故减少了全矿停电的机会为了和出线的瞬时速断及上一级的定时过流配合8号开关可设限时速断保护而6kV出线开关可设瞬时速断和定时过流保护 52 35kV进出线与联络开关的保护整定 com 123号断路器的保护整定 3号断路器的瞬时速断 由于它主要保护35kV母线且允许与主变压器差动保护范围交叉又不 影响在非常情况下发生短路时的停电范围所以其动作电流应按躲过6kV母线上最大三相短路电流整定即 式中 kco可靠系数取12 继电器动作电流为 式中 kWC保护装置的接地系数取1 kTA电流互感器的变比3005 60 灵敏系数可按保护装置处的两相短路电流校验即 符合要求 选用DL-1150型电流继电器其动作电流整定范围为125,50A 2 12号断路器的保护整定 ? 限时速断 该级限时速断主要考虑两个条件1要躲过全矿可能出现的最大负荷电流IL?2为了防止6kV母线短路时的越级跳闸要躲过Ik2 3 而 式中 kOL电动机自起动系数取3 故动作电流可取Iop 127131A 继电器动作电流Iop?r 2119A 灵敏系数ks 167 15符合要求 选用DL-1150型电流继电器动作时限取05s选用DS-111型时间继电器其时限调整范围为01,13s ? 定时过流 该级保护的动作电流只需按躲过全矿正常最大负荷电流整定即可由于每矿大容量设备都有低电压保护所以对主变压器来说电动机自起动系数较低可取kOL 15 动作电流 式中 kre返回系数取085 继电器动作电流 选用DL-1110型电流继电器其动作电流整定范围为25,10A动作时限取3-05 25s选用DS-112型时间继电器其时限调整范围为02,3s 灵敏系数校验 所以符合要求 com 45号断路器的保护整定 1 过流保护 变压器原边电流为 故其动作电流为 继电器的动作电流为 选用DL-1110型电流继电器动作时限取3-05-05 2s选用DS-112型时间 继电器 灵敏系数校验 符合要求 2 过负荷保护 变压器过负荷大都是三相对称的所以过负荷大都采用单电流继电器的 接线方式经延时作用于信号动作时间常取10s选用DS-24C时间继电器保护装置 动作电流按躲过变压器额定电流整定 选用DL-1110型电流继电器 53 主变压器的保护整定 该变电所主变压器选用BCH-2型差动继电器现对其进行整定 com 计算主变压器各侧额定电流 并选择互感器变比确定基本侧各参数的计算结果如表5-1所示 由表5-1可知ITA?2N ITA?1N所以选取6kV侧为基本侧 com 计算基本侧的一次动作电流 按躲过变压器的励磁涌流 Iop kcoI2N 13×73314 95308A 式中 kco可靠系数采用BCH-2差动继电器时取13 2 躲过外部短路时最大不平衡电流 Iop kcoksmfiΔUΔf 电流互感器接线方式 ? Y 电流互感器计算变比 变比确定 kTA1 3005 60 kTA1 7505 150 互感器二次额定电流A 式中 ksm电流互感器同类系数型号相同取05不同取1 fi电流互感器的容许最大相对误差为01 ΔU变压器改变分接头调压引起的相对误差一般采用调压范围的一半取5 Δf由于继电器的整定匝数与计算的不相等而产生的相对误差初算时可取中间值005 3 按躲过电流互感器二次断线引起的不平衡电流 Iop kcoI2N 13×73314 95308A 根据以上计算取最大者作为基本侧的动作电流整定值即Iop 161772A com 确定线圈接线与匝数 平衡线圈III分别接于6kV侧和35kV侧基本侧6kV侧继电器动作电流为 基本侧线圈工作匝数为 式中AWo 60是BCH-2差动继电器的额定动作安匝按照继电器线圈的实有抽头选用差动线圈Wd与接在基本侧的平衡线圈WbI匝数之和比Wac小且相近作为基本侧的整定匝数WI即WI WdWbI?Wac故取WI 5 由于Wd最少为5匝故平衡线圈I的匝数为WbI 0 com 确定非基本侧35kV侧平衡线圈II的匝数 WbII WbI-Wd 5×48936-5 179 取平衡线圈II的实际匝数为WbII?s 2 com 验算Δf 符合要求不需核算动作电流 com 初选短路线圈抽头 因是中型容量变压器中较低的规格其励磁涌流倍数较大而且内部故障时电流中的非周期分量衰减较快故可采用较多的匝数初选为D1-D2其匝数为28-56所选抽头是否合适可在保护装置投入运行时通过变压器的空载试验确定 com 校验最小灵敏系数 针对保护装置的最小运行方式下6kV母线两相短路电流I 2 k2?min来校验对于单侧电源系统应按变压器原边的灵敏系数进行校验 此时I 2 k2?min折算到35kV侧为 故35kV侧通过继电器的实际电流为 35kV侧继电器的动作电流为 Iop?r AWo WbIWbII?s 607 857A 故最小灵敏系数符合要求 54 6kV出线联络开关的保护整定 com 6kV母线开关保护整定8号断路器 根据前面的保护设置分析该级设限时速断主要作为非正常情况下故障主变的低压侧母线的短路保护因而动作电流可用6kV母线上最小两相短路电流I 2 k2?min除以灵敏系数ks来确定 继电器动作电流 选用DL-1150型电流继电器动作时限取05s选用DS-111型时间继电器 com 各6kV出线开关继电保护整定 在所有6kV出线开关中除下井电缆设限时速断外其它一般都设瞬时速断并 且在下井电缆和高压负荷开关出处还需设过流保护 扇风机出线保护整定 ? 瞬时速断 按起动条件校验 符合要求 继电器整定电流 选用DL-11200型电流继电器 ? 过流保护整定 继电器整定电流为 选用DL-1150型电流继电器动作时限取15s选用DS-112型时 间继电器 灵敏系数校验符合要求 除下井电缆外其它出线的继电保护仿此计算选择结果见汇 总部分经校验均合格 下井电缆 ? 限时速断 该级设限时速断主要是保护下井电缆末端的短路故 继电器整定值为 选用DL-1150型电流继电器动作时限取05s选用DS-111型时 间继电器 ? 定时过流 动作时限取15s选用DS-112型时间继电器 灵敏系数校验符合要求 电容器柜 因电容器柜采用01方案已有熔断器作保护所以电源柜只设瞬时 速断 选用DL-1110型电流继电器 55 保护设置与整定结果汇总 表5-2 保护设置与整定结果汇总表 电压 名称 保护装置 动作电流 电流继电器 互感器变比 动作时限 时间继电器 35kV 进线 限时速断 2119A DL-1150 3005 05s DS-111 定时过流 298A DL-1110 3005 25s DS-112 母联 瞬时速断 2119A DL-1150 3005 出线 定时过流 388A DL-1110 3005 2s DS-112 过负荷 272 A DL-1110 3005 10s DS-24C 6kV 进线 不设保护 母联 限时速断 2242A DL-1150 7505 05s DS-111 电容器柜 瞬时速断 325A DL-1110 2005 下井 限时速断 3464A DL-1150 3005 05s DS-111 定时过流 477A DL-1110 3005 15s DS-112 扇风机 瞬时速断 11517A DL-11200 1005 定时过流 1953A DL-1150 1005 15s DS-112 工人村 瞬时速断 857A DL-11100 1005 定时过流 1388A DL-1150 1005 15s DS-112 支农 瞬时速断 12906A DL-11200 505 定时过 流 1316A DL-1150 505 15s DS-112 主井 瞬时速断 164A DL-11200 1005 定时过流 182A DL-1150 1005 15s DS-112 副井 瞬时速断 16416A DL-11200 1005 定时过流 1338A DL-1150 1005 15s DS-112 上接表5-2 6KV 压风机 瞬时速断 17412A DL-11200 1005 定时过流 942A DL-1110 1005 15s DS-112 地面低压 瞬时速断 16722A DL-11200 1005 定 时过流 1584A DL-1150 1005 15s DS-112 机修厂 瞬时速断 16296A DL-11200 1005 定时过流 81A DL-1110 1005 15s DS-112 洗煤厂 瞬时速断 13068A DL-11200 1005 定时过流 1326A DL-1150 1005 15s DS-112 6 主控室各屏的选择 煤矿35kV变电所应设置主控制室主要用来在室内控制35kV断路器主变压器及其它室外配电装置控制室内集中装设控制屏继电保护屏信号屏直流屏和交流屏 61 各屏选择说明 各屏除直流屏外常用PK-1型低压屏外形尺寸为高2360mm宽800mm深550mm com 控制屏 控制屏内装设低压交直流控制开关控制35kV断路器的关合状态即控制进线回路主变压器的运行状态另外还控制一些室外照明可能设置的冷却风机油泵等设备控制屏正面绘有含开关实物灯光监视的35kV主接线图全桥接线用一面控制屏即可 com 继电保护屏和信号屏 继电保护屏内装设各种保护继电器一般分作线路保护屏变压器保护屏线路变压器混合屏等三种全桥接线可选两面屏一面作线路保护屏一面作变压器保护屏 信号屏上设置断路器关合闸状态的指示信号及灯光指示器光字牌对有人值班的变电所应设置能重复动作并能自动解除音响的中央事故及预告信号装置可采用冲击继电器来实现重复动作对集中控制的变电所光字牌可装设在控制屏上信号屏选一面屏 com 直流屏 直流屏提供变电所开关控制继电保护自动装置等所需要的直流操作电源应保证在上级电源正常和故障情况下均能可靠的供电过去常用蓄电池组作为直流 电源可靠性高但投资大维护困难现已逐渐被淘汰70,80年代35kV变电所广泛采用硅整流电容储能操作电源可选用GKA-CX型整流装置直流屏共有两面屏尺寸同PK-1型一面装合闸保护电源另一面装主控部分包括储能电容检测装置光字牌等90年代至今性能优越可长期浮充电BZGN-10型镉镍蓄电池直流电源成套装置尺寸同PK-1型已有产品可供选用一般选两面 com 交流屏 交流屏主要控制所用变压器的负荷如所内的动力照明控制继电保护自动装置等一般选用一面PK-1型交流屏即可 62 选择结果汇总 名称 型号 数量 控制屏 PK-1 1面 继电保护屏 PK-1 2面 信号屏 PK-1 1面 直流屏 BZGN-10 2面 交流屏 PK-1 1面 7 变电所的防雷与接地设计 71 保护接地网的设置 com 接地电阻的确定 煤矿安全规程规定接地电阻Rjd?4Ω允许接触电压Ujy 125V本矿6kV电缆总长度为Le 1655km取20km6kV架空线总长度为Lj 73km取8km 1 接地电阻要求值Rjd?y的确定 对于中性点不接地系统单相接地电流按以下公式计算 故保护接地电阻要求值为 35kV6kV均为中性点不接地的小电流系统规程规定接地电阻?4Ω取Rjd 4Ω 2 接地网的结构确定 为了便于各设备及构架连接到接地体上变电所接地网采用由水平导体构成的闭合长孔网网内铺设均压带将边角处做成圆弧形以减弱边角处的电场接地体采用40×4mm的扁钢水平埋深08m在冻土层以下在6kV配电室周围埋设40×4mm扁钢用两根40×4mm扁钢与室外接地网连接 3 接地电阻的计算 接地电网面积S?1600?接地体总长度L?500m则实际接地电阻为 符合要求 式中 ρ土壤电阻率取150Ω? d水平接地体等值直径d 0042 002m h接地体埋深 4 接地线的热稳定校验 由于6kV系统装有选择性漏电保护装置与发生单相接地故障时将在短时间内实行选择性眺闸故接地线的热稳定不必进行校验 低压系统由于实际Rjd 199Ω也属于小接地电流系统而变压器装有漏电速断保护故也不必校验接地线的热稳定性 com 接触电压 长孔网内敷设水平均压带接触电压出现在边角内部一带手脚可能接触的两点间最大电位差为 Ej kjIjdRjd 0004×121×199 00963V 式中 kj接触系数取0004 小接地电流系统单相接地允许存在2小时所以IjdRjd大为降低与通过安全电流33mA相当的允许接触电压为Ejy 50005ρ 575V 由于Ejy 575V Ej 00963V所以满足要求 com 跨步电压 跨步电压在接地网突出的边角处最大 Ekb kkIjdRjd 0064×121×199 154V 式中 kk跨步电压系数经查表为0064 跨步电压允许值Ekby 5002ρ 80V 154V符合要求 72 变电所的过电压保护 com 35kV线路的防雷 在进入变电所前装设HY5WZ-42134型阀型避雷器其作用在于削弱远方落雷时的入侵波的陡度与幅值并能防直击雷在进入变电所时设置GXS1-352-10型管型避雷器 com 6kv架空线防雷 对于电缆引出线的架空线路电缆与架空线接口处应装设FZ2-6型避雷器其接地应和电缆的外皮相连使得电缆对地绝缘反承受避雷器残压其值较低防止雷电流击穿电缆绝缘 com 变电所电气设备及建筑物对直击雷的防护 变电所对直击雷的防护方法是装设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的保护范围内35kV及以下的电气设备绝缘较弱应采用独立的避雷针以防止避雷针上的高电压对设备绝缘造成危害本设计采用四根等高避雷针设于变电所的四角 变电所内一般进线门架最高其高度为73m故保护高度不小于73m取hx 75m 当两根对角线上避雷针内侧的保护范围宽度bx 0时则其它避雷针间的保护宽度便合格变电所内全部设备会受到保护根据变电所平面布置图可知两避雷针对角线间距离为 取P 1避雷针高度h选为18m则有 bx 15 ho-hx 15 h-D7P-hx 15× 18-4837-75 54m 0 所以选用4根高18m的避雷针可以使变电所内全部设备受到保护 为了防止避雷针上落雷时对保护物产生反击避雷针与被保护物之间距离不小于5m其接地极应单独设并且与被保护物接地距离不小于3m接地体埋藏深度为08m在冻土层以下 73 结果汇总 接地网采用40×4mm的扁钢接地电阻Rjd 199Ω 接触电压Ej 00963V〈575V跨步电压Ekb 154V〈80V 35kV线路防雷采用HY5WZ-42134型阀型避雷器和GXS1-352-10型管型避雷器 6kV线路防雷选用FZ2-6型避雷器 变电所对直击雷的防护选用4根18m高的避雷针设于变电所的四角 8 变电所的室内外布置 81 变电所室内外布置说明 com 间隔配置 设置进出线间隔母联间隔电压互感器和避雷针间隔 com 配电装置布置形状 采用中型布置即母线和电器分别布置在不同的水平面上进出线构架7m母线桥构架5m隔离开关电压互感器和避雷器分别装在25m3m高的支架上少油断路器最低设置在高出地面05m的基础上落地布置 com 各元件布置原则 构架见设备选择 断路器变压器落地布置装在各自的基础上 主变设贮油坑各边尺寸比变压器轮廓大1m 变压器防火间距10m 主变压器前设3m宽道路并设为设备运输道及回车道 com 6kV室内布置 采用GG-1A系列高压开关柜双面布置靠墙留有08米检修道设置电抗器室和电容器室 com 主控制室布置 主控制室应位于运行方便操作电缆最短便于观察室外主要设备的地方主控制室内设有控制屏继电保护屏信号屏直流屏和交流屏 82 变电所平面布置图 变电所平面布置图见附图所示 结 论 本设计根据 矿的电力负荷资料经过方案分析比较和选型计算与校验作出该矿地面35kV变电所一次系统及部分二次系统的初步设计有较好的工程设计训练作用对所学的《电力工程》《供电技术》《继电保护》等多门专业课程有较好的融会贯通学以致用的作用 在本次设计中进行了变电所计算负荷的确定与变压器的选择电气主接线的选择短路电流的计算电气设备的选择与校验继电保护方案的拟订变电所防雷与接地室内外布置等内容对每一部分进行详细的阐述最后还绘制供电系统图和变电所布置图 参考文献 [1] 国家安监局煤矿安全规程2001煤炭工业出版社2001年 [2] 顾永辉等煤矿电工手册2煤炭工业出版社1999年 [3] 刘思沛邹有明煤矿供电习题思考题集煤炭工业出版社1988年 [4] 王崇林邹有明主编供电技术煤炭工业出版社1997年 [5] 国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB50059-9235,110kV变电所设计规范中国标准出版社1992年 [6] 邹有明10kV下井供电方案选择煤矿机电1989年6期 [7] 邹有明矿井无功补偿分析煤矿机电1990年6期 [8] 何莜强35kV户内式变电站的设计与应用江西电力1995年1期 [9] 方兵中小型企业的供电设计问题工程建设与设计1995年4期 [10] 邹有明煤矿35kV变电所过流保护系统优化研究煤炭科学技术1997年5期 [11] 原自坚浅谈当前机械工厂的供电设计福建电力与电工1997年12期 [12] 夏绍太低产小断块油田35kV变电所设计石油规划设计1998年6期 [13] 林智生几种35kV变电所 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 优化探讨农村电气化1998年7期 [14] 罗一淼小水电35kV小型化变电所的研究应用水利水电技术1999年1期 [15] 杨金城DCSPLCESD供电方式设计探讨化工自动化及仪表2001年4期 [16] 周志辉继电保护整定值计算中运行方式选择的新方法电力设备2003年2期 [17] 郭宏宝钢钢公司1788mm热扎生产线35kV10kV供配电系统上海金属 2004年5期 [18] 吕保禄煤矿企业供电初步设计煤炭技术2004年8期 致 谢 经过两个多月的时间我的毕业论文终于完成了在这期间我的理论知识与实践经验得到了进一步的提高 在毕业论文完成之际谨向我的指导老师 教授致以衷心的感谢感谢 老师在我进行毕业设计期间尤其在论文选题开题方案设计直至论文的写作和修改等方面给予我的细心指导热诚帮助和大力的支持 老师不仅具有渊博的专业知识严谨的治学态度而且她待人诚恳的可贵品质淳朴淡泊的处世心态都使我深感钦佩并终生受益 最后感谢各位评委老师在百忙之中抽出宝贵时间认真审阅本文 50 Abstract 目 录 IV 前 言 1 第1章 概 述 1 第2章 负荷计算与变压选择 50 第3章 供电系统拟定与短路计算 第4章 变电所电气设备选择 第5章 机电保护方案的拟定和整定 第6章 主控室各屏的选择 第7章 变电所的防雷与接地设计 第8章 变电所的室内外布置 结 论 参考文献 致 谢