煤礦35KV地面變電所供電系統(tǒng)設計本科畢業(yè)設計

1、李莊煤礦 35KV 地面變電所供電系統(tǒng)設計 摘 要 該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所 擔 負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷 計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇， 從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電 網(wǎng)絡及導線，進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設備， 為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設計包括了總 體方案的確定、負荷分析、短路電流的計算、高低壓配電系統(tǒng)設 計與系統(tǒng)接線方案選擇、繼電保護的選擇與整定、防雷與接地保 護等內(nèi)容。 隨著電力技術高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā) 電到供電的所有領域中

2、，通過新技術的使用，都在不斷的發(fā)生變 化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關鍵的環(huán)節(jié)也同樣 在新技術領 域得到了充分的發(fā)展。 關鍵詞：變電站、負荷、輸電系統(tǒng)、補償裝置、負荷分析 35 KV substation ground coal power supply system design of li zhuang ABSTRACT The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmis

3、sion and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the t

4、ransformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life. The region of 110-voltage effect many fields and should consider many problems. Analyse chang

5、e to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, t

6、hen make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short- circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included: a

7、scertain the total project 、 load analysis、 the calculation of the short-circuit electric current 、the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project、 the choice and the settle of the protective facility 、 the contents to defend the thunder and pr

8、otection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. ords KEYKEY WORDSWORDS：substation ,load ,transmission system , correction equipment. load analysis

9、 目 錄 摘摘 要要 .1 1 ABSTRACTABSTRACT .2 2 目目 錄錄 .I I 第一章第一章 概述概述 .1 1 1.1 電源 .1 1.2 基本地質(zhì)氣象資料 .1 第二章第二章 負荷計算及變壓器選擇負荷計算及變壓器選擇 .1 1 2.1 負荷分析 .1 2.1.1 負荷分類 .1 2.2 負荷曲線 .1 2.3 礦井用電負荷計算 .2 2.3.1 設備容量確定 .2 2.3.2 需用系數(shù)的含義 .2 2.3.3 本系統(tǒng)的負荷計算 .3 2.3.4 原始資料 .4 2.4.1 計算負荷： .8 2.4.2 全礦負荷統(tǒng)計 .11 2.5 無功功率的補償 .12 2.6 主變壓器

10、的選擇 .13 2.6.1 主變壓器容量的確定 .13 2.6.2 主變壓器臺數(shù)的確定 .13 2.7 全礦總負荷的計算 .14 2.7.1 變壓器損耗計算 .14 2.7.2 全礦總負荷 .14 第三章第三章 電氣主接線的設計電氣主接線的設計 .1515 3.1 電氣主接線的概述 .15 3.2 電氣主接線的設計原則和要求 .15 3.2.1 電氣主接線的設計原則 .15 3.2.2 電氣主接線設計的基本要求 .16 3.3 電氣主接線方案的比較 .17 第四章第四章 短路電流的計算短路電流的計算 .2020 4.1 短路電流計算的一般概述 .20 4.1.1 短路的原因 .20 4.1.2

11、 短路的危害 .20 4.1.3 短路的類型 .21 4.2 短路電流計算 .21 第五章第五章 電氣設備的選擇與校驗電氣設備的選擇與校驗 .2626 5.1 高壓電器設備選擇的一般原則.26 5.1.1 按正常工作條件選擇高壓電氣設備 .26 5.1.2 按短路條件校驗 .28 5.2 電氣設備的選擇和校驗 .28 5.2.1 高壓斷路器的選擇和校驗 .28 5.2.2 低壓隔離開關的選擇和校驗 .29 5.2.3 電流互感器的選擇及校驗 .30 5.2.4 母線 .31 5.2.5 高壓開關柜的選擇 .32 第六章第六章 導線的選擇與敷設導線的選擇與敷設 .3535 6.1 導線選擇的條件

12、 .35 6.2 電纜型號的含義 .35 6.3 導線截面的選擇 .36 6.4 電纜的選擇與計算 .36 第七章第七章 主變壓器的繼電保護主變壓器的繼電保護 .3939 7.1 繼電保護的任務和基本要求 .39 7.2 保護的裝設原則 .40 7.2.1 電力變壓器應裝設的保護裝置 .40 7.2.2 保護形式 .40 7.2.3 變電所的室內(nèi)外布置 .44 第二部分第二部分 采區(qū)變電所采區(qū)變電所 .4646 第一章第一章 采區(qū)變電所的負荷統(tǒng)計采區(qū)變電所的負荷統(tǒng)計 .4646 第二章第二章 變壓器的選擇變壓器的選擇 .4848 2.1 變壓器的選擇 .48 第三章第三章 采區(qū)電纜的選擇采區(qū)電

13、纜的選擇 .5151 3.1 電纜型號的確定 .51 3.1.1 電纜選擇的基本原則 .51 3.1.2 型號的確定 .51 3.2 電纜截面的選擇 .51 3.2.1 采區(qū)變電所 6kv 電源，電纜的選擇 .51 3.2.2 按長時允許電纜流校驗電纜截面： .52 3.2.3 按電壓損失校驗。 .52 3.2.4 按熱穩(wěn)定條件校驗。 .52 第四章第四章 電氣設備的選擇電氣設備的選擇 .5757 4.1 選擇原則 .57 4.1.1 高壓配電裝置的選擇原則 .57 4.1.2 低壓電氣設備的選擇原則 .57 4.2 電氣設備的選擇 .57 4.2.1 高壓配電裝置的選擇 .57 第五章第五章

14、 短路電流的計算短路電流的計算 .5858 5.1 變壓器的供電網(wǎng)絡 .58 第六章第六章 高低壓配電的繼電整定高低壓配電的繼電整定 .6060 6.1 高壓配電的繼電保護與整定。 .60 6.1.1 高壓開關（PB2-6 改型，ni=100/s） .60 6.1.3 高壓開關，PB2-6GA 改型 ni2100/S .61 6.1.4 總高壓開關 PB2-6 改，ni=200/S .61 6.2 低壓電氣開關的繼電整定 .62 第七章第七章 制定保護接地及漏電保護制定保護接地及漏電保護 .6363 7.1 制度保護接地措施 .63 7.2 漏電保護 .63 結(jié)結(jié) 束束 語語 .6464 參參

15、 考考 文文 獻獻 .6565 致致 謝謝 .6666 第一章 概述 本設計的礦變電所位于山西省李莊境內(nèi)，是一個終端變電所， 只供李莊煤礦用電，設計的電壓等級為 35/6kV。35kV 線路為雙 回路進線，系統(tǒng)最大運行方式阻抗 X*=0.4193；系統(tǒng)最小運行方 式阻抗 X*=0.7389。所用電由負荷端引出，經(jīng)動力變壓器提供， 采用單母分段原則。 1.1 電源 1. 供電電壓等級：35kV 2 離礦井地面變電所的距離：4km 3. 系統(tǒng)電抗 最大運行方式： minx X =0.4193 最小運行方式： maxx X =0.7389 輸電方式：架空線雙回路 出線過流保護動作時間：3 秒 電費收

16、取方法：兩部電價制，固定部分按最高負荷收費， 每千瓦 6 元。 1.2 基本地質(zhì)氣象資料 1 日西北 4 最大風速 4 米/秒 5 地震烈度 7 度 第二章 負荷計算及變壓器選擇 2.1 負荷分析 為了滿足電力用戶對供電可靠性的要求，即停電所造成的影 響不同，同時又考慮到供電的經(jīng)濟性，根據(jù)用電設備在企業(yè)中所 處的重要地位，以方便在不同情況下區(qū)別對待，通常將電力負荷 分為 3 類。 2.1.1 負荷分類 一類負荷（一級負荷） 。凡因突然中斷供電，可能造成人身 傷亡或重要設備損壞事故，給國民經(jīng)濟造成重大損失的或在政治 上產(chǎn)生不良影響的負荷，均屬一類負荷。一級負荷要求有兩個獨 立電源供電。例如：煤礦

17、主通風設備，井下主排水泵，副井提升 機。一類負荷應有兩個獨立的電源供電，對有特殊要求的一類負 荷，兩個獨立電源應來自不同的地點，以保證供電的可靠連續(xù)性 要求。 二類負荷(二級負荷)。凡因突然中斷供電，造成大量廢品或 大量減產(chǎn)形成較大經(jīng)濟損失的負荷，屬于二類負荷。例如：煤礦 的集中提煤設備，地面空氣壓縮機，井下采區(qū)變電所等。 對于二類負荷應有兩個電源，并且兩回路電源應盡量取自不 同的變電所或母線段。 三類負荷（三級負荷） 。不屬于一類和二類的所有其他負荷 均為三類負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電， 可用單回線路供電。 2.2 負荷曲線 年最大負荷：就是指一年中典型日負荷曲線（全年

18、至少出現(xiàn) 3 次的最大工作班負荷曲線）中的最大負荷，即 30min 內(nèi)消耗電 能最大時的平均負荷。并分別用符號 max P 、 max Q 、 max S 表示年有 功、無功和視在最大負荷。 年最大負荷小時是這樣一個假想時間，電力負荷按照年最大 負荷 max P 持續(xù)運行 max T 時間所消耗的電能恰好等于該電力負荷全年 實際消耗電能。年最大負荷利用小時： PAT p def maxmax ， h （2-1） 式中 p A 全年消耗的有功電能，kwh。 2.3 礦井用電負荷計算 2.3.1 設備容量確定 將電動機不同工作制的銘牌功率換算為統(tǒng)一的功率。 1）長期工作制（連續(xù)運轉(zhuǎn)時間在 2 小時

19、以上者）的電動機， 按電動機的額定容量。 2）短時工作制（連續(xù)運轉(zhuǎn)時間在 10 分鐘至 2 小時范圍內(nèi)） 的電動機按電動機的額定容量確定。如此類電動機正常不使用 （事故或檢修時用）支線上的負荷按額定容量確定；干線上的負 荷可不考慮。 3）反復短時工作制（運轉(zhuǎn)時為反復周期地工作，每周期內(nèi) 的接電時間不超過 10 分鐘者）的電動機，按電動機暫載率為 25%時 的額定容量確定，當電動機銘牌上的額定容量不是 25%的暫載率 時，應按下式換算： ee e en PPP 2 25 (2-2) 式中 n P 換算的額定容量，千瓦； e P 與某一暫載率相應的電動機銘牌功率，千瓦； e 與 e P 相對應的暫

20、載率； 25 換算的暫載率，既 25%。 2.3.2 需用系數(shù)的含義 以一組用電設備來分析需用系數(shù) d K 值的含義。設該組用電 設備有 n 臺電動機，其額定總?cè)萘繛?Ne P （kw） 。則當此用電設備 組滿載運行時需從電網(wǎng)接用容量。 Ne Ne P P ； KW （2-3） 式中 Ne P 用電設備從電網(wǎng)吸收容量，KW； n 臺電動機的加權平均效率 n i ni nNnNN P PPP 1 2211 . （2-4） 然而 n 臺電動機同時運行的可能性很小。我們可以定義同時 運行系數(shù) si K 量全部電動機的總額定容 的總和行的電動機的額定容量在最大負荷期間投入運 si K 本次設計所需用席

21、數(shù)按照參考質(zhì)料均已記入表中 2.3.3 本系統(tǒng)的負荷計算 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的 持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最 大熱效應相等。在配電設計中，通常采用 30 分鐘的最大平均負 荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設備所消耗的電能與該段時間之 比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多 的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來 計算最大負荷和電能消耗量。 負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法 及二項式等幾種。在確定了容量后可以按需用系數(shù)法計算負荷 用電設備組計算負荷的

22、確定 用電設備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設備合 并成的一組用電設備。在一個車間中，可以根據(jù)具體情況將用電 設備分為若干組，再分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算 公式為： ndca PKP KW tan nca PQ KVA 22 cacaca QPS KVA )3( ncaca USI A （25） 式中 ca P 、 ca Q 、 ca S 該用電設備組的有功、無功、視在功率計 算負荷； n P 該用電設備組的設備總額定容量，KW n U 額定電壓，V tan功率因數(shù)角的正切值 ca I 該用電設備組的計算負荷電流，A d K 需用系數(shù) 多個用電設備組的計算負荷。在配電干線上

23、或礦井變電所低 壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組 的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或礦井變電所低壓 母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù) si K 。具體計算公式 如下： m i indisica PKKP 1 )( i=1，2，3.m m i iindisica PKKQ 1 )tan( 22 cacaca QPS )3( ncaca USI (2-6) 式中 ca P 、 ca Q 、 ca S 為配電干線或變電站低壓母線有功、 無功、視在功率計算負荷； si K 同時系數(shù) m 為配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備總數(shù); n U 該干線或低壓母線上的額

24、定電壓，V ca I 該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流，A d K 需用系數(shù) d K 、 i tan 、 in P 分別對應于某一用電設備組的需用系數(shù)、 功率因數(shù)角的正切值、總設備容量。 2.3.4 原始資料 表 2-1 礦井原始數(shù)據(jù) Table 2-1 The original data of coal mine 設備容量 kW計算容量編 號 設備名稱電 動 機 型 式 電動機 額定容 量 kW 安裝臺 數(shù)/工 作臺數(shù) 安裝 容量 工作容 量 需用系 數(shù) cos 有功功 率 kW 無功功 率 kvar 視在功 率 kVA 年最大 工作小 時數(shù) 12345678910111213 一 1

25、2 3 二 三 四 1 2 3 4 5 6 五 地面高壓 主井提升機 副井提升機 壓風機 南風井 北風井 地面低壓 機修廠 家屬區(qū) 工業(yè)廣場 排矸系統(tǒng) 洗煤廠 水源井 井下高壓 繞 線 繞 線 同 步 同 步 同 步 2000 1600 600 1600 1600 1/1 1/1 3/2 2/1 2/1 2000 1600 1800 3200 3200 2000 1600 1200 1600 1600 888 735 1879.6 1277.1 3164 175 0.9 0.8 0.8 0.93 0.93 0.4 0.5 0.678 0.65 0.6 0.8 0.85 0.85 0.9 0.9

26、5 0.95 0.65 0.7 0.773 0.727 0.8 0.8 1800.0 1280.0 960.0 1488 1488 355.2 367.5 1273.5 830 1898.4 140.0 1116.0 793.6 -460.8 -489 -489 415.2 374.9 1044.3 784 1423.8 105.0 2117.6 1505.9 1066.7 1566.3 1566.3 546.5 525.0 1646.9 1141.7 2373.0 175.0 3000 1500 3600 8760 8760 2000 2000 5435 4000 5000 六 1 2 3

27、4 七 1 2 3 4 5 6 主排水泵 （最大涌水 量） 主排水泵 （最小涌水 量） 井下低壓 350 變電所 430 變電所 520 變電所 井底車場 統(tǒng)計計算結(jié) 果 全礦合計 全礦計算負 荷 電容器補償 容量 補償后負荷 主變壓器損 耗 全礦總負荷 1250 1250 5/3 5/2 6250 6250 3750 2500 912 905 899 642 23226. 7 0.85 0.85 0.6 0.6 0.62 0.6 0.884 0.953 0.931 0.85 0.85 0.7 0.7 0.7 0.8 3187.5 2125.0 547.2 543.0 557.4 385.2

28、17100. 9 15390. 8 15390. 8 83 15473. 8 1976.3 1317.5 558.1 553.9 568.5 288.9 8563.7 - 3265.3 4870.2 1182 6052.2 3750.5 2500.3 781.7 775.7 796.3 481.5 19125.3 17408.7 16143 16615.3 2000 5000 4200 4200 4200 4200 2.4.1 計算負荷： 根據(jù)所給原始資料計算過程如下； 地面高壓： 主井提升機： 620 . 0 85 . 0 85 . 0 1 cos cos1 tan 22 18009 . 0

29、2000p ndeca pk 0 . 1116620 . 0 1800tan caca PQ 6 . 211711161800 22 22 cacaca QpS 副井提升機： 620 . 0 85 . 0 85 . 0 1 cos cos1 tan 22 0 . 12808 . 01600 ndeca pkp 6 . 793620 . 0 1280tan caca PQ 9 . 1505 6 . 793 0 . 1280 22 22 cacaca QpS 壓風機： 48 . 0 9 . 0 81 . 0 1 cos cos1 tan 2 96012008 . 0 ndeca pkp 8 . 4

30、6048 . 0 960tan caca PQ 8 . 1064 8 . 460960 22 22 cacaca QpS 南風井： 328. 0 95 . 0 9025 . 0 1 cos cos1 tan 2 148893 . 0 1600 ndeca pkp 489328 . 0 1488tan caca PQ 3 .22 22 cacaca QpS 北風井： 328. 0 95 . 0 9025 . 0 1 cos cos1 tan 2 148893 . 0 1600 ndeca pkp 489328 . 0 1488tan caca PQ 3 . 156648

31、91488 22 22 cacaca QpS 地面低壓: 機修廠： 169 . 1 65. 0 65 . 0 1 cos cos1 tan 22 2 . 3554 . 0888 ndeca pkp 2 . 415169 . 1 2 . 355tan caca PQ 5 . 546 2 . 415 2 . 355 22 22 cacaca QpS 家屬區(qū)： 02 . 1 7 . 0 7 . 01 cos cos1 tan 22 5 . 3675 . 0735 ndeca pkp 9 . 37402 . 1 5 . 367tan caca PQ 0 . 525 9 . 374 5 . 367 22

32、 22 cacaca QpS 工業(yè)廣場： 821 . 0 773 . 0 773 . 0 1 cos cos1 tan 22 5 . 1273678 . 0 6 .1879 ndeca pkp 3 . 1044821 . 0 5 . 1273tan caca PQ 9 . 1646 3 . 1044 5 . 1273 22 22 cacaca QpS 排矸系統(tǒng)： 94 . 0 727 . 0 727 . 0 1 cos cos1 tan 22 83065 . 0 1 . 1277 ndeca pkp 78472 . 0 830tan caca PQ 7 . 1141784830 22 22 c

33、acaca QpS 洗煤廠： 75. 0 8 . 0 64. 01 cos cos1 tan 2 4 . 18986 . 03164 ndeca pkp 8 . 142375 . 0 4 . 1898tan caca PQ 0 . 2373 8 . 1423 4 . 1898 22 22 cacaca QpS 水源井： 75. 0 8 . 0 64. 01 cos cos1 tan 2 0 . 1408 . 0175 ndeca pkp 0 .10575 . 0 0 . 140tan caca PQ 0 . 1750 .1050 .140 22 22 cacaca QpS 井下高壓: 主排水泵

34、(大)： 62 . 0 85 . 0 85 . 0 1 cos cos1 tan 22 5 . 318785 . 0 3750 ndeca pkp 3 . 197662 . 0 5 . 3187tan caca PQ 0 . 3750 3 . 1976 5 . 3187 22 22 cacaca QpS 主排水泵(小)： 62 . 0 85 . 0 85 . 0 1 cos cos1 tan 22 0 . 212585 . 0 2500 ndeca pkp 5 . 131762 . 0 0 . 2125tan caca PQ 3 . 2500 5 . 1317 0 . 2125 22 22 c

35、acaca QpS 井下低壓 350 變電所： 02 . 1 7 . 0 7 . 01 cos cos1 tan 22 2 . 5476 . 0912 ndeca pkp 1 . 55802 . 1 2 . 547tan caca PQ 7 . 7811 .5582 .547 22 22 cacaca QpS 430 變電所： 02 . 1 7 . 0 7 . 01 cos cos1 tan 22 0 . 5436 . 0905 ndeca pkp 9 . 55302 . 1 0 . 543tan caca PQ 7 . 775 9 . 5530 .543 22 22 cacaca QpS 5

36、20 變電所： 02 . 1 7 . 0 7 . 01 cos cos1 tan 22 4 . 55762 . 0 899 ndeca pkp 5 . 56802 . 1 4 . 557tan caca PQ 3 . 796 5 . 5684 .557 22 22 cacaca QpS 井底車場： 75 . 0 8 . 0 8 . 01 cos cos1 tan 22 2 . 3856 . 0642 ndeca pkp 9 . 28875 . 0 2 . 385tan caca PQ 5 . 481 9 . 288 2 . 385 22 22 cacaca QpS 2.4.2 全礦負荷統(tǒng)計 a

37、、全礦高壓負荷總計.將全礦各組高壓計算負荷相加,即 9 . 19225 2 . 38512801800 ca P kw 8 . 12758 9 . 288 6 . 793 0 . 1116 ca Q kvar b、全礦計算負荷.計算全礦 6KV 側(cè)總的計算負荷,應考慮各 組間最大負荷的同時系數(shù),取 Ksp=0.9,Ksq=0.95,則 31.17303 9 . 192259 . 0 casp PKP kw 86.12120 8 . 1275895 . 0 casq QKQ kvar 3 . 21126 9 . 12120 3 . 17303 22 2 2 QPS 819 . 0 3 . 211

38、26 3 . 17303 cos S P ANT 2.5 無功功率的補償 根據(jù)全國供用電規(guī)則的規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶功率 因數(shù)應該在 0.90 以上，所以當變電所的功率因數(shù)低于 0.9 時， 應采取人工補償措施，補償后的功率因數(shù)應不低于 0.95。目前 35KV 變電所一般是采用 6KV 母線上裝設并聯(lián)電容器進行集中補 償?shù)姆椒▉硖岣咦冸娝墓β室驍?shù)。 電容器補償容量的計算 a、電容器所需補償容量。因全礦的自然功率因數(shù)： 819 . 0 cos ANT ，低于 0.9，所以應該進行人工補償,補償后的功率 因數(shù)應該達到 0.95 以上,即 95 . 0 cos . ca 以上,則全礦所需補償容

39、 量為 6420)329 . 0 700 . 0 ( 3 . 17303)tan(tan . caANTc PQ b、電容器柜數(shù)及型號的確定。電容器擬采用雙星形接線接 在變電所的二次母線上,因此選標稱容量為 30kvar、額定電壓為 33 . 6 kv 的電容器,裝于電容器柜中,每柜裝 15 個,每柜容量為 450kvar,則電容器柜總數(shù)為 16 ) 33 . 6 36 (450 6420 2)( 2 NC W nc c U U q Q N 由于電容器柜要分接在兩段母線上,且為了在每段母線上構(gòu) 成雙星形接線,因此每段母線上的電容器柜應分成相等的兩組,所 以每段母線上每組的電容器柜數(shù) n 為 4

40、 4 16 4 N n 變電所電容器柜總數(shù) N=4,則 n=16 c、電容器的實際補償容量為： 6 . 6530) 33 . 6 36 (16450)( 22 NC W NCc U U NqQ kvar d、人工補償后的功率因數(shù) 26.5590 6 . 653086.12120 Cac QQQ kvar 9 . 18183 3 . 5590 3 . 17303 2222 acac QPS kvar 951 . 0 9 . 18183 3 . 17303 cos ac ac S P 0.95 符合要求 2.6 主變壓器的選擇 2.6.1 主變壓器容量的確定 （1）主變壓器容量一般按變電站建成后

41、510 年的規(guī)劃負 荷選擇，并適當考慮到遠期 1020 年的負荷發(fā)展。對于城郊變 電站，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓 器的容量。 （3）同級電網(wǎng)的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應 從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。 2.6.2 主變壓器臺數(shù)的確定 (1)對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng) 的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。 (2)對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在 設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。 (3)對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎 宜按大于變壓器容量的 12 級設計，以便負

42、荷發(fā)展時，更換變 壓器的容量。 3 計算過程 由于本變電所有一類負荷，所以選擇兩臺主變電器。查資料 可確定 S720000/35 型變壓器，其技術參數(shù)如表 2-2 所示： 表 2-2 變壓器選擇情況 Table 2-2 The choice of the transformer 型號 額定電壓 （kV) 額定損耗 （Kw) 阻抗 電壓 空載 電流 連接 組 重 量 外形尺寸, 高壓 低壓 空 載短路 % t mm S7- 20000/3 5356.3 22. 59380.7 Yn,d1 1 32 .1 4230*4030 *4350 根據(jù) .N Ta c SS ,本設計選擇了 SFL7-200

43、00/35 主變壓器兩臺。 變壓器的負荷率為 455 . 0 200002 9 .18183 2 . a.c TN S S 2.7 全礦總負荷的計算 2.7.1 變壓器損耗計算 a 變壓器的有功損耗 TTT PPP .N 2 . i 22 =222.5+2930.4550.455=83.5KW b 變壓器的無功損耗 5 . 942455 . 0 20000 100 8 20000 100 7 . 0 2 100 % 2 100 % 2 22 NT S NTT S U S I Q kvar 2.7.2 全礦總負荷 17386.8kw 5 . 83 3 . 17303 T PPP 8 . 6532

44、 5 . 942 3 . 5590 ac T QQQ kvar 6 . 18573 8 . 6532 8 . 17386 22 2 2 QPS (1.21.5)Ica 3.確定準確等級 電流互感器的準確度級別有 0.2，0.5,1.0，3.0，10 等級。 測量和計量儀表使用的電流互感器為 0.2 級，只為電流、電壓測 量用的電流互感器允許使用 1.0 級，對非重要的測量允許使用 3.0 級。 4.動穩(wěn)定校驗 電流互感器滿足動穩(wěn)定的條件是 im1es i2 N IK 式中 Kes-動穩(wěn)定倍數(shù)，由產(chǎn)品目錄查出； im-三相短路沖擊電流，Ka 5.熱穩(wěn)定校驗 電流互感器滿足熱穩(wěn)定的條件是 t tf

45、 1 ts N SS I I K 式中 Kts-對應于 t 的熱穩(wěn)定倍數(shù)，由產(chǎn)品目錄查出； t-給定的熱穩(wěn)定時間，一般為 1s； Iss-三項穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，A； tf-短路電流的家鄉(xiāng)作用時間，s。 5.2.4 母線 1.母線材料及形狀的選擇 母線材料一般采用鋁導體，對于 35kv 及以上的戶外母線常 采用鋼芯鋁導線，而 6kv 及以下的母線一般采用矩形母線。 2.母線截面的選擇 (1）按最大長時工作電流選擇 母線的長時允許電流應大于或等于通過母線的最大長時工作 電流，即 caso IIK P 式中 Ip母線的長時允許電流，A Ica-通過母線的最大長時工作電流，A Kso-溫度校正系數(shù)。

46、 (2）按短路熱穩(wěn)定條件校驗 iskmin tK C I A SS 式中 Amin-母線的最小熱穩(wěn)定截面，mm2 ISS-通過母線的最大三相短路電流穩(wěn)定值，A; Ksk-集膚效應系數(shù) C-導體的熱穩(wěn)定系數(shù) (3）母線的動穩(wěn)定校驗 三相短路時，位于同一平面的三相平行母線中產(chǎn)生的最大電 動力為 72)3( im 10* a i73 . 1 L KF S ）（ 式中 F-三相短路時，作用在母線一個跨距上的最大電動 力，N )3( im i -三相短路電流的沖擊值，A L-母線跨距，cm a-兩母線間中心線間的距離，cm Ks-母線的形狀系數(shù) 選擇結(jié)果如表： 表 5-2 電氣設備選擇表 Table 5

47、-2 The choice of electrical equipment 名稱型號操作機構(gòu) 隔離開關 GW5-35GD/600CS-G 35kv 側(cè)電 氣設備斷路器 SW2-35/1500CD2 隔離開關 GN2-10/3000CS6-17 斷路器 SN8-10/3000CD10 電流互感 器 LA-10-600/5- 0.5/3 / 6kv 側(cè)電氣 設備 母線 LMY-100*10/ 5.2.5 高壓開關柜的選擇 1.高壓開關柜型號的選擇 高壓開關柜按安裝地點和使用環(huán)境分，可分為戶內(nèi)型、戶外 型、普通型、封閉型、礦用一般型和礦用防爆型等類型。按電器 元件在高壓開關柜內(nèi)的安裝方式不同可分為固

48、定式和移開式兩種。 按開關柜的安裝方式和維護小球分，又分為靠墻或不靠墻安裝， 單面或雙面維護。 在高壓開關柜中大都裝設少油斷路器，對于頻繁通斷或短路 故障較多的線路，要選中裝有真空斷路器的開關柜。選擇高壓開 關柜的時候還應考慮其操作機構(gòu)，手動式用于小型變電所，電磁 式用于大、中型變電所。 2.高壓開關柜一次電路方案的確定 選擇高壓開關柜的一次電路方案時，應考慮以下幾個因素： （1）開關柜的用途。高壓開關柜按用途不同，可分為進線 柜、出現(xiàn)柜、電壓互感器柜等多種。開關柜的用途不同，柜內(nèi)的 電氣元件和接線方式也不同，確定開關柜的一次電路方案時，應 首先考慮其用途。 （2）負荷情況。對于負荷容量大、繼

49、電保護要求較高的用 電戶，必須使用斷路器進行保護和控制；對于負荷容量較小，繼 電保護要求不高的用電戶，可采用裝有負荷開關和熔斷器的開關 柜，對于單回路供電的用戶，開關柜只要求斷路器靠近母線的一 側(cè)裝設隔離開關；對雙回路供電的用戶，斷路器兩側(cè)都應該裝設 隔離開關。 （3）開關柜之間的組合情況。變電所的進線柜和聯(lián)絡柜， 由于安裝需要，往往選用兩種不同方案的開關柜組合使用。 （4）進出線及安裝布置情況。為了保證足夠的安全距離， 兩個架空出線柜不得相鄰布置，中間至少應隔開一個其他方案的 開關柜。 3.高壓開關柜電氣參數(shù)的選擇校驗 當高壓開關柜的型號和一次電路方案確定以后，開關柜中所 裝電器元件的型號也

50、就基本確定。下一步應對柜內(nèi)電氣元件的技 術參數(shù)進行選擇校驗。有些高壓配電裝置，廠家已經(jīng)進行配套生 產(chǎn)，選擇時，只需要按配電箱所給技術參數(shù)選擇校驗即可。 用途方案編號用途方案編號 主井提升機 KGN-10- 07 1 號主變 JYN-35-11 副井提升機 KGN-10- 07 電壓互感器及避雷器 JYN-35- 111 壓風機 KGN-10- 07 聯(lián)絡線 JYN-35-26 南風井 KGN-10- 13 WL2 線路 JYN-35-07 北風井 KGN-10- 13 電壓互感器及避雷器 JYN-35- 111 機修廠 KGN-10- 10 2 號主變 JYN-35-11 家屬區(qū) KGN-10

51、- 10 430 變電所 KGN-10-07 工業(yè)廣場 KGN-10- 10 520 變電所 KGN-10-07 排矸系統(tǒng) KGN-10- 10 井底車場 KGN-10-07 洗煤廠 KGN-10- 10 母線 KGN-10-35 水源井 KGN-10- 10 進線 KGN-10-14 主排水泵（大） KGN-10- 07 聯(lián)絡線 KGN-10-31 主排水泵（小） KGN-10- 07 接地補償柜 KGN-10-03 350 變電所 KGN-10- 電壓互感器及避雷器 KGN-10-52 07 電容器 KGN-10-03 第六章 導線的選擇與敷設 6.1 導線選擇的條件 為了保證供電系統(tǒng)安全

52、、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導 線和電纜截面時必須滿足下列條件: 1、發(fā)熱條件 導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算 電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。 2、電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生 的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠 內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。 3、經(jīng)濟電流密度 35KV 及以上的高壓線路及電壓在 35KV 以下但距離長電流大 的線路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的 年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面” 。此種選擇原則， 稱為“年費用支出最小”原則

53、。工廠內(nèi)的 10KV 及以下線路，通 常不按此原則選擇。 4.機械強度 導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。 對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母 線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工 作電壓的要求。 6.2 電纜型號的含義 表 6-1 電纜型號表 Table 6-1 The type of cabler 絕緣導體內(nèi)護 層 其他特 征 鎧裝層外被 層 Z：紙 絕緣， 無 P 或 D 為 油浸紙 絕緣 L：鋁 無 L 為 銅 Q：鉛 包 L：鋁 包 CY：充 油 F：分相 D：不滴 流 C：濾塵 用 P：干絕 緣 0：無 2：雙 鋼帶 3

54、：細 鋼絲 4：粗 鋼絲 0：無 1：纖 維層 2：聚 氯乙 烯套 本設計中根據(jù)實際情況一般選擇使用鋁作為導體材料的電纜。 6.3 導線截面的選擇 高壓線路的導線截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇，按最大長時 工作電流和允許電壓損失校驗。 按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面 ed m.n e I I A 式中 Ae-導線的經(jīng)濟截面，mm2 Ied-經(jīng)濟電流密度，見工礦企業(yè)供電表 6- 17，A/mm2 Im.n-正常運行時線路的最大長時工作電流，A 選取標準截面時，一般選等于或接近于 Ae 的值。 按最大長時工作電流選擇導線截面 caso IIK P 式中 Ica-線路的最大長時工作電流，A Ip-導線的長時

55、允許電流，A Kso-溫度校正系數(shù) 本設計中利用按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面這種方法計算。 6.4 電纜的選擇與計算 由于變電所饋出線較多，在本計算書中只列出井下高壓部分 主排水泵供電電纜的選擇的步驟，其余的饋出線的選擇雷同。 1 確定電纜的型號 考慮到電纜的敷設場所、供電的可靠性以及隔爆型高壓配電 箱的額定電流和井下負荷的工作電流，初步選擇 ZQD50 型銅芯不 滴流鉛包裸粗鋼絲鎧裝電纜。 2 按經(jīng)濟電流密度選擇電纜的截面 按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面時，應按正常工作時的最大長 時工作電流選擇和計算。 正常工作時電纜的最大長時工作電流為： 6 . 240 6*3 3 . 2500 3 2 m.n

56、 N U S I A 根據(jù)井下電纜的年最大負荷利用小時數(shù)一般為 30005000h，查工礦企業(yè)供電表 6-17 得經(jīng)濟電流密度 Ied=2.25A/mm2，所以經(jīng)濟截面為 107 25 . 2 6 . 240 ed m.n e I I A mm2 選擇標稱截面為 120mm2 的電纜。 按長時允許電流校驗電纜截面 此時應按最大涌水量時校驗： A U S I N 360 6*3 5 . 3750 3 2 m.n 查工礦企業(yè)供電表 6-12，120mm2 電纜的長時允許電流 為 285A360A，滿足了要求。 最后確定選擇 ZQD503*185 型銅芯不滴流鉛包裸粗鋼絲鎧 裝電纜。 電纜選擇結(jié)果見

57、下表： 表 6-2 電纜選擇結(jié)果 Table 6-2 The choice of the cabler 名稱 經(jīng)濟電流密 度 A/mm2 電纜截面積 mm2 電纜型號 主井提升機 1.73117.8 YJLV22- 3120 副井提升機 1.9275.5 YJLV22- 395 壓風機 2.2545.6 VV29-350 南風井 275.4 VV29-370 北風井 275.4 VV29-370 機修廠 1.9227.4 VJLV29- 350 家屬區(qū) 1.9226.3 YJLV29- 335 工業(yè)廣場 1.54102.9 VLV29- 3120 排矸系統(tǒng) 1.7363.5 YJLV22- 3

58、70 洗煤廠 1.73132.0 YJLV22- 150 水源井 1.739.7 ZLQ20- 316 主排水泵 （大） 2.25160.4 ZQD50- 185 主排水泵 （?。?2.25106.9 ZQD50- 120 350 變電所 1.7343.5 YJLV22- 350 430 變電所 1.7343.1 YJLV22- 350 520 變電所 1.7344.3 YJLV22- 350 井底車場 1.7326.8 YJLV22- 335 第七章 主變壓器的繼電保護 7.1 繼電保護的任務和基本要求 繼電保護裝置,就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障 或不正常運動狀態(tài),并動作于斷路器跳

59、閘或發(fā)出信號的一種自動 裝置。 1.基本任務是: (1)自動地、迅速地、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)切 除，迅速恢復非故障部分的正常供電。 (2)能正確反映電氣設備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)要求， 發(fā)出預報信號，以便值班人員采取措施，保證電氣設備的正常工 作；或經(jīng)一段時間運行處理后，電氣設備仍不能正常工作，則保 護動作于斷路器跳閘，將不能正常工作的電氣設備切除。 (3)與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置 ARD 、備 用電源自動投人裝置 APD 等）配合，縮短事故停電時間，提高 供電系統(tǒng)的運行可靠性。 2.基本要求 (1)選擇性 當供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，只切除故 障元

60、件，并使停電范圍最小，以減小故障停電造成的損失。保護 裝置這種能挑選故障元件的能力稱為保護的選擇性。 (2)速動性 為了減小由于故障引起的損失，減少用戶在故障時低電壓下 的工作時間，以及提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，要求繼電保護在 發(fā)生故障時盡快動作將故障切除。 (3)靈敏性 指在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，保護裝置的 反應能力。 (4)可靠性 繼電保護裝置在其所規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工 作時，一定要準確動作，即不能拒動；不屬其保護范圍的故障或 不正常工作時，一定不要動作，即不能誤動。 7.2 保護的裝設原則 7.2.1 電力變壓器應裝設的保護裝置 線圈及其引出線的相間短路、中