大型企业变电站设计 毕业设计

山东科技大学学士学位论文摘要摘要电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。在煤炭企业中，矿山的电气化是煤炭生产自动化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础。企业变电站对设计的要求在不断地提高，使电网和电力系统安全、经济、稳定的运行，才能保证工业生产和人身的安全。本设计是35KV变电所的设计，属于中压变电站，因此，它的设计应根据具体用户用电情况即负荷种类和性质来具体分析设计。通过分析设计原始资料，统计全厂负荷，利用无功补偿改善功率因数，选择合适的电缆，计算相应的损耗，确定主变压器的台数和容量，从而确定出具体的电气主接线，再对其进行短路电流计算，然后参考电气设计手册进行高压设备、线路的选型与校验，最后做出符合要求的变电所防雷保护。关键词企业变电站；无功补偿；主变压器；选型与校验；防雷保护山东科技大学学士学位论文摘要ABSTRACTELECTRICITYISTHEMAINDRIVINGFORCEOFMODERNCOALINDUSTRY,INCOALPRODUCTIONOCCUPIESAVERYIMPORTANTPOSITIONINTHECOALCOMPANIES,COALPRODUCTIONAUTOMATIONANDTHELATESTACHIEVEMENTSOFSCIENCEANDTECHNOLOGYPOPULARIZATIONANDAPPLICATIONOFTECHNOLOGYINCOALMINESBASEDCOALELECTRIFICATIONCOALMINEAUTOMATIONANDELECTRIFICATIONOFTHELATESTACHIEVEMENTSOFSCIENCEANDTECHNOLOGYPOPULARIZATIONANDAPPLICATIONOFTECHNOLOGYINTHECOALBASEENTERPRISETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNISCONSTANTLYIMPROVING,SOTHATPOWERANDPOWERSYSTEMSECURITY,ECONOMICANDSTABLEOPERATION,TOENSURETHESAFETYOFINDUSTRIALPRODUCTIONANDPERSONALTHISDESIGNISTHEDESIGNOF35KVTRANSFORMERSUBSTATION,MEDIUMVOLTAGETRANSFORMERSUBSTATIONIS,ANDTHEREFORE,ITSDESIGNSHOULDBEBASEDONTHESPECIFICTYPEOFUSERLOADANDELECTRICITYCONSUMPTIONTHATISTHENATUREOFTHESPECIFICANALYSISANDDESIGNBYANALYZINGTHEDESIGNOFTHEORIGINALDATA,STATISTICS,THEPLANTLOAD,THEUSEOFREACTIVEPOWERCOMPENSATIONTOIMPROVETHEPOWERFACTOR,SELECTTHEAPPROPRIATECABLE,CALCULATINGTHECORRESPONDINGLOSSOFTHEMAINTRANSFORMERSTATIONTODETERMINETHENUMBERANDCAPACITY,TODETERMINEASPECIFICMAINELECTRICALCONNECTION,THENITSSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,ANDTHENREFERTOTHEDESIGNMANUALFORHIGHVOLTAGEELECTRICALEQUIPMENT,LINESELECTIONANDVALIDATIONS,ANDFINALLYMADETOMEETTHEREQUIREMENTSOFTHESUBSTATIONLIGHTNINGPROTECTIONKEYWORDSENTERPRISETRANSFORMERSUBSTATION,REACTIVEPOWERCOMPENSATION,MAINTRANSFORMER,SELECTIONANDVALIDATION,LIGHTNINGPROTECTION山东科技大学学士学位论文目录目录1绪论111变电站概述112变电站的发展趋势213变电站设计的主要任务314变电站设计原则415论文总体结构概述42矿山供电系统621矿山供电系统622矿山变电站的类型723变电站设计的原始资料824矿山供电的要求83负荷计算与主变压器的选择1031负荷计算1032主变压器的选择1033功率因数的改善114电气主接线1441电气主接线类型1442电气主接线的设计原则1943电气主接线方案比较215短路电流计算2451电力系统短路概述2452短路电流的计算266电气设备28山东科技大学学士学位论文目录I61电气设备简介2862变电站选择电气设备的原则307变电站防雷保护3271概述3272避雷针32计算部分341变电站负荷计算3411全矿总负荷计算3412线路功率损失3513全矿总负荷3714留有10裕度后的容量3815主变的选择3816功率因数的改善402短路电流计算4121绘制短路计算电路图4122绘制短路等值电路图4123基准值的选取4224计算各元件相对基准电抗4225短路参数的计算433电气设备的选择4631断路器的选择4632隔离开关的选择5033电流互感器的选择5334电流互感器的选择56山东科技大学学士学位论文目录II35母线的选择5636电缆校验594防雷保护614135KV进线的避雷线保护6142避雷器的选择6242避雷针的选择63致谢64参考文献65附录一负荷统计表66附录二英文文献与翻译67山东科技大学学士学位论文绪论01绪论11变电站概述众所周知，电能是现代工农业生产和国民经济生活的重要能源和动力。由于电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。因此必须有可靠的、稳定的、高质量的输配电系统来保证电能的高效传输和利用。发电厂是所有电能的来源，而变电站又是输配电系统中一个非常重要的环节，所以变电站供电的质量好坏直接影响到工农业生产和国民经济生活的顺利进行。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站设计的内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级、不同类型、不同性质负荷的变电所设计时所侧重的方面是大相径庭的。因此在设计中要针对负荷大小和负荷等级，做到具体问题具体分析。变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压的综合设施，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站在电力系统中起着变换电压、接受和分配电能、控制电能的流向和调整电压的功能。我国电力工业技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电站的设计提出了更高的要求，输变电系统的设计也越来越全面、越来越系统。居民与工业用电量迅速增长，对电能的质量、供电的可靠性的要求日益提高，因此对变电站的设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的山东科技大学学士学位论文绪论1可靠性与经济性方面，它和企业的经济效益、设备人身安全是密切相关的。结合我国电力现状和大型企业工厂的电力需要，给各行各业提供充足、可靠、优质、廉价的电能，优化设计变电站，提高供电电能质量，并根据企业规模和未来的发展，结合当地的地理环境，使设计出来的35KV变电站应充分体现出供电的可靠性、安全性、经济性。12变电站的发展趋势我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。1变电站接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。为了提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。简化接线方案集中在这些方面我国500KV、330KV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。近期国内新建的许多变电站220KV及110KV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。2大量采用新型电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着山东科技大学学士学位论文绪论2国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。3变电站占地及建筑面积减少变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。配合我国经济建设的迅速发展，搞好电网建设尤为重要。其中，变电站设计是电网建设的一个重要环节。研究和分析国内外变电站技术的发展，把握其趋势，对变电站设计是很有必要的。13变电站设计的主要任务本次设计是以工程实际为设计对象，要完成变电所主接线方案确定，主变压器型号选择、容量及台数选择，短路电流计算，高、低压电气设备选择，变电站防雷保护等工作。由于是真正的实际工程，因此要求设计时要严肃认真，用一丝不苟的态度对待这次设计。通过这个环节的学习，提高我们在变电所工程设计、计算机绘图等方面的能力，提高分析问题、解决问题的实际工作能力。本次变电站设计的主要任务是1根据对原始资料对变电站进行总体分析，进行负荷统计。2根据负荷统计的相关情况和有关规程合理选择主变压器的台数、容量、型号。3选择2个不同的电气主接线方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案完成变电站电气主接线的设计。山东科技大学学士学位论文绪论34根据电气设备选择、校验和继电保护的需要，确定主接线上的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式，计算各短路点短路电流值。要求有完整的计算电路图；有详细的计算过程；有完整的计算结果汇总表。5根据各设备的工作环境、正常运行时的工作电压及负荷大小，选择有关设备的型号及额定参数。并应根据故障时的短路电流及其作用时间，校验各设备的动、热稳定性。这些设备主要包括断路器、隔离开关、电压和电流互感器、电缆、母线、等电气设备的选择与校验。6对变电站进行防雷保护，根据实际情况确定变电站的大小并计算出所用避雷针的根数和选用的型号。14变电站设计原则变电站设计一般应遵循以下原则1遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质最合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3近期为土，考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4全局出发，统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。变电站供电设计是整个矿山设计中的重要组成部分。变电站设计的质量直接影响到煤矿的生产及发展。山东科技大学学士学位论文绪论415论文总体结构概述本文研究的内容是大型企业变电站的设计，包括对变电站的负荷进行统计计算、主变压器选型、损耗计算、短路电流计算、电气设备选型与校验、防雷保护等内容。由于将理论部分与计算部分分离开来有助于行文，而且这样写使论文结构清晰、条例清晰，故本论文包括理论论述与工程计算两大部分。理论论述部分包括如下章节第一章主要介绍了变电站的相关知识及其发展趋势、变电站的设计任务与设计原则等内容；第二章主要介绍了矿山供电系统的基本知识及其供电要求，同时将本次变电站设计的原始资料进行了论述；第三章主要介绍了如何进行负荷计算与如何进行主变的选择，最后介绍了如何改善电网的功率因数；第四章主要介绍了电气主接线的类型与其设计原则，最后进行电气主接线方案的优缺点比较并确定本次设计的最终方案；第五章主要介绍了短路电流的起因及危害，然后介绍了短路电流常用的计算方法；第六章主要介绍了电气设备的相关知识与在变电站设计中选择电气设备的一般性原则；第七章主要介绍了变电站的防雷保护与避雷针的基本知识。工程计算部分包括如下章节第一章为变电站的负荷计算，第二章为短路电流的计算，第三章为电气设备的选型与校验，第四章为变电站的防雷保护计算。山东科技大学学士学位论文矿山供电系统52矿山供电系统21矿山供电系统矿山供电电压为6110KV，视矿山井型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为变电站受电电压为35110KV，变电站为双电源供电。经总降压站降压后电压为310KV，经架空线或电缆向车间、井下变电所及高压用电设备等配电，组成煤矿的高压供电系统。经车间和井下变电所再次降压为380、660、1140V或更高电压后，向低压用电设备配电，又组成了矿山低压供电系统。矿山供电系统的接线应保证供电可靠，接线力求简单，操作方便，运行安全灵活，经济合理。1供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性，不可片面强调供电可靠性而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。2操作方便，运行安全灵活供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和检修，以及运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。3经济合理接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用，以及提高供电安全性。提高经济性的有效措施之山东科技大学学士学位论文矿山供电系统6一就是高压线路尽量深入负荷中心。4具有发展的可能性接线方式应保证便于将来发展，同时能满足分期建设的需要。22矿山变电站的类型煤矿企业中有以下几种不同类型的变电站（所）。1地面降压变电站地面降压变电所是矿山供电的枢纽，它担负着接受电能、向井上、井下分配电能的任务。本次设计要求的就是设计地面降压变电站，它是整个矿山供电系统的核心。2井下中央变电所井下中央变电所是全矿井下供电中心，接受从地面变电站送来的高压电能后，分别向采区变电所及主排水泵等高压设备转供电能，并通过变电所内的矿用变压器降压后，再向井底车场附近的低压动力和照明供电。3采区变电所采区变电所是采区供电中心，其任务是将中央变电所送来的高压电能变为低压电能，并将电能配送到采掘工作面配电点或用电设备。采区变电所的电器主接线应根据电源进线回路数、负荷大小、变压器台数等因素确定。4移动变电站对于机械化程度较高的采区，特别是，它单机容量和设备的总容量都很大，采区范围广、回采速度快，若仍采用固定变电所既不经济，又不易保证供电质量，因此必须采用移动变电站。以缩短低压供电距离，使高压深入负荷中心，以利于保证供电的经济性和供电质量。山东科技大学学士学位论文矿山供电系统723变电站设计的原始资料本矿山变电站采用两回独立的线路供电，一回路是直接从上级线路引入，长度为10KM；另一回路是经中间变电所引入的，上级线路到中间变电所的距离为85KM，中间变电所到本变电所的距离为35KM，上级的35KV母线的最大及最小短路容量分别为1200MVA和800MVA，线路选的型号为LGJ95型。35KV系统为无限大系统，该地区海拔,QF1动稳定性符合要求。KAI130MAXKAICH38412热稳定性校验电气设备应满足的热稳定条件是JTTI2式中，制造厂规定的在T秒内电气设备的热稳定电流，这个电TI流是在指定时间内不使电气设备各部分加热到超过所规定的最大允许短时温度的电流，三相短路稳态电流，IT与相对应的时间，单位S；TT假想时间，单位S。J433IT25674921897417563002J,故QF1热稳定性符合要求。JTI23对断路器容量进行校验QF1在10KV的短路容量为750MVA，使用在6KV时的短路容量为167504207391EDDSMVSV故选SN1010/2000433符合要求。山东科技大学学士学位论文电气设备的选择50235KV母联断路器QFC1由于35KV母联断路器QFC1计算内容与计算方法和35KV出线侧断路器QF1完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表31。表3135KV母联断路器QFC1技术数据及计算数据计算数据SW235技术数据工作电压UN（KV）35额定电压UN（KV）35工作电流ICA（A）32991额定电流IN（A）1000短路电流ID（KA）5069额定断流量IDN（KA）1001988175JT22691631654T21089故35KV母联断路器QFC1符合要求。3126KV出线侧断路器选择1主提升机进线支路断路器QF2该进线最大工作电流为2CA103946NSIAUQF2的额定电压为6KV，长时工作电流9943A,布置在室内，初步选用断路器为户内少油断路器，型号为ZN310/600150,额定电压10KV,额定电流600A，所选断路器参数如表31。1动稳定性校验QF2按D2点最大短路冲击电流校验，即,KAI2MAXKICH1072QF2动稳定性符合要求。2热稳定性校验8743027667051254969TI2JTI22表32主提升机断路器QF2技术数据及计算数据计算数据ZN310/30015技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择51工作电流ICA（A）9943额定电流IN（A）300短路电流ID（KA）10957额定断流量IDN（KA）151095721252JI30276故主提升机断路器QF2符合要求。2副提升机等进线支路断路器选择由于副提升井断路器、北风井断路器、南风井断路器、压风机断路器、地面低压断路器、井下负荷断路器计算内容与计算方法与主提升井断路器完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表33、表34、表35、表36、表37。表33副提升机断路器QF3技术数据及计算数据计算数据ZN110/30010技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）84678额定电流IN（A）300短路电流ID（KA）5036额定断流量IDN（KA）1050361252JIT231702424T64故副提升机断路器QF3符合要求。表34南、北风井断路器QF4、QF5技术数据及计算数据计算数据ZN110/30010技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）9116额定电流IN（A）300短路电流ID（KA）4317额定断流量IDN（KA）10431721252JIT23296424T64故南、北风井断路器QF4、QF5符合要求。表35压风机断路器QF6技术数据及计算数据计算数据ZN110/30010技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）107312额定电流IN（A）300短路电流ID（KA）5347额定断流量IDN（KA）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择52534721252ITJ35738424IT64故压风机断路器QF6符合要求。表36地面低压断路器QF7技术数据及计算数据计算数据ZN310/60010技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）40849额定电流IN（A）600短路电流ID（KA）4095额定断流量IDN（KA）104095125JT222096144T264故地面低压断路器QF7符合要求。表37井下负荷断路器QF8技术数据及计算数据计算数据ZN510/125015技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）104623额定电流IN（A）1250短路电流ID（KA）10944额定断流量IDN（KA）1510944125JT22149714152T2450故井下负荷断路器QF8满足要求。32隔离开关的选择321进线侧隔离开关选择当一台主变故障或断路器检修时，长时最大容量即等于变压器的额定容量。此时，35KV侧隔离开关QS1最大长时工作电流为ICA32991A35KV侧隔离开关最大长时工作电流为，布置在室内，初步A9132选用GN1335/600,根据短路参数进行动热稳定性校验。1动稳定性校验山东科技大学学士学位论文电气设备的选择53按D0点最大短路冲击电流校验，即,1QSKAI64MAXKICH6950动稳定性符合要求。2热稳定性校验35KV侧隔离开关1STI22504JTI639175892由于6KV侧隔离开关QS1计算内容与计算方法与35KV侧隔离开关QS1完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表38。表386KV侧隔离开关QS1技术数据及计算数据计算数据GN210/200技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）19245额定电流IN（A）2000短路冲击电流（KA）1CHI43383动稳定电流（KA）MAXI10018974175JTI22630022505TI2250003216KV侧出线侧隔离开关选择1主提升机进线支路隔离开关QS2选择该进线支路最大工作电流,布置在室内，3CA2809436NSIAU初步选用GN66T/200,根据短路参数进行动热稳定性校验。1动稳定性校验QS1按D2点最大短路冲击电流校验，即,KAI53MAXKAICH94027QS2动稳定性符合要求。2热稳定性校验10550010957125150070TI2JTI22表39隔离开关QS1技术数据及计算数据计算数据GN66T/200技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择54工作电流ICA（A）99433额定电流IN（A）200短路冲击电流（KA）7CHI27940动稳定电流（KA）MAXI35510957125JTI22150070105TI2500故主提升机进线支路隔离开关符合要求。2副提升机等进线支路隔离开关选择表310副提升井进线支路隔离开关QS3技术数据及计算数据计算数据GN66T/200技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）84678额定电流IN（A）200短路冲击电流（KA）7CHI12842动稳定电流（KA）MAXI3555036125JTI2231702105TI2500故副提升井进线支路隔离开关QS3符合要求。由于副提升井进线支路隔离开关、北风井进线支路隔离开关、南风井进线支路隔离开关、压风机进线支路隔离开关、地面低压进线支路隔离开关、井下负荷进线支路隔离开关计算内容与计算方法与主提升井进线支路隔离开关完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表310、表311、表312、表313、表314。表311北、南风井进线支路隔离开关QS4、QS5技术数据及计算数据计算数据GN66T/200技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）9116额定电流IN（A）200短路冲击电流（KA）7CHI11008动稳定电流（KA）MAXI3554317125JTI2223296105TI2500故北、南风井进线支路隔离开关QS4、QS5符合要求。表312压风机进线支路隔离开关QS6技术数据及计算数据计算数据GN66T/200技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择55工作电流ICA（A）107312额定电流IN（A）200短路冲击电流（KA）7CHI13636动稳定电流（KA）MAXI3555347125JTI2235738105TI2500故压风机进线支路隔离开关QS6符合要求。表313地面低压进线支路隔离开关QS7技术数据及计算数据计算数据GN66T/600技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）408493额定电流IN（A）600短路冲击电流（KA）7CHI10442动稳定电流（KA）MAXI3554095125JTI2220961105TI2500故地面低压进线支路隔离开关QS7符合要求。表314井下负荷进线支路隔离开关QS技术数据及计算数据8计算数据GN1010T/1000技术数据工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）104623额定电流IN（A）1000短路冲击电流（KA）8CHI27907动稳定电流（KA）MAXI16010944125JTI22149714755TI228125故井下负荷进线支路隔离开关QS8符合要求。33电流互感器的选择33135KV侧互感器的选择1电流互感器额定电压、一次额定电流的确定根据规定电气设备的额定电压UN不能低于电网的额定电压；互感器原边额定电流IN应大于等于1215倍最大长时工作电流ICA。山东科技大学学士学位论文电气设备的选择5635KV侧最大长时工作电流为CA120I39135TNSAU故互感器一次额定电流IN（1215）ICA1432991461874A。表31535KV侧互感器计算数据和所选互感器参数计算数据LCWD35工作电压UN（KV）35额定电压UN（KV）35工作电流ICA（A）461874额定电流IN（A）600短路冲击电流（KA）1CHI506921506DEK1272819881752JIT2691632TI15216KV侧与35KV侧计算过程完全相同，计算数据和选定的互感器参数见表316。表3166KV侧计算数据和所选互感器参数计算数据LMZ1103000/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）26943额定电流IN（A）3000短路冲击电流（KA）CHI48383253DEK94545189741752JIT263026TI760503326KV侧出线互感器的选择由于主提升井线路互感器、副提升井线路互感器、北风井线路互感器、南风井线路互感器、压风机线路互感器、地面低压线路互感器、井下负荷线路互感器计算内容与计算方法和35KV侧完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。最终计算结果见表317、表318、表319、表320、表321、表322。表317主提升机线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ10150/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择57工作电流ICA（A）1392额定电流IN（A）150短路冲击电流（KA）CHI27940253DEK3394109571252JIT215007026TI76050表318副提升机线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ10150/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）118549额定电流IN（A）150短路冲击电流（KA）3CHI12842253DEK339450361252JIT23170226TI12656表319北风井、南风井线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ10150/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）127624额定电流IN（A）150短路冲击电流（KA）CHI13636253DEK3394534721252JIT3573826TI12656表320压风机线路计算数据和所选互感器参数计算数据LQJ10200/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）15023额定电流IN（A）200短路冲击电流（KA）CHI11008253DEK424343171252JIT22329626TI169表321地面低压进线线路计算数据和所选互感器参数计算数据LMJ10600/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10山东科技大学学士学位论文电气设备的选择58工作电流ICA（A）531037额定电流IN（A）600短路冲击电流（KA）CHI10442253DEK848540951252JIT22096126TI1521表322井下负荷进线线路计算数据和所选互感器参数计算数据LMJ101500/5工作电压UN（KV）6额定电压UN（KV）10工作电流ICA（A）136010额定电流IN（A）1500短路冲击电流（KA）CHI27907253DEK12728109441252JIT214971426TI95062534电流互感器的选择6KV侧出线电压互感器选用JDJ6,由于电压互感器多采用限流型熔断器保护，故没有必要进行动稳定性、热稳定性校验。35KV侧出线电压互感器选用JD635,由于电压互感器多采用限流型熔断器保护，故没有必要进行动稳定性、热稳定性校验。35母线的选择341母线材料和型号的选择本站35KV装置选用常规配电装置，同时母线上的穿越功率大，持续工作电流较大，为便于布置及运行维护的方便，因此相应的户外汇流母线选用三相水平布置的LF21铝锰合金管型母线。342母线截面的选择135KV侧母线的选择山东科技大学学士学位论文电气设备的选择591按照最大负荷持续工作电流进行选择CA120I39135TNSAU考虑系统在35KV母线上的穿越功率，因此长期允许载流量选择2350A（70），相应的参数为导体尺寸100/90MM，导体截面1491MM，计算跨距，相间距离A3M。2MIJS512动稳定性校验三相短路时位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力F为723107ALIFCHS7569N式中，母线的形状系数，对圆形截面的导体取1；SK三相短路电流冲击值，A；3CHI母线跨距，CM；LA两母线中心线的距离，CM。当母线受力时，作用在母线上的最大弯曲力为217039586/4CAMFLCMKW式中，母线的最大弯曲力，；CA弯矩系数，当母线系数大于2时；M10M母线的抗弯距，由公式,其中W34DDD100MM,D90MM,由此可求出W3345，作用于母线的最大弯曲应力C应小于母线材料的最大允许弯应力,即，而铝锰合金的最大CAPPA应允力为8820N/CM585826N/CM，由此可见该型号电缆满足动稳定22山东科技大学学士学位论文电气设备的选择60性要求。3热稳定性校验由于本站的最高温度40，因此假设导体短路的发热温度为，则594023/91407/200YCAY热稳定系数C值为592LN1LN4642TK满足短路时发热的最小导体截面满足要求。2322MIN07519DQSMC26KV母线的选择本站6KV装置同35KV一样，选用户内常规型配电装置，持续工作电流较大，同样选用三相水平布置的LF21铝锰合金管型母线。1按照最大工作电流经行选择CA20I1942536TNSAU长期允许载流量选择3511A70,相应的参数为导体尺寸F130/116，导体截面2705MM，导体采用双跨的简支架，每两跨距做一过2渡软连接，计算跨距，相间距离。MIJP75MA412动稳定性校验三相短路时位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力F为723107ALIFCHS458N4山东科技大学学士学位论文电气设备的选择61母线的抗弯距3244978106332CMDDW作用在母线上的最大弯曲力为2241875206/09CAMFLCMK此值小于铝锰合金的最大允许应力8820，满足要求。2/CN3热稳定性校验由于本站的最高温度40，因此假设导体短路的发热温度为749351/924074/2200YCAY0，则热稳定系数C值为125LN11LN4642TKC满足短路时发热的最小导体截面即能满足要求。2322MIN89750870DQSM36电缆校验由于该变电所设计中所有负荷利用小时数均在1000H以上，故电缆选择时均按经济电流密度选取截面，然后根据环境温度验算其长时电流是否符合要求，以及电压损失和热稳定性校验。1主提升井进线电缆校验1按长时允许电流校验截面由表12和表13可知50电缆长时允许电流180A，大于最大2MY工作电流9943A，故满足要求。G2按允许电压损失校验电缆截面山东科技大学学士学位论文电气设备的选择62线路电压损失为390618475EPLUVDS式中，P负荷的有功功率，KV；L线路长度，M；D电缆的导电率；S所选电缆截面，MM2UN线路额定电压，KV。占额定电压百分数符合规定，故满足要求。1847036EU（3校验所选截面的热稳定性电缆最小热稳定截面32MIN51974JTSIMC式中，三相短路稳态电流；3I短路电流假想时间，S；JTC165导体热稳定常数，由技术手册查得。由上可见电缆的最小热稳定截面为4543，小于所选截面952M，热稳定性满足要求。2M由于副提升井进线电缆、北风井进线电缆、南风井进线电缆、压风机进线电缆、地面低压进线电缆、井下负荷进线电缆计算内容与计算方法与主提升井进线电缆完全相同，故具体计算过程在此不再赘述。表323电缆校验结果名称长时允许电流A最大工作电流A电压损失最小热稳定截面MM2所选电缆截面MM2是否合格主提升井18099430308742495合格副提升井150846870738174635合格北风井18091161415165150合格南风井18091161415165150合格压风机18010731161323250合格山东科技大学学士学位论文电气设备的选择63地面低压2801743710543123795合格井下负荷105010462315198531120合格山东科技大学学士学位论文防雷保护644防雷保护4135KV进线的避雷线保护避雷线是接地良好的金属线，一般采用35MM2的钢绞线，主要用来保护低矮的建筑物、35KV及以上的架空输电线路、变压器电线竿、机房、发射架等。单根避雷线的保护范围如图41所示。其上部保护角为25，在避雷线高度的1/2处转折，分为上、下保护空间。HH1/2HWXHX单根避雷线的保护宽度可按下式计算当HX05H时WX047KH（HHX）当HX05H时，WXKH（H153HX）式中，KH为避雷线高度影响系数，当H30M时，KH1，当30MH120M。时，；H5KHH为避雷线的高度，M；HX为被保护物的高度，M；KH为避雷线高度影响系数，WX为避雷线一侧在HX水平面上的保护宽度，M。山东科技大学学士学位论文防雷保护65对于35110KV变电站的进线段，为了限制雷电入侵波的幅值和陡度，降低过电压的数值，应在变电所的进线段上装设防雷装置。图所示为35110KV变电所进线段的标准保护方式。图中L2KM的避雷线用于防止进线段遭直接雷击及削弱雷电入侵波的陡度。由设计资料知，设35KV输电线路距地高HX15M，A、B两相之间距离为WAB6M假设H30M且HX05H，则KH1，WAB6M047KHHHX0471（H6）求得H18766M。因此，35KV输电线路的防雷保护采用架设19M高、2KM长的避雷线，路径与35KV输电线路相同。其中避雷线采用35MM2的钢绞线。由于6KV侧采用输电电缆，故不用进行防雷保护。42避雷器的选择41135KV避雷器的选择避雷器的灭弧电压KV23150UCMDI避雷器的工频放电电压769KXG避雷器的残压2IBHC避雷器的冲击放电电压K1095BCCFS根据以上数据选取FZ35型阀式避雷器能满足要求。4126KV避雷器的计算选择避雷器的灭弧电压KV529680UCMDI山东科技大学学士学位论文防雷保护66避雷器的工频放电电压KV95136UKGXO避雷器的残压82MIBHC避雷器的冲击放电电压47950BCCFS根据以上数据选取FZ6型阀式避雷器能满足要求。42避雷针的选择变电所的规模为40M65M6M是一个矩形的建筑物，避雷针选在放在建筑物的两侧，要设计的避雷针保护整个区域内的所有电气设备，故要求设计的避雷针最小保护范围要大于这个矩形区域。本次设计中选定采用两个避雷针保护该区域，避雷针的高度初步选定为GJT18。表41GJT18避雷针的参数总高度M基本风压PA地基承载力KN/2M照明台针塔号304001002GJT18避雷针在地面上的保护范围HR45301避雷针在高度HX的保护半径为RX为，满足边缘两侧的保护。1521530262MRH两针间的保护范围避雷针的高度为30M，两针间的最小保护宽度W为20M按照公式015XH07HLK为1，两针之间的距离选定为63M，则两针保护的最低点为HK0H21M，故两针保护的最小宽度W为225M，大于保护的最小宽度20M。因山东科技大学学士学位论文防雷保护3此选用两支高度为30M的GJT18避雷针满足要求。山东科技大学学士学位论文致谢68致谢行笔至此，毕业论文即将完稿；时光如梭，四年的科大生活即将谢幕。这段美好的时光仿佛很长，由懵懂的跨入科大之门到今天为我的学士学业做最后的汇报，我经历了受益终生的教育；又仿佛很短，洋溢着青春的校园生活历历在目，此刻每分每秒都是如此令我留恋与难忘。首先我要感谢我毕业设计时的导师曹娜老师。曹老师治学严谨，学识渊博，平易近人。本文工作的完成倾注着曹老师大量的心血。半年里曹老师不仅传授给我系统的科学研究的方法，而且曹老师严以律己、宽以待人的崇高风范，平易近人的人格魅力，都为我树立了人生的典范。感谢信电学院的老师和同学们，我在学习上的每分进步，我在思想人格上的每点成熟，都与这里的师长的教导和同学的帮助分不开的。衷心感谢我的家人在我十几年求学路上对我的全力支持和一直以来对我的严格要求和关爱，这一直是我不断奋进的精神动力。没有你们的鼓励和全力的帮助，我不可能像今天这样去追逐自己的理想和希望感谢和我一起走过的电气07级的同学们，感谢给予关心支持和帮助的朋友，因为有你们的同行，生活更加精彩。最后，向评议本论文以及参加论文答辩的各位老师致以崇高的谢意，衷心感谢你们在百忙之中评阅论文。山东科技大学学士学位论文参考文献69参考文献1COMPREHENSIVEAPPROACHOFPOWERSYSTEMCONTINGENCYANALYSISJDEUSE,MEMBER,IEEE,KKAROUI,MEMBER,IEEE,ABIHAIN,JDU2SUBSTATIONAUTOMATIONTECHNIQUESANDFUTURETRENDS|,MOHAMEDRAYEES,ABSINNOVATIONSINNOVATIONSININFORMATIONTECHNOLOGIES,20073李树伟矿山供电，中国矿业大学出版社，20064熊信银发电厂电气部分第四版，中国电力出版社，20095黄纯华发电厂电气部分课程设计参考资料6张玉珩变电所所址选择与总布置,水电出版社，19867赵智大高电压技术第二版，中国电力出版社，20068戈东方电力工程电气设计手册,西北电力设计院编，电力出版社19959戈东方电力工程电气设计手册，西北电力设计院编，电力出版社199510顾永辉，范廷瓒煤矿电工手册第二分册煤矿供电（下），北京煤炭工业出版社，199611变电所技术标准及规程规范应用手册辽宁辽宁科学出版社，200412工业与民用配电设计手册第三版中国航空工业设计研究院组编电力出社，2005山东科技大学学士学位论文附录一70附录一负荷统计表设备容量KW计算容量编号设备名称电动机额定容量KW安装台数/工作台数安装容量工作容量需用系数KCOS有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA年最大工作小时数一地面高压3700294026601415493302855123主井提升机副井提升机压风机10008003801/11/15/31000800190010008001140093088090908092930704102645041952843707410333338801115217300015003600二南风井10002/120001000090959002958169473688760三北风井10002/120001000090959002958169473688760四地面低压50504450311582862122424518612345机修厂家属区工业广场排矸系统洗煤厂70060012001300125060050011001000125004507067807508065075067075082703507458750100031566530867182634866143875041538546666711131341000125087602793182554355000五井下高压主排水泵（最大涌水量）主排水泵（最小涌水量）8508505/35/2425042502550170008508508082167514451625625108375270937518062542004200六井下低压44504450423990863571431234350变电所430变电所520变电所井底车场150012001300450070707071500120013004501530306122424513262654590922142857171428618571436428574200420042004200总计170001639014193311034781823499全矿总计算负荷127739799313021411491静电电容器86408640补偿后负荷1277397416335415741137主变损失1047591555205115872935KV线路损失87929225270491488全矿总负荷13705228102255917388142留有10裕度后150758171124814918809602所选变压器20000山东科技大学学士学位论文附录二71附录二英文文献与翻译RELAYPROTECTIONDEVELOPMENTPRESENTSITUATIONABSTRACTREVIEWEDOURCOUNTRYELECTRICALPOWERSYSTEMRELAYPROTECTIONTECHNOLOGICALDEVELOPMENTPROCESS,HASOUTLINEDTHEMICROCOMPUTERRELAYPROTECTIONTECHNOLOGYACHIEVEMENT,ANDPROPOSEDTHEFUTURERELAYPROTECTIONTECHNOLOGICALDEVELOPMENTTENDENCYWILLBECOMPUTERIZES,NETWORKED,PROTECTS,THECONTROL,THESURVEY,THEDATACOMM