一次设备选型

2、 设计任务及原始资料（1）设计任务（2）原始资料三、变电所高压电气设备选型（1）电力系统负荷（2）负荷计算（3）电气主接线的设计（4）电气系统设备选型（5）无功补偿（6）主变压器选择（7）110KV架空线的选择（8）10KV母线的选择（9）10KV下井电缆的选择（10） 高压开关柜选择（11） 高压断路器的选择（12） 其他设备的选择2.1 设计任务下井电缆的继电保护结合微机监控系统的设计。2.2 原始资料表2-1 变电所负荷表序号设备负荷名称电压(kv)高压电动机总台数/工作台数设备容量需用系数Costan使用容量型式额定容量(kw)总容量(kw)工作容量(kw)Pj(kw)Qj(kvar)Sj(kva)1主井提升机10同步40001/1400040000.950.90.48380018244222.22副井提升机10直流1700/22002/2390039000.90.61.3335104668.358503通风机10同步30002/1600030000.742-0.9-0.482226-1068.52473.34压风机10同步5505/4275022000.75-0.9-0.481650-7921833.35瓦斯泵10异步8004/2320016000.750.750.8812001.5616006制冷降温系统10200020000.70.750.88140012321866.67地面低压系统0.3880000.80.750.88640056328533.38井下高压负荷1060000.80.71.024800489668579变电所总计2498617447.833235.93 变电所高压电气设备选型3.1 电力系统负荷3.1.1 电力系统负荷的基本概念电力系统负荷是指店里系统在某一时刻各类用电设备消耗的功率达到总和，包括异步电动机、同步电动机、整流设备、电热设备、和照明设备等。电力系统负荷有有功功率、无功功率、视在功率之分分别用 Kw、K var、KVA或Mw、M var、MVA表示，为叙述方便，除特殊说明外，下文中的“负荷”均指这三类负荷。3.1.2 负荷的计算方法和内容负荷计算是供配电系统设计的基础，一般需要计算设备容量、有功功率、无功功率、视在功率、计算电流，一级负荷、二级负荷、季节性负荷、消防负荷、尖峰负荷电流等。目前，负荷的计算方法主要有：需用系数法、二项式法、利用系数法、“ABC”法等。需用系数法是在大量的测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。用这种方法简单易行，在人防工程设计中被普遍采用，但是，当用电设备台数少而视在功率相差悬殊是，起计算结果往往偏小，因而这种方法只适用于整个工程的负荷计算。因而本设计采用的是需用系数法来计算负荷。3.1.3 负荷计算的意义由于在设备设计师，与设备配套的电动机的容量通常留有一定的裕度，及时电动机功率完全符合设备的配套要求，由于使用的情况不同，也会影响电力负荷的大小。因此，要进行工程的供电设计，必须首先将这些原始资料变成电力设计所需的假象负荷即计算负荷，然后根据计算负荷按允许发热条件来确定发电机组或变压器的容量，选择供电系统的导线截面，确定提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等等。3.2 负荷计算原始资料参见表2-1其具体计算如下：主井提升机的容量计算： 1. 副井提升机的容量计算：3.通风机容量的计算：4.压风机的容量计算：5.瓦斯泵的容量计算：6. 制冷降温系统的容量计算：7. 地面低压系统容量的计算：8.井下高压负荷的容量计算：9.变电所总容量计算：3.3 电气主接线的设计3.3.1 电气主接线的基本要求电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备依规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，它直接影响电力成产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系，因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。电气主接线设计的基本要求，概括的说应包括可靠性、灵活性、和经济性三方面。3.3.2 电气主接线的选择单母线用分段断路器QF进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线同时故障的几率很小，可以不考虑，在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开隔离开关，完好段即可恢复供电。图3-1 电气主接线3.3.3 单母线分段接线的优点和缺点单母分段接线除具有简单、经济和方便的优点，可靠性又有一定的提高。单母线分段接线的缺点主要有：（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电。（2）任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。3.3.4 单母线分段接线适用范围（1）610kv配电装置总出线回路数为6回及以上，每一分段上所接容量不宜超过25MW.（2）3560KV配电装置总出线回路数为48回时。（3）110220KV配电装置总出线回路数为34回时。3.4 电气系统设备选型3.4.1 电气设备选择的一般条件尽管电力系统中各种电气设备的作用和条件并不一样，具体选择方法也不以完全相同，但对于他们的基本要求确实一致的。电气设备要能可靠稳定的工作，必须按正常的工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。3.4.2 按正常工作条件选择电气设备1.额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的至高运行电压，通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备的额定电压的1.11.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压，即 2.额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续电流,即 3.环境条件对室内选择的影响当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。3.4.3 按短路状态校验1.短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度不应超过允许值。满足热稳定的条件为： 式中：为短路电流产生的热效应；、t分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。2.电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定条件为 式中：分别为短路冲击电流幅值积极有效值；分别为电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值。3.短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要作验算用的短路电流应按下列条件确定：（1） 容量和接线。（2） 短路种类。（3） 计算短路点。3.5 无功补偿3.5.1 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，因此必须采取措施提高功率因数。3.5.2 无功补偿的计算考虑在10 kV母线上改善功率因数，并把功率因数提高到，其负荷所需补偿的最大容性无功为 = 式中 补偿前功率因数对应的正切值； 补偿后的功率因数对应的正切值。查资料知应该选择型号为TBB10-1200/200的电容柜，并且电容柜的数量为： 实际补偿容量为：。补偿后的功率因数为： 故符合要求。3.6 主变压器选择3.6.1 主变压器的选择原则优先考虑选三相变压器。依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为110kV降压变，单台容量不大，不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。3.6.2 主变压器台数、容量、型号的选择1. 变压器台数的确定为保证所用电的可靠性，采用两台所用变互为备用，分别接于两台主变压器的10kV母线上，互为暗备用。2. 变压器容量的确定容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有15%-25%的裕量，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下，每台变压器各承担约全部负荷的50%。因此，每台变压器的容量宜按全部最大负荷的70%选择。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。补偿后无功：补偿后容量：单台变压器的容量与计算负荷的关系应满足 故所选变压器的每台容量应为 查电力工程设计手册选电力变压器型号表 3-1 电力变压器型号技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电压（%）连接组别（%）3150高压低压空载短路10.50.67121；11011；10.5；6.6；6.331.05190所选变压器满足容量选择的要求。3.7 110KV架空线的选择 每台变压器的功率损耗:则在110KV侧：则线路上电流为：根据规定，当最大负荷利用小时数h，长度超过20m以上，均应按经济电流密度选择架空线。由经济电流密度曲线可查得导体的经济电流密度A/mm。则：查表可知选LGJ-185型架空线。3.8 10KV母线的选择按长期发热允许电流选择母线截面，由所选变压器可得其最大持续电流为： 计算40时的温度修正系数： 查表选用两条（80）的矩形铝导体 （1）热稳定校验假想断路器固有分闸时间为0.5,电弧燃烧持续时间为0.05s,主护动作时间为0.06s，所以短路持续时间 所选母线截面满足热稳定要求。（2）动稳定校验 计算导体固有震动频率 故，求母线的相间应力 3.9 10KV下井电缆的选择从矿区变电所到井下中央变电所大约需要架设1 KM电缆线，35KV及以下，常选择铝芯。由负荷计算表可知：井下高压负荷的工作容量为6000KVA，需用系数为0.8，=0.7, =1.02本设计采用采用双回路供电，所以通过每回电缆线的电流为=1.05=1.05=396A=198A (1) 按经济电流密度选择截面积：S=（4-4）式中 I-通过导体的最大持续工作电流 J-电缆经济电流密度 S=42.8煤矿为三班制，年最大负荷利用时间为5000小时以上，所以J取1.54，故单芯电缆截面可选择35。初步选择型号为：YJLV22-10-350型绞联聚乙烯绝缘电力电缆，电阻：1.032感抗：0.08，所以电抗： =1.035。(2) 热稳定校验：图3-2 三相短路等效电路图下井电缆末端三相短路电流的计算：选定基准容量为：S=100MVA，基准电压为：U=UK点短路基准电流：I=5.499KA各线路电抗标幺值：X=0.045X=0.333X=1.0351.5=1.40K点三相短路(1) 最小运行方式下：总电抗值： X=X+X+X=0.0225+0.333+0.7=1.055电流标幺值：I=0.948电流有名值：I= II=0.9485.499=5.213KA(2) 最大运行方式下：总电抗值： X=X+X+X=0.0225+0.1665+0.7=0.889电流标幺值： I=1.125电流有名值： I= II=1.1255.499=6.186KA最小截面： S=I其中t-短路电流的假想时间，取0.25sC-电缆的热稳定系数，查地方煤矿供电与电气化；即所选截面35大于最小截面27.44,满足热稳定校验，满足要求。表3-2 电气参数电气参数额定电压(kv)10额定电流(A)630额定工频耐受电压(1min) 相间/断口(kv)42/48额定雷电冲击耐受电压(峰值) 相间/断口(kV)75/85额定短路关合电流(kA)50额定短路开断电流(kA)20额定频率(Hz)503.10 高压开关柜选择通过每个设备负荷的高压开关柜的电流式中S该设备负荷的使用容量（KVA） 该设备负荷的额定电压（KV）根据上述公式通过各设备负荷的开关柜的电流计算如下：1 主井提升机：2 副井提升机：3 通风机：4 压风机：5 瓦斯泵：6 制冷降温系统：7 井下高压负荷：8 总负荷： 根据上述电流的计算值，查资料选得各设备负荷的高压开关柜的型号如下：开关柜型号GG-1A（F）Z22额定电压（KV）10额定工作电流（A）501200主电路主要高压设备隔离开关GN19-10C1Q、10Q高压油、真空断路器ZN10-10X操动机构CD10、CT8电流互感器LFZBJ8-10QLAJQ-10高压避雷针HY5W-10外形尺寸(宽高深)（mm）1218310012253.11 高压断路器的选择3.1