王庄煤矿35KV地面变电所供电系统设计毕业论文.doc

王庄煤矿 35KV 地面变电所供电系统设计 摘 要 该地区变电所所涉及方面多 考虑问题多 分析变电所 担负的 任务及用户负荷等情况 选择所址 利用用户数据进行负荷计算 确 定用户无功功率补偿装置 同时进行各种变压器的选择 从而确定变 电站的接线方式 再进行短路电流计算 选择送配电网络及导线 进 行短路电流计算 选择变电站高低压电气设备 为变电站平面及剖面 图提供依据 本变电所的初步设计包括了总体方案的确定 负荷分析 短路电流的计算 高低压配电系统设计与系统接线方案选择 继电保 护的选择与整定 防雷与接地保护等内容 随着电力技术高新化 复杂化的迅速发展 电力系统在从发电到 供电的所有领域中 通过新技术的使用 都在不断的发生变化 变电 所作为电力系统中一个关键的环节也同样 在新技术领域得到了充分 的发展 关键词 变电站 负荷 输电系统 补偿装置 负荷分析 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 Transmission 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 power s transport and control the transformer 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 change 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 then 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 ascertain 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 protection 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 KEY WORDS substation load transmission system correction equipment load analysis 目 录 摘摘 要要 1 ABSTRACT 2 目目 录录 I 第一章第一章 概述概述 1 1 1 电源 1 1 2 基本地质气象资料 1 第二章第二章 负荷计算及变压器选择负荷计算及变压器选择 1 2 1 负荷分析 1 2 1 1 负荷分类 1 2 2 负荷曲线 1 2 3 矿井用电负荷计算 2 2 3 1 设备容量确定 2 2 3 2 需用系数的含义 2 2 3 3 本系统的负荷计算 3 2 3 4 原始资料 4 2 4 1 计算负荷 8 2 4 2 全矿负荷统计 11 2 5 无功功率的补偿 12 2 6 主变压器的选择 13 2 6 1 主变压器容量的确定 13 2 6 2 主变压器台数的确定 13 2 7 全矿总负荷的计算 14 2 7 1 变压器损耗计算 14 2 7 2 全矿总负荷 14 第三章第三章 电气主接线的设计电气主接线的设计 15 3 1 电气主接线的概述 15 3 2 电气主接线的设计原则和要求 15 3 2 1 电气主接线的设计原则 15 3 2 2 电气主接线设计的基本要求 16 3 3 电气主接线方案的比较 17 第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 20 4 1 短路电流计算的一般概述 20 4 1 1 短路的原因 20 4 1 2 短路的危害 20 4 1 3 短路的类型 21 4 2 短路电流计算 21 第五章第五章 电气设备的选择与校验电气设备的选择与校验 26 5 1 高压电器设备选择的一般原则 26 5 1 1 按正常工作条件选择高压电气设备 26 5 1 2 按短路条件校验 28 5 2 电气设备的选择和校验 28 5 2 1 高压断路器的选择和校验 28 5 2 2 低压隔离开关的选择和校验 29 5 2 3 电流互感器的选择及校验 30 5 2 4 母线 31 5 2 5 高压开关柜的选择 32 第六章第六章 导线的选择与敷设导线的选择与敷设 35 6 1 导线选择的条件 35 6 2 电缆型号的含义 35 6 3 导线截面的选择 36 6 4 电缆的选择与计算 36 第七章第七章 主变压器的继电保护主变压器的继电保护 39 7 1 继电保护的任务和基本要求 39 7 2 保护的装设原则 40 7 2 1 电力变压器应装设的保护装置 40 7 2 2 保护形式 40 7 2 3 变电所的室内外布置 44 第二部分第二部分 采区变电所采区变电所 46 第一章第一章 采区变电所的负荷统计采区变电所的负荷统计 46 第二章第二章 变压器的选择变压器的选择 48 2 1 变压器的选择 48 第三章第三章 采区电缆的选择采区电缆的选择 51 3 1 电缆型号的确定 51 3 1 1 电缆选择的基本原则 51 3 1 2 型号的确定 51 3 2 电缆截面的选择 51 3 2 1 采区变电所 6kv 电源 电缆的选择 51 3 2 2 按长时允许电缆流校验电缆截面 52 3 2 3 按电压损失校验 52 3 2 4 按热稳定条件校验 52 第四章第四章 电气设备的选择电气设备的选择 57 4 1 选择原则 57 4 1 1 高压配电装置的选择原则 57 4 1 2 低压电气设备的选择原则 57 4 2 电气设备的选择 57 4 2 1 高压配电装置的选择 57 第五章第五章 短路电流的计算短路电流的计算 58 5 1 变压器的供电网络 58 第六章第六章 高低压配电的继电整定高低压配电的继电整定 60 6 1 高压配电的继电保护与整定 60 6 1 1 高压开关 PB2 6 改型 ni 100 s 60 6 1 3 高压开关 PB2 6GA 改型 ni2100 S 61 6 1 4 总高压开关 PB2 6 改 ni 200 S 61 6 2 低压电气开关的继电整定 62 第七章第七章 制定保护接地及漏电保护制定保护接地及漏电保护 63 7 1 制度保护接地措施 63 7 2 漏电保护 63 结结 束束 语语 64 参参 考考 文文 献献 65 致致 谢谢 66 第一章 概述 本设计的矿变电所位于山西省李庄境内 是一个终端变电所 只供李庄煤矿 用电 设计的电压等级为 35 6kV 35kV 线路为双回路进线 系统最大运行方式 阻抗 X 0 4193 系统最小运行方式阻抗 X 0 7389 所用电由负荷端引出 经 动力变压器提供 采用单母分段原则 1 1 电源 1 供电电压等级 35kV 2 离矿井地面变电所的距离 4km 3 系统电抗 最大运行方式 minx X 0 4193 最小运行方式 maxx X 0 7389 输电方式 架空线双回路 出线过流保护动作时间 3 秒 电费收取方法 两部电价制 固定部分按最高负荷收费 每千瓦 6 元 1 2 基本地质气象资料 1 日西北 4 最大风速 4 米 秒 5 地震烈度 7 度 第二章 负荷计算及变压器选择 2 1 负荷分析 为了满足电力用户对供电可靠性的要求 即停电所造成的影响不同 同时又 考虑到供电的经济性 根据用电设备在企业中所处的重要地位 以方便在不同情 况下区别对待 通常将电力负荷分为 3 类 2 1 1 负荷分类 一类负荷 一级负荷 凡因突然中断供电 可能造成人身伤亡或重要设备 损坏事故 给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷 均属一 类负荷 一级负荷要求有两个独立电源供电 例如 煤矿主通风设备 井下主排 水泵 副井提升机 一类负荷应有两个独立的电源供电 对有特殊要求的一类负 荷 两个独立电源应来自不同的地点 以保证供电的可靠连续性要求 二类负荷 二级负荷 凡因突然中断供电 造成大量废品或大量减产形成较 大经济损失的负荷 属于二类负荷 例如 煤矿的集中提煤设备 地面空气压缩 机 井下采区变电所等 对于二类负荷应有两个电源 并且两回路电源应尽量取自不同的变电所或母 线段 三类负荷 三级负荷 不属于一类和二类的所有其他负荷均为三类负荷 三级负荷对供电无特殊要求 允许较长时间停电 可用单回线路供电 2 2 负荷曲线 年最大负荷 就是指一年中典型日负荷曲线 全年至少出现 3 次的最大工作 班负荷曲线 中的最大负荷 即 30min 内消耗电能最大时的平均负荷 并分别用 符号 max P max Q max S 表示年有功 无功和视在最大负荷 年最大负荷小时是这样一个假想时间 电力负荷按照年最大负荷 max P 持续运 行 max T 时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗电能 年最大负荷利 用小时 PAT p def maxmax h 2 1 式中 p A 全年消耗的有功电能 kw h 2 3 矿井用电负荷计算 2 3 1 设备容量确定 将电动机不同工作制的铭牌功率换算为统一的功率 1 长期工作制 连续运转时间在 2 小时以上者 的电动机 按电动机的额 定容量 2 短时工作制 连续运转时间在 10 分钟至 2 小时范围内 的电动机按电动 机的额定容量确定 如此类电动机正常不使用 事故或检修时用 支线上的负荷 按额定容量确定 干线上的负荷可不考虑 3 反复短时工作制 运转时为反复周期地工作 每周期内的接电时间不超 过 10 分钟者 的电动机 按电动机暂载率为 25 时的额定容量确定 当电动机 铭牌上的额定容量不是 25 的暂载率时 应按下式换算 ee e en PPP 2 25 2 2 式中 n P 换算的额定容量 千瓦 e P 与某一暂载率相应的电动机铭牌功率 千瓦 e 与 e P 相对应的暂载率 25 换算的暂载率 既 25 2 3 2 需用系数的含义 以一组用电设备来分析需用系数 d K 值的含义 设该组用电设备有 n 台电动 机 其额定总容量为 Ne P kw 则当此用电设备组满载运行时需从电网接用容 量 Ne Ne P P KW 2 3 式中 Ne P 用电设备从电网吸收容量 KW n 台电动机的加权平均效率 n i ni nNnNN P PPP 1 2211 2 4 然而 n 台电动机同时运行的可能性很小 我们可以定义同时运行系数 si K 量全部电动机的总额定容 的总和行的电动机的额定容量在最大负荷期间投入运 si K 本次设计所需用席数按照参考质料均已记入表中 2 3 3 本系统的负荷计算 计算负荷又称需要负荷或最大负荷 计算负荷是一个假想的持续性的负荷 其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等 在配电设计中 通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比 常选用最大 负荷班 即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班 的平均负荷 有时也 计算年平均负荷 平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量 负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法及二项式等几种 在确定了容量后可以按需用系数法计算负荷 用电设备组计算负荷的确定 用电设备组是由工艺性质相同 需用系数相近的一些设备合并成的一组用电 设备 在一个车间中 可以根据具体情况将用电设备分为若干组 再分别计算各 用电设备组的计算负荷 其计算公式为 ndca PKP KW tan nca PQ KVA 22 cacaca QPS KVA 3 ncaca USI A 2 5 式中 ca P ca Q ca S 该用电设备组的有功 无功 视在功率计算负荷 n P 该用电设备组的设备总额定容量 KW n U 额定电压 V tan 功率因数角的正切值 ca I 该用电设备组的计算负荷电流 A d K 需用系数 多个用电设备组的计算负荷 在配电干线上或矿井变电所低压母线上 常有 多个用电设备组同时工作 但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现 因此 在求配电干线或矿井变电所低压母线的计算负荷时 应再计入一个同时系数 si K 具体计算公式如下 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 为配电干线或变电站低压母线有功 无功 视在功 率计算负荷 si K 同时系数 m 为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数 n U 该干线或低压母线上的额定电压 V ca I 该干线变电站低压母线上的计算负荷电流 A d K 需用系数 d K i tan in P 分别对应于某一用电设备组的需用系数 功率因数角 的正切值 总设备容量 2 3 4 原始资料 表 2 1 矿井原始数据 Table 2 1 The original data of coal mine 设备容量 kW计算容量编号设备名称电动 机型 式 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 cos 有功功率 kW 无功功率 kvar 视在功率 kVA 年最大工 作小时数 12345678910111213 一 1 2 3 二 三 四 1 2 3 4 5 6 五 六 1 2 3 4 七 1 2 3 4 地面高压 主井提升机 副井提升机 压风机 南风井 北风井 地面低压 机修厂 家属区 工业广场 排矸系统 洗煤厂 水源井 井下高压 主排水泵 最大 涌水量 主排水泵 最小 涌水量 井下低压 350 变电所 430 变电所 520 变电所 井底车场 统计计算结果 全矿合计 全矿计算负荷 绕线 绕线 同步 同步 同步 2000 1600 600 1600 1600 1250 1250 1 1 1 1 3 2 2 1 2 1 5 3 5 2 2000 1600 1800 3200 3200 6250 6250 2000 1600 1200 1600 1600 888 735 1879 6 1277 1 3164 175 3750 2500 912 905 899 642 23226 7 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 6 0 6 0 62 0 6 0 884 0 953 0 85 0 85 0 9 0 95 0 95 0 65 0 7 0 773 0 727 0 8 0 8 0 85 0 85 0 7 0 7 0 7 0 8 1800 0 1280 0 960 0 1488 1488 355 2 367 5 1273 5 830 1898 4 140 0 3187 5 2125 0 547 2 543 0 557 4 385 2 17100 9 15390 8 15390 8 83 1116 0 793 6 460 8 489 489 415 2 374 9 1044 3 784 1423 8 105 0 1976 3 1317 5 558 1 553 9 568 5 288 9 8563 7 813505 3265 3 4870 2 1182 2117 6 1505 9 1066 7 1566 3 1566 3 546 5 525 0 1646 9 1141 7 2373 0 175 0 3750 5 2500 3 781 7 775 7 796 3 481 5 19125 3 17408 7 16143 3000 1500 3600 8760 8760 2000 2000 5435 4000 5000 2000 5000 4200 4200 4200 4200 5 6 电容器补偿容量 补偿后负荷 主变压器损耗 全矿总负荷 0 93115473 86052 216615 3 2 4 1 计算负荷 根据所给原始资料计算过程如下 地面高压 主井提升机 620 0 85 0 85 0 1 cos cos1 tan 22 18009 02000p ndeca pk 0 1116620 0 1800tan caca PQ 6 211711161800 22 22 cacaca QpS 副井提升机 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 压风机 48 0 9 0 81 0 1 cos cos1 tan 2 96012008 0 ndeca pkp 8 46048 0 960tan caca PQ 8 1064 8 460960 22 22 cacaca QpS 南风井 328 0 95 0 9025 0 1 cos cos1 tan 2 148893 0 1600 ndeca pkp 489328 0 1488tan caca PQ 322 22 cacaca QpS 北风井 328 0 95 0 9025 0 1 cos cos1 tan 2 148893 0 1600 ndeca pkp 489328 0 1488tan caca PQ 322 22 cacaca QpS 地面低压 机修厂 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 家属区 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 22 cacaca QpS 工业广场 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 排矸系统 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 cacaca QpS 洗煤厂 75 0 8 0 64 0 1 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 0 1 cos cos1 tan 2 0 1408 0175 ndeca pkp 0 10575 0 0 140tan caca PQ 0 1750 105 0 140 22 22 cacaca QpS 井下高压 主排水泵 大 62 0 85 0 85 01 cos cos1 tan 22 5 318785 03750 ndeca pkp 3 197662 0 5 3187tan caca PQ 0 3750 3 19765 3187 22 22 cacaca QpS 主排水泵 小 62 0 85 0 85 01 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 cacaca QpS 井下低压 350 变电所 02 1 7 0 7 01 cos cos1 tan 22 2 5476 0912 ndeca pkp 1 55802 1 2 547tan caca PQ 7 7811 558 2 547 22 22 cacaca QpS 430 变电所 02 1 7 0 7 01 cos cos1 tan 22 0 5436 0905 ndeca pkp 9 55302 1 0 543tan caca PQ 7 775 9 553 0 543 22 22 cacaca QpS 520 变电所 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 5 568 4 557 22 22 cacaca QpS 井底车场 75 0 8 0 8 01 cos cos1 tan 22 2 3856 0642 ndeca pkp 9 28875 0 2 385tan caca PQ 5 4819 288 2 385 22 22 cacaca QpS 2 4 2 全矿负荷统计 a 全矿高压负荷总计 将全矿各组高压计算负荷相加 即 9 19225 2 38512801800 ca P kw 8 12758 9 288 6 793 0 1116 ca Q kvar b 全矿计算负荷 计算全矿 6KV 侧总的计算负荷 应考虑各组间最大负荷的 同时系数 取 Ksp 0 9 Ksq 0 95 则 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 21126 3 17303 cos S P ANT 2 5 无功功率的补偿 根据 全国供用电规则 的规定 高压供电的工业用户功率因数应该在 0 90 以上 所以当变电所的功率因数低于 0 9 时 应采取人工补偿措施 补偿后的功 率因数应不低于 0 95 目前 35KV 变电所一般是采用 6KV 母线上装设并联电容 器进行集中补偿的方法来提高变电所的功率因数 电容器补偿容量的计算 a 电容器所需补偿容量 因全矿的自然功率因数 819 0 cos ANT 低于 0 9 所以应该进行人工补偿 补偿后的功率因数应该达到 0 95 以上 即 95 0 cos ca 以上 则全矿所需补偿容量为 6420 329 0 700 0 3 17303 tan tan caANTc PQ b 电容器柜数及型号的确定 电容器拟采用双星形接线接在变电所的二次 母线上 因此选标称容量为 30kvar 额定电压为 33 6 kv 的电容器 装于电容器柜 中 每柜装 15 个 每柜容量为 450kvar 则电容器柜总数为 16 33 6 36 450 6420 2 2 NC W nc c U U q Q N 由于电容器柜要分接在两段母线上 且为了在每段母线上构成双星形接线 因 此每段母线上的电容器柜应分成相等的两组 所以每段母线上每组的电容器柜数 n 为 4 4 16 4 N n 变电所电容器柜总数 N 4 则 n 16 c 电容器的实际补偿容量为 6 6530 33 6 36 16450 22 NC W NCc U U NqQ kvar d 人工补偿后的功率因数 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 主变压器的选择 2 6 1 主变压器容量的确定 1 主变压器容量一般按变电站建成后 5 10 年的规划负荷选择 并适当 考虑到远期 10 20 年的负荷发展 对于城郊变电站 主变压器容量应与城市规 划相结合 2 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 3 同级电网的单台降压变压器容量的级别不宜太多 应从全网出发 推 行系列化 标准化 2 6 2 主变压器台数的确定 1 对大城市郊区的一次变电站 在中 低压侧已构成环网的情况下 变电站 以装设两台主变压器为宜 2 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站 在设计时应考虑装设 三台主变压器的可能性 3 对于规划只装设两台主变压器的变电站 其变压器基础宜按大于变压器容 量的 1 2 级设计 以便负荷发展时 更换变压器的容量 3 计算过程 由于本变电所有一类负荷 所以选择两台主变电器 查资料可确定 S7 20000 35 型变压器 其技术参数如表 2 2 所示 表 2 2 变压器选择情况 Table 2 2 The choice of the transformer 型号额定电压 kV 额定损耗 Kw 阻抗电压 空载电流 连接组 重 量 外形尺寸 高压低压空载 短路 t mm S7 20000 35356 322 59380 7Yn d11 32 1 4230 4030 435 0 根据 N Ta c SS 本设计选择了 SFL7 20000 35 主变压器两台 变压器的负荷率为 455 0 200002 9 18183 2 a c TN S S 2 7 全矿总负荷的计算 2 7 1 变压器损耗计算 a 变压器的有功损耗 TTT PPP N 2 i 22 2 22 5 2 93 0 455 0 455 83 5KW b 变压器的无功损耗 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 全矿总负荷 17386 8kw 5 83 3 17303 T PPP 8 6532 5 942 3 5590 ac T QQQ kvar 6 18573 8 6532 8 17386 22 2 2 QPS 1 2 1 5 Ica 3 确定准确等级 电流互感器的准确度级别有 0 2 0 5 1 0 3 0 10 等级 测量和计量仪表使 用的电流互感器为 0 2 级 只为电流 电压测量用的电流互感器允许使用 1 0 级 对非重要的测量允许使用 3 0 级 4 动稳定校验 电流互感器满足动稳定的条件是 im1es i2 N IK 式中 Kes 动稳定倍数 由产品目录查出 im 三相短路冲击电流 Ka 5 热稳定校验 电流互感器满足热稳定的条件是 t tf 1 ts N SS I I K 式中 Kts 对应于 t 的热稳定倍数 由产品目录查出 t 给定的热稳定时间 一般为 1s Iss 三项稳态短路电流有效值 A tf 短路电流的家乡作用时间 s 5 2 4 母线 1 母线材料及形状的选择 母线材料一般采用铝导体 对于 35kv 及以上的户外母线常采用钢芯铝导线 而 6kv 及以下的母线一般采用矩形母线 2 母线截面的选择 1 按最大长时工作电流选择 母线的长时允许电流应大于或等于通过母线的最大长时工作电流 即 caso IIK P 式中 Ip 母线的长时允许电流 A Ica 通过母线的最大长时工作电流 A Kso 温度校正系数 2 按短路热稳定条件校验 iskmin tK C I A SS 式中 Amin 母线的最小热稳定截面 mm2 ISS 通过母线的最大三相短路电流稳定值 A Ksk 集肤效应系数 C 导体的热稳定系数 3 母线的动稳定校验 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为 72 3 im 10 a i73 1 L KF S 式中 F 三相短路时 作用在母线一个跨距上的最大电动力 N 3 im i 三相短路电流的冲击值 A L 母线跨距 cm a 两母线间中心线间的距离 cm Ks 母线的形状系数 选择结果如表 表 5 2 电气设备选择表 Table 5 2 The choice of electrical equipment 名称型号操作机构 隔离开关GW5 35GD 600CS G35kv 侧电气设 备断路器SW2 35 1500CD2 隔离开关GN2 10 3000CS6 17 断路器SN8 10 3000CD10 电流互感器LA 10 600 5 0 5 3 6kv 侧电气设备 母线LMY 100 10 5 2 5 高压开关柜的选择 1 高压开关柜型号的选择 高压开关柜按安装地点和使用环境分 可分为户内型 户外型 普通型 封 闭型 矿用一般型和矿用防爆型等类型 按电器元件在高压开关柜内的安装方式 不同可分为固定式和移开式两种 按开关柜的安装方式和维护小球分 又分为靠 墙或不靠墙安装 单面或双面维护 在高压开关柜中大都装设少油断路器 对于频繁通断或短路故障较多的线路 要选中装有真空断路器的开关柜 选择高压开关柜的时候还应考虑其操作机构 手动式用于小型变电所 电磁式用于大 中型变电所 2 高压开关柜一次电路方案的确定 选择高压开关柜的一次电路方案时 应考虑以下几个因素 1 开关柜的用途 高压开关柜按用途不同 可分为进线柜 出现柜 电 压互感器柜等多种 开关柜的用途不同 柜内的电气元件和接线方式也不同 确 定开关柜的一次电路方案时 应首先考虑其用途 2 负荷情况 对于负荷容量大 继电保护要求较高的用电户 必须使用 断路器进行保护和控制 对于负荷容量较小 继电保护要求不高的用电户 可采 用装有负荷开关和熔断器的开关柜 对于单回路供电的用户 开关柜只要求断路 器靠近母线的一侧装设隔离开关 对双回路供电的用户 断路器两侧都应该装设 隔离开关 3 开关柜之间的组合情况 变电所的进线柜和联络柜 由于安装需要 往往选用两种不同方案的开关柜组合使用 4 进出线及安装布置情况 为了保证足够的安全距离 两个架空出线柜 不得相邻布置 中间至少应隔开一个其他方案的开关柜 3 高压开关柜电气参数的选择校验 当高压开关柜的型号和一次电路方案确定以后 开关柜中所装电器元件的型 号也就基本确定 下一步应对柜内电气元件的技术参数进行选择校验 有些高压 配电装置 厂家已经进行配套生产 选择时 只需要按配电箱所给技术参数选择 校验即可 用途方案编号用途方案编号 主井提升机KGN 10 071 号主变JYN 35 11 副井提升机KGN 10 07电压互感器及避雷器 JYN 35 111 压风机KGN 10 07联络线JYN 35 26 南风井KGN 10 13WL2 线路JYN 35 07 北风井KGN 10 13电压互感器及避雷器 JYN 35 111 机修厂KGN 10 102 号主变JYN 35 11 家属区KGN 10 10430 变电所KGN 10 07 工业广场KGN 10 10520 变电所KGN 10 07 排矸系统KGN 10 10井底车场KGN 10 07 洗煤厂KGN 10 10母线KGN 10 35 水源井KGN 10 10进线KGN 10 14 主排水泵 大 KGN 10 07联络线KGN 10 31 主排水泵 小 KGN 10 07接地补偿柜KGN 10 03 350 变电所KGN 10 07电压互感器及避雷器KGN 10 52 电容器KGN 10 03 第六章 导线的选择与敷设 6 1 导线选择的条件 为了保证供电系统安全 可靠 优质 经济地运行 进行导线和电缆截面时 必须满足下列条件 1 发热条件 导线和电缆 包括母线 在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发 热温度 不应超过其正常运行时的最高允许温度 2 电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗 不 应超过其正常运行时允许的电压损耗 对于工厂内较短的高压线路 可不进行电 压损耗校验 3 经济电流密度 35KV 及以上的高压线路及电压在 35KV 以下但距离长电流大的线路 其导 线和电缆截面宜按经济电流密度选择 以使线路的年费用支出最小 所选截面 称为 经济截面 此种选择原则 称为 年费用支出最小 原则 工厂内的 10KV 及以下线路 通常不按此原则选择 4 机械强度 导线 包括裸线和绝缘导线 截面不应小于其最小允许截面 对于电缆 不 必校验其机械强度 但需校验其短路热稳定度 母线也应校验短路时的稳定度 对于绝缘导线和电缆 还应满足工作电压的要求 6 2 电缆型号的含义 表 6 1 电缆型号表 Table 6 1 The type of cabler 绝缘导体内护层其他特征铠装层外被层 Z 纸绝 缘 无 P 或 D 为油 L 铝 无 L 为铜 Q 铅包 L 铝包 CY 充油 F 分相 D 不滴流 0 无 2 双钢带 3 细钢丝 0 无 1 纤维 层 浸纸绝缘C 滤尘用 P 干绝缘 4 粗钢丝2 聚氯 乙烯套 本设计中根据实际情况一般选择使用铝作为导体材料的电缆 6 3 导线截面的选择 高压线路的导线截面一般按经济电流密度选择 按最大长时工作电流和允许 电压损失校验 按经济电流密度选择导线截面 ed m n e I I A 式中 Ae 导线的经济截面 mm2 Ied 经济电流密度 见 工矿企业供电 表 6 17 A mm2 Im n 正常运行时线路的最大长时工作电流 A 选取标准截面时 一般选等于或接近于 Ae 的值 按最大长时工作电流选择导线截面 caso IIK P 式中 Ica 线路的最大长时工作电流 A Ip 导线的长时允许电流 A Kso 温度校正系数 本设计中利用按经济电流密度选择导线截面这种方法计算 6 4 电缆的选择与计算 由于变电所馈出线较多 在本计算书中只列出井下高压部分主排水泵供电电 缆的选择的步骤 其余的馈出线的选择雷同 1 确定电缆的型号 考虑到电缆的敷设场所 供电的可靠性以及隔爆型高压配电箱的额定电流和 井下负荷的工作电流 初步选择 ZQD50 型铜芯不滴流铅包裸粗钢丝铠装电缆 2 按经济电流密度选择电缆的截面 按经济电流密度选择电缆截面时 应按正常工作时的最大长时工作电流选择 和计算 正常工作时电缆的最大长时工作电流为 6 240 6 3 3 2500 3 2 m n N U S I A 根据井下电缆的年最大负荷利用小时数一般为 3000 5000h 查 工矿企业 供电 表 6 17 得经济电流密度 Ied 2 25A mm2 所以经济截面为 107 25 2 6 240 ed m n e I I A mm2 选择标称截面为 120mm2 的电缆 按长时允许电流校验电缆截面 此时应按最大涌水量时校验 A U S I N 360 6 3 5 3750 3 2 m n 查 工矿企业供电 表 6 12 120mm2 电缆的长时允许电流为 285A360A 满足了要求 最后确定选择 ZQD50 3 185 型铜芯不滴流铅包裸粗钢丝铠装电缆 电缆选择结果见下表 表 6 2 电缆选择结果 Table 6 2 The choice of the cabler 名称 经济电流密度 A mm2 电缆截面积 mm2 电缆型号 主井提升机1 73117 8 YJLV22 3 120 副井提升机1 9275 5 YJLV22 3 95 压风机2 2545 6 VV29 3 50 南风井275 4 VV29 3 70 北风井275 4 VV29 3 70 机修厂1 9227 4 VJLV29 3 50 家属区1 9226 3 YJLV29 3 35 工业广场1 54102 9 VLV29 3 120 排矸系统1 7363 5 YJLV22 3 70 洗煤厂1 73132 0 YJLV22 150 水源井1 739 7 ZLQ20 3 16 主排水泵 大 2 25160 4 ZQD50 185 主排水泵 小 2 25106 9 ZQD50 120 350 变电所1 7343 5 YJLV22 3 50 430 变电所1 7343 1 YJLV22 3 50 520 变电所1 7344 3 YJLV22 3 50 井底车场1 7326 8 YJLV22 3 35 第七章 主变压器的继电保护 7 1 继电保护的任务和基本要求 继电保护装置 就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运动状 态 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 1 基本任务是 1 自动地 迅速地 有选择性地将故障元件从供电系统切除 迅速恢复非故 障部分的正常供电 2 能正确反映电气设备的不正常运行状态 并根据要求 发出预报信号 以 便值班人员采取措施 保证电气设备的正常工作 或经一段时间运行处理后 电 气设备仍不能正常工作 则保护动作于断路器跳闸 将不能正常工作的电气设备 切除 3 与供配电系统的自动装置 如自动重合闸装置 ARD 备用电源自动投 人装置 APD 等 配合 缩短事故停电时间 提高供电系统的运行可靠性 2 基本要求 1 选择性 当供电系统发生短路故障时 继电保护装置动作 只切除故障元件 并使停 电范围最小 以减小故障停电造成的损失 保护装置这种能挑选故障元件的能力 称为保护的选择性 2 速动性 为了减小由于故障引起的损失 减少用户在故障时低电压下的工作时间 以 及提高电力系统运行的稳定性 要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除 3 灵敏性 指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时 保护装置的反应能力 4 可靠性 继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时 一定要准 确动作 即不能拒动 不属其保护范围的故障或不正常工作时 一定不要动作 即不能误动 7 2 保护的装设原则 7 2 1 电力变压器应装设的保护装置 线圈及其引出线的相间短路 中性点直接接地侧的接地短路 绕组的匝间短 路 应装设瞬时动作作于跳闸的保护装置 外部相间短路引起的过电流 直接接地电力网外部接地短路引起的过电流 中性点过电压 应装设带时限动作于跳闸的保护装置 变压器过负荷 油面降低 变压器温度升高和冷却系统故障时 应装设信号 装置 对变压器保护装置的要求 对变压器内部故障和油面降低采用瓦斯保护 油面降低和轻瓦斯时 应动作 与信号 重瓦斯则动作与跳闸 断开变压器各测的断路器 对变压器引出线 套管及内部故障 采用纵联差动保护或电流速段保护 故 障时 断开变压器各侧的断路器 对变压器外部的相间短路 一般采用过电流保护 如过电流保护灵敏度不满 足要求时 可装设复合电压或低电压启动的过电流保护 过电流保护均装设在主 电源侧 7 2 2 保护形式 根据实际情况本设计对变压器采用纵联差动保护 过负荷保护和瓦斯保护三 种保护形式 纵联差动保护 变压器的差动保护 一般采用 BCH 2 型差动继电器 电流互感器接线方式及其变比的选择 为了保证正常情况下流过差动继电器的不平衡电流最小 在整定计算前应恰 当地选择电流互感器的接线方式和电流互感器的变比 1 电流互感器的接线 对于 Y d 接线的变压器 Y 侧的电流互感器应接成 d 形 d 侧的电流互感器应接成 Y 形 使电流互感器二次电流的相位一致 2 电流互感器的变比 应按下式计算出变压器各侧电流互感器的变比 并根 据计算结果选择适当变比的电流互感器 5 kx i TN IK K 式中 Ki 电流互感器的变比的计算值 Kkx 电流互感器二次回路的接线系数 电流互感器 Y 接是为 1 d 接时为 3 IN T 变压器各侧额定电流 A 电流互感器二次工作电流计算 变压器为额定电流时 分别按下式计算变压器各侧电流互感器二次回路的工 作电流 即 i kx i2 K IK I TN 式中 I2i 变压器为额定电流时 电流互感器二次回路的工作电流 A Ki 电流互感器的实际变比 计算基本侧保护装置的一次动作电流 取上述电流互感器二次回路工作电流最大的一侧为基本侧 并按以下三个条 件计算该侧的动作电流 最后取其中最大者 按躲过外部故障最大不平衡电流计算 即 3 maxsssmop fIUIKKI K 式中 Iop 保护装置一次动作电流 A 3 maxss I 变压器二次侧母线短路时 流经基本侧的最大三相穿越性短路电 流稳态值 A Kk 可靠系数 取 1 3 Ksm 电流互感器的同型系数