电气自动化专业毕业论文--10kV的煤矿矿井井下中央变电所设计.doc

电气自动化专业毕业论文-10kV的煤矿矿井井下中央变电所设计 1 概述11 矿井简介本设计是一所以10kV的禾草沟煤矿矿井井下中央变电所矿井年产量60万吨采用一对斜井开拓中央并列抽出式通风矿井为高瓦斯矿井煤尘具弱爆炸危险性矿井最高温度为320C地面变电所与副井口的距离为150m井筒深度为980m付斜井做主提升净段面积60斜长980m倾角24-250矿井所在地区电业部门按最高负荷收费中央变电所10kV高压距地面变电所电缆长为1130m12 供电系统概述电力是现代矿山企业的动力首先应该保证供电的可靠和安全并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要com 矿山企业对供电的基本要求矿山由于生产条件的特殊性对供电系统有特殊的要求具体要求如下1保证供电安全可靠供电的可靠性是指供电系统不见断供电的可能程度矿山如果供电中断不仅影响产量而且有可能造成人身事故和设备损坏严重会造成矿井的破坏为了保证对矿山供电的可靠性供电电源应采用两回路独立电源线路它可以来自不同的变电所或者是同一变电所的不同母线且电源线路上不得分接任何负荷安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸火灾等重大事故由于矿山生产环境复杂自然条件恶劣供电设备容易受损坏可能造成触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故所以必须采取如防爆防触电过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制定相应的管理规程以确保供电的安全2保证供电电能质量在满足供电可靠与安全的前提下还应该保证供电质量即供电技术合理良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的频率偏移不能超过Hz此外由于大功率整流和可控硅的应用使配电网中的谐波分量增加可能会造成电力电容器过负荷严重时甚至造成事故所以必要时应采取相应的技术措施保证电能质量3保证供电系统的经济性在满足以上要求条件下应力求供电系统简单安装运行操作方便投资少见效快和运行费用低com 电力负荷的分级按照对供电可靠性的要求不同一般将电力负荷分为三级以便在不同情况下区别对待1一级负荷这类负荷若供电突然中断造成生命危险或者造成重大设备损坏且难以修复或者打乱复杂的生产过程并使大量产品报废给国名经济带来极大的损失如矿井主扇风机分区扇风机与井下主排水泵以及立井经常提人的提升机等这类负荷必须有两个独立电源供电无论是电力网在正常或者事故时均应保证对它的供电2二级负荷这类负荷若突然停电会造成生产设备局部损坏或生产流程紊乱且恢复困难企业内部运输停顿或出现大量废品或大量减产因而在经济上造成一定的损失如煤矿集中提运设备大型矿井地面空气压缩机井筒防冻设备等对这类负荷一般采用双回路或经方案对比确定3三级负荷凡不属于一二级负荷的用电设备均列为三级负荷这类负荷停电不影响生产对这类供电无特殊要求允许较长时间停电可用单回路供电com 禾草沟周围电源情况本矿井附近有一条10kV由区域变电所向另一矿井的备用线路本矿与区域变电所的距离为4km与另一矿井的距离为35km另一矿井正常情况下由另一变电所供电用双回路供电长度为5km具体情况见图1-1我们就是根据如图1-1的情况设计禾草沟35kV变电所保证禾草沟正常的生产13变电站选址矿区变电所不论容量大小应有两个以上的独立企业用户会使与电力系统联系的枢纽这样的变电所位置应附和有关整体的合理性应考虑的条件是1接近负荷中心2不占或少占农田3便于各级电压线路的引入和引出架空线路走廊应与所址同时确定4交通运输方便5具有适宜的地质条件6尽量不设在空气污浊地区否则应采取防污措施或是在污染源的上风侧7110千伏变电站的地址标高宜在百年一遇的高水位之上3560千伏变电所的所址标高宜在50年一遇的高水位之上否则应有防护措施8所址不应为积水淹侵山区变电所的防洪设施满足泄洪要求9具有生产和生活用水的可靠水源10适当考虑职工生活上的方便11确定所址时应考虑与邻近设施之间的相互影响12所址位置必须影响矿区供电系统的接线方式送电线路的规格与布局电网损失和投资的大小故所址位置的选择应与矿区各变电所的数量容量用户负荷的分配同时考虑应避免电力倒流对于相近方案应从技术经济比较择优确定14 本设计的目的意义及要求本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识培养分析问题解决问题的能力设计根据任务书及国家的有关政策和各专业的设计技术规程进行要求对用户供电可靠保证电能质量接线简单清晰操作方便运行灵活投资少运行费用低并具有可扩建的方便性设计的主要要求有1选择主变压器台数容量和型号2设计变电所主接线3短路电流计算及电气设备的选择4各电压等级配电装置的确定5变电所布置及继电保护装置的设置6变电所低压配电室设备的选择7变电所的防雷及接地保护设计说明书就根据以上的要求展开2 矿井负荷计算与无功功率补偿变电所可以说是电力供应的枢纽所处的位置十分重要如何准确地计算选择变电所的变压器容量及其它电气设备这是保证进行安全供电可靠供电的前提进行电力负荷的计算就是为了正确地选择变电所的变压器的容量各种电气设备的型号规格及供电电网所用的导线的型号等提供科学的依据负荷计算主要包括以下方面1求计算负荷或者需用负荷目的是为了合理选择变电所变压器容量和电气设备的型号等2求平均负荷这是用来计算电能的需用量电能损耗和选择无功补偿装置等21 负荷统计与计算com 负荷统计矿井负荷统计表2-1com 负荷计算1主井绞车kW 5 有功计算负荷kW 无功计算负荷Kvar 视在计算负荷kVA2煤楼 5 额定功率kW 有功计算负荷kW 无功计算负荷kvar 视在计算负荷kVA3东风井kW 有功计算负荷kW 无功计算负荷Kvar 视在计算负荷kVA4副井绞车kW 有功计算负荷kW 无功计算负荷Kvar 视在计算负荷kVA其它的负荷不再做详细的计算见符合统计表2-1由符合统计表我们统计如下kW kvar表2-1 矿井负荷统计表121110987654321顺序2冶炼厂西风井锅炉房井下变电所压风机无轨电车1冶炼厂矸石山副井绞车东风井煤楼主井绞车设备名称046304636304046363630463电压kV0760850807808076080808085075085功率因数 cos 060750650708040606507807508081需用系数Kd3426754632392020060872013029642851764648有功计算负荷PcakW292441833473314491245235409752223176715534016无功计算负荷Qcskvar4507942579502562508090016253705335323527624视在计算负荷ScakVA注井下中央变电所为井下设备供电其容量包含井下设备的总量量com 地面低压变压器选择矿井低压变压器选择原则1选一台变压器只需要变压器额定容量大于其计算容量2选两台变压器单台容量应满足一二负荷需要且两台容量之和大于或者等于计算容量特殊情况下可装设两台以上变压器引起电网电压严重波动的设备装设装用变压器1 生产负荷以无轨电车为例 有功功率kW 无功功率kvar 视在功率kVA由计算数据及变压器选择原则所以选用S910010型电力变压器一台其技术数据如下表容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW100630441602915变压器损耗计算有功损耗9kW无功损耗 416kvar2 非生产负荷以冶炼厂为例 有功功率kW 无功功率kvar 视在功率kVA由计算数据及变压器选择原则所以选用S9100010型电力变压器一台其技术数据如下表容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW10006304450717103变压器损耗计算有功损耗 kW无功损耗 kvarcom 低压变压器选择汇总其它的地面低压变压器的选择不再给出详细的计算过程所有地面低压变压器的技术参数及损耗见表2-2由表2-2统计计算得到的数据地面低压变压器有功损耗无功损耗之和为变压器总有功损耗368kW变压器总无功损耗 13258kvar顺序负荷名称计算容量KVA型号台数高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流有功损耗kW无功损耗kvar1煤楼2352S9-25010263044123611192冶炼厂900S9-1000101630445071243453无轨电车80S9-10010163044161794164锅炉房579S9-630102630445097429625冶炼厂450S9-100010163044507124345表2-2 地面低压变压器的技术参数及损耗22 主变压器的选择与无功功率补偿主变压器的选择容量一般按照变电所建成后五至十年的规划负荷选择并适当考虑远期十至二十年的负荷发展具体就是根据变电所所带的负荷性质和电网结构来确定主变的容量对于像矿山变电所应考虑当一台主变停运时其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许的时间内保证用户的一二级负荷所以矿山主变压器一般选用两台以保证对一二类负荷供电的可靠性当选用两台主变压器时每台变压器的容量应为式中事故时负荷保证系数根据矿井一二级负荷所占比例决定一般可取081 总降压站人工补偿后的功率因数按要求一般在09以上com 变电所6kV母线的计算负荷矿井的负荷统计表将变电所所供电的各种用电设备和用户的设备容量需用系数功率因数有功及无功负荷等数据都统计出来了由此我们得到全矿区的计算负荷负荷统计表中最大连续负荷乘以同时系数就得到计算负荷统计得到的有功最大连续负荷在5000千瓦以下时取09在5000千瓦以上时取085无功最大连续负荷则com得到6千伏母线的计算负荷此矿区变电所折算到6kV恻的功率为 7916836879536kW 5972613258610518kvar对于有功kW 5000kW取085对于无功kW 5000kW取09由此得到全矿区总计算符合 有功功率kW 无功功率kvar 视在功率KVA 功率因数com 无功功率补偿用6千伏母线计算符合按要求选择电力电容器进行无功功率补偿一般补偿后6千伏母线的功率因数应达到09以上矿井设备的自然功率因数值通常小于电力部门的规定矿井的功率因数一般应提高到09以上在煤矿企业中最常采用的无功功率补偿装置是静电电容器它具有投资省有功功率损失小因是单个容量所组成的静止电容故运行维护方便事故范围小等优点根据已知的矿井用电符合的自然功率因数和预备提高到的功率因数的数值静电电容器补偿容量按下式计算 或式中 静电电容器的补偿容量千乏 全矿井的有功功率计算负荷千瓦 补偿率千乏千瓦补偿前后功率因数角相应的正切值此矿区预备将功率因数提高到092由上式计算得kvar选择GR1型电容柜该电容柜装YY63101电容器容量为150千乏由以上计算需要电容柜的数量由于电容器柜要选择偶数个故取为18个利用电力电容器进行无功功率补偿容量为 kvar补偿后矿井变电所的总无功功率为 kvar补偿后的功率因数为 09 满足要求由于煤矿变电所6千伏供电采用双母线分段电容器分别安装在一二段母线上故每段母线补偿电容器1350千乏分别安装9个电容器柜共计18个电容器柜满足无功功率的补偿要求com 主变压器损失计算补偿后的6千伏母线计算负荷即主变压器应输出的电力负荷此时计算主变压器损失在未选型之前可用上述的计算负荷按下式近似计算如下 kW kvar变电所35千伏母线总负荷 kW kvar kVAcom 主变压器选型为了保证煤矿供电并根据煤矿安全规程规定主变压器应选用一主一备在一台主变压器故障或者检修时另一台变压器必须保证煤矿的安全生产用电的原则根据煤矿电工手册取事故负荷保证系数则每台编译器的容量为kVA考虑到本矿区的发展情况矿井不断延伸负荷不断增加选用S9800035型电力变压器两台作为主变压器S9800035型电力变压器技术数据如下容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW800035637505585420矿井变电所主变压器两台采样分列同时运行所以主变压器损耗计算如下有功损耗 kW无功损耗 kvar由以上计算则35千伏母线总负荷为 kW kvar kVA23 全矿年电耗与吨煤电耗取最大有功负荷年利用小时数小时则年电耗为 度则吨煤电耗为 度吨3 供电系统拟定31 35kV电源系统的供电方式由第一章叙述的电源情况以及图1-1本矿附近有一条由区域变电所向矿井的35kV备用线路矿井正常运行情况下由区域变电所用双回路供电经技术经济比较本矿采用从区域变电所引出一回35kV架空线路作为主回路供电距离为4km另一回路从矿井的备用回路引出作为备用回路正常情况下一回路运转一回路备用32 35kV及6kV主接线方式的确定电气主接线是由各种电器设备如发电机变压器开关电路互感器电抗器计量接线等设备按一定的顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路主接线是发电厂变电站电气设计的首要部分也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统整体及发电厂变电站本身运行的可靠性灵活性和经济性密切相关并且对电气设备选择配电装置布置继电保护和控制方式的拟定有较大影响因此必须正确处理各方面的关系全面分析有关影响因素通过技术经济比较合理确定主接线方案com 主接线的设计原则主接线应满足安全性可靠性灵活性和经济性三项基本要求1必须保证供电的安全性安全性包括设备安全和人生安全要满足这一点必须按照国家标准和规范的规定正确选择电气设备及正常情况的监督系统和故障情况下的保护系统考虑各种人身安全的技术措施2必须保证供电的可靠性可靠性是指主接线应满足不同负荷的不中断供电且保护装置在正常情况下不误动发生事故不据动能尽快地缩小停电范围因此主接线应力求简单清晰3要具有一定的灵活性用最小的切换能适应不同的运行方式适应调度的要求并能灵活简单迅速地倒换运行方式使发生故障时停电的时间最短影响范围最小因此主接线必须满足调度灵活操作方便的基本要求4经济上应合理即在保证以上要求的条件下保证需要的投资最小在主接线设计时主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间于是主接线可靠灵活必须要选用高质量设备和现代化的自动装置从而导致投资费用的增加因此主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理主要从投资省占地面积少电能损耗小等几个方面综合考虑总的来说以设计任务书为依据以有关技术规范规程为标准结合具体工作的特点准确基础资料全面分析以确定方案做到既有先进技术又经济实用com 35kV主接线方式的确定本矿井距离区域变电所4km进线较短矿井对于供电部门来说是一类负荷故区域变电所应对矿井采用有备用系统中的双回路供电或与其它矿井形成环形供电电网本矿规模比较大还是采用全桥双回路较好即采用双母线分段接线方式所以35kV进线回路为2这样优点是操作方便运行灵活供电可靠易于发展缺点是设备多投资大变电所占地面积广当采用两台变压器分裂同时运行时变压器的有功损耗为1010kW无功损耗为27523kvar当采用两台变压器一备一运时变压器的有功损耗和无功损耗都将增大从经济合理的角度出发本矿主变压器正常情况下采用两台变压器分裂同时运行com 6kV主接线方式的确定6kV主接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下确定为单母线分段33 负荷分配考虑一二类负荷必须由联于不同段母线的双回路供电再将下井回路和地面低压分配于各段母线上力求再生产时两段母线上的负荷接近相等具体分配方案见图3-134 下井电缆回数的确定矿井井下由4台排水泵每台额定功率为600kVA需用系数功率因数由以上数据得主排水泵的有功无功计算负荷为有功损耗 kVA无功损耗 kvar由矿区负荷统计表2-1井下总计算负荷为kWkvar kVA井下最大长时工作电流 A规程规定下井电缆必须采用铜芯而井下开关的额定电流有限故下井电缆至少要两根另外下井电缆的选择原则还要求当一回电缆因故停止时其它电缆应能满足井下全部计算负荷的供电所以确定下井电缆的回数由补充擦材料知式中 井下主排水泵计算有功无功负荷井下低压总的计算有功无功负荷330指下井用铜芯电缆的最大允许负荷电流1规程规定所需要的备用电缆故取下井电缆根数为44 短路电流计算短路点的设置见图4-1短路电流计算系统图见图4-1等值电路图见图4-241 短路的原因主要原因是电气设备载流部分绝缘所致其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除地线就送电等误操作鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等现象也能引起短路42 短路的种类在三相供电系统中可能发生的短路类型有三相短路两相短路两相接地短路和单相接地短路等第一种是对称短路后两种是不对称短路一切不对称短路在采用对称分量法后都可以归纳为对称短路的计算43 短路的危害发生短路时由于系统中总阻抗大大减小因此短路电流可能达到很大的数值强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到破坏短路点的电弧可能烧坏电气设备短路点的电压显著降低使供电受到严重影响或被迫中断若在发电厂附近发生短路还可能使全电力系统运行破裂引起严重后果不对称短路所造成的零序电流会在邻近的通讯线路内产生感应电势干扰通讯亦可能危及人身和设备安全44 短路电流计算的目的1在选择电气主接线时为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等均需要进行必要的短路电流计算2在选择电气设备时为了保证设备在正常运行和故障下都能安全可靠地工作同时又力求节约资金这就需要进行全面的短路电流计算3在设计户外高压配电装置时需按短路条件效验软导线的相间和相对地的安全距离4在选择继电保护方式和进行整定计算时需以各种短路时的短路电流为依据5接地装置需根据短路电流进行设计45 进行短路电流计算的基本假设供电系统短路的物理过程是很复杂的影响因素也很多为了简化分析和计算采取一些合理的假设以满足工程的需要通常采用以下假设供电系统短路的物理过程是很复杂的影响因素很多为了简化分析计算采取一些合理的假设以满足工程的需要通常采用以下假设忽略此路的饱和与磁滞现象认为系统中各元件参数一定2略各元件的电阻高压电网的各种电气元件其电阻一般都比电抗小的多一般当电阻大于电抗时才考虑3忽略短路点的过渡电阻过渡电阻是指相与相之间短接所经过的电阻如被外来物体短接时外来物体的电阻接地短路的接地电阻电弧短路的电弧电阻等一般情况下都以金属性短路对待只在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻4除不对称故障出现局部不对称外实际的电力系统通常都可以当作相对称的46 短路电流计算的标么值法对较复杂的高压供电系统计算短路电流时采用标么制进行计算比较简便标么制属于相对电位制的一种在用标么制计算时各电气元件的参数都用标么值表示在短路计算中所遇到的电气量有功率电压电流和电抗等四个量某一电气量的标么值就是它的实际值有名值与一个预先选定的同单位的基准值的比值下面我们就要标么值法进行短路电流的计算47 短路电流计算本矿井主井绞车电动机副井绞车电动机压风机及东风井风机电动机总容量超过定值800kW及以上且距6kV母线距离很近计算点63kV短路参数时考虑附加电源计算点短路参数时考虑主绞车电动机的影响其它短路点不考虑附加电源com 计算各元件的电抗标么值选取基准容量100MVA选取短路点所在母线的平均电压为基准电压即计算点选取37kVkA计算点及其其它短路点时选取63kVkA37kV母线最大运行方式时系统阻抗06333小运行方式时系统阻抗为07027主变压器电缆线路架空线路com 短路电流计算点短路1最大运行方式 kA MVAkAkA2最小运行方式 kAkA点短路1最大运行方式 kA MVA2最小运行方式kA kA点短路1最大运行方式 kA MVA kA kA2最小运行方式 kA kA点短路1最大运行方式 下井电缆两并行运行 kA MVA kA kA2最小运行方式kA以上只对短路点进行了计算其它的短路点计算结果列表4-1给出不再列出详细的计算过程4-1 短路参数计算结果汇总表运行方式最大运行方式最小备注短路参数kAMVAkAkAkA短路点24615862737419235kV母线5866417298914866kV母线5425911138282445330板井下变电所568620215578634724板主井5656214418594699板副井绞车46651118870839039板西风井5776314728774795板水处理579632147688048027板无轨电车16418041824914223板冶炼厂57262414588694756板东风井4915364125374641019板矸山5696217145186547328板压风机519567132378943341板冶炼厂5616125143185346636板锅炉房5876402149789348729板电抗器48 短路电流的限制及限流电抗器的选择在煤矿供电系统中由于电力系统的容量大故短路电流可能达到很大的数值如不加以限制不但设备选择困难且也不很经济故增大系统电抗限制短路电流是必要的加载电抗器的目的就是为了限制短路电流由短路计算井下短路容量MVA按规定6kV当断流容量在100MVA时应折半使用仅为50MVA 50MVA因此需选择限流电抗器com 电抗器的选择下面我们由井下负荷计算下井总负荷电流井下负荷为 kW kvar 则下井总负荷电流 kA下井电缆为四根如果其中一根发生故障其余三根要负担全矿井下负荷电流此时每根电缆通过的电流为 kA为限制井下短路电流按规程规定则系统总阻抗为因下井电缆为四根分裂运行每两根并联故应串入的电抗为式中为系统在最大运行方式电抗前的最大阻抗母线电压为6kV由以上计算的负荷电流及一条电缆损坏时其余三条供电的条件可选用kVA的水泥电抗器四台每台电抗器计算如下由计算我们可选用型号为NKL6-200-3的水泥电抗器此电抗器百分值为3com 电抗器的电压损失校验正常工作时电抗器的电压损失不宜大于额定电压的5按下式计算如下满足要求com 短路电流的修正加入电抗器后影响到下井电缆的短路电流即影响短路点电抗器点短路1最大运行方式 下井电缆两并行运行 kA MVA kA kA2最小运行方式 kA短路容量MVA 50MVA符合要求5 变电所供电系统设备选择变电所电气设备和导体的选择是根据环境条件和供电要求确定其型号和参数的保证电气设备正常运行时安全可靠故障时不导致损坏并在技术合理的情况下注意节约还应根据电能需求和国内供应能力运筹兼顾条件允许时优先选用先进设备并且按照环境条件电网电压长时工作电流动稳定性能校验热稳定性能校验的要求综合考虑合理选取电气设备和载流导体51 35kV设备选择com 35kV母线选择矿井为一级负荷对于矿井变电所的主接线我们已经选用全桥接线方式本设计中两回进线采用分裂运行正常情况下每回母线只负担全所总负荷的一半但当一台变压器故障时长时最大负荷即等于变压器的额定容量此时流过母线的负荷电流为 A母线选择一般按长时工作电流选择用短路条件校验其动热稳定性母线截面按允许截流量选择 A由此初选35kV母线型号为LGJ95查得其额定电流为335A400C由于所处环境最高温度为480C则其长时允许电流为 A考虑到动稳定性母线采用平放其允许电流值应再较低8故为 A 13197A长时允许电流负荷要求以上计算从截流量考虑此母线已经满足要求但还需进行热稳定校验下面就进行短路热稳定校验 mm2 90 mm2满足热稳定要求可将型号为LGJ95的钢芯铝绞线作为35千伏屋外配电装置的母线35kV室外母线瓷瓶选用悬式绝缘子组成绝缘串作为母线绝缘瓷瓶每组绝缘子常为4个35kV架空线的选择和母线的选择校验一样不再详述35kV架空线选用LGJ-95钢芯铝绞线com 高压断路器的选择变电所35kV配电装置采用室外布置因此选用多油断路器按最严重的情况考虑若一台变压器故障则另一台变压器承担全部负荷多油断路器选用DW8-35型多油断路器选用与此配套的CD11-X型直流电磁操作机构共需要选五台校验结果见表5-1com 35kV隔离开关的选择135kV进线隔离开关选择为了便于检修时接地35kV进线隔离开关应选用带刀闸的拟选用隔离开关型号为GW5-35GD1000共需选用两台校验结果见表5-12母线桥和35kV出线隔离开关选择拟选用GW5-35G1000型隔离开关共需选用8台其校验和35kV进行隔离开关的校验一样具体校验结果见表5-1以上选用的10台隔离开关操动机构均为CS-Gcom 电压互感器的选择本矿区变电所为终端变电所选JDX6-35型户外单相三线圈油浸式全封闭结构电压互感器两台用于电压电能测量及继电保护之用分别装于35kV母线的两段上com 电流互感器的选择35kV变电所进线处的电流互感器是供电流电能测量及继电保护用的故选用LB635型油纸绝缘全密封的电流互感器最高工作电压405kV额定二次电流为5A靠近变压器处的电流互感器是装在DW13-35型多油断路器电容式套管中的可供变压器保护装置用故选用LRD35型额定电流300A装入式电流互感器其它选用LR35型额定电流为300A装入式电流互感器 校 验型 号按电压选按电流选按断流容量选动稳定校验热稳定校验35kV进线断路器DW8-3535kV35kV600A132A10000MVA64MVA41kA174kA165kA4s59kA2s33 83535kV进线隔离开关GW5-35G35kV35kV600A13250kA174kA14kA5s59kA2313 8356kV进线柜断路器SN10-10II10kV6kV1000A770A500MVA632MVA80kA148kA315kA2s582s445 826kV进线柜隔离开关GN19-10c10kV6kV1000A770A80kA148kA315A4s582s63 82表5-1 高压断路器隔离开关校验结果表com 所用变压器选择选用S9-5035型变压器两台技术参数如下空载损耗 负载损耗 空载电流阻抗电压com 高压熔断器的选择保护35kV所用变压器选用RW10352型高压熔断器额定电流为2A最大三相断流容量为600MVA需选用两台保护电压互感器的熔断器选用RW10-3505型户外限流熔断器两台此熔断器额定电流为05A三相断流容量2000MVAcom 35kV避雷针选择矿用变电所避雷针一般选用FZ-35型选用两组分放在35kV两段母线上配用放电记录仪JS-4型两台52 6kV电气设备的选择com 高压开关柜的选择根据本矿变电所主接线系统地面6kV配电装置选KGN10型高压开关柜35面大致分为下面几个类型进线柜电压互感器和避雷器柜电容器柜联络柜和其它出线柜备用柜等1进线柜因是总开关负荷电流较大同时还要测三相电流所以选用KGN1008作为进线柜其额定电压为1000A柜中断路器隔离开关的选择校验结果见表5-12电压互感器和避雷器柜选用KGN-10-52型综合柜因流过它的电流较小并且不需要测电流所以只需要一个隔离开关就行了4变压器柜因为变压器容量为2501000kVA同时考虑互换性故应选用带油断路器的开关柜同时还要了解变压器电能的消耗和满足继电保护的要求需要两只电流互感器所以选用KGN-10-03型高压开关柜4电容器柜因电容器总容量为2700kvar大于400kvar用断路器控制同时还要测三相电流应装两个电流互感器所以选用KGN-1003作为电容器柜额定电流为630A03柜中断路器隔离开关的选择校验结果与进线柜一样详见表5-15联络柜本变电所容量比较大采用油开关联络并由KGN-10-22和KGN-10-57两个柜组成其额定电流为1000A柜中断路器隔离开关的选择校验同进线柜详见表5-16其它出线柜本设计为了避免开关柜型号过多并且有一定的互换性所以其他柜均选用KGN-10-07型高压开关柜为了满足保护与测量的要求都装有两个电流互感器其额定电流为630A断路器的两端均装有隔离开关以保证在双电源回路中检修的安全柜中断路器隔离开关的选择校验结果与进行柜校验一样详见表5-17高压开关柜选型汇总由负荷的性质大小选用高压开关柜的型号如下表5-2所示型号数量名称额定电流KGN-10-082进线柜1000AKGN-10-22KGN-10-5716kV母线联络柜100A1KGN-10-522电压互感器避雷针柜630AKGN-10-035变压器柜630AKGN-10-0715其它出线柜630A表5-2 高压开关柜选择汇总表合计26个柜取25的备用柜共需要33个柜备用7个柜com 6kV母线选择1按正常持续电流选择考虑最大持续电流计算得A拟选定铝母线LMY808平放在400C最大允许截流量为1260A由于环境温度最高为480C则其长时允许电流为 A考虑到动稳定性母线采用平放其允许电流值应再较低8故为 A 770A长时允许电流负荷要求2热稳定性校验下面就进行短路热稳定校验 mm2 640mm2热稳定性符合要求3动稳定性校验已知L1218cma25cm由于采用中间进线故并联运行时母线所受的电动力最大其数值为N母线最大计算应力为母线的计算应力为因为 动稳定性符合要求6kV母线选用LMY-808型符合要求com 母线支柱绝缘子的选择由于母线为单一矩形母线且面积不大故选用ZNA6MM型户内式支柱绝缘子其额定电压为6kV破坏力为3679N故最大允许抗弯力因为是单一母线平放其换算系数为故动稳定符合条件com 穿墙套管的选择选用户外式铝导线的穿墙绝缘子型号为CWLB-101000 套管长度为06m最大破坏力为7358N5s的热稳定电流为20kA由于环境最高温度为480C其长时允许电流为 长时允许电流符合条件1动稳定校验已知L105cma25cm则其电动力为则动稳定性符合要求2热稳定校验假想时间为s其热稳定电流为 kA则热稳定符合条件com 6kV供电导线的选择对于高压电缆的选择一般按经济电流密度选按长时允许电流的最小热稳定截面进行校验在此选用油浸纸绝缘铝包铠装带装电缆具体选择见下表5-3名称主井绞车副井绞车压风机地面低压型号ZLQD5-6-370ZLQD5-6-335ZLQD5-6-335ZLQD5-6-335现面以主井绞车为例进行选择校验主井提升双回路则 A mm2选用导线型号为ZLQD5-6-370校验其长时允许电流为145A 734A 满足要求热稳定性 mm2 70mm2校验符合条件com 6kV架空线的选择6kV架空线一般选用铝绞线导线截面按经济电流密度选按长时允许电流进行校验并校验其电压损失是否符合要求这里我们选用LJ-16型导线作为6kV架空线53 下井电缆的选择下井电缆为4根由于受工作环境与条件的限制必须用耐拉的电缆本设计中选用粗钢丝铠装铅包钢芯电缆com 下井电缆选择计算负荷电流为 A则 mm2选ZQD5-6-370型号电缆com 允许电压损失校验允许电压损失为V实际电压损失为V因为符合条件com 热稳定性校验mm2 70mm2热稳定符合条件下井电缆选用ZQD5-6-370型号电缆6 变电所布置61 总的布置原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策遵循上级颁发的有关规程规范及技术规定并根据电力系统条件自然环境特点和运行检修施工方面的要求合理制定布置方案和选用设备积极慎重地采用新布置新设备新材料新结构使配电装置设计不断创新做到技术先进经济合理运行可靠维护方便具体应遵循节约用地运行安全和操作巡视方便便于检修和安装节约用材降低造价等原则62 配电装置布置com 35KV配电装置35kV配电装置采用屋外布置形式其优点是接线系统清晰误操作机会少基建费用低易于改扩建其缺点是占地面积较大com 6kV配电装置6kV配电装均为屋内布置设有6kV配电室电抗器室控制值班室电容器室低压配电室以及检修室和工具室当出线不带电抗器时一般采用成套开关柜单层布置当出线带电抗器时一般采用三层或两层装配式布置 63 变电所布置平面图变电所总占地面积计划为1500m2不会超过2000m2变电所室内外布置平面图见图6-1变电所断面布置图见图6-2图61 平面布置图图62 断面布置图7 变电所继电保护拟定继电保护是保证安全供电和保证电能质量的重要部分保护装置设置适当能减少停电事故限制停电范围缩短停电时间设置不当有可能增加停电事故影响供电质量为此本设计的保护系统根据迅速灵敏和可靠性进行了综合考虑71 变电所继电保护配置情况以下对矿区变电所继电保护装置情况做一下总体的介绍1变电所进线侧断路器设定时限过流保护2主变压器设置瓦斯保护温度保护差动保护过流保护过负荷保护等5种保护36kV母联保护由变压器的后备保护来实现设置限时速断保护作为配出线过流保护的后备采用电流速断为配出线电流速断保护的后备46kV出线对于井下变电所附近的低压变压器以及较长的线路设置速断保护和过流保护过流保护的动作时间为1s对出线较短的线路和电容器一般只设无时限的过流保护5电容器的继电保护对电容器组和断路器之间连接线的短路装设瞬时速断和定时限过流保护内部故障采用熔断器保护另外还有过电压保护和低电压保护72 35KV进线保护35KV进线设置限时速断和过流保护1动作电流由第三章的表3-1可知6KV母线上的最大三相短路电流为486kA则一次动作电流 486 0993 KA限时速断保护的接线方式采用V型接线 接线系数 1 电流继电器选用电磁型继电器返回系数 085但限时速断无须考虑返回系数申沟站进线开关的CT变比为2005则二次动作电流 248A由计算选用电磁式电流继电器DL-31电流整定范围为12550A 2灵敏度检验查表3-1 可知35KV母线上的最小二相短路电流为192KA则 193 15 符合要求3动作时限 scom 过流保护的整定计算1动作电流该站的总负荷约为12000KVA则进线的最大一次动作电流过流保护的接线方式是选用二相三 1 选用电磁型电流继电器 返回系数 085CT变比为2005则二次动作电流 4193 105A由计算选用DL-31电流继电器电流整定范围为520A2灵敏度检验a近后备灵敏度检验查表3-1 可知35KV母线上的最小二相短路电流为192KA则 15 合格b远后备灵敏度检验查表3-1 可知6KV母线上的最小二相短路电流为486KA 则 合格3动作时间 scom 35kV母联开关保护35kV母联开关设置速断保护其与35kV进线的限时速断一样故用电磁式电流继电器DL31电流整定范围为12550A灵敏度校验也同35kV进线限时速断校验一样校验合格73 主变压器保护主变压器设置瓦斯保护温度保护差动保护过流保护过负荷保护等保护瓦斯保护按常规保护即重瓦斯08ms时动作于调闸轻瓦斯300cm2时动作于信号温度保护550C时启动风冷850C时动作于信号com 主变差动保护矿区35kV变电所主变压器是两台S9800035变压器连接组为Y11采用DCD2型差动继电器保护网络参数35kV母线归算至平均电压为37kV的最大运行方式三相短路电流为246kA最小运行方式下的两相短路电流为192kA6kV母线归算至平均电压为63kV的最大运行方式三相短路电流为586kA把6kV侧短路参数归算到35kV侧后最大运行方式三相短路电流为09978kA最小运行方式两相短路电流为kA下面对差动保护进行整定计算1计算变压器各侧一次额定电流选出电流互感器变比并计算各侧电流互感器二次回路额定电流计算结果如下表名称各侧数值35kV侧6kV侧各侧额定电流A接线方式Y计算变比选择变比二次回路电流A首先确定基本侧基本侧是指继电器中差动线圈的首端正极性由上表可以看出35kV侧电流互感器二次回路电流电流大于6kV侧因此确定35kV侧为基本侧2计算保护装置基本侧一次动作电流按躲过穿越性故障时的最大不平衡电流躲过变压器空载投入或故障切除后电压恢复时的励磁涌流躲过二次回路断线电流三个条件计算取其最大者为基本侧一次动作电流以下进行计算 A A由以上计算应按躲过外部故障不平衡电流的条件选用35kV侧一次动作电流A3确定差动线圈基本侧匝数平衡线圈III分别接于35kV侧及6kV侧计算基本侧35kV继电器动作电流 A35kV侧工作匝数匝 取8匝35kV侧继电器实际动作电流为A4确定6kV侧平衡线圈的匝数匝 取0匝6kV侧继电器的实际动作电流为A5计算由于实用匝数与计算匝数不等而产生的相对误差 005且相差很小故不用核算动作电流6初步确定短路线圈抽头选取c-c抽头所选抽头是否合适应在保护装置投入运行时变压器空载投入试验确定7校验最小灵敏度按最小运行方式下6kV侧两相短路校验 合格8差动保护计算结果有以上计算主变压器选用差动保护短路线圈cc差动线圈8匝 6kV接线方式侧Y形变比150053