年产180万吨的大型矿井变电站设计_大学毕业设计说明书.doc

xy 大学毕业设计说明书 第 1 页 第一章第一章 概述概述 某矿为年产 180 万吨的大型矿井 服务年限规划为 100 年 为立井提升 井筒深度 450 米 此矿为高沼气矿井 井下允许短路容量为 100MVA 全矿的负荷统计表如下表 1 1 该矿上级电源电压等级为 35KV 距矿 35KV 变电所 5 5km 采用双回路架空线输电方 式 规定断路器过流保护时间为 3S 系统电抗为 最大运行方式 X 0 26 min 最小运行方式 X 0 28 max 其中系统容量基准值采用 S 100MVA 电价收取办法采用两部电价制 固定部分按最高负荷收费 变电所所处地之气象条件 日最高气温为 45 日最低气温为 15 最热日井下含 在内的土壤温度为 26 冻土层厚度为 0 38m 变电所之地质条件为 土壤砂质粘土 主 导风向为西风 风速为 27m s 地震烈度为 5 度 xy 大学毕业设计说明书 第 2 页 第二章第二章 负荷统计及变压器选择负荷统计及变压器选择 2 1 2 1 负荷分组与计算负荷分组与计算 一 根据负荷统计表 按电压高低 负荷性质 分布位置等条件将负荷分组 按需用 系数法作负荷计算 按组选择低压动力变压器 再加上功率损失即为高压侧负荷 此时该变压器即为一个 6kV 级的负荷 按用电负荷性质 负荷可分为以下几组 1 安全生产用电负荷 副井提升 扇风机 井下主排水泵 2 主要生产负荷 主井提升 压风机 井下低压 3 其它负荷 地面低压 机修厂 综采车间 矿煤矸砖厂 工人村 支农 二 各组负荷计算 填表 1 根据各组设备的 各组负荷计算方法类似 此处仅举例说明 例 对主井提升设备 tan tan tan cos 1cos tan cos 10 87 0 567 有功功率 Pca Kd PN 0 9 1450 1305kW 无功功率 Qca Pca tan 1305 0 567 739 9kvar 视在功率 Sca 1500kVA 22 caca QP 对副井提升 tan tan cos 10 83 0 672 Pca 1000 0 88 880 kW Qca 880 0 672 591 4 kvar Sca 1060 kVA 22 caca QP 计算结果均见表 1 1 三 各低压变压器选择及损耗计算 xy 大学毕业设计说明书 第 3 页 由于采用高压侧集中补偿功率因数 故对各低压变压器均无补偿作用 选择时按计算 容量进行 供电回路为双回路者应选两台变压器同时运行 矿井低压变压器选择原则 选一台者 只需变压器额定容量大于其计算容量 选两台 者 单台容量应满足一 二类负荷需要 且两台容量之和大于或等于计算容量 1 综采车间 选容量为 400KVA 时可满足大于计算容量 390KVA 故选择 S9 400 10 10 0 4 型铝线 电力变压器一台 空载损耗 0 84KW 短路损耗 4 2KW 阻抗电压 4 空载电流 3 Y Y0 12 连接 2 地面低压 计算容量为 1172KVA 故选两台 S9 1000 10 10 0 4 型铝线电力变压器 空载损耗 1 72KW 短路损耗 10 0KW 阻抗电压 4 5 空载电流 1 1 Y Y0 12 连接 3 机修厂 计算容量为 390KVA 故选两台 S9 400 10 10 0 4 型铝线电力变压器 参数同综采车间 4 工人村 计算容量为 528KVA 故选两台 S9 630 10 10 0 4 型铝线电力变压器 参数同上 5 支农 计算容量为 280KVA 故选两台 S9 315 10 10 0 4 型铝线电力变压器 空载损耗 0 7KW 短路损耗 3 5KW 阻抗电压 4 空载电流 1 5 Y Y0 12 连接 6 选煤厂 计算容量为 1253 5KVA 故选两台 S9 1250 10 10 0 4 型铝线电力变压器 空载损耗 2 0KW 短路损耗 11 8KW 阻抗电压 4 5 空载电流 1 1 Y Y0 12 连接 各低压变压器损耗计算式为 PT P0 Pk 2 QT Q0 Qk 2 其中 为变压器负荷率 各低压变压器损耗计算方法相类似 此处仅举例说明 N ca S S xy 大学毕业设计说明书 第 4 页 例 对于机修厂低压变 390 400 0 975 N ca S S Q0 SN 1 4 400 100 5 6 kvar 100 I0 Qk SN 4 400 100 16 kvar 100 K U 表 2 1 低压变损耗 编号 123456 负荷综采车间地面低压机修厂工人村支农洗煤厂 计算 容量 KVA 39011723905452801253 5 变压器 型号 S9 400 10S9 1000 10S9 400 10S9 630 10S9 315 10S9 1250 10 U1M U2MK V 10 0 410 0 410 0 410 0 410 0 410 0 66 台数 121112 KW 0 P 0 841 720 841 230 72 0 KW K P 4 210 04 263 511 8 KW 0 Q 5 6115 67 54 72513 75 KW K Q 16451628 3512 656 25 0 9750 5860 9750 8650 8890 5014 KW T P 4 835 154 835 723 474 97 KW T Q 20 8126 4520 8128 7114 6827 89 合计 34 41166 76 xy 大学毕业设计说明书 第 5 页 则 PT P0 Pk 2 0 84 0 9752 4 2 4 83kW QT Q0 Qk 2 5 6 0 9752 16 20 81 kvar 其它低压变损耗列于表 2 1 中 四 6kV 母线补偿前总负荷计算 汇总表中最大连续负荷应同时系数 汇总后有功最大连续负荷在 5000KW 以下取 KSI 0 8 5000KW 以上 10000KW 以下时取 KSI 0 85 在 5000KM 以下时取 KSI 0 9 无功最 大连续负荷则对应 0 9 与 0 95 计算后的 6KV 母线计算负荷 Pca 6 KSI Pca 0 8 13060 7 34 41 10476kW T P Qca 6 KSI Qca 0 9 6209 166 76 5738 2 kvar T Q 故 Sca 6 11945 kVA 2 6 2 6caca QP 2 2 2 2 cos cos 补偿与电容器柜选择补偿与电容器柜选择 一 矿山地面变电所采用在 6kV 母线上装移相电容器的方法来补偿功率因数 即所谓 集中补偿 此种方法主要有投资省 有功功率损失小 运行维护方便 故障范围小 无振 动无噪音 安装灵活方便等优点 一般将功率因数补偿到 0 95 以上 本设计按补偿到 0 95 计算 若补偿前功率因数为 cos 1 补偿后提高到 cos 2 则补偿所用电力电容器容量为 Qc Pav tan 1 tan 2 KavPca6 tan 1 tan 2 式中 Pav 全矿有功平均负荷 KW Pca6 全矿补偿前有功计算负荷 KW Kav 平均负荷系数 一般取 0 7 0 8 Pca6 Pav cos 1 10476 11945 0 877 tan 1 tan cos 10 877 0 547 tan 2 tan cos 10 95 0 329 xy 大学毕业设计说明书 第 6 页 补偿的无功功率为 Qc KavPca6 tan 1 tan 2 0 8 10476 0 548 0 329 1835 4 kvar 二 电容器柜选择 本变电所 6kV 母线接线初步定为单母线分段 两段母线均应装设电容器柜 因此电 容器柜应选择偶数 选用 GR 1C 08 型电容器柜 额定电压 6V 单柜容量 15 18 270kvar 共需电容器 柜 n 1835 4 270 6 79 实际选用 8 个 分为两组 每组 4 个 分别装在单母线分段两侧 实际补偿的电容量为 Q 270 8 2160kvar 折算到计算容量为 Qj Q 2160 0 8 2700kvar 补偿后等效无功功率为 Qca6 Qj 5738 2 2700 3038 2 kvar 6 av Q 校验合格 另外 每段母线上都必须一台放电柜 我们选用 GR 1C 03 型放电柜 内装 JDZ 6 100V 电压互感器两台 电压表 转换开关各一个 信号灯 3 个 2 2 3 3 主变压器选择主变压器选择 本设计电费标准为两部电价制 其固定电费按最高负荷收费 因此应选择两台主变分 裂运行 一台停运 故障 时 另一台必须承担全矿一 二类负荷用电 补偿后 6KV 母线计算负荷即主变应输出之电力负荷 此时应按下式计算主变 损耗 再选主变 补偿后 6KV 母线计算视在最大连续负荷 Sca6 10907 67 2 303810476 22 主变损耗增值系数 Kr取 1 08 因此 SNT KrS ca 6kVA 1 08 10907 67 11780 3 kVA 选用 SF7 16000 35 型风冷式变压器 额定电压为 35 6 3 连结组别为 Yn d11 xy 大学毕业设计说明书 第 7 页 拟定选择两台变压器 正常时两台同时分裂运行 故障时一台运行 比较灵活经济 适合 于我国的两部电价制 2 2 4 4 cos cos 35 35及全矿电耗 吨煤电耗的计算 及全矿电耗 吨煤电耗的计算 一 35kV 侧实际功率因数 cos 35 1 主变功率损耗 PT 主 0 02 S ca 6 0 02 10907 67 218 15kW QT 主 0 08 S ca 6 0 08 10907 67 872 61kvar 2 折算到 35kV 侧负荷 Pca 35 Pca 6 PT 10476 218 15 10694 15 kW Qca 35 Q ca 6 QT 3038 2 872 61 3910 81kvar 3 计算 cos 35 cos 35 cos tan 1 0 952 15 10694 3910 81 二 全矿年电耗 矿井负荷年最大利用小时 T 1504 5 W 矿年年电耗 Pca 35 1504 5 W 10476 218 15 1504 4549 145 万度 5 180 三 吨煤电耗 年电耗 年产量 4549 145 180 25 27 度 吨 2 2 5 5 计算选择结果汇总计算选择结果汇总 一 计算结果汇总 负荷统计总有功负荷 13060 7kW 负荷统计总无功功率 6209kvar 6kV 母线补偿前计算有功负荷 10476kW 6kV 母线补偿前计算视在功率 11945kVA xy 大学毕业设计说明书 第 8 页 补偿后 6kV 母线计算无功功率 3038 2Kvar 主变压器有功损耗 218 15 kW 主变压器无功损耗 872 61kvar 补偿后 35kV 母线有功功率 10694 15 kW 补偿后 35kV 母线无功功率 3910 81 kvar 补偿后 35kV 母线视在功率 11386 8 kVA 补偿前 6kV 母线功率因数 0 877 补偿后 35kV 母线功率因数 0 952 全矿年电耗 4549 145 万度 吨煤电耗 25 27 度 吨 xy 大学毕业设计说明书 第 9 页 第三章第三章 供电系统拟定与短路计算供电系统拟定与短路计算 3 3 1 1 供电系统的拟定供电系统的拟定 一 5kV 侧接线方案 矿区 35kV 变电所 35kV 进线采用双电源架空线 由于对供电可靠性 运行灵 活要求的提高 奔设计35kV 侧接线采用全桥接线 并且因为考虑本所有电能反馈 可能 在断路器两侧装设隔离开关 35kV 侧每段母线上装设电压互感器和避雷 器 二 kV 侧接线方案 矿井为一类负荷 要求可靠供电 故变电所6kV 侧采用单母线分段 两段 当某段母线出现故障时 仍可保证一 二类重要负荷的供电 又因主变容量超过 10000KVA 故 6kV 侧在必要时装设分裂电抗器 三 负荷分配 考虑一 二类负荷必须由连于不同母线上的双回路供电 将下井回路和地面低压分配 在各段母线上 力求工作生产时 两段母线上负荷近似相等 负荷布置时 越是负荷大的越应靠近母线中间 四 电缆根数确定 下井电缆根数 Cn按下式确定 1 33 6360 08 1 02 1 22 dpdp n QQPP C 09 2 1 33 6360 3415 08 17 1209 4450 02 12040 22 xy 大学毕业设计说明书 第 10 页 取 Cn 4 五 运行方式 运行方式采用分裂运行方式 因为在该运行方式下 系统阻抗较大 因 6kV 侧短路电流较小 设备易于满足要求 保护设备设置简单 6kV 侧各类负荷属一 二类负荷用双回路供电 属三类的用单回路供电 六 供电系统图 3 3 2 2 系统短路计算系统短路计算 一 短路危害 系统短路是指供电系统中不等电位导体在电气上被短路 发生短路时 系统中总阻抗 大大减小 短路电流可能达到很高数值 强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使设 备受到破坏 短路点处电弧可能烧坏电气设备 短路点附近电压显著降低 使供电系统受 到严重影响或被迫中断 若在发电厂附近短路 还可能使全电力系统进行解裂 引起严重 后果 不对称接地短路电流造成的零序电流 还会对邻近线路通讯造成干扰 危害人身及 设备安全 为了限制短路危害及缩小故障影响范围 在变电所设计中 必须进行短路电流计算 二 基准值选取与计算 取 MVASS dj 100 KVUU avj 37 1 KVUU avj 3 6 1 则 56 1 37 3 100 3 1 1 1 KA U SI j jj 165 9 3 6 3 100 3 1 2 2 KA U SI j jj 三 元件相对电抗计算 1 电源相对电抗 0 s X26 0 min x X28 0 max x X 2 35KV 侧架空线 xy 大学毕业设计说明书 第 11 页 1607 0 37 100 5 5 4 0 2 2 0 av d l U S LxX 3 主变压器电抗 0 5 2 1bb XX TN dk S SU 100 16 100 100 8 4 6KV 侧线路电抗计算 计算公式 2 0 av d U S LxX 1 主副井提升 0 08 0 4 0 081 1 X 2 0 2 av d U S LxX 2 3 6 100 2 主扇风机 0 4 2 6 2 62 2 0 3 av d U S LxX 2 3 6 100 3 压风机 0 08 0 2 0 040 2 0 4 av d U S LxX 2 3 6 100 4 地面低压 0 045 100 1 4 5 be d d S S UX 5 5 机修厂 0 08 0 35 0 071 2 0 6 av d U S LxX 2 3 6 100 6 综采车间 0 08 0 3 0 060 2 0 7 av d U S LxX 2 3 6 100 7 洗煤厂 0 4 0 5 0 5039 2 0 9 av d U S LxX 2 3 6 100 8 工人村 0 4 2 5 2 52 2 0 9 av d U S LxX 2 3 6 100 9 支农 0 4 2 7 2 721 2 0 10 av d U S LxX 2 3 6 100 四 绘制系统等值电路图 五 短路电流计算 xy 大学毕业设计说明书 第 12 页 短路电流计算各点类似 下面举例说明 1 K1点短路计算 1 最大运行方式 2 38 1607 0 26 0 111 max 1 LX k XXX I kA708 3 373 100 38 2 1 1 3 1 dkk III ich1 2 55 9 46kA 3 1k I Sk1 100 2 38 238 MVA 1k I d S 2 最小运行方式 2 27 1607 0 28 0 111 min 1 LX k XXX I KA 54 3 373 100 27 2 1 1 3 1 dkk III 07 3 866 0 3 1 2 1 kk II 2 K2点短路 1 最大运行方式 1 086 5 026 0 1607 0 111 max 2 zLX k XXXX I kA95 9 3 63 100 086 1 2 2 3 2 dkk III ish2 2 55 25 38 kA 3 2k I Sk2 100 1 086 108 6 MVA 2 最小运行方式 1 063 5 028 0 1607 0 111 min 2 zLX k XXXX I KA 742 9 3 63 100 063 1 2 2 3 2 dkk III xy 大学毕业设计说明书 第 13 页 KA 44 8 866 0 3 2 2 2 kk II 3 K3点短路 1 最大运行方式 291 0 52 2 5 026 0 1607 0 111 1 max 3 XXXXX I zLX k kA666 2 3 63 100 291 0 3 3 3 3 dkk III ish3 2 55 6 798 kA 3 3k I Sk3 100 0 291 29 1 MVA 2 最小运行方式 289 0 52 2 5 028 0 1607 0 111 1 min 3 XXXXX I zLX k KA 649 2 3 63 100 289 0 3 3 3 3 dkk III KA 294 2 866 0 3 2 2 2 kk II 4 K4点短路 因为 d2点短路发生处为同步机端头 有同步机功率超过 100kW 则此时同步机对短路 点有影响 但此处计算可先不考虑同步机影响 算处短路点电流后再加上同步机影响 同 步机附加短路电流近似计算可按下式来进行 0 76 44 3 4 1010887107 Nk PI 1 最大运行方式下 041 1 04 0 5 026 0 1607 0 1 max4 k I kA54 9 3 63 100 041 1 4 4 3 4 dkk III ish4 2 55 24 3 kA 3 4k I Sk3 100 1 041 104 1 MVA 2 最小运行方式 xy 大学毕业设计说明书 第 14 页 02 1 11 4 min min4 XXXXX I zLX k kA348 9 3 63 100 02 1 4 4 3 min4 dkk III kA096 8 866 0 3 4 2 min4 kk II 加同步机影响修正后有 最大运行方式下 kA 3 1054 9 76 0 3 max4 k I ish4 2 55 26 27 kA 3 4k I 最小运行方式下 kA11 1076 0 346 9 3 min4 d I kA75 8 866 0 3 min4 2 min4 kk II 其他短路点与以上计算相同 不再一一列出 其余短路参数列于表 3 1 中 短路参数表 3 1 最大运行方式最小运行方式 运行方式 参 数 短路点 I 3 kmax kA Ish kA Sk MVA I 3 kmin kA I 2 kmin kA 35kV 母线 3 7089 462383 543 07 6kV 母线 9 9525 38108 69 7428 44 主提升机 8 85522 696 78 697 52 副提升机 8 85522 696 78 697 52 主扇风机 2 5656 5427 982 552 21 压风机 10 326 27104 110 118 75 地面低压 1 6814 28518 341 6741 45 洗煤厂 6 28416 0368 66 205 377 工人村 2 6666 79829 12 6492 294 机修厂 8 9522 829 7648 7777 6 支农 2 4956 3627 222 482 149 xy 大学毕业设计说明书 第 15 页 综采车间 9 03723 0498 68 8627 674 下井 8 69822 1894 98 547 36 第四章第四章 变电所电气设备选择变电所电气设备选择 4 4 1 1 35kV35kV 电气设备选择电气设备选择 一 进线断路器的选择 断路器的选择 应根据布置方式 室内或外 来进行选择 一般情况下室内布置多 选用少油断路器或 35kV 高压成套配电柜 室外布置多选用多油断路器 多油断路器目前 只能选用 DW8 35 型 选择要求按电压 电流 动稳定 热稳定性等几种方式进行校验 如下表 4 1 所示 表 4 1 项目实际需要值DW8 35 额定值 电压35kV35kV 电流262 15A600A 动稳定9 46KA41KA 热稳定1 6KA16 5KA 断流容量238MVA1000MVA 其中 电流计算 262 15 A 373 1600005 1 373 05 1 n n S I 热稳定电流计算 因短路发生在 35kV 母线上 继电保护动作时限为 0 5s 断路器固有分闸 灭弧时间 取 0 25s 故假想时间 t 为 t 0 5 0 25 0 75s 故 35kV 母线短路时相当于 4s 的热稳定电流为 I I 3 708 1 6 KA RW t t 4 75 0 xy 大学毕业设计说明书 第 16 页 动稳定电流 要求断路器的极限通过峰值 ii sh I 9 46KA DW 校验结果 由上表对比可看出 DW8 35 600 多油断路器完全符合要求 二 母连和 35kV 出线断路器 35kV 出线和母联的断路器选择与 35kV 进线断路器选择完全一致 三 隔离开关选择 隔离开关选择 室内 35kV 不知一般选 GN1或 GN2型 室外 35kV 布置一般选择 GW4或 GW5型 为了便于检修时接地 进线 35kV 隔离开关与电压互感器的隔离开关应 选用带接地刀闸的隔离开关 1 设计选用 GW5 35GD 600 型带接地刀闸的隔离开关 并选用 CS17 手动型操 作机构 隔离开关校验如下表 4 2 所示 表 4 2 项目实际需要值GW5 35GD 600 电压 KV3535 电流 A262 15600 热稳定 KA1 616 动稳定 KA9 4672 由上表可以看出 所选的 GW5 35GD 600 型带接地刀闸隔离开关完全符合要求 2 母线桥与 35kV 出线隔离开关选择 35kV 出线与母线桥隔离开关选择与 35kV 进线大致相同 本设计选用 GW5 35GD 600 型隔离开关 校验情况与上表相同 四 电压互感器的选择 35kV 电压互感器 一般为油浸绝缘型 35kV 电压互感器均为单相 有双圈与三圈 xy 大学毕业设计说明书 第 17 页 之分 如对 35kV 不进行绝缘检测时 可选二台双圈互感器 接成 V 型 共仪表用电压 否则选用三台三圈互感器 接成 Y Y 型 本设计为终端变电所 不需进行绝缘监测 只需测量线路电压 所以选 JDJ 35 型 户外式电压互感器 采用 V 形接法 供仪表用电压分两组 每组两台 分别接在 35kV 两 段母线上 配用 RW10 35 0 5 型限流熔断器 电压互感器参数如下 额定电压 35 0 1KV 额定容量 500VA 电压互感器配用 RW10 35 0 5 型限流熔断器参数如下 额定电压 35kV 额定电流 0 5KA 开断容量 2000MVA 切断最大短路容量 28KA 过电压倍数不超过 25 熔管额定值大于实际值 故所选熔断器满足要求 五 避雷器的选择 为了防止雷电入侵波的侵害 选用 HY5WZ 42 134 型避雷器两组分放在 35kV 两段母 线上 与电压互感器共用一个间隔 另选两组 FZ 35 型避雷器 保护主变压器 六 操动机构的选择 DW8 35 型油断路器配用 CD11型电磁操动机构 35KV 隔离开关操动机构均选用 CS17型 七 所变选择 35KV 所内须选用所用变压器 其主要用于所内照明及一些小型设备 此处选用 S7 50 35 型变压器两台 选用 RW 35 2 型高压跌落式熔断器 其额定电压 为 35KV 额定电流为 2A 最大断流容量为 600MVA 符合实际要求 八 电流互感器选择 在 35KV 入线 出线及母联处 必须装一定型号的电流互感器 主要用于及时检测 电流情况 若发生短路 断路等故障情况 可以立即由保护动作 切除故障 保证系统运 xy 大学毕业设计说明书 第 18 页 行 另外 装设电流互感器可便于工作人员及时检查工作情况 35KV 入线电流互感器选用 LR 35 300 5 型 35KV 母联断路器处配用电流互感器为 LR 35 300 5 型 35KV 出线及 6KV 入线等电流互感器选用 LR 35 400 5 型 4 4 2 2 6kV6kV 室内配电装置选择室内配电装置选择 一 高压开关柜选择 高压开关柜目前选用固定式中改进型的 GG1 A 型 要注意一次线路方案应与供电 系统图上的要求相适应 本高压开关柜为开启式 根据负荷性质 大小选用高压开关柜型号如下 1 进线柜 6kV 进线柜选用一次编号为 GG 1A FII 25 型高压开关柜一台 2 联络柜 选 GG 1A F 11 和 GG 1A F 95 各一台 配合使用 3 出线柜 油断路器两端都有隔离开关的选用 GG 1A F 07 型高压开关柜 断路器前有隔离开关的选用 GG 1A F 03 出线柜 4 电压互感器与避雷器柜 选用 GG 1A F 54 型电压互感器与避雷器柜 二 高压开关柜校验 高压开关柜只对其断路器进行校验 1 进线柜校验 进线柜断路器选用 SN10 10 2000 型 隔离开关选用 GN25 10Q 2000 校验表如 4 3 所 示 表 4 3 项目实际需要值SN10 10 2000GN25 10Q 2000 电压 KV61010 电流 A112820002000 断路容量 MVA102 71000 xy 大学毕业设计说明书 第 19 页 断路流量 KA9 4143 3 动稳 KA24 013085 热稳 KA4 0743 336 校验合格 2 联络开关柜校验 选用 SN10 10 1000 型油断路器 选用隔离开关为 GN19 10C1Q 1000 型校验表如 4 4 所示 表 4 4 项目实际需要值SN10 10 1000GN19 10C1Q 1000 电压 KV61010 电流 A56410001000 断路容量 MVA102 7500 断路流量 KA9 4129 动稳 KA24 07475 热稳 KA3 972930 校验合格 3 出线柜 GG 1A F 07 和 GG 1A F 03 校验 柜中均选用 SN10 10 600 型断路器 校验时考虑在断路器出口处短路时 短路电流最大 断路器出口处短路参数即 6kV 母线短路参数 又考虑各 6kV 母线处线不同的负荷电流 应选最大一路的负荷电流校验 此处取主扇风机一路 校验如表 4 5 所示 表 4 5 项目实际需要值SN10 10 600 额定值 电压 KA610 电流 A176600 xy 大学毕业设计说明书 第 20 页 断路容量 MVA102 7300 断路流量 KA9 4117 3 动稳 KA24 044 1 热稳 KA3 9717 3 校验合格 配用 CD10型电磁操作机构 03 07 各用一套 4 GG 1A F 54 校验 选用 JSJW 6 型电压互感器 额定电压 6 kV 副线圈 0 1 kV 辅助线圈33 0 1 3kV 最大容量 200VA 选用 FZ2 6 型阀型电站用高压避雷器 额定电压 6kV 灭弧电压 7 6kV 工频放电电 压 16kV U 19kV 选用 RN2 10 型熔断器 作电压互感器保护 额定电压为 6kV 额定 电流 2A 最大断流容量 200MVA 切断极限电流最大峰值 5 2kA 最电压互感器保护比 较合适 三 6kV 高压开关柜配用电流互感器选择 4 4 3 3 35kV35kV 架空线及母线的选择架空线及母线的选择 35kV 母线 在室外一般选用钢芯铝绞线 母线截面按经济电流密度选 按长时负荷 电流校验 本供电系统采用分列运行 当一台变压器故障时 另一台变压器应承担全部负荷 故该矿总负荷电流为 184 A 0 95373 1 0510694 15 Ucos3 1 05P 35ca 总 I 按经济电流密度选择 按长时负荷电流校验 Sj I总 Jj 其中 Sj 导线经济截面 Jj 经济电流密度 I总 最大长时工作电流 因该矿为大型矿井 故查表 Jj 0 9 因此 xy 大学毕业设计说明书 第 21 页 Sj I总 Jj 184 0 9 204 4 mm 2 初选 LGJ 240 型钢芯铝绞线 载流量为 610A 则 45 时的载流量为 I45 610 454 7A 184 A 45 4570 校验合格 35kV 母线和 35kV 架空线 均选用 LGJ 240 型钢芯铝绞线 4 4 4 4 6kV6kV 母线 电缆及架空线选择母线 电缆及架空线选择 一 6kV 母线选择 6kV 母线 一般选用矩形铝母线 其截面按长时允许电流选 按动 热稳定性校验 1 选择 单台变压器的额定电流可由下式求得 IN 1466 A 3 63 16000 3U SN 取分配系数为 0 8 则母线最大长时负荷电流为 Ig 0 8IN 1173 A 通常 35kV 以下室内配电多采用矩形铝母线 选用型号 LMY 的母线 采用平放动稳定 性好 但散热条件较差 此处采用 100 10mm 的铝母线 查的平放时 25 C 下 长时允许电流为 1675A 考 20 虑变电所最高温度为 45 故实际允许电流为 I 1248A 1832 86 A 25 45 4570 Y I 故采用 LMY100 10 型铜母线 2 母线动稳定性校验 1 参照 电工手册 第二分册 三相母线位于同一平面布置的母线中产生的最大 机械应力为 xy 大学毕业设计说明书 第 22 页 kg cm2 32 2 1076 1 kr i aw l 其中 l 跨距 154cm a 母线相间距离 25 ikr 短路冲击电流 24 51kA w 母线抗弯距 cm2 查表可知 w 13 4 故得 74 8kg cm2 154cm max kr i25 满足要求 3 利用手册简化计算表校验 查 LMY100 10 母线平放 L 154cm 25 允许通过的冲击电流最大值为 i 25 2KA 25 1KA kr 满足要求 3 母线热稳定性校验 所需母线最小截面为 Amin jsk d tk c I 3 其中 c 母线材料热稳定系数 c 95 ksk 集肤效应系数 取 1 1 tj 假象时间 取 2s 短路电流 9 85kA 3 d I 则 Amin 155 mm 1000 mm jsk d tk c I 3 21 1 95 95 9 22 即热稳定校验合格 二 高压电缆型号及截面选择 xy 大学毕业设计说明书 第 23 页 高压电缆型号根据敷设地点及敷设方法选 在地面一般选用油浸纸绝缘钢带铝包电 缆 若采用直埋时电缆外面应有防腐层 除立井井筒中敷设电缆外 一般采用铝芯 井筒 中敷设电缆应选用钢丝铠装 并根据井筒深度选用不滴流或干绝缘电缆 电缆芯线应为铜 质芯线 电缆芯线截面应按经济电流密度选 按长时允许电流及最小热稳定界面校验 注意长 时允许电流与电缆敷设方式与根数有关 1 主井绞车电缆选择 1 主井为双回路供电 每一条均能使之正常供电 使绞车正常工作 故其长时负荷 电流为 149 3 cos3 U P Ig 87 0 63 1305 查的 J 1 54 j 故 Sj I总 Jj 149 3 1 54 96 95 97 mm 2 采用电缆型号为 ZLQ20 3 120 铝芯 导电线最高允许温度为 65 C 周围环境温度为 25 C 载流量为 220A 空气中敷设 00 2 按长时允许电流校验 I 156 A 25 2065 4565 Y I 校验合格 3 按最小热稳定截面校验 由于电缆散热性差 暂时的短路电流有可能烧坏电缆 故必须进行热稳定性校验 Smin mm2 c t I j 3 其中 三相短路电流稳定值 为 9 95kA 3 I tj 短路电流的假想时间 取 0 25s c 电缆热稳定系数 为 95 xy 大学毕业设计说明书 第 24 页 故此有 Smin 9 95 95 1000 52 4 120 mm2 c t I j 3 25 0 校验合格 2 副井绞车电缆选择 1 副井供电系统与主井一样 故长时负荷电流为 880 6 0 83 102 A cos3 U P Ig 3 查得 Jj 1 54 故 Aj Ig Jj 102 1 54 66 mm2 选用 ZLQ20 3 70 型铜芯电缆 导线最高允许温度 65 环境温度为 25 载流量 为 155A 空气中敷设 2 按长时允许电流校验 I45 110 A 102A 155 2565 4565 校验合格 3 按最小热稳定界面校验 Smin 9950 95 52 37176 A 2570 4570 校验合格 3 按电压损失校验 r0 0 225 km x0 0 365 km 则有 U 100 4 53 52 3 A 2570 4570 3 按电压损失校验 r0 0 609 km x0 0 394 km U 3 3 26 9A 校验合格 3 按电压损失校验 r0 0 796 km x0 0 403 km U 1 81 7kg 校验合格 3 热稳定校验 I 9 61 6 4KA t t I j 5 2 2 其中 最大短路稳态电流 kA I tj 短路电流作用假想时间 2 2s t 热稳定电流保证值允许的作用时间 s 5s 热稳定电流保证值查表可得 30KA 6 41 2 11 2 2 min2 1 pop pk s UI UI k 后 符合要求 二 联络开关瞬时速断整定 由于它主要保护 35kV 母线 且允许与主变差动范围交叉 又不影响在非正常运行情 况下发生短路时的停电范围 故其动作电流应按躲过变压器二次出口即 6kV 母线短路时的 最大 3 min1k I 即 2 02 A 3op I 1 2 3 max2 p p kco U U Ik 继电器动作电流 36 7 A 3 max2 3 TA kwc rop K Ik I 选用 DL 11 50 型电流继电器 动作电流整定范围为 12 5 50A 灵敏度校验 灵敏度校验按被保护线路末端 35kV 处最小校验 2 min1k I 1 39 1 25 3 min 3 op k s I I k 符合要求 三 QF 2QF 限时速断整定 该级限时速断主要考虑两个条件 一是要躲过全矿可能出现的最大负荷电流 3 max2k I 故动作电流可取 即 3op I 2 202 kA 1op I 3op I xy 大学毕业设计说明书 第 36 页 而 0 563 kA 2 202 kA 1 max 3 N ca olcaolg U S kIkI 符合要求 继电器动作电流 36 7 A 3 1 roprop II 选用 DL 11 50 型电流继电器 Iop 12 5 50A 灵敏度校验 1 39 1 25 1 5 3 1ss kk 符合要求 四 QF 5QF 过流保护整定 这一级过流保护的保护范围 若能保护到所内低压变压器的二次侧 则可作为低压 变压器过流保护远后备 而 13QF 26QF 可作为变压器内部保护的瞬时速断 由于 4QF 5QF 不可能留过全矿最大负荷电流 故其动作电流可按躲过单台变压器最大负荷电 流整定 0 466 kA reN N ol re N olop kU S k k I kI 1 1 4 3 继电器动作电流 7 8 A 4 4 4 TA op wcrop K I kI 选用 DL 11 10 型电流继电器 Iopr 2 5 10 A 灵敏度校验 1 78 1 5 14 2 2 min24 3 pop p ks UI U Ik 符合要求 0 306 1 2 14 2 2 min3 4 3 pop p ks UI U Ik 后 xy 大学毕业设计说明书 第 37 页 由于主变接线为 Y 11 及保护装置为不完全星形接线 故上式分母中加 因3 ks4 后 1 2 故主变过流保护不能做低压变压器远后备 因此 13QF 26QF 瞬时速断保护范 围应扩大到变压器二次出线 动作时限 t4 t1 t 2 5 0 5 2s 选用 DS 112 型时间继电器 top 0 25 3s 5 3 5 3 主变压器的保护整定主变压器的保护整定 一 采用 BCH 2 型差动继电器 二 计算变压器各侧额定电流 并选择互感器变比 确定基本侧 电压互感器接线 方式考虑了主变压器 Y 11 接法的相位补偿 1 主变各侧额定电流计算 Y 侧电流 IN TY 250 A 373 16000 侧电流 1466 A N I 3 63 16000 2 电流互感器变比计算 Y 侧 KTA1 Ie TY 5 250 5 86 取 8033 侧 KTA2 5 1466 5 293 取 300 N I 3 计算电流互感器二次回路额定电流 Y 侧 IN T 2Y 250 80 5 41 A3 1TA eY K I 3 侧 1466 300 4 88 A 2 2 TA eY N K I I 3 汇总表 xy 大学毕业设计说明书 第 38 页 由于 IN T 2Y 故选 35kV 侧为基本侧 6kV 侧为非基本侧 2N I 表 5 1 一次侧二次侧 额定电压 Kv 356 变压器额定电流 A 2501466 互感器接线方式 Y 互感器计算变比 86293 变比确定 80300 互感器二次侧额定电流 A 5 414 88 三 决定基本侧的一次动作电流 1 躲过变压器空载分闸和外部短路切除后 电压恢复时的励磁涌流 Iop kcoIN T 325 A Kco 可靠系数 采用 BCH 2 差动继电器 IN T 变压器基本侧的额定电流 2 躲过外部短路时的最大不平衡电流 Iop Kk KfzqKtxKTA U f Ik2max 3 1 3 1 1 0 1 0 05 0 05 1694 440 A 其中 Ik2max 3 为变压器外部短路流过变压器的最大短路电流 折算到 35KV 侧的值为 9 95 6 3 37 1 694 KA 3 躲过电流互感器二次断线引起的不平衡电流 Iop kkIzqIgmax 1 3 250 1 5 487 5 xy 大学毕业设计说明书 第 39 页 经比较 取最大值 取 Iop 487 5 四 确定基本侧差动线圈匝数 1 基本侧继电器动作电流 Iopjs kjxIop jb nTA 1 73 487 5 80 10 5 A 则基本侧线圈匝数为 Wcd js AW op Iopj 60 10 5 5 7 匝 其中 AW op 继电器动作安匝 一般取 60 依 BCH 2 内实际接线 选实际整定匝数为 6 匝 其中差动线圈 5 匝 平衡线圈 I 中 匝数 WPI取 1 匝 五 计算非基本侧平衡线圈匝数 WPIIs WcIINT 2Y INT 2 WC 6 5 41 4 88 5 1 64 匝 取平衡线圈 II 实际匝数为 2 匝 六 计算因是几匝数与计算匝数不等而造成的相对误差 f 0 0542 0 05 CpIIs pIIpIIs WW WW f 故将代入下式 f Iop kk kfzqktxkTA U f 3 maxd I 1 3 1 1 0 1 0 05 0 0542 1694 449 7 A 七 初定短路线圈匝数 C1 C2 所选抽头是否合适 应在保护投入运行时 通过变压器空载试验来确定 可暂选 D1 D2 匝数为 28 56 八 检验最小灵敏系数 按最小运行方式下 6kV 侧两相短路校验 35kV 流入继电器的电流 Ij 1 73 8 44 80 37 6 3 31 11 A i K n I 2 min 3 xy 大学毕业设计说明书 第 40 页 则继电器整定电流为 Iopj AW Wc WPI 60 6 10 A 最小灵敏系数为 klmin 31 11 10 3 111 2 符合要求 九 变压器过负荷保护 按躲过变压器最大工作电流整定 Iopj 1 05INT Kk Kf Kn 1 05 250 1 2 0 85 80 4 63 A 取 5A 选用 DL 11 10 型电流继电器 Iopj 2 5 10A 配用 DS 24 C 时间继电器 时间整定到 10s 十 变压器瓦斯 温度等保护 变压器本身已有瓦斯 温度等保护 本设计不需考虑 5 5 4 4 6kV6kV 出线 联络开关的保护整定出线 联络开关的保护整定 一 母联开关保护整定 根据以上分析 该级设限时速断保护 主要为非正常情况下 故障主变的低压侧母 线的短路保护 因此动作电流可以用 6kV 母线上最小二相短路电流除以灵敏系数来 2 min2k I 确定 8 44 1 5 5 63 8 op I l k k I 2 min2 继电器动作电流 1 5630 300 18 7 A i opjx opj n Ik I 8 8 选用 DL 11 50 型电流继电器 动作时限取 0 5s 选用 DS 11 型时间继电器 二 6kV 各出线开关的保护整定 xy 大学毕业设计说明书 第 41 页 1 电容器回路保护整定 因电容器柜仅采用了熔断器保护 故电源柜中再设瞬时速断保护 Iop j kkIn 40 1 2 270 4 1 73 6 40 3 12 A 选 DL 11 50 型电流继电器 灵敏度校验 kl 8150 40 3 67 9 1 5 njop k l kI I k 2 min 合格 2 13QF 26QF 的保护整定 1 13QF 26QF 瞬时速断整定 该级瞬时速断可按保护范围末端的最小二相短路电流除以灵敏系数确定 但要躲过 变压器最大负荷电流 1 45 1 5 0 97 KA l k op k I I 2 min 13 继电器动作电流 967 1 40 24 KA i jxop opj n kI I 13 13 选用 DL 11 50 型电流继电器 变压器最大负荷电流 2 1 1 732 6 3 0 181 5 13 2 min 13 OP K l I I k 符合要求 动作时间 t13 2 0 5 1 5 s 选用 DS 112 型时间继电器 其他 6kV 出线保护整定方法与以上类似 不再重复计算 结果将列于后面的保护设 置及整定结果汇总表中 注 由于整定过程中 瞬时速断按上述方法则所的动作电流太大将无合适继电器 故按起动电流整定 让继电器动作值躲过尖峰电流 其中 尖峰电流为一组内其它电机正 常运转 一台起动情况 例 主井提升回路 二台电机 一台备用一台运行 故尖峰电流为 IMq IN 144 8 0 1152 A 1152 1 3 1497 6 A 取 1 3 为可靠系数 继电器按动作电流为 1497 6 40 37 44 取 38 灵敏系数为 KL Idmin 2 IopKn 4 9 合格 动作时限取 0 5S xy 大学毕业设计说明书 第 43 页 第六章第六章 主控室各屏的选择主