毕业设计（论文）-35kv变电站的整体设计

第一篇概述第一章前言一、设计项目背景山西汇能煤业有限公司矿井位于山西省阳泉市平定县东南部，距县城15KM，井田处于沁水煤田阳泉矿区扩区南部，设计产能为180MT/A,井筒为斜井，开采面为水平开采，为高瓦斯矿井，服务年限30年。山西汇能煤业有限公司是由原国有平定县煤矿改制而成，成立于2004年1月，2006年5月经省商务厅批准，成为中韩合资股份制企业。同年10月，公司根据井田资源整合情况和无烟煤市场实际，决定将矿井改扩建，并配套新建入洗能力900KT/A的洗煤厂，进而将山西汇能煤业有限公司建成集煤炭生产、洗选加工为一体的现代化大型煤炭生产加工企业。目前公司正在进行新井建井和地面配套工程同步施工，以便使矿井能在2010年3月正式投产。因此，为满足生产需求并结合本矿的用电负荷及矿井周围电源情况，确定在矿井新工业场地内新建一座矿井35/10KV变电站，新建变电站内分别设有35KV开关室、主控制室及发电机联合建筑一座，10KV开关室、04KV低压配电室及变压器室联合建筑一座。二、设计的指导思想本设计是针对35KV变电站的整体设计，设计方案充分体现市场经济的特点，因地制宜选择生产工艺，系统设计简单实用。设备选型立足国内，先进可靠合理，最大限度地降低矿井初期投资和缩短矿井建设工期，力争通过精心设计，把该变电站建成规模合理、安全可靠经济、优质服务于矿井生产的大型自动化变电站。三、设计的主要技术指标1矿井用电设备总台数241台2矿井用电设备工作台数227台3用电设备总容量151454KW4用电设备工作容量129447KW5平均功率因数0736电压等级矿井地面35/10/038/022KV；井下高压10KV，综采工作面为1140V，其它低压动力为660V,照明及电钻为127V。7电源架空线路地处平定县丘陵区，气象条件为山西省级气象区第二篇设计的计算第一章矿山总变电站位置和型式的确定第一节矿山总变电站位置的确定的原则矿山总变电所站担负着从电力系统接受电能、变换电压和分配电能的任务，它是矿山供电的枢纽，正确确定变电站的位置，对矿山企业供电系统的合理布局及提高供电可靠性、经济性和供电质量都有很重要的关系。因此，变电所站的位置应根据矿山负荷的大小、分布特点及内部环境特点等因素进行综合分析，经技术经济比较后确定。一般在确定变电站位置时应遵循以下几项原则1变电站位置应尽量靠近负荷中心，以减少配电线路长度，降低电能损耗和电压损失；2进出线要方便，尽量避免线路相互交叉和跨越，架空线路走廊与变电所位置同时确定；3交通运输要方便，以利于变压器等大型设备的运输；4具有适宜的地质条件，有利于地下水、雨水和洪水浸淹措施；5应考虑与邻近设施的相互影响，远离震动大的设备和易燃易爆的场所，应尽量避开污染源，否则应采取防污措施；6应与其它工业建筑保持足够的防火间距；7应留有扩建的余地，不妨碍工厂的发展；第二节矿山总变电站位置的确定对矿井地面变电站，由于矿井地面工业广场已统一考虑了压煤问题以及运输、通讯等设施，所以矿区内一般变电所地址选择与地面工业广场的边缘。本次35KV变电站位于工业广场的北面边缘，由于广场地势由北向南呈下降趋势，避免的水害的危险，负荷向南延伸布置，建筑间距满足设计要求。第三节矿山总变电站型式的确定本次35KV变电站采用混合式布置，内设35KV高压配电室、10KV高压配电室、电容器室、消弧线圈室、低压变压器室、380V低压配电室、控制室及值班室等。第二章负荷计算及变压器选择第一节负荷的计算一、负荷计算的内容和目的计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。确定供电系统中各用户电力负荷的大小，可以为正确地选择变压器容量和台数、选择电气设备和导线截面积、确定测量仪表的量程、选择继电保护装置等提供重要的计算依据。所以负荷计算准确与否直接影响着供电设计的质量。但是，由于影响负荷变化的因素很多，很难准确地计算负荷的大小，因此负荷计算只能力求负荷实际。二、负荷计算的方法目前我国设计部门在进行工矿企业供电设计时，常用需用系数法和二项式法，其中需用系数法计算简便，适用于任何性质的工矿企业，其计算结果能满足工程上的要求，所以应用最广泛。煤矿系统中常用需用系数法。本设计采用需用系数法。以下是需用系数法的计算公式1单组用电设备组的计算负荷PKPCDEQPTANSC2CICNUS32多组用电设备的组的计算负荷PKCPNI1CIQKCQNI1CISC2CPICNU3三、变电所负荷统计统计全变电所总计算负荷时，应从供电系统最末端开始逐级向电源侧统计。1低压负荷的统计先统计个低压负荷组的计算负荷，选出配电变压器；求出变压器一次计算负荷后，将计算结果填入表一，然后再参与全矿负荷的统计。（1）用电设备功率的确定。由于煤矿大量负荷低压为长时或短时工作制的负荷，其设备的功率等于其额定功率，所以不必进行功率换算。（2）单相负荷换算为三相负荷。由于煤矿单相用电设备占总负荷比例很小，故均按三相平衡负荷计算。（3）用电设备（组）的计算负荷。用需用系数法统计负荷，查出对应电气设备（组）的需用系数。下面以主斜井低压为例计算查表22，K06COS08则DEWMPK067545KWCAN450753375KVARCAWMQTNAKVSCA25673452I6408ACANCUS3380256EPT451200405KKWACAMS将上述计算结果分别填入负荷统计表第3栏内。其它各组负荷的计算与上述相同。2矿井地面低压负荷统计低压负荷总计将表中的有关数据相加，即451122522594692KWCAP33751142618925589851KVARQ低压计算负荷矿井地面低压侧计算负荷，取K095,K097SPSQK09594692899574KWCAPSPCAK0978985187155KWSQS125253KVACA22CACAQ22587149190308ACINU338051COS0718WMCASP5127493配电变压器的选择考虑到矿井地面工业广场低压负荷有一类负荷的辅助设备，为了保证供电的可靠性需选两台变压器，每台变压器的计算容量为S0607S07125253876771KVATNCA选S1000/1010/04KV1000KVA变压器9变压器的负荷系数为063TNCAS21053表21S1000/10型变压器技术数据9额定电压额定损耗/KW外形尺寸/MM型号额定容量/KVA高低空短阻抗电压/空载电流/连接组质量/T长宽高压压载路S10900/1010001004172104512Y,YN0395228015602480矿井地面部分高压侧计算负荷变压器功率损耗计算2（）2（1710063）11338KWTP2TNI22（S）25972KVARTQ1010SUTNITN210263054高压侧计算负荷PP8995741133891096KWCATP87155597293127KVARCATS130273KWCA22CAQACINCU375103COS098WMCASP296将高压侧计算负荷填入表中，参与全矿负荷统计。其它各组低压用电设备的负荷计算方法同上。2、全矿负荷统计（1高压用电设备（组）的计算负荷，其计算方法与上述主斜井低压设备的计算相同。（2）全矿高压负荷总计。将全矿各组高压侧计算负荷相加，即8003244041440105376KWCAP60024330246974285435KVARQ3全矿计算负荷。计算全矿10KV侧总的计算负荷，应考虑各组间最大负荷同时系数，取K09,K095，则SPSQK09105376948382KWCAPSCAK09585435811632KWQSQS1248269KVACA22CACAQP223816943COS076ANTCA618表22负荷统计表设备数量设备容量最大负荷序号负荷名称电压V总计台工作台总计KW工作KW需用系数KX功率因数COSTG有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA最大负荷利用小时H年耗电量KKWH备注12345678910111213141516一、矿井地面部分1主斜井胶带机10KV221000100008008007580000600003360002主斜井低压380V1175750600800754500337540503副斜井提升机房10KV114004000810800753240024300889204副斜井低压380V1601600700701021120011426224005通风机房10KV21112056007208007540320302403530906空压机房380V324202800900800752520018900756007机修车间380V363633952339520400651171358115878285208坑木加工房380V66498549850500701022493254337399综采设备库380V55434308007010234403510412810生活供水系统380V5431230607007010221422185642611井下水处理站380V27234021181607007010212712129694195012生活污水处理站380V1184895443507507508833262933798313锅炉房380V2626164251642507007010211498117303449314主斜井空气加热室380V2215150700750881050926315015副斜井空气加热室380V2215150700750881050926315016灯房、浴室、食堂380V5050050070102250025511050017照明及其它220V5050060070102300030611260018瓦斯抽放系统10KV150010000800750888000070553700800矿井地面合计1291195883874458170770843304112780054318081737498二、矿井井下部分1回采工作面1140V97315029050650701021888251926402697506231232胶带顺槽660V88467446740700701023271833379467401079693轨道顺槽660V77160216020600601339612128161602031720序号负荷名称电压V设备数量设备容量需用系数KX功率因数COSTG最大负荷最大负荷利用小时H年耗电量KKWH备注总计台工作台总计KW工作KW有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA123456789101112131415164顺槽掘进一660V1616539153910700701023773738499539101245325顺槽掘进二660V1414449144910700701023143732072449101037426大巷掘进660V191922382238060060133134281790422380443127一采区胶带上山10/069KV121233513351080070102268082735038297884668一采区轨道上山660V339090070070102630064279000207909一采区集中轨道上山660V3375750600701024500459164291485010一采区胶带联络巷660V1111011008008007588006600110002904011西580水平胶带大巷660V55127412740800701021019210398145603363412西580水平轨道大巷660V33474474060070102284429014063938513回风大巷660V2215150600800759006751125297014主排水泵10KV321500100009008007590000675001125007560015电机车整流硐室660V216030085080075255019133188841516井底设备660V5582820600701024920501970291623617照明127V30300800601332400320040007920矿井井下合计11210874615668650710984739714638856632031342704三、选煤厂10KV1800180008009004814400069742160000矿井及选煤厂总计241227151453712944670760869483828116321248269变压器损耗1896881163166157无功功率补偿540000无功功率补偿后09403696735035279610296753246358矿井吨煤电耗KWH1804第二节功率因数的改善一、提高功率因数的意义由于矿山企业采用大功率电动机和变压器等用电设备，特别是在近年来大功率可控硅的应用，供电系统出供给有功功率外，还需供给大量无功功率，使发电和输配电的能力不能充分利用。为此，必须提高用户的功率因数，减少对电源系统的无功功率需求。提高功率因数对矿山企业具有下列实际意义提高电力系统的供电能力。在发电和输配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数，相应减少了无功功率和视在功率的需求量，在同样设备条件下，增大了电力系统的供电能力。1减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。由于用户功率因数的提高，使网络中的电流减少，因此网络中的电压损失减少，网络末端用电设备的电压质量得到提高，2降低供电网络中的供电损耗。当线路电压和输送的有功功率一定时，功率因数越高，则网络中的功率损耗越少。3降低企业产品的成本。由于提高功率因数可减少网络和变压器中的电能损耗，使企业电费降低。二、提高功率因数的方法功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。1提高负荷的自然功率因数不增加专门的设备，采取合理的技术措施，改进用电设备的运行情况，使供配电系统总功率因数提高。2人工补偿功率因数如果负荷的自然功率因数不能满足要求时，应采取人工补偿的方法提高负荷的功率因数。目前矿山企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小的特点。三、电容器的选择1电容器补偿容量计算因全矿自然功率因数COS076，低于09，所以应进行人工补偿，补偿ANT后的功率因数应达到095以上，即COS095以上，则全矿所需补偿容量为CAQPTANTAN9483820855032949885KVARCANTCA2电容器型号及个数的选择可采用BWF1051201W型电容器，其额定电容347F。因此，电容器个数NQC/Q49885/12041C考虑到三相均衡分配，取3的倍数，则N423电容器的实际补偿容量Q421205040KVARC4人工补偿后的功率因数QQQ8116325040307632KVARCACS99703KVA2P2230769483COS096CA7功率因数符合要求。第三节变压器的选择一、变电所主变压器的选择工矿企业变电所的主变压器向整个企业的所有用电设备供电，正确的选择主变压器的台数和容量对供电的可靠性和经济性都有着重要的意义。主变压器应根据负荷类别、总的计算负荷选择其台数和容量，并应考虑留有发展余地。二、主变压器台数的确定根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停止运行时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿计算负荷的80；工业企业设计规范也规定，对具有大量一、二类负荷的变电所，一般选用两台变压器，当其中一台出现故障过检修时，另一台能对全部一、二类负荷继续供电，并不得小于全部负荷的70。故本变电站采用两台有载调压变压器。变电所主变压器容量的确定当变电所采用两台变压器且一台工作，一台备用运行方式时，则变压器的容量按下式计算SKSTNPTCA其中S为变压器的额定容量，KVA；S为变电所人工补偿后的视在容CA量，KVA；K为故障保证系数，对煤矿企业K不应小于08。PTPTSKS081248269998615KVATNPTCA考虑后续发展，确定选择S12500/35/10512500KVA电力变压器两台，正9常工作时一用一备。第三章短路电流计算第一节概述在供电系统中，出线次数比较多的严重故障是短路。所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。一、短路的原因产生短路的主要原因是由于电气设备载流部分绝缘损坏。绝缘损坏是由于绝缘老化、过电压、机械损伤等造成。二、短路的种类在三相供电系统中可能发生的主要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。三、短路的危害发生短路时，由于系统中总阻抗大大减小，因而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毁电气设备；短路点附近的电压显著降低，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裂解，引起严重后果。不对称接地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动势，干扰通讯，亦可能危及人身和设备安全。四、计算短路电流的目的计算短路电流是为了使供电系统安全、可靠运行，减小短路所带来的的损失和影响。所计算短路电流用于解决下列技术问题1选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。2选择和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路的故障。3确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电流的措施。4确定合理的主接线方案和主要运行方式等。第二节短路电流计算一、绘制短路电流计算系统图图21短路计算系统图图22短路等值电抗图二、短路计算1当电源引自蚕石站时（1）采用标幺值计算取S1000MVA,UU,则网络中个元件的电抗标幺值如下JJP对于系统X1033对于110KV线路XL10404244007382PJUS2150XL204L04207306272PJUS2150对于110KV主变US1VSVSVS1052123132US2VSVSVS011US3VSVSVS653322X变高2110USSEJ105X变低133J6对于35KV线路XL304041235062PJUS23710对于35KV主变X变6410SSEJ08512（2）110KV线路并列运行时X3X1XL1XL2X3X1X203300660396D1蚕点短路IDZ1252531X960IDZ125251268KA5ICH2255126832334KA（3）蚕石35KV侧（当110KV侧采用并列运行方式时）35KV采用分列运行方式D2蚕点短路X4X1X2X高0330066212496IDZ20400641X962IDZ204006625KA370ICH22556251594KA35KV采用并列运时D2蚕点短路X5蚕X1XL1XL2X高/2X5蚕X1X2X高/203300661051446IDZ20400606916461IDZ20691610792KA370ICH2255107922752KA2当电源引自陈家庄站时（1）采用标幺值计算取S1000MVA,UU,则网络中个元件的电抗标幺值如下JJP对于系统X1033对于110KV线路XL10404116403522PJUS2150XL204L04115303492PJ2对于110KV主变US1VSVSVS1052123132US2VSVSVS011US3VSVSVS653322X1高262510USSEJ1054X1低16253J6X2高33310USSEJ1053X2低20633J6对于35KV线路XL304045516072PJUS23710对于35KV主变X变6410SSEJ08512（2）110KV线路并列运行时X3X1XL1XL2X3X1X20330175205052D1陈点短路IDZ1181231X502IDZ118129097KAICH2255909723197KA（3）陈家庄35KV侧（当110KV侧采用并列运行方式时）35KV采用分列运行方式D2陈点短路X4X1X2X高03301752262531302IDZ20319541X302IDZ203195499KA3710ICH2255499127245KA35KV采用并列运行时D2陈点短路X5陈X1XL1XL2X高/2X5陈X1X2X高/203301752146819732IDZ20506851X9732IDZ2069167908KA0ICH2255790820165KA3对于汇能35KV侧采用标幺值计算取S1000MVA,UU,则网络中个元件的电抗标幺值如下JJP平定汇能35KV侧（当110KV,35KV侧采用并列运行方式时）1汇能煤业35KV采用分列运行方式时D3点短路X6X5陈XL3陈X619732160735082IDZ3028561X50823IDZ302854447KA7ICH325544471134KA2汇能煤业35KV采用并列运行方式时D3点短路X7X5陈XL3陈X5蚕XL3蚕X719732160714463506X73508249522078IDZ30481271X082IDZ3048127509KA3ICH2255750919148KA表31短路计算结果表基准电压基准电压基准电流短路电抗稳态短路电流冲击短路电流SJUJIJXIZICH电源短路点编号MVAKVKAKAKAD1蚕0396126832334D1陈100011550205052990723197分列运行24966251594D2蚕100037156并列运行1446107922752分列运行31302499127245D2陈100037156并列运行19732790820165并列运行3508244471134蚕2078750919148红卫站D3100037156第四章电气设备的选择变电所的高低压电器对电能起着接受、分配、控制与保护等作用，主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。正确的选择电气设备对供电的可靠性、安全性、经济性都有着重要的意义。第一节变电所电气设备选择的原则1按使用环境选择电气设备的类型2按正常工作参数选择电气设备（1）根据额定电压选择所选电气设备的额定电压应不低于所在电网的额定电压，或电气设备的最高允许工作电压（11U115U）不小于所在电网的最高电压。即NNUU11115UUN2根据额定电流选择电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时工作电流。即IINCA3按短路条件校验电气设备1电气设备的短路稳定性校验动稳定性校验IIMAX3SH热稳定性校验IIS（2）开关电器断流能力的校验设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量，即IIOC3MAXKSSOCMAXK表41高压电气设备选择和校验项目注表示“”表示必须校验，“”表示不要校验第二节35KV高压设备的选择由于本矿所在地区的夏季温度较高，因此在设备选型时对设备的防爆性能做充分考虑，配电装置宜采用室内布置形式。一、35KV开关设备选择根据装设地点、环境及系统电压先对高压开关柜做一选型，高压开关柜属成套配电设备，柜中的一次设备必须按上面的校验条件校验合格才行。高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移开式）两大类型。由于本设计是35KV电源进线，则可选用移开式高压开关柜，这里选择KYN61405型。KYN61405型高压开关柜的主要电气设备如表42所示表42KYN61405型高压开关柜的主要电气设备表名称型号主要技术数据真空断路器ZN65A405/2000A315断流容量81MVA电流互感器LCZ35一次额定电流为20800A电压互感器JDJ235最大容量300VA隔离开关GN27405/63020额定电流为630A熔断器XRNP3505A额定电流05A避雷器HY5WZ51/134W灭弧电压41KV柜外形尺寸（MM长宽高）141822502650根据变电所实际情况，选择高压开关柜一次线路方案编号1进线柜选KYN6140542（改），其主要设备如下表43表43进线柜的主要设备表型号一次线路方案主要设备ZN65A405/2000A315断路器KYN6140542CD10型操动系统LCZ35型电流互感器（1）真空断路器ZN65A405/2000A315的校验ZN65A405/2000A315户内高压真空断路器的主要技术参数如下表44断路器的技术参数序号项目单位数据1额定电压KV4052最高工作电压4053额定绝缘水平一分钟工频95；雷电冲击（峰值）1854额定电流A20005额定短路开断电流K25/3156额定开断电流开断次数次207额定短路关合电流（峰值）63/808额定短路持续时间S49额定操作顺序分03S合分180S合分10合闸时间S02额定电压校验设备的额定电压35，线路的额定电压35，即NUKVWNUKV，满足条件。NW额定电流额定校验设备的额定电流2000，长时允许电流2475，即NIA1AIA，满足条件。NI1A断流能力校验额定开断电流25，短路电流有效值4447，即OCIKA3KIKA，满足条件。OCI3K动稳定校验设备的极限通过电流峰值63，开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值MAXIKA1134，即3SHIKA，满足条件。MAXS热稳定性校验开关的热稳定性有效值16，开关的热稳定试验时间T4S，开关所在处的TIKA三相短路稳态电流6167，短路发热假想时间25025275S，即3IMAT4102427510462TI162KS2IIMAT26172KAS满足条件。2电流互感器LCZ35的校验电流互感器LCZ35的主要技术参数如下表45电流互感器的技术参数级次组合额定一次电流（A）额定二次电流（A）准确级次额定二次负荷（VA）10倍数不小于0550201003501020800B202705/305/0505/B3/3B/B10005B2035电流互感器LCZ35的B级10倍数曲线如下电流互感器变比的选择1215121575290241128A1NICI取200A1NI动稳定校验动稳定电流42215726，满足条件。MAXIKA3SHIKA热稳定校验热稳定电流13，即TI116927510462TI132KAS23IIMAT26172KAS满足条件。2出线柜出线柜选KYN6140508，其内部线路及一次方案如下型号一次线路图主要设备真空断路器ZN65A405/2000A315电磁操动机构CD10电流互感器LCZ35KYN6140508接地开关柜内设备中电流互感器选变比为3005、级次组合为05B、其他设备的校验同进线柜，均符合要求。3电压互感器及避雷器柜选KYN6140532（改）KYN6140532（改）的内部线路及一次方案如下型号一次线路图主要设备电压互感器JDJ235熔断器XRNP3505AKYN6140532（改）避雷器HY5WZ51/134W（1）由于XRNP35型熔断器属于电压互感器专用保护，无需校验。（2）JDJ235型电压互感器主要参数如下表46电压互感器参数型号额定电压KV试验电压KV额定容量VA最大容量VA一次线圈基本二次线圈辅助二次线圈一次对二次及地二次对地05级时1级时3级时JDJ235350195215025050010004母线联络柜KYN6140512、KYN6140517主要设备及一次线路图如下型号一次线路图主要设备真空断路器ZN65A405/2000A315电磁操动机构CD10KYN6140512电流互感器LCZ35型号一次线路图主要设备电压互感器JDJ235KYN6140532熔断器XRNP3505A表47熔断器XRNP35的主要技术数据额定电压KV额定电流A断流容量（三相）MVA最大切断电流KA当切断极限短路电流时的极限电流（峰值）A熔丝电阻（）3505100017700315二、35KV母线的选择1母线选择（1型号选择母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。本设计采用铜母线（TMY）。（2）母线截面选择按经济电流密度选择母线截面时，根据变压器一次侧的额定电流来选择母线的规格，有20621NI3SU5120A已知铜母线的经济电流密度为225，有916ECS1NIJ2M初步选择TMY1004矩形铜母线。2硬母线校验（1）母线动稳定校验KYN61405型高压开关柜宽1418M，母线中心距为03M,则母线跨距为1818M三相短路电动力3CFFK32SHILA71032175681702596N弯曲力矩按大于2挡计算，即472M310CFL259618NM1066W2BH2406103计算应力为443C6710MPA硬铜母线140443ALMP故母线满足母线动稳定要求。（2）母线热稳定校验6167MINS3IIMATC3102755982母线实际截面为505250（）598S2MINS2故母线也满足热稳定要求。三、母线支柱绝缘子的选择支柱绝缘子是用来固定导体部分并起到绝缘的作用，所以它应具有足够的介电强度的机械强度。可初选ZA35型户内用绝缘子第五章变电站供电系统第一节供电电源选择矿山的供电电源，一般来源于电力系统的区域变电站或发电站。煤矿安全规程中规定“矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷”。为保证供电安全，所以汇能煤业35KV变电站采用双回路供电，主供进线电源由110KV蚕石站35KV配电装置侧出线间隔内引接，备供进线电源取自110KV陈家庄站35KV配电装置侧出线间隔内。第二节系统运行方式及主接线形式的确定一、系统运行方式设计1系统运行方式介绍煤矿变电站属于一级负荷,通常采用二个独立电源供电或双回路供电。为此,煤矿供电系统存在多种运行方式。如下图1所示当断路器1DL8DL的通断状态不同时,大致出现8种运行方式。（1）系统分列运行；（2）系统并联运行；（3）一路运行一路备用；（4）一趟线路运行、二台主变分列运行；（5）一趟线路运行、二台主变并联运行；（6）一台主变运行、二趟线路并联运行；（7）二趟线路并联运行、二台主变分列运行；8二趟线路分列运行、二台主变分列运行图51煤矿典型供电系统图因此按照煤矿安全规程的规定，汇能35KV变电站电源采用分列运行方式，一回路运行时另一回路带电备用，以保证供电的连续性。二、变电站主接线及进出线选择变电站的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，要满足安全、可靠、灵活、经济的设计要求。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路一变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。图52线路变压器组接线A单母线不分段B单母线分段图53单母线接线A内桥式接线B外桥式接线图54桥式接线汇能站35KV侧采用全桥接线方式，该接线方式的优点是对变压器、线路的操作方便、运行灵活。且易于扩展成单母线分段形式。其缺点是设备多、投资大，变电所占地面积大。但考虑告成站的实际情况，此接线方式是合适的。汇能站10KV侧采用单母线分段接线方式，其优点是当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两段母线上的重要负荷供电。且操作方便、运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。其缺点是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该段母线的全部进、出线均停止运行。因此，一、二级负荷必须由接在两母线上的环形系统或双回路供电，以便互为备用。同时变电站采用LGJ型钢芯铝绞线架空进线方式。第三节导线和电缆截面的选择与校验一、导线和电缆截面的选择原则（1）按允许载流量选择导线和电缆截面在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流时，其发热温度不应超过正常运行时的最高允许温度，以防止导线或电电缆因过热而引起绝缘损坏或老化，这就要求通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。（2）按允许电压损失选择导线和电缆截面在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失，以保证供电质量。这就要求按允许电压损失选择导线和电缆截面。（3）按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。对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，宜按经济电流密度选择。（4）按机械强度选择导线和电缆截面这是对架空线路而言的。要求所选截面不小于其最小允许截面。对电缆不必校验其机械强度。（5）满足短路稳定的条件架空线路因其散热性较好，可不做短路稳定校验。电缆应进行热稳定校验，母线也要校验其热稳定，其截面不应小于短路热稳定最小截面S。MIN实际设计中，一般根据经验按其中一个原则选择，再校验其它原则。对于35KV及110KV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，按其它条件校验。二、架空进线截面的选择1选择经济截面I1897ACNUS33504714822查书供配电技术表可知，J09A，则ECSI/J1897/092108MMECEC2为节省有色金属，减少初期投资，选标准截面185MM,即型号为LGJ185的铝2绞线。2校验发热条件查书供配电技术附表A12可知，LGJ185在室外温度为25时的允许载流量为I515AI1897A，所以满足发热条件。ALC3校验机械强度查书供配电技术附表A15可知，35KV架空铝绞线的机械强度最小截面为S35MMI；MAXL1OPMAXL（2）保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置，即IKAOPAXLIREWLI式中，为可靠系数，DL型继电器取12，GL型继电器取13；为接线系RLWK数，由保护的接线方式决定；为继电器的返回系数，DL型继电器取085，GLREK型继电器取08；为电流互感器变比。I最后，保护装置一次侧的动作电流为I1OPKAOPWII2动作时限整定TTT12式中，T为时限级差，定时限过电流保护取05S,反时限取07S3保护灵敏度校验过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流I进2MINK行校验。KS5122MINIOP三、电流速断保护线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，GB5002692规定，当过电流保护动作时限超过0507S时，应装设瞬动的电流速断保护。第三节电力变压器的继电保护一、电力变压器的常见故障和保护配置电力变压器的常见故障分短路故障和不正常运行状态两种。根据电力变压器的常见故障，按GB5002692规定，变压器应装设过电流保护和电流速断保护装置，用于保护相间短路；800KVA以上油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器，应装设气体保护装置，用于保护变压器的内部故障和油面降低；单台运行的变压器容量在10000KVA及以上并列运行的变压器每台容量在6300KVA及以上，或者电流速断保护的灵敏度不满足要求时，应装设差动保护装置，用于保护内部故障和引出线相间短路；装设过负荷保护和温度保护装置，分别用于保护变压器的过负荷和温度升高。、二、变压器的电流保护本设计采用GL15/10型感应式过流继电器，两相两继电器式接线，电流互感器变比为600/5A，去分流跳闸的操作方式。1变压器的过电流保护（1）动作电流整定（1530）245OPKACIRELWI1NI0833510A动作电流整定5。（只能整数，且不能大于10。）OPKACIOPKAC保护一次侧动作电流为56001OPIIWOPKACI012（2）动作时间整定变压器二次侧出线过电流保护的最大动作时限为1S100717S1T2T（3）灵敏度校验1715SK2MIN1OPI634570变压器灵敏度满足要求。2电流速断保护变压器电流速断保护的动作电流应躲过变压器二次侧母线三相短路时的最大穿越电流，即IIKAOPIWREL3MAXK3变压器的零序电流保护零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25,即I025IKAOPIRELN2三、变压器的瓦斯保护1瓦斯保护的原理瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB5006292规定，800KVA及以上的一般油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部出现故障时，电弧的高温会使变压器内的油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。瓦斯保护的主要特点是动作快，灵敏度高，稳定可靠，接线简单，能反映变压器油箱内部的各种类型故障，特别是短路匝数很少的匝间断路，其他保护可能不动作，对这种故障，瓦斯保护具有特别重要的意义，所以瓦斯保护式变压器内部故障的主要保护之一。因此，本设计采用瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。、2瓦斯保护的整定表61瓦斯保护整定表轻瓦斯保护动作整定值变压器容量/KVA重瓦斯保护动作整定值/MS1连接继电器导油管直径/MM整定值/CM31000及以下0925110100010000105022010000以上一般可整定为1180250左右四、变压器的差动保护电流速断保护虽然动作迅速，但它有保护“死区”，不能保护整个变压器。过电流保护虽然能保护整个变压器，但动作时间太长。气体保护虽然动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。GB5002692规定10000KVA及以上的单独运行变压器和6300KVA及以上的并列运行变压器，应装设差动保护；6300KVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护；当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设差动保护。、图62变压器差动保护原理接线图第四节操作电源厂矿供电系统或厂矿变配电所中的测量仪表、监测装置、控制及信号装置、继电保护装置、自动装置、运动装置和保护一次电路运行的电路等所组成的电路，称为二次回路。二次回路的任务是对一次回路极其设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护。二次回路的操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和信号、继电保护装置回路、监测系统及其他二次回路所需的电源。一般变电所均采用直流操作电源。汇能35KV变电站内直流电源采用镍镉蓄电池组，镍镉蓄电池组直流电源所有设备都装在屏上，该屏可与变电所控制屏、保护屏合并布置，不需设蓄电池室和充电机室。第五节自动重合闸和备用电源自动投入装置一、自动重合闸装置（ARD）自动重合闸装置是当断路器跳闸后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。主要用于架空线路。自动重合闸还有时与速断保护配合使用，以补救它的无选择性动作。但应注意，根据煤矿安全规程的规定，禁止在直接向井下供电的10KV线路上装设自动重合闸装置。二、备用电源自动投入装置（APD）在对供电可靠性要求较高的变配电所中，通常采用两路及以上的电源进线。或互为备用，或一为主电源，另一为备用电源。备用电源自动投入装置就是当主电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速将备用电源投入运行，以确保供电可靠性的装置。第六节变电所综合自动化变电所综合自动化系统就是将变电所的二次设备经过功能的组合和优化设计综合为一体，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。综合自动化系统的基本功能有三个方面微机监测功能、微机保护功能和微机通信功能。第二章防雷保护和接地保护第一节过电压及雷电概述一、过电压的种类过电压是指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压。过电压按产生原因可分为内部过电压和雷电过电压。1内部过电压内部过电压是由于电力系统正常操作、事故切换、发生故障或负荷骤变时引起的过电压。经验证明，内部过电压一般不超过系统正常运行时额定相电压的34倍，对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。2雷电过电压雷电过电压亦称外部过电压或大气过电压，是由电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电冲击波的电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，对电力系统的为好远远超过内部过电压。其可能烧毁电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。二、雷电过电压的种类雷电可分为直击雷、感应雷和雷电侵入波3大类。第二节防雷保护装置一个完整的防雷设备由接闪器、引下线和接地装置3部分组成。1避雷针和避雷线避雷针与避雷线的作用是防护电气设备、线路及建筑物等免遭直击雷的危害。避雷针（线）高于被保护设备，并具有良好的接地，所以能起到防护作用。放电电流由避雷针（线）及其接地装置泄露入地，从而使它附近一定空间范围内的物体免遭雷击，这个免受雷击的空间称避雷针的保护范围。它与避雷针（线）的高度H和数量有关。本次35KV变电站采用3支30M高独立避雷针构成保护网以防全站设备直击雷。当变电站高度分别为45M、5M、6M时，则单支避雷针的保护范围为R（15H2H）PXX两支避雷针间保护范围的最低高度H为0HHD/7P0两针间H高度水平面上的最小保护宽度B为XXB15（HH）X0X表71计算结果表联合保护最窄处BX保护半径RX避雷针编号避雷针高度H避雷针距离DH45XH5XH6H45H5H623035434232N33035434232N1N262893286286253N2N347073308296274N3N159057291282582避雷器避雷针（线）虽能保护电气设备免遭直接雷击，但电气设备还会受到感应过电压或雷击线路时沿线路产来的过电压行波，因此应设置避雷器防止上述过电压对电气设备的危害。由于避雷器一端与被保护设备并联，另一端接地，且放电电压低于被保护设备的绝缘水平，当过电压波入侵设备时，避雷器首先放电，将其电能泄露入地，从而使电气设备绝缘免遭破坏。目前常用的有阀式避雷器、金属氧化物避雷器和保护间隙。本变电站35KV、10KV配电装置进、出线柜内均设氧化锌避雷器，以防雷电侵入波和过电压。第三节变电所与线路的防雷措施一、变电所的防雷保护1装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。2高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器