供电技术课程设计

1、兴华煤矿地面变电所部分设计前言变电所是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足煤矿对生产发展的需要，提高供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建35kV变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。此设计任务旨

2、在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。1变电所主变压器的选择。1、35/6.3KV变电所设计规范（GB50059-92）（主变台数的确定）第3.1.2条 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。第3.1.3条 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台

3、时，其余变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。已知系统情况为系统通过双回35kV架空线路向待设计变电所供电，且在该待设计变电所的负荷中，同时存在有一、二级负荷，故在设计中选择两台主变压器。2、主变压器容量的确定（1） 主变压器容量一般按变电所建成后5至10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10至20年的负荷发展。（2） 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。3、主变相数的选择（1） 变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件

4、，可靠性要求及运输条件等因素。（2） 当不受运输条件限制时，在110kV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。4、主变绕组连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国35kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多经过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。由于待设计变电站为35kV电压等级降压至6.3kV故绕组连接方式为Y0/。根据该待设计变电所负荷分析确定：采用两台主变压器。5、是否选择有载调压变压器由于我国电力不足，缺电严重，

5、电网电压波动较大，变压器的有载调压是改善电压质量，缺少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求35kv及以上变电所至少采用一级有载调压变压器。6、主变冷却方式主变一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足情况下，为缩短占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术发展，在大容量变压器中，采用了强迫油循环导向冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。据上所述 因S总=96078.4317*0.6=57

6、647.06KVA2 负荷计算与变压器的选择2.1 供电负荷的分类电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：1中断供电将造成人身伤亡时。2中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中

7、，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。对一级负荷一律应由两个独立电源供电。二级负荷是较重要的电力负荷对该类负荷供电的中断，将造成工农业大量减产、工

8、矿交通运输停顿、生产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。三级负荷是不属于上述一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等2.2 设备容量确定将不同工作制的铭牌功率换算为统一的功率。电动机（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

9、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： (2-1) 式中 换算的额定容量，千瓦； 与某一暂载率相应的电动机铭牌功率，千瓦； 与相对应的暂载率； 换算的暂载率，即25%。2.3 需用系数的含义以一组用电设备来分析需用系数值的含义。设该组用电设备有n台电动机，其额定总容量为（kw）。则当此用电设备组满载运行时需从电网接用容量 ； KW （2-2）式中 用电设备从电网吸收容量，KW； n台电动机的加权平均效率， （2-3）然而n台电动机同时运行的可能性很小。可以定义同时运行系数本次设计所需用席数按照参考质

10、料均已记入表中2.4 计算低压侧负荷计算1、各设备组求计算负荷的基本公式1）、有功负荷（KW）Pcn=式中， （2-4）为用电设备组或用电单位的需要系数；为用电设组或用电单位的总设备容量；2）、无功负荷（KVar）式中， （2-5）为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值；3）、视在负荷（KVA）= （2-6）4）、用电设备组的计算负荷电流（A） 式中为额定电压； （2-7）2、多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷1）、有功负荷（KW） i=1，2，3.m 式中， （2-8）为各组的计算负荷(KW)；为有功负荷同时系数，由设备组计算车间配电干线负荷时可取=0.850.9

11、5，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取=0.80.9。2）、无功负荷（KVar） 式中， （2-9）=为各组无功计算负荷(Kvar)；为无功负荷同时系数,由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取=0.850.95 。 3）、视在负荷（KVA） (2-10)3、全矿年计算负荷P总=PN Q总=QN 式中 (2-11)PN是N个用电设备组的有功功率之和，QN是N个用电设备组的无功功率之和4、集中补偿后容量计算 (2-12)2.5 兴华煤矿负荷计算过程1、(1) 地面高压包括：主提升机、副提升机、压风机、通风机 (2) 地面低压包括：造煤场、机选长、办公楼、工人村、浴池 (3) 井下用电包

12、括：主排水泵、整流房、井底车厂、采掘用电 2、根据要求及需用系数负荷计算公式，分别计算矿用负荷1）主井提升机=800kw =0.86 cos=0.86 tan=tan(artcos)=0.59=0.86800=688kwQ10=tan=6880.59=405.92kvarS10= =798.8kvaI10=S10/UN=798.8kva/（6000）=76.86A2) 副井提升机=750kw =0.84 cos=0.81 tan=tan(artcos)=0.73=Pe=0.84750=630kwQ20=tan=6300.73=459.9kvarS20= =780.01kvaI20=S20/UN

13、=780.01/(6000)=75A3) 压风机=500kw =0.87 cos=0.83 tan=tan(artcos)=0.67 n=3kw 因为只有两台工作，故kw=0.87500=435kwQ30=tan=4350.67=291.45kvarS30= =523.61kvaI30=S30/UN=523.61/（6000）=50.38A4) 通风机=500kw =0.88 cos=0.8 tan=tan(artcos)=0.75=Pe=0.88500=440kwQ40=tan=4400.75=330kvarS40= =550kvaI20=S40/UN=550/（6000）=52.92A5)

14、 主排水泵=650kw =0.89 cos=0.87 tan=tan(artcos)=0.57=Pe=0.89650=578.5kwQ50=tan=578.50.57=329.74kvarS50= =665.88kvaI50=S50/UN=665.88/（6000）=64.1A这样井下6kv低压母线上（不包括排水泵）低压母线有功、无功、视在功率计算负荷、负荷电流如下：688630+435440578.5=2771.5kw=405.92+459.9+291.45+330+329.74=1817.01kvar=3314.02kva=3314.02/(6000)318.89同理可得380v线上各负荷

15、的有功、无功、视在功率计算负荷如下表：设备名称 造煤场9005581058.94机选厂1427.61027.8721759.14办公楼5.393.7736.58工人村11772.54137.66浴池7.6764.338.82整流房7760.0697.65井底车场118.585.79146.30采掘用电2794.51509.033175.91380v线上的有功、无功、视在功率计算负荷、负荷电流：5447.666kw=3321.395kvar=6380.339kva=6380.339/(6000)613.94A这样可求得变电所变电所：总的有功功率为： =8219.166KW总的无功功率为： =51

16、38.41Kvar考虑同时需用系数，有功功率取0.9，无功功率取0.9，得：总的有功功率为： =7397.2494KW总的无功功率为： =4624.569Kvar总的视在功率为： =8723.872Kva计算可得功率因数约为cos4，需用电容器补偿。2.6 电容器的选择1、电容器组接线方式的确定电容器组接线方式有星接和角接，本次设计采用的是角接(1)Y接法：若3线路断开，电容器组不变，将造成严重不平衡，中性点位移，会使有的相电压升高，而烧毁电容器组。Y接法(2)接法：可以防止由于电容器容量不对称时，由于中性点位移而使有的相电压欠压，有的过压，从而造成电容组烧毁的现象。接法若发生一相断路，只影响

17、各相补偿容量有所减少，不至于严重不平衡，若A相断路，3组不变，不会造成严重不平衡。2 补偿后系统容量及各相补偿电容器个数经计算全矿功率因数cos=0.841.5 符合要求（3）动作时限 s过流保护的整定计算（1）动作电流该站的总负荷为10000KVA，则进线的最大长时负荷电流为一次动作电流 过流保护的接线方式是选用二相三继电器接线（可以提高远后备保护的灵敏度），接线系数=1, 选用电磁型电流继电器, 返回系数=0.85，CT变比为200/5，则二次动作电流： =347.3=8.68A由计算，选用DL-19电流继电器，电流整定范围为520A（2）灵敏度检验a.近后备灵敏度检验查表3-1 可知，3

18、5KV母线上的最小二相短路电流为4.21KA,则1.5 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6.11KA, 则 合格（3）动作时间 s35kv母线开关保护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DL20，电流整定范围为12.550A。灵敏度校验也同35kV进线限时速断校验一样，校验合格。主变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0.8m/s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。主变差动保护矿区

19、35kV变电所主变压器是三台变压器，连接组为Y/11，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5.571kA，最小运行方式下的两相短路电流为4.21kA；6kV母线归算至平均电压为6.3kV的最大运行方式三相短路电流为7.64kA, 最小运行方式下的两相短路电流为6.11kA。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1.3kA，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3

20、5kV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，A（3）确定差动线圈（基本侧）匝数平衡线圈I、II分别接于35kV侧及6kV

21、侧。计算基本侧（35kV）继电器动作电流： A35kV侧工作匝数匝 取6匝35kV侧继电器实际动作电流为A。（4）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A（5）计算由于实用匝数与计算匝数不等而产生的相对误差 0.05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6匝； 6kV接线方式侧Y形，变比1000/5；35kV接线方式侧，变比300/5；3主变过流保护为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为差动和瓦斯保护的后备保护，变压器还必须装设过电流保护。过电流保护动作应躲过变压器的最大工作电流整定。一次动作电流为： A继电器动作电流为：A 选用继电器 DL18，2.5-10