35kv煤矿变电站毕业设计论文

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1、1 绪 论12 负荷计算与变压器选择3负荷分级与负荷曲线32.1.1 供电负荷分级及其对供电的要求32.1.2 负荷曲线32.2 矿井用电负荷计算42.2.1 设备容量确定42.2.2 需用系数的含义52.2.3 需用系数法计算电力负荷52.3 功率因数的改变92.4 主变压器的选择102.4.1 变电站主变压器容量的确定10 主变压器台数的确定102.4.3 主变压器损失计算112.4.4 主变压器选型112.5 全矿年电耗与吨煤电耗123 供电系统的确定与短路计算133.1 短路电流的分类与计算目的133.1.1 短路的原因153.1.2 短路的种类153.1.3 短路的危害153.1.4

2、 短路电流计算的目的153.1.5 短路电流计算的标幺值法153.2 短路电流计算163.2.1 计算各元件的电抗标幺值163.2.2 短路电流计算173.2.3 短路电流的限制及限流电抗器的选择213.2.4 电抗器的选择213.3 井花沟矿供电系统简图223.3.1 主接线形式223.3.2 单元接线223.3.3 桥形接线233.3.4 单母线分段式接线244 设备选型264.1 35kv设备选型264.1.1 35kv架空线、母线的选择264.1.2 电压互感器、熔断器的选择274.1.3 电流互感器的选择284.1.4 35kv避雷器选择284.1.5 带接地刀闸的隔离开关选型284

3、.1.6 隔离开关的选择294.1.7 35kv断路器的选择294.2 6kv电气设备的选择314.2.1 母线的选择314.2.2 母线瓷瓶及穿墙套管324.3.3 断路器选择334.2.4 隔离开关选择334.2.5 电流互感器的选择344.2.6 下井电缆型号及截面的选择344.2.7 电压互感器的选择354.2.8 配电柜的选择355 继电保护方案及调整385.1 概述385.2 继电保护的优化配置及整定原则395.3 供电系统继电保护配置情况395.4 35kv进线保护395.4.1 限时速断保护的整定计算395.4.2 过流保护的整定计算405.4.3 35kv母线开关保护41主变

4、器保护415.5.1 主变差动保护415.5.2 主变过流保护435.5.3 主变过负荷保护445.6 6kv母联保护445.7 各6kv出线保护446 变电所室内外布置466.1 电气总平面布置的特点466.2 变电站土建要求466.3 电气照明477 防雷保护及措施497.1 变电所的防雷497.1.1 变电所的防雷设计原则497.1.2 变电所主要防雷设备497.1.3 防雷设计基本经验497.1.4 变电所的防雷设计507.2 变电所的接地设计527.2.1 设计原则537.2.2 简单接地设计53致 谢54参考文献551 绪 论井花沟矿是淮北矿业集团下属一个子矿，位于安徽省淮北市。其

5、设计生产能力、入洗能力均达90万吨/年。矿井位于煤田东部，井田面积22.3平方公里，现在部分设备正处于更新中，其属于厚砾石层覆盖区，比较突出的采煤技术是单体支柱放顶煤开采，井深约在400米左右，由于其地下水丰富，该矿总共配有12台大型潜水泵，由于大型潜水泵的使用，其年耗电量大大增加。按其采煤量计算耗电总耗电时间是4000h/年。井花沟矿供电系统由三条35kv进线供电。其矿内变配电所占地约2200平方米，三条进线分别到所内室外三个35/6kv主变压器，平常起用一台主变，地下水丰富的夏季一般开两台主变，室外部四脚分别设置四个15米高的避雷器。采用单母分段的主接线形式，主母线分为三段，每段母线间以断

6、路器隔开使用高压六氟化硫断路器，稳定性及灭弧能力较高。表 1.1 全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压v线路类型电机型式单机容量kv安装/工作台数工作设备总容量kw需用系数功率因数离35kv变电所的距离km主 井提 升16000CY14002/1140008708404副 井提 升16000CY10002/1100008508204扇 风机 116000KT8002/180008708224扇 风机 216000KT8002/180008708222压风机16000KT3005/390008608602地 面低 压1380C13501250076082005机修厂3380C4504500

7、6007503综 采车 间3380C48048007007806洗煤厂2380K120007608405大汪村3380K45008008025排水泵16000CX68012/4272008608608井 下低 压2660CX2600072078矿井年产量：110万吨 井筒深度： m，服 务 年 限：100年 该矿井为地下水丰富矿井。矿区冻土带厚度为，变电所土质为粘土;两回35kV架空电源线路长度：l1=l2=6km;两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间：t1=t2=3s;本所35KV电源母线最大运行方式下的系统电抗: =0.28 (=100MVA);本所35KV电源母线最小行方式下的

8、系统电抗:=0.37 (=100MVA);井下6KV母线上允许短路容量: =50MVA;电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；井下6KV电缆（不含下井电缆）总长度: =20km本所6KV母线上补偿后功率因数要求值：最热月室外最高气温月平均值： 最热月室内最高气温月平均值: 最热月土壤最高气温月平均值: 2 负荷计算与变压器选择 供电负荷分级及其对供电的要求根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。井花沟矿属于国有能

9、源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。 二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。 三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。井花沟矿属于比较重要的工业部门，其供配电采用三条进线，下设三个35kv的电力变压器，平常用一台主变，当地下水丰富的春夏季一般采用两台运行，一台备用。 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

10、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、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持续运行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。如图2-2所示，年最大负荷延伸到的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，既全年实际消耗的电能。因此年最大负荷利用小时： ， h （2-1）式中全年消耗的有功电能，kw.h 。而一般计算矿用最大负荷利用小时可以用公式近似计算： （2-2）其中W既为矿井年产煤量（万吨/年），井花沟矿年产量设计为90万吨，实际年产量106万吨。为

11、两班制企业，按公式2-2计算其年耗电量为4000小时左右。2.2 矿井用电负荷计算 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： (2-3) 式中

12、 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，既25%。 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 （2-4）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， （2-5）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本次设计所需用席数按照参考质料均已记入表中 需用系数法计算电力负荷在确定了容量后可以按需用系数法计算负荷1）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

13、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： KW KVA KVA A （26）式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；该用电设备组的设备总额定容量，KW额定电压，Vtan功率因数角的正切值该用电设备组的计算负荷电流，A需用系数2）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。具体计算公式如下： i=1，2，3.m (2-7)式中、为配电干线或变电站低压

14、母线有功、无功、视在功率计算负荷；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;该干线或低压母线上的额定电压，V该干线变电站低压母线上的计算负荷电流，A需用系数、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。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(公式)=1400kw =0.87 costan=tan(artcos=71400=1218kwQ10=tan=12180.64=kvaS10=P10cos= =1176/0.84=1450kvaI10=S10/UN=14506000=a2) 副井提升机=1000kw =0.85 costan=

15、tan(artcos=1000=850kwQ20=tan=8500.698=593kvaS20=cos= =850/0.82=1036kvaI20=S20/UN6000=99a3) 扇风机1=800kw =0.87 costan=tan(artcos=800=696kwQ30=tan=6960.698=485kvaS30=cos= =696/0.82=848kvaI30=S30/UN6000=81a4) 扇风机2=800kw =0.87 costan=tan(artcos=800=696kwQ40=tan=6960.698=485kvaS40=cos= =696/0.82=848kvaI20=

16、S20/UN6000=81a5)压风机=300kw =0.86 cos=0.82 n=3=3300=900kwtan=tan(artcos=900=774kwQ50=tan=7740.698=540kvaS50=cos= =774/0.82=943kvaI50=S50/UN6000=90a6）排水泵=680kw =0.86 cos=0.86 n=4=4680=2720kwtan=tan(artcos=2720=2339kwQ50=tan=23390.5933=1388kvaS60=cos= =2399/0.86=2789kvaI60=S60/UN6000=268a这样井下6kv低压母线上（不包

17、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：1176850696696774=3538kw=+593+485+485+540=2882kva=4563kva=45636000439a同理可得380v线上各负荷的有功、无功、视在功率计算负荷、负荷电流以及（表21）380v线上的有功、无功、视在功率计算负荷、负荷电流：表2-1设备名称地面低压10267161251机修厂270243363综采车间336270431洗煤厂9127311169大汪村360270450井下低压2016161725841026270336360912=2904kw=716+243+270+270+731=

18、2230kva=3661kva这样可求得变电所变电所总的有功功率为11493KW，无功功率为8118K。考虑同时需用系数K，有功功率取0.8，无功功率取0.9，得：总的有功功率为9194KW，总的无功功率为7306 K。计算可得功率因数约为0.79，需用电容器补偿。2.3 功率因数的改变经计算全矿功率因数9194/11743=3若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不便的前提下，电流将增大。这样电能损耗和导线截面增加，提高了电网初期投资的运行费用。电流增大同样会引起电压损失的增大。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。 需要电容器的容量： QcPz（tg1tg2）

19、(2-8)式中 Qc补偿电容器的容量，单位：千乏Pz总有功功率， 单位：千瓦tg1补偿前的功率因数，tg2补偿后的功率因数,计算可知，tg10.776Qc9194(0.776-0.329)=4109选择GR-1C-08型电容柜，容量为270千法。需用电容柜的数量：N=4109270=15.2 取16个柜利用电力电容补偿容量为Qc270164320千法补偿后变电所总无功功率：Qz7306-4320=2986千法补偿后的功率因数：1 满足要求。由于煤矿变电所6千伏供电采用单母线分段，电容器分别安装在一 、二，三段母线上。故每段补偿电容器容量1440千乏。分别安装5个电容柜。共计十六个电容柜。满足无

20、功功率的补偿要求。2.4 主变压器的选择 变电站主变压器容量的确定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510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020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。对于有重要负荷的变电站，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；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。（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。 主变压器台数

21、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12级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。(4)针对井花沟矿地下水丰富的特殊原因，本矿采用三台主变，一般启用一台，两台备用，当地下水丰富季节采用两台主变一台备用。 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（2.2 负荷计算中的）公式计算负荷按下式近似计算如下：k

22、wkvar变电所35千伏母线总负荷： kW kvar kVA 主变压器选型为了保证煤矿供电，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变压器为：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SF710000/35型电力变压器两台，作为主变压器。SF-10000/35型电力变压器技术数据如下： 表2.2 SF-10000/35型电力变压器技术数据容量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kW100003553矿井变电所主变压器两台采样分列同时运行，所以

23、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 kVA2.5 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： 3 供电系统的确定与短路计算3.1 短路电流的分类与计算目的。图3.1 短路点的设置图3.2 等值电路图 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。 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

24、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。 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。 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

25、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。 短路电流计算的标幺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

26、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。3.2 短路电流计算本矿井主井提升机，副井提升机、压风机及扇风机总容量超过定值（800kW及以上），且距6kV母线距离很近，计算点（6.3kV）短路参数时考虑附加电源，计算点短路参数时考虑主提升机的影响，其它短路点不考虑附加电源。 计算各元件的电抗标幺值选取基准容量：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37kV，kA计算点及其其它短路点时，选取6.3kV，kA37kV母线最大运行方式时系统阻抗0.28，小运行方式时系统阻抗为0.37。主变压器：电缆线路： 架空线路： 短路电流计算点短路：

27、（1）最大运行方式： kA MVAkAkA（2）最小运行方式： kAkA点短路（1）最大运行方式： kA MVA（2）最小运行方式：kA kA点短路：（1）最大运行方式： kA MVA kA kA（2）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 kA（2）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。表3.1 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（kA）（MVA）（kA）（kA）（kA）短路点557135714284635kV母线83436116kV母线6

28、4370216399775117井下变电所大汪村80地面低压扇风机278主井提升机78副井提升机机修厂扇风机1洗煤厂压风机1综采车间排水泵61电抗器 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。 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

29、流： A下井电缆根数Cn按下式确定： （取偶数） 式中Pp ,Qp井下主排水泵计算有功、无功负荷，kW、kVar; Pd, Qd井下低压总的计算有功、无功负荷，kW、kVar; 360下井电缆150mm2经45度修正后的安全载流量，若矿井负荷较少可据此原理选用120mm2，95 mm2等； 1规程规定所必须的备用电缆。井下计算负荷为2016kW，工作电流为 ,经计算与方案比较，决定选用四根YJV426000 3表3-2 下井电缆（铜芯）型号YJV426截面2535507095120150IY40,A135164194242293335380外径38.8重量电导率/mm2 (线芯温度为50度)下

30、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：A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kV，A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33.3 井花沟矿供电系统简图 主接线形式变电站的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组

31、成部分，它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数容量等因素有关。 单元接线发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。它具有接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压级母线，使得在发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对而言于具有母线时，有所减小等特点；这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。 桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，多采用桥形接线，使用断路器数目最少；桥形接线可分为内桥式和外桥式；内桥式桥连断路器设置在变压器侧，外桥式桥连断路器则设置在线路侧。桥连断路器正常

32、运行时处于闭合状态。当输电线路较长，故障几率较多，而变压器又不需经常切除时，用用内桥式接线比较合适；外桥式接线则在出线较短，且变压器随经济运行的需要需经常切换，或系统有穿越功率流经本厂时，就更为适宜。外桥接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母分段接线，且投资少，占地面积小，缺点是倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护，适用于进线短而倒闸次数少的变电所或变压器经常驻需要切换以及可能发展为有穿越负荷的变电所。内桥结线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资与占地面积无较全桥少，缺点是操作变压器和扩建成全桥或单母分段不如外桥方便，适用于进线距离行

33、，变压器切换少的终端变电所。 单母线分段式接线有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配电母线以及桥式接线变电所主变二交侧的配电母线，多采用单母分段，多用于具有一二级负荷，且进出线较多的变电所，不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线的全部进出线均应停止运行。W1QF1W2 图3.4 单母线分段式接线方案比较：单元接线当其中一元件发生故障时整个单元都要停电检修，不能满足该矿供电的要求。单母线分段接线一般用于进出线回路较多的中间变电所。我们在35千伏侧选用全桥型接线，全桥型接线灵活可靠，也可扩展成为单母线分段接线。而6千伏侧我们则选用单母线分段接线。综合比较井花沟矿的35k

34、v侧采取外桥形式的主接线，而其6kv线路上采取单母分段，共分三段，每段之间用断路器，隔离开关连接。图3.5 井花沟矿供电系统简图4 设备选型4.1 35kv设备选型 35kv架空线、母线的选择变电所中各种电压配电装置的母线,以及电器间的连接大都采用铜、铝或钢的矩形、圆形、管形裸导线或多芯绞线。铜的导电性好，抵制化学侵蚀性强，因此在大电流装置中或在由化学侵蚀的地区宜采用铜导线。铝导线比重小，比较经济，在屋内外配电装置中都广泛采用铝母线。母线的截面形状，35KV及以下的屋内配电装置中，都采用矩形截面。因为它的冷却条件好，对交流肌肤效应的影响小。35KV室外高压架空线、母线一般选用钢芯铝绞线，导线截

35、面应按经济电流密度选择，按长时允许电流进行校验，并应校验其电压损失是否合乎要求。高压线路的电压损失不允许超过5%，此外架空线路的导线应有足够的机械强度，不应由于机械强度不够而发生事故。a. 按经济电流密度计算： A=I/J（mm）式中 A导线经济截面积，mm； J经济电流密度， A/ mm； I最大工作电流，A；I=P/Ucos=1000035=182A式中 U线路额定电压，千伏； P最大负荷，千瓦； cos功率因数； A=182/1.15=158 mm,选A=185 mm，其型号为钢芯铝绞线LGJ185b. 按长时允许电流校验，查得LGI170的屋外载流量为515A(25),钢芯铝绞线最高温

36、升不超过+70，假设导线长期工作温度为40，则40时的载流量为：I=515=446A182符合要求c. 三相架空线路损失校验按下式计算U%=式中R线路单位长度电阻，X线路单位长度电抗，设线间几何间距为2m，已知P=9160、L=6km、tanU%=1.145 校验合格d. 母线按短路热稳定进行校验A 已知t=3s I=5.571kA, 式中A所选导线截面，mm；C材料热稳定系数，C=95；K集肤效应系数，取1；I短路稳定的最大有效值；A=102mm185 mm 校验合格所以35KV母线和架空线，均选用LGJ185型钢芯铝绞线 电压互感器、熔断器的选择互感器是交流供电系统中一次回路将交流电流或电

37、压按比例降低供二次回路仪表使用。根据一次额定电压选择。并按二次负荷大小及负荷准确等级校验。本设计为终端变电所，不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台双圈油浸互感器，其型号为JDJJ235，属户外式电压互感器，采用V型接法分别接在35KV两段母线上，配用二个RN35型限流熔断器，该产品仅作为电压互感器短路保护之用，其最大切断电流为17KA，最大切断容量1000MVA。另外选用3个RW35/200800户外跌落式熔断器，配合3台变压器。电压互感器地选择： ue=35kV，根据产品手册选用JDJJ2-35型电压互感器。其技术参数如表4.1所示。表4.1 JDJJ2-35型电压互感器技术参数一次电

38、压（kV）35/额定容量为0.5级150Va,一级250VA基本二次线圈(kV)0.1/3级500VA辅助二次线圈(kV)最大容量1000VA电压互感的校验按准确等级与二次负荷校验。矿井变电所35千伏主接线为全桥接线，各计费及考核有功电度表五块。共计十块。按35千伏设备分段运行，每段互感器承担的负荷为五块。查电力工程设计手册表3410得每相电度表电压线圈消耗为1.5va 电度表总消耗功率为p51.512.99150 符合要求。 电流互感器的选择电流互感器选用LCW35型户外支持式、多匝油浸瓷绝缘的高压电压互感器，单独装设，利用一次线圈的串并联，可得到不同的变比，选用额定电流变比为151000/

39、5，准确级次0.5，1S热稳定倍数65，动稳定倍数100。 35kv避雷器选择一般选用变电站避雷器FZ-35型，选两组分放在35KV两段母线上，与电压互感器供用一个间隔。 带接地刀闸的隔离开关选型表4.2 GW-35GD/600型隔离开关项目实际需要值GW-35GD/600电压电流动稳定热稳定35kvI/U=iI35kv600A50KAI=14KA从上表计算中可知，该电器的额定值都大于实际值，选用该设备符合要求，其操作机构配套选用CSG型。 隔离开关的选择初步拟定选用隔离开关型号为GN2-35/1000,校验:(1) GN2-35/1000的额定电压为35kV, 而35kV，满足要求。(2)

40、GN2-35/1000的额定电流为1000A =符合要求。(3)=70kA,满足动稳定校验。(4)热稳定校验=25KA T=3S满足热稳定校验。 35kv断路器的选择额定电压选择断路器的额定电压应大于或等于所在电网的工作电压,即 额定电流选择 断路器的额定电流应大于或等于它的最大长期工作电流，即 由于高压断路器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的运行方式下电路持续工作电流的要求，即取最大长期工作电流当断路器使用的环境温度高于设备最高允许环境温度，即高于40但不超过60时，环境温度每增高1，工作电流可减少为额定电流的1.8；当使用的环境低于40时，环境温度每降低1，工作电流可

41、增加为额定电流0.5，但其最大负荷不得超过的 20。开断电流选择 在给定的电网电压下，断路器的开断电流不应小于实际瞬间的短路电流周期分量，即 当断路器的较系统短路电流大很多时，为了简化计算，也可用次暂态电流进行选择，即动稳定校验若断路器的极限通过电流峰值，大于三相短路时通过断路器的冲击电流，则其动稳定便满足要求，即热稳定校验 制造厂给出了断路器t秒内的热稳定电流，即在给定时间内，电流通过断路器时，其各部分的发热温度不会超过最高短时允许发热温度。因此，制造厂规定的短时允许发热量应大于短路期间短路电流所发出的热量，则此断路器满足热稳定要求。可表示为 初步拟定选用断路器的型号为高压六氟化硫断路器（L

42、W-35/1600）校验:(1) 高压六氟化硫断路器（LW-35/1600）额定电压为35kV, =35kV, ,符合条件。(2) 高压六氟化硫断路器（LW-35/1600）额定电流为1600A,最大长期工作电流为 AIN=1600A 即，因此负荷技术条件。（3）断路器开断电流16kA，5.571kA， 符合技术条件。（4）63kA， 满足动稳定校验。（5）It=63kA,t=4秒 I2tt=6324=15876 kA2SQt=124.147 kA2S,满足热稳定校验。表4.3 断路器的选择项目实际需要值LW-35/1600额定值电压35KV35KV电流1600A动稳定i63KA热稳定I63K

43、A断路容量S=97MVA1500MVA上述数据表明LW-35/1600断路器合乎要求，考虑室外设备操作人员的安全和今后的发展，选用CD240G电磁操作机构。4.2 6kv电气设备的选择 母线的选择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、热稳定性进行校验。(1) 按长时允许电流选已知长时允许电流算得I=1011A，查得铝母线LMY1008平放在40，其最大允许载流量为1210AI=1011A ，所选型号满足要求。(2) 按动稳定性校验单条母线三相位于同一平面布置时，产生的最大应力为：=1.76（）i 10（kg/cm）其中L跨距，cm ；a母线相间的距离,cm；i短路冲击电流

44、，KA；w母线抗弯矩，cm；查得电缆LMY1008的抗弯矩w=13.4 cm、L=120cma=25cm、i=7.64KA 。代入得= /cm700 kg/cm满足要求(1)按热稳定校验A 已知 t=0.75s I=7.64KA 查得C=95 K=1 A=800 mm满足要求。 母线瓷瓶及穿墙套管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。室内6KV选用母线支持瓷瓶，在穿墙的地方选用穿墙套管。a.高压穿墙套管按电压、电流选用CWLB10/600型室外穿墙套管。=5.91KA12KA 满足要求c.动稳定校验 查得穿墙套管受力公式P=F i10kg 已知 L=120cm， a

45、=25cmi=7.64KA =450kg 满足要求 断路器选择表4.4 断路器选择项目实际需要值ZN2810/1600电压UU=10kv电流I=1011AI=1600A断路容量S=57MVAS=80MVA断流量II=45KA动稳定ii=75KA热稳定II上述数据表明所选断路器符合要求，选用CD240G电磁操作机构，电动操作。 隔离开关选择其所选型号有GN1910c、GN1910c/630、GN1910/630、GN1010、GN1910c/400等，其操动机构配套选用手动CS61T型。表4.5 6kv隔离开关的选择项目实际需要值GN1910c/400GN1910/630电压U=10kvU=10

46、kv电流1011AI=400AI=600A动稳定ii=75KAi=75KA热稳定II对上述两种最小额定值的隔离开关校验符合要求，故都符合要求。 电流互感器的选择电流互感器确定选用LMJC10，变比为50/5、100/5、150/5、600/5、1000/5、6000/5等级为0.5/C型，其型号含义是母线式磁绝缘接地保护。还有LQJ10，变比为5100/5，等级为0.5/3，型号含义为环氧树脂浇注式电流互感器。 LQJC10，变比为150400/5，等级为0.5/C，型号含义为环氧树脂浇注式瓷绝缘接地保护的电流互感器。经过动、热稳定性校验，都大于实际值，这三种型号的电流互感器能满足要求。 下井

47、电缆型号及截面的选择高压电缆型号根据敷设地点及敷设方法选，在地面一般选油侵纸绝缘铝包铠庄电缆，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，按长时允许电流最小热稳定截面校验，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。(1)下井电缆选择计算负荷电流为： A则 mm2选ZQD5-6-370型号电缆。 (2)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。 (3) 热稳定性校验m

48、m270mm2热稳定符合条件。下井电缆选用ZQD5-6-370型号电缆。 电压互感器的选择电压互感器选用JDZJ系列，为单相三卷浇注绝缘户内。供中性点不接地系统，做电流、电能测量及单相接地保护用。用三台JDJZ型可取代JSJW型电压互感器，产品能在1.1倍额定电压下长期运行，并能在八小时内无损伤地承受2倍额定电压。选择型号为JDZJ10，额定电压原线圈6/，选用0.5级额定容量为30MVA。 配电柜的选择根据电力工程设计手册表309一次接线标准方案选用GG-1A型。GG-1A。表4.2 GG-1A型高压开关柜技术数据名 称参 数名 称参 数额定电压(kV)3、6、10额定热稳定时间2最高工作电

49、压母线系统单母线额定电流(A)630、1000、1250、2000、3000操动机构型式电磁式,弹簧式额定开断电流(kA)16、31.5、40外形尺寸120018003210(1). 主进线 GG-1A-25 3个柜(2)联络柜 GG-1A-26和GG-A-28 3个柜(3)馈电柜对双回路选用 GG-1A-07 22个柜电容器柜 ，支农，等 GG-1A-03 9个柜电压互感器柜 GG-1A-54 3个柜备用 备用 煤气站 压风二回路 电抗器 洗煤厂主变 主井二回路 副井二回路 风井北路 配电房南变 东组电容器 联络备用潜水泵 修理厂 潜水泵 主井一回路 西组电容器 洗煤厂浮选 潜水泵 风井南路

50、 洗煤厂主变 配电房北变 循环水泵 压风一回路 副井一回路 电抗器潜水泵开关西德里滋潜水泵开关西德里滋潜水泵开关西德里滋潜水泵开关西德里滋潜水泵开关西德里滋下井三回路 下井四回路 下井二回路 潜水泵 电抗器 潜水泵 碳化硅厂大汪村 5 继电保护方案及调整5.1 概述供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。常见的主要故障是相间短路和接地短路，以及变压器、电动机和电力电容器等可能发生的匝间或层间局部短路故障。不正常的运行状态主要是指过负荷，一相断线、一相接地及漏电等不正常工作情况。短路故障往往造成严重后果，并伴随着强烈的电弧、发热和电动力，使回路内的电气设备遭受损坏。长期过负荷使设备绝缘老化；一相断线易引起电动机过负荷；对于中性点不接系统，一相接地可能形成电弧接地过电压，并使其它两相对地电压升高倍，两种过电压都可能引起相间短路。在煤矿井下，接地能引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。因此，当故障或不正常运行状态发生时必须及时消除。为了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护装置。为了使继电保护装置能准确地及时完成上述保护任务，在设计和选择继电保护装置时，一般应满足以下四个基本要求。（1）选择性选择性是指当