煤矿企业地面35／6kV变电所设计(正文)

矿山电工学课程设计说明书设计题目: 助学院校:自考助学专业:姓 名:自考助学学号:成 绩:指导教师签名:河南理工大学成人高等教育2O 14 年 10 月 1 日40第 一 章 目录1. 绪论(或前言)1 2 负荷计算、功率因数补偿及供电系统拟定42.1计算各组负荷并填表42.1.1计算各组负荷42.2 各低压变压器的选择与损耗计算5 2.2.1 低压变压器的选择 6 2.2.2 变压器功率损耗计算 6 2.3计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器72.4功率因数补偿与电容器柜选择8 2.5全矿电耗与吨煤电耗计算 10 2.6 设计计算选择结果汇总 12 2.6.1拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图13 3短路电流计算143.1选取短路计算点并绘制等效计算图153.2选择计算各基准值163.3计算各元件的标么电抗163.2.2计算各短路点的短路参数174电气设备选择234.1 35kV电气设备的选择234.2 6kV电气设备选择234.3 选择结果汇总235 结束语256参考文献261 前言工矿企业负荷计算，首先需收集必要的负荷资料，按表29的格式做成负荷统计计算表，计算或查表求出各负荷的需用系数和功率因数，然后由低压到高压逐级计算各组负荷，在进行负荷归总时，应计入各低压变压器的损耗，考虑组间同时系数后，就可求得矿井kV母线上的总计算负荷，作为初选主变压器台数容量的主要依据功率因数的补偿计算与主变压器的容量、负荷率及运行方式密不可分，题意是要求将35kV母线的功率因数提高到0.9以上，故应将主变压器的功率损耗也计入总的负荷中，在计算过程中将会存在估算与最后验算的反复。拟定供电系统，主要是综合考虑矿井负荷性质，主变压器的台数、容量及电源线的情况来决定矿井地面356kV变电所的主接线方式。并绘制供电系统一次接线图。本章可按以下八步去计算。（一）计算各组负荷并填入表2中1114各栏。（二）选择各低压变压器并计算其损耗。（三）计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器。（四）功率因数补偿计算与电容器柜选择。（五）主变压器校验及经济运行。（六）全矿电耗与吨煤电耗计算。（七）拟定并绘制矿井地面供电系统一次接线图。（八）设计计算选择结果汇总。2 负荷计算、功率因数补偿及供电系统拟定 2.1计算各组负荷并填表利用表1中811各列的数据和公式,分别算出各设备或设备组的Pca、Qca、及Sca,并填入表2中1214列。例如，对于主井提升机有又如，对于扇风机1，由同步电动机拖动，表1中其cos标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率0.9，且在过励磁的条件下，其功率因数超前，向电网发送无功功率，故为负值。此时同步电动机的无功补偿率约为4060%，近似计算取50%，故其补偿能力可按下式计算： 同理可得其余各组数据见表2。在表2的合计栏中，合计有功负荷8383 kW和无功负荷4945 kvar是表中12列、13列的代数和，而视在负荷10733kVA，则是据上述两个数值按公式计算得出，视在容量的代数和无意义。表1 全矿负荷统计分组表设 备名 称负荷等级电压V线路类型电机类型单机容量kW安装台数工作台数工 作设 备总容量kW需用系数Kd功率因数cos计算容量离35kV变电所的距离km有功kW无功kvar视在kVA12345678910111213141 主机提升26000CY10001/110000.950.7585052710000.292 副井提升16000CY6301/16300.850.755354667060.203 扇风机116000kT8002/18000.85-0.91680-1566821.564 扇风机216000kT8002/18000.85-0.91681-1567491.565 压风机16000CT2504/25000.85-0.89436-2097490.376 地面低压1380C8700.70.756125474830.057 机修厂3380C7500.550.654304998220.208 洗煤厂2380K9200.70.756545626530.489工人村3380K4800.70.753462898642.0910支农3380K3600.70.752702294602.8211主排水泵16000CX5005/315000.750.8122092514420.6712井下低压2660CX23780.650.7516691422212313合计Pca8383Qca4945S c a10733注1：线路类型：C电缆线路；k架空线路。注2：电机型式：Y绕线异步；X鼠笼异步；D直流；T同步 2.2各低压变压器的选择与损耗计算 2.2.1 低压变压器的选择因采用高压6kV集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用，选择时据表2中的计算视在容量按公式的原则进行。机修厂、工人村与支农变压器查附表1分别选用S9-800，60.4kV、S9-500，60.4kV、S9-400，60.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。地面低压动力变压器选用两台S9-800，60.4kV型铜线电力变压器。洗煤厂变压器选用两台S9-800，60.4kV型铜线电力变压器。 2.2.2 变压器功率损耗计算单台变压器的功率损耗按公式计算；两台变压器一般为分列运行，其功率损耗应为按0.5运行的单台变压器损耗的两倍；对于井下低压负荷，因表2中未作分组，故不选变压器，其损耗按近似公式计算。例如，对于500kVA工人村变压器，据附表1中的有关参数，可算得 又如，对于地面低压两台800 kVA变压器，同样可算得井下低压负荷的变压器损耗,按近似公式计算，即同理可得其它各低压变压器的损耗如表3所示。表3 各低压变压器功率损耗计算结果负荷名称地面低压机修厂洗煤厂工人村支 农井下低压ST.N，kVA2×8008002×800500400(2196)PT，kWQT，kvar4.2376.132.97.3413.921.73.515.732127合计PT57kW；QT275.3kvar 2.3 计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器各组低压负荷加上各低压变压器的功率损耗后即为其高压侧的负荷，因Pca=8383 kW，故查表23得Ksi=0.85，忽略矿内高压线路的功率损耗，变电所6kV母线补偿前的总负荷为 补偿前功率因数根据矿井一、二级负荷占的比重大与Sca.6=9501kVA，可初选两台主变压器，其型号容量按附表2选为SF7-10000，356.3kV，由于固定电费按最高负荷收费，故可采用两台同时分列运行的方式，当一台因故停运时，另一台亦能保证全矿一、二级负荷的供电，并留有一定的发展余地。 2.4 功率因数补偿计算与电容器柜选择选择思路题意要求35kV侧的平均功率因数为0.9以上，但补偿电容器是装设联接在6kV母线上，而6kV母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功率损耗，这里需要解决的问题是，6kV母线上的功率因数应补偿到何值才能使35kV侧的平均功率因数为0.9级以上?分析解决此问题的思路如下：先计算无补偿时主变压器的最大功率损耗，由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故停运的情况，据此计算35kV侧的补偿前负荷及功率因数，并按公式（252）求出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量，该数值就可以作为6kV母线上应补偿的容量；考虑到矿井35kV变电所的6kV侧均为单母线分两段接线，故所选电容器柜应为偶数，据此再算出实际补偿容量，最后重算变压器的损耗并校验35kV侧补偿后的功率因数。无补偿时主变压器的损耗计算按一台运行、一台因故停运计算，则负荷率为以上P0、PK、I0、UK等参数由附表2查得。35kV侧补偿前的负荷与功率因数 计算选择电容器柜与实际补偿容量设补偿后功率因数提高到，则，取平均负荷系数，据公式可得按表27选用GR-1C-08型，电压为6kV每柜容量qc=270 kvar的电容器柜，则柜数取偶数得Nf=6实际补偿容量：折算到计算补偿容量为补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数因补偿前后有功计算负荷不变，故有 补偿后主变压器最大损耗计算补偿后一台运行的负荷率略有减小补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验 合乎要求。 2.5 全矿电耗与吨煤电耗计算按表21，一般大型矿井取上限。中小矿井取下限，取年最大负荷利用小时小时，故全矿年电耗吨煤电耗为拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图拟定矿井地面供电系统图，应从35kV电源线开始，依次确定电源进线回路、35kV和6kV主接线，再考虑各6kV负荷的分配与联接来构思。至于下井电缆的回路数，主要由负荷电流和井下开关最大额定电流，并兼顾是否设置限流电抗器来统筹考虑。最后绘制地面供电系统一次接线图。1电源进线与主接线按已知原始数据，上级变电所提供两回35kV架空电源线路，故电源进线回路为2。对于煤矿企业，因一、二级负荷占总量的23以上，故35kV侧宜用全桥接线，6kV则可采用单母线分两段的接线方式。2负荷分配考虑一、二级负荷必须由联于不同母线段的双回路供电，而主、副井提升机因相距较近（80m），可采用环形供电；将下井电缆与地面低压等分配于两段母线上，力图在正常生产时两段6kV母线上的负荷接近相等。具体分配方案见图2。3下井电缆回数确定由表2中11、12行，考虑0.96的同时系数得井下总负荷为井下最大长时负荷电流（计算电流）根据井下开关的额定电流最大为400A，而煤矿安全规程规定：下井电缆至少两回，当一回因故停止供电时，其它电缆应能满足井下全部负荷的供电。所以，本例至少应选用3回，考虑到负荷分配和运行的灵活性，最后确定4回下井电缆，两两并联后分列运行。至于下井电缆上是否串接限流电抗器，应在短路计算完成后，根据井下6kV母线上的短路容量是否超出原始资料中不大于100MVA的要求来决定。经粗略估算，本例可以不设置限流电抗器。4绘制供电系统图据以上的计算分析比较，可绘得该矿井地面变电所供电系统一次接线如图2 2.6 设计计算选择结果汇总1补偿后6kV侧负荷与功率因数 2补偿后35kV侧负荷与功率因数； ； ；3主变压器选择：SF7-10000，356.3kV型，两台。4电容器柜与放电柜GR-1C-08型，6kV，270 kvar，六台；GR-1C-03型，6kV放电柜，两台。5两主变压器经济运行临界负荷：6全矿年电耗：7吨煤电耗：总结1）在将低压负荷功率归算到高压侧时不可引入电压折算，但应加上变压器损耗。2）由本例功率因数补偿计算可以看出，补偿前后主变压器的功率损耗计算值相对变电所总负荷而言差距不大，因此在工程实际中可以直接按补偿前的损耗值计算。3）因为电力电容器在6kV母线上是相对长时稳定投运的，起的是平均无功补偿的作用，即发出的是平均无功功率，而不是计算无功功率，所以在用35kV侧计算有功功率Pca.35由公式来计算所需的电容器柜容量Qc时，应将Pca.35乘以平均负荷系数Klo ，换算成平均功率；而求得实际的补偿容量Qc.f后，欲求其计算补偿容量Qc.ca，则应将Qc.f再除以Klo ，否则将得出错误的结果。4）在有功平均负荷系数与无功平均负荷系数近似相等的条件下，平均功率因数就近似等于计算功率因数。3 短路电流计算本章要求对图2所示的供电系统进行短路计算，故根据短路计算的目的，首先要在图1上选定合理的短路计算点，并根据此绘制等效短路计算图。对于工矿企业35/610kV供电系统，一般为无限大电源容量系统，正常运行方式常为全分列方式或一路使用、一路备用方式，电路相对简单，故可在等效短路计算图中直接进行阻抗的串、并联运算，以求得各短路点的等效总阻抗，进而求得各短路参数。本题可按以下四步求解。一、选取短路计算点并绘制等效计算图二、选择计算各基准值三、计算各元件的标么电抗四、计算各短路点的总标么电抗与短路参数按前面给定的条件，对图2所示的供电系统进行短路电流计算。要求计算出有关短路点最大运行方式下的三相短路电流、短路电流冲击值以及最小运行方式下的两相短路电流。根据第一章的计算可列出短路电流计算所需的原始资料如下：该矿地面变电所35kV采用全桥接线，6kV采用单母分段接线；主变压器型号为SF710000，35/6.3型，Uk%=7.5；地面低压变压器型号为S9800，60.4型，U k%= 4.5；35kV电源进线为双回路架空线路，线路长度为6.5km；系统电抗在最大运行方式: X*s.min =0.12，在最小运行方式: X*s.max =0.22。6kV母线上的线路类型及线路长度如表4所示。表4 地面变电所6kV母线上的线路类型及线路长度序号设备名称电压（kV）距6kV母线距离(km) 线路类型1234567891 01 1主井提升副井提升扇风机1扇风机2压风机地面低压机修厂洗煤厂工人村支农井下6kV母线666660.40.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65CCKKCCCKKKC 注：C电缆线路 K架空线路 3.1 选取短路计算点并绘制等效计算图一般选取各线路始、末端作为短路计算点，线路始端的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。故本题在图2中可选35kV母线，6kV母线和各6kV出现末端为短路计算点。由于本题35/6kV变电所正常运行方式为全分列方式，故任意点的短路电流由系统电源通过本回路提供，且各短路点的最大、最小短路电流仅与系统的运行方式有关，故可画得如图1所示的等效短路计算图。图1 等效短路计算图 3.2 选择并计算各电压等级基准值选基准容量Sd100MVA，基准电压Ud137kV，Ud26.3kV，Ud30.4kV 则可求得各级基准电流为 3.3 计算各元件的标么电抗值电源的电抗变压器电抗主变压器电抗 地面低压变压器电抗 线路电抗35kV架空线电抗 下井电缆电抗 扇风机1馈电线路电抗 扇风机2馈电线路电抗 主井提升馈电线路电抗 副井提升馈电线路电抗 压风机馈电线路电抗 地面低压馈电线路电抗 洗煤厂馈电线路电抗 工人村馈电线路电抗 机修厂馈电线路电抗 支农馈电线路电抗 3.4 计算各短路点的总标么电抗与短路参数 3.4.1 k35点短路电流计算1最大运行方式下的三相短路电流 2最小运行方式下的两相短路电流 3.4.2 k66点短路电流计算1最大运行方式下的三相短路电流2最小运行方式下的两相短路电流 3.4.3 k¢21点短路电流计算（折算到6kV侧）1最大运行方式下的三相短路电流6kV侧的短路电流参数 2最小运行方式下的两相短路电流6kV侧的最小两相短路电流为 3.4.4 井下母线短路容量计算（k7点）井下6kV母线距井上35kV变电所的最小距离是：副井距35kV变电站距离+井深+距井下中央变电所的距离，即（km），其电抗标么值为最大运行方式下井下母线短路的标么电抗为 井下母线最大短路容量为该值小于井下6kV母线上允许短路容量100MVA，故不需要在地面加装限流电抗器。其它短路点的计算与以上各点类似。各短路点的短路电流计算结果如表5所示。表5 短路计算结果参数表最大运行方式下短路参数最小运行方式下短路参数短 路 点（kA）（kA）（kA）（MVA）（ kA）（kA）K35K66K25K7K11K13K16K17K19K21K23K27K28K305.048.658.657.773.563.568.218.338.091.376.022.988.332.4212.8522.0622.0619.819.089.0820.9421.2420.633.4915.357.6021.246.177.6613.1513.1511.815.415.4112.4812.6612.302.089.154.5312.663.68322.6894.3594.3583.9738.8938.8989.5890.8988.3014.9465.6432.5290.8926.453.817.907.907.103.433.437.547.647.441.355.652.897.642.373.306.846.846.152.972.976.536.616.441.174.892.506.612.054 高压电气设备选择 4.1 35kV电气设备的选择电气设备的选型，除了掌握电气设备选择理论外，还必须了解电气设备制造情况，才能选择出合理型号。对具体设备选择时，需要弄清其两种运行方式（正常和短路运行）下通过它的最大长时负荷电流和最大短路电流。热稳定校验是否合理，在很大程度上取决于继电保护动作时间确定的合理性。本章可按前述各设备的选择原则，依次选择变电所35kV与6kV电气设备。按第一章和第二章给定的条件，对图2所示的供电系统进行主要高压电气设备选择计算。 4.2 6kV电气设备选择6kV采用室内成套配电装置，选用开关柜的型号为KYN28A-12（Z），即铠装移开式交流封闭金属开关设备。开关柜的一次接线方案与供电系统图上的要求相适应。开关柜中的电流互感器配置数量应根据继电器保护与测量等要求进行选择。对双回路及环形供电的开关柜需选用两组隔离开关以利检修。电缆回路的开关柜都需装设零序电流互感器，作为向选择性漏电保护提供零序电流的元件。在每段母线上还需装设电压互感器与避雷器柜，供6kV绝缘检测、仪表继电保护之用。 4.3 选择结果汇总35kV电气设备1高压断路器：ZW740.5型2隔离开关：GW535GD/630型3电流互感器：LZZBJ435型4电压互感器：JDJ35型5熔断器：RW1035/0.5 型6避雷器：HY5WZ42/134型 6kV电气设备1开关柜型号：KYN28A12（Z）2开关柜一次接线方案编号（1）进线柜方案编号架空进线柜019和母联柜052以及架空进线柜021和母联柜053配合使用（2）母联柜方案编号选用母联柜009和母联柜052配合使用（3）出线柜方案编号1）电缆出线方案编号为001。2）架空出线方案编号为023。3）电压互感器与避雷器柜的方案编号为043。3进线柜和母联柜断路器采用 ZN63A6/1250型户内真空断路器4出线柜断路器采用ZN63A12/630型真空断路器5高压开关柜配用电流互感器型号为LZZBJ912/15 6电压互感器和避雷器柜配用JDZ1010型电压互感器和HY5WS17/50型避雷器76kV母线采用LMY80×6.3型矩形母线86kV母线户内支柱绝缘子选用ZNA6型96kV穿墙套管选用CLWB10/1500 型5 结束语本文的顺利完成，是和导师魏老师的悉心指导是分不开的。从一开始选题的确定，到开题报告的完成、初稿的修改，定稿的调整，以及论文格式方面的问题，直至终稿，自始至终他们都给予了大量的关心与帮助，这使我在完成论文的过程中受益非浅，在此深表感谢。魏老师也给我上了一年多的课，是我的专业课老师也是我毕业设计的导师，非常喜欢魏老师的上课风格，感谢魏老师这一年多来对我的谆谆教诲。导师的恩情，学生永远铭记在心里。五年的读书生活在这个时刻即将划上一个句号，但对我的人生来说只是一个逗号，我的人生将踏上又一个征程。最后半年的实习经历，走的辛苦却让我收获满囊。在论文即将完成之际，思绪万千，心情久久不能平静。此外，我宿舍的同学们也在整个写作过程中给了我及时而有益的帮助，给了我很多建议，在此感谢你们，愿我们友谊长存。最后再一次感谢所有在毕业设计中帮助过我的老师和同学，以及在论文所参考或引用的论著的作者。6 参考文献1 邹有明. 现代供电技术. 北京：中国电力出版社，2008. 2 吴再希 熊信银主编，电力工程，华中科技大学出版社，2003年10月。3 曹绳敏主编，电力系统设计参考资料，中国电力出版社，2006年。4 傅知兰主编，电力系统电气设备选择，中国电力出版社，2004年。5 穆连生,郭增军,邸满田.煤矿综连采实用电工技术【M】.北京:煤炭工业出版社,2006.6 吴希再.电力工程【M】.武汉:华中科技大学出版社,2000.7 焦留成.实用供配电技术手册【M】.北京:机械工业出版社,2001.8 刘介才.工厂供电【M】. 北京:机械工业出版社,2000.9 张宏勋等.煤矿电工手册（修订本）（上）【M】.北京：煤炭工业出版社,1994.10 顾永辉等.煤矿电工手册（修订本）（下）【M】.北京：煤炭工业出版社,1994.11 赖昌干,刘湘元.地方煤矿供电与电气化【M】. 北京:煤炭工业出版社,1990.5. 电力线路选择对于一级用电户，矿井地面35kV变电所要求双回路或环形供电，已确定为全分列运行，当一路故障时，另一路必须能保证全矿的供电，故最大长时负荷电流和正常工作电压损失均按一路供电考虑，表1中各6kV的一、二级负荷组也按此原则考虑。但在计算导线经济截面时，可按每路最多承担0.650.75左右的总负荷电流考虑。本章可按以下六步求解。（一）35kV电源架空线路选择。（二）主、副井提升机6kV电缆线路选择。（三）6kV下井电缆选择。5 结束语（四）压风机等其他负荷组6kV电缆线路选择。（五）扇风机1等其他负荷组6kV架空线路选择。（六）选择计算结果汇总。根据前三章的计算结果，试选择该矿35kV电源架空导线的型号截面，并按第一章表1所规定的线路类型，选择表内各负荷组供电的6kV配电线路的型号截面。5.1 35kV电源架空线路选择架空导线型号选择根据我国产品供应市场情况和以铝代铜的技术政策，宜选用铝线，对于35kV架空线路，线杆挡距一般在100m以上，导线受力较大，故可选LGJ型钢芯铝绞线，线间几何均距设为2m。按经济电流密度初选导线截面一路供电的负荷电流 一般中型矿井Tmax30005000h，查表52可得，钢芯铝绞线的经济电流密度Jec1.15 A/mm2。则导线的经济截面为 式中 0.65两分列运行线路的电流分配系数。初选导线为LGJ70型钢芯铝绞线，查表53得，其25时允许载流量Iac为275A。按长时允许负荷电流校验导线截面据例3知，该地区最热月最高气温月平均值为42，钢芯铝绞线最高允许温度为70，据公式54算得其温度修正系数为0.79则修正后的允许载流量为 合格。按允许电压损失校验导线截面取高压输电线路允许电压损失为5，得。查表57得该导线的单位长度电阻、电抗分为：r0=0.46km和x0=0.382km；而线路长度L已由第二章的例3给出为6.5km；故得35kV线路的电压损失为由于，故电压损失校验合格。按机械强度校验导线截面查表51得35kV钢芯铝绞线在非居民区的最小允许截面为16mm2，居民区为25mm2，均小于所选截面70mm2，故机械强度校验合格。最后确定该矿双回路35kV架空线路每路均选为LGJ70型钢芯铝绞线，两路总长度为13km。5.2 主、副井提升机6kV电缆线路选择据表1与图2可知，副井提升机为一级负荷，主井提升机为二级负荷，两组负荷采用环形电网供电，二者与矿35kV变电所的平面布置呈三角形，二者之间相距一般为80m，而主井离35kV变电所为200m，副井为280m，所以，在计算负荷电流和电压损失时应按开环运行、两组负荷由一路电缆供电考虑，80m长的联络线因较短，可选为与两路电源电缆用型号同截面。5.3 6kV下井电缆选择高压电缆的型号，应根据敷设地点与敷设方式选，在地面一般选用铝芯油浸纸绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，型号为ZLQ22，数量不多时常采用直埋敷设。 按经济电流密度选择主井、副井6kV电源电缆电截面一路供电的负荷电流按Tmax30005000h，查表52可得，铝芯电缆的经济电流密度Jec1.73 A/mm2。则电缆的经济截面为初选ZLQ22-6-3×95型铝芯电缆，其25时允许载流量为190A。按长时允许负荷电流校验电缆直埋地下，据例3知，该地区最热月土壤最高气温月平均值为27，则修正后的长时允许负荷电流为按一般黑土查表59得土壤热阻率的修正系数为0.88，乘以185A后为，故改选3×120mm2电缆，经修后允许截流量为188.5A175.5A合格。按允许电压损失校验电缆截面取高压配电线路允许电压损失为3，则有 线路实际电压损失按公式（532）计算（忽略电抗）由于两路单独供电的实际电压损失均小于允许电压损失180V，故电压损失校验合格。按短路电流校验电缆的热稳定矿35kV变电所6kV母线上最大三相稳态短路电流I已由例310算出为8646A。短路电流作用的假想时间 取断路器动作时间tbr=0.15 s ，其过流保护动作时间tse，因当一路供电时，断路器是控制两级6kV终端负荷，可定为0.6s（时限级差0.3s）。对于无限大电源系统， 。故得 （0.05为电弧熄灭时间）电缆最小热稳定截面为由于，故所选ZLQ22-6-3×120型电力电缆满足要求。主井提升与副井提升所选120mm2电缆的总长度为 。5.4 压风机等其他负荷组6kV电缆线路选择类似于（二）、（三）两步的选择原则与方法，考虑地面高压可一律选用ZLQ22-6型铝芯电缆，因均为终端负荷，故控制开关过流保护动作时间可定为0.3s，即短路电流作用的假想时间为0.5s，据I= 8650A用公式可算得各负荷组所选6kV电缆的最小热稳定截面Smin = 65mm2，此即表明所选电缆截面应不小于70mm2。又由表2可以看出，压风机等其他三个负荷组的计算视在功率均小于主井提升，而且最长供电距离为360m，故凭设计经验可全部选为ZLQ22-6-3×70型铝芯电力电缆，满足全部选择、校验条件。各负荷组的电缆长度如下：压 风 机：2×360=720m ；地面低压：2×50=100m ；机 修 厂：200m 。5.5 扇风机1等其他负荷组6kV架空线路选择扇风机1架空导线型号选择根据我国产品供应市场情况和以铝代铜的技术政策，宜选用铝线，对于6kV架空线路，线杆挡距一般在100m以下，导线受力较小，故可选LJ型铝绞线，线间几何均距设为1m。按经济电流密度初选导线截面一路供电的负荷电流 上式Pca.3与相应的功率因数均由表2查得。一般中型矿井Tmax30005000h，查表52可得，铝绞线的经济电流密度Jec1.15 A/mm2。则导线的经济截面为 式中 0.7两分列运行线路的电流分配系数。初选导线为LJ35型铝绞线，查表53得，其25时允许载流量Ial为135A。按长时允许负荷电流校验导线截面据例3知，该地区最热月最高气温月平均值为42，铝绞线最高允许温度为70，查表54得，其温度修正系数为0.79 。则修正后的允许载流量为 合格。按允许电压损失校验导线截面取高压终端负荷配电线路允许电压损失为4，得。查表57得该导线的单位长度电阻、电抗分为：r0=0.96km和x0=0.366km；而线路长度L已由第二章的例3给出为1.5km；故得一路运行时的电压损失为由于，故电压损失校验合格。按机械强度校验导线截面查表51得35kV钢芯铝绞线在非居民区的最小允许截面为25mm2，居民区为35mm2，均不大于所选截面35mm2，故机械强度校验合格。最后确定扇风机1双回路6kV架空线路每路均选为LJ35型铝绞线，两路总长度为3km。同理可确定其他三个6kV负荷组的导线型号、截面与长度如下：扇风机 2：LJ35型铝绞线，两路总长度为3km；洗 煤 厂：LJ50型铝绞线，两路总长度为0.92km；工 人 村：LJ35型铝绞线，一路长度为2km；支 农：LJ25型铝绞线，一路长度为2.7km。5.6 选择计算结果汇总上述各部选择计算结果列于表10中。表10 选择计算结果表编号设备名称电压，kV所选导线型号截面导线总长度，km0123456789101135kV电源线主井提升副井提升扇风机1扇风机2压 风 机地面低压机 修 厂洗 煤 厂工 人 村支 农下井电缆3566666666666LGJ70ZLQ22-6-3×120ZLQ22-6-3×120LJ35LJ35ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70LJ50LJ35LJ25MYJV42-6-3×702×6.5=130.280.20.08=0.282×1.5=32×1.5=32×0.36=0.722×0.05=0.10.22×0.46=0.922.02.74×0.7=2.86. 继电保护方案设计与整定6.1 继电保护方案设计矿山地面35kV终端变电所是一级用电户，是高压开关与电器的密集区，并且运行方式多种多样，各开关互相交错，保护范围很短，故对变电所各级过流保护装置的设置与整定造成较大困难。本章已介绍了最隹过流保护系统及整定方法，本章可按该整定规则用以下六步求解。（一）已知数椐归纳与列表（二）IQF、1QF、2QF过流保护整定（三）3QF、4QF过流保护整定（四）各6kV馈出线的过流保护整定（五）IIQF过流保护整定（六）过流保护系统整定结果列表根据前四章的设计计算结果，试对该矿356kV地面变电所的过流保护系统进行设置与整定计算。6.2 过流保护系统整定方法6.2.1已知数椐归纳与列表根据前四章设计计算实例的结果，可得出如表11所示的已知参数详表。表11 90万吨年矿井35kV变电所过流保护系统整定已知参数详表序号开关代号设备组名称短路参数线路计算负荷电流互感器变比负荷组结构短路点()3kmaxI×kAkAScakVAKTA单台y多台x行列1234567811、2QF35kV进线K355.043.308933300/5X2IQF35kV联络K355.043.308933300/5X33、4QF主变高压K355.043.308933300/5X4IIQF6kV联络K668.656.8486581250/5X5710QF下井电缆K77.706.154627300/5X611、12QF1#扇风机K113.562.97722150/5Y713、14QF2#扇风机K133.562.97722150/5Y816QF主井提升K168.216.531118150/5Y917QF副井提升K178.336.61706150/5Y1019、20QF压风机K198.096.44465150/5X1121、22QF地面低压K211.371.17802150/5X1223、24QF洗煤厂K236.024.89884150/5X1325、26QF电容器K258.656.8416202150/5X1427QF工人村K272.982.50429100/5X1528QF机修厂K288.336.61643150/5X1630QF支农K302.422.05317100/5X17高压下井电缆型号根数，MYJV426 C n418上级35kV出线定时过流时限， t2.5，s19矿井6kV补偿电容器总容量， Qc1620 kvar20主变压器型号容量，SF7356.3kV SN.T10000 kVA注1：各开关代号与短路点编号可同时参阅图2确认；注2：K7K30各短路点的位置为图2中各6kV出线的末端；注3：地面低压的短路电流为变压器低压侧短路折算至6kV的值。6.2.2 桥断路器QFI、35kV进线断路器QF1、QF2过流保护整定IQF的瞬时速断动作电流按躲过6kV母线上最大三相短路电流来整定。即用公式计算保护灵敏度按保护装置安装处的最小两相短路电流校验，即用公式校验 合格。1QF、2QF的限时速断该级限时速断的动作电流按公式可取为,即灵敏度用公式校验，即 合格。动作时间取为=0.5s。1QF、2QF的定时过流动作电流按躲过企业正常最大工作电流整定，即按公式计算动作时限 本级保护灵敏度按公式计算 合格。后备保护灵敏度按公式计算 合格。6.2.3 主变高压侧断路QF3、QF4过流保护整定定时过流对于全分列运行方式，其动作电流可按躲过单台主变压器正常最大工作电流整定。即按公式计算动作时限 本级保护灵敏度按公式计算 合格。后备保护灵敏度用公式计算由于取最大的亦不能满足后备灵敏度的要求，故各6kV出线应设置近后备保护。3QF、4QF的过负荷保护主变压器过负荷保护动作电流按躲过其额定电流整定。即按公式计算动作时间top.ol3 取为10s 。6.2.4 各6kV馈出线的过流保护整定各6kV馈出线断路器，一律设置瞬时速断加定时过流的两段式保护，并以瞬时速断为主保护，以定时过流为近后备保护，瞬时速断采用“逆向整定”法。730QF等开关的瞬时速断其余各6kV出线开关的瞬时速断可用类似方法求出，其结果列于表12中。730QF等开关的定时过流上式Ica.7取为200A来自选定的单根下井电缆长时允许负荷电流。动作时限 灵敏度 合格。其余各6kV出线开关的定时过流可用类似方法求出，其结果列于表12中。6.2.5 母联断路器QFII过流保护整定该级开关设置限时速断保护，主要作为在系统故障运行情况下，切除又发生短路的某段610kV母线的保护，因此其动作电流可用610kV母线上最小两相短路电流除以灵敏度Ks（1.5）来整定。即动作时限取为0.5s 。6.2.6 过流保护系统整定结果列表将以上整定计算结果归纳分类，可得到该例过流保护系统整定结果如表12所示。表12 矿井356kV变电所过流保护整定结果详表序号开关代号限时速断瞬时速断定时过流一次电流时限灵敏度一次电流灵敏度一次电流时限灵敏度后备灵敏度kASkAkAS11、2QF1.770.50.3122.010.62.22IQF1.771.863*3、4QF0.204100.331.52.04IIQF4.560.557QF4.11.50.7061.08.7611QF1.981.50.47516.3713QF1.981.50.47516.3816QF4.351.50.74218.8917QF4.411.50.468114.11019QF4.31.50.181135.61121QF1.171.50.22215.31223QF3.261.50.243120.11325QF4.561.50.311122.01427QF1.671.50.120120.81528QF4.411.50.177137.31630QF1.371.50.087123.4* 该行限时速断列中记录过负荷动作电流及时限7 结论1）本例整定的一次动作电流均保留小数点后多位，工程实际中需计算出二次动作电流以A为单位保留小数点后一位。2）本例可靠性系数一律取1.2；继电器返回系数一律取0.85；6kV出线定时过流整定中自启动系数对于经变压器的负荷取为2.5、对于多台高压电动机负荷取为3.5（如压风机）、对于单台高压电动机取为6（如扇风机等）。3）供电设计计算中系数值的选取需要一定的设计经验和查阅有关电气设计手册，综合考虑各种因素与保护之间的配合，才能合理地确定。设 备名 称负荷等级电压V线路类型电机类型单机容量kW安装台数工作台数工 作设 备总容量kW需用系数Kd功率因数cos离35kV变电所的距离km12345678910111 主机提升26000CY10001/110000.950.850.282 副井提升16000CY6301/16300.940.840.203 扇风机116000kT8002/18000.88-0.911.54 扇风机216000kT8002/18000.88-0.911.55 压风机16000CT2504/25000.9-0.890.366 地面低压1380C8700.720.780.057 机修厂3380C7500.60.70.208 洗煤厂2380K9200.750.780.469工人村3380K4800.760.852.010支农3380K3600.750.852.711主排水泵16000CX5005/315000.880.860.6512井下低压2660CX23780.70.76煤矿企业地面35/6kV变电所供电系统设计 8 参考文献1 邹有明. 现代供电技术. 北京：中国电力出版社，2008. 2 吴再希 熊信银主编，电力工程，华中科技大学出版社，2003年10月。3 曹绳敏主编，电力系统设计参考资料，中国电力出版社，2006年。4 傅知兰主编，电力系统电气设备选择，中国电力出版社，2004年。5 穆连生,郭增军,邸满田.煤矿综连采实用电工技术【M】.北京:煤炭工业出版社,2006.6 吴希再.电力工程【M】.武汉:华中科技大学出版社,2000.7 焦留成.实用供配电技术手册【M】.北京:机械工业出版社,2001.8 刘介才.工厂供电【M】. 北京:机械工业出版社,2000.9 张宏勋等.煤矿电工手册（修订本）（上）【M】.北京：煤炭工业出版社,1994.10 顾永辉等.煤矿电工手册（修订本）（下）【M】.北京：煤炭工业出版社,1994.11 赖昌干,刘湘元.地方煤矿供电与电气化【M】. 北京:煤炭工业出版社,1990.40