356kv變電所設(shè)計課程設(shè)計

1、礦山電工學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目: 35/6kv變電所設(shè)計 目 錄摘 要i第 一 章 負(fù)荷計算與功率因數(shù)補(bǔ)償11.1 概述11.2 計算各組負(fù)荷與填表41.3 各低壓變壓器的選擇與損耗計算61.3.1 機(jī)修廠、工人村與支農(nóng)變壓器61.3.2 地面低壓動力變壓器61.3.3 洗煤廠變壓器61.3.4 各變壓器功率損耗計算61.4 計算6kv母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器71.5 功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜選擇81.5.1 選擇思路81.5.2 無補(bǔ)償時主變壓器的損耗計算81.5.3 35kv側(cè)補(bǔ)償前的負(fù)荷與功率因數(shù)91.5.4 計算選擇電容器柜與實際補(bǔ)償容量91.5.5 補(bǔ)償后6kv側(cè)的計算負(fù)荷

2、與功率因數(shù)101.5.6 補(bǔ)償后主變壓器最大損耗計算101.5.7 補(bǔ)償后35kv側(cè)的計算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗101.6 主變壓器校驗及經(jīng)濟(jì)運行方案111.7 全礦電耗與噸煤電耗計算111.8 擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖12第 二 章 供電系統(tǒng)短路電流計算142.1 概述142.2 選取短路計算點并繪制等效計算圖152.3 計算各元件的標(biāo)么電抗162.3.1 電源的電抗162.3.2 變壓器電抗162.3.3 線路電抗172.4 計算各短路點的短路參數(shù)172.4.1 k35點短路電流計算182.4.2 k66點短路電流計算182.4.3 點短路電流計算（折算到6kv側(cè)）192.4.4 井

3、下母線短路容量計算（k7點）202.5 設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總23第 三 章 35kv高壓電氣設(shè)備選擇243.1 概述243.2 高壓斷路器的選擇243.2.1 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗243.2.2 按短路條件校驗253.3 隔離開關(guān)的選擇253.4 電流互感器選擇263.5 電壓互感器的選擇273.6 35kv避雷器的選擇283.7 6kv電氣設(shè)備選擇283.7.1 開關(guān)柜方案編號選擇283.7.2 高壓開關(guān)柜校驗293.7.3 36kv母線選擇303.7.4 6kv支柱絕緣子的選擇313.7.5 穿墻套管的選擇313.8 動穩(wěn)定校驗323.9 熱穩(wěn)定校驗323.10 選擇結(jié)果匯總333.10.1

4、 35kv電氣設(shè)備333.10.2 6kv電氣設(shè)備33第 四 章 電力線路選擇354.1 概述354.2 35kv電源架空線路選擇354.2.1 架空導(dǎo)線型號選擇354.2.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面364.2.3 按長時允許負(fù)荷電流校驗導(dǎo)線截面364.2.4 按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面374.3 主、副井提升機(jī)6kv電纜線路選擇374.3.1 6kv電纜型號選擇374.3.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇主井、副井6kv電源電纜電截面374.3.3 按長時允許負(fù)荷電流校驗384.3.4 按允許電壓損失校驗電纜截面384.3.5 按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定384.4 6kv下井電纜選擇394.4.1 6

5、kv下井電攬型號選擇394.4.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇下井電纜截面404.4.3 按長時允許負(fù)荷電流校驗404.4.4 按允許電壓損失校驗電纜截面404.4.5 按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定414.5 壓風(fēng)機(jī)等其他負(fù)荷組6kv電纜線路選擇414.6 扇風(fēng)機(jī)1等其他負(fù)荷組6kv架空線路選擇424.6.1 扇風(fēng)機(jī)1架空導(dǎo)線型號選擇424.6.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面424.6.3 按長時允許負(fù)荷電流校驗導(dǎo)線截面424.6.4 按允許電壓損失校驗導(dǎo)線截面434.6.5 按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面434.7 選擇計算結(jié)果匯總43課程設(shè)計的收獲和建議48參考文獻(xiàn)48第 一 章 負(fù)荷計算與功率因數(shù)補(bǔ)償1.

6、1 概述工礦企業(yè)負(fù)荷計算，首先需收集必要的負(fù)荷資料，按表1-1的格式做成負(fù)荷統(tǒng)計計算表，計算或查表求出各負(fù)荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)，然后由低壓到高壓逐級計算各組負(fù)荷，在進(jìn)行負(fù)荷歸總時，應(yīng)計入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時系數(shù)后，就可求得礦井kv母線上的總計算負(fù)荷，作為初選主變壓器臺數(shù)容量的主要依據(jù)功率因數(shù)的補(bǔ)償計算與主變壓器的容量、負(fù)荷率及運行方式密不可分，題意是要求將35kv母線的功率因數(shù)提高到0.9以上，故應(yīng)將主變壓器的功率損耗也計入總的負(fù)荷中，在計算過程中將會存在估算與最后驗算的反復(fù)。擬定供電系統(tǒng)，主要是綜合考慮礦井負(fù)荷性質(zhì)，主變壓器的臺數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面356kv變電

7、所的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。本章可按以下八步去計算。（一）計算各組負(fù)荷并填入表1-1中1114各欄。（二）選擇各低壓變壓器并計算其損耗。（三）計算6kv母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器。（四）功率因數(shù)補(bǔ)償計算與電容器柜選擇。（五）主變壓器校驗及經(jīng)濟(jì)運行。（六）全礦電耗與噸煤電耗計算。（七）擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。（八）設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總。某年產(chǎn)90萬噸原煤的煤礦，其供電設(shè)計所需的基本原始數(shù)據(jù)如下：礦年產(chǎn)量：90萬噸；服務(wù)年限：75年；礦井沼氣等級：煤與沼氣突出礦井；立井深度：0.36 km ；凍土厚度： 0.35 m ； 礦井地面土質(zhì)：一般黑土；兩回35kv架空

8、電源線路長度： 兩回35kv電源上級出線斷路器過流保護(hù)動作時間：本所35kv電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗：本所35kv電源母線上最小運行方式下的系統(tǒng)電抗井下6kv母線上允許短路容量：電費收取辦法：兩部電價制，固定部分按最高負(fù)荷收費；本所35kv母線上補(bǔ)償后平均功率因數(shù)要求值：地區(qū)日最高氣溫： 最熱月室外最高氣溫月平均值： 最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值：最熱月土壤最高氣溫月平均值：全礦負(fù)荷統(tǒng)計分組及有關(guān)需用系數(shù)、功率因數(shù)等如表1-1所示。 表1-1 全礦負(fù)荷統(tǒng)計分組表設(shè) 備名 稱負(fù)荷等級電壓v線路類型電機(jī)類型單機(jī)容量kw安裝臺數(shù)工作臺數(shù)工 作設(shè) 備總?cè)萘縦w需用系數(shù)kd功率因數(shù)cos離35k

9、v變電所的距離km12345678910111 主機(jī)提升26000cy10001/110000.950.850.282 副井提升16000cy6301/16300.940.840.203 扇風(fēng)機(jī)116000kt8002/18000.88-0.911.54 扇風(fēng)機(jī)216000kt8002/18000.88-0.911.55 壓風(fēng)機(jī)16000ct2504/25000.9-0.890.366 地面低壓1380c8700.720.780.057 機(jī)修廠3380c7500.60.70.208 洗煤廠2380k9200.750.780.469工人村3380k4800.760.852.010支農(nóng)3380k3

10、600.750.852.711主排水泵16000cx5005/315000.880.860.6512井下低壓2660cx23780.70.76注1：線路類型：c電纜線路；k架空線路。注2：電機(jī)型式：y繞線異步；x鼠籠異步；d直流；t同步。試對該礦地面356kv變電所初步設(shè)計中的負(fù)荷計算、主變壓器選擇、功率因數(shù)補(bǔ)償及供電系統(tǒng)擬定等各內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計計算。1.2 計算各組負(fù)荷與填表利用表1-1中811各列的數(shù)據(jù)和公式,分別算出各設(shè)備或設(shè)備組的pca、qca、及sca,并填入表1-1中1214列。例如，對于主井提升機(jī)有又如，對于扇風(fēng)機(jī)1，由同步電動機(jī)拖動，表1-2中其cos標(biāo)出負(fù)值，其原因是：同步電動機(jī)

11、當(dāng)負(fù)荷率0.9，且在過勵磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，故為負(fù)值。此時同步電動機(jī)的無功補(bǔ)償率約為4060%，近似計算取50%，故其補(bǔ)償能力可按下式計算： 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表2。在表1-1的合計欄中，合計有功負(fù)荷9591 kw和無功負(fù)荷5357 kvar是表中12列、13列的代數(shù)和，而視在負(fù)荷10986 kva，則是據(jù)上述兩個數(shù)值按公式計算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。表1-2 全礦負(fù)荷統(tǒng)計分組表設(shè) 備名 稱負(fù)荷等級電壓v線路類型電機(jī)類型單機(jī)容量kw安裝臺數(shù)工作臺數(shù)工 作設(shè) 備總?cè)萘縦w需用系數(shù)kd功率因數(shù)cos計算容量離35kv變電所的距離km有功kw無功kvar視在kv

12、a12345678910111213141 主機(jī)提升26000cy10001/110000.950.8595058911180.282 副井提升16000cy6301/16300.940.845923857060.203 扇風(fēng)機(jī)116000kt8002/18000.88-0.91704-1627221.54 扇風(fēng)機(jī)216000kt8002/18000.88-0.91704-1627221.55 壓風(fēng)機(jī)16000ct2504/25000.9-0.89450-1154650.366 地面低壓1380c8700.720.786265018020.057 機(jī)修廠3380c7500.60.7450459

13、6430.208 洗煤廠2380k9200.750.786905528840.469工人村3380k4800.760.853652264292.010支農(nóng)3380k3600.750.852701673172.711主排水泵16000cx5005/315000.880.862125147525870.6512井下低壓2660cx23780.70.7616651442220313合計pca9591qca5357s c a10986注1：線路類型：c電纜線路；k架空線路。注2：電機(jī)型式：y繞線異步；x鼠籠異步；d直流；t同步1.3 各低壓變壓器的選擇與損耗計算因采用高壓6kv集中補(bǔ)償功率因數(shù)，故對各

14、低壓變壓器均無補(bǔ)償作用，選擇時據(jù)表1-2中的計算視在容量按公式的原則進(jìn)行。1.3.1 機(jī)修廠、工人村與支農(nóng)變壓器查附表1分別選用s9-800，60.4kv、s9-500，60.4kv、s9-400，60.4kv型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺。1.3.2 地面低壓動力變壓器選用兩臺s9-800，60.4kv型銅線電力變壓器。1.3.3 洗煤廠變壓器選用兩臺s9-800，60.4kv型銅線電力變壓器。1.3.4 各變壓器功率損耗計算單臺變壓器的功率損耗按公式計算；兩臺變壓器一般為分列運行，其功率損耗應(yīng)為按0.5運行的單臺變壓器損耗的兩倍；對于井下低壓負(fù)荷，因表29中未作分組，故不選變壓器，其

15、損耗按近似公式計算。例如，對于500kva工人村變壓器，據(jù)附表1中的有關(guān)參數(shù)，可算得 又如，對于地面低壓兩臺800 kva變壓器，同樣可算得井下低壓負(fù)荷的變壓器損耗,按近似公式計算，即同理可得其它各低壓變壓器的損耗如表210所示。表1-3 各低壓變壓器功率損耗計算結(jié)果負(fù)荷名稱地面低壓機(jī)修廠洗煤廠工人村支 農(nóng)井下低壓st.n，kva28008002800500400(2196)pt，kwqt，kvar6.5376.132.97.3414.721.73.515.733132合計pt61kw；qt280kvar1.4 計算6kv母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器各組低壓負(fù)荷加上各低壓變壓器的功率損耗

16、后即為其高壓側(cè)的負(fù)荷，因pca=9591 kw，故查表1-3得ksi=0.85，忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所6kv母線補(bǔ)償前的總負(fù)荷為 補(bǔ)償前功率因數(shù)根據(jù)礦井一、二級負(fù)荷占的比重大與sca.6=9501kva，可初選兩臺主變壓器，其型號容量按附表2選為sf7-10000，356.3kv，由于固定電費按最高負(fù)荷收費，故可采用兩臺同時分列運行的方式，當(dāng)一臺因故停運時，另一臺亦能保證全礦一、二級負(fù)荷的供電，并留有一定的發(fā)展余地。1.5 功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜選擇1.5.1 選擇思路題意要求35kv側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9以上，但補(bǔ)償電容器是裝設(shè)聯(lián)接在6kv母線上，而6kv母線上的總計算負(fù)荷并不

17、包括主變壓器的功率損耗，這里需要解決的問題是，6kv母線上的功率因數(shù)應(yīng)補(bǔ)償?shù)胶沃挡拍苁?5kv側(cè)的平均功率因數(shù)為0.9級以上?分析解決此問題的思路如下：先計算無補(bǔ)償時主變壓器的最大功率損耗，由于無功損耗與負(fù)荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運行方式應(yīng)為一臺使用，一臺因故停運的情況，據(jù)此計算35kv側(cè)的補(bǔ)償前負(fù)荷及功率因數(shù)，并按公式（252）求出當(dāng)功率因數(shù)提至0.9時所需要的補(bǔ)償容量，該數(shù)值就可以作為6kv母線上應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜萘?；考慮到礦井35kv變電所的6kv側(cè)均為單母線分兩段接線，故所選電容器柜應(yīng)為偶數(shù)，據(jù)此再算出實際補(bǔ)償容量，最后重算變壓器的損耗并校驗35kv側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)。1.

18、5.2 無補(bǔ)償時主變壓器的損耗計算按一臺運行、一臺因故停運計算，則負(fù)荷率為以上p0、pk、i0、uk等參數(shù)由附表2查得。1.5.3 35kv側(cè)補(bǔ)償前的負(fù)荷與功率因數(shù) 1.5.4 計算選擇電容器柜與實際補(bǔ)償容量設(shè)補(bǔ)償后功率因數(shù)提高到，則，取平均負(fù)荷系數(shù)，據(jù)公式可得按表27選用gr-1c-08型，電壓為6kv每柜容量qc=270 kvar的電容器柜，則柜數(shù)取偶數(shù)得nf=6實際補(bǔ)償容量：折算到計算補(bǔ)償容量為1.5.5 補(bǔ)償后6kv側(cè)的計算負(fù)荷與功率因數(shù)因補(bǔ)償前后有功計算負(fù)荷不變，故有 1.5.6 補(bǔ)償后主變壓器最大損耗計算補(bǔ)償后一臺運行的負(fù)荷率略有減小1.5.7 補(bǔ)償后35kv側(cè)的計算負(fù)荷與功率因數(shù)

19、校驗 合乎要求。1.6 主變壓器校驗及經(jīng)濟(jì)運行方案由表1-3負(fù)荷統(tǒng)計計算表可知、全礦三級負(fù)荷約占總負(fù)荷的15%，故可取負(fù)荷保證系數(shù)kgu=0.85。 則有 合乎要求。按此參數(shù)亦可選容量為8000 kva的主變壓器，但設(shè)計上為了留有余地并考慮發(fā)展，選10000 kva為宜。 兩臺主變壓器經(jīng)濟(jì)運行的臨界負(fù)荷可由公式求出，即 對于工礦企業(yè)變電所，可取kq=0.06，上式q0、qk由公式求得，臨界負(fù)荷為 得經(jīng)濟(jì)運行方案為：當(dāng)實際負(fù)荷s s6128 kva時，宜于一臺運行，當(dāng)時，宜于兩臺同時分列運行。1.7 全礦電耗與噸煤電耗計算按表1-4，一般大型礦井取上限。中小礦井取下限，取年最大負(fù)荷利用小時小時，

20、故全礦年電耗噸煤電耗為1.8 擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖擬定礦井地面供電系統(tǒng)圖，應(yīng)從35kv電源線開始，依次確定電源進(jìn)線回路、35kv和6kv主接線，再考慮各6kv負(fù)荷的分配與聯(lián)接來構(gòu)思。至于下井電纜的回路數(shù)，主要由負(fù)荷電流和井下開關(guān)最大額定電流，并兼顧是否設(shè)置限流電抗器來統(tǒng)籌考慮。最后繪制地面供電系統(tǒng)一次接線圖。1電源進(jìn)線與主接線按已知原始數(shù)據(jù)，上級變電所提供兩回35kv架空電源線路，故電源進(jìn)線回路為2。對于煤礦企業(yè)，因一、二級負(fù)荷占總量的23以上，故35kv側(cè)宜用全橋接線，6kv則可采用單母線分兩段的接線方式。2負(fù)荷分配考慮一、二級負(fù)荷必須由聯(lián)于不同母線段的雙回路供電，而主、副井提

21、升機(jī)因相距較近（80m），可采用環(huán)形供電；將下井電纜與地面低壓等分配于兩段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時兩段6kv母線上的負(fù)荷接近相等。具體分配方案見圖2。3下井電纜回數(shù)確定由表29中11、12行，考慮0.96的同時系數(shù)得井下總負(fù)荷為井下最大長時負(fù)荷電流（計算電流）根據(jù)井下開關(guān)的額定電流最大為400a，而煤礦安全規(guī)程規(guī)定：下井電纜至少兩回，當(dāng)一回因故停止供電時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部負(fù)荷的供電。所以，本例至少應(yīng)選用3回，考慮到負(fù)荷分配和運行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩兩并聯(lián)后分列運行。至于下井電纜上是否串接限流電抗器，應(yīng)在短路計算完成后，根據(jù)井下6kv母線上的短路容量是否超出原始資料中不大于

22、100mva的要求來決定。經(jīng)粗略估算，本例可以不設(shè)置限流電抗器。4繪制供電系統(tǒng)圖據(jù)以上的計算分析比較，可繪得該礦井地面變電所供電系統(tǒng)一次接線如圖2第 二 章 供電系統(tǒng)短路電流計算2.1 概述本章要求對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路計算，故根據(jù)短路計算的目的，首先要在圖1上選定合理的短路計算點，并根據(jù)此繪制等效短路計算圖。對于工礦企業(yè)35/610kv供電系統(tǒng)，一般為無限大電源容量系統(tǒng)，正常運行方式常為全分列方式或一路使用、一路備用方式，電路相對簡單，故可在等效短路計算圖中直接進(jìn)行阻抗的串、并聯(lián)運算，以求得各短路點的等效總阻抗，進(jìn)而求得各短路參數(shù)。本題可按以下四步求解。一、選取短路計算點并繪制等效計算

23、圖二、選擇計算各基準(zhǔn)值三、計算各元件的標(biāo)么電抗四、計算各短路點的總標(biāo)么電抗與短路參數(shù)按前面給定的條件，對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計算。要求計算出有關(guān)短路點最大運行方式下的三相短路電流、短路電流沖擊值以及最小運行方式下的兩相短路電流。根據(jù)第一章的計算可列出短路電流計算所需的原始資料如下：該礦地面變電所35kv采用全橋接線，6kv采用單母分段接線；主變壓器型號為sf710000，35/6.3型，uk%=7.5；地面低壓變壓器型號為s9800，60.4型，u k%= 4.5；35kv電源進(jìn)線為雙回路架空線路，線路長度為6.5km；系統(tǒng)電抗在最大運行方式: x*s.min =0.12，在最小運行

24、方式: x*s.max =0.22。6kv母線上的線路類型及線路長度如表37所示。表27 地面變電所6kv母線上的線路類型及線路長度序號設(shè)備名稱電壓（kv）距6kv母線距離(km) 線路類型1234567891 01 1主井提升副井提升扇風(fēng)機(jī)1扇風(fēng)機(jī)2壓風(fēng)機(jī)地面低壓機(jī)修廠洗煤廠工人村支農(nóng)井下6kv母線666660.40.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65cckkccckkkc 注：c電纜線路 k架空線路2.2 選取短路計算點并繪制等效計算圖一般選取各線路始、末端作為短路計算點，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性

25、，并作為上一級繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。故本題在圖2中可選35kv母線，6kv母線和各6kv出現(xiàn)末端為短路計算點。由于本題35/6kv變電所正常運行方式為全分列方式，故任意點的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且各短路點的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)，故可畫得如圖1所示的等效短路計算圖。圖1 等效短路計算圖選擇計算各基準(zhǔn)值選基準(zhǔn)容量sd100mva，基準(zhǔn)電壓ud137kv，ud26.3kv，ud30.4kv 則可求得各級基準(zhǔn)電流為 2.3 計算各元件的標(biāo)么電抗2.3.1 電源的電抗2.3.2 變壓器電抗主變壓器電抗 地面低壓變

26、壓器電抗 2.3.3 線路電抗35kv架空線電抗 下井電纜電抗 扇風(fēng)機(jī)1饋電線路電抗 扇風(fēng)機(jī)2饋電線路電抗 主井提升饋電線路電抗 副井提升饋電線路電抗 壓風(fēng)機(jī)饋電線路電抗 地面低壓饋電線路電抗 洗煤廠饋電線路電抗 工人村饋電線路電抗 機(jī)修廠饋電線路電抗 支農(nóng)饋電線路電抗 2.4 計算各短路點的短路參數(shù)2.4.1 k35點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流 2最小運行方式下的兩相短路電流2.4.2 k66點短路電流計算1最大運行方式下的三相短路電流2最小運行方式下的兩相短路電流2.4.3 點短路電流計算（折算到6kv側(cè)）1最大運行方式下的三相短路電流6kv側(cè)的短路電流參數(shù) 2最小運行方式

27、下的兩相短路電流6kv側(cè)的最小兩相短路電流為 2.4.4 井下母線短路容量計算（k7點）井下6kv母線距井上35kv變電所的最小距離是：副井距35kv變電站距離+井深+距井下中央變電所的距離，即（km），其電抗標(biāo)么值為最大運行方式下井下母線短路的標(biāo)么電抗為 井下母線最大短路容量為該值小于井下6kv母線上允許短路容量100mva，故不需要在地面加裝限流電抗器。其它短路點的計算與以上各點類似。各短路點的短路電流計算結(jié)果如表38所示。表28 短路計算結(jié)果參數(shù)表最大運行方式下短路參數(shù)最小運行方式下短路參數(shù)短 路 點（ka）（ka）（ka）（mva）（ ka）（ka）k35k66k25k7k11k13k

28、16k17k19k21k23k27k28k305.048.658.657.773.563.568.218.338.091.376.022.988.332.4212.8522.0622.0619.819.089.0820.9421.2420.633.4915.357.6021.246.177.6613.1513.1511.815.415.4112.4812.6612.302.089.154.5312.663.68322.6894.3594.3583.9738.8938.8989.5890.8988.3014.9465.6432.5290.8926.453.817.907.907.103.433.

29、437.547.647.441.355.652.897.642.373.306.846.846.152.972.976.536.616.441.174.892.506.612.05圖2 某礦35kv地面變電所供電系統(tǒng)一次接線圖2.5 設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總1補(bǔ)償后6kv側(cè)負(fù)荷與功率因數(shù) 2補(bǔ)償后35kv側(cè)負(fù)荷與功率因數(shù)； ； ；3主變壓器選擇：sf7-10000，356.3kv型，兩臺。4電容器柜與放電柜gr-1c-08型，6kv，270 kvar，六臺；gr-1c-03型，6kv放電柜，兩臺。5兩主變壓器經(jīng)濟(jì)運行臨界負(fù)荷：6全礦年電耗：7噸煤電耗：總結(jié)1）在將低壓負(fù)荷功率歸算到高壓側(cè)時不可引入

30、電壓折算，但應(yīng)加上變壓器損耗。2）由本例功率因數(shù)補(bǔ)償計算可以看出，補(bǔ)償前后主變壓器的功率損耗計算值相對變電所總負(fù)荷而言差距不大，因此在工程實際中可以直接按補(bǔ)償前的損耗值計算。3）因為電力電容器在6kv母線上是相對長時穩(wěn)定投運的，起的是平均無功補(bǔ)償?shù)淖饔?，即發(fā)出的是平均無功功率，而不是計算無功功率，所以在用35kv側(cè)計算有功功率pca.35由公式來計算所需的電容器柜容量qc時，應(yīng)將pca.35乘以平均負(fù)荷系數(shù)klo ，換算成平均功率；而求得實際的補(bǔ)償容量qc.f后，欲求其計算補(bǔ)償容量qc.ca，則應(yīng)將qc.f再除以klo ，否則將得出錯誤的結(jié)果。4）在有功平均負(fù)荷系數(shù)與無功平均負(fù)荷系數(shù)近似相等的

31、條件下，平均功率因數(shù)就近似等于計算功率因數(shù)。第 三 章 35kv高壓電氣設(shè)備選擇3.1 概述電氣設(shè)備的選型，除了掌握電氣設(shè)備選擇理論外，還必須了解電氣設(shè)備制造情況，才能選擇出合理型號。對具體設(shè)備選擇時，需要弄清其兩種運行方式（正常和短路運行）下通過它的最大長時負(fù)荷電流和最大短路電流。熱穩(wěn)定校驗是否合理，在很大程度上取決于繼電保護(hù)動作時間確定的合理性。本章可按前述各設(shè)備的選擇原則，依次選擇變電所35kv與6kv電氣設(shè)備。按第一章和第二章給定的條件，對圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行主要高壓電氣設(shè)備選擇計算。3.2 高壓斷路器的選擇35kv接線形式為全橋式，而運行方式采用全分列方式，所以35kv進(jìn)線和變壓器

32、回路的斷路器應(yīng)選相同型式的斷路器。當(dāng)一側(cè)的變壓器和另一側(cè)的進(jìn)線檢修時，橋斷路器必須把完好的進(jìn)線和變壓器聯(lián)絡(luò)起來，所以35kv的所有斷路器應(yīng)選相同的型號，其最大長時負(fù)荷電流應(yīng)為變壓器的最大長時負(fù)荷電流，即按照工作室外、工作電壓為35kv和最大長時負(fù)荷電流為173a，可選擇zw7-40.5型戶外真空斷路器，其額定電壓為35kv，額定電流為1250a。其技術(shù)參數(shù)如表43所示。對zw7-40.5型戶外真空斷路器按當(dāng)環(huán)境條件和短路情況進(jìn)行校驗。3.2.1 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗zw740.5型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高空氣溫度為 +40，實際工作環(huán)境溫度為44，因此額定電流必須按當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度進(jìn)行修正。

33、按當(dāng)高于+40時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正。在44下允許通過的最大電流為 符合要求。3.2.2 按短路條件校驗（1）額定開斷電流校驗。斷路器的額定開斷電流是inbr=25ka，而k1點的短路電流為ik1=5.03ka，因此額定開斷電流符合要求。（2）額定關(guān)合電流校驗。斷路器的額定關(guān)合電流是incl=63ka，而k1點的短路的沖擊電流為ish=12.83ka，因此額定關(guān)合電流符合要求。（3）熱穩(wěn)定校驗。因兩回35kv電源上級出線斷路器過流保護(hù)動作時間為2.5s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長時間為tk =tbrtpr0.1+2.52.6s，

34、即假想時間 ti2.6s 。對于無限大容量系統(tǒng)有： 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流： 符合要求。（4）動穩(wěn)定校驗。由于 則 符合要求。3.3 隔離開關(guān)的選擇布置室外的35kv隔離開關(guān)一般選用gw5型?；?5kv斷路器選擇相同型號的原因，35kv所有的隔離開關(guān)也應(yīng)選擇相同的型號。為了便于檢修時接地，進(jìn)線35kv隔離開關(guān)與電壓互感器回路的隔離開關(guān)要選用帶接地刀閘的，型號為gw5-35gd/630型。其余回路均選gw5-35/630型隔離開關(guān)。在額定環(huán)境溫度40）下的額定電流為630a，實際環(huán)境溫度（44）下允許通過的電流in為隔離開關(guān)只需要按正常工作條件選擇，按短路情況校驗動熱穩(wěn)定性。以進(jìn)線隔離開關(guān)為例

35、選擇校驗。表47列出了進(jìn)線隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在隔離開關(guān)后，并在斷路器前時，事故切除靠上一級變電所的過流保護(hù)，繼電保護(hù)動作時限要比35kv進(jìn)線的繼電保護(hù)動作時限2.5s大一個時限級差，故tpr2.5+0.53s。表37 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)gw535gd型隔離開關(guān)參數(shù)uns ：35kvun 35kvimax ：173.21 ain 583a：5.0323.1：2024ish ：12.83kaies 50 ka則短路電流經(jīng)過隔離開關(guān)的總時間由表47可知，所選gw5-35型隔離開關(guān)符合要求。 3.4 電流互感器選擇選用供zw740.5型戶外真空斷路器用lzzbj4-

36、35型電流互感器，其額定電壓為35kv，額定電流為300a。本型電流互感器為環(huán)氧樹脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，具有高動熱穩(wěn)定，高精度，多級次，并可制作復(fù)變比等特點，主要作計量、測量和繼電保護(hù)用。其技術(shù)參數(shù)如下表48所示。表38 lzzbj435型電流互感器參數(shù)變比準(zhǔn)確級次組合額定輸出(va)4s熱電流(有效值)，ka動穩(wěn)定電流(峰值)，ka300/50.5/0.5/10p10/10p1025/25/50/5017.142.8實際環(huán)境溫度(44)下允許通過的電流in為符合要求。1動穩(wěn)定性校驗由表38、表37有， 符合要求。2熱穩(wěn)定校驗由表38、表37有， 符合要求。3.5 電壓互感器的選擇35kv電壓互感

37、器，為油浸絕緣型，均為單相，有雙圈與三圈之分。如對35kv不進(jìn)行絕緣檢測時，可選兩臺雙圈互感器，接成v型，供儀表用電壓，否則選用三臺三圈互感器，接成y/y/型?；ジ衅鞫搪繁Ｗo(hù)采用限流高壓熔斷器。由于煤礦35kv變電所不對35kv進(jìn)行絕緣檢測（由上級變電所檢測）。則選兩臺jdj35型單相雙圈油浸式戶外電壓互感器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：原邊電壓 35kv ；工頻試驗電壓 95kv ；副邊電壓 0.1kv ；極限容量 1000va 。配用兩臺rw1035/0.5 型限流熔斷器。3.6 35kv避雷器的選擇避雷器是防護(hù)雷電入侵對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害的保護(hù)裝置。在架空線上發(fā)生感因雷擊后，避雷器首先被擊穿并對地放

38、電，從而使其它電氣設(shè)備受到保護(hù)。當(dāng)過電壓消失后，避雷器又能自動恢復(fù)到起初狀態(tài)。本例中選用hy5wz-42/134型閥型避雷器,其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定電壓 42kv ；系統(tǒng)電壓 35kv ；工頻放電電壓 80kv ； 傘裙數(shù) 18 ；最大雷擊殘壓 134kv 。3.7 6kv電氣設(shè)備選擇6kv采用室內(nèi)成套配電裝置，選用開關(guān)柜的型號為kyn28a-12（z），即鎧裝移開式交流封閉金屬開關(guān)設(shè)備。開關(guān)柜的一次接線方案與供電系統(tǒng)圖上的要求相適應(yīng)。開關(guān)柜中的電流互感器配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)繼電器保護(hù)與測量等要求進(jìn)行選擇。對雙回路及環(huán)形供電的開關(guān)柜需選用兩組隔離開關(guān)以利檢修。電纜回路的開關(guān)柜都需裝設(shè)零序電流互感器，

39、作為向選擇性漏電保護(hù)提供零序電流的元件。在每段母線上還需裝設(shè)電壓互感器與避雷器柜，供6kv絕緣檢測、儀表繼電保護(hù)之用。 3.7.1 開關(guān)柜方案編號選擇16kv進(jìn)線柜方案編號選用架空進(jìn)線柜019和母聯(lián)柜052以及架空進(jìn)線柜021和母聯(lián)柜053配合使用，分別組成進(jìn)線柜。2. 母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜009和母聯(lián)柜052配合使用組成分段聯(lián)絡(luò)柜。3出線柜方案編號電纜出線方案編號選001號；架空出線方案編號選023號。4電壓互感器與避雷器柜選用電壓互感器與避雷器柜方案編號為043。3.7.2 高壓開關(guān)柜校驗高壓開關(guān)柜只需對其斷路器進(jìn)行校驗即可。1. 進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器選擇校驗進(jìn)線柜和母聯(lián)柜配用zn63

40、a-6/1250型戶內(nèi)真空斷路器，其電氣技術(shù)數(shù)據(jù)如表49所示。表中in表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kv母線上時，變壓器差動保護(hù)不動作（因不是其保護(hù)范圍），此時過流保護(hù)動作時限為2s（比進(jìn)線保護(hù)少一個時限級差），則由表49可知，所選zn63a12型真空斷路器符合要求。表39 zn63a-12型真空斷路器選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)zn63a6/1250型真空斷路器技術(shù)參數(shù)uns 6kvun 6kvilo.m 1010.3 ain 1156.25aikmax2 8.6ka inbr 20ka ish 21.93kaies 50kai2ti 8.622.1its2

41、.t 2024ish 21.93kaincl 50 ka2出線柜斷路器的選擇校驗出線柜均配用zn63a12/630型真空斷路器。因為主排水泵供電回路負(fù)荷最大，可以按它進(jìn)行校驗。最大長時負(fù)荷電流為其他參數(shù)如表310所示。表310 出線回路斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)zn63a6/630型真空斷路器電氣參數(shù)uns 6kvun 6kvimax 166.7 ain 582.75aikmax2 8.6ka inbr 16ka ish 21.93kaies 40kai2ti 8.622.1its2t 1624ish 21.93kaincl 40 kain表示斷路器在實際環(huán)境溫度（44）下允許的電流。假想時間的

42、確定：當(dāng)短路發(fā)生在6kv線路末端時，過流保護(hù)動作，其時限為1.5s（比進(jìn)線保護(hù)少兩個時限級差），由表410可知，所選zn63a-12型真空斷路器符合要求。36kv高壓開關(guān)柜配用電流互感器的選擇6kv開關(guān)柜選用專用型lzzbj9-12/15電流互感器，其額定電壓為10kv，其參數(shù)如表411所示。4電壓互感器與避雷器柜的選擇電壓互感器與避雷器柜配用jdz10-10型電壓互感器和hy5ws-17/50型避雷器。3.7.3 36kv母線選擇本設(shè)計中變電所室內(nèi)6kv變壓器回路母線選用矩形鋁母線且三相水平平放，其截面按長時允許電流選擇，按動、熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗。本例選擇6kv母線的已知參數(shù)與例43基本相符，故

43、可接例43的選擇方法選用lmy806.3型矩形鋁母線，并經(jīng)長時允許電流、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗合格。表311電流互感器的選擇結(jié)果所在柜名稱變比4s熱電流(ka)(有效值)動穩(wěn)定電流(ka)(峰)6kv進(jìn)線6kv母聯(lián)主井提升副井提升扇風(fēng)機(jī)扇風(fēng)機(jī)壓風(fēng)機(jī)地面低壓機(jī)修廠洗煤廠工人村支農(nóng)下井電纜電容器柜1250/51250/5150/5150/5150/5150/5150/5150/5150/5150/5100/5100/5300/5150/540408.68.68.68.65.78.68.68.65.75.717.18.610010021.421.421.421.421.421.421.421.414.3

44、14.342.821.4注：副井提升和壓風(fēng)機(jī)回路的電流互感器曾選變比為100/5，計算結(jié)果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改選變比為150/5。3.7.4 6kv支柱絕緣子的選擇參考例33，可選用zna-6型戶內(nèi)式支柱絕緣子，并經(jīng)動穩(wěn)定校驗合格。3.7.5 穿墻套管的選擇對穿墻套管，按電壓及長時允許電流選擇，對動穩(wěn)定進(jìn)行校驗。由于變壓器二次電流最大電流為1010.3a，電壓為6kv，故選用戶外式鋁導(dǎo)線的穿墻絕緣子，型號為clwb-10/1500，額定電壓為10kv，額定電流為1500a。套管長度為0.6m，最大破壞力為7358n，5s熱穩(wěn)定電流為20ka。由于環(huán)境日最高溫度為44，則其長時允許電流 符

45、合要求。3.8 動穩(wěn)定校驗穿墻套管端部所受的最大短路電動力為 式中 l1穿墻套管與支持絕緣子之間的距離，1.5m；l2穿墻套管自身的長度，0.6m。由于，則動穩(wěn)定符合要求。3.9 熱穩(wěn)定校驗假想時間為ti2.2s，穩(wěn)態(tài)短路電流由表38查得i8.65ka，則相當(dāng)于5s的熱穩(wěn)定電流 符合要求。3.10 選擇結(jié)果匯總3.10.1 35kv電氣設(shè)備1高壓斷路器：zw740.5型2隔離開關(guān)：gw535gd/630型3電流互感器：lzzbj435型4電壓互感器：jdj35型5熔斷器：rw1035/0.5 型6避雷器：hy5wz42/134型3.10.2 6kv電氣設(shè)備1開關(guān)柜型號：kyn28a12（z）2

46、開關(guān)柜一次接線方案編號（1）進(jìn)線柜方案編號架空進(jìn)線柜019和母聯(lián)柜052以及架空進(jìn)線柜021和母聯(lián)柜053配合使用（2）母聯(lián)柜方案編號選用母聯(lián)柜009和母聯(lián)柜052配合使用（3）出線柜方案編號1）電纜出線方案編號為001。2）架空出線方案編號為023。3）電壓互感器與避雷器柜的方案編號為043。3進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器采用 zn63a6/1250型戶內(nèi)真空斷路器4出線柜斷路器采用zn63a12/630型真空斷路器5高壓開關(guān)柜配用電流互感器型號為lzzbj912/15 6電壓互感器和避雷器柜配用jdz1010型電壓互感器和hy5ws17/50型避雷器76kv母線采用lmy806.3型矩形母線86k

47、v母線戶內(nèi)支柱絕緣子選用zna6型96kv穿墻套管選用clwb10/1500 型第 四 章 電力線路選擇4.1 概述 對于一級用電戶，礦井地面35kv變電所要求雙回路或環(huán)形供電，已確定為全分列運行，當(dāng)一路故障時，另一路必須能保證全礦的供電，故最大長時負(fù)荷電流和正常工作電壓損失均按一路供電考慮，表48中各6kv的一、二級負(fù)荷組也按此原則考慮。但在計算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面時，可按每路最多承擔(dān)0.650.75左右的總負(fù)荷電流考慮。本章可按以下六步求解。（一）35kv電源架空線路選擇。（二）主、副井提升機(jī)6kv電纜線路選擇。（三）6kv下井電纜選擇。（四）壓風(fēng)機(jī)等其他負(fù)荷組6kv電纜線路選擇。（五）扇風(fēng)機(jī)1等

48、其他負(fù)荷組6kv架空線路選擇。（六）選擇計算結(jié)果匯總。根據(jù)前三章的計算結(jié)果，試選擇該礦35kv電源架空導(dǎo)線的型號截面，并按第一章表48所規(guī)定的線路類型，選擇表內(nèi)各負(fù)荷組供電的6kv配電線路的型號截面。4.2 35kv電源架空線路選擇4.2.1 架空導(dǎo)線型號選擇根據(jù)我國產(chǎn)品供應(yīng)市場情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對于35kv架空線路，線桿擋距一般在100m以上，導(dǎo)線受力較大，故可選lgj型鋼芯鋁絞線，線間幾何均距設(shè)為2m。4.2.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面一路供電的負(fù)荷電流 一般中型礦井tmax30005000h，查表42可得，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度jec1.15 a/mm2。則導(dǎo)線

49、的經(jīng)濟(jì)截面為 式中 0.65兩分列運行線路的電流分配系數(shù)。初選導(dǎo)線為lgj70型鋼芯鋁絞線，查表43得，其25時允許載流量iac為275a。4.2.3 按長時允許負(fù)荷電流校驗導(dǎo)線截面據(jù)例410知，該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42，鋼芯鋁絞線最高允許溫度為70，據(jù)公式44算得其溫度修正系數(shù)為0.79則修正后的允許載流量為 合格。4.1.4按允許電壓損失校驗導(dǎo)線截面取高壓輸電線路允許電壓損失為5，得。查表57得該導(dǎo)線的單位長度電阻、電抗分為：r0=0.46km和x0=0.382km；而線路長度l已由第二章的例210給出為6.5km；故得35kv線路的電壓損失為由于，故電壓損失校驗合格。4.2.4 按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面查表41得35kv鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面為16mm2，居民區(qū)為25mm2，均小于所選截面70mm2，故機(jī)械強(qiáng)度校驗合格。最后確定該礦雙回路35kv架空線路每路均選為lgj70型鋼芯鋁絞線，