煤礦企業(yè)地面35／6kV變電所設(shè)計(jì)(正文)

1、礦山電工學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 助學(xué)院校:自考助學(xué)專業(yè):姓 名:自考助學(xué)學(xué)號(hào):成 績(jī):指導(dǎo)教師簽名:河南理工大學(xué)成人高等教育2O 14 年 10 月 1 日42第 一 章 目錄1. 緒論(或前言)1 2 負(fù)荷計(jì)算、功率因數(shù)補(bǔ)償及供電系統(tǒng)擬定42.1計(jì)算各組負(fù)荷并填表42.1.1計(jì)算各組負(fù)荷42.2 各低壓變壓器的選擇與損耗計(jì)算5 2.2.1 低壓變壓器的選擇 6 2.2.2 變壓器功率損耗計(jì)算 6 2.3計(jì)算6kV母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選主變壓器72.4功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜選擇8 2.5全礦電耗與噸煤電耗計(jì)算 10 2.6 設(shè)計(jì)計(jì)算選擇結(jié)果匯總 12 2.6.1擬定繪制礦井地面供電系統(tǒng)

2、一次接線圖13 3短路電流計(jì)算143.1選取短路計(jì)算點(diǎn)并繪制等效計(jì)算圖153.2選擇計(jì)算各基準(zhǔn)值163.3計(jì)算各元件的標(biāo)么電抗163.2.2計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù)174電氣設(shè)備選擇234.1 35kV電氣設(shè)備的選擇234.2 6kV電氣設(shè)備選擇234.3 選擇結(jié)果匯總235 結(jié)束語256參考文獻(xiàn)261 前言工礦企業(yè)負(fù)荷計(jì)算，首先需收集必要的負(fù)荷資料，按表29的格式做成負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表，計(jì)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(jí)計(jì)算各組負(fù)荷，在進(jìn)行負(fù)荷歸總時(shí)，應(yīng)計(jì)入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時(shí)系數(shù)后，就可求得礦井kV母線上的總計(jì)算負(fù)荷，作為初選主變壓器臺(tái)數(shù)容量的主要依據(jù)功率

3、因數(shù)的補(bǔ)償計(jì)算與主變壓器的容量、負(fù)荷率及運(yùn)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(jì)入總的負(fù)荷中，在計(jì)算過程中將會(huì)存在估算與最后驗(yàn)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(tái)數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面356kV變電所的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。本章可按以下八步去計(jì)算。（一）計(jì)算各組負(fù)荷并填入表2中1114各欄。（二）選擇各低壓變壓器并計(jì)算其損耗。（三）計(jì)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(jì)算與電容器柜選擇。（五）主變壓器校驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（六）全礦電耗與噸煤電耗計(jì)算。（七）

4、擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。（八）設(shè)計(jì)計(jì)算選擇結(jié)果匯總。2 負(fù)荷計(jì)算、功率因數(shù)補(bǔ)償及供電系統(tǒng)擬定 2.1計(jì)算各組負(fù)荷并填表利用表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2中1214列。例如，對(duì)于主井提升機(jī)有又如，對(duì)于扇風(fēng)機(jī)1，由同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，表1中其cos標(biāo)出負(fù)值，其原因是：同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)負(fù)荷率0.9，且在過勵(lì)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(shí)同步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償率約為4060%，近似計(jì)算取50%，故其補(bǔ)償能力可按下式計(jì)算： 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表2。在表2的合計(jì)欄中，合計(jì)有功負(fù)荷8383 kW和無功負(fù)荷49

5、45 kvar是表中12列、13列的代數(shù)和，而視在負(fù)荷10733kVA，則是據(jù)上述兩個(gè)數(shù)值按公式計(jì)算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。表1 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分組表設(shè) 備名 稱負(fù)荷等級(jí)電壓V線路類型電機(jī)類型單機(jī)容量kW安裝臺(tái)數(shù)工作臺(tái)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(jì)算容量離35kV變電所的距離km有功kW無功kvar視在kVA12345678910111213141 主機(jī)提升26000CY10001/110000.950.7585052710000.292 副井提升16000CY6301/16300.850.755354667060.203 扇風(fēng)機(jī)116000kT8002/18000.

6、85-0.91680-1566821.564 扇風(fēng)機(jī)216000kT8002/18000.85-0.91681-1567491.565 壓風(fēng)機(jī)16000CT2504/25000.85-0.89436-2097490.376 地面低壓1380C8700.70.756125474830.057 機(jī)修廠3380C7500.550.654304998220.208 洗煤廠2380K9200.70.756545626530.489工人村3380K4800.70.753462898642.0910支農(nóng)3380K3600.70.752702294602.8211主排水泵16000CX5005/315000.

7、750.8122092514420.6712井下低壓2660CX23780.650.7516691422212313合計(jì)Pca8383Qca4945S c a10733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 2.2各低壓變壓器的選擇與損耗計(jì)算 2.2.1 低壓變壓器的選擇因采用高壓6kV集中補(bǔ)償功率因數(shù)，故對(duì)各低壓變壓器均無補(bǔ)償作用，選擇時(shí)據(jù)表2中的計(jì)算視在容量按公式的原則進(jìn)行。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(tái)。

8、地面低壓動(dòng)力變壓器選用兩臺(tái)S9-800，60.4kV型銅線電力變壓器。洗煤廠變壓器選用兩臺(tái)S9-800，60.4kV型銅線電力變壓器。 2.2.2 變壓器功率損耗計(jì)算單臺(tái)變壓器的功率損耗按公式計(jì)算；兩臺(tái)變壓器一般為分列運(yùn)行，其功率損耗應(yīng)為按0.5運(yùn)行的單臺(tái)變壓器損耗的兩倍；對(duì)于井下低壓負(fù)荷，因表2中未作分組，故不選變壓器，其損耗按近似公式計(jì)算。例如，對(duì)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(duì)于地面低壓兩臺(tái)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(jì)算，即同理可得其它各低壓變壓器的損耗如表3所示。表3 各低壓變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果負(fù)荷名稱地面低

9、壓機(jī)修廠洗煤廠工人村支 農(nóng)井下低壓ST.N，kVA2×8008002×800500400(2196)PT，kWQT，kvar4.2376.132.97.3413.921.73.515.732127合計(jì)PT57kW；QT275.3kvar 2.3 計(jì)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后即為其高壓側(cè)的負(fù)荷，因Pca=8383 kW，故查表23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(jí)負(fù)荷占的比重大與Sca.6=9501kVA，可初選兩臺(tái)主變壓器，其型號(hào)容量按附表2

10、選為SF7-10000，356.3kV，由于固定電費(fèi)按最高負(fù)荷收費(fèi)，故可采用兩臺(tái)同時(shí)分列運(yùn)行的方式，當(dāng)一臺(tái)因故停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)亦能保證全礦一、二級(jí)負(fù)荷的供電，并留有一定的發(fā)展余地。 2.4 功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算與電容器柜選擇選擇思路題意要求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(jì)算負(fù)荷并不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(jí)以上?分析解決此問題的思路如下：先計(jì)算無補(bǔ)償時(shí)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(yùn)行方式應(yīng)

11、為一臺(tái)使用，一臺(tái)因故停運(yùn)的情況，據(jù)此計(jì)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(shí)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(shí)際補(bǔ)償容量，最后重算變壓器的損耗并校驗(yàn)35kV側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)。無補(bǔ)償時(shí)主變壓器的損耗計(jì)算按一臺(tái)運(yùn)行、一臺(tái)因故停運(yùn)計(jì)算，則負(fù)荷率為以上P0、PK、I0、UK等參數(shù)由附表2查得。35kV側(cè)補(bǔ)償前的負(fù)荷與功率因數(shù) 計(jì)算選擇電容器柜與實(shí)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

12、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(shí)際補(bǔ)償容量：折算到計(jì)算補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后6kV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)因補(bǔ)償前后有功計(jì)算負(fù)荷不變，故有 補(bǔ)償后主變壓器最大損耗計(jì)算補(bǔ)償后一臺(tái)運(yùn)行的負(fù)荷率略有減小補(bǔ)償后35kV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗(yàn) 合乎要求。 2.5 全礦電耗與噸煤電耗計(jì)算按表21，一般大型礦井取上限。中小礦井取下限，取年最大負(fù)荷利用小時(shí)小時(shí)，故全礦年電耗噸煤電耗為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

13、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(jí)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(duì)于煤礦企業(yè)，因一、二級(jí)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(jí)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(shí)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?cái)?shù)確定由表2中11、12行，考慮0.96的同時(shí)系數(shù)得井下總

14、負(fù)荷為井下最大長時(shí)負(fù)荷電流（計(jì)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(shí)，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(yùn)行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩兩并聯(lián)后分列運(yùn)行。至于下井電纜上是否串接限流電抗器，應(yīng)在短路計(jì)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(jì)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 2.6 設(shè)計(jì)計(jì)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35k

15、V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(tái)。4電容器柜與放電柜GR-1C-08型，6kV，270 kvar，六臺(tái)；GR-1C-03型，6kV放電柜，兩臺(tái)。5兩主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shí)不可引入電壓折算，但應(yīng)加上變壓器損耗。2）由本例功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算可以看出，補(bǔ)償前后主變壓器的功率損耗計(jì)算值相對(duì)變電所總負(fù)荷而言差距不大，因此在工程實(shí)際中可以直接按補(bǔ)償前的損耗值計(jì)算。3）因?yàn)殡娏﹄娙萜髟?kV母線上是相對(duì)長時(shí)穩(wěn)定投運(yùn)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(jì)算無功功率，所

16、以在用35kV側(cè)計(jì)算有功功率Pca.35由公式來計(jì)算所需的電容器柜容量Qc時(shí)，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(shí)際的補(bǔ)償容量Qc.f后，欲求其計(jì)算補(bǔ)償容量Qc.ca，則應(yīng)將Qc.f再除以Klo ，否則將得出錯(cuò)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)近似相等的條件下，平均功率因數(shù)就近似等于計(jì)算功率因數(shù)。3 短路電流計(jì)算本章要求對(duì)圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路計(jì)算，故根據(jù)短路計(jì)算的目的，首先要在圖1上選定合理的短路計(jì)算點(diǎn)，并根據(jù)此繪制等效短路計(jì)算圖。對(duì)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(yùn)行方式常為全分列方式或一路使用、一路備用方

17、式，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，故可在等效短路計(jì)算圖中直接進(jìn)行阻抗的串、并聯(lián)運(yùn)算，以求得各短路點(diǎn)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(jì)算點(diǎn)并繪制等效計(jì)算圖二、選擇計(jì)算各基準(zhǔn)值三、計(jì)算各元件的標(biāo)么電抗四、計(jì)算各短路點(diǎn)的總標(biāo)么電抗與短路參數(shù)按前面給定的條件，對(duì)圖2所示的供電系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計(jì)算。要求計(jì)算出有關(guān)短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式下的三相短路電流、短路電流沖擊值以及最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。根據(jù)第一章的計(jì)算可列出短路電流計(jì)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(hào)為SF710000，35/6.3型，Uk%=7.5；地面低壓變壓器

18、型號(hào)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(yùn)行方式: X*s.min =0.12，在最小運(yùn)行方式: X*s.max =0.22。6kV母線上的線路類型及線路長度如表4所示。表4 地面變電所6kV母線上的線路類型及線路長度序號(hào)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666660.40.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65CCKKCCCKK

19、KC 注：C電纜線路 K架空線路 3.1 選取短路計(jì)算點(diǎn)并繪制等效計(jì)算圖一般選取各線路始、末端作為短路計(jì)算點(diǎn)，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，并作為上一級(jí)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(yàn)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(jì)算點(diǎn)。由于本題35/6kV變電所正常運(yùn)行方式為全分列方式，故任意點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)電源通過本回路提供，且各短路點(diǎn)的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)，故可畫得如圖1所示的等效短路計(jì)算圖。圖1 等效短路計(jì)算圖 3.2 選擇并計(jì)算各電壓等級(jí)基準(zhǔn)值選基準(zhǔn)容量Sd100

20、MVA，基準(zhǔn)電壓Ud137kV，Ud26.3kV，Ud30.4kV 則可求得各級(jí)基準(zhǔn)電流為 3.3 計(jì)算各元件的標(biāo)么電抗值電源的電抗變壓器電抗主變壓器電抗 地面低壓變壓器電抗 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 3.4 計(jì)算各短路點(diǎn)的總標(biāo)么電抗與短路參數(shù) 3.4.1 k35點(diǎn)短路電流計(jì)算1最大運(yùn)行方式下的三相短路電流 2最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流 3.4.2 k66點(diǎn)短路電流計(jì)算1

21、最大運(yùn)行方式下的三相短路電流2最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流 3.4.3 k¢21點(diǎn)短路電流計(jì)算（折算到6kV側(cè)）1最大運(yùn)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(yùn)行方式下的兩相短路電流6kV側(cè)的最小兩相短路電流為 3.4.4 井下母線短路容量計(jì)算（k7點(diǎn)）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(yùn)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(diǎn)的計(jì)算與以上各點(diǎn)類似。各短路點(diǎn)的短路電流

22、計(jì)算結(jié)果如表5所示。表5 短路計(jì)算結(jié)果參數(shù)表最大運(yùn)行方式下短路參數(shù)最小運(yùn)行方式下短路參數(shù)短 路 點(diǎn)（kA）（kA）（kA）（MVA）（ kA）（kA）K35K66K25K7K11K13K16K17K19K21K23K27K28K305.048.658.657.773.563.568.218.338.091.376.022.988.332.4212.8522.0622.0619.819.089.0820.9421.2420.633.4915.357.6021.246.177.6613.1513.1511.815.415.4112.4812.6612.302.089.154.5312.663.68

23、322.6894.3594.3583.9738.8938.8989.5890.8988.3014.9465.6432.5290.8926.453.817.907.907.103.433.437.547.647.441.355.652.897.642.373.306.846.846.152.972.976.536.616.441.174.892.506.612.054 高壓電氣設(shè)備選擇 4.1 35kV電氣設(shè)備的選擇電氣設(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(hào)。對(duì)具體設(shè)備選擇時(shí)，需要弄清其兩種運(yùn)行方式（正常和短路運(yùn)行）下通過它的最大長時(shí)負(fù)荷電流和最大

24、短路電流。熱穩(wěn)定校驗(yàn)是否合理，在很大程度上取決于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(duì)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(jì)算。 4.2 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(hào)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(cè)量等要求進(jìn)行選擇。對(duì)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，作為向選擇性漏電保護(hù)提供零序電流

25、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(cè)、儀表繼電保護(hù)之用。 4.3 選擇結(jié)果匯總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 6kV電氣設(shè)備1開關(guān)柜型號(hào)：KYN28A12（Z）2開關(guān)柜一次接線方案編號(hào)（1）進(jìn)線柜方案編號(hào)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(hào)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(hào)1）電纜出線方案編號(hào)為001。2）架空

26、出線方案編號(hào)為023。3）電壓互感器與避雷器柜的方案編號(hào)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(hào)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LMY80×6.3型矩形母線86kV母線戶內(nèi)支柱絕緣子選用ZNA6型96kV穿墻套管選用CLWB10/1500 型5 結(jié)束語本文的順利完成，是和導(dǎo)師魏老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。從一開始選題的確定，到開題報(bào)告的完成、初稿的修改，定稿的調(diào)整，以及論文格式方

27、面的問題，直至終稿，自始至終他們都給予了大量的關(guān)心與幫助，這使我在完成論文的過程中受益非淺，在此深表感謝。魏老師也給我上了一年多的課，是我的專業(yè)課老師也是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的導(dǎo)師，非常喜歡魏老師的上課風(fēng)格，感謝魏老師這一年多來對(duì)我的諄諄教誨。導(dǎo)師的恩情，學(xué)生永遠(yuǎn)銘記在心里。五年的讀書生活在這個(gè)時(shí)刻即將劃上一個(gè)句號(hào)，但對(duì)我的人生來說只是一個(gè)逗號(hào)，我的人生將踏上又一個(gè)征程。最后半年的實(shí)習(xí)經(jīng)歷，走的辛苦卻讓我收獲滿囊。在論文即將完成之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。此外，我宿舍的同學(xué)們也在整個(gè)寫作過程中給了我及時(shí)而有益的幫助，給了我很多建議，在此感謝你們，愿我們友誼長存。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過

28、我的老師和同學(xué)，以及在論文所參考或引用的論著的作者。6 參考文獻(xiàn)1 鄒有明. 現(xiàn)代供電技術(shù). 北京：中國電力出版社，2008. 2 吳再希 熊信銀主編，電力工程，華中科技大學(xué)出版社，2003年10月。3 曹繩敏主編，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考資料，中國電力出版社，2006年。4 傅知蘭主編，電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇，中國電力出版社，2004年。5 穆連生,郭增軍,邸滿田.煤礦綜連采實(shí)用電工技術(shù)【M】.北京:煤炭工業(yè)出版社,2006.6 吳希再.電力工程【M】.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.7 焦留成.實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)【M】.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.8 劉介才.工廠供電【M】. 北京:機(jī)械工業(yè)

29、出版社,2000.9 張宏勛等.煤礦電工手冊(cè)（修訂本）（上）【M】.北京：煤炭工業(yè)出版社,1994.10 顧永輝等.煤礦電工手冊(cè)（修訂本）（下）【M】.北京：煤炭工業(yè)出版社,1994.11 賴昌干,劉湘元.地方煤礦供電與電氣化【M】. 北京:煤炭工業(yè)出版社,1990.5. 電力線路選擇對(duì)于一級(jí)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(yùn)行，當(dāng)一路故障時(shí)，另一路必須能保證全礦的供電，故最大長時(shí)負(fù)荷電流和正常工作電壓損失均按一路供電考慮，表1中各6kV的一、二級(jí)負(fù)荷組也按此原則考慮。但在計(jì)算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面時(shí)，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

30、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。5 結(jié)束語（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等其他負(fù)荷組6kV架空線路選擇。（六）選擇計(jì)算結(jié)果匯總。根據(jù)前三章的計(jì)算結(jié)果，試選擇該礦35kV電源架空導(dǎo)線的型號(hào)截面，并按第一章表1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(hào)截面。5.1 35kV電源架空線路選擇架空導(dǎo)線型號(hào)選擇根據(jù)我國產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對(duì)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。按經(jīng)濟(jì)電

31、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52可得，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec1.15 A/mm2。則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 式中 0.65兩分列運(yùn)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53得，其25時(shí)允許載流量Iac為275A。按長時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面據(jù)例3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54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。按允許電壓損失校驗(yàn)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=0.3

32、82km；而線路長度L已由第二章的例3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(yàn)合格。按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面查表51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(yàn)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，兩路總長度為13km。5.2 主、副井提升機(jī)6kV電纜線路選擇據(jù)表1與圖2可知，副井提升機(jī)為一級(jí)負(fù)荷，主井提升機(jī)為二級(jí)負(fù)荷，兩組負(fù)荷采用環(huán)形電網(wǎng)供電，二者與礦35kV變電所的平面布置呈三角形，二者之間相距一般為80m，而主井離35kV變電所為200m，副井為280m，

33、所以，在計(jì)算負(fù)荷電流和電壓損失時(shí)應(yīng)按開環(huán)運(yùn)行、兩組負(fù)荷由一路電纜供電考慮，80m長的聯(lián)絡(luò)線因較短，可選為與兩路電源電纜用型號(hào)同截面。5.3 6kV下井電纜選擇高壓電纜的型號(hào)，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)地點(diǎn)與敷設(shè)方式選，在地面一般選用鋁芯油浸紙絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，型號(hào)為ZLQ22，數(shù)量不多時(shí)常采用直埋敷設(shè)。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇主井、副井6kV電源電纜電截面一路供電的負(fù)荷電流按Tmax30005000h，查表52可得，鋁芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec1.73 A/mm2。則電纜的經(jīng)濟(jì)截面為初選ZLQ22-6-3×95型鋁芯電纜，其25時(shí)允許載流量為190A。按長時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn)電纜直埋地下，

34、據(jù)例3知，該地區(qū)最熱月土壤最高氣溫月平均值為27，則修正后的長時(shí)允許負(fù)荷電流為按一般黑土查表59得土壤熱阻率的修正系數(shù)為0.88，乘以185A后為，故改選3×120mm2電纜，經(jīng)修后允許截流量為188.5A175.5A合格。按允許電壓損失校驗(yàn)電纜截面取高壓配電線路允許電壓損失為3，則有 線路實(shí)際電壓損失按公式（532）計(jì)算（忽略電抗）由于兩路單獨(dú)供電的實(shí)際電壓損失均小于允許電壓損失180V，故電壓損失校驗(yàn)合格。按短路電流校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定礦35kV變電所6kV母線上最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流I已由例310算出為8646A。短路電流作用的假想時(shí)間 取斷路器動(dòng)作時(shí)間tbr=0.15 s ，其過流

35、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tse，因當(dāng)一路供電時(shí)，斷路器是控制兩級(jí)6kV終端負(fù)荷，可定為0.6s（時(shí)限級(jí)差0.3s）。對(duì)于無限大電源系統(tǒng)， 。故得 （0.05為電弧熄滅時(shí)間）電纜最小熱穩(wěn)定截面為由于，故所選ZLQ22-6-3×120型電力電纜滿足要求。主井提升與副井提升所選120mm2電纜的總長度為 。5.4 壓風(fēng)機(jī)等其他負(fù)荷組6kV電纜線路選擇類似于（二）、（三）兩步的選擇原則與方法，考慮地面高壓可一律選用ZLQ22-6型鋁芯電纜，因均為終端負(fù)荷，故控制開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可定為0.3s，即短路電流作用的假想時(shí)間為0.5s，據(jù)I= 8650A用公式可算得各負(fù)荷組所選6kV電纜的最小熱穩(wěn)定截面Sm

36、in = 65mm2，此即表明所選電纜截面應(yīng)不小于70mm2。又由表2可以看出，壓風(fēng)機(jī)等其他三個(gè)負(fù)荷組的計(jì)算視在功率均小于主井提升，而且最長供電距離為360m，故憑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可全部選為ZLQ22-6-3×70型鋁芯電力電纜，滿足全部選擇、校驗(yàn)條件。各負(fù)荷組的電纜長度如下：壓 風(fēng) 機(jī)：2×360=720m ；地面低壓：2×50=100m ；機(jī) 修 廠：200m 。5.5 扇風(fēng)機(jī)1等其他負(fù)荷組6kV架空線路選擇扇風(fēng)機(jī)1架空導(dǎo)線型號(hào)選擇根據(jù)我國產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對(duì)于6kV架空線路，線桿擋距一般在100m以下，導(dǎo)線受力較小，故可選LJ型鋁絞線

37、，線間幾何均距設(shè)為1m。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 上式Pca.3與相應(yīng)的功率因數(shù)均由表2查得。一般中型礦井Tmax30005000h，查表52可得，鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec1.15 A/mm2。則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 式中 0.7兩分列運(yùn)行線路的電流分配系數(shù)。初選導(dǎo)線為LJ35型鋁絞線，查表53得，其25時(shí)允許載流量Ial為135A。按長時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面據(jù)例3知，該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42，鋁絞線最高允許溫度為70，查表54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。按允許電壓損失校驗(yàn)導(dǎo)線截面取高壓終端負(fù)荷配電線路允許電壓損失為4，得。查表

38、57得該導(dǎo)線的單位長度電阻、電抗分為：r0=0.96km和x0=0.366km；而線路長度L已由第二章的例3給出為1.5km；故得一路運(yùn)行時(shí)的電壓損失為由于，故電壓損失校驗(yàn)合格。按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面查表51得35kV鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面為25mm2，居民區(qū)為35mm2，均不大于所選截面35mm2，故機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)合格。最后確定扇風(fēng)機(jī)1雙回路6kV架空線路每路均選為LJ35型鋁絞線，兩路總長度為3km。同理可確定其他三個(gè)6kV負(fù)荷組的導(dǎo)線型號(hào)、截面與長度如下：扇風(fēng)機(jī) 2：LJ35型鋁絞線，兩路總長度為3km；洗 煤 廠：LJ50型鋁絞線，兩路總長度為0.92km；工 人 村：LJ3

39、5型鋁絞線，一路長度為2km；支 農(nóng)：LJ25型鋁絞線，一路長度為2.7km。5.6 選擇計(jì)算結(jié)果匯總上述各部選擇計(jì)算結(jié)果列于表10中。表10 選擇計(jì)算結(jié)果表編號(hào)設(shè)備名稱電壓，kV所選導(dǎo)線型號(hào)截面導(dǎo)線總長度，km0123456789101135kV電源線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)下井電纜3566666666666LGJ70ZLQ22-6-3×120ZLQ22-6-3×120LJ35LJ35ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70ZLQ22-6-3×70LJ50LJ35LJ25M

40、YJV42-6-3×702×6.5=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. 繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)與整定6.1 繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)礦山地面35kV終端變電所是一級(jí)用電戶，是高壓開關(guān)與電器的密集區(qū)，并且運(yùn)行方式多種多樣，各開關(guān)互相交錯(cuò)，保護(hù)范圍很短，故對(duì)變電所各級(jí)過流保護(hù)裝置的設(shè)置與整定造成較大困難。本章已介紹了最隹過流保護(hù)系統(tǒng)及整定方法，本章可按該整定規(guī)則用以下六步求解。（一）已知數(shù)椐歸納與列表

41、（二）IQF、1QF、2QF過流保護(hù)整定（三）3QF、4QF過流保護(hù)整定（四）各6kV饋出線的過流保護(hù)整定（五）IIQF過流保護(hù)整定（六）過流保護(hù)系統(tǒng)整定結(jié)果列表根據(jù)前四章的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，試對(duì)該礦356kV地面變電所的過流保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置與整定計(jì)算。6.2 過流保護(hù)系統(tǒng)整定方法6.2.1已知數(shù)椐歸納與列表根據(jù)前四章設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例的結(jié)果，可得出如表11所示的已知參數(shù)詳表。表11 90萬噸年礦井35kV變電所過流保護(hù)系統(tǒng)整定已知參數(shù)詳表序號(hào)開關(guān)代號(hào)設(shè)備組名稱短路參數(shù)線路計(jì)算負(fù)荷電流互感器變比負(fù)荷組結(jié)構(gòu)短路點(diǎn)()3kmaxI×kAkAScakVAKTA單臺(tái)y多臺(tái)x行列1234567811、2

42、QF35kV進(jìn)線K355.043.308933300/5X2IQF35kV聯(lián)絡(luò)K355.043.308933300/5X33、4QF主變高壓K355.043.308933300/5X4IIQF6kV聯(lián)絡(luò)K668.656.8486581250/5X5710QF下井電纜K77.706.154627300/5X611、12QF1#扇風(fēng)機(jī)K113.562.97722150/5Y713、14QF2#扇風(fēng)機(jī)K133.562.97722150/5Y816QF主井提升K168.216.531118150/5Y917QF副井提升K178.336.61706150/5Y1019、20QF壓風(fēng)機(jī)K198.096.4

43、4465150/5X1121、22QF地面低壓K211.371.17802150/5X1223、24QF洗煤廠K236.024.89884150/5X1325、26QF電容器K258.656.8416202150/5X1427QF工人村K272.982.50429100/5X1528QF機(jī)修廠K288.336.61643150/5X1630QF支農(nóng)K302.422.05317100/5X17高壓下井電纜型號(hào)根數(shù)，MYJV426 C n418上級(jí)35kV出線定時(shí)過流時(shí)限， t2.5，s19礦井6kV補(bǔ)償電容器總?cè)萘浚?Qc1620 kvar20主變壓器型號(hào)容量，SF7356.3kV SN.T10

44、000 kVA注1：各開關(guān)代號(hào)與短路點(diǎn)編號(hào)可同時(shí)參閱圖2確認(rèn)；注2：K7K30各短路點(diǎn)的位置為圖2中各6kV出線的末端；注3：地面低壓的短路電流為變壓器低壓側(cè)短路折算至6kV的值。6.2.2 橋斷路器QFI、35kV進(jìn)線斷路器QF1、QF2過流保護(hù)整定IQF的瞬時(shí)速斷動(dòng)作電流按躲過6kV母線上最大三相短路電流來整定。即用公式計(jì)算保護(hù)靈敏度按保護(hù)裝置安裝處的最小兩相短路電流校驗(yàn)，即用公式校驗(yàn) 合格。1QF、2QF的限時(shí)速斷該級(jí)限時(shí)速斷的動(dòng)作電流按公式可取為,即靈敏度用公式校驗(yàn)，即 合格。動(dòng)作時(shí)間取為=0.5s。1QF、2QF的定時(shí)過流動(dòng)作電流按躲過企業(yè)正常最大工作電流整定，即按公式計(jì)算動(dòng)作時(shí)限

45、本級(jí)保護(hù)靈敏度按公式計(jì)算 合格。后備保護(hù)靈敏度按公式計(jì)算 合格。6.2.3 主變高壓側(cè)斷路QF3、QF4過流保護(hù)整定定時(shí)過流對(duì)于全分列運(yùn)行方式，其動(dòng)作電流可按躲過單臺(tái)主變壓器正常最大工作電流整定。即按公式計(jì)算動(dòng)作時(shí)限 本級(jí)保護(hù)靈敏度按公式計(jì)算 合格。后備保護(hù)靈敏度用公式計(jì)算由于取最大的亦不能滿足后備靈敏度的要求，故各6kV出線應(yīng)設(shè)置近后備保護(hù)。3QF、4QF的過負(fù)荷保護(hù)主變壓器過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作電流按躲過其額定電流整定。即按公式計(jì)算動(dòng)作時(shí)間top.ol3 取為10s 。6.2.4 各6kV饋出線的過流保護(hù)整定各6kV饋出線斷路器，一律設(shè)置瞬時(shí)速斷加定時(shí)過流的兩段式保護(hù)，并以瞬時(shí)速斷為主保護(hù)，以定時(shí)

46、過流為近后備保護(hù)，瞬時(shí)速斷采用“逆向整定”法。730QF等開關(guān)的瞬時(shí)速斷其余各6kV出線開關(guān)的瞬時(shí)速斷可用類似方法求出，其結(jié)果列于表12中。730QF等開關(guān)的定時(shí)過流上式Ica.7取為200A來自選定的單根下井電纜長時(shí)允許負(fù)荷電流。動(dòng)作時(shí)限 靈敏度 合格。其余各6kV出線開關(guān)的定時(shí)過流可用類似方法求出，其結(jié)果列于表12中。6.2.5 母聯(lián)斷路器QFII過流保護(hù)整定該級(jí)開關(guān)設(shè)置限時(shí)速斷保護(hù)，主要作為在系統(tǒng)故障運(yùn)行情況下，切除又發(fā)生短路的某段610kV母線的保護(hù)，因此其動(dòng)作電流可用610kV母線上最小兩相短路電流除以靈敏度Ks（1.5）來整定。即動(dòng)作時(shí)限取為0.5s 。6.2.6 過流保護(hù)系統(tǒng)整定結(jié)果列表將以上整定計(jì)算結(jié)果歸納分類，可得到該例過流保護(hù)系統(tǒng)整定結(jié)果如表