煤矿35kv变电所设计ejby.docx

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1、山东科技大学信息与电气工程学院课程设计陈忠绪 论论XXXXX矿是XXXX矿矿业集团团下属一一个子矿矿，位于于XXXXXXXX。其设计计生产能能力、入入洗能力力均达990万吨吨/年。矿矿井位于于煤田东东部，井井田面积积22.33平方公公里，现现在部分分设备正正处于更更新中，其其属于厚厚砾石层层覆盖区区，比较较突出的的采煤技技术是单单体支柱柱放顶煤煤开采，井井深约在在4000米左右右，由于于其地下下水丰富富，该矿矿总共配配有122台大型型潜水泵泵，由于于大型潜潜水泵的的使用，其其年耗电电量大大大增加。按按其采煤煤量计算算耗电总总耗电时时间是440000h/年年。XXXXX矿供电电系统由由三条335

2、kvv进线供供电。其其矿内变变配电所所占地约约22000平方方米，三三条进线线分别到到所内室室外三个个35/6kvv主变压压器，平平常起用用一台主主变，地地下水丰丰富的夏夏季一般般开两台台主变，室室外部四四脚分别别设置四四个155米高的的避雷器器。采用用单母分分段的主主接线形形式，主主母线分分为三段段，每段段母线间间以断路路器隔开开使用用高压六六氟化硫硫断路器器，稳定定性及灭灭弧能力力较高。2 负荷荷计算与与变压器器选择2.1负负荷分级级与负荷荷曲线2.1.1 供供电负荷荷分级及及其对供供电的要要求根据用电电设备在在工艺生生产中的的作用，以以及供电电中断对对人身和和设备安安全的影影响，电电力负

3、荷荷通常可可分为三三个等级级：一级负荷荷：为中中断供电电将造成成人身伤伤亡，或或重大设设备损坏坏难以修修复带来来极大的的政治经经济损失失者。一一级负荷荷要求有有两个独独立电源源供电。井井花沟矿矿属于国国有能源源部门，其其中断供供电将有有可能造造成人员员伤亡及及重大经经济损失失，属于于一级负负荷。 二级负负荷：为为中断供供电将造造成设备备局部破破坏或生生产流程程紊乱且且需较长长时间才才能恢复复或大量量产品报报废，重重要产品品大量减减产造成成较大经经济损失失者。二二级负荷荷应由两两回线路路供电，但但当两回回线路有有困难时时（如边边远地区区）允许许由一回回架空线线路供电电。 三级负负荷：不不属于一一

4、级和二二级负荷荷的一般般电力负负荷，三三级负荷荷对供电电无特殊殊要求，允允许长时时间停电电，可用用单回线线路供电电。井花沟矿矿属于比比较重要要的工业业部门，其其供配电电采用三三条进线线，下设设三个335kvv的电力力变压器器，平常常用一台台主变，当当地下水水丰富的的春夏季季一般采采用两台台运行，一一台备用用。2.1.2 负负荷曲线线年最大负负荷：就就是指一一年中典典型日负负荷曲线线（全年年至少出出现3次次的最大大工作班班负荷曲曲线）中中的最大大负荷，即即30mmin内内消耗电电能最大大时的平平均负荷荷。并分分别用符符号、表示年年有功、无无功和视视在最大大负荷。年最大负负荷小时时是这样样一个假假

5、想时间间，电力力负荷按按照年最最大负荷荷持续运运行时间间所消耗耗的电能能恰好等等于该电电力负荷荷全年实实际消耗耗电能。如如图2-2所示示，年最最大负荷荷延伸到到的横线线与两坐坐标轴所所包围的的矩形面面积，恰恰好等于于年负荷荷曲线与与两坐标标轴所包包围的面面积，既既全年实实际消耗耗的电能能。因此此年最大大负荷利利用小时时： ， hh （22-1）式中全年消消耗的有有功电能能，kww.h 。而一般计计算矿用用最大负负荷利用用小时可可以用公公式近似似计算： （22-2）2.2 矿井用用电负荷荷计算2.2.1 设设备容量量确定将不同工工作制的的铭牌功功率换算算为统一一的功率率。电动机1）长期期工作制制

6、（连续续运转时时间在22小时以以上者）的的电动机机，按电电动机的的额定容容量。2）短时时工作制制（连续续运转时时间在110分钟钟至2小小时范围围内）的的电动机机按电动动机的额额定容量量确定。如如此类电电动机正正常不使使用（事事故或检检修时用用）支线线上的负负荷按额额定容量量确定；干线上上的负荷荷可不考考虑。3）反复复短时工工作制（运运转时为为反复周周期地工工作，每每周期内内的接电电时间不不超过110分钟钟者）的的电动机机，按电电动机暂暂载率为为25%时的额额定容量量确定，当当电动机机铭牌上上的额定定容量不不是255%的暂暂载率时时，应按按下式换换算：(2-33) 式中 换算算的额定定容量，千千

7、瓦；与某某一暂载载率相应应的电动动机铭牌牌功率，千千瓦；与相相对应的的暂载率率；换算算的暂载载率，既既25%。2.2.2 需需用系数数的含义义以一组用用电设备备来分析析需用系系数值的的含义。设设该组用用电设备备有n台台电动机机，其额额定总容容量为（kkw）。则则当此用用电设备备组满载载运行时时需从电电网接用用容量 ； KW （22-4）式中 用电设设备从电电网吸收收容量，KKW；n台台电动机机的加权权平均效效率，（2-55）然而n台台电动机机同时运运行的可可能性很很小。我我们可以以定义同同时运行行系数本次设计计所需用用席数按按照参考考质料均均已记入入表中2.2.3 需需用系数数法计算算电力负负

8、荷在确定了了容量后后可以按按需用系系数法计计算负荷荷1）用电电设备组组计算负负荷的确确定用电设备备组是由由工艺性性质相同同、需用用系数相相近的一一些设备备合并成成的一组组用电设设备。在在一个车车间中，可可以根据据具体情情况将用用电设备备分为若若干组，再再分别计计算各用用电设备备组的计计算负荷荷。其计计算公式式为： KWW KVVA KKVA A （226）式中、该用电电设备组组的有功功、无功功、视在在功率计计算负荷荷；该用用电设备备组的设设备总额额定容量量，KWW额定定电压，VVtan功率率因数角角的正切切值该用用电设备备组的计计算负荷荷电流，AA需用用系数2）多个个用电设设备组的的计算负负荷

9、在配电干干线上或或矿井变变电所低低压母线线上，常常有多个个用电设设备组同同时工作作，但是是各个用用电设备备组的最最大负荷荷也非同同时出现现，因此此在求配配电干线线或矿井井变电所所低压母母线的计计算负荷荷时，应应再计入入一个同同时系数数。具体体计算公公式如下下： i=1，22，3.mm(2-77)式中、为配配电干线线或变电电站低压压母线有有功、无无功、视视在功率率计算负负荷；同时时系数m为为配电干干线或变变电站低低压母线线上所接接用电设设备总数数;该干干线或低低压母线线上的额额定电压压，V该干干线变电电站低压压母线上上的计算算负荷电电流，AA需用用系数、分别对对应于某某一用电电设备组组的需用用系

10、数、功功率因数数角的正正切值、总总设备容容量。根据要求求及需用用系数负负荷计算算公式，分分别计算算矿用负负荷1）主井井提升机机(公式式)=14000kww =0.887 coss=0.84tan=taan(aartccos)=0.64=00.87714000=112188kwQ10=tann=122180.664=7779.52kkvaS10=P100coos= =111766/0.84=14550kvvaI10=S100/UN=14450kkva/1.773260000=1139.5a2) 副副井提升升机=10000kww =0.885 coss=0.82tan=taan(aartccos)

11、=00.69980=Pee=0.8510000=8850kkwQ20=tann=85500.6698=5933kvaaS20=coos= =8850/0.882=110366kvaaI20=S200/UN=10036/1.773260000=999a3) 扇扇风机11=8000kw =00.877 ccos=0.82tan=taan(aartccos)=00.69980=Pee=0.878000=6996kwwQ30=tann=69960.6698=4855kvaaS30=coos= =6696/0.882=8848kkvaI30=S300/UN=8448/11.733260000=881a4

12、) 扇扇风机22=8000kw =00.877 ccos=0.82tan=taan(aartccos)=00.69980=Pee=0.878000=6996kwwQ40=tann=69960.6698=4855kvaaS40=coos= =6696/0.882=8848kkvaI20=S200/UN=10060/1.773260000=881a5)压风风机=3000kw =00.866 ccos=0.82 nn=3=33300=9000kwtan=taan(aartccos)=00.69980=Pee=0.86900=7744kwQ50=tann=77740.6698=5400kvaaS50=

13、coos= =7774/0.882=9943kkvaI50=S500/UN=9443/11.733260000=990a6）排水水泵=6800kw =00.866 ccos=0.86 nn=4=46680=27220kwwtan=taan(aartccos)=00.59933=Pee=0.8627220=223399kwQ50=tann=233390.559333=13388kkvaS60=coos= =223999/0.86=27889kvvaI60=S600/UN=27789/1.773260000=2268aa这样井下下6kvv低压母母线上（不不包括排排水泵）低低压母线线有功、无无功、视

14、视在功率率计算负负荷、负负荷电流流如下：117768850696669967774=35338kww=7799.522+5993+4485+4855+5440=228822kvaa=45663kvva=45663/11.7332600004439aa同理可得得3800v线上上各负荷荷的有功功、无功功、视在在功率计计算负荷荷、负荷荷电流以以及（表表211）3880v线线上的有有功、无无功、视视在功率率计算负负荷、负负荷电流流：102262270336636609912=29004kww=7166+2443+2270+2700+7331=222300kvaa=36661kvva这样可求求得变电电所

15、变电电所总的的有功功功率为1114993KWW，无功功功率为为81118K。考考虑同时时需用系系数K，有有功功率率取0.8，无无功功率率取0.9，得得：总的的有功功功率为991944KW，总总的无功功功率为为73006 KK。计算算可得功功率因数数约为00.799，需用用电容器器补偿。2.3 功率因因数的改改变经计算全全矿功率率因数91194/117743=0.778350MMVA，因因此需选选择限流流电抗器器。3.2.4 电电抗器的的选择下面我们们由井下下负荷计计算下井井总负荷荷电流。井井下负荷荷为：kW kvaar 则下井总总负荷电电流：A下井电缆缆根数CCn按下式式确定：（取偶数数） 式

16、中Pp,QQp井下主主排水泵泵计算有有功、无无功负荷荷，kWW、kVaar; Pd, Qdd井下下低压总总的计算算有功、无无功负荷荷，kWW、kVaar; 3660下井电电缆1550mmm2经455度修正正后的安安全载流流量，若若矿井负负荷较少少可据此此原理选选用1220mmm2，955 mmm2等；1规规程规定定所必须须的备用用电缆。井下计算算负荷为为20116kWW，工作作电流为为2488.7AA ,经经计算与与方案比比较，决决定选用用四根YYJV44260000 395交交联聚乙乙烯绝缘缘电力电电缆作为为下井电电缆。下下井电缆缆的具体体参数见见表下井井电缆为为四根，如如果其中中一根发发生

17、故障障，其余余三根要要负担全全矿井下下负荷电电流，此此时，每每根电缆缆通过的的电流为为：A为限制井井下短路路电流，按按规程规规定则系系统总阻阻抗为：因下井电电缆为四四根，分分裂运行行，每两两根并联联，故应应串入的的电抗为为：式中为系系统在最最大运行行方式电电抗前的的最大阻阻抗。母线电压压为6kkV，由由以上计计算的负负荷电流流，及一一条电缆缆损坏时时，其余余三条供供电的条条件，可可选用kkV，A的水水泥电抗抗器四台台，每台台电抗器器计算如如下：由计算，我我们可选选用型号号为NKKL66-2000-33的水泥泥电抗器器，此电电抗器百百分值为为33.3 井花沟沟矿供电电系统简简图3.3.1 主主接

18、线形形式变电站的的主接线线是由各各种电气气设备（变变压器、断断路器、隔隔离开关关等）及及其连接接线组成成，用以以接受和和分配电电能，是是供电系系统的组组成部分分，它与与电源回回路数、电电压和负负荷的大大小、级级别以及及变压器器的台数数容量等等因素有有关。3.3.2 单单元接线线发电机与与变压器器直接连连接成一一个单元元，组成成发电机机变压器器组，称称为单元元接线。它它具有接接线简单单，开关关设备少少，操作作简便，以以及因不不设发电电机电压压级母线线，使得得在发电电机和变变压器低低压侧短短路时，短短路电流流相对而而言于具具有母线线时，有有所减小小等特点点；这种种单元接接线，避避免了由由于额定定电

19、流或或短路电电流过大大，使得得选择出出口断路路器时，受受到制造造条件或或价格甚甚高等原原因造成成的困难难。3.3.3 桥桥形接线线当只有两两台变压压器和两两条输电电线路时时，多采采用桥形形接线，使使用断路路器数目目最少；桥形接接线可分分为内桥桥式和外外桥式；内桥式式桥连断断路器设设置在变变压器侧侧，外桥桥式桥连连断路器器则设置置在线路路侧。桥桥连断路路器正常常运行时时处于闭闭合状态态。当输输电线路路较长，故故障几率率较多，而而变压器器又不需需经常切切除时，用用用内桥桥式接线线比较合合适；外外桥式接接线则在在出线较较短，且且变压器器随经济济运行的的需要需需经常切切换，或或系统有有穿越功功率流经经

20、本厂时时，就更更为适宜宜。外桥接线线对变压压器的切切换方便便，比内内桥少两两组隔离离开关，继继电保护护简单，易易于过渡渡到全桥桥或单母母分段接接线，且且投资少少，占地地面积小小，缺点点是倒换换线路时时操作不不方便，变变电所一一侧无线线路保护护，适用用于进线线短而倒倒闸次数数少的变变电所或或变压器器经常驻驻需要切切换以及及可能发发展为有有穿越负负荷的变变电所。内桥结线线一次侧侧可设线线路保护护，倒换换线路时时操作方方便，设设备投资资与占地地面积无无较全桥桥少，缺缺点是操操作变压压器和扩扩建成全全桥或单单母分段段不如外外桥方便便，适用用于进线线距离行行，变压压器切换换少的终终端变电电所。桥型接线线

21、见图33.3所所示3.3.4 单单母线分分段式接接线W1QF1W2有穿越负负荷的两两回电源源进线的的中间变变电所，其其受、配配电母线线以及桥桥式接线线变电所所主变二二交侧的的配电母母线，多多采用单单母分段段，多用用于具有有一二级级负荷，且且进出线线较多的的变电所所，不足足之处是是当其中中任一段段母线需需要检修修或发生生故障时时，接于于该母线线的全部部进出线线均应停停止运行行。图3.44 单母母线分段段式接线线方案比较较：单元接线线当其中中一元件件发生故故障时整整个单元元都要停停电检修修，不能能满足该该矿供电电的要求求。单母线分分段接线线一般用用于进出出线回路路较多的的中间变变电所。我们在335

22、千伏伏侧选用用全桥型型接线，全全桥型接接线灵活活可靠，也也可扩展展成为单单母线分分段接线线。而66千伏侧侧我们则则选用单单母线分分段接线线。综合比较较井花沟沟矿的335kvv侧采取取外桥形形式的主主接线，而而其6kkv线路路上采取取单母分分段，共共分三段段，每段段之间用用断路器器，隔离离开关连连接。图3.55 井花花沟矿供供电系统统简图4 设备选选型4.1 35kkv设备备选型4.1.1 335kvv架空线线、母线线的选择择变电所中中各种电电压配电电装置的的母线,以及电电器间的的连接大大都采用用铜、铝铝或钢的的矩形、圆圆形、管管形裸导导线或多多芯绞线线。铜的导电电性好，抵抵制化学学侵蚀性性强，

23、因因此在大大电流装装置中或或在由化化学侵蚀蚀的地区区宜采用用铜导线线。铝导导线比重重小，比比较经济济，在屋屋内外配配电装置置中都广广泛采用用铝母线线。母线的截截面形状状，355KV及及以下的的屋内配配电装置置中，都都采用矩矩形截面面。因为为它的冷冷却条件件好，对对交流肌肌肤效应应的影响响小。35KVV室外高高压架空空线、母母线一般般选用钢钢芯铝绞绞线，导导线截面面应按经经济电流流密度选选择，按按长时允允许电流流进行校校验，并并应校验验其电压压损失是是否合乎乎要求。高高压线路路的电压压损失不不允许超超过5%，此外外架空线线路的导导线应有有足够的的机械强强度，不不应由于于机械强强度不够够而发生生事

24、故。a. 按按经济电电流密度度计算： A=II/J（mmm）式中 AA导线经经济截面面积，mmm； J经济电电流密度度， AA/ mmm； I最大工工作电流流，A；I=P11.055/Ucoos=1000001.005/350.995=1822A式中 UU线路额额定电压压，千伏伏； P最大负负荷，千千瓦； coos功率因因数； 由最大负负荷利用用小时数数为40000，得得J=11.155A=1882/11.155=1558 mmm,选选A=1185 mm，其其型号为为钢芯铝铝绞线LLGJ1855b. 按按长时允允许电流流校验，查查得LGGI1700的屋外外载流量量为5115A(25),钢钢芯铝

25、绞绞线最高高温升不不超过+70，假设设导线长长期工作作温度为为40，则40时的载载流量为为：I=5155=4446A1822符合要要求c. 三三相架空空线路损损失校验验按下式式计算U%=式中R线路单单位长度度电阻，/km；取0.163X线路路单位长长度电抗抗，/kkm；取取0.3365设线间几几何间距距为2mm，已知知P=991600、L=6kmm、taan=00.255U%=1.145 校验合合格d. 母母线按短短路热稳稳定进行行校验A 已知tt=3ss II=5.5711kA,式中A所选导导线截面面，mmm；C材料料热稳定定系数，CC=955；K集肤肤效应系系数，取取1；I短路路稳定的的最

26、大有有效值；A=1102mmm1185 mm 校验验合格所以355KV母母线和架架空线，均均选用LLGJ1855型钢芯芯铝绞线线4.1.2 电电压互感感器、熔熔断器的的选择本设计为为终端变变电所，不不进行绝绝缘检测测，只需需测量线线路电压压，可选选两台双双圈油浸浸互感器器，其型型号为JJDJJJ235，属属户外式式电压互互感器，采采用V型型接法分分别接在在35KKV两段段母线上上，配用用二个RRN35型型限流熔熔断器，该该产品仅仅作为电电压互感感器短路路保护之之用，其其最大切切断电流流为177KA，最最大切断断容量110000MVAA。另外选用用3个RRW35/20008000户外跌跌落式熔熔

27、断器，配配合3台台变压器器。电压互感感器地选选择： uee=355kV，根据据产品手手册选用用JDJJJ2-35型型电压互互感器。其其技术参参数如表表4.1所示示。电压互感感的校验验按准确等等级与二二次负荷荷校验。矿矿井变电电所355千伏主主接线为为全桥接接线，各各计费及及考核有有功电度度表五块块。共计计十块。按按35千千伏设备备分段运运行，每每段互感感器承担担的负荷荷为五块块。查电电力工程程设计手手册表表3410得得每相电电度表电电压线圈圈消耗为为1.55va 电度度表总消消耗功率率为p51.55122.9991550 符合要要求。4.1.3 电电流互感感器的选选择电流互感感器选用用LCWW

28、35型型户外支支持式、多多匝油浸浸瓷绝缘缘的高压压电压互互感器，单单独装设设，利用用一次线线圈的串串并联，可可得到不不同的变变比，选选用额定定电流变变比为11510000/55，准确确级次00.5，11S热稳稳定倍数数65，动动稳定倍倍数1000。4.1.4 335kvv避雷器器选择一般选用用变电站站避雷器器FZ-35型型，选两两组分放放在355KV两两段母线线上，与与电压互互感器供供用一个个间隔。4.1.5 带带接地刀刀闸的隔隔离开关关选型表4.22 GGW-335GDD/6000型隔隔离开关关项目实际需要要值GW-335GDD/6000电压电流动稳定热稳定35kvvI=1.05SS/U=1

29、882.22Ai=5.5711KAI2.331=11.166KA35kvv600AA50KAAI=144KA从上表计计算中可可知，该该电器的的额定值值都大于于实际值值，选用用该设备备符合要要求，其其操作机机构配套套选用CCSG型。4.1.6 隔隔离开关关的选择择初步拟定定选用隔隔离开关关型号为为GN22-355/10000,校验:(1) GN22-355/10000的的额定电电压为335kVV, 而而355kV，满足要求求。(2) GN22-355/10000的的额定电电流为110000A =符合要求求。(3)=70kkA,=5.5571kkA满足动稳稳定校验验。(4)热热稳定校校验=25KK

30、A TT=3SS满足热稳稳定校验验。4.1.7 335kvv断路器器的选择择额定电电压选择择断路器的的额定电电压应大大于或等等于所在在电网的的工作电电压,即即额定电电流选择择 断路器器的额定定电流应应大于或或等于它它的最大大长期工工作电流流，即 由于高压压断路器器没有连连续过载载的能力力，在选选择其额额定电流流时，应应满足各各种可能能的运行行方式下下电路持持续工作作电流的的要求，即即取最大大长期工工作电流流开断电电流选择择 在在给定的的电网电电压下，断断路器的的开断电电流不应应小于实实际瞬间间的短路路电流周周期分量量，即 当当断路器器的较系系统短路路电流大大很多时时，为了了简化计计算，也也可用

31、次次暂态电电流进行行选择，即即动稳定定校验若断路器器的极限限通过电电流峰值值，大于于三相短短路时通通过断路路器的冲冲击电流流，则其其动稳定定便满足足要求，即即热稳定定校验 可可表示为为初步拟定定选用断断路器的的型号为为高压六六氟化硫硫断路器器（LWW-355/16600）校验:(1) 高压六六氟化硫硫断路器器（LWW-355/16600）额额定电压压为355kV,=355kV,符合合条件。(2) 高压六六氟化硫硫断路器器（LWW-355/16600）额额定电流流为16600AA,最大大长期工工作电流流为AIN=116000A 即，因此此负荷技技术条件件。（3）断断路器开开断电流流166kA，5

32、.571kA，符合技术条件。（4）63kkA，14.56kkA满足动稳稳定校验验。（5）IIt=663kAA,t=4秒 I22tt=66324=1158776 kkA2SQt=1124.1477 kAA2S,满足热热稳定校校验。4.2 6kvv电气设设备的选选择4.2.1 母母线的选选择6KV母母线一般般选用矩矩形铝母母线，其其截面按按长时允允许电流流选，按按动、热热稳定性性进行校校验。(1) 按长时时允许电电流选已知长时时允许电电流算得得I=110111A，查查得铝母母线LMMY10008平放放在400，其最最大允许许载流量量为12210AAI=10011AA ，所所选型号号满足要要求。(2

33、) 按动稳稳定性校校验单条母线线三相位位于同一一平面布布置时，产产生的最最大应力力为：=1.776（）ii 100（kgg/cmm）其中L跨距距，cmm ；a母母线相间间的距离离,cmm；i短短路冲击击电流，KKA；w母母线抗弯弯矩，ccm；查得电缆缆LMYY10008的抗抗弯矩ww=133.4 cm、LL=1220cmma=255cm、ii=7.64KKA 。代入得=1.776= 4.441kgg/cmm7000 kkg/ccm满足要求求(1)按按热稳定定校验A已知 t=00.755s I=77.644KA 查得C=95 K=1 A=69.65mmm8800 mm满满足要求求。4.2.2 母

34、母线瓷瓶瓶及穿墙墙套管35KVV室外母母线瓷瓶瓶，选用用悬式绝绝缘子组组成绝缘缘串，作作为母线线绝缘瓷瓷瓶。室室内6KKV选用用母线支支持瓷瓶瓶，在穿穿墙的地地方选用用穿墙套套管。a.高压压穿墙套套管按电电压、电电流选用用CWLLB10/6000型室外外穿墙套套管。b.热稳稳定校验验I=77.644=5.91KKA112KAA 满足足要求c.动稳稳定校验验 查查得穿墙墙套管受受力公式式P=FFF=1.76 i100kg 已知 LL=1220cmm， aa=255cmi=7.64KKA P=1.76=32.05kkg4450kkg 满足要要求4.3.3 断断路器选选择表4.44 断断路器选选择项目实际需要要值ZN28810/16000电压U=6.3kvvU=100kv电流I=110111AI=16600AA断路容量量S=577MVAAS=800MVAA断流量I=7.64KKAI=455KA动稳定i=199.488KAi=755KA热稳定I=7.64=3.330KAAI=255.8KKA上述数据据表明所所选断路路器符合合要求，选用