35kv變電所設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　中國礦業(yè)大學(xué)</b></p><p>　　x屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目 xx </p><p>　　所 在 系 x </p><p>　　專業(yè)班級 x </p><p>　　姓 名

2、 x </p><p>　　指導(dǎo)教師 x </p><p><b>　　教務(wù)處制</b></p><p>　　35 Kv變電所的設(shè)計</p><p>　　35 Kv substation design</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）共37頁<

3、;/p><p>　　完成日期x年5月15日</p><p>　　答辯日期x年5月18日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計初步設(shè)計了煤礦地面35 Kv變電站的設(shè)計。其設(shè)計過程主要包括負荷計算、主接線設(shè)計、短路計算、電氣設(shè)備選擇、變電所的防雷保護與接地等。通過對煤礦35 Kv變電站做負荷統(tǒng)計

4、，用需用系數(shù)法進行負荷計算，根據(jù)負荷計算的結(jié)果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點，制定了礦井變電所的主結(jié)線方式、運行方式、繼電保護方案。其中35 Kv側(cè)為全橋接線，6 Kv主接線為單母分段。兩臺主變壓器采用分列運行方式。并根據(jù)電流整定值以及相關(guān)數(shù)據(jù)的校驗，選擇了斷路器、隔離開關(guān)、繼電器、變壓器等電氣設(shè)備</p><p&

5、gt;　　關(guān)鍵字：負荷計算; 變電站; 運行方式</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design, preliminary design for the design of coal mine ground 35kV substation. The design process including load calcu

6、lations, design of the main connection, short circuit calculations, electrical equipment selection, and protection program, substation lightning protection and grounding. Coal 35KV substation load statistics, the require

7、d coefficient method for load calculation, based on the results of load calculations to determine the main transformer in the station number, capacity and mo</p><p>　　Keywords: load calculation; substation;

8、operation mode</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 概 述1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計依據(jù)

9、1</p><p>　　1.2 設(shè)計目的及范圍1</p><p>　　1.3 礦井基礎(chǔ)資料1</p><p><b>　　2 負荷計算4</b></p><p>　　2.1 負荷計算的目的4</p><p>　　2.2 負荷計算方法4</p><p>　　2.3

10、 負荷計算過程5</p><p>　　2.3.1 各用電設(shè)備組負荷計算5</p><p>　　2.3.2 低壓變壓器的選擇與損耗計算7</p><p>　　2.3.3 6 Kv母線側(cè)補償前總計算負荷9</p><p>　　2.3.4 無功補償計算及電容器柜選擇10</p><p>　　2.3.5 補償后6 K

11、v母線側(cè)總計算負荷及功率因數(shù)校驗11</p><p>　　3 變電所主變壓器選擇12</p><p>　　3.1 變壓器的選取原則12</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算12</p><p>　　3.3 變壓器損耗計算13</p><p>　　3.4 35 Kv側(cè)全礦負荷計算及功率因數(shù)校驗13&l

12、t;/p><p>　　3.5 變壓器經(jīng)濟運行方案的確定14</p><p>　　4 電氣主接線設(shè)計15</p><p>　　4.1 對主接線的基本要求15</p><p>　　4.2 本所電氣主接線方案的確定15</p><p>　　4.2.1 確定礦井35 Kv進線回路15</p><p&g

13、t;　　4.2.2 35 Kv、6 Kv主接線的確定15</p><p>　　4.2.3下井電纜回數(shù)的確定16</p><p>　　4.2.4 負荷分配16</p><p>　　5 短路電流計算18</p><p>　　5.1 短路電流計算的目的18</p><p>　　5.2 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值

14、18</p><p>　　5.3 三相短路電流計算計算的步驟18</p><p>　　5.4短路電流計算過程19</p><p>　　5.5短路參數(shù)匯總表27</p><p>　　5.6 負荷電流統(tǒng)計表28</p><p>　　6 變電所的防雷與接地30</p><p>　　6.1 變

15、配電所的防雷設(shè)計30</p><p>　　6.2 接地裝置的設(shè)計及計算32</p><p>　　6.2.1 保護接地方案設(shè)計32</p><p>　　6.2.2 保護接地裝置計算33</p><p><b>　　結(jié) 論35</b></p><p><b>　　致 謝36&

16、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　1、中華人民共和國建設(shè)部及國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布的[1]《礦山電力設(shè)計規(guī)范》。<

17、/p><p>　　2、中華人民共和國電力公司發(fā)布的[7]《35 Kv～110 Kv無人值班變電站設(shè)計規(guī)程》。</p><p>　　3、電力工程電氣設(shè)計手冊[8]（電氣一次部分）。</p><p>　　4、煤礦電工手冊[9]（地面供電部分）。</p><p>　　1.2 設(shè)計目的及范圍</p><p>　　本設(shè)計的目的是通過

18、本次設(shè)計鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　本論文的設(shè)計范圍包括：</p><p>　?。?）對變電所的主接線進行設(shè)計： </p><p>　?。?）對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇。</p><p>　?。?）變電所繼電保護設(shè)計。</p><p>　?。?）變電所防雷保護設(shè)計。<

19、/p><p>　　1.3 礦井基礎(chǔ)資料</p><p><b>　　1、本礦概況</b></p><p>　　本礦井為年產(chǎn)60萬噸的高沼氣礦井，分主、副兩井，為立井開掘，一水平井深250m，預(yù)期服役年限為80年。主副兩井距離為80m，距35 Kv變電所距離均為0.2km。</p><p><b>　　2、供用電協(xié)

20、議</b></p><p>　　礦井地面變電所距上級變電所6km，采用雙回路架空線供電，已知上級變電所最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.36，最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗為0.69。35 Kv過流整定時限為3s。電費收取方法采用兩部電價制收費，在變電所35 Kv側(cè)進行計量，固定部分按主變壓器容量收費，每千瓦每月5元，流動部分為每千瓦5分。</p><p><b>　　3、自然

21、條件</b></p><p>　?。?）日最高氣溫43℃，日最低氣溫-17℃。</p><p>　?。?）土壤溫度27℃（最熱日）。a</p><p>　?。?）凍土層厚度為0.55m，變電所土質(zhì)為沙質(zhì)粘土。</p><p>　?。?）本礦主導(dǎo)風(fēng)向為西北方向，最大風(fēng)速為26m/s。</p><p>　?。?

22、）地震烈度為7度。</p><p><b>　　4、原始負荷資料</b></p><p>　　2 負荷計算[1][2][3][4][5][6][8]</p><p>　　2.1 負荷計算的目的</p><p>　　為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合

23、計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電

24、系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。</p><p>　　2.2 負荷計算方法</p><p>　　供電設(shè)計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)

25、的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。</p><p>　　本設(shè)計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：</p><p>　　用電設(shè)備組計算負荷的確定[2][3][4][5]</p><p>　　用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)

26、具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負荷。其計算公式為：</p><p>　　，kW </p><p>　　, kvar （2-1）</p><p><b>　　，kVA </b></p><

27、;p>　　式中、、——該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷；</p><p>　　——該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW；</p><p>　　——功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——需要系數(shù)，由表1-1查得。</p><p>　　2、多組用電設(shè)備組的計算負荷[4]</p><p>　　在配電干線

28、上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中、、——為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；</p><p><b

29、>　　——同時系數(shù)；</b></p><p>　　m——該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；</p><p>　　——分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；</p><p>　　2.3 負荷計算過程</p><p>　　2.3.1 各用電設(shè)備組負荷計算[4][5]</p>

30、<p>　　1、用電設(shè)備分組，由表1-1確定各組用電設(shè)備的總額定容量。</p><p>　　2、由表1-1查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設(shè)備組的計算負荷。</p><p><b>　?。?）對主提升機</b></p><p>　　=0.89，=0.83，=0.67</p><p&

31、gt;　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；</p><p>　　用同樣方法可計算出其它各用電設(shè)備組的計算負荷，結(jié)果記入表2-1全礦電力負荷計算負荷表中。</p><p>　　注：主扇風(fēng)機、壓風(fēng)機等因功率因數(shù)超前，其無功電流為容性，即提供無功功率，起無功補償?shù)淖饔茫?/p>

32、故它們的計算無功功率為負值。</p><p>　　表2-1 全礦電力負荷計算負荷表</p><p>　　2.3.2 低壓變壓器的選擇與損耗計算[4][11]</p><p><b>　　1、低壓變壓器選擇</b></p><p>　　對各低壓變壓器選擇時可按表2-1的計算容量進行選擇。基于煤礦生產(chǎn)負荷對供電可靠性和安全性

33、的要求且供電方式為雙回路，應(yīng)選兩臺變壓器同時運行。并且，每臺變壓器均應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級負荷供電的任務(wù)。故：</p><p>　?。?）礦綜合廠、機修廠、工人村、支農(nóng)變壓器分別選SL7-250/6型、</p><p>　　SL7-400/6型、SL7-400/6型、SL7-315/6型油浸式鋁線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器各一臺。</p><p>　　（2）選煤廠變壓器選

34、兩臺SL7-630/6型油浸式鋁線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器。</p><p>　?。?）地面低壓變壓器選兩臺SL7-800/6浸式鋁線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器。</p><p>　?。?）井底車場變壓器選兩臺KBSG-200/6型礦用隔爆型干式變壓器。</p><p>　　各低壓變壓器參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　2、各低壓變壓器損耗

35、計算[5]</p><p>　　變壓器的功率損耗分為鐵耗和銅耗兩部分。變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用和表示。變壓器的功率損耗按公式2-3計算。</p><p>　　有功損耗： ，kW （2-3）</p><p>　　無功損耗： ，kvar</p><

36、;p>　　式中 β—變壓器的負荷率，；</p><p>　　—變壓器計算負荷，kVA；</p><p>　　—變壓器額定容量，kVA；</p><p>　　—變壓器空載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器滿載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器空載無功損耗，kvar，；</p>

37、<p>　　—變壓器空載電流占額定電流的百分數(shù)；</p><p>　　—變壓器滿載無功損耗，kvar，；</p><p>　　—變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分數(shù)；</p><p>　　、、、均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查出。</p><p>　　礦綜合廠變壓功率器損耗計算</p><p>　　空載無功損耗： kva

38、r；</p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b></p><p><b>　　則有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：、&

39、lt;/b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　洗煤廠變壓器損耗計算</p><p>　　空載無功損耗： kvar；</p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b></p>

40、;<p><b>　　則 有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：</b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　其它各組變壓器功率損耗計算依此類推，

41、結(jié)果見表2-2.</p><p>　　表2-2 低壓變壓器參數(shù)及功率損耗計算表</p><p>　　2.3.3 6kV母線側(cè)補償前總計算負荷[10]</p><p>　　由于本礦區(qū)配電線路短損耗非常小，忽略線路損耗不計。</p><p>　　由表2-1可知，全礦總負荷為：kW，kvar。</p><p>　　取同時系數(shù)

42、=0.95，則6 Kv側(cè)計算負荷由公式2-2計算可得：</p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p><b>　　kVA；</b></p><p>　　6kV無補償時功率因數(shù)為：</p><p&g

43、t;　　功率因數(shù)角的正切值為：</p><p>　　2.3.4 無功補償計算及電容器柜選擇[5]</p><p><b>　　(1)無功補償計算</b></p><p>　　當采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要增設(shè)人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用靜電電容器作為無功補償電源。&

44、lt;/p><p>　　用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量用下式計算：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　式中——平均負荷系數(shù)，計算時取0.7-0.8</p><p>　　——補償前功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——補償后要達到的功率因數(shù)

45、角的正切值；</p><p>　　本設(shè)計要求功率因數(shù)達到0.9及以上。假設(shè)補償后6 Kv側(cè)功率因數(shù)，，取0.8，則所需補償容量由公式2-9計算得：</p><p><b>　　kvar</b></p><p>　　(2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算</p><p>　　本設(shè)計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所6

46、Kv母線為單母分段接線，故所選電容器柜應(yīng)分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應(yīng)取偶數(shù)。現(xiàn)選用GR-1/6型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量為=240kvar，最大不超過360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量為：</p><p><b>　　取偶數(shù) N=4</b></p><p>　　則 實際補償容量為： kvar</p><p>　　折算為計算

47、容量為： kvar</p><p>　　2.3.5 補償后6kV母線側(cè)總計算負荷及功率因數(shù)校驗[4][5][6]</p><p><b>　　功率補償后6kV側(cè)</b></p><p>　　有功功率 kW</p><p>　　無功功率 kvar</p><p>　　視在功率

48、 kVA</p><p>　　補償后6kV母線功率因數(shù)</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　3 變電所主變壓器選擇[6][8][10]</p><p>　　3.1 變壓器的選取原則</p><p>　　供電變壓器是根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計算負荷選擇其形

49、式和容量。變電所的容量是有其裝設(shè)的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟指標，合理選擇。</p><p>　　當企業(yè)絕大多數(shù)負荷屬三級負荷，其少量負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設(shè)一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當一臺出現(xiàn)故障時，另

50、一臺能承擔(dān)全部一、二及負荷。特殊情況下可裝設(shè)兩臺以上變壓器。例如分期建設(shè)大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算</p><p>　　按第二章計算出來的計算負荷進行用電負荷分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇變壓器容量及臺數(shù)。其計算計算過程如下：</p><p><b>　　1、用電負荷分析</

51、b></p><p>　　一級負荷：包括副提升機、主扇風(fēng)機、井下主排水泵各項，其總負荷為2184kW，占全礦總負荷的33.6%。</p><p>　　二級負荷：包括主提升機、壓風(fēng)機、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負荷占75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，其總負荷為3171.5kW，占全礦總負荷的48.8%.</p><p>　　三級負荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面

52、低壓負荷的15%、工人村、支農(nóng)各項，其總負荷為1142.5kW，占全礦總負荷的17.6%。</p><p>　　根據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負荷的用電。在上述分析中一、二級負荷占全礦總負荷的82.4%，當兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證82.4%的正常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負荷不斷增加，故選用兩臺S7-8000/35型銅線雙繞組無勵

53、磁調(diào)壓變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　兩臺主變壓器采用分列運行方式，備用方式為暗備用。</p><p>　　3.3 變壓器損耗計算[4][6]</p><p>　　根據(jù)公式2-3計算主變壓器各項損耗</p><p>　　空載無功損耗： kvar；&

54、lt;/p><p>　　滿載無功損耗： kvar；</p><p><b>　　變壓器的負荷率，</b></p><p><b>　　則 有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：<

55、/b></p><p><b>　　kvar；</b></p><p>　　3.4 35kV側(cè)全礦負荷計算及功率因數(shù)校驗[5][6]</p><p>　　有功功率 kW</p><p>　　無功功率 kvar</p><p>　　視在功率 kVA</p&g

56、t;<p>　　35kV側(cè)功率因數(shù)校驗</p><p><b>　　>0.9</b></p><p><b>　　滿足設(shè)計要求。</b></p><p>　　3.5 變壓器經(jīng)濟運行方案的確定[6]</p><p>　　兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷值可由公式3-1確定。</p

57、><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　如果S<Scr宜一臺運行，如果S>Scr宜兩臺運行。</p><p>　　式中 —經(jīng)濟運行臨界負荷， kVA；</p><p>　　—變壓器額定容量 ，kVA；</p><p>　　—變壓器空載有功損耗，kW；</p>

58、;<p>　　—變壓器空載無功損耗,kW</p><p>　　—變壓器滿載有功損耗，kW；</p><p>　　—變壓器滿載無功損耗，kvar；</p><p>　　—無功經(jīng)濟當量，大型礦井一般取無功經(jīng)濟當量kq=0.09</p><p>　　本礦兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為：</p><p><

59、b>　　kVA</b></p><p>　　故經(jīng)濟運行方案為：當實際負荷S<4724kW時，宜一臺運行，當實際負荷S>4724kW時，宜兩臺運行。</p><p>　　4 電氣主接線設(shè)計[6][10][14]</p><p>　　變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的

60、組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運行的可靠性與經(jīng)濟性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計的主要任務(wù)之一。</p><p>　　4.1 對主接線的基本要求[12]</p><p>　　在確定變電所主接線前，應(yīng)首先明確其基本要求：</p><p

61、>　　（1）安全可靠。應(yīng)符合國家標準和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。此外，還應(yīng)負荷等級的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費。</p><p>　　（2）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。</p><p>　?。?）經(jīng)濟合理。接線

62、方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少設(shè)備投資和運行費用。</p><p>　?。?）便于發(fā)展。接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的要求。</p><p>　　4.2 本所電氣主接線方案的確定[12][14]</p><p>　　4.2.1 確定礦井35kV進線回路</p><p>　　35kV礦井變電所距上級

63、供電電源6km，對上一級供電部門來說是一級負荷，故上級礦井變電所對礦井采用有備用的雙回路供電，即35kV進線為兩路架空線進線。</p><p>　　4.2.2 35kV、6kV主接線的確定[11][12]</p><p>　　為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源受電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內(nèi)橋全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所為6

64、 km，對于35 Kv電壓等級來說，輸電線路不遠，可以選外僑，但為了提高礦井供電的可靠性和運行的靈活性，選用全橋更合適。故確定本礦35 Kv側(cè)為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。</p><p>　　6 Kv主接線根據(jù)礦井為一級負荷的要求及主變壓器是兩臺的情況確定為單母線分段的接線方式。</p><p>　　35 Kv母線和6 Kv母

65、線，正常時均處于斷開狀態(tài)。母線分段用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。</p><p>　　4.2.3下井電纜回數(shù)的確定[11]</p><p>　　由表2-1可知，井下的計算負荷為：</p><p><b>　　kW, kW；</b></p><p>　　kva

66、r，kvar；</p><p><b>　　kVA，</b></p><p><b>　　kVA;</b></p><p><b>　　井下總負荷電流為：</b></p><p><b>　　A</b></p><p>　　規(guī)程規(guī)定

67、，下井電纜必須采用銅芯，又因為井下開關(guān)的額定電流有限且當一回電纜因故障停止供電時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部負荷的供電任務(wù)，由此確定下井電纜回數(shù)為4。</p><p>　　4.2.4 負荷分配[11]</p><p>　　考慮一、二級負荷必須由處于不同母線段的雙回路供電，并且主提升機和副提升機相距為80m，再將地面低壓和下井回路分配到各段母線上，力圖在正常生產(chǎn)時，兩段母線上負荷接近，分配方案

68、如圖4-5供電系統(tǒng)簡圖所示。</p><p>　　5 短路電流計算[10][11][12][13][14]</p><p>　　5.1 短路電流計算的目的[10][11]</p><p>　　研究供電系統(tǒng)的短路并計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影

69、響范圍，在供電設(shè)計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術(shù)問題。</p><p>　　選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。</p><p>　　設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。</p><p>　　確定限流措施，當短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。</p><p&

70、gt;　　確定合理的主接線方案和主要運行方式等。</p><p>　　5.2 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值[11]</p><p>　　短路電流,即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計算繼電保護裝置的整定值和計算短路沖擊電流及短路全電流最大有效值之用。</p><p>　　2、三相短路容量，用來判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供

71、下一級變電所計算短路電流之用；</p><p>　　3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗設(shè)備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性；</p><p>　　4、短路沖擊電流及短路全電流最大有效值，可用來校驗電器設(shè)備、載流導(dǎo)體及母線的動穩(wěn)定性。</p><p>　　5.3 三相短路電流計算計算的步驟[12]</p><p>　　1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網(wǎng)絡(luò)<

72、/p><p>　?。?）選取基準容量Sj和基準電壓Uj，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準電流值Ij。</p><p>　?。?）求出系統(tǒng)各元件的標么基準電抗，將計算結(jié)果標注在等值網(wǎng)絡(luò)圖上。</p><p>　?。?）按等值網(wǎng)絡(luò)各元件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗。</p><p>　?。?）按歐姆定律求短路電流標么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路

73、電流標么值可按公式5-1求出：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　且短路后各種時間的短路電流標么值與短路容量標么值都相等，即</p><p>　　（5）求短路電流和短路容量；為了向供電設(shè)計提供所需的資料，應(yīng)下列短路電流和短路容量：</p><p>　?、?求出次暫態(tài)短路電流和短路容量；；

74、</p><p>　?、?求出短路沖擊電流和短路全電流最大有效值</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　MVA (5-2)</p><p><b>　　kA</b></p><p><b&

75、gt;　　kA</b></p><p>　　5.4短路電流計算過程[12]</p><p>　　短路電流計算系統(tǒng)如圖4-5所示，短路點選取35kV母線側(cè)、6kV母線側(cè)及6kV各出線回路末端，各元件參數(shù)可由表1-1中獲得。</p><p>　　輸電線路、主變壓器和下井電纜均為一臺（路）工作，一臺（路）備用。該電源為無限大容量，其電抗標么值,最大運行方式下，

76、系統(tǒng)阻抗為=0.36，最小運行方式下，系統(tǒng)阻抗為=0.69，離上一級變電所距離為6km。主變壓器為兩臺，每臺容量為8000kVA，=7.5。線路電抗：對于電纜=0.08Ω/km，架空線=0.4Ω/km。此外，當同步電動機在同一地點總裝機容量大于1000kW時，高壓異步電動機在同一地點的同時運行的總裝機容量大于800kW且短路點就在異步電動機端頭時，要考慮其作為附加電源對短路電流的影響。</p><p>　　1、選

77、取基準容量=100MVA</p><p>　　計算點時，選取=37kV， kA</p><p>　　計算點時，選取=6.3kV， kA</p><p>　　2、計算各元件的電抗標幺值</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)電抗：</b></p><p>　　最大運行方式下， =0.36</p

78、><p>　　最小運行方式下， =0.69</p><p>　?。?）35kV進線（架空線）: （3）主變壓器: </p><p>　?。?）主提升機、副提升機(電纜):</p><p>　?。?）主扇風(fēng)機（架空線）：</p><p>　?。?）壓風(fēng)機（電纜）：</p><p>　?。?）礦綜合廠

79、（架空線）：</p><p>　?。?）機修廠（電纜）：</p><p>　?。?）選煤廠（電纜）：</p><p>　　（10）地面低壓（兩臺分列運行）：</p><p>　　由于變壓器在所內(nèi)，只計算變壓器阻抗，不計線路</p><p>　?。?1）工人村（架空線）：</p><p>　?。?

80、2）支農(nóng)（架空線）：</p><p><b>　?。?3）下井電纜：</b></p><p>　?。?4）主提升機（異步電動機）：</p><p>　　式中 —異步電動機啟動電流標么值，一般取=5。</p><p>　?。?5）主扇風(fēng)機（同步電動機）：</p><p>　　其中為同步電動機次暫態(tài)的

81、額定容量標么值。</p><p>　　等值電路圖如圖5-1所示，圖中元件所標的分數(shù)，分子表示元件編號，分母表示元件電抗標么值。</p><p>　　圖5-1 等值電路圖</p><p>　　3、各短路點短路計算[14]</p><p>　　（1）點短路（35kV）</p><p><b>　?、僮畲筮\行方式下

82、</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p

83、><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p>

84、<b>　　MVA</b></p><p><b>　　②最小運行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最小運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p&g

85、t;　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA

86、</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　?。?）點短路（6 Kv母線）</p><p>　　因主扇風(fēng)機（同步電動機）、主提升機（異步電動機）均構(gòu)成附加電源，因此要考慮電動機反饋的影響，但異步電動機僅對短路沖擊電流有影響。</p&g

87、t;<p>　　S1支路提供的短路參數(shù)：</p><p><b>　?、僮畲筮\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最大運行方式下點短路時，S1支路提供的短路參數(shù)為：</p>

88、;<p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><

89、;b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p><b>　?、谧钚∵\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么

90、值：</b></p><p>　　則：最小運行方式下點短路時，S1支路提供的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　

91、　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　S2支路提供的短路參數(shù)：</p><

92、p>　　S2支路為異步電動機構(gòu)成的附加電源，故只考慮其對短路沖擊電流的影響。</p><p>　　異步電動機提供的沖擊電流可由公式5-3計算：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 —電動機的額定電流；</p><p>　　—電動機反饋電流沖擊系數(shù)，對于高壓電動機取=1.4～1.

93、6，對于低壓電動機取=1</p><p>　　—異步電動機的電勢平均值=0.9，</p><p>　　則：S2支路的額定電流為：（取=0.92）</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　S2支路電抗為：</b></p><p>　　由公式5-3可

94、得，S2支路提供的短路沖擊電流為：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　S3支路提供的短路參數(shù)：[12]</p><p>　　取=0.92，=0.9，則該支路的額定電流為：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　考慮到同步電動

95、機一般裝有低壓保護裝置，當t>0.2秒后，開關(guān)跳閘，故它對穩(wěn)態(tài)短路電流無影響，利用+0.07=0.27（0.07是考慮查具有阻尼繞組的水輪發(fā)電機計算曲線時，計算電抗需增加的數(shù)值）查具有阻尼繞組的水輪發(fā)電機計算曲線，得：</p><p><b>　　, </b></p><p>　　則：次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>

96、;　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：

97、</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　故：①最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b><

98、/p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　②

99、最小運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有

100、效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　?。?）點短路（下井電纜）</p><p><b>　　①最大運行方式下</b></p>

101、<p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最大運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p><p><b>　　kA</b></p><p><b

102、>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b

103、></p><p><b>　?、谧钚∵\行方式下</b></p><p>　　短路回路電抗標么值為：</p><p><b>　　短路電流標么值：</b></p><p>　　則：最小運行方式下點短路時的短路參數(shù)為：</p><p>　　次暫態(tài)電流周期分量：</p

104、><p><b>　　kA</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p><b>　　kA</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　kA</b></p>

105、<p>　　次暫態(tài)三相短路容量：</p><p><b>　　MVA</b></p><p>　　其余各短路點參數(shù)計算方法與上述類似，結(jié)果見5.6短路參數(shù)匯總表。</p><p>　　5.5短路參數(shù)匯總表[11]</p><p>　　表5-1短路參數(shù)匯總表</p><p>　　5.6

106、 負荷電流統(tǒng)計表[12]</p><p><b>　　計算公式為</b></p><p>　　表5-2 負荷電流統(tǒng)計表</p><p>　　6 變電所的防雷與接地</p><p>　　6.1 變配電所的防雷設(shè)計</p><p>　　變電所是供電系統(tǒng)的樞紐，一旦遭到雷擊造成停電故障，將會對社會生產(chǎn)生

107、活造成很大的影響，故必須裝設(shè)可靠的防雷設(shè)備，對直擊雷和線路侵入的雷電波進行防護。故本設(shè)計在35kV線路上各裝設(shè)一組FZ-35型避雷器，并在6kV側(cè)的兩段母線上裝設(shè)兩組FZ-6型閥型避雷器，置于互感器內(nèi)，為了限制入侵波的幅值及陡度，保證閥型避雷器的應(yīng)有工作條件，變電所進線段設(shè)置保護，在變電所四周設(shè)置四根避雷針。</p><p>　　6.1.1 變電所的防雷措施[13][14]</p><p>

108、;　　1、35kV進線段保護 </p><p>　　在進入變電所前兩公里的線段上設(shè)置GJ-35型避雷線，并在進入變電所時在35kV進線處裝設(shè)管型避雷器，據(jù)35kV母線的最大短路電流為2.89kA，最小短路電流為1.79kA的條件選用GXS135/0.5～4型管型避雷器,其斷流量下限為0.5kA,上限為4kA，滿足要求。</p><p><b>　　2、裝設(shè)避雷針</b>

109、;</p><p>　　母線架高5.5米，進出線門型架高7.3米。</p><p><b>　?。?）避雷針的布置</b></p><p>　　布置如圖8-1所示，在變電所四周裝設(shè)四支避雷針，每支針距構(gòu)件在5米以上，接地體在地下應(yīng)與設(shè)備接地線相距3米以上。</p><p>　　圖8-1 避雷針布置圖</p>

110、<p>　?。?）避雷針有效高度的計算</p><p><b>　　避雷針的高度</b></p><p>　　圖中四支避雷針所形成的長方形可將其分為兩個三角形，每個三角形外側(cè)按雙支避雷針的方法計算，當三角形相鄰各對避雷針的時，則全部面積被保護。</p><p>　　由雙支避雷針保護范圍計算可知，當時，其條件為,</p>

111、<p>　　針1、2的距離等于針3、4的距離，即</p><p>　　針1、3的距離等針2、4的距離，即</p><p>　　針1、4的距離等針2、3的距離，即</p><p>　　由以上計算可知，針1、2的高度為7.3+4=11.3m，針3、4的高度為為7.3+6.18=13.48m，考慮留有一定富裕度取19m，兩針間距與針高之比不宜大于5，故選用19

112、m高避雷針。</p><p>　?。?）被保護物高度水平面上的保護半徑的計算</p><p>　?。?）各針間的水平面上保護范圍的一側(cè)最小保護寬度的計算</p><p>　　針1、2保護范圍離兩針安裝地平面的最低高度</p><p>　　針1與3等于針2與4</p><p>　　針1與4等于針2與3</p>

113、<p>　　量取各D/2作相應(yīng)的兩針間連接的中垂線，量取各相應(yīng)的值，由端點作對應(yīng)針的保護圓的切線，即得全部保護范圍。若變電所的所有被保護物均被包括在內(nèi)，即達到保護要求。</p><p>　　從上述計算可知，均大于零，即變電所全部被保護在其保護范圍。（5）避雷針的接地</p><p>　　避雷針的接地采用獨立的接地般，與所內(nèi)接地網(wǎng)應(yīng)保持5米間距，采用5根直徑50mm，2.5m

114、長的鍍鋅鋼管構(gòu)成多邊形， 40ⅹ4的鍍鋅扁鋼引至墻外，埋入0.35米深的凍土層。</p><p><b>　　接地電阻的計算</b></p><p>　　防止直擊雷及防高電位的侵入工頻電阻和沖擊接地電阻為：</p><p><b>　　工頻電阻為：</b></p><p><b>　　沖擊

115、接地電阻為：</b></p><p>　　防感應(yīng)雷工頻接地電阻：</p><p>　　3、高壓側(cè)裝設(shè)閥式避雷器</p><p>　　主要用來保護主變壓器，以免雷電流沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器安裝，其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)接地中性點及金屬外殼連在一起接地， </p><p&g

116、t;　　6.2 接地裝置的設(shè)計及計算[13][15]</p><p>　　6.2.1 保護接地方案設(shè)計</p><p>　　本所地質(zhì)為砂質(zhì)粘土，凍土層厚0.35米，土壤電阻率100，擬采用水平接地長網(wǎng)，埋于0.8米深的凍土之下，和變電所共用一個接地裝置，查得扁鋼接地電阻為1Ω時，40ⅹ4扁鋼約為200米長，，在室內(nèi)外均鋪設(shè)人工接地網(wǎng)，采用長孔網(wǎng)布置，且將邊角作成圓弧狀，以減弱該處場強。&l

117、t;/p><p>　　6.2.2 保護接地裝置計算</p><p>　　(1)6kV接地電流</p><p>　　本所6kV電纜長度=16.1km，6kV架空線網(wǎng)=6km，則</p><p><b>　　允許接地電阻為：</b></p><p>　　35kV、6kV均為中性點不接地的小電流系統(tǒng)，高低壓

118、共用接地網(wǎng)，規(guī)定接地電阻≤10Ω，而計算允許值為≤12.29Ω，故所選擇接地體應(yīng)使其接地電阻≤10Ω。</p><p><b>　　（2）接地電阻計算</b></p><p><b>　?、偻寥离娮杪?</b></p><p>　　式中，為季節(jié)系數(shù)，查《煤礦電工手冊》（4下）表8-5-3可得，埋土深為0.8米時，=1.5，

119、故。</p><p><b>　　接地網(wǎng)總面積為</b></p><p><b>　　接地網(wǎng)總長度</b></p><p>　　選用40ⅹ4的鍍鋅扁鋼作為接地體，接地體平面布置如圖8-2所示。</p><p>　　圖8-2 接地體 平面配置圖</p><p>　?、诮拥伢w的實

120、際接地電阻</p><p><b>　　,滿足要求。</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本論文根據(jù)變電所的設(shè)計原則，圍繞某礦井地面35KV變電所設(shè)計這一課題展開設(shè)計，主要完成以下方面的設(shè)計工作：</p><p>　　（1）針對礦井負荷的用電需求情況，用需要系數(shù)

121、法進行了負荷計算。據(jù)此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。同時也為短路計算提供了一定的依據(jù)。</p><p>　?。?）根據(jù)變電所主接線設(shè)計原則，對變電所的主接線進行了設(shè)計：高壓35kV側(cè)采用全橋接法,6kV的母線采用單母分段接線形式。</p><p>　?。?）用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）按

122、安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行了選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等方面的校驗。</p><p>　　（5）為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，能夠自動、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從系統(tǒng)中可靠切除，以免事故的進一步擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了整定設(shè)計。</p><p>　?。?）防雷保護是變電所保護中不可或缺的一項重要保護措施，在論文中也對其進行了介紹。采用了在線路上

123、安裝閥型避雷器進行防雷保護，并在變電所安裝了避雷針進行保護。</p><p>　　由于本課題涉及面廣、工作量大，錯誤和不妥之處在所難免，至于設(shè)計能否在實際工作條件可靠運行，尚待檢驗，請各位老師給予批評指正</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本論文設(shè)計過程中孟慶春老師給予了悉心的指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計期間，他給予了我極

124、大的指導(dǎo)和幫助，他那認真負責(zé)的工作作風(fēng)、誨人不倦的精神風(fēng)范、嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度給了我很大的鼓舞和激勵。他在指導(dǎo)中所講的知識使我受益匪淺，他的教誨我將銘記在心，這將對我以后的工作和生活產(chǎn)生重大的影響，并將終生受益。在本論文完成之際，特向孟慶春老師表示我最衷心的感謝和祝福。</p><p>　　我還要感謝大學(xué)四年里所有的老師們，感謝他們在大學(xué)四年中誨人不倦的教導(dǎo)，他們在課堂上說傳授的知識將使我受益終身，他們那認真負責(zé)

125、的態(tài)度，和優(yōu)秀的職業(yè)道德是我學(xué)習(xí)的楷模，在以后的工作中我將以他們我標桿端正自己的工作態(tài)度和職業(yè)道德。正是得益于他們的辛勤培養(yǎng)，我才有能力完成此次畢業(yè)設(shè)計，在此特向所有恩師表示我最崇高的敬意和最誠摯的謝意！</p><p>　　我在此還要感謝幫助我完成畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，對文檔的編排他們均給予了我很大的幫助和指導(dǎo)在此我特向他們表示由衷地感謝！</p><p><b>　　參考文獻&l

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