山西星光煤業(yè)公司35kv變電站供配電系統(tǒng)初步設計

1、<p>　　山西星光煤業(yè)公司35kv變電站供配電系統(tǒng)初步設計</p><p>　　[摘 要]針對山西星光煤業(yè)公司的兩大煤礦，實現(xiàn)安全、可靠、靈活的提供電力為目的。以變電所作為電能傳輸與控制的樞紐，設計滿足電力系統(tǒng)和山西星光煤業(yè)公司的具體要求，并兼顧安全、可靠和經(jīng)濟的要求。提高了對山西星光煤業(yè)公司的供電可靠性和靈活性。 </p><p>　　[關鍵詞]變電所 電力系統(tǒng) 斷路器 變壓

2、器 </p><p>　　中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）16-0032-02 </p><p>　　[Abstract]This paper based on the two coals mine of Shanxi Xingguang company of coal，in order to realize provide power

3、with safely， reliable， sensitive. As the electric power transmission and control of the project， the design must be satisfy the power system and Shanxi Xingguang company of coal requirements， and give the attention to th

4、e request of safe ，reliable and economical. Improved the star coal mine of shanxi power supply reliability and flexibility </p><p>　　[Key words]substation； Power system； breaker； Transformer </p><

5、p><b>　　一、引言 </b></p><p>　　隨著山西星光煤業(yè)公司經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦的用電量迅速增長，對電能質(zhì)量，技術經(jīng)濟狀況，供電可靠性指標要求也日益提高，因此對供電系統(tǒng)設計也有了更高、更完善的要求。山西星光煤業(yè)公司是一家工礦企業(yè)，一、二級負荷多、用電量大，對供電系統(tǒng)可靠性、安全性、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟性要求比較高[1]。所以，在山西星光煤業(yè)公司建設一座35/10kV專用變電所就顯

6、的非常必要 </p><p>　　本次設計中，通過負荷計算，變壓器容量和型號的選擇，電氣主接線設計和高低壓開關柜的選擇，短路電流計算，電氣設備校驗，繼電保護設計及防雷和接地體的設計，設計出一個供電可靠性和靈活性都比較好的方案。 </p><p><b>　　二、變電所設計 </b></p><p><b>　　（1）負荷計算 <

7、/b></p><p>　　計算負荷是供電設計的基本依據(jù)[2]。計算負荷確定的是否正確，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如果計算負荷確定的過大，將使電器和導線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計算負荷確定的過小，又使電器和導線電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，甚至燃燒引起火災，同樣會造成很大的損失。由此，可以看出正確確定計算負荷的意義重大。 </p><

8、p>　　在工廠中由于有大量的感應電機、電焊機等感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。所以，應增添無功補償裝置，通常采用并聯(lián)電容器進行補償。功率因數(shù)的提高可以使負荷電流得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應降低，即節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設備和導線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。 </p><p>　　山西星光煤業(yè)公司的計算負荷總體情況見下表1所示：

9、</p><p>　?。?）變壓器的選擇 </p><p>　　對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變器停運時，其余變壓器容量應保證用戶的一級和二級負荷。綜合考慮到本變電所的供電可靠性和長期的發(fā)展，這次設計中選用三臺額定容量為5000kvA的變壓器，型號為S9-5000/35，其中兩臺是主變壓器，負責山西星光煤業(yè)公司的正常供電，另一臺則作為備用，在主變壓器因故障停止供電或檢修時投入供電，

10、保證供電的可靠性，和將來山西煤業(yè)公司的規(guī)模的擴大。 </p><p>　?。?）主接線設計和開關柜的選擇 </p><p>　　主接線圖即主電路圖，是表示系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱一次電路圖。在確定電氣主接線時，要充分考慮安全可靠性、靈性和經(jīng)濟性三方面。 </p><p>　　結合山西煤業(yè)公司的實際情況，和對各個不同主接線方案的比較后，為了提高對山西星光

11、煤業(yè)公司供電的可靠性，這次設計中高壓側的主接線為全橋式接線，低壓側是單母線分段帶旁路母線的接線方式。 </p><p>　　結合國內(nèi)、外開關柜的供應市場，本著經(jīng)濟合適的原則，高壓側的開關柜選擇KYN-35鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備，低壓側選擇XGN2-10箱式固定式交流金屬封閉開關柜。 </p><p>　　（4）短路電流計算 </p><p>　　短路產(chǎn)生的后

12、果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電系統(tǒng)的設計和運行中，必須進行短路電流的計算[3]，以解決以下技術問題。 </p><p>　?、匐姎庵鹘泳€的比較與選擇和主要運行方式。 </p><p>　　②作選擇電氣設備的依據(jù)，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。 </p><p>　?、劾^電保護的設計及整定，使之能正確地切除短路故障； </p&

13、gt;<p>　　一般情況下，三相短路電流最大，所以在這里只計算三相短路電流。短路電流計算方法主要采用有名制法和標幺制法。 </p><p>　　下圖所示圖1就是本表變電所各側母線短路計算示意圖。 </p><p>　　由以上短路計算，可得出總的短路計算情況，如下表2所示。 </p><p>　?。?）電氣設備選擇和校驗 </p><

14、;p>　　對電氣設備的基本要求是正常運行時安全可靠，短時通過短路電流時不至于損壞，因此，電氣設備必須按正常條件進行選擇，按短路條件進行校驗。 </p><p>　　在設計中主要針對斷路器進行選擇和校驗。目前高壓斷路器主要有真空斷路器、油斷路器和SF6斷路器。真空斷路器性能好，但是價格較貴；油斷路器價格便宜，但是性能不夠穩(wěn)定，而且容易發(fā)生火災；SF6斷路器的性能和價格介于真空斷路器和油斷路器兩者之間，所以35

15、kV斷路器選用SF6斷路器。由于本變電所為戶內(nèi)變電所，故選則LN2-35/1250-16型戶內(nèi)高壓六氟化硫斷路器。低壓側選擇N28A-10型斷路器，因為ZN28A-10型戶內(nèi)高壓真空斷路器具有開斷性能優(yōu)良，絕緣可靠；燃弧時間短，電壽命長，滿容量開斷30次不檢修；結構簡單，機械可靠性高等優(yōu)點。 　　在選擇完電氣設備后一定要對其進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，下面就高壓側的斷路器校驗為例，進行校驗，其結果如下表3所示。從表可看出所選擇的斷路器

16、完全滿足要求。 </p><p>　　為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，選擇導線和電纜截面必須滿足下列條件： </p><p>　?、侔l(fā)熱條件；②經(jīng)濟電流密度；③機械強度 </p><p><b>　　導體的經(jīng)濟截面為 </b></p><p>　　線路選用LGJ型鋼芯鋁絞線，母線選擇鋁母線。通過計算，高低壓側

17、的導線都選擇型號為LGJ-120鋼芯鋁絞線，高壓側母線選擇型號為LMY-40×5，低壓側選擇型號為LMY-50×5，并按發(fā)熱條件進行校驗，均滿足要求。 </p><p>　?。?）繼電保護設計 </p><p>　　繼電保護裝置，就是指反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行情況，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置，由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。繼電保護

18、裝置必須滿足選擇性、迅速性、靈敏性和可靠性四個基本要求[5]。 </p><p>　　為了實現(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障有效保護，例如變壓器匝間和層間短路這次設計裝設瓦斯保護。由于瓦斯保護不能反映油箱外部電路情況，例如引出線上的故障，因此不能作為變壓器的唯一保護，再裝設一套差動保護與瓦斯保護共同構成變壓器的主保護。對于大型變壓器還應裝設相間短路和接地短路的后備保護這里采用過流保護作為變壓器相間短路的后備保護。 </p

19、><p>　　（7）防雷和接地系統(tǒng) </p><p>　　運行中的電氣設備，可能受到來自外部的雷電過電壓的作用。必須采取有效的過電壓防護器具，實現(xiàn)防雷保護。在這次設計中對防雷主要措施有以下幾點： </p><p>　?、贋榉乐古潆娧b置遭受直擊雷破壞，在變電所內(nèi)設置兩支30m高的獨立避雷針保護配電裝置。本變電所電氣室高度為5m，根據(jù)避雷針防護面積計算公式在5m高的防護半徑

20、為28.5m，畫出防雷圖可以看出完全可以將本變電所防護起來。 </p><p>　?、跒榉乐褂奢旊娋€路侵入變電所的大氣過電壓對電氣設備的損壞，在距變電所2km架設單避雷線為進線段保護。 </p><p>　　③為了防止感應雷對母線和電氣設備造成損害，在35kV母線上、10kV出線上分別裝設避雷器。 </p><p>　　查閱相關資料可得此變電所公共接地裝置的接地電阻

21、應滿足 </p><p>　　通過計算和查閱資料可得實際需要的鋼管數(shù)為15根，考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選16根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體，用40×4mm2的扁鋼焊接相連，均勻分布。 </p><p><b>　　三、結束語 </b></p><p>　　山西星光煤業(yè)公司變電所所涉及的方面較多，考慮的問題也較多，尤其是一

22、、二負荷較多，對供電的安全可靠、經(jīng)濟靈活和利于長期發(fā)展的要求較高，所以，在設計中進行了一些設備的備用和雙回路供電系統(tǒng)，大大提高了對山西星光煤業(yè)公司的供電可靠性和靈活性。通過以上的設計完全可以滿足山西星光公司的供電需求。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 劉介才.工廠供電[M]（第4版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004.5 &

23、lt;/p><p>　　[2] 鄒有明.現(xiàn)代供電技術[M].北京：中國電力出版社，2008.1 </p><p>　　[3] 余建華.供配電一次系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.8 </p><p>　　[4] 陳生貴.電力系統(tǒng)繼電保護[M].重慶：重慶大學出版社，2003.5 </p><p>　　[5] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.

24、工業(yè)與民用配電設計手冊[M]（第2版），北京：水利電力出版社，1994 </p><p><b>　　作者簡介 </b></p><p>　　宋莉莉：女，漢族，碩士，昌吉學院；新疆昌吉市北京北路77號昌吉學院物理系831100734388126@qq.com。 </p><p>　　曾慶松：男，漢族，學士，國家電網(wǎng)新疆電力公司檢修公司；新疆烏魯

25、木齊建設路123號，830000，421832402@qq.com。 </p><p>　　朱超：男，漢族，碩士，昌吉學院；新疆昌吉市北京北路77號昌吉學院物理系831100277502286@qq.com。 </p><p><b>　　項目基金 </b></p><p>　　研究生啟動基金項目（2014SSQD003）――粒子群算法研究及應