35kv供电设计-吴勇论文

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1、1 35KV35KV 供电设计供电设计 供用电技术：吴勇 目目 录录 目 录.1 1 绪论.3 1.1 35KV 基本情况简介3 1.2.2 井下采区设计原始资料.4 2 灵北 35KV 煤矿供电设计方案及论证7 2.1 灵北煤矿总体设计方案.7 2.2 方案的可行性论证.7 2.2.1 技术方面论证.7 2.2.2 经济方面论证.8 3 矿井地面变电所设计.9 3.1 地面用电负荷计算.9 3.2 地面变电所位置选择.12 3.3 地面变电所的主接线.13 3.3.1 35kV 侧主接线13 3.3.2 10kV 侧主接线14 4 井下中央变电所及供电设计17 4.1 井下电力负荷计算.17

2、 4.1.1 井下负荷的计算方法.17 4.2.2 井下负荷的计算.18 4.3 井下中央变电所位置选择原则.19 4.4 井下中央变电所主接线.20 2 5 短路电流计算22 5.1 短路电流计算选择.22 5.2 计算短路电流的目的.22 5.3 三相短路电流的计算方法.23 5.3.1 电源为无限容量时的短路电流计算.23 5.3.2 电源为有限容量时的短路电流计算.24 5.4 短路电流计算.25 6 设备选择32 6.1 一般的选择方法.32 6.2 短路动、热稳定性校验原则.33 6.3 变压器选择.33 6.4 地面设备选择举例.33 6.4.1 35kV 设备的选择34 6.4

3、.2 10kV 设备的选择36 6.5 井下设备选择.37 6.5.1 电缆选择计算.37 6.5.2 井下开关选择.39 7 保护装置40 7.1 继电保护装置.40 7.2 防雷保护及接地.41 7.2.1 变电所防雷装置.41 7.2.2 地面变电所保护接地网.42 7.2.3 井下保护接地网.42 8 结 论.45 3 致 谢46 参考文献.47 1 1 绪论绪论 本设计为了保证供电质量，保证供电系统运行的安全性、可靠性和经 济性，不但要求监测监控和保护效果要好，而且重要的一点要求在灵北煤 矿的供电设计中严格遵守国家煤矿设计的有关规定，保证其供电的可靠性 和安全性，尽量避免和减少因系统

4、供电和设备保护问题给带来的不安全因 素。 1.11.1 35KV35KV 基本情况简介基本情况简介 35KV 是高压电。分部在西省境内中部，南同蒲铁路、大运高速和大运 二级公路由本区东南部经过，介休至阳泉曲和介休至柳林铁路支线由扩区 北部通过，其中大运二级公路距拟建的矿井工业场地仅 4km，距南同蒲铁 路仅 4.5km，向井田东北方向经介休抵达太原，向井田东南方向经灵石县 抵达临汾和运城，区内均有简易公路与干线公路相通，采用汽车外运煤炭 可通过大运高速和大运二级公路直接运往全国各地。在南同蒲铁路的一侧 建有河溪沟矿井铁路装车站，本矿井煤炭可通过汽车运往该装车站装火车 运往全国各地。矿区交通十分

5、便利。 1.21.2 灵北煤矿原始情况灵北煤矿原始情况 本次设计主要针对灵北煤矿进行设计，位于矿井工业场地东南面 15km处，有灵石110kV变电站一座，内设两台31500kVA 110/35/10kV变 压器，高峰负荷20000kW,其110kV电源两回；有35kV及10kV出线间隔。 位于矿井工业场地东北面20km处，有北村110kV变电站一座，内设 两台20000kVA 110/35/10kV变压器，高峰负荷15000kW,其110kV电源两 回；无35kV及10kV出线间隔。 位于矿井工业场地西南面8km处，有矿区发展规划拟建的北王中 110kV变电站一座，内设两台20000kVA 1

6、10/35/10kV变压器，其110kV 电源两回；有35kV及10kV出线间隔。 矿井地面工业场地设一座 35kV 变电站，其两回 35kV 电源均引自拟建 4 的北王中 110kV 变电站的 35kV 母线，供电电源十分可靠。 1.2.11.2.1 地面用电负荷统计地面用电负荷统计 地面用电负荷主要包括主副井提升机、扇风机等一级地面用电负荷， 此外还包括机修车间、室内照明、工业场地照明和其它的一些常规负荷， 这些负荷构成了灵北煤矿的地面用电系统。 灵北煤矿设计地面用电负荷统计如表 1-1 所示。 表表 1-11-1 地面用电负荷统计表地面用电负荷统计表 序号设备名称型号规格数量 容量（单台

7、） （kW） 电压 （V） 1 提升机 JK-2.5/20X2280380 2 扇风机 BDK618-8 2(1 台备 用) 160380 3 机修车间 20380 4 室内照明 10220 5 工业场地 照明 10220 6 其它 50 1.2.21.2.2 井下采区设计原始资料井下采区设计原始资料 井下采区巷道及设备布置如图 1-1 所示。 5 图图 1-11-1 14111411 采区巷道及设备布置图采区巷道及设备布置图 说明：说明：为用电设备负荷，其具体设备如为用电设备负荷，其具体设备如 14111411 采区用电设备负荷统计表采区用电设备负荷统计表 1-21-2 中中 1 1、22所

8、示所示 灵北煤矿采区具体情况如下： 1、该矿为低瓦斯较高涌水量矿井，年产量设计为 240 万吨，煤层南 北走向，倾角 11 度（北高南低） ，斜井开拓，井深 120 米；煤质中硬、厚 度为 3.6 米，顶，底板中等稳定。 2、1411 采区为中间上山开采，采区分三个区段，区段总长度 345 米， 工作面长 100 米；东翼走向长度 400 米，采用国产 80 机组采煤，煤巷掘 进用放炮落煤、皮带机运输；西翼最大长度走向 280 米，为炮采工作面。 3、井下中央变电所配出电压为 6kV，配出开关的断流容量为 500MVA；其到上山巷道下部的距离 1600 米，采区主要用电设备采用 1140V 电

9、压，煤电钻和照明采用 127V 电压。 4、采煤方法为长壁后退式综采采和普通机采，三班出煤，一班检修， 日产量约 5000 吨，本采区服务年限为 50 年。 其井下采区主要用电设备负荷统计如下页表 1-2 所示： 6 表表 1-21-2 14111411 采区用电设备负荷统计表采区用电设备负荷统计表 序号设备名称型号规格数量 容量（单台） （kW） 电压 （V） 1 采煤机 MLQ-801801140 2 机采面运输机 SGW-44A122+221140 3 下顺槽运输机 SGW-40340660 4 炮采面运输机 SGW-22122660 5 顺槽皮带机 SPJ-800130660 6 上山

10、皮带机 SDJ-150130+30660 7 上山绞车 JTB-1200155660 8 煤电钻 MZ2-1.2912127 9 掘进巷局扇 JBT52-2211660 10 调度绞车 JD-11.4211.4660 11 回柱绞车 JH2-17217660 12 掘进皮带机 SPJ-800230660 13 运输巷皮带机 SPJ-800130+30660 14 水泵 390+90+30660 7 2 2 灵北灵北 35kV35kV 煤矿供电设计方案及论证煤矿供电设计方案及论证 灵北煤矿 35kV 供电系统设计包括井上和井下两个部分，下面对其供 电方案进行选择和论证。 2.12.1 灵北煤矿总

11、体设计方案灵北煤矿总体设计方案 本设计进线为 35kV，地面变电所设置在电源进线方向的工业广场的边 缘。将 10kV 高压电能经过敷设在副井筒中的电缆送到井下中央变电所， 再由井下中央变电所通过电缆将 6KV 电能送到井下各用电设备。在井底车 场附近设置井下中央变电所。 考虑可实现不间断供电，地面变电所用两路 35kV 进线电源，经变压 器降压后的 10kV 电能分别接于两段母线上，经配电装置再经变压器变压 后向地面各个用户如提升、通风、机修、照明等用电设备供电。对一类用 户分别接在两段母线上形成双回路供电。 井下供电，是由地面变电所经副井筒中的高压电缆，将 10kV 的电能 送到井下中央变电

12、所的母线上，其电源的引线为两条，当一条出故障时， 其余的一条电缆能承担井下最大涌水量时排水用全部负荷。为了便于安装 和维护，电缆截面一般不超过 120mm2。 为了保证供电可靠，地面变电所和井下中央变电所均采用单母线分段。 井下主排水泵分别联接在变电所母线的两段上。对井底车场附近硐室和巷 道低压动力设备和采区 1140V、127V 用电，经电缆供电。 2.22.2 方案的可行性论证方案的可行性论证 本设计方案主要从技术和经济两个方面来论证设计方案的可行性。总 体方面来讲，为保证供电的可靠性，变电所从不同的地方引进两条进线， 设置两台 35kV 主变压器，采用外桥式接线的室外布置配电；从主变压器

13、 出线后的 10kV 侧，采用单母线分段固定式室内高压配电柜配电，分别对 地面和井下进行供电；地面负荷用电利用两台变压器供电，其进线分别引 自 10kV 侧单母分段的两个部分，经地面变压器配出 0.4kV 侧采用低压配 电屏配电后，直接将配出电能供给地面 380V 和 220V 的用电负荷；对井下 供电设计，是用两条 10kV 电缆经副井口直接下井，在井下设置一处中央 变电所，经配电装置配电后分接两台矿用防爆变压器供井下用电。 以上内容将在第三章、第四章中详细介绍，这里不再说明。 2.2.12.2.1 技术方面论证技术方面论证 1、供电可靠性：主变压器、地面及井下直接供电的各变压器，均采 用双

14、线两台变压器供电。这样当一台主变压器出现故障或需要检修时，另 8 一台主变压器能够保证煤矿负荷用电，使生产正常进行；当供地面用电的 一台变压器出现故障或需要检修时，其另一台变压器能够承担起煤矿地面 用电的一、二级负荷用电（如主扇风机、人员提升机等） ，不至于引起煤 矿事故，导致人员伤亡；当供井下用电的一台变压器出现故障或需要检修 时，其另一台井下变压器能够承担起煤矿井下最大涌水量时，井下排水泵 的负荷，以不至于出现煤矿被淹，设备被损坏的情况。 2、供电质量：设计采用直接引入 35kV 供电方案，有煤矿变电所自身 进行由高压到负荷的配送电和对用电的无功补偿，在必要的时候还可以对 35KV 变压器

15、直接进行空载调节，从而保证了供电质量。 3、运行操作的灵活性：对矿用设备均设有单独的磁力起动器，可以 方便的对设备频繁操作，并在一组设备送电端设置馈电开关，作为设备的 一级保护。同时，在设备之间装设闭琐保护装置，增加了设备运行操作的 安全性和灵活性。 4、维护与检修：从本设计的接线方式考虑（第三章、第四章中详细 介绍） ，当线路出现故障或需要检修时，可以方便的切除故障或将重要负 荷供电切换到其它线路。 2.2.22.2.2 经济方面论证经济方面论证 1、投资：在对主变压器接线、变电所配电线路接线和有关设备的选用 上，均考虑了投资费用，在保证供电可靠和安全的情况下，尽量选用投资 费用较低的设备。

16、 2、年运行费用：包括各种设备的折旧费、维护费和电费等。由于设备 的折旧费一般是固定不变的，只有从降低维护费和电费的角度考虑。本设 计做到了从变电所的位置选址到设备的保护装置，都考虑了能降低维护费 的因素。由于电价是固定的，因此降低电费主要从降低电能损耗方面入手， 尽量减少损耗。 3、电能损耗：包括有功损耗和无功损耗。由于输电线路固定，主要从 变压器、电抗器等耗电设备考虑电能损耗。在变压器选择上尽量接近用电 负荷容量，减小空载运行的损耗；在变电所加设无功补偿器，补偿无功功 率的损耗。 从技术和经济两个方面论证来看，本设计方案满足论证要求，故在以 后各章节对灵北煤矿供电系统的设计中均以本设计方案为中心进行设计。 9 3 3 矿井地面变电所设计矿井地面变电所设计 煤矿地面变电所，从设计情况看大体分为两种情况：一种是电源进线 为 35kV，经主变压器降压到 10kV 或 6kV 后，向高压设备供电，就是通常 所说 35kV 变电所；另一种是电源进线为 10kV 或 6kV 直接引到母线上，通 过高压配电装置，直接向高压负荷供电，称为 10kV