煤矿地面35KV变电所毕业设计

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1、摘 要本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键字：

2、负荷计算; 变电站; 继电保护;运行方式目录 第一章 矿井概括4第一节 概述4第二节 电源4第三节 变电所的任务和位置4第二章 变压器选择4第一节 用电负荷计算4第二节 无功功率补偿4第三节 低压动力变压器或所用变压器台数和容量的确定4第三章 变压所的接线和布置4第一节 变电所的主接线4第二节 变电所屋内外的布置4第四章 短路电流计算4第一节 计算短路电流的意义和短路点的选择5第二节 系统的最大，最小运行方式5第三节 短路参数计算5第四节 短路电流计算5第五节 大容量的电动机对短路电流的影响5第六节 短路电流的限制5第五章 高压电气设备的选择5第一节 选择高压电气设备的原则5第二节 成套配电装

3、置的选择5第三节 母线与绝缘子的选择5第四节 隔离开关 断路器 熔断器的选择5第五节 电流互感器和电压互感器的选择5第六章 继电保护与自动装置5第一节 高压配出线保护6第二节 静电电容器的保护6第三节 高压配电母线的保护6第四节 变电所的进线保护6第五节 电力变压器的保护6第七章 变电所的防雷设施6第一节 变电所的防雷装置6第二节 接地装置6结论6致谢6参考文献62赵世玉，李想，李飞等. 供电技术 M.北京：机械工业出版社,2008593邹有明主编.现代供电技术 M.北京：中国电力出版社，2008594 傅知兰主编.电力系统电气设备选择与实用计算 M.北京：中国电力出版社,2004596解东、

4、周可等. 电气设计教程 M.北京：化学工业出版社，2006.599张根现，唐志平等. 煤矿电工手册（地面供电部分）M.北京：中国电力出版社2005.6010李先彬主编，电力系统自动化 M.北京：中国电力出版社，2007.6011赖昌干，等.矿山电工学M.北京：煤炭工业出版社，2006.6012蓝之达.供用电工程M.北京：中国电力出版社，2006.6013邹有明，张根现，等.工矿企业漏电保护技术M.北京：煤炭工业出版社，2005.6014唐志平.供配电技术M.北京：煤炭工业出版社，2005.6015张根现，邹有明，等.矿山过流保护技术M.北京：煤炭工业出版社，2006.60前 言本设计的目的是通

5、过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据变电所的设计原则，围绕某矿井35KV变电所设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作： 针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计：高压35kV采用全桥

6、接法,6kV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所装设避雷针。煤矿地面变电所毕业设计第一章 矿井概括第一节 概述本矿井为年产60万吨的高沼气矿井，分主、副两井，为立井开掘，一水平井深250m，预期服役年限为80年。主副两井距离为80m，距35k

7、V变电所距离均为0.2km。矿井地面变电所距上级变电所6km，采用双回路架空线供电，已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的系统阻抗为0.69。35kV过流整定时限为3s。电费收取方法采用两部电价制收费，在变电所35kV侧进行计量，固定部分按主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。自然条件（1）日最高气温33，日最低气温-17。（2）土壤温度27（最热日）。a（3）冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。 （4）本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。（5）地震烈度为7度。第二节 电源矿井地面变电所据上级变电所6KM,采用双回路架空线供电,

8、已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36,最下运行方式下的系统阻抗为0.69,35KV侧进行计量,固定部分按主变压器容量收费,每千瓦每月5元,流动部分为每千瓦5分第三节 变电所的任务和位置东电变压器是恩局其使用环境条件,电压等级及计算负荷选择其形式和容量,变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的,从供电的可靠性出发,变压器台数是越多越好,但变压器台数增加,开关电器等设备以及变电所的建设投资都要增大,所以,变压器台数与容量的确定,应全面考虑技术经济指标,合理选择,当企业绝大多数负荷到三级负荷,其少量负荷或由邻近企业取的备用电源时,可装设一台变压器,如企业的一,二级负荷较多必须装设两台

9、变压器,两台互为备用,并且当一台出现故障时,另一台能承担全部一,二级负荷,特殊情况下可装设两台以上变压器,例如分歧建设大型企业,其变电站个数及变压器台数均分器投建,从而台数可能加多。第二章 变压器选择第一节 用电负荷计算变压器的选取原则供电变压器是根据其使用环境条件、电压等级及计算负荷选择其形式和容量。变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建设投资都要增大。所以，变压器台数与容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时，可装设一台变压

10、器。如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台能承担全部一、二及负荷。特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。变压器选择计算按第二章计算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容量及台数。其计算计算过程如下：1用电负荷分析 一级负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184kW，占全矿总负荷的33.6%。 二级负荷：包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75%）、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为3171.5kW，占全矿总负荷的

11、48.8%。 三级负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、工人村、支农各项，其总负荷为1142.5kW，占全矿总负荷的17.6%。2根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的82.4%，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证82.4%的正常供电，再考虑将来的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台S7-8000/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表2-1所示：表2-1 主变压器技术参数型号S7容量(kVA)8000连接组别Y,d11电压36/6.3阻抗电压7.5空载电流0

12、.8损耗（kW）空载11.5负载45.0两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。变压器损耗计算：根据公式2-3计算主变压器各项损耗空载无功损耗： kvar；满载无功损耗： kvar；变压器的负荷率，则有功损耗： kW；无功损耗： kvar；35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验：有功功率： kW无功功率： kvar视在功率： kVA35kV侧功率因数校验： 0.9满足设计要求。变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷值可由公式3-1确定。 （3-1）如果SScr宜两台运行。式中 经济运行临界负荷， kVA； 变压器额定容量 ，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器空载无

13、功损耗,kW； 变压器满载有功损耗，kW；变压器满载无功损耗，kvar；无功经济当量，大型矿井一般取无功经济当量kq=0.09；本矿两台变压器经济运行的临界负荷为： kVA故经济运行方案为：当实际负荷S4724kW时，宜两台运行。第二节 无功功率补偿当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式计算： （2-4）式中平均负荷系数，计算时取0.7-0.8 补偿前功率因数角的正切值； 补偿后要达到的功率因数角的正切值；

14、本设计要求功率因数达到0.9及以上。假设补偿后6kV侧功率因数，取0.8，则所需补偿容量由公式2-9计算得： kvar电容器柜的选择及实际补偿容量计算：本设计采用高压集中补偿方式，因矿井地面变电所6kV母线为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用GR-1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为=240kvar，最大不超过360kvar，据此可计算出电容器柜的数量为： 取偶数 N=4则 实际补偿容量为： kvar折算为计算容量为： kvar第三节 低压动力变压器或所用变压器台数和容量的确定1低压变压器选择对各低压变压器选择时可按表2-1的计算容量进行选择。基于煤矿生产负荷对供电可靠性和安全性的要求且供电方式为双回路，应选两台变压器同时运行。并且，每台变压器均应能承担全部一、二级负荷供电的任务。故：（1）矿综合厂、机修厂、工人村、支农变压器分别选SL7-250/6型、SL7-400/6型、SL7-400/6型、SL7-