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1、西北民族大学课程设计任务书2012-2013 学年 二 学期学院：电气工程及其自动化编号：41课程名称电力系统继电保护指导老师学院电气工程专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号课题概述：设计某煤矿变电所35KV母线、主变和6KV出线的保护 课题具体内容：1. 确定主变的保护配置方案并说明原因；2. 确定35KV母线的保护配置方案并说明原因；3. 确定6KV出线的保护配置方案并说明原因；4. 对主变和6KV出线的保护进行整定计算。原始资料及主要参数：1. 某地区降压变电站35KV的主接线如图所示，35KV为电源侧，其低压侧没电源;2. 主变的容量比为35/6；3. 6KV出线数/长度为2/50（
2、回/km）；引出线的最大负荷为18 MW；引出线的最小 负荷为16 MW ，cos 申 =0.8；线路的正负序电抗：x二x二0.4/km。1 24. 35KV侧系统阻抗取0.36 （标幺值）。5. 电压互感器的变比：nTV=350,000/1 ；6. 计算中At=0.3s，其他参数已标注于图中。評电气主接线简参考资料：1 蓝之达，主编供用电工程中国电力出版社，1996年3月2 顾永辉，等。煤矿电工手册（第二分册）矿井供电（上） 煤炭工业出版社，1999年2月第1版3 胡本臣，容观海等，主编。朱家琪，刘广田等编。煤矿电工手册（第四分册）1999年11月第1版4 中国电力出版社工厂常用电气设备手册
3、 1998年1月1日5 刘延绪，主编煤矿供电1999年5月第一版6 电力工业部电力规划设计总院，编。电力系统设计手册 1998年6月第二版。7 王崇林，主编供电技术1997年5月第一版。8 刘宝林，主编电气设备选择施工安装设计应用手册 中国水利水电出版社设计成果要求：1、说明书（论文）2、计算书3、图纸进 度 计 划 安 排起止日期要求完成的内容2013.6.6-2013.6.82013.6.9-2013.6.112013.6.12-2013.6.142013.6.15-2013.6.172013.6.18-2013.6.201. 确定主变、线路和母线保护的配置方案；2. 绘制保护原理接线图和
4、展开图；3. 短路电流计算；4. 保护的整定计算，结果列表；5. 整理成果，包括设计图纸和报告，二者装订 成册。审核摘要本设计初步完成了煤矿地面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、继电保护方案及保护原 理的绘制。通过对煤矿35KV变电站的负荷统计，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依 据。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
5、开关、继电器、变压器等电气设备。关键字：负荷计算 变电站 继电保护1 概述 11.1 设计依据 11.2 设计目的及范围 11.3 矿井基础资料 12 系统接线方案的选择 12.1 变电所电气主接线确定 12.2 主变压器选择 22.3 母线的选择 32.3.1 35kV 母线的选择 32.3.2 6kV 母线的选择 43 短路电流计算 53.1 下井电缆根数的确定 53.2 短路计算点的确定原则 53.3 计算短路电流 63.3.1 35kV 母线 K1 点短路 63.3.2 6kV 母线 K2 点短路 73.3.3 6kV 母线至各用点设备的短路阻抗 84 继电保护 94.1 35kV 进
6、线与联络开关的继电保护整定 94.1.1 进线的保护整定 94.1.2 35kV 母线联络开关保护整定104.2 变压器的继电保护整定104.3 6kV 母联开关及各出线开关的保护整定 124.3.1 6kV 母联开关的保护整定124.3.2 各出线开关的保护整定135 保护回路接线原理图的设计 195.1 定时限过电流保护原理接线图 195.2 变压器差动保护20结论 21参考文献 21附录 221 概述1.1 设计依据1 中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。2中华人民共和国电力公司发布的35kVllOkV无人值班变电站设计规程。3 电力工程电气设计手册（电气一次
7、部分）。4 煤矿电工手册（地面供电部分）。1.2 设计目的及范围本论文的设计范围包括：1 对变电所的主接线进行设计。2 对电气设备的规格型号进行选择。3 变电所继电保护设计。1.3 矿井基础资料1供电电压等级：35kV2 离矿井地面变电所的距离： 4km3 系统电抗最大运行方式： X =0.4193x min最小运行方式： X =0.7389x max4 输电方式：架空线双回路5 出线过流保护动作时间： 3 秒6 某煤矿用电负荷统计表（见附表）2 系统接线方案的选择2.1 变电所电气主接线确定本变电所是35/6KV，双电源进线的终端变电所，属双回路供电。主变容量 16000KVA,故选用全桥接
8、线。全桥接线，它由进线的两台断路器、变压器一次侧的两断路器和35KV汇流 母线上的联络短路器组成。这种接线方式适应性强，对线路、变压器的操作均方 便，运行灵活，且易于扩展成单母线分段式的中间变电所（高压有穿越负荷时）。 基于本变电所主变容量较大以及煤矿对供电可靠性运行的灵活性，操作方便等的严格要求，结合以上分析，决定采用全桥接线作为本变电所的主接线方式。ssQF5T1T2QF7QF1QF235kv母线QF46kv母线番电所电气主接线简QF6355%/65%S716000/352.2 主变压器选择由于煤矿变电所有一级负荷，并且有两个回路供电，必须选择两台变压器。经统计全矿一、二级负荷的计算负荷为
9、：有功功率12705kw,无功功率7394.1kvar.所以总的视在容量为 S = K - S = 0.88 x 16919.2 = 1488kVAN 丁Tt. p a-c查资料可确定s716000/35型变压器，其技术参数如表1所示:型号额定电压（kV）额定损耗（Kw）阻抗电压空载电流连接组重量外形尺寸,m高压低压空载短路%S7-16000/35356.319773.56*3.47*3.0.7Yn,d1126.1t582.3 母线的选择2.3.1 35kV 母线的选择35kV 输电线和母线选用同型号的导线1、按经济电流密度选择截面积当一台变压器故障或断路器检修的时候，35kV侧母线的长时最大
10、负荷等于变压器的额定容量，此时， 35kV 侧母线的电流为：I =卷辽=呼00 =242.5A考虑通常情况下过负荷5%，则其最大长时负 gi ,：3U3 x 35d 1荷电流为 I =242.5x1.05=254.6A。g1由于两台主变分裂运行，正常情况下线路也分裂运行，故每一回路的工作电 流为：11I = I =- x254.6=127.3Ag -max2 e-max2铝绞线的经济电流密度为J =0.9( A/2 )，导线的经济截面为:i/ mm2I 127.3A二=141.4 mm2J 0.9i可初选LGJ-150型钢芯铝绞线；2、按长期允许电流校验：查表得LGJ150型导线长期允许电流为
11、445A大于长时负荷电流127.3A故 符合要求。3、按电压损失校验导线截面：取几何间距为3.5m，线路长为4000m,查资料知：线路电阻r =0.210感抗 x =0.3980，考虑导线为多股相扭绞，按比实际增长 5%则：架空线的总电阻架空线的总电抗所以电压损失为r=1.05r L=1.05 x 0.21 x 4=0.882 Q 0x=1.05x L=1.05x0.398x 4=1.67Q 工Pr +工QxA U二一Ue16266.2 x 0.882 +10532.7 x 1.6735=912.5V贝I：AU % = AU x 100% =2.61% 6%故电压损失满足校验要求，所选用 35
12、 x 103LGJ-150 型钢芯铝绞线满足要求。2.3.2 6kV 母线的选择1 、按正常持续工作电流选择，并考虑最大长时工作时变压器可能过载5%，I= 125Se =1.0530867 =1322.3A，选用 LJ185 型矩形铝母线，在 25oC 时g max3U3 X 6N 2其载流量为9.38kA,考虑温度修正系数，在环境温度为40 0时，修正系数为：n A _ A7040K二 =0.82则修正后的长时载流量为，A A - 2570 - 25a Im1、=0.82 x 9.38 x 103=7691.6AI=1322.3A ；满足系统要求。g.maxg.max2、热稳定性校验：最小需
13、用截面：A二：k -1(2.1)min C、f eq式中：C热稳定系数，工作在40度时，取C=99；k 肌肤效应系数，取 1.1；ft 短路发热的等值时间邙限时速断的时间2.0秒，加上故有时间0.2s)eq贝I：A 二,k -1 =xJ1.1x2.2 =147.4mm21000mm2；满足要求。min C 讨 f eq993、动稳定校验：按短路条件校验母线动稳定性：由于三相母线位于同一平面布置，其产生的最大机械应力为：l2 = 1.76 i2 10-3 ( kg/cm2)(2.2)aW shl - 跨距，厘米；W-母线抗弯距；a母线相间距离；l 2 180贝U： = 1.76 i2 10-3 =1.7xx23.922=419.36kg/cm2aW sh25x16.7所以b 700 kg / cm 2，满足要求；又系求 LL； L =k；maxmax/ ishk 计算系数，对应取2570L最大允许值125cm；2.3)于是：.=2570x磊=5372cm】25cm由以上校验知 LGJ-150 型母线满足系统要求；3 短路电流计算3.1 下井电缆根数的确定下井电缆根数Cn可按下式来确定：(P +1.02P )2 + (Q + 1.08Q )2pdpd360 x 6.3/33.1)无功负荷式中，Pp、Qp井下主排水泵计算有功
