煤矿井上变电站设计.doc

1、摘 要本次设计根据所学的煤矿供电知识，紧密结合实际，通过实地实践考察研究，并且搜集了大量的相关资料，按照设计供电系统的一般原则：安全性、可靠性、经济性和先进性，对王楼煤矿地面35kV变电站进行了初步设计。设计内容主要包括负荷统计、变压器的选择和校验、主接线的选择、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电站的防雷保护与接地等等。根据负荷统计的计算的结果确定出该变电站主变压器的台数、容量，再考虑到经济性确定变压器的型号。负荷统计采用需要系数法，短路计算采用标幺值法，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据王楼煤矿供电系统的特点，制定了变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案，根据电流整定值以及相

2、关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器等一系列电气设备。其中还对王楼煤矿的地面供电系统通过CAD制图直观的展现出来。在本次设计中，得到了学校老师、同学以及单位同事的耐心指导和大量帮助，在此对他们表示衷心的感谢和崇高的敬意，由于所学知识有限，实践经验缺乏，设计中难免存在许多不足之处，敬请老师批评指正。关键词：短路电流计算； 继电保护； 断路器ABSTRACT According to the knowledge of coal mine power supply,closely combined with the reality,through on-the-spot investigat

3、ion research,collecting a large number of relevant data,in accordance with the general principles of the power supply system design which include safety,reliablity,economy and advancement,the paper has carried on the preliminary design for the king building coal mine of 35kv substation.The design co

4、ntent mainly include load statistics,the selection and check of the transformer,main wiring selection,the short circuit calculation,electrical equipment selection,the design of relay protection,substation lighting protection and grounding,etc.First the sets and capacity of the main transformer subst

5、ation were determined by the result of load statistic calculation,then considering economically determine the transformer model.Load statistics adopt the need coefficient method and short circuit calculation use the MAO value method,which provide data for the selection and calibration of electrical

6、equipment.According to the characteristics of the king building coal mine power supply system,we formulated the main connection mode,operation mode,relay protection scheme of the substation.According to the current setting and relevant data validation,we choose a series of electrical equipment ,such

7、 as the circuit breaker,isolating switch,relay and so on. Also the ground power supply system of the king building coal mine were intutively displayed through the graphics of CAD. In this design, I obtained a lot of help and patient guidance from my school teachers,classmates and colleagues,so I exp

8、ress my heartfelt thanks and great respect to them.Due to the limited knowledge and lack of practical experience,there may be hard to avoid some shorcomings,I will be always waiting for the teachers comment. Keywords：the calculation of short current the protection of relay circuit breaker目 录1 绪论11.1

9、矿山供电11.2矿井概况11.3自然条件11.4电源11.5变电站位置22 负荷计算32.1负荷、负荷计算定义32.1.1负荷计算目的32.1.2负荷计算方法32.2矿井用电负荷计算32.3无功功率的补偿93 变压器的选择与校验113.1主变压器台数和容量的确定113.2变压器损耗计算114 电气主接线设计144.1主接线的设计原则144.2电气主接线设计的基本要求144.3主变电所接线方式及设备布置154.3.1确定矿井35kV进线回路井154.3.2 35kV、6kV主接线的确定154.4下井电缆回数的确定154.5 负荷分配165 短路电流的计算185.1短路电流的基本概念185.1.1

10、短路的原因185.1.2 短路的危害185.1.3短路的类型185.1.4短路电流计算的目的和方法195.2 短路电流计算中应计算的数值195.3三相短路电流计算计算的步骤205.4短路电流计算过程215.6短路参数汇总表346 高压电气设备的选择356.1高压电气设备选择原则356.2 高压开关设备的选择及校验356.2.1 高压断路器的选择及校验356.2.2高压断路器的选择原则366.2.3 各电压等级侧断路器的选择376.3 互感器和避雷器的选择及校验386.3.1 电流互感器的选择及校验386.3.2 电压互感器的选择及校验396.4电力线路的选择396.4.1 35kV输电线路及母

11、线的选择与校验396.4.2 6kV母线、电缆及架空线的选择416.4.3 母线支柱绝缘子、穿墙套管及室外构架的选择427继电保护方案及调整467.1供电系统继电保护配置情况467.2 35kv进线保护467.2.1 限时速断保护的整定计算467.2.2 过流保护的整定计算477.2.3 35kv母线开关保护487.3主变压器保护487.3.1 主变差动保护487.3.2 主变过流保护497.3.3主变过负荷保护507.4 6kv母联保护507.5 6kv出线保护508 变电站的防雷与接地528.1变电所的防雷设计528.2接地装置的设计及计算548.2.1保护接地方案设计548.2.2保护接

12、地装置计算549 结 论56参考文献56翻译部分57英文原文57中文译文61致 谢641 绪论1.1矿山供电电力是现代煤矿生产的动力。保证供电的可靠、安全、经济、合理，是确保煤矿安全和生产的前提，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供电系统的开端，对整个供电系统起着举足轻重的作用。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、 控制电力的流向和调整电压的电力设施， 是将各级电压的电网联系在一起的纽带，是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接影响到电力系统的运行状态。1.2矿井概况山东能源临矿集团王楼煤矿，是经国家计

13、委批准的在济宁市兴建大型现代化矿井，矿井井田面积93.77平方公里，可采储量10098万吨。矿井的设计生产能力90万吨/年，服务年限42.4年，年产量为0.45Mt，采用一对竖井开拓方式，主井担负提煤，副井担负升降人员、提升矸石，下放各类材料,升降大设备等辅助作业任务。本矿井资源可靠，储量丰富、矿井开发稳产期长区内煤层瓦斯含量较低，属低瓦斯矿井；煤尘有爆炸危险；各煤层不自燃不易自燃。1.3自然条件1.本井田为温带半湿润季风区，属海洋与大陆间过度性气候，四季分明。年平均气温为13.6。多年平均最低气温月为1月，平均气温为-2。7月份气温最高，月平均最高气温29，日最高气温41.6；2.年平均降水

14、量677.2mm，最小347.9mm(1988年)，最大1186mm。降雨多集中在78月份，日最大降雨量183.7mm。年平均蒸发量1785.2mm。3.本矿主导风向为：春夏两季多东及东南风，冬季多北及西北风，年平均风速为2.3m/s,最大风力8级4.矿区历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土深度0.31m，变电所土质为砂质粘土；1.4电源本矿供电系统两回35kV电源分别引自唐口110kV变电所和幸福集35kV变电站,导线截面均选为LGJ-120钢芯铝绞线，线路长度 均为7km。当一回线路故障时，另一回线路可保证矿井的全部负荷用电。线路杆塔采用钢筋混凝土杆，部分杆塔采用铁塔。1、 两回35kV架

15、空电源线路长度：；2、 两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间：；3、 本所35KV电源母线最大运行方式下的系统电抗: ；4、 本所35kV电源母线最小行方式下的系统电抗:；5、 井下6kV母线上允许短路容量:；6、 本所6kV母线上补偿后功率因数要求值：；1.5变电站位置矿井35/6kV变电所设于矿井工业场地西北部。变电所的35kV侧为单母线分段接线，6kV和0.4 kV侧为单母线分段，两台主变同时工作，采用分列运行。变电所采用全室内布置，分上下两层，并设有半地下电缆层，一层设有主变压器室、低压变压器、6kV配电室、工具室、材料室及低压配电室等。二层设有35kV配电室、电容器室、主控室。表 1-1 全矿负荷统计表设备名称负荷等级电压(kV)单机容量(kW)安装/工作台数工作设备总容量(kW)需用系数功率因数主井提升161600