凤凰山煤矿35KV变电所毕业设计Word格式文档下载.doc
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4.2.6操动机构选择 25
4.2.7所变选择 25
4.2.835kV架空线和母线选择 26
4.36kV电气设备选择 26
4.3.1高压开关柜选择 26
4.3.2高压开关柜之校验 27
4.3.36kV母线,电缆及架空线选择 29
4.4母线瓷瓶、穿墙套管及室外勾架的选择 33
4.4.1母线瓷瓶选择 33
4.4.2高压穿墙套管的选择 33
4.4.3室外构架的选择 34
4.5选择结果汇总 35
4.5.135kV侧 35
4.5.26kv侧 35
4.5.3各侧母线、架空线及电缆 36
5.变电所的防雷与接地 37
5.1保护接地网的设置 37
5.1.1接地电阻要求值的确定 37
5.1.2接地网的结构确定 37
5.2变电所的过电压保护 37
5.2.135KV进线保护 38
5.2.26kV线路保护 38
5.2.3变电所直击雷保护 38
5.2.4变电所装设避雷针的原则 40
5.3结果汇总 41
6变电所室外设置 42
6.1变电所室外布置说明 42
结论 43
致谢 44
参考资料 45
1概述
1.1矿井概况
产量:
180万吨/年;
服务年限:
100年;
井筒深度:
450m;
沼气等级:
低沼气矿井;
井下允许短路容量≤100MVA.
1.2上级电源
供电电压等级:
35kV;
距矿井35kV变电所:
5.5km;
输电方式:
双回路架空线(LGJ型铜芯铝绞线);
出线断路器过流保护动作时间:
3s;
系统电抗:
最大运行时为0.18,最小运行时为0.26;
电费收取方法:
两部电价,固定部分按最高负荷收取。
1.3气象资料
日最高气温:
43℃(最热时);
日最低气温:
-10℃(最冷时)
主导风向:
西北风
最大风速:
4米∕秒
全矿负荷统计表见1-1
表1-1负荷统计表
设备
名称
负荷等级
电
压
线路类型
电机型式
单机容量
安装/工作台数
工作设备总容量
需用系数
功率因数
距离35kv变电所
主井提升
2
6000
C
Y
1450
0.90
0.87
0.4
副井提升
1
1000
0.88
0.83
扇风机1
K
T
2000
0.85
-0.9
2.6
扇风机2
压风机
320
1280
0.2
地面低压
380
1250
0.75
0.80
0.05
机修厂
3
450
0.65
0.35
综采车间
480
0.3
洗煤厂
1350
0.81
0.5
工人村
550
2.5
支农
280
2.7
主排水泵
X
2400
0.86
0.9
井下低压
660
3480
0.71
0.74
注:
线路类型:
C—电缆线路;
K—架空线路;
电机型式:
Y—绕线式异步电动机;
T—同步电动机
2负荷计算与变压器的选择
2.1负荷分组与计算
根据负荷统计表,按电压高低、负荷性质、分布位置等条件将负荷分组。
按需用系数法作负荷计算。
按组选择低压动力变压器,再加上功率损失即为高压侧负荷。
此时该变压器即为一个6kV级的负荷。
按用电负荷性质,负荷可分为以下几组:
安全生产用电负荷:
副井提升、扇风机、井下主排水泵;
主要生产负荷:
主井提升、压风机、井下低压;
其它负荷:
地面低压、机修厂、综采车间、洗煤厂、工人村、支农
2.1.1主井提升
查表2,取.=0.9,Cosφ=0.87tanφ=0.62
P=×
=0.9×
1450=1305kW
Q=×
tanφ=0.62×
1450=898.63kvar
S=kVA
2.1.2副井提升
查表2,取=0.88,cosφ=0.83,tanφ=0.672,
P=Pe×
Kd=1000×
0.88=880kW
Q=Pe×
tanφ=1000×
0.672=672kvar
S=kVA
各组计算负荷相类似,此处仅举例说明。
各组设备的cosφ、tanφ、P、Q、及S等值均添入负荷统计表。
电力系统负荷统计表2-1
表2-1电力系统负荷统计
计算容量
有功功率
无功功率
视在功率
kw
kvar
kVA
主机提升
1305
898.63
1584.58
880
672
1107.24
1700
-790
808.09
10889
-545.3
1216.9
937.5
1325.8
292.5
396
492.31
312
360
476.39
1012.5
977.3
1407.2
440
591.96
210
246.4
323.75
2040
1424
2487.85
2419.6
3097.6
3930.60
2.1.3各低压变压器的选择及损耗计算
由于各低压侧集中补偿功率因数,故对低压变压器均无补偿。
选择时可按表1-1的计算容量进行,当系统采用双回路供电,应选两台变压器同时运行。
矿井地面低压的选择原则:
若选一台,只须变压器的额定容量大于其计算容量。
选两台者单台容量应满足一、二级负荷的需要,且两台容量之和大于或等于计算容量。
(1)地面低压
计算容量为1325.83KVA,选两台S9-12506/.04.
(2)机修厂
计算容量为492.313KVA,选一台S9-5006/0.4
(3)综采车间
计算容量为476.39KVA,选一台S9-5006/00.4
(4)洗煤厂
计算容量为1407.2KVA,选两台S9-12506/0.4
(5)工人村
计算容量为591.96KVA,选一台S9-6306/0.4
(6)支农
计算容量为323.75KVA,选一台S9-4006/0.4
统计设备见表2-2
表2-2统计设备表
编号
4
5
6
负荷
支农
计算容量
1325.83
1407.193
型号
S9-1250
S9-500
S9-630
S9-400
Sbe(KVA)
500
630
400
U1e/U2e
6/0.4
台数
111
2
1
(7)各变压器的损耗计算
对于地面低压设备组的两台变压器的有功、无功损耗
=2[1.1/100+(4.5/100)1.1244]×
=154.062kvar
其它3组变压器的损耗可同样求出
变压器损耗表2-3:
表2-3变压器损耗表
Uk℅
8
4
4
4.5
Io℅
0.7
1.4
1.4
1.1
1.2
1.4
Pk
1
2
1.23
0.84
Qk
13.75
5
7
5
7.56
5.6
β
1.06
0.98
0.95
1.13
0.94
0.81
Pe
11.8
11.8
6
4.2
Qe
56.25
20
20
22.5
28.35
16
P
30.55
5.85
5.54
33.91
6.53
3.59
Q
154.06
26.38
25.16
67.03
32.6
16.1
井下低压:
=157.224kW=628.895kva
总计:
=243.194kW=950.225kvar
2.2.4计算6KV母线上补偿前的总负荷
取最大负荷同时系数Ksi=0.8,则6kV母线上的总负荷:
=K(P+)=0.8×
12801.677=10241.34kW
=K(Q+)=0.8×
1257.098=7405.678kvar
=/×
6=12638.4/10.3923=1216.131A
COSφ==0.8103=81.03℅
2.2COSφ补偿与电容柜的选择
最大月平均有功负荷,平均负荷系数取0.75
=0.75×
10241.34=9478.8kW
7405.67=5554.2kvar
无功补偿要求值:
6kV母线上公率因数应控制在0.9-0.95,选0.95。
设补偿为,则
整理,得
=4039.51×
0.8=3231.61kvar
补偿电容器柜容量可取270kvar,需电容器柜的台数N=Qx\270=11.96应取12台,实际补偿容量为270×
12=3240kvar。
折算到计算负荷:
3240×
1/0.8=4050kvar
2.3变压器的选择
2.3.1补偿后,6kV母线上总的计算负荷:
=10241.34kW
=7405.68﹣4050=3355.68kvar
2.3.2主变压器的选择及损耗计算
补偿后6母线计算负荷为变压器应输出的负荷。
主变压器的选择公式:
其中,考虑主变压器的增值系数,容量小于10000时取1.1,反之,取1.08;
全矿补偿后6kV母线上的总计算负荷。
选,,
2.3.335kV侧补偿后的全矿总负荷:
P'
ca.35=Pca.6+ΔP'
b=10241.34+125.62=10366.94kW
Q'
ca.35=Q'
ca.6+ΔQ'
b=3355.68+161.088=5016.768kvar
S'
ca.35===104876.2242kVA
cosΦ'
ca.35==>
0.9合乎要求
2.3.4运行方式:
35kV系统为双回路全桥式接线。
2.3.5变压器的经济运行方案,临界负荷:
经济运行方案为:
当实际负荷时,宜于一台运行,当6983.14kVA时,适合两台运行。
2.3.6全矿电力消耗:
全矿年电耗==4249.153×
(10241.34+125.62)=44050799.185度
吨煤电耗=度/吨
2.4计算选择结果汇总:
6kV母线补偿前有功计算负荷:
10241.34kW
6kV母线补偿前无功计算负荷:
7405.68kvar
补偿电容器柜:
GR-1C-0812台
补偿后6kV母线计算无功功率:
3355.68kvar
主变压器:
2台
主变压器有功损耗:
125.68kW
主变压器无功损耗:
1661.088kvar
补偿后35kV侧有功功率:
10366.94kW
补偿后35kV侧无功功率:
5016.768kvar
补偿前6kV侧功率因数:
0.8103
补偿后6kV侧功率因数:
0.95
补偿后35kV侧功率因数:
0.9001
临界负荷:
6983.1438kVA
全矿年电耗:
44050799.185kwh
吨煤电耗:
24.4727kwh
3.供电系统的拟定与短路计算
3.1.1.35kV侧接线方案
矿区35kV变电所35kV进线采用双电源架空线,由于对供电可靠性、运行灵活要求的提高,本设计35kV侧接线采用全桥接线,并且因为考虑本所有电能反馈可能,在断路器两侧装设隔离开关,35kV侧每段母线上装设电压互感器和避雷器。
3.1.26kV侧接线方案
矿井为一类负荷,要求可靠供电,故变电所6kV侧采用单母线分段(两段)。
当某段母线出现故障时,仍可保证一、二类重要负荷的供电,又因主变容量超过10000kVA,故6kV侧在必要时装设分裂电抗器。
3.1.3.负荷分配
考虑一、二类负荷必须由连于不同母线上的双回路供电,将下井回路和地面低压分配在各段母线上,力求工作生产时,两段母线上负荷近似相等。
负荷布置时,越是负荷大的越应靠近母线中间。
3.1.4下井电缆的根数
下井电缆的根数为4。
“1”为规程规定的必须的备用电缆。
330-下井电缆经最高45℃温度修正后的安全载流量。
3.1.5供电系统简图
根据以上几点供电系统简图1如下:
图3-1供电系统简图
3.2短路计算
3.2.1短路危害
系统短路是指供电系统中不等电位导体在电气上被短路,发生短路时,系统中总阻抗大大减小,短路电流可能达到很高数值,强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使设备受到破坏,短路点处电弧可能烧坏电气设备,短路点附近电压显著降低,使供电系统受到严重影响或被迫中断。
若在发电厂附近短路,还可能使全电力系统进行解裂,引起严重后果。
不对称接地短路电流造成的零序电流,还会对邻近线路通讯造成干扰,危害人身及设备安全。
为了限制短路危害及缩小故障影响范围,在变电所设计中,必须进行短路电流计算
3.2.2短路等效电路图
架空线路相对电抗:
变压器电抗:
=
3.2.5计算短路点的短路电流
点短路,最大运行方式下:
最小运行方式:
最小运行方式下:
点短路,
主井提升,最大运行方式:
最大运行方式下:
最小运行方式下
3.3短路参数表
其它短路参数计算相类似,计算结果见下表3-1:
表3-1短路计算统计表
短路电流计算表
最大运行方式
最小运行方式
(3)
ish
Sd
(3)
(2)
35母线
4.59
11.695
293.5
3.71
3.211
6母线
9.351
23.845
101.97
8.6473
7.489
8.64
22.032
94.224
8.035
6.958
2.547
6.494
27.77
2.4915
0.2353
8.981
22.90
97.81
8.329
7.3796
地面低压一次
9.3507
23.844
8.6453
7.487
地面低压二次
1.673
4.266
18.246
1.649
1.428
8.723
22.25
95.13
8.1061
7.182
8.807
22.458
96.04
8.179
7.246
6.176
15.75
67.354
5.861
5.192
2.198
6.681
28.5697
2.5613
2.2693
2.447
6.317
631.696
2.425
2.148
8.5645
21.84
93.397
7.9691
7.0616
8.645
4.变电所电气设备选择
4.1电气设备的选择
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样,具体选择方法也不完全相同,但对它们的基本要求却是一致的。
电气设备要能可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验热稳定和动稳定。
电气设备选择的一般原则为:
1)应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展的需要。
2)应满足安装地点和当地环境条件校核。
3)应力求技术先进和经济合理。
4)同类设备应尽量减少品种。
5)选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
4.1.1按正常工作条件选择电气设备
1)额定电压
电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化,有时会高于电网的额定电压,故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压,一般按照电气设备的额定电压UN不低于
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