35KV变电站设计（I）（一次部分）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 为了满足平顶山煤业集团有限责任公司八矿的发展需求，需要新建一座 35设计依据新 35电站的电力负荷资料，作出了该矿地面 35电所的初步设计。本设计以实际负荷为依据，以变电所的预期运行方式为基础，按照国家有关规定和规范，完成了满足该矿供电要求的 35 设计说明书共分十章，首先对实际负荷进行了统计与计算，并在国家能源部的要求下，结合煤矿变电站的工程实际，最终选定变电站低压侧所采取的电压等级为 10而选出了变电站所需的节能型全密封变压器。 其次，根据负荷性质及 对供电可靠性、经济性的要求拟定设计中变电站高压侧采用全桥，低压侧采用单母分段的主接线形式。考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路电流的计算。 为了进一步提高对用户的供电质量，本着节约土地资源的目的，本设计中的变电站内选用技术先进的成套配电装置（如 高压开关柜，高压大功率静止无功发生器 微机消弧消谐选线综合装置），为变电站的综合自动化系统做下了良好的铺垫。 最后，结合变电所的实际面积进行了配电装置的平面设计，此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。 关键词 ： 35荷计算，短路电流，设备选择，防雷保护 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n to 5KV a 5KV 5KV to on as in 5kV is to on in of 0KV to of in by by a of in of In to of to in of of of in YN as VG do of of a of 35KV 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 . I . 论 . 1 1 负荷分析 . 2 负荷的分级 . 2 负荷计算 . 3 荷计算方法 . 3 荷的计算 . 4 2 供电电压等级的选择与确定 . 7 供电电压等级的选择 . 7 供电电压等级的论证 . 7 技术上分析 10. 7 经济上分析 10. 9 压等级选择结论 . 9 3 主变压器选择 . 11 主变压器台数的确定 . 11 变电站主变压器容量的确定 . 11 变压器容量的初选 . 12 变压器容量的校验 . 12 主变压器的相数 . 14 主变压器类型选择 . 14 变压器用途选择 . 14 变压器绕 组形式选择 . 14 变压器额定电压的选择 . 15 变压器绕组连接方式选择 . 15 变压器铁芯形式选择 . 15 变压器冷却方式选择 . 16 变压器外壳型式选择 . 17 主变压器工作条件选择 . 18 主变压器调压方式选择 . 18 主变压器确定 . 18 变压器型号确定 . 18 变压器详细信息 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 无功补偿装置 . 23 概述 . 23 功补偿的意义 . 23 功补偿方式的选择 . 23 无功补偿装置类别的选择 . 24 无 功补偿容量的计算 . 25 定无功补偿容量的注意事项 . 25 功补偿容量的计算过程 . 25 无功补偿装置的详细 信息 . 26 . 27 . 28 . 28 . 29 . 30 . 31 . 31 5 电气主接线设计 . 32 电气主接线的概述 . 32 述 . 32 气主接线的设计依据 . 32 气主接线的选择原则 . 33 气主接线设计的基本要求 . 33 煤矿变配电所电气主接线常用形式 . 34 述 . 34 变压器一次侧接线 . 35 变压器二次侧接线 . 38 煤矿变配电所电气主接线图 . 38 6 短路电流的计算 . 40 概 述 . 40 生短路的原因 . 40 路的危害 . 40 路电流计算的目的 . 40 路电流实用计算的基本假设 . 41 路计算的方法及规定 . 42 路计算的步骤 . 42 短路电流计算 . 43 路点位置的选择原则 . 43 路点选取 . 43 路电流计算 . 44 路电流的计算结果 . 46 7 电气设备的 选择与校验 . 47 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 概述 . 47 气设备的概述 . 47 择设备应遵循原则 . 47 电气设备选择的一般条件 . 47 正常工作条件选择导体和电器 . 48 短路情况校验 . 48 压一次设备的选择校验项目和条件表 . 49 配电装置的选择及校验 . 50 电装置的设计原则 . 50 电装置形式的选择 . 50 压开关柜的主要技术参数及选择 . 52 压开关柜中断路器的选择与校验 . 57 压开关柜中熔断器的校验 . 60 流互感器的选择、校验与配置 . 62 压互感器的选择与配置 . 66 高压开关柜的一次方案确定 . 67 母线及电缆的选择及校验 . 68 线的选择及校验 . 68 缆的选择及校验 . 68 8 变电站的消弧消谐及过电压保护 . 73 单相接地电容电流的估算 . 73 缆线路单项接地电容电流的估算 . 73 空线路单相接地电容电流的估算 . 73 中性点不接地系统的铁磁谐振 . 74 电磁式电压互感器应用的要求 . 74 磁谐振机理 . 75 制或消除铁磁谐振的措施及其分析 . 76 . 78 介 . 78 光接地及非线性接地的危害 . 78 统技术的缺点 . 78 装置的特点 . 79 置的基本原理 . 80 号及参数 . 81 中性点接地方式的确定 . 83 定中性点接地方式的原则 . 83 定中性点接地方式的确定 . 84 9 变电站防雷设计 . 85 变电所的进线段防护 . 85 变压器的防护 . 86 避雷器的基本要求 . 86 雷器的选择 . 87 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 变电所的防雷接地 . 88 10 配电装置的平面设计 . 94 配电装置的要求 . 94 配电装置设计的基本步骤 . 94 配电装置型式的选择原则 . 94 屋内配电装置的布置原则 . 94 本设计中配电装置的选择 . 94 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 图 A：八矿 35图 B：八矿 35表 1：设备明细表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 平顶山煤业（集团）有限责任公司（下称平煤集团）八矿 2006年实际最大负荷己达 20着八矿二水平接替、八矿选煤厂洗选系统改扩建、八矿丁组煤选煤厂新建工程等用电负荷增长， 2008年八矿预测总负荷约 38矿现有地面变电站主变压器容量为 2 16 2 回 35源均取自贾庄 220电站，供电能力已不能满足矿井安全生产的需要。 如果在现有站址进行増容或升压改造，将存在诸多不利因数，并且由于受本地区电力系统规划和电源条件限制，八矿已 无 110源供电条件，故新建 1 座35 八矿新 35电站选址在原八矿煤泥电厂厂址区域内 ,距离八矿新井东侧约150m。占地约 80 80 平方米。根据河南博慧方舟咨询发展有限公司所做平煤集团股份有限公司八矿供电方案研究，一回由贾庄通过 35庄变电站供电；另一回由平顶山供电公司新建的 110详见八矿供电地理接线图。 图 1 八矿供电地理接线图 八矿新 355一回来自 35楼变电站 3598庄变电站的最大运行方式时短路容量为 矿新 35电站的正常运行方式为申楼变电站主供，焦庄热备。 现有 35主井变电所、丁一风井、东风井等负荷改接八矿新 35有 2台主变同时运买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 行，负荷率约为 平均计）。 除现有 35矿站移接的负荷外，八矿新 35电站还承担新副井、二水平井下负荷、八矿选煤厂増容改造及扩建丁组煤选煤厂等新增负荷。本期正常运行方式 为 2台主变 1用 1备，根据规划要求，本站最终为三台主变。 本论文主要根据调研所获工程资料，设计一个满足负荷供电需求的 35电所，完成一次部分的负荷计算，变压器选择，主接线设计，无功补偿形式及容量计算，短路电流计算，电气设备选择，中性点接地方式及防雷保护设计的任务，运用所学的 图软件完成设计图纸的绘制并能使设计在满足煤矿现代化安全和正常生产需求的同时具备可靠性、安全性、技术合理性及经济性的技术性能指标。 现在，随着电网系统的建设，煤矿井下输电电压等级也提高到 10且在新建煤矿中也得到了广泛应用。 另外，煤矿变电站内部多采用节能型变压器以达到节约能源的作用。与此同时，高可靠性电气设备（如成套配电装置，无功功率发生器 弧消谐选线综合装置等）在变电站中的应用进一步地改善了变电站的供电水平，提高了本地供电质量和可靠性，并且达到了节约土地资源的目标。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 负荷分析 负荷分析是确定供电对象（即用户）的用电负荷大小和重要性的一个过程，供电对象（即用户）的用电负荷大小和重要性反映了该变电所在电力系统中的地位和作用，进而影响到变电所内电气设备的选择，因此它是确定矿区电 力系统的首要条件。 荷的分级 电力负荷按用户的重要性和中断供电对人身安全或在经济方面所造成的损失和影响分为三级。由于煤矿供电负荷的特殊性，对于本设计中的负荷分级要严格依照相关规程进行。 根据 山电力设计规范第 规定：“矿井电力负荷分级，应负荷以下规定：（ 1）一级负荷：因事故停电有眼睛危险的主排水泵；有爆炸活在危险的矿井主通风机；对人体健康及生命有危害气体矿井的主通风机；具有本条 1 3项之一所列危险矿井经常使用的立井载人提升装置；无平硐或无斜井作安全出口的立井，其深度 超过 150m，且经常使用的载人装置；矿井瓦斯抽放设备。（ 2）二级负荷：不属于一级负荷的大、中型矿井井下的主要生产设备；大、中型矿井地面主要生产流程的生产设备和照明设备；大、中型矿井的安全监控及环境监测设备；没有携带式照明灯具的井下照明设备；（ 3）三级负荷：不属于一级和二级负荷的生产设备和照明设备。” 同时根据 山电力设计规范第 露天矿工程电力负荷分级，应负荷以下规定：（ 1）一级负荷：用井巷疏干的排水设备；有淹没采掘场危险的主排水设备和疏干设备；大型铁路车站的信号电源 。（ 2）二级负荷：大、中型露天矿的疏干设备和采掘场排水设备；大、中型露天矿采煤、掘进、运输、排土设备；大、中型露天矿地面生产系统中主要生产设备及照明设备。（ 3）三级负荷：不属于一级和二级负荷的生产设备和照明设备。” 根据上述规定，我们将把八矿新 35果如下表 由负荷分析结果可以知道该八矿 35级负荷在整个变电所负荷重所占比重很大， 并且从原始资料的负荷统计表可以看出本次设计的变电站的电力负荷容量较大，属于煤矿供电系统的大、中性变电站。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 表 矿新 35顺序 负荷名称 负荷级别 顺序 负荷名称 负荷级别 一 地面负荷 11 地面瓦斯抽放 一级 1 主井提升机 一级 12 八矿选煤厂改造增容 二级 2 新副井提升机 一级 13 八矿丁组煤选煤厂 二级 3 己戊明斜井输送机 二级 14 矸石砖厂 三级 4 储装运系统 二级 5 丁一风井通风机 一级 二 井下负荷 6 东风井 一级 1 二水平排水泵 一级 7 东山居民区 三级 2 充电室 二级 8 地面空压机 二级 3 采区 1 二级 9 排 矸系统 二级 4 采区 2 二级 10 工业光场变 二级 5 瓦斯抽放 一级 荷计算 这里所说的用电负荷，是指在某一段时间内的最大负荷的平均值，通常采用15电设备负荷的计算是确定供电线路接线方式，选择变压器容量、电气设备、导线截面的主要依据，负荷计算的是否合理，直接影响到电气设备及供电系统的运行是否经济、合理。 电气负荷计算方法有 :需要系数法 ,利用系数法 ,二项式法 ,单位面积功率计算法 ,单位产品功率计算法等，它们的应用范围各不一样。 1 需要系数法 :用设备功率乘以需要系数和同时系数 ,直接求出计算负荷 ;需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备较多，但设备容量相差不大的情况。 2 利用系数法 :是通过平均负荷来计算负荷的，这种方法的依据是概率论和数理统计，借助于计算机进行计算，计算结果精确但过程繁琐，一般不予以采用。 3 二项式法 :将负荷分为基本负荷和附加负荷 ,后者考虑一定数量大容量设备影响，只有在用电设备容量相差悬殊时采用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 4 单位面积功率法 ,单位指标法 ,单位产品耗电量法等 ,可用于初步设计用电量指标的估算 ,对于住宅建筑 ,在设计各阶段均可使用单位面积功率法 . 本设计中，煤矿用电负荷较多且容量相差不大，故宜采用需要系数法。 1 用电设备组的负荷计算 用需要系数法计算煤矿用电负荷时，根据煤矿电工手册查出煤矿常用用电设备的需用系数及功率因数。依据“煤矿地面高压设计技术规定”，备用设备不应列入计算负荷，故本设计中计算负荷依据工作容量计算。对每一个（组）用电设备按照 下面公式进行计算，具体计算机查阅结果如表 有功计算负荷： 式（ 无功计算负荷： 视在计算负荷： / 计算电流： i i / 3U 式（ 式中 用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率 和线路损耗等有关的统计系数，最好通过实测分析确定，设计时可查有关表，设备台数小于或等于 3台时，取 1； 般为用电设备组所有设备额定功率之和。 2 配电所总负荷计算 矿井用电负荷 的无功功率由用电设备的无功功率（主要是电动机）和输变电设备的无功功率两部分组成。 用电设备的无功功率即表 计算的各个用电设备无功功率的和；而输变电设备的无功功率包含了输电线路和变压器的无功功率，其中输电线路的无功功率较小可忽略不计，变压器的无功功率按计算负荷的 10%估算，是一个不可忽略的因素，应计入到最终的无功计算负荷中。 在初步的负荷计算中，除了对每一个具体用电设备或者某一部分用电设备乘以不要的需要系数外，在计算全矿井负荷时仍应乘以同时系数。由于各组用电设备的最大负荷不会同时出现，在确定拥有多组用电 设备的干线上计算负荷时，应考虑这一因素。即对其总有功负荷和总无功负荷，分别乘以一个小于 1 的有功同时系数 K q，对配电所的有功同时系数 K q，分别取 1和 1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 表 矿新 35顺序 负荷名称 设备数量 设备容量（工作） 需要系数 功率因数 有功计算负荷（ 无功计算负荷（ 视在计算负荷（ 计算电流(A) 一 地面负荷 1 主井提升机 1 2 2200 1 400 2596 新副井提升 机 1 2800 1 800 1652 己戊明斜井 输送机 1 2 1200 1 400 1416 储装运系统 600 40 00 丁一风井通 风机 1 1000 1 000 590 东风井 3 1250+2 250 1 750 东山居民区 800 1 00 496 地面空压机 2 2 335 1 70 排矸系统 160 04 0 工业光场变 2 1000 1 000 960 1 地面瓦斯抽放 2 2 710 1 420 2 八矿选煤厂改造增容 1300 45 3 八矿丁组煤选煤厂 1300 45 4 矸石砖厂 1300 45 井下负荷 1 二水平排水 泵 2 2 1400 1 800 1652 充电室 500 50 采区 1 5000 750 采区 2 5000 750 瓦斯抽放 4 4 315 19 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 合计 33388 9676 此该变电站的总有功负荷： c p d 0 . 8 5 3 3 3 8 8 2 8 3 7 9 . 8 K W ? 式（ 该变电站的总无功负荷（ 计入变压器的无功功率）： c q d 1 0 . 1 ） （ 0 . 9 5 1. 1 2 1 4 3 5 . 6 2 2 2 4 0 0 . 2 2 K v a r 式（ 该变电站的总视在计算负荷： 22c c Q = 3 6 1 5 4 . 9 K V A ? 式（ 另外该变电站补偿前的功率因数 : S P / S 2 8 3 7 9 . 8 / 3 6 1 5 4 . 9 0 . 7 8 式（ 电所 353 5 a v 3 5I S c / 3 3 6 1 5 4 . 9 / 3 3 7 5 6 4 . 1 8 式（ 变电所 10 1 0 a v 1 0I S c / 3 U 3 6 1 5 4 . 9 / 3 1 0 . 5 1 9 8 8 A 式（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2 供电电压等级的选择与确定 供电电压等级的选择与确定是选择变压器以及设计主接线接线形式的主要前提，供电电压选择合理与否直接影响到整个变电所运行能否满足经济性要求。变电所的 供电电压等级包含高压侧电压等级和低压侧电压等级两个方面。本设计中高压侧电压等级为 35压侧电压等级有 6 10种供电电压。目前我国一些老煤矿井下供电绝大多数采用 6新煤矿多采用 10此在本设计中，供电电压等级的选择与确定也就变得尤为重要。 电电压等级的选择 根据 山电力设计规范第 规定：“矿山工程的供电电压等级应采用 3560110矿山工程用电负荷较小，经技术经济比较合理时，可采用 6 10本设计中八矿已无 110电条件，工程所用负荷又较大，因此采用变电所高压侧采用 35 根据 1990 年底国家能源部以能源部（ 1990） 176 号文，向全国煤矿通报推广10国在 1992版煤矿安全规范中规定，井下配电电压不应超过 10套用于矿井的 10用成套电气设备， 1986 年列入国家“七五”攻关项目，于 1991 年 2 月通过能源部技术鉴定，现已发展成熟。另外 10电电压已经在新建煤矿供电中广泛应用。可见，本设计中变电所低压侧采用 10是完全可 行的。 另外，这也符合 准电压的中标准频率为 50见，本设计中变电所高压侧供电电压等级采用 35压侧供电电压等级采用 10符合规定的。 电电压等级的论证 根据 1986年版煤矿安全规程中规定，井下配电电压高压不应超过 7000V。而这一规定与电力部门采用 101992 年版煤矿安全规程中规定，井下配电电压高压等级不应超过10000V，为发展 10压等级直接下井供电 创造了条件。由于目前煤矿井下供电绝大多数采用 6压供电，因此很有必要在技术上和经济上论证分析一下煤矿10 技术上分析 10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1 提高输电能力 10 21 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0P U I C O S U C O S /Z 式（ 6 26 6 6 6 6 6P U I C O S U C O S Z 式（ 设： 10 6 0 得： 2 2 2 21 0 6 1 0 6P / P U / U 1 0 / 6 2 . 8式（ 即在线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下， 10 2 降低电能损耗 10 221 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0P 3 I R ( P U c o s ） R? 式（ 6 226 6 6 6 6 6 6P 3 I R ( P U c o s ） R 式（ 设： 1 0 6 1 0 6 1 0 6P P , c o s c o s ， R R?得： 2 2 2 21 0 6 6 1 0P / P U / U 6 10 0 36式（ 即在输送功率、线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下， 10路的有功损耗仅为 66%，且同 理可得两种线路的无功损耗比较结果与有功损耗比较结果一致