年产180万吨的大型矿井变电站设计_大学毕业设计说明书.doc

年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 1 页 第一章第一章 概述概述 某矿为年产 180 万吨的大型矿井，服务年限规划为 100 年，为立井提升，井筒深度 450 米。此矿为高沼气矿井，井下允许短路容量为100mva。全矿的负荷统计表如下表 1- 1。 该矿上级电源电压等级为 35kv。距矿 35kv 变电所 5.5km。采用双回路架空线输电方 式，规定断路器过流保护时间为 3s。系统电抗为： 最大运行方式：x=0.26 * min 最小运行方式：x=0.28 * max 其中系统容量基准值采用 s*=100mva 电价收取办法采用两部电价制，固定部分按最高负荷收费。 变电所所处地之气象条件：日最高气温为 45，日最低气温为-15，最热日井下含 在内的土壤温度为 26，冻土层厚度为 0.38m。变电所之地质条件为：土壤砂质粘土，主 导风向为西风，风速为 27m/s，地震烈度为 5 度。 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 2 页 第二章第二章 负荷统计及变压器选择负荷统计及变压器选择 2-12-1 负荷分组与计算负荷分组与计算 一根据负荷统计表，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： 1安全生产用电负荷：副井提升、扇风机、井下主排水泵。 2主要生产负荷:主井提升、压风机、井下低压。 3其它负荷：地面低压、机修厂、综采车间、矿煤矸砖厂、工人村、支农 二各组负荷计算、填表 1 根据各组设备的 各组负荷计算方法类似，此处仅举例说明： 例：对主井提升设备： tan： tan=tan(cos-1cos) = tan(cos-10.87)=0.567 有功功率：pca=kdpn=0.91450=1305kw 无功功率：qca=pcatan13050.567=739.9kvar 视在功率：sca=1500kva 22 caca qp 对副井提升： tan= tan(cos-10.83)=0.672 pca=10000.88=880 kw qca=8800.672=591.4 kvar sca=1060 kva 22 caca qp 计算结果均见表 1-1。 三各低压变压器选择及损耗计算： 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 3 页 由于采用高压侧集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用，选择时按计算 容量进行，供电回路为双回路者应选两台变压器同时运行。 矿井低压变压器选择原则：选一台者，只需变压器额定容量大于其计算容量；选两台 者，单台容量应满足一、二类负荷需要，且两台容量之和大于或等于计算容量。 1 综采车间： 选容量为 400kva 时可满足大于计算容量 390kva。故选择 s9-400/10,10/0.4 型铝线 电力变压器一台。空载损耗 0.84kw，短路损耗 4.2kw，阻抗电压 4，空载电流 3，y/y0-12 连接。 2 地面低压： 计算容量为 1172kva，故选两台 s9-1000/10,10/0.4 型铝线电力变压器。 空载损耗 1.72kw，短路损耗 10.0kw，阻抗电压 4.5，空载电流 1.1，y/y0-12 连接。 3 机修厂： 计算容量为 390kva，故选两台 s9-400/10,10/0.4 型铝线电力变压器。 参数同综采车间。 4工人村： 计算容量为 528kva，故选两台 s9-630/10,10/0.4 型铝线电力变压器。 参数同上。 5支农： 计算容量为 280kva，故选两台 s9-315/10,10/0.4 型铝线电力变压器。空载损耗 0.7kw，短路损耗 3.5kw，阻抗电压 4，空载电流 1.5，y/y0-12 连接。 6选煤厂： 计算容量为 1253.5kva，故选两台 s9-1250/10,10/0.4 型铝线电力变压器。空载损耗 2.0kw，短路损耗 11.8kw，阻抗电压 4.5，空载电流 1.1，y/y0-12 连接。 各低压变压器损耗计算式为： ptp0+pk 2， qtq0+qk 2， 其中=为变压器负荷率。各低压变压器损耗计算方法相类似。此处仅举例说明。 n ca s s 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 4 页 例：对于机修厂低压变： =390/400=0.975 n ca s s q0sn=1.4*400/100=5.6 kvar 100 %i0 qksn=4*400/100=16 kvar 100 % k u 表 2-1 低压变损耗 编号 123456 负荷综采车间地面低压机修厂工人村支农洗煤厂 计算 容量 (kva) 39011723905452801253.5 变压器 型号 s9-400/10s9-1000/10s9-400/10s9-630/10s9-315/10s9-1250/10 u1m/u2mk v 10/0.410/0.410/0.410/0.410/0.410/0.66 台数 121112 kw 0 p 0.841.720.841.230.72.0 kw k p 4.210.04.263.511.8 kw 0 q 5.6115.67.54.72513.75 kw k q 16451628.3512.656.25 0.9750.5860.9750.8650.8890.5014 kw t p 4.835.154.835.723.474.97 kw t q 20.8126.4520.8128.7114.6827.89 合计 34.41166.76 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 5 页 则：ptp0+pk 2 =0.84+0.9752*4.2=4.83kw qtq0+qk 2， =5.6+0.9752*16=20.81 kvar 其它低压变损耗列于表 2-1 中。 四6kv 母线补偿前总负荷计算： 汇总表中最大连续负荷应同时系数，汇总后有功最大连续负荷在 5000kw 以下取 ksi=0.8，5000kw 以上 10000kw 以下时取 ksi=0.85，在 5000km 以下时取 ksi=0.9。无功最 大连续负荷则对应 0.9 与 0.95。计算后的 6kv 母线计算负荷： pca6=ksi（pca+）=0.8（13060.7+34.41）=10476kw t p qca6= ksi（qca+）=0.9（6209+166.76）=5738.2 kvar t q 故 sca6=11945 kva 2 6 2 6caca qp 222 2 coscos 补偿与电容器柜选择补偿与电容器柜选择 一矿山地面变电所采用在 6kv 母线上装移相电容器的方法来补偿功率因数，即所谓 集中补偿，此种方法主要有投资省，有功功率损失小，运行维护方便，故障范围小，无振 动无噪音，安装灵活方便等优点。一般将功率因数补偿到 0.95 以上，本设计按补偿到 0.95 计算。 若补偿前功率因数为 cos1，补偿后提高到 cos2，则补偿所用电力电容器容量为： qcpav（tan1 -tan2）=kavpca6（tan1 -tan2） 式中：pav 全矿有功平均负荷 kw pca6 全矿补偿前有功计算负荷 kw kav 平均负荷系数 一般取 0.70.8 pca6 pav cos1 =10476/11945=0.877 tan1 = tan(cos-10.877)=0.547 tan2 = tan(cos-10.95)=0.329 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 6 页 补偿的无功功率为： qckavpca6（tan1 -tan2） 0.8*10476*(0.548-0.329)=1835.4 kvar 二电容器柜选择 本变电所 6kv 母线接线初步定为单母线分段，两段母线均应装设电容器柜，因此电 容器柜应选择偶数。 选用 gr1c-08 型电容器柜，额定电压 6v，单柜容量 1518=270kvar，共需电容器 柜： n1835.4/270=6.79 实际选用 8 个，分为两组，每组 4 个，分别装在单母线分段两侧，实际补偿的电容量为： q=2708=2160kvar。 折算到计算容量为：qj=q/=2160/0.8=2700kvar 补偿后等效无功功率为： =qca6-qj =5738.2-2700=3038.2 kvar 6 av q 校验合格。 另外，每段母线上都必须一台放电柜，我们选用 gr-1c-03 型放电柜，内装 jdz6100v 电压互感器两台，电压表、转换开关各一个，信号灯 3 个。 223 3 主变压器选择主变压器选择 本设计电费标准为两部电价制，其固定电费按最高负荷收费，因此应选择两台主变分 裂运行，一台停运（故障）时，另一台必须承担全矿一、二类负荷用电。 补偿后 6kv 母线计算负荷即主变应输出之电力负荷，此时应按下式计算主变 损耗，再选主变 补偿后 6kv 母线计算视在最大连续负荷 sca6=10907.67) 2 . 303810476( 22 主变损耗增值系数 kr取 1.08 因此： sntkrsca6kva1.0810907.67=11780.3 kva 选用 sf716000/35 型风冷式变压器，额定电压为 356.3，连结组别为 yn,d11， 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 7 页 拟定选择两台变压器，正常时两台同时分裂运行，故障时一台运行，比较灵活经济，适合 于我国的两部电价制。 224 4 coscos35 35及全矿电耗、吨煤电耗的计算 及全矿电耗、吨煤电耗的计算 一 35kv 侧实际功率因数 cos35 1. 主变功率损耗： pt 主0.02 sca6=0.0210907.67=218.15kw qt 主0.08 sca6=0.0810907.67= 872.61kvar 2 折算到 35kv 侧负荷： pca35pca6+pt=10476+218.1510694.15 kw qca35qca6+qt=3038.2+872.61=3910.81kvar 3计算 cos35： cos35costan-1()=0.952 15.10694 3910.81 二全矿年电耗： 矿井负荷年最大利用小时：t=1504 5 w 矿年年电耗 pca351504 5 w （10476+218.15）15044549.145（万度） 5 180 三吨煤电耗： 年电耗/年产量=4549.145/18025.27（度吨） 225 5 计算选择结果汇总计算选择结果汇总 一.计算结果汇总 负荷统计总有功负荷：13060.7kw 负荷统计总无功功率： 6209kvar 6kv 母线补偿前计算有功负荷：10476kw 6kv 母线补偿前计算视在功率：11945kva 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 8 页 补偿后 6kv 母线计算无功功率：3038.2kvar 主变压器有功损耗：218.15 kw 主变压器无功损耗：872.61kvar 补偿后 35kv 母线有功功率：10694.15 kw 补偿后 35kv 母线无功功率：3910.81 kvar 补偿后 35kv 母线视在功率：11386.8 kva 补偿前 6kv 母线功率因数：0.877 补偿后 35kv 母线功率因数：0.952 全矿年电耗：4549.145（万度） 吨煤电耗：25.27（度吨） 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 9 页 第三章第三章 供电系统拟定与短路计算供电系统拟定与短路计算 331 1 供电系统的拟定供电系统的拟定 一 5kv 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，奔设计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。 二kv 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。 三负荷分配 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。 四电缆根数确定 下井电缆根数 cn按下式确定 : 1 33 . 6360 )08 . 1 ()02 . 1 ( 22 dpdp n qqpp c 09 . 2 1 33 . 6360 )3415*08. 17 .1209()4450*02. 12040( 22 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 10 页 取 cn4 五运行方式 运行方式采用分裂运行方式，因为在该运行方式下，系统阻抗较大，因 6kv 侧短路电流较小，设备易于满足要求,保护设备设置简单。 6kv 侧各类负荷属一、二类负荷用双回路供电，属三类的用单回路供电。 六供电系统图 332 2 系统短路计算系统短路计算 一短路危害 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。 二 基准值选取与计算 取，mvass dj 100kvuu avj 37 1 kvuu avj 3 . 6 1 则：)(56 . 1 37*3 100 3 1 1 1 ka u si j jj )(165 . 9 3 . 6*3 100 3 1 2 2 ka u si j jj 三 元件相对电抗计算 1 电源相对电抗 0 * s x26 . 0 * min x x28 . 0 * max x x 2 35kv 侧架空线 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 11 页 1607 . 0 37/100*5 . 5*4 . 0 2 2 0 * av d l u s lxx 3 主变压器电抗 =0.5 * 2 * 1bb xx tn dk s su . 100 % 16 100 100 8 4 6kv 侧线路电抗计算： 计算公式： 2 0 * av d u s lxx (1). 主副井提升： =0.080.4=0.081 * 1 x 2 0 * 2 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (2). 主扇风机：=0.42.6=2.62 2 0 * 3 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (3). 压风机：=0.080.2=0.040 2 0 * 4 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (4).地面低压：=0.045*100/1=4.5 be d d s s ux% * 5 (5). 机修厂：=0.080.35=0.071 2 0 * 6 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (6).综采车间：=0.080.3=0.060 2 0 * 7 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (7).洗煤厂：=0.40.5=0.5039 2 0 * 9 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (8).工人村：=0.42.5=2.52 2 0 * 9 av d u s lxx 2 3 . 6 100 (9). 支农：=0.42.7=2.721 2 0 * 10 av d u s lxx 2 3 . 6 100 四绘制系统等值电路图 ： 五短路电流计算 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 12 页 短路电流计算各点类似。下面举例说明： 1k1点短路计算 1). 最大运行方式： =2.38 1607 . 0 26 . 0 111 * max * * 1 lx k xxx i ka708 . 3 373 100 38 . 2 1 * 1 )3( 1 dkk iii ich1=2.55=9.46ka )3( 1k i sk1=1002.38=238 mva * 1k i d s 2). 最小运行方式： =2.27 1607 . 0 28 . 0 111 * min * * 1 lx k xxx i (ka)54 . 3 373 100 27 . 2 1 * 1 )3( 1 dkk iii 07 . 3 866 . 0 )3( 1 )2( 1 kk ii 2k2点短路 1). 最大运行方式： =1.086 5 . 026 . 0 1607 . 0 111 * max * * 2 zlx k xxxx i ka95 . 9 3 . 63 100 086 . 1 2 * 2 )3( 2 dkk iii ish2=2.55=25.38 ka )3( 2k i sk2=1001.086=108.6 mva 2). 最小运行方式： =1.063 5 . 028 . 0 1607 . 0 111 * min * * 2 zlx k xxxx i (ka)742 . 9 3 . 63 100 063 . 1 2 * 2 )3( 2 dkk iii 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 13 页 (ka)44 . 8 866 . 0 )3( 2 )2( 2 kk ii 3 k3点短路 1). 最大运行方式： 291 . 0 52 . 2 5 . 026 . 0 1607. 0 111 * 1 * max * * 3 xxxxx i zlx k ka666 . 2 3 . 63 100 291 . 0 3 * 3 )3( 3 dkk iii ish3=2.55=6.798 ka )3( 3k i sk3=1000.291=29.1 mva 2). 最小运行方式： 289 . 0 52 . 2 5 . 028 . 0 1607 . 0 111 * 1 * min * * 3 xxxxx i zlx k (ka)649 . 2 3 . 63 100 289 . 0 3 * 3 )3( 3 dkk iii (ka)294 . 2 866 . 0 )3( 2 )2( 2 kk ii 4k4点短路 因为 d2点短路发生处为同步机端头，有同步机功率超过 100kw，则此时同步机对短路 点有影响，但此处计算可先不考虑同步机影响，算处短路点电流后再加上同步机影响，同 步机附加短路电流近似计算可按下式来进行： 0.76 44)3( 4 1010887107 nk pi 1)最大运行方式下： 041 . 1 04 . 0 5 . 026 . 0 1607 . 0 1 * max4 k i ka54 . 9 3 . 63 100 041 . 1 4 * 4 )3( 4 dkk iii ish4=2.55=24.3 ka )3( 4k i sk3=1001.041=104.1 mva 2). 最小运行方式： 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 14 页 02 . 1 11 * 4 * min * * min4 xxxxx i zlx k ka348 . 9 3 . 63 100 02 . 1 4 * 4 )3( min4 dkk iii ka096 . 8 866 . 0 )3( 4 )2( min4 kk ii 加同步机影响修正后有 最大运行方式下： ka 3 . 1054 . 9 76 . 0 )3( max4 k i ish4=2.55=26.27 ka )3( 4k i 最小运行方式下： ka11.1076 . 0 346 . 9 )3( min4 d i ka75 . 8 866 . 0 )3( min4 )2( min4 kk ii 其他短路点与以上计算相同，不再一一列出。其余短路参数列于表 3-1 中 短路参数表 3-1 最大运行方式最小运行方式 运行方式 参 数 短路点 i(3) kmax（ka） ish(ka)sk(mva)i(3) kmin（ka） i(2) kmin（ka） 35kv 母线 3.7089.462383.543.07 6kv 母线 9.9525.38108.69.7428.44 主提升机 8.85522.696.78.697.52 副提升机 8.85522.696.78.697.52 主扇风机 2.5656.5427.982.552.21 压风机 10.326.27104.110.118.75 地面低压 1.6814.28518.341.6741.45 洗煤厂 6.28416.0368.66.205.377 工人村 2.6666.79829.12.6492.294 机修厂 8.9522.829.7648.7777.6 支农 2.4956.3627.222.482.149 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 15 页 综采车间 9.03723.0498.68.8627.674 下井 8.69822.1894.98.547.36 第四章第四章 变电所电气设备选择变电所电气设备选择 441 1 35kv35kv 电气设备选择电气设备选择 一进线断路器的选择 断路器的选择，应根据布置方式（室内或外）来进行选择，一般情况下室内布置多 选用少油断路器或 35kv 高压成套配电柜，室外布置多选用多油断路器，多油断路器目前 只能选用 dw835 型。 选择要求按电压、电流、动稳定、热稳定性等几种方式进行校验,如下表 4-1 所示： 表 4-1 项目实际需要值dw835 额定值 电压35kv35kv 电流262.15a600a 动稳定9.46ka41ka 热稳定1.6ka16.5ka 断流容量238mva1000mva 其中： 电流计算： =262.15 a 373 1600005 . 1 373 05 . 1 n n s i 热稳定电流计算： 因短路发生在 35kv 母线上，继电保护动作时限为 0.5s，断路器固有分闸、灭弧时间 取 0.25s，故假想时间 t 为:t=0.5+0.25=0.75s。 故 35kv 母线短路时相当于 4s 的热稳定电流为： i=i=3.708=1.6 ka rw t t 4 75 . 0 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 16 页 动稳定电流 要求断路器的极限通过峰值 ii sh i=9.46ka dw 校验结果： 由上表对比可看出：dw835/600 多油断路器完全符合要求。 二母连和 35kv 出线断路器 35kv 出线和母联的断路器选择与 35kv 进线断路器选择完全一致。 三隔离开关选择 隔离开关选择，室内 35kv 不知一般选 gn1或 gn2型，室外 35kv 布置一般选择 gw4或 gw5型，为了便于检修时接地，进线 35kv 隔离开关与电压互感器的隔离开关应 选用带接地刀闸的隔离开关。 1 设计选用 gw535gd600 型带接地刀闸的隔离开关，并选用 cs17 手动型操 作机构。 隔离开关校验如下表 4-2 所示： 表 4-2 项目实际需要值gw535gd/600 电压 kv3535 电流 a262.15600 热稳定 ka1.616 动稳定 ka9.4672 由上表可以看出，所选的 gw535gd/600 型带接地刀闸隔离开关完全符合要求。 2. 母线桥与 35kv 出线隔离开关选择 35kv 出线与母线桥隔离开关选择与 35kv 进线大致相同，本设计选用 gw535gd/600 型隔离开关。 校验情况与上表相同。 四电压互感器的选择 35kv 电压互感器，一般为油浸绝缘型，35kv 电压互感器均为单相，有双圈与三圈 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 17 页 之分，如对 35kv 不进行绝缘检测时，可选二台双圈互感器，接成 v 型，共仪表用电压， 否则选用三台三圈互感器，接成 y/y/型。 本设计为终端变电所，不需进行绝缘监测，只需测量线路电压，所以选 jdj35 型 户外式电压互感器，采用 v 形接法，供仪表用电压分两组，每组两台，分别接在 35kv 两 段母线上，配用 rw10-35/0.5 型限流熔断器。 电压互感器参数如下： 额定电压：35/0.1kv 额定容量：500va 电压互感器配用 rw10-35/0.5 型限流熔断器参数如下： 额定电压：35kv 额定电流：0.5ka 开断容量：2000mva 切断最大短路容量：28ka 过电压倍数不超过 25 熔管额定值大于实际值，故所选熔断器满足要求。 五避雷器的选择 为了防止雷电入侵波的侵害，选用 hy5wz-42/134 型避雷器两组分放在 35kv 两段母 线上，与电压互感器共用一个间隔。 另选两组 fz-35 型避雷器，保护主变压器。 六操动机构的选择 dw835 型油断路器配用 cd11型电磁操动机构。 35kv 隔离开关操动机构均选用 cs17型。 七、所变选择 35kv 所内须选用所用变压器，其主要用于所内照明及一些小型设备。 此处选用 s7-50/35 型变压器两台。选用 rw-35/2 型高压跌落式熔断器，其额定电压 为 35kv，额定电流为 2a，最大断流容量为 600mva，符合实际要求。 八、电流互感器选择 在 35kv 入线、出线及母联处，必须装一定型号的电流互感器，主要用于及时检测 电流情况，若发生短路、断路等故障情况，可以立即由保护动作，切除故障，保证系统运 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 18 页 行，另外，装设电流互感器可便于工作人员及时检查工作情况。 35kv 入线电流互感器选用 lr-35-300/5 型。35kv 母联断路器处配用电流互感器为 lr-35-300/5 型。35kv 出线及 6kv 入线等电流互感器选用 lr-35-400/5 型。 442 2 6kv6kv 室内配电装置选择室内配电装置选择 一 高压开关柜选择， 高压开关柜目前选用固定式中改进型的 gg1a 型，要注意一次线路方案应与供电 系统图上的要求相适应。 本高压开关柜为开启式，根据负荷性质，大小选用高压开关柜型号如下： 1 进线柜 6kv 进线柜选用一次编号为 gg1a（fii）25 型高压开关柜一台。 2 联络柜 选 gg-1a（f）11 和 gg-1a（f）95 各一台，配合使用。 3 出线柜 油断路器两端都有隔离开关的选用 gg-1a（f）07 型高压开关柜。 断路器前有隔离开关的选用 gg-1a（f）03 出线柜。 4 电压互感器与避雷器柜 选用 gg-1a（f）54 型电压互感器与避雷器柜 二 高压开关柜校验 高压开关柜只对其断路器进行校验。 1 进线柜校验 进线柜断路器选用 sn10-10/2000 型，隔离开关选用 gn25-10q/2000 校验表如 4-3 所 示： 表 4-3 项目实际需要值sn10-102000gn25-10q/2000 电压 kv61010 电流 a112820002000 断路容量 mva102.71000 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 19 页 断路流量 ka9.4143.3 动稳 ka24.013085 热稳 ka4.0743.336 校验合格。 2 联络开关柜校验 选用 sn10-10/1000 型油断路器，选用隔离开关为 gn19-10c1q/1000 型校验表如 4-4 所示： 表 4-4 项目实际需要值sn10-101000gn19-10c1q/1000 电压 kv61010 电流 a56410001000 断路容量 mva102.7500 断路流量 ka9.4129 动稳 ka24.07475 热稳 ka3.972930 校验合格。 3 出线柜 gg-1a（f）07 和 gg-1a（f）03 校验 柜中均选用 sn10-10600 型断路器。 校验时考虑在断路器出口处短路时，短路电流最大，断路器出口处短路参数即 6kv 母线短路参数，又考虑各 6kv 母线处线不同的负荷电流，应选最大一路的负荷电流校验。 此处取主扇风机一路，校验如表 4-5 所示： 表 4-5 项目实际需要值sn10-10600 额定值 电压 ka610 电流 a176600 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 20 页 断路容量 mva102.7300 断路流量 ka9.4117.3 动稳 ka24.044.1 热稳 ka3.9717.3 校验合格。 配用 cd10型电磁操作机构，03、07 各用一套。 4gg-1a（f）54 校验 选用 jsjw-6 型电压互感器，额定电压 6kv，副线圈 0.1/kv，辅助线圈33 0.1/3kv，最大容量 200va。 选用 fz2-6 型阀型电站用高压避雷器，额定电压 6kv，灭弧电压 7.6kv，工频放电电 压 16kvu19kv。选用 rn2-10 型熔断器，作电压互感器保护，额定电压为 6kv，额定 电流 2a，最大断流容量 200mva，切断极限电流最大峰值 5.2ka，最电压互感器保护比 较合适。 三 6kv 高压开关柜配用电流互感器选择 443 3 35kv35kv 架空线及母线的选择架空线及母线的选择 35kv 母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，母线截面按经济电流密度选，按长时负荷 电流校验。 本供电系统采用分列运行，当一台变压器故障时，另一台变压器应承担全部负荷。 故该矿总负荷电流为: =184 a 0.95373 1.0510694.15 ucos3 1.05p 35ca 总 i 按经济电流密度选择，按长时负荷电流校验。 sj=i总jj 其中： sj导线经济截面 jj经济电流密度 i总最大长时工作电流 因该矿为大型矿井，故查表 jj=0.9，因此： 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 21 页 sj=i总jj=184/0.9=204.4（mm ） 2 初选 lgj240 型钢芯铝绞线，载流量为 610a，则 45时的载流量为： i45=610=454.7a184 a 45 4570 校验合格。 35kv 母线和 35kv 架空线，均选用 lgj240 型钢芯铝绞线。 444 4 6kv6kv 母线、电缆及架空线选择母线、电缆及架空线选择 一 6kv 母线选择 6kv 母线，一般选用矩形铝母线，其截面按长时允许电流选，按动、热稳定性校验。 1 选择 单台变压器的额定电流可由下式求得： in=1466 a 3 . 63 16000 3u sn 取分配系数为 0.8，则母线最大长时负荷电流为： ig=0.8in=1173 a 通常 35kv 以下室内配电多采用矩形铝母线，选用型号 lmy 的母线，采用平放动稳定 性好，但散热条件较差。 此处采用 10010mm 的铝母线，查的平放时 25 c 下，长时允许电流为：1675a。考 20 虑变电所最高温度为 45，故实际允许电流为： i=1248a1832.86 a 25 45 4570 y i 故采用 lmy10010 型铜母线。 2 母线动稳定性校验 1). 参照电工手册第二分册，三相母线位于同一平面布置的母线中产生的最大 机械应力为： 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 22 页 kg/cm2 32 2 1076 . 1 kr i aw l 其中 l跨距 154cm a母线相间距离 25 ikr短路冲击电流 24.51ka w母线抗弯距 cm2 查表可知 w=13.4 故得：=74.8kg/cm2 154cm max kr i25 满足要求。 3). 利用手册简化计算表校验 查 lmy10010 母线平放 l=154cm,=25.允许通过的冲击电流最大值为： i=25.2ka25.1ka kr 满足要求。 3 母线热稳定性校验 所需母线最小截面为： amin= jsk d tk c i )3( 其中： c母线材料热稳定系数 c=95 ksk集肤效应系数 取 1.1 tj假象时间 取 2s 短路电流 9.85ka )3( d i 则 amin=155（mm ）176(a) 2570 4570 校验合格。 3). 按电压损失校验 r0=0.225/km x0=0.365/km 则有： u%=100%=4.53%52.3（a） 2570 4570 3). 按电压损失校验： r0=0.609/km x0=0.394/km u%=3.3%26.9a 校验合格。 3). 按电压损失校验 r0=0.796/km x0=0.403/km u%=1.81%7kg 校验合格。 3). 热稳定校验 i=9.61*=6.4ka t t i j 5 2 . 2 其中： 最大短路稳态电流 ka i tj短路电流作用假想时间 2.2s t热稳定电流保证值允许的作用时间 s 5s 热稳定电流保证值查表可得 30ka. 6.41.2 11 2 )2( min2 1 pop pk s ui ui k 后 符合要求。 二。联络开关瞬时速断整定 由于它主要保护 35kv 母线，且允许与主变差动范围交叉，又不影响在非正常运行情 况下发生短路时的停电范围，故其动作电流应按躲过变压器二次出口即 6kv 母线短路时的 最大。 )3( min1k i 即 =2.02 a 3op i 1 2)3( max2 p p kco u u ik 继电器动作电流： =36.7 a 3 max2 3. ta kwc rop k ik i 选用 dl1150 型电流继电器，动作电流整定范围为 12.550a。 灵敏度校验 灵敏度校验按被保护线路末端 35kv 处最小校验： )2( min1k i 1.391.25 3 min 3 op k s i i k 符合要求。 三 qf、2qf 限时速断整定 该级限时速断主要考虑两个条件：一是要躲过全矿可能出现的最大负荷电流， )3( max2k i 故动作电流可取，即： 3op i =2.202 ka 1op i 3op i 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 36 页 而： 0.563 ka2.202 ka 1 max 3 n ca olcaolg u s kiki 符合要求。 继电器动作电流： 36.7 a 3. 1.roprop ii 选用 dl-11/50 型电流继电器，iop=12.550a。 灵敏度校验： 1.391.25-1.5. 3 1ss kk 符合要求。 四 qf、5qf 过流保护整定 这一级过流保护的保护范围，若能保护到所内低压变压器的二次侧，则可作为低压 变压器过流保护远后备，而 13qf、26qf 可作为变压器内部保护的瞬时速断，由于 4qf、5qf 不可能留过全矿最大负荷电流，故其动作电流可按躲过单台变压器最大负荷电 流整定。 0.466 ka ren n ol re n olop ku s k k i ki 1 1 4 3 继电器动作电流： 7.8 a 4 4 4. ta op wcrop k i ki 选用 dl11/10 型电流继电器，iopr=2.510 a 灵敏度校验： =1.781.5 14 2)2( min24 3 pop p ks ui u ik 符合要求。 =0.3061.2 14 2)2( min3 . 4 3 pop p ks ui u ik 后 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 37 页 由于主变接线为 y/-11 及保护装置为不完全星形接线，故上式分母中加，因3 ks4 后1.2，故主变过流保护不能做低压变压器远后备，因此 13qf、26qf 瞬时速断保护范 围应扩大到变压器二次出线。 动作时限： t4=t1-t=2.5-0.5=2s 选用 ds-112 型时间继电器，top=0.253s。 5-35-3 主变压器的保护整定主变压器的保护整定 一 采用 bch-2 型差动继电器。 二 计算变压器各侧额定电流，并选择互感器变比，确定基本侧，电压互感器接线 方式考虑了主变压器 y/-11 接法的相位补偿。 1 主变各侧额定电流计算 y 侧电流： in.ty=250 a 373 16000 侧电流： =1466 a n i 3 . 63 16000 2 电流互感器变比计算： y 侧： kta1=ie.ty/5=*250/5=86 取 8033 侧： kta2=/5=1466/5=293 取 300 n i 3计算电流互感器二次回路额定电流 y 侧： in.t.2y=*250/80=5.41 a3 1ta ey k i 3 侧： =1466/300=4.88 a 2 2 ta ey n k i i 3 汇总表 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 38 页 由于 in.t.2y，故选 35kv 侧为基本侧，6kv 侧为非基本侧。 2n i 表 5-1 一次侧二次侧 额定电压 kv 356 变压器额定电流 a 2501466 互感器接线方式 y 互感器计算变比 86293 变比确定 80300 互感器二次侧额定电流 a 5.414.88 三决定基本侧的一次动作电流 1躲过变压器空载分闸和外部短路切除后，电压恢复时的励磁涌流。 iop=kcoin.t=325 a kco可靠系数，采用 bch2 差动继电器。 in.t变压器基本侧的额定电流 2躲过外部短路时的最大不平衡电流 iop=kk(kfzqktxkta+u+f)ik2max(3)=1.3(1*1*0.1+0.05+0.05)*1694 =440 a 其中 ik2max(3)为变压器外部短路流过变压器的最大短路电流。折算到 35kv 侧的值为： 9.95*6.3/37=1.694 ka 3躲过电流互感器二次断线引起的不平衡电流 iop=kkizqigmax=1.3*250*1.5=487.5 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 39 页 经比较（取最大值） ，取 iop=487.5 四确定基本侧差动线圈匝数 1基本侧继电器动作电流 iopjs=kjxiop.jb/nta=1.73*487.5/80=10.5 a 则基本侧线圈匝数为： wcd.js=(aw)op/iopj=60/10.5=5.7 匝. 其中 (aw)op继电器动作安匝，一般取 60 依 bch2 内实际接线，选实际整定匝数为 6 匝，其中差动线圈 5 匝，平衡线圈 i 中 匝数 wpi取 1 匝。 五计算非基本侧平衡线圈匝数 wpiis=wciint.2y/int.2-wc=6*5.41/4.88-5=1.64 匝 取平衡线圈 ii 实际匝数为 2 匝。 六计算因是几匝数与计算匝数不等而造成的相对误差f 0.05420.05 | cpiis piipiis ww ww f 故将代入下式：| f iop=kk(kfzqktxkta+u+f) )3( maxd i =1.3(1*1*0.1+0.05+0.0542)*1694=449.7 a 七初定短路线圈匝数 c1、c2 所选抽头是否合适，应在保护投入运行时，通过变压器空载试验来确定，可暂选 d1d2，匝数为：2856。 八检验最小灵敏系数 按最小运行方式下，6kv 侧两相短路校验 35kv 流入继电器的电流。 ij=1.73*8.44/(80*37/6.3)=31.11 a i k n i )2( min 3 年产 180 万吨的大型矿井变电站设计 第 40 页 则继电器整定电流为： iopj=aw/(wc+wpi)=60/6=10 a 最小灵敏系数为： klmin=31.11/10=3.1112 符合要求。 九变压器过负荷保护 按躲过变压器最大工作电流整定: iopj=1.05int(kk/kf)/kn=1.05*250*1.2/(0.85*80)=4.63 a, 取 5a。 选用 dl-11/10 型电流继电器。 iopj=2.510a 配用 ds-24/c 时间继电器，时间整定到 10s。 十变压器瓦斯、温度等保护。 变压器本身已有瓦斯、温度等保护，本设计不需考虑。 554 4 6kv6kv 出线、联络开关的保护整定出线、联络开关的保护整定 一母联开关保护整定 根据以上分析，该级设限时速断保护，主要为非正常情况下，故障主变的低压侧母 线的短路保护。因此动作电流可以用 6kv 母线上最小二相短路电流除以灵敏系数来 )2( min2k i 确定。 =8.44/1.5=5.63, “ 8 op i l k k i )2( min2 继电器动作电流： =1*5630/300=18.7 a i