煤矿35kV变电站的设计

1、 煤矿35kV供电系统设计 前 言 毕业设计主要考察了我们四年来对理论知识的掌握程度，以及对专业技术的实际应用能力。通过作毕业设计，可以很好地衡量我们独立思考、认真分析、理论应用以及现场实际操作能力。本设计是为煤矿35kV供电系统而进行的设计。目的是建立35kV变电站，为煤矿提供可靠的用电。整个设计包括了35kV变电站设计的所有内容。同时考虑到煤矿供电系统的特点，对变电站的负荷进行了分组，达到合理、经济的目的；同时对功率因数进行补偿，使其达到0.9以上。确定了系统主接线及运行方式，同时对校验电气设备、继电保护整定、采取限流措施等提供了依据。在选择电气设备时，考虑了变电站的室内外结构和布置、操作

2、方便等问题。继电保护装置保证了被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障切除。考虑到电器设备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足了接触电压和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电所遭到雷击，还进行了防雷保护。采用了避雷器、避雷针、避雷线等保护措施，保证了安全。通过以上的设计，基本构成了煤矿35kV变电站的设计，满足了生产和生活的需要，达到了安全用电的要求，同时兼顾了可行性、经济性的原则。一些具体的数据分析和计算方法，在本设计中也会给出详细的说明，为今后的变电站设计也提供了一定的依据。根据这些数据而选用的电气设备也具有参考的价值。由于自己能力有限，在设计中难免

3、会出现这样或那样地错误和不妥之处。恳请各位老师能够批评指正。第1章 原始资料已知刘庄煤矿年产量为150万t，地区电源电压为35kV，全矿用电设备的技术数据见负荷统计表1-1，试设计该矿供电系统。1-1 某矿负荷统计表序号负荷名称负荷统计（MWh）1主井提升机54002副井提升机19203压风机134564通风机14905.65压风机210506低压设备11320.67通风机24905.68压风机310509低压设备21320.610地面工业广场5305 11 站用变压器12 12 立井锅炉房1645.2 13 机修厂710.4 14 坑木厂98.8 15 坑木厂700 16 工人村735 15

4、 其他用电设备682 17 最大涌水量28949 18 正常涌水量 661.8 合计71760第2章 变电所的负荷统计与主变压器的选择 2.1变电所的负荷统计 2.1.1地面高压的计算（1）主井提升机负荷计算：（2）副井提升机负荷计算：压风机负荷计算：南风井通风机负荷计算：压风机负荷计算：低压设备负荷计算：北风井通风机负荷计算：压风机负荷计算：低压设备负荷计算：2.1.2地面低压的计算地面工业广场负荷计算：站用变压器负荷计算：立井锅炉房负荷计算：机修厂负荷计算：坑木厂负荷计算：水源井负荷计算：工人村负荷计算：其他用电设备负荷计算：井下：最大涌水量负荷计算：正常涌水量负荷计算：2.2全矿负荷统计

5、全矿高压负荷统计。将全矿各组高压计算负荷相加，即全矿计算负荷。计算全矿6kV侧总的计算负荷时，应考虑各组间最大负荷同时系数，取2.3无功补偿电容器补偿容量的计算（1）电容器所需补偿容量。因全矿自然功率因数，低于0.9，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.95以上，即。则全矿所需补偿容量为 =5205.2 kvar电容器柜数及型号的确定。补偿电容器拟采用双星型接线，接在变电所6 kV母线上，因此选用标称容量为30 kvar、额定电压为 kV 的电容器。装于电容器柜中，每柜装15只，每柜容量为450 kvar ，则电容器总柜数应为 由于电容器柜要接在两端母线上，为了在每段母线上构成双星型

6、接线，因此每段母线上的电容器也应分成相等的两组，每组的电容器柜数应为 取n = 4,则电容器柜总数为 台（3）电容器的实际补偿容量： kvar(4)人工补偿后的功率因数： kvar kVA 功率因数负荷要求。2.4主变压器的选择因为本变电所有一类负荷，所以选择2台主变压器，当2台变压器同时运行时，根据式（2-11），每台变压器的容量为 kVA经统计全矿一类、二类负荷的计算负荷（考虑）有功功率为12705.0 kW，无功功率为7398.9 kvar。再考虑一段母线退出后，电容器补偿容量为总补偿容量的一半，此时的无功功率为7398.9-6530.6/2=4133.6 kvar，所以总的视在功率为

7、kVA。占全矿计算负荷比例为13360.5/16752.4=0.789，小于0.8，因而故障保证系数应取0.8。查表2-3确定选择SEL7 - 16000/35型变压器2台，其主要技术数据见表2-5。表2-5 所选电力变压器的技术数据型号 额定容量/kVA额定电压/kV额定损耗/kW阻抗电压/%空载电流/%连接组质量/t外形尺寸/mm高压低压空载短路长宽高SFL7-16000/35160001106.3197780.7YN,d1127.6422032604150变压器的负荷率为 2.5全矿总负荷1）主变压器损耗计算变压器的有功损耗为 kW变压器的无功损耗为 kvar2）全矿总负荷 kW kva

8、r kVA A3）全矿吨煤电耗 由负荷统计表2-4可知。全矿年总耗电量 MWh，全矿年产量为T=150万t,故吨煤耗电量为 kWh/t确定主变压器经济运行方式临界负荷 = = kVA 式中，无功经济当量取。可见，当变电所总负荷大于8684.8 kVA时，应2台变压器并联运行；当总负荷小于8684.8 kVA时，1台变压器运行比较经济。第3章 系统主接线方案的选择3.1系统接线方案介绍桥式接线分为内桥、外桥、全桥三种。下对其可行性作简单比较 内桥接线：它由两台受电线路的断路器和内桥上的母联断路器组成。主变压器与一次母线的隔离开关联结。它的优点是切换进线方便，设备投资、占地面积相对全桥少，缺点是倒

9、换变压器不方便，继电保护较复杂，适用于距离较长，变压器切换不很频繁的变电所。这种接线一次侧可设线路保护，但主变压器和受电线路保护的短路器均由受电断路器承担，互有影响，这是它的主要缺点。主变压器一次由隔离开关与母线联接，对环形供电的变电所，在操作时常被迫用隔离开关切合空载变压器。当主变压器电压为：电压35KV，容量7500KV以上时，其空载电流超过了隔离开关的切合能力。此时必须改用由五个断路器组成的全桥接线。外桥接线：它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络短路器组成，进线由隔离开关受电。这种接线对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的结线，且投资少，

10、占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便。所以这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所。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（高压有穿越时负荷时）。继电保护全面。缺点是设备多，投资大，且变电所占地面积大。3.2确定系统接线方案基于本变电站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。变电所主接线应根据负荷容量的大小，负荷性

11、质，电源条件，变压器容量及台数，进出线回路以及经济性安全性，可靠性等综合指标来确定。主接线力求简单运行可靠，操作方便，设备少和便于维修，需要时还应考虑扩建变电所的可能性。 3-1 主变压器一次侧的接线 3-2单母分段接线主变压器一次侧有隔离开关与母线连接，对环形系统中的电压等级35kV在变压器容量为7500kVA及以上时，超过了隔离开关切合空载变压器的能力，此时必须采用有五个断路器组成的全桥接线，全桥接线比外桥接线或内桥接线多了二个断路器，在经济上不太合算，但由于矿上用电的安全性是最重要的，而全桥接线具备了外桥和内桥的优特点，故本设计采用全桥接线形式。 主变压器二次侧的接线本设计采用单母分段，

12、母线用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减小母线故障影响范围。可以提高可靠性和灵活性。对矿上的重要用户从不同分段上引接，以便在母线上某一段发生故障的时候，能保证重要用户的正常供电，简单清晰，设备少，操作方便，有利于扩建。所以变电所的电气主接线图如下：3-3主接线图 第四章 电气设备的选择与说明4.1 概述为了保证高压电器的可靠运行，在发生故障时能最快的跳闸及其保护用电设备，因此装设一些电气设备。高压电器应按以下条件性质：1、按正常工作条件包括电压、电流频率、开断电流等选择；2、按短路条件包括动稳定、热稳定和持续时间校验。4.2 高压电器选择的标准表4-1 选择导体和电器时选择和校验的项

13、目电器名称额定电压额定电流额定开断电流短路电流及校验环境条件其他动稳定热稳定断路器隔离开关高压熔断器电流互感器电压互感器母线电缆操作性能操作性能操作性能上、下级间配合二次侧负荷、准确等级二次侧负荷、准确等级注：1.表中 “0”代表校验，校核项目。致 谢经过一个多月的时间终于完成了这次课题的设计，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。通过本次设计，我又系统的总结了三年来所学习的专业知识，培养了自己严谨认真、注重实践的科学态度，锻炼了自己从失败中总结教训，积累

14、经验的科学心态。我既感受到了劳动的艰辛和成功的喜悦，也得到老师的支持和同学的配合。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、修改到设计的完成。体现了理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己独立完成一件事情，为将来参加工作做好基础。本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与冯柏群老师的细心指导是分不开的。在这个过程中体现出了冯柏群老师渊博的专业知识，更体现出了冯柏群老师宽厚待人的品质。我在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神，更懂得了待人的品质。这一切将在我以后的工作生涯中起着重要的作用。由于是初次设计，难免不能很好的理解老师的教诲和同学们的建议，这就使本次设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请诸位老师和同学批评指正。最后，衷心的感谢在设计过程中一直给我提供指导和帮助的冯柏群老师，以及三年来所有在我学习上付出心血的老师们，谢谢你们！参考文献1朱林根现代建筑电气