霍州煤电集团回坡底煤矿供电系统矿业工程专业毕业设计毕业论文

1、1 前言霍州煤电集团回坡底煤矿是经煤碳部及国家计委批准,有霍煤集团公司于1992年9月开工建设的现代化矿井,设计生产规模300万吨。矿井可采储量22080万吨,服务年限为73.6年。其变电站供电的质量直接影响到煤矿的生产,因此对其变电站进行优化设计是很有必要的。1.1 回坡底煤矿供电系统概况回坡底煤矿供电系统的电源来自平陌110KV变电站。回坡底站为35KV变电站,有两趟35kv电源进线.有两台容量均为8000KVA型号为SF7-8000/35,电压比为35/6.3KV的主变压器。1#主变的阻抗电压百分数为7.58%,2#主变的阻抗电压百分数为7.5%。1.2 回坡底站目前采用的系统运行方式回

2、坡底站目前采用的运行方式是主变一台运行一台备用的方式。采用该运行方式的原因主要是二台主变容量中的任一台都能满足变电站全部负荷的要求,为了节省固定电费,该站采用了此方式。但此方式是否符合该站的实际情况还须在以下章节进行讨论。主变一台运行一台备用的运行方式的优点是继电保护简单,短路电流小,系统操作方便,固定电费低。但也存在不少缺点,一是主变与电源线路的电能损耗大; 二是系统电压损失大; 三是主变荷率太大,运行不经济;四是接地电流大,易产生弧光接地过电压;五是6KV母线故障时,易造成全部停电,企业一二级负荷的供电要受到较长时间的影响;六是当变电站带较大的常变动的负荷时,易形成较大的电压波动,影响供电

3、质量；七是系统过载能力低,供电设备与线路负担重。1.3 回坡底站的继电保护现状 高压电源进线保护高压电源进线应该设保护,如果电源进线不设保护,高压母联也没设保护,则高压母联的故障要靠上级变电站进行保护。因此,当高压发生故障时就会发生越级跳闸,另外保护时间也比较长。 主变保护 主变保护主要采用差动保护、过流保护、过负荷保护、瓦斯保护和温度保护,主变保护的方案还是比较完善的。 低压出线保护 低压出线采用过流保护方案,但是否合适还须进一步研究。1.4 本设计完成的主要工作本设计需要对回坡底站35KV变电站进行全面设计,包括负荷统计与计算、主变压器的选择、短路电流计算及各种设备的选择、系统运行方式的选

4、择、继电保护整定计算及继电保护装置的设置。最终使供电系统的运行和继电保护的可靠性、选择性、快速性、和灵敏性达到最佳状态。2 负荷计算与主变压器的选择2.1 回坡底站负荷统计2板，副井车房（），400KW，30A，0.3km3板，PT4板，主井车房（），800KW，80A，0.3km5板，进线6板，井下（）,120mm,60A,0.5km7板，井下（），120mm，60A，0.45km8板，9板，联络10板，井下（），120mm，90A，0.45-0.5km11板，井下（）（与2板互备）12板，进线13板，PT14板，主井车房（备用）31板，北风井（），500KW2，100A，1km30板，锅炉

5、房，70mm，1300KW，0.4km29板，备用28板，生活区，315KVA为变压器，22A，0.7km27板，动力变，400KVA，运行26板，东风井（），50A，3km25板，电容器，50A24板，电容器，50A23板，东风井（）（小煤矿），40A，5km22板，锅炉房（），备用21板，备用20板，动力变，400KVA，运行，0.05km19板，北风井（），备用2.2 负荷计算 用电设备计算负荷的公式P=UI cosP=KPQ= PtanS= P/ S式中: P 、Q、S该用电设备的有功、无功、视在功率P用电设备组的总额定容量cos功率因数tan -功率因数角的正切值；K -需用系数 用

6、电设备组的计算负荷P=KsPQ=KsPS= P/cos式中P、Q、S配电干线的有功、无功、视在计算负荷Ks同时系数K对应于某一组的需用系数例如，计算东风井(): 查表可得：cos=0.85, K=0.66 PKW QKPKW Q= KS=KVA I=A其它负荷计算方法与此相同，如下表2.3主变压器的选择由上节负荷计算可得：变电所总的有功功率为9700KW，无功功率为6946K。考虑同时需用系数K，有功功率取0.85，无功功率取0.9，得：总的有功功率为8245KW，总的无功功率为6251 K。计算可得功率因数为0.8，需用电容器补偿。设补偿后的功率因数为0.93，则有功功率保持不变，无功补偿后

7、为3259 K。考虑主变压器的损失：P=0.028245=165KW Q=0.1=326 K 则主变压器选择的计算负荷为：有功功率为8410KW，无功功率为3585 K，视在功率为9142KVA 分析回坡底站的主要负荷性质，为了保证全部矿井生产用电，当一台变压器工作时，不得低于全矿计算负荷的0.87,另外考虑到供电容量的发展情况，两台主变压器的型号为SF8000/35，其主要技术参数：电压比：35/6.3KV 短路电压百分数U%=7.5%空载电流I：0.8% 空载损耗P：11.5KW短路损耗P：45KW 额定容量：8000KVA因一台变压器工作时的负荷率为0.56，一台工作机即满载，故采用一台

8、运、一台备用的运行方式。采用一台运行一台备用的运行方式的原因要在下一章详细分析。3 回坡底站系统运行方式及主接线形式的确定3.1 系统的运行方式煤矿变电站属于一级负荷,通常采用二个独立电源供电或双回路供电。为此,煤矿供电系统存在多种运行方式。如下图1所示: 当断路器1DL-8DL的通断状态不同时,大致出现8种运行方式。 图3-1 煤矿典型供电系统图3.2 回坡底站系统运行方式的设计3.2.1 回坡底站的基本情况介绍(1) 有二趟35KV电源进线，都来自平陌110KV变电站，架空线截面和长度分别为120mm、18.3km。(2) 有二台等容量主变，型号为SF-8000/35，主要技术参数如下：a

9、额定容量：8000KVAb电压比：35/6.3KVc短路电压百分数：U%：7.5%d电流比：132/733Ae空载电流I：0.8%f空载损耗P：11.5KWg短路损耗P：45KW3总负荷：9142KVA4功率因数cos66KV出线：18路5现采用的运行方式：一路运行、一路备用7主要负荷种类：矿井负荷 3.2.2 综合分析及结论由上述分析可见，系统分裂运行的线路年损耗费只比一路运行一路备用的少7.5万元，但固定电费比一路运行一路备用的多201.6万元，况且，一路运行一路备用时主变运行最经济。因此，对回坡底站来讲，一路运行一路备用的运行方式为最优运行方式。3.3 主接线形式的确定回坡底站35KV侧

10、采用全桥接线方式，该接线方式的优点是对变压器、线路的操作方便、运行灵活。且易于扩展成单母线分段形式。其缺点是设备多、投资大，变电所占地面积大。但考虑回坡底站的实际情况，此接线方式是合适的。回坡底站6KV侧采用单母线分段接线方式，其优点是当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两段母线上的重要负荷供电。且操作方便、运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。其缺点是当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该段母线的全部进、出线均停止运行。因此，一、二级负荷必须由接在两母线上的环形系统或双回路供电，以便互为备用。本站采用双回路供电。4. 回坡底站35K

11、V变电站短路电流计算4.1 计算短路电流的目的发生短路故障后，短路回路中将出现数值很大的短路电流。在煤矿供电系统中，短路电流要比额定电流大几十甚至几百倍，通常可达数千安。这样大的电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并使载流体温度急剧上升而破坏设备。同时短路点电压将降为零，在短路点附近，电压也相应显著下降，造成这些地方的供电中断或严重影响电动机工作。在发生接地短路时所出现的不对称短路电流，还将对与架空线路平行敷设的通讯线路产生干扰。更危险的是当短路点离发电厂很近，而且短路的持续时间较长时，可造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列，这是最严重的后果。为了防止发生短路所造成的危害及

12、限制故障的扩大，需要 进行一系列的计算及采取相应的措施，以保证系统正常或故障时，做到安全，可靠又经济。掌握短路电流计算很重要。因此，计算短路电流的目的，可归纳为一下几点：a作为系统主接线方案比较的项目之一，以便判断哪种主接线方式更能保障供电的安全和可靠，然后再决定系统的主要运行方式。b作为校验电气设备的依据，以便确定所选的设备，在发生短路故障时是否会被损坏。c正确的选择和校验限制短路电流所需的设备，以确保电器设备不被电流损坏。d确定选择和校验继电保护装置所需的各项参数。e根据故障的实际情况，进行故障分析，找出事故的原因。4.2 回坡底站短路电流计算回坡底站35KV变电站装有二台8000/35变

13、压器，平时一台运行一台备用，其阻抗为7.5%，供电处提供变电所35KV母线的系统阻抗标么值为：最大运行方式时：x=0.9141，最小运行方式：x=0.9835。 短路电流计算系统图及等值电路图 短路电流计算系统图如图4-1所示： 等值电路图如图4-2所示： 短路电流计算a计算各元件的电抗标么值选取基准容量：S=100MVA选取短路点所在母线的平均电压为基准电压，即计算K点时，选取V=37KV。计算K及其余短路点时选取V=6.3KV。对应于V=37KV的基准电流值为I=KA对应于V=6.3KV的基准电流值为I=KA图4-1 短路电流计算系统图系统阻抗：x=0.9141， x=0.9835。变压器

14、 x=0.9375电缆线路 x=xL=0.080.3=0.0605 图4-2 等值电路图x= xL=0.080.4=0.0806x= xL=0.080.5=0.1008 x= xL=0.080.7=0.1411架空线路 x= xL=0.41 =1.008x= xL=0.43 =3.023 x= xL=0.45=5.039b短路电流计算 K点短路 （1）最大运行方式 x=0.9141 I=I=I=II=1.71S=S=S=109MVAi=2.55 I=2.551.71=4.36KA I=1.52 I=1.521.71=2.60KA（2）最小运行方式 x=0.9835I=1.56=1.59KA I

15、=0.866=1.37KAK点短路 （1）最大运行方式 x=0.9141+0.9357=1.8516 I= I=I=I=4.95KA S= S=S=MVAi=2.55 I=2.554.95=12.62KA I=1.52 I=1.524.95=7.52KA（2）最小运行方式 x=0.9835+0.9375=1.9210I=KA I=0.866KAK点短路 (1) 最大运行方式 x=0.9141+0.9375+0.0605=1.9121I=4.79KA S=MVA i=2.55=12.22KA(2)最小运行方式 x=0.9835+0.9375+0.0605=1.9815 I=4.62KA I=0.

16、8664KA以上计算了三个点短路时的情况，其余六点的短路电流计算方法同上，计算结果见表4-1。表 4-1 回坡底站短路参数计算结果汇总表运行方式最大最小备注短路参数I，KAS,MVAi,kAI,kAI,kA短路点K1.711094.362.061.3735KV母线处K4.955412.67.524.136KV母线处K4.7952.312.227.2842板,副井东房电缆K4.745212.097.23.9630板，锅炉房电缆K4.6951.211.967.133.926板，下井电缆K4.65011.736.993.8528板，生活区电缆K3.2358.164.862.7131板,北风井架空线K

17、1.8820.54.792.861.626板,东风井架空线K1.3314.53.392.021.1423板,东风井架空线4.3 35kv电气设备的选择4.3.1 35KV架空线、母线的选择变电所中各种电压配电装置的母线,以及电器间的连接大都采用铜、铝或钢的矩形、圆形、管形裸导线或多芯绞线。铜的导电性好，抵制化学侵蚀性强，因此在大电流装置中或在由化学侵蚀的地区宜采用铜导线。铝导线比重小，比较经济，在屋内外配电装置中都广泛采用铝母线。母线的截面形状，35KV及以下的屋内配电装置中，都采用矩形截面。因为它的冷却条件好，对交流肌肤效应的影响小。35KV室外高压架空线、母线一般选用钢芯铝绞线，导线截面应

18、按经济电流密度选择，按长时允许电流进行校验，并应校验其电压损失是否合乎要求。高压线路的电压损失不允许超过5%，此外架空线路的导线应有足够的机械强度，不应由于机械强度不够而发生事故。a. 按经济电流密度计算：A=I/J（mm）式中A导线经济截面积，mm；J经济电流密度， A/ mm；I最大工作电流， I=P1.05/Ucos=65001.05/350.9=120A式中 U线路额定电压，千伏； P最大负荷，千瓦； cos功率因数； 由最大负荷利用小时数在30005000之间，得J=1.15A=120/1.15=104 mm,选A=120 mm，其型号为钢芯铝绞线LGJ120b. 按长时允许电流校验

19、，查得LGI120的屋外载流量为380A(25),钢芯铝绞线最高温升不超过+70，假设导线长期工作温度为40，则40时的载流量为：I=380=329A159符合要求c. 三相架空线路损失校验按下式计算 U%=式中R线路单位长度电阻，/km；取0.255X线路单位长度电抗，/km；取0.371设线间几何间距为2m，已知P=7572、L=16km、tan=0.25U%=3.445 校验合格d. 母线按短路热稳定进行校验 A 已知t=1.255s I=2310A, 式中A所选导线截面，mm；C材料热稳定系数，C=95；K集肤效应系数，取1；I短路稳定的最大有效值；A=28 mm120 mm 校验合格

20、所以35KV母线和架空线，均选用LGJ120型钢芯铝绞线 母线瓷瓶及穿墙套管35KV室外母线瓷瓶，选用悬式绝缘子组成绝缘串，作为母线绝缘瓷瓶。室内6KV选用母线支持瓷瓶，在穿墙的地方选用穿墙套管。a.高压穿墙套管按电压、电流选用CWLB10/600型室外穿墙套管。b.热稳定校验I=5.22=2.02KA12KA 满足要求c.动稳定校验 查得穿墙套管受力公式P=FF=1.76 i10kg 已知 L=120cm，L=36.2cm, a=40cmi=3.88KA L=（120+36.2）/2=78.1cmP=1.76=6.09kg450kg 满足要求 电压互感器、熔断器的选择本设计为终端变电所，不进

21、行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台双圈油浸互感器，其型号为JDJ35，属户外式电压互感器，采用V型接法分别接在35KV两段母线上，配用二个RN35型限流熔断器，该产品仅作为电压互感器短路保护之用，其最大切断电流为17KA，最大切断容量1000MVA。另外选用两个RW35/200800户外跌落式熔断器，配合两台所变压器。 电流互感器的选择电流互感器选用LCW35型户外支持式、多匝油浸瓷绝缘的高压电压互感器，单独装设，利用一次线圈的串并联，可得到不同的变比，选用额定电流变比为151000/5，准确级次0.5，1S热稳定倍数65，动稳定倍数100。4.3.5 35KV避雷器选择一般选用变电站避雷

22、器FZ-35型，选两组分放在35KV两段母线上，与电压互感器供用一个间隔。 带接地刀闸的隔离开关选型项目实际需要值GW-35GD/600电压电流动稳定热稳定35kvI=1.05S/U=173.2Ai=3.88KAI2.31=1.16KA35kv600A50KAI=14KA 从上表计算中可知，该电器的额定值都大于实际值，选用该设备符合要求，其操作机构配套选用CSG型。 隔离开关的选择其计算值与相同，不同之处在它们不带接地刀闸，因此可选用GW35/600型隔离开关，其操作机构配套选用CDX型。 断路器的选择项目实际需要值ZN-35额定值电压35KV35KV电流173.2A630A动稳定i=3.88

23、KA20KA热稳定I=2.31=1.38KA8KA断路容量S=97.58MVA100MVA上述数据表明ZN35真空断路器合乎要求，考虑室外设备操作人员的安全和今后的发展，选用CD240G电磁操作机构。4.4 6千伏电气设备的选择 断路器选择断路器选择项目实际需要值SN10I/63电压U=6.3kvU=10kv电流I=1010AI=3000A断路容量S=57MVAS=500MVA断流量I=5.22KAI=43.5KA动稳定i=13.31KAi=75KA热稳定I=5.22=2.26KAI=25.8KA上述数据表明所选断路器符合要求，其操动机构配电选用CD型，电动操作。 隔离开关选择其所选型号有GN

24、1910c、GN1910c/630、GN1910/630、GN1010、GN1910c/400等，其操动机构配套选用手动CS61T型。项目实际需要值GN1910c/400GN1910/630电压6.3KVU=10kv同左电流1010AI=400AI=600A动稳定i=13.31KAi=75KA同左热稳定I2.26KAI=25.8KAI=15.9KA对上述两种最小额定值的隔离开关校验符合要求，故都符合要求。 电流互感器器选择电流互感器确定选用LMJC10，变比为50/5、100/5、150/5、600/5、1000/5、6000/5等级为0.5/C型，其型号含义是母线式磁绝缘接地保护。还有LQJ

25、10，变比为5100/5，等级为0.5/3，型号含义为环氧树脂浇注式电流互感器。 LQJC10，变比为150400/5，等级为0.5/C，型号含义为环氧树脂浇注式瓷绝缘接地保护的电流互感器。经过动、热稳定性校验，都大于实际值，这三种型号的电流互感器能满足要求。 母线的选择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、热稳定性进行校验。(1) 按长时允许电流选已知长时允许电流算得I=1010A，查得铝母线LMY1008平放在40，其最大允许载流量为1210AI=1010A ，所选型号满足要求。(2) 按动稳定性校验单条母线三相位于同一平面布置时，产生的最大应力为：=1.76（）i

26、10（kg/cm）其中L跨距，cm ；a母线相间的距离,cm；i短路冲击电流，KA；w母线抗弯矩，cm；查得电缆LMY1008的抗弯矩w=13.4 cm、L=120cma=25cm、i=5.22KA 。代入得=1.76=2.06 kg/cm700 kg/cm满足要求(1)按热稳定校验A 已知 t=0.75s I=5.22KA 查得C=95 K=1 A=47.59 mm800 mm满足要求。 高压电缆型号及截面的选择高压电缆型号根据敷设地点及敷设方法选，在地面一般选油侵纸绝缘铝包铠庄电缆，若采用直埋时，电缆外面应有防腐层，除立井井筒中敷设电缆外，一般采用铝芯，井筒中敷设电缆应选用钢丝铠装，并根据

27、井筒深度选用不滴流或干绝缘电缆，电缆芯线应为铜质芯线。 电缆芯线截面应按经济电流密度选，按长时允许电流最小热稳定截面校验，同时注意长时允许电流与电缆敷设方式与根数有关。 电压互感器的选择电压互感器选用JDZJ系列，为单相三卷浇注绝缘户内。供中性点不接地系统，做电流、电能测量及单相接地保护用。用三台JDJZ型可取代JSJW型电压互感器，产品能在1.1倍额定电压下长期运行，并能在八小时内无损伤地承受2倍额定电压。选择型号为JDZJ10，额定电压原线圈6/,副线圈0.1/,辅助线圈0.1/，选用0.5级额定容量为30MVA。 配电柜的选择6KV进线开关柜选用一次方案编号为GG1A（FII）两个开关柜

28、组成，进线直接从穿墙套管引入。联络柜选GG1A（FII）11和GG1A（FII）95各一台，配合使用。出线柜:短路器两端都有隔离开关的选用GG1A (FII）07型高压开关柜，断路器前有隔离开关的选用GG1A（FII）03出线柜。选用GG1A (FII)54电压互感器与避雷器柜。5 回坡底站继电保护的设计5.1概述供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。常见的主要故障是相间短路和接地短路，以及变压器、电动机和电力电容器等可能发生的匝间或层间局部短路故障。不正常的运行状态主要是指过负荷，一相断线、一相接地及漏电等不正常工作情况。短路故障往往造成严重后果，并伴随着强烈的电弧、发热和电动

29、力，使回路内的电气设备遭受损坏。长期过负荷使设备绝缘老化；一相断线易引起电动机过负荷；对于中性点不接系统，一相接地可能形成电弧接地过电压，并使其它两相对地电压升高倍，两种过电压都可能引起相间短路。在煤矿井下，接地能引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。因此，当故障或不正常运行状态发生时必须及时消除。为了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护装置。为了使继电保护装置能准确地及时完成上述保护任务，在设计和选择继电保护装置时，一般应满足以下四个基本要求。（1） 选择性选择性是指当系统发生故障时，继电保护装置应该使离故障点最近的断路器首先跳闸，切除故障点的电源，使停电范围尽量缩小，从而保

30、证非故障部分继续运行。（2） 快速性快速切除故障可以减轻故障的危害程度，加速系统电压的恢复，为电动机自起动创造条件。（3） 灵敏性灵敏性是指保护装置对保护范围内故障的反应能力，一般用灵敏系数K衡量，灵敏系数是以被保护设备或线路发生故障时，其故障参数和保护装置整定值来确定。（4） 可靠性可靠性是指在保护范围内发生故障时，保护装置应正确动作，不应拒动；在不该动作时，不应误动。保护装置动作的可靠性是非常重要的，任何时候拒动都将使事故扩大，造成严重的后果。5.2 继电保护的优化配置及整定原则继电保护的设置与系统的运行方式密切相关，所以继电保护的优化配置要以系统的主要或经常采用的运行方式为主，并兼顾系统

31、故障后或因停电检修时而转换成其它运行方式。为了保证可靠性，供电系统中任何一台设备，任何一段线路都必须具有双重及以上的保护。在保证选择性方面，以保证主保护的选择性为主，并兼顾后备保护的选择性，特殊情况下，可放弃后备保护的选择性，保证其可靠性。在保证快速性方面，以保证主保护的快速性为主，并兼顾后备保护的快速性，即使后备保护的快速性尽量提高。在保证灵敏性方面，以保证主保护和近后备保护的灵敏性为主，并兼顾远后备保护的灵敏度，后备保护的灵敏度过低，也可放弃远后备保护。 一路运行、一路备用继电保护的优化方案一路运行、一路备用的典型供电系统如图5-1所示：（1）35KV电源进线的整定原则及配合动作电流：I=

32、k 式中 k可靠系数，取1.21.3，6KV母线短路时（最大运行方式），流经保护装置的最大三相短路电流。动作时限：灵敏度按35KV母线上的最小三相短路电流来校验，即k1.52 式中 限时速断的动作电流，1 # 进线 2进线 1QF 2QF 3QF 35KV母线 4QF 5QF 1主变 2主变 6QF 7QF 8QF 6KV母线 短 长 电 低 井 井 低 电 长 短 出 出 容 压 下 下 压 容 出 出 线 线 器 变 变 器 线 线图51 一路运行一路备用的典型供电系统图35KV母线上的最小三相短路电流。若灵敏度校验不合格，则动作电流可按35KV母线上的最小二相短路电流除以1.5来整定，且

33、无须作灵敏度校验。（2）进线的过流保护的整定原则及配合由于进线的过流保护要作为变压器保护的近后备保护，又要作6KV出线的远后备保护，所以其动作电流和动作时限按以下原则整定。动作电流：式中 可靠系数，一般取1.151.25， 电机自起动系数，可取1.5，干线取小值，支线取大值， 继电器的返回系数，对电磁式继电器取0.85， 线路的最大长时负荷电流。动作时间：+0.5s式中 变压器过流保护的动作时间灵敏度校验：近后备：式中 35KV母线上的最小二相短路电流。远后备： 式中 6KV母线上短路流过保护装置的最小二相短路电流。（3）35KV母联开关3QF：无须设保护。因为任何情况下只有一台主变运行，一趟

34、电源线路运行，不存在选择性配合问题。（4）主变压器的开关4QF或5QF的保护设置，整定原则及配在主变压器的开关4QF或5QF上设置常规的瓦斯保护，差动保护，过流保护和过负荷保护。其中瓦斯保护作为变压器内部故障的主保护；差动保护作为变压器内外部故障的主保护，过流保护作为变压器的后备保护，和6KV母线的主保护，同时兼作6KV出线的远后备保护。当过流保护的灵敏度不够时，可采用低电压连锁的过流保护。整定原则及配合同常规的一样。（5）6KV进线开关6QF或7QF的保护装置，整定原则及配合在6QF或7QF上与4QF一起设置差动保护，不再设其它保护。差动保护的整定原则及配合同常规的一样。（6）6KV母联开关

35、8QF的保护设置、整定原则及配合a. 保护设置设置限时速断保护。它可作远离变压器的一段6KV母线的保护，也可作该段6KV母线上的所有出线的后备保护。但更主要的是有了这限时速断保护，当远离主变压器的一段母线发生故障时，6KV母联开关8QF跳闸，切除该段母线，而不影响另一段母线进的继续供电，提高了供电的可靠性。b. 整定原则及配合8QF上的限时速断主要是保护远离主变压器的一段6KV母线，又由于6KV出线都要设置速断保护或无时限的过流保护，所以，其动作电流按下式整定：动作电流： 式中 6KV母线的最小二相短路电流，1.5为灵敏系数。动作时间：=0.5s（7）6KV出线保护的设置，整定原则及配合1）对

36、井下，出线较长的线路（大于500m）和变电站附近的动力变压器。a. 保护装置通常设置速断保护，过流保护。速断保护作为主保护，主变的过流保护作远后备保护。b. 整定原则及配合(a) 速断保护因为速断保护要作为主保护，即要能保护线路的全长，所以速断保护的动作电流不能再按常规的方法进行整定（保护范围太小，速断基本上不起作用，等于虚设），可按保护范围末端（线路的末端）的最小相短路电流除以1.5来整定，且不再作灵敏度校验，即动作电流：(b) 保户低压变压器因为速断保护要作变压器的主保护，所以动作电流按躲过低压变压器二次侧的最大三相短路电流来整定，灵敏系数按低压变压器一次侧的最小二相短路电流来检验，且要求

37、灵敏系数大于2，即动作电流： 灵敏系数校验：c. 过流保护 (a) 保护线路动作电流： 灵敏度校验： 动作时间：0.51s(b) 保护低压器 动作电流：式中 变压器可能出线的最大工作电流， 可靠系数，一般取1.21.3， 返回系数，一般取0.85。动作时间： ：1s灵敏度校验：当保护到变压器低压侧母线时，要求 1.52，在远后备保护范围末端短路时，要求1.2。2）较短出线（小于500m）的保护设置、整定及配合对于出线长度小于500m的短线路，若主变过流保护能保和到该出线的末端，即主变过流保护的远后备保护灵敏度能达到1.5，而不是1.2，则该出线保护可仅设无时限的过流保护（即按过流保护整定，动作

38、时间为0），不另设常规的速断保护。若主变保护不能保护到该线路的末端，即主变过流保护作远后备保护的灵敏度达不到1.5，则该出线保护仍需设速断和过流保护，其整定方法同长出线的一样，故不多述。3）电容器的保护方案设置，整定原则及配合a. 保护设置由于电容器就在变电所的内部安装，其出线较短，主变的过流保护肯定能保护到电容器，故电容器的开关只设无时限的过流保护。b. 整定原则 动作电流：式中 可靠系数，一般取22.5， 电容器组的额定电流。 动作时间：0 s 灵敏度校验: 式中 保护安装处的最小二相短路电流。5.3 回坡底站继电保护的设计 回坡底站继电保护的基本情况a有二趟35KV电源进线，都来自刘家垣

39、110KV变电站，架空线的度为18.3km。b有二趟等容量同型号的主变压器，型号为SF-8000/35，额定容量为8000KVA，电压比为35/6.3KV，电流比为132/733A。c供电系统图为：见大图d总负荷：约9142KVAe现采用的运行方式：一路运行一路备用f最优运行方式：一路运行一路备用 回坡底站原继电保护方案的主要技术分析a35KV进线设置速断保护和过流保护这种设置是比较合适的，它可提高高压侧继电保护的选择性，快速性，和可靠性，防止越级跳闸，但速断保护易改成限时速断保护，由限时速断保护作为主变的差动保护的后备保护，这样当主变差动保护拒动时，线路限时速断动作要比主变过流保护动作快0.

40、5s，可提高后备保护的快速性，同时也可以防差动和进线保护同时动作而无选择性的跳闸。b35KV母联开关无保护35KV母联开关不设保护是对的，因为一路运行一路备用的运行方式无须在35KV母联开关上设保护。c主变压器保护主变压器设差动保护，低电压闭锁的过电流保护，过负荷保护，均属常规保护，其中过电流保护采用低电压闭锁和采用Y型接线方式是比较好的，它可以提高过流保护的灵敏度。d6KV母联开关无保护6KV母联开关不设保护是不合适的。e. 6KV出线保护（1）告24板、告25板（电容器）只设速断是合理的。（2）其余各板均设速断和过流保护也是合理的。 回坡底站继电保护设计一35KV进线保护35KV进线设置限

41、时速断和过流保护。1） 限时速断保护的整定计算（1） 动作电流由前面计算的短路电流可知，6KV母线上最大三相短路电流为4.95KA，则一次动作电流为： 1.24.596.3/37=937.8A 二次动作电流=11.7A（2）灵敏度校验由前面短路电流计算可知，35KV母线上的最小二相短路电流为1.37KA，则：=1370/937.8=1.461.5 不合格即进线的限时速断保护的灵敏度不够，此时，限时速断的动作电流再改作下式整定，以保证限时速断能可靠地动作。即=1370/1.5=913A（3）动作时限：0.5 s2） 过流保护的整定计算（1）动作电流该站的总负荷约为4500KVA，则进线的最大长时

42、负荷电流为： =74A 一次动作电流 =156.7A二次动作电流过流保护的接线方式是选用二相三继电器接线以提高远后备的灵敏度，则接线系数=1，选用电磁型电流继电器，返回系数=0.85，CT变比为400/5，则 =2A选用DL-31型电流继电器，电流整定范围为1.56A(2) 灵敏度校验 a.近后备 由前面的短路电流计算可知，35KV母线上的最小二相短路电流=1.37A，则=1370/156.7=8.71.5 合格b.远后备 由前面的短路电流计算可知，35KV母线上的最小二相短路电流=4.13KA，则=5.21.2 合格(3) 动作时间：2 s二35KV母联开关35KV母联开关不设保护。三主变保

43、护主变保护设置瓦斯保护、温度保护、差动保护、过流保护、过负荷保护等5种保护。1） 瓦斯保护 瓦斯保护仍按常规保护，即重瓦斯：0.8m/s时动作于跳闸 轻瓦斯：300cm时动作于信号2） 温度保护 温度保护仍按常规保护，即55时启动风冷，85时作用于信号。3） 差动保护 见附录14） 过流保护 见附录1 5）过负荷保护见附录1四6KV母联保护6KV母联保护设置限时速断保护1） 动作电流的整定计算（1）一次动作电流由短路电流计算可知，6KV母线上的最小二相短路电流=4.13A =4130/1.5=2753A（1） 二次动作电流回坡底站6KV母联开关的CT变比为600/5，采用V型接线，接系数k=1

44、,则二次动作电流为= = =23A选用电磁式电流继电器DL-31，电流调节范围为12.550A。五各6KV出线保护出线为井下，变电站附近的低压变压器以及较长的线路设置速断保护和过流保护，过流保护的动作时限为1s；对出线较短的线路和电容器一般只设无时限的过流保护，整定计算见附录2。6. 防雷、接地装置6.1 变电所防雷装置 （1）避雷针 为防止直击雷对变电所电气设备、线路及建筑物等的侵害，变电所装有避雷针或避雷线，通常采用避雷针。避雷针高于被保护设备，并具有良好的接地，所以能起到保护作用。图6-1为地面变电所防雷保护的平面布置图，避雷针接地线与保护接地线在土壤中距离大于3000mm。保护范围如图

45、6-1所示。图6-1 地面变电所防雷保护平面图（2）避雷器 避雷器是防护感应雷对电气设备产生危害的保护装置它一端与被保护设备并联，另一端接地，且放电电压低于被保护设备的绝缘水平当感应雷(雷电波)入侵设备时，避雷器首先被击穿并对地放电，从而使电气设备受到保护。7结论本设计是霍州煤电集团回坡底煤矿供电系统设计，主要完成了以下工作：（1）对回坡底站35KV变电站的负荷进行了统计，并做了负荷计算，计算所用的方法是需用系数法，此方法比较简单。根据计算结果进而对该站所需的主变压器进行了选择，该站原有的主变压器容量仍能满足负荷的要求，因此近期无需改变。（2）对煤矿的运行方式进行了详细的分析，对回坡底站进行了

46、经济技术各方面的分析，并根据回坡底煤矿的实际情况选择了适合该站的运行方式，即一路运行一路备用的运行方式。（3）做了短路电流的计算，分析了短路的类型，计算短路电流的目的以及发生短路对煤矿供电质量的影响，根据短路电流计算结果，对电气设备进行了选择。（4）对回坡底站继电保护做了详细计算，改进了原有不合理的保护方案，对其进行了优化。虽然在理论上对其进行了设计，但是否能符合实际情况还需进一步的验证。设计35KV变电站是比较复杂的，涉及到现场的每一件设备都需要严格的选择，有时候虽然在理论上符合，但在现场就不一定适合。因此本次毕业设计只是对工程设计的一个初步了解，培养一种工程设计的思维方法。只是对35KV变

47、电站进行了雏形设计，对于煤矿供电系统中存在的各类难题没有涉及。要想对变电站有一个比较完善的设计，还需继续深造学习。附录1 一 回坡底35KV变电站主变压器差动保护 回坡底35KV变电站主变压器选用的是两台同型号，同容量的变压器，容量均为8000KVAA，连接组为Y/-11，采用DCD-2差动继电器保护。网络参数：35KV母线归算至平均电压为37KV的最大运行方式三相短路电流为1.71KA，最小运行方式两相短路电流为1.37KA，6KV母线归算至平均电压为6.3KV的最大运行方式三相短路电流为4.95KA，最小运行方式两相短路电流为4.13KA。把6KV侧短路参数归算到35KV侧后，最大运行方式三相短路电流为4.956.3/37=0.8428KA，最小运行方式两相短路电流为4.136.3/37=0.703KA。一 差动保护整定计算1计算变压器各侧一次额定电流，选出电流互感器变比，并计算出各侧电流互感器二次回路额定电流，计算结果如下：首先确定基本侧，基本侧是指继电器中差动线圈的首端（正极性）。一般情况下，将变压器各侧电流互感器中二次电流最大的侧直接接入基本侧。对于单侧电源的双卷变压器