1、河南理工大学毕业设计( 论文)说明书i摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，对供电系统的设计有了更高、更完善的要求。而作为接受和分配电能的变电所在工业企业中占据很重要的地位，因此设计、分析、发展变电所是一项很重要的任务。本设计初步设计了煤矿地面 35kV 变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿 35kV 变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量
2、及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中 35kV 侧为全桥接线，6kV 主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键字：变电站；负荷统计；短路计算河南理工大学毕业设计( 论文)说明书iiABSTRACTWith the development of economy and the rapid rise of modern industrial building, the des
3、ign of the power supply system more comprehensive, systematic, rapid growth in electricity plants, power quality, technical and economic conditions, supply reliability indicators are increasing the power supply system design have higher and better requirements. And as receiving and distributing powe
4、r substation in industrial enterprises occupy a very important position, so the design, analysis, development substation is a very important task.This paper designed a preliminary mine surface 35kV substation. The design process includes load calculations, the main wiring design, short circuit calcu
5、lations, electrical equipment selection, protection schemes, substation lightning protection and grounding. By doing mine 35kV substation load statistics, with the required coefficient method for load calculation, based on the results of load calculations determine the number of units of the main tr
6、ansformer station, capacity and models. Pu France with the power supply system for a short-circuit current calculation for electrical equipment selection and verification of data. According to the characteristics of coal-powered systems, developing the mine substation main connection mode, operation
7、 mode, relay protection scheme.Key words： substation；load calculation；short-circuit current.河南理工大学毕业设计( 论文)说明书目录1 概 述 .11.1 设计依据 .11.2 设计目的及范围 .11.3 矿井基础资料 .12 负荷计算 .32.1 负荷计算的目的 .32.2 负荷计算方法 .32.3 负荷计算过程 .42.3.1 各用电设备组负荷计算 .42.3.2 各低压变压器的选择与损耗计算 .62.4 计算 6kV 母线上补偿前的总负荷并初选变压器 .72.4.1 功率因数补偿与电容柜的选择 .
8、82.4.2 主变压器校验及经济运行方案 .93 电气主接线设计 .113.1 对主接线的基本要求 .113.2 本所电气主接线方案的确定 .113.2.1 确定矿井 35kV 进线回路 .113.2.2 35kV、6kV 主接线的确定 .113.2.3 下井电缆回数的确定 .124 短路电流计算 .154.1 短路电流计算的目的 .154.2 短路电流计算过程 .154.2.1 选取短路计算点并绘制等效计算图 .154.2.2 选择计算各基准值 .174.2.3 计算各短路点的短路电流 .185 高压电气设备的选择 .215.1 高压电气设备选择原则 .215.2 高压开关设备的选择及校验
9、.215.2.1 高压断路器的选择及校验 .215.2.2 隔离开关的选择 .24河南理工大学毕业设计( 论文)说明书I5.2.3 电流互感器的选择 .255.2.4 电压互感器的选择 .265.2.5 避雷器的选择 .275.2.6 支柱绝缘子和套管绝缘子的选择 .275.2.7 开关柜的选择 .285.3 电力线路的选择 .295.3.1 35kV 电源架空线路选择 .295.3.2 6kV 母线的选择 .305.3.3 主提升机 6kV 电缆线路选择 .315.3.4 6kV 下井电缆选择 .325.3.5 6kV 架空线路的选择 .356.1 变电所各断路器过流保护的设置与配合 .39
10、6.1.1 QF1、QF 2、QF 3断路器保护的设置与配合 .396.1.2 QF4、QF 5断路器上保护的设置与配合 .396.1.3 各kV 低压馈出线断路器的设置与配合 .396.1.4 6kV 联络开关 QF8的保护设置与配合 .406.2 各断路器的过流保护整定 .406.2.1 QF1、QF 2、QF 3过流保护整定 .406.2.2 QF4、QF 5的过流保护整定 .416.2.3 各 6kV 馈出线的过流保护整定 .426.2.4 QF8过流保护整定 .437 变电所的防雷与接地 .457.1 变配电所的防雷设计 .457.2 接地装置的设计及计算 .468 变电所的平面布置
11、 .478.1 变电所位置选择 .478.2 配电室建筑要求 .478.3 控制室布置 .48结论 .49致谢 .50参考文献 .51河南理工大学毕业设计( 论文)说明书II附录 .52附图 1 35kV 矿用变电所主接线图 .52附图 2 35kV 矿用变电所平面布置图 .53河南理工大学毕业设计( 论文)说明书01 概 述1.1 设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范 。2、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV 无人值班变电站设计规程 。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分） 。4、煤矿电工手册（地面供电部分） 。1.2 设计目的及范围本设计
12、的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力。本论文的设计范围包括：1、对变电所的主接线进行设计： 2、对电气设备的规格型号进行选择。3、变电所继电保护设计。4、变电所防雷保护设计。1.3 矿井基础资料某年产 110 万吨原煤的矿井，其供电设计所需的基本原始数据如下：矿井产量 110 万吨；服务年限 100 年；立井深度 0.4km；矿井地面土质为粘土；两回 35kV 架空电源线路长度 L1=L2=6km；两回 35kV 电源上级出线断路器过流保护动作时间 t1=t2=3s；本所 35kV 电源母线上最大运行方式下的系统电抗：xs.min=0.28(sd=100MVA)
13、本所 35kV 电源母线上最小运行方式下的系统电抗：xs.max=0.37(sd=100MVA)井下 6kV 母线上允许短路容量 sal=100MVA；河南理工大学毕业设计( 论文)说明书1电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所 6kV 母线上补偿后功率因数要求值：cos 35.a0.95；最热月室外最高气温月平均值：42 。 C；最热月室外最高气温月平均值：32 。 C；最热月室外最高气温月平均值：27 。 C；表 1.1 全矿负荷统计及相关数据设备名称负荷等级电压(V)线路类型电机型式单机容量(kW)安装/工作台数工作设备总容量(kW)需用系数 Kx功率因数 cos离35k
14、v变电所的距离(km)主 井提 升1 6000 C Y 1400 2/1 1400 087 084 04副 井提 升1 6000 C Y 1000 2/1 1000 085 082 06扇 风机 11 6000 K T 800 2/1 800 087 -0.91 24扇 风机 21 6000 K T 800 2/1 800 087 -0.91 24压风机 1 6000 K T 300 5/3 900 086 -0.89 02地 面低 压1 380 C 1250 076 082 005机修厂 3 380 C 450 060 075 03洗煤厂 2 380 K 1200 076 084 05工人村
15、 3 380 K 450 080 080 25排水泵 1 6000 C X 680 12/4 2720 086 086 08井 下低 压2 660 C X 2600 072 078注 1.线路类型：C 表示电缆线路；K 表示架空线路。2.电机类型：Y 表示绕线异步；X 表示鼠笼异步；T 表示同步。河南理工大学毕业设计( 论文)说明书22 负荷计算2.1 负荷计算的目的为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。负荷计算的目的是为了解
16、用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式 就可以表征普NdcaPK遍的计算方法。该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业
17、变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方便，因而为我国设计部门广泛采用。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1、用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为： NdcaPK（2-tnQ1） 2cacaS式中 、 、 该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；caPQcaS该用电设备组的设备总额定容量， kW；N功率因数角的正切值；tn河南理工大学毕业设计( 论
18、文)说明书3需要系数，由表 1-1 查得。dK2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数 。具体计算如下：sKmiiNdcaP1)(（2-i iisQtan2） 2cacaS式中 caP、 、 为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负QcaS荷；同时系数；sKm该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、iNiidP、 tan总设备容量；2.3 负荷计算过程2.3.1
19、 各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表 1-1 确定各组用电设备的总额定容量。2、由表 1-1 查出各用电设备组的需要系数 和功率因数 ，根据公式 2-1 计dKcos算出各用电设备组的计算负荷。（1）对于主提升机有Pca.1=kd1PN1=0.871400=1218(kW)Qca.1=tan 1Pca.1=0.651218=792(kvar)Sca.1= =1453(kVA)21.cac(2)对于副提升机有Pca.2=kd2PN2=0.851000=850(kW)河南理工大学毕业设计( 论文)说明书4Qca.2=tan 2Pca.2=0.7850=595(kvar)Sca.2=2.ca
20、P=1038(kVA)(3)对于扇风机 1 有Pca.3=kd3PN3=0.87800=696(kW)Qca.3=0.5(tan 3Pca.3)=-160(kvar)Sca.3=2.ca=714(kVA)(4)对于压风机有Pca.4=kd4PN4=0.86900=774(kW)Qca.4=0.5(tan 4Pca.4)=-197.37(kvar)Sca.4= 4.2.cac=798(kVA)同理可得其余各组数据见表 2-1表 2-1 全矿负荷统计表用户名称设备容量 （kW）需用系数（Kd）功率因数costan计算负荷Pca Qca Sca 主提升机 1400 0.87 0.84 0.65 12
21、18 792 1453副提升机 1000 0.85 0.82 0.70 850 595 1038扇风机 1 800 0.87 -0.91 -0.46 696 -160 714扇风机 2 800 0.87 -0.91 -0.46 696 -160 714压风机 300 0.86 -0.89 -0.51 774 -197 798地面低压 0.76 0.82 0.70 1026 718 1252机修厂 0.6 0.75 0.88 270 237 359洗煤厂 0.76 0.84 0.65 912 592 1087工人村 0.8 0.80 0.75 360 270 450排水泵 680 0.86 0.86 0.60 2339 1387 2719井下低压 0.72 0.78 0.80 1872 1501 2398
