刘坡煤矿20万吨年35KV变电所进行初步设计

刘坡煤矿20万吨年35KV变电所进行初步设计摘要本设计主要根据刘坡煤矿的年产量、负荷、地质、气象等情况，对刘坡120万吨/年35KV 变电所进行初步设计，包括一次系统和部分二次系统的设计。

由矿井负荷情况，做出负荷统计表，按需用系数作负荷计算，统计出电力系统中各个部分所需要的有功功率、无功功率大小和有功功率、无功功率损失，据此确定主变压器型号及无功功率补偿装置的容量。

根据供电系统的短路电流，选择主接线方案，拟定供电系统的运行方式。

在二次系统中，根据得出的供电系统的短路电流，选择35KV、6KV电气设备，选择与整定继电保护装置。

完成一次系统和部分二次系统的设计后，确定变电所室内、外的布置方案，及变电所的防雷与接地保护设计。

关键词煤矿35KV 变电所设计AbstractThis preliminary design main basis on per yield、atmosphere、geology、burden and well depth of coal mine, to design the LIUPO 35kilovolt transformer substation of 1200 thousand per year . This preliminary design includes the design of primary system and factional secondary system.We can from the burden condition of the colliery, to do the statistics of burden. From the demand factor, to work out the burden, statistics the effective power 、reactive power of every part of whole electric power system, and the loss of effective power、reactive power, to define the main transformer and the capacity measure of reactive power compensation. We can from the short circuit current, to choose the scheme of primary heat transport system, to draft the electric power system. In the secondary system, from the short circuit current of electric power system ,to choose the electrical equipment of 35KV 、6KV, to choose and set the relay protection. After woke out the primary system and fractional secondary system, to work out the layout drawing about transformer station.Keyword colliery 35KV the design of transformer substation— 52 —1 概述 (4)2 负荷计算与变压器选择2.1 负荷分组与计算………………………………………5-62.2 cosΦ补偿与电容器柜选择………………………… 6-82.3 主变压器选择…………………………………………8-82.4 cosΦ及全矿电耗、吨煤电耗的计算……………… 8-92.5 计算选择结果汇总……………………………………9-113 供电系统拟定与短路计算3.1 供电系统的拟定………………………………………12-13 3.2 系统短路计算…………………………………………14-16 3.3 限流电抗器选择………………………………………17-193.4 短路参数（加电抗器后的修正）……………………19-204 变电所电气设备选择4.1 35KV电气设备选择……………………………………20-23 4.2 6KV电气设备选择…………………………………… 23-24 4.3 35KV输电线及母线选择………………………………24-25 4.4 6KV母线、电缆及架空线的选择…………………… 25-294.5 母线瓷瓶、穿墙套管及室外构架的选择……………29-315 继电保护方案的拟定与整定5.1 系统保护方案的分析设置……………………………31-32 5.2 35KV进、出线与联络开关的保护整定…………… 32-36 5.3 主变压器的保护整定…………………………………36-39 5.4 6KV出线、联络开关保护整定………………………39-405.5 保护装置与整定结果汇总……………………………40-416 主控制室各屏的选择6.1 各屏选择说明…………………………………………42-426.2 选择结果汇总…………………………………………43-437 变电所的防雷与接地7.1 保护接地网的设置……………………………………43-46 7.2 变电所的过电压保护…………………………………46-487.3 结果汇总………………………………………………48-488 变电所室内外布置8.1 变电所室内外布置说明………………………………48-49 8.2 变电所平面布置图……………………………………49-49— 52 —毕业设计在培养大学生探求真理，强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面，具有不可替代的作用，是教育与生产劳动和社会生产向结合的重要体现，是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。

本设计根据《煤矿供电》理论，参考了一些资料和书籍对《刘坡35KV 变电所》进行初步设计。

本设计共分八章。

第一章、对变电所的情况进行概述。

第二章、负荷计算与变压器选择。

第三章、供电系统拟定与短路计算。

第四章、变电所电气设备选择。

第五章、继电保护方案的拟定与整定。

第六章、主控制室各屏的选择。

第七章、变电所的防雷与接地。

第八章、变电所室内外布置。

本设计在设计当中，尽可能采用最优化方案，同时又考虑实际情况，尽可能多选择先进设备，并对各种情况做了分析。

由于水平有限，设计中的错误和不足之处，恳请各位老师批评指正。

本设计是在邹有明老师的精心指导下完成任务的，从论文要求、设计大纲的拟定、参考资料的收集，邹老师提出了指导性的建议，并提供了极大的帮助，使本设计得以顺利完成，在此表示衷心的感谢。

— 52 —— 52 —1 概述刘坡矿井年产量为120万吨，井深0.38km ，低沼气矿井，服务年限为70年，井下允许短路容量不大于50MVA ，供电电压等级为35KV ，电源由距离矿井7km 的变电所供电。

输电方式为双回路架空线路供电，出线处断路器过流保护动作时间为3s ，系统最大运行方式下min *x X =0.30，最小运行方式下max *x X =0.35，两部电价制，按最高负荷收取固定电费。

气象、地质条件为：最热月室外最高气温平均值42=θ℃，最热月室内最高气温平均值30=θ℃，最热月土壤最高气温平均值26=θ℃。

冻土— 52 —层厚度0.3m ，土质为沙质粘土。

矿井原始负荷如下表所示：2 负荷计算与变压器选择变电所负荷容量的大小是确定供电系统、选择变压器及电气设备的依据，完成对全矿负荷计算后，才能确定主变压器的选择、功率因数的补偿问等题。

2.1 负荷分组与计算 2.1.1 负荷分组根据负荷统计表，按电压高低、负荷性质及分布位置等条件分组详见表2－1。

2.1.2 负荷计算利用表2－1中给出的功率因数、工作容量、需用系数等数据,计算设备的有关参数。

⑴ 对于主井提升机有 s tg φ0.670.83s==11e x js P K P ==0.88×1250=1100KW— 52 —js s js P tg Q φ==0.67×1100=737KVar 22js js js Q P S +==227371100+=1329KVA 同理可得其他数据见表2－1。

⑵ 各低压变压器的选择与损耗计算选择原则：与一般工业企业类似，选用一台，只需变压器实际额定容量大于或等于计算容量即可；选择两台，每台的容量应能满足该组一、二级负荷的需要，而且两台的容量应大于或等于计算容量。

① 机修厂、工人村、支农和综采车间变压器选择 选择9S ——630，6/0.4KV 、9S ——500，6/0.4KV 、9S ——400，6/0.4KV 、9S ——315，6/0.4KV 、三相油浸自冷式钢线电力变压器各一台。

② 洗煤厂变压器选择两台9S ——1000，6/0.4KV 钢线电力变压器。

③地面低压变压器选择两台9S ——1000，6/0.4KV 钢线电力变压器。

对于洗煤厂变压器进行损耗计算 空载无功损耗为：0% 1.110011100100k be I Q S KVar ∆==⨯=额定无功损耗% 4.510045100100d e be U Q S KVar ∆==⨯= 单台负荷率β（两台同时运行）β=926.80.46221000j beSS==⨯— 52 —两台变压器总的有功、无功损耗为：kwP P P E K b67.7)1046.072.1(2)(222=⨯+⨯=∆+∆=∆β KVarQ Q Qe K b04.41)4546.011(2)(222=⨯+⨯=∆+∆=∆β同例可算出其他变压器损耗。

见表2-2。

2.2 cos Φ补偿与电容器柜的选择2.2.1 cos Φ的补偿补偿电容器都装设在6KV 母线上，计算全矿6KV 母线上补偿后的计算负荷，即可得出所需要的补偿容量。

但在矿中有同步机的存在，当有同步机负荷率＞0.9时，且在过激磁的条件下，其功率因数超前，具有补偿作用，此时同步机的补偿率均为40－60％，取50％计算。

其补偿能力的近似计算公式为： ()2d ND cd NDK P kw Q KVar COS =-Φd K ——需要系数 ND P ——同步机的额定功率1cd Q =292.0160087.0⨯-⨯-=756.5Kvar2cd Q =290.0250387.0⨯-⨯⨯-=362.5KVar∴ cd Q =1cd Q +2cd Q =1119KVar井下低压总负荷折算到6KV 侧，可用近似公式计算其变压器损耗： =∆T P =⨯ca S 02.0kw 82.48244102.0=⨯=∆T Q =⨯ca S 08.00.08×2441=195.28KVar∴ 6ca P =0.8(10179.4+48.82+33.15)=8209.1 kw— 52 —6ca Q =0.8(4755.8+195.28+165.05)=4093 KVar 无功补偿计算中的最大月平均有功负荷为： 68209.10.756156.8av av ca P K P kw ==⨯= av K ——平均负荷因数，取0.75ca P ——全矿6KV 母线上补偿前的计算负荷666156.86480.90.95av ca y P S kw COS φ'==='caQ '==KVar 66ca cacd Q Q Q Q '=--=4093-2023.8-1119=950.2 取平均负荷系数为α=0.75 KVar Q Q 7.71275.0=⨯='2.2.2 电容器柜选择2.7270Q N '== 选择108GR C --高压电容器柜4个。