胜利煤矿35KV_6KV变电所设计毕业论文.doc
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山东工商学院
SHANDONGINSTITUTEOFBUSINESSANDTECHNOLOGY
毕业论文（设计）
GRADUATION THESIS （DESIGN）
论文（设计）题目
TitleOfThesis（Design）
胜利煤矿35KV/6KV变电所设计
分院（系别）
Department
信息与电子工程学院
专业
Speciality
电气工程及其自动化
班级
Class
电气111班
论文（设计）作者
AuthorofThesis（Design）
论文完成日期
Date
2015年05月
论文（设计）指导教师
Advisor
指导教师职称
TheTitleofAdvisor
教授
胜利煤矿35KV/6KV变电所设计
35KV/6KVSubstationDesignofShengLiCoalMine
张有利
ZhangYouli
2015年5月
May2015
指导教师对毕业论文（设计）的评语
Advisor’sCommentsonGraduationThesis（Design）
评语：
指导教师（签章）
SignatureofAdvisor
日期
Date
评阅人意见
评阅人姓名：
职称：
选项标准：
A很同意B同意C基本同意D不同意
分
项
评
价
评价项目
A
B
C
D
选
题
质
量
1
选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求
2
题目难易适度
3
题目工作量适当
4
有理论意义或实际价值
能
力
水
平
5
查阅文献资料能力强
6
综合运用知识能力强
7
研究方案的设计能力强
8
研究方法和手段的运用能力强
9
外文应用能力强
成
果
质
量
10
文题相符
11
写作水平高
12
写作规范
13
篇幅适度
14
成果有理论或实际价值
总体评价：
优□良□中□及格□不及格□
评阅人评语
评阅人签字：
年月日
答辩（评审）委员会意见
AppraisalofDefenceCommission
答辩（评审）成绩
MarkofDefence
鉴定意见
Appraisal&Comments
主任（签章）
SignatureofDean
日期
Date
VIII
山东工商学院2015届毕业论文
胜利煤矿35kV/6kV变电所设计
[摘要]根据35kV/6kV变电所在国内变配电系统中所占有的重要地位以及本次设计对象的需要，本文为胜利煤矿设计一座35KV/6KV变电所，为胜利煤矿提供基本的电能供应，根据目前所学的知识设计相关的母线选择、变压器选择、进线出线、结构布局，并且介绍相关的接线设计和设备布局。
采用常规方法分析资料，得到计算结果，并依据结果选择合适的电气设备，同时测定主接线系统和运行模式，依据变电站设备和线路保护的短路电流计算，根据变电所设置的过电流保护的一般要求用继电保护整定等并选择符合要求的熔断器等保护设备，设置过电压与防雷等措施保护变电所的正常运行。
[关键词]变电所35KV/6KV继电保护短路电流
35KV/6KVSubstationDesignofShengLiCoalMine
[Abstract]Accordingtosomeoftheimportantpositionoccupiedneedsanddesignobjectsofthis35KV/6KVsubstationpowerdistributionsysteminthecountry,itdesignsa35KV/6KVsubstationforshenglicoalmine,andprovideelectricalsupply,basedoncurrentschoolbusselecttherelevantknowledgeofthedesign,therelevantselection,theline,structurelayout,Needingintroducetherelevantwiringdesignandequipmentlayout.Analyzedatausingconventionalmethodstoobtaintheresults,andbasedontheresultsselecttheappropriateelectricalequipment,simultaneousdeterminationofmainwiringsystemandoperatingmodes.Bytheneedtocalculatethecorrelationcoefficientmethodofpowerloadandshort-circuitcurrent,etc.,andselecttherelevantDevicesaccordingtotheresults,determinethesystemoperationmodewhilethemainconnectionandshortcircuitcurrentcalculationbasedontheresultsofrelatedequipmentforthesubstationbasedonrawdataandlineforprotection,accordingtothegeneralrequirementssetsubstationovercurrentprotectionrelaysettingandselectfusesandotherprotectivedevicestomeettherequirements,andothersettingsoverthenormaloperatingvoltageandlightningprotectionmeasurestoprotectthesubstation.
[KeyWords]Substation35KV/6KVProtectionShortcircuitcurrent
目录
引言 IX
第一章绪论 1
1.1基本资料 1
第二章电力负荷的相关计算 4
2.1确定相关计算负荷 4
2.1.1计算负荷的基本知识 4
2.1.2用电设备的计算负荷 4
2.2功率因数补偿 6
2.3变压器的选择 7
第三章接线方案的选择 8
3.1电气主接线概述 8
3.2主接线的设计原则 8
3.3主接线设计的基本要求 8
3.4主接线的拟定和运行方式 8
3.5主接线的比较与选定 9
3.5.1技术比较 9
3.5.2经济比较 9
第四章短路电流的相关计算 11
4.1最大运行方式短路电流计算 11
4.2最小运行方式短路电流计算 13
第五章电气设备的选择 16
5.1电气设备选择的一般条件和原则 16
5.2断路器隔离开关的选择 16
5.2.135kV侧进线断路器、隔离开关的选择 16
5.2.235kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择 17
5.2.36kV侧断路器、隔离开关的选择 18
5.3母线的选择及校验 18
5.3.1母线导体选择的一般要求 18
5.3.235kV母线的选择 19
5.3.36kV母线的选择 20
5.4互感器的选择 20
5.4.1电流互感器的选择 20
5.4.2电压互感器的选择 20
第六章变电所相关保护 22
6.135kV侧的继电保护 22
6.1.1进线开关的保护整定 22
6.1.235kV母线联络开关保护整定 23
6.2变压器的继电保护整定 23
6.3接地与接地装置 26
结论 27
致谢语 28
参考文献 29
附录:
30
引言
35KV/6KV变电所在国内变配电系统中占有十分重要的地位，目前多数企业都自行建设和管理35KV的变配电设施。
本文设计某煤矿35kV变电所的任务是向工业广场矿井广场生活住所及其他方面的用电设施供电。
该变电站设计的合理性，不仅关系到投资和经营水平的成本，而对正常生产和煤矿工人的安全的重大影响。
因此，煤矿35kV变电所设计在矿井供电设计中占有重要的地位。
本次设计是依照常规设计的步骤和规范进行的，包含负荷的统计模块，主要变压器的选择模块，接线模块，短路相关计算模块，继电保护模块，防雷措施模块等几大块。
并根据在每一步设计的相关法规，所以它可以满足变电站的总体要求。
根据我国电力状况以及未来的发展，应选用节能环保，性能优良的电力变压器断路器。
因为时间上和自身认知上的局限性，总会有一些的缺漏，望请原谅。
第一章绪论
1.1基本资料
胜利煤矿为180万吨/年的大型煤矿，该矿地处高原山地，海拔1000米，属于干燥大陆性气候。
冷热多变。
6-7月份最热，最高气温可达36摄氏度。
一月份最冷，最低温度为-19.6摄氏度，土壤冻结深度为0.75米，七、八、九月份为雨季，井下含水量为中等，矿区主要风向为西北风，最大风速为14~16米/秒，矿区地震裂度为六级。
电源系统：
1）胜利煤矿35kV/kV地面变电所拟定建在矿山的风井广场，电源取自常庄变电站和李庄变电站，距胜利煤矿的工业广场1kM，示意图如下
图1.1电源系统
Fig1.1PowerSystem
2）常庄区域变电站装设两台SFSL-31500三卷变压器，整个系统分裂运行，
最大运行方式，35kV母线，，最小运行方式，。
3）李庄煤矿35kV/6kV变电站装设两台SFL-8000/35KV二卷变压器，该变电站不为终端式，有两趟35kV架空转供线路，最大运行下35KV母线上，，最小运行方式下。
4）供电部门要求胜利煤矿变电所继电保护最大整定时间不大于2.5秒。
5）供电部门要求胜利煤矿变电所在35kV侧进行计量。
6）功率因数值应在0.9以上（35kV侧）。
矿井负荷见负荷统计表。
表1.1负荷统计表
Table1.1LoadStatistics
序号
负荷名称
设备总容量kw
工作总容量kw
计算功率
备注
P（kw）
Q（kvar）
S（kva）
一
工业广场动力
（1）
主井皮带提升
1
主皮带
1200
1000
6kV绕线电机
2
控制
10
10
3
检修绞车
55
55
小计
1265
1065
（2）
机厂锅炉房
1
机修厂
1055
1055
2
支柱加工房
57
57
3
矿灯房
51
51
4
材料房
14.75
14.75
5
浴室
12
8
6
龙门吊车
41.5
41.5
7
食堂冷冻机
98.75
55.75
8
空气加热器
399.7
245.7
9
锅炉
2143.2
2045.7
小计
3872.9
3573.9
（3）
压风机系统
1
压风机
4*550
3*550
6kV同步电机
2
冷却泵及
158
113
小计
2358
1763
二
水源系统
705
490
三
广场建筑照明
1
室内
300
300
2
室外
50
50
小计
350
350
四
风井广场
（1）
马沟风井
1
风机
800
400
2
低压动力
64
21
（2）
南岗风井
1
风机
800
400
2
低压动力
64
21
3
锅炉房
91.8
76.8
4
空气加热室
27.5
27.5
（3）
瓦留风井
1
风机
800
400
2
低压动力
64
21
3
各风井照明
20
20
小计
2811.3
1387.3
五
矸石系统
1
矸石绞手
2*310
2*310
2
低压动力
9
4.5
3
退翻车机
27.5
27.5
4
锅炉房
91.8
76.8
5
空气加热室
12
12
6
照明
15
15
小计
775.3
755.3
六
工人村
1
锅炉
502
380
2
室内照明
500
500
3
室外照明
75
75
小计
1077
955
七
井下负荷
1
南翼采区
5250.9
5195.6
2
北翼采区
5250.9
4838.4
3
井底车场
438.5
404.5
4
大巷运输
1233
982
5
照明
10
10
小计
12600.3
11430.5
八
副井绞车
1
绞车
800
800
2
低压动力
100
80
九
井下排水
1
主排水泵
2770
1380
2
其它负荷
21.4
18.4
小计
3691.4
2278.4
全矿合计
28801.4
23559.4
第二章电力负荷的相关计算
2.1确定相关计算负荷
2.1.1计算负荷的基本知识
计算负荷对供电设计，变压器参数、相关设备器材以及保护整定都有重要的参照作用。
所以计算负荷的计算合理与否，将对电器和导线电缆的经济合理性造成直接影响。
如果计算负荷比正常计算高，这时选择相关设备会造成浪费。
如果计算负荷小，电器和导线承受运行负荷的压力大，使电网损耗增加，线路发热过多从而对线路产生危害，造成事故还造成经济损失。
因此，需要认真对待计算负荷。
2.1.2用电设备的计算负荷
根据各负荷的计算公式（2.1）（2.2）和（2.3）显示：
有功功率：
（2.1）
无功功率：
（2.2）
视在功率：
（2.3）
三式中：
：
每个设备容量，单位是千瓦；：
需要系数；:
用电设备平均功率因数；：
对应正切值。
1.工业广场动力：
查附录表1=0.16-0.2（用0.2）=0.5=1.73
有功负荷：
无功负荷：
视在功率：
有上式同样可得水源系统、排水绞车、风井广场、矸石系统、工人村、厂区照明的有功无功和视在功率。
1）对主干线路的总负荷计算：
（取=0.95，=0.97）
1、有功功率：
2、无功功率：
3、视在功率：
2）计算低压母线总负荷：
（取=0.90，=0.95）
1、有功功率：
2、无功功率：
3、视在功率：
负荷统计如下表2.1所示。
表2.1负荷统计
Table2.1LoadStatistics
设备组
/kW
/kvar
/kV·A
工业广场动力
0.2
0.5
1.73
1499.18
2593.58
2995.70
水源系统
0.8
0.8
0.75
246.75
185.06
308.43
排水绞车
0.7
0.8
0.8
2583.98
2067.18
3309.11
风井广场
0.8
0.8
0.75
2249.04
1799.23
2880.18
矸石系统
0.6
0.75
0.88
465.18
409.36
619.66
工人村
0.8
1
0
861.6
0
861.6
厂区照明
1
1
0
925
0
925
总计
8830.73
7054.41
对干线取
8389.19
6842.78
10748.68
对低压母线取
7947.66
6701.69
10396.05
2.2功率因数补偿
一般来说，大量的用户使用电机类的感性负载，在这种情况下功率因数达不到0.9，这样会增加损耗造成浪费，因此有必要采取提高无功补偿措施。
提高功率因数可以降低能耗节约能源损耗节约资源对我们的长远发展有很大的好处，可以选择小容量变压器和其它电气设备，减少投资和节约金属资源用来做长期投资。
因此需提高功率因数。
最大负荷无功补偿量应为：
（2.4）
此时的计算容量为最大负荷时所需的容量，而且补偿容量应该随负荷变化而变化。
因此，安装自动控制器可以补偿无功功率，达到功率因数，根据负载的变化及相应的输入电容的大小，使瞬时功率因数可达到设定值。
自动补偿装置与相关成套的设备可以一起使用，并且根据环境变化投入相应的电容组。
用公式确定总的补偿电容量，就就可以根据公式确定电容器组数：
（2.5）
无功补偿装置以低压集中补偿的形式安装。
以下是计算过程：
从低压侧母线负荷计算，增加到0.92。
=7947.66*[tan（arccos0.76）-tan（arccos0.92）]=3410（kvar）
选择（MKP）-280-15-1电容器，。
电容器组数：
3410kvar/30kvar=113
所以电容器组数选择113组。
补偿后的视在功率计算负荷：
补偿后的计算电流：
2.3变压器的选择
1、选择变压器台数的要求：
1）可靠性要高，有些负载很重要是不能断电的，这样要有备用的电源，这样可用两台变压器，当负荷不是很重要时那么变压器就可以只用一个，不过最好是有备用电源。
2）在负荷变化大或者应考虑经济状况也可采用两变压器。
3）一般情况下一台变压器就可以满足要求。
但是在容量比较大的情况下应该采用两个变压器。
4）在确定主变台数后应该留有一定的余地。
在本次设计中，工业广场、水源系统、风井广场、矸石系统等为一级负荷，所以采用两台变压器。
2、所主电压器容量的选择和条件：
1）单变压器能提供总电能的70%。
2）单变压器应满足一级负载。
由上可选的变压器两台，其性能参数如下表所示。
表2.2变压器的技术参数
Table2.2Technicalparametersofthetransformer
型号
额定容量KV·A
额定电压KV
阻抗电压百分数
联结组
损耗KW
空载电流百分数
高压
低压
空载
短路
12500
37
6.3
7.5
12.8
56.7
0.55
第三章接线方案的选择
3.1电气主接线概述
电气主接线是指系统在变电站的发电厂和高压电气设备及相关的高压电缆和母线组合成的。
其功能是汇集和分配电能。
所以电气主接线在电力系统中占有很重要的地位。
由于其在电力系统中所起到的关键性作用，所以会对
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