【導讀】本設(shè)計初步設(shè)計了煤礦地面35kV變電站的設(shè)計其設(shè)計過程主要包括負荷計。算主接線設(shè)計短路計算電氣設(shè)備選擇繼電保護方案變電所的防雷保護與接地等。結(jié)果確定出該站主變壓器的臺數(shù)容量及型號用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路。礦井變電所的主結(jié)線方式運行方式繼電保護方案其中35KV側(cè)為全橋接線6KV主。接線為單母分段兩臺主變壓器采用分列運行方式并根據(jù)電流整定值以及相關(guān)數(shù)。據(jù)的校驗選擇了斷路器隔離開關(guān)繼電器變壓器等電氣設(shè)備。12設(shè)計目的及范圍1. 各用電設(shè)備組負荷計算5. 低壓變壓器的選擇與損耗計算8. 無功補償計算及電容器柜選擇11. 補償后6kV母線側(cè)總計算負荷及功率因數(shù)校驗12. 3變電所主變壓器選擇13. 31變壓器的選取原則13. 41對主接線的基本要求16. 35kV6kV主接線的確定17. 52短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值20. 本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學的專業(yè)知識培養(yǎng)分析問題解決問題。部分按主變壓器容量收費每千瓦每月5元流動部分為每千瓦5分。075088005變壓器在所內(nèi)生產(chǎn)負荷占759井下主排水泵6鼠

　　

【正文】 6 36 50 1646 027 副提升機 ZLQ203ⅹ 50 93 6062 36 50 1167 019 壓風機 ZLQ203ⅹ 50 93 4272 36 50 925 015 地面低壓 ZLQ203 ⅹ 50 93 628 36 50 283 005 機修廠 ZLQ203ⅹ 50 93 3666 36 50 835 014 選煤廠 ZLQ203ⅹ 50 93 6014 36 50 2441 041 下井電纜 ZQD203ⅹ 70 185 12227 36 70 3113 052 36kV 各架空線路的選擇與校驗 按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面按長時允許電流校驗導線截面并進行電壓損失校驗 1 礦綜合廠 ①按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面 負荷電流為 A 取 3000～ 5000 小時 115 導線經(jīng)濟截面為 選用 LJ25 型鋁絞線最高允許工作溫度為 70℃在環(huán)境溫度為 25℃時長時允許載流量為 135A ②按長時允許電流校驗導線截面 本所 環(huán)境溫度為 43℃故環(huán)境溫度為 43℃時導線的長時允許載流量為 A 滿足要求 ③電壓損失校驗導線截面 取幾何間距為 15mLJ25 型鋁絞線的單位長度電阻電抗為 則電壓損失為 V 電壓損失百分數(shù)為 滿足要求 其余架空線選擇方法與上述過程類似結(jié)果如表 65 所示 表 65 架空線選擇結(jié)果匯總 名稱 型號 A A mm2 mm2 V 礦綜合廠 LJ25 10457 2165 188 25 226 037 主扇風機 Lj95 2517 8862 9847 95 2778 046 工人村 LJ25 13168 3628 3155 35 8684 14 支農(nóng) LJ25 10457 2983 2594 25 15198 253 母線支柱絕緣子穿墻套管及室外構(gòu)架的選擇 1 母線支柱絕緣子的選擇 室內(nèi)選用 ZA10T 型外膠裝支柱絕緣子其允許的抗彎荷重為 ②動穩(wěn)定校驗 支柱絕緣子受力按下式計算 式中 支柱絕緣子間距取 150cm 母線相間距離取 25cm 短路電流沖擊值 6kV 側(cè)為 1846kA 于是 滿足要求 2 高壓穿墻套管的選擇 ①按電壓電流初選 CWLB101000型戶外銅導體穿墻套管身長 362mm額定電壓10kV 額定電流 1000A10 秒熱穩(wěn)定電流為 18kA 抗彎破壞強度為 750kg 其允許的抗彎荷重為 ②熱穩(wěn)定校驗 滿足要求 ③動穩(wěn)定校驗 穿墻套管受力按下式計算 式中 穿墻套管至最近支柱絕緣子間距取 150cm 穿墻套管本身長度 cm 母線相間距離 cm 短路電流沖擊值 6kV 側(cè)為 1846kA 于是 滿足要求 3 室外構(gòu)架的選擇 35kV 進出線構(gòu)架選用門形架高 73m 間距為 13 米 35kV 母線構(gòu)架選用門型架構(gòu)架高 5m 寬 5m 線間距 16m 隔離開關(guān)選用高 25m 的構(gòu)架 避雷器構(gòu)架電壓互感器構(gòu)架均選用獨立單桿形避雷器一組用三根電壓互感器一組用兩根高 3m 的構(gòu)架 66 設(shè)備選擇匯總表 名稱 型號 單位 數(shù)量 備注 一 35kV 側(cè)設(shè)備 主變壓器 S78000 臺 2 多油斷路器 1～ 5 DW835600 臺 5 CD11X 操動機構(gòu) 隔離開關(guān) 12910 GW535GD600 臺 4 CSD 操動機構(gòu) 隔離開關(guān) 3～ 8 GW535G600 臺 6 CSG 操動機構(gòu) 避雷器 FZ35 組 2 電壓互感器 JDJ35 臺 4 電流互感 器 LRD3533005 臺 1 裝入 DW535600 套管中 35kV 熔斷器 RW93505 臺 2 限流式 二 6kV 側(cè)高壓開關(guān)柜 進線柜 GG1A25 面 2 聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜 GG1A11 面 1 配套使用 GG1A95 面 1 SN1010I1000 電壓互感器 GG1A54 面 2 與避雷器柜 FZ6 組 2 電纜出線柜 GG1A07 面 16 架空線出線柜 GG1A03 面 4 電抗器 NKL61504 臺 4 三 架空線及母線 35kV 架空線及母線 LGJ50 km 6ⅹ 6 每根架空線 6km 6kV 母線 LMY60ⅹ 8 主扇風機 LJ95 km 12 礦綜合廠 LJ25 km 05 工人村 LJ35 km 15 支農(nóng) LJ25 km 25 四 6kV 側(cè)各出線電纜 主提升機 ZLQ203ⅹ 50 km 02 副提升機 ZLQ203ⅹ 50 km 02 壓風機 ZLQ203ⅹ 50 km 12 地面低壓 ZLQ203ⅹ 50 km 005 機修廠 ZLQ203ⅹ 50 km 025 選煤廠 ZLQ203 ⅹ 50 km 045 下井電纜 ZQD203ⅹ 70 km 05ⅹ 4 4 根電纜 五母線支柱絕緣子及穿墻套管 母線支柱絕緣子 ZA10T 個 6 穿墻套管 CWLB101000 個 6 六電流互感器 變比 35kV 進線斷路器 LRD3533005 3005 在 DW535600 型套管中 35kV 母聯(lián) LR3532021 2021 35Kvc 出 線 線 斷 路 器 LRD3533005 3005 6kV 進線 LMJC1010005 10005 在GG1A05 號柜中 6kV 母聯(lián) LQJ1010005 10005 在 GG1A11號柜中 入井 LQJ104005 4005 在 GG1A07 號柜中 主提升機 LQJ102021 2021 在 GG1A07 號柜中 副提升機 LQJ101005 1005 在 GG1A07 號柜中 壓風機 LQJ101005 1005 在GG1A07 號柜中 地面低壓 LQJ101005 1005 在 GG1A07號柜中 選煤廠 LQJ101005 1005 在 GG1A07 號柜中 續(xù)表 名稱 型號 單位 備注 主扇風機 LQJ102021 2021 在GG1A07 號柜中 機修廠 LQJ101005 1005 在 GG1A03 號柜中 礦綜合廠 LQJ101005 1005 在 GG1A03 號柜中 工人村 LQJ101005 1005 在 GG1A03 號柜中 支農(nóng) LQJ101005 1005 在 GG1A03 號柜中 電容器 LQJ104005 4005 在 GG1A03 號柜中 7 繼電保護方案的初步擬定 71 變電所各斷路器過流保護的設(shè)置與配合 各斷路器編號如圖 45 所示 QF1QF2QF3 斷路器保護的設(shè)置與配合 該組 35KV開關(guān) QF1QF2斷路器為進線開關(guān) QF3斷路器為聯(lián)絡(luò)開關(guān)其保護設(shè)置對于正常運行方式下 35KV 母線上的短路故障應(yīng)在 QF1QF2 上設(shè)瞬時速斷作為主保護并設(shè)定時過流作為后備保護再加上前后級的時限配合可以滿足選擇性和快速性的要求但對于故障運行例如電源進線 1停運有電源 2單獨供電 QF3合閘運行以下全分列運行 的情況此時若主變壓器 T1 的高壓側(cè)或該母線發(fā)生短路就可能引起 QF２的瞬時速斷保護動作跳閘導致全企業(yè)停電所以 QF3 也應(yīng)設(shè)時限速斷保護該保護只在 QF3 合閘運行時起作用即只針對故障運行情況為了保證故障運行時保護的選擇性應(yīng)該是 QF3 先跳閘所以應(yīng)在 QF1QF2 上該設(shè)時限速斷和定時過流保護定時過流保護的時限應(yīng)比上級定時過流保護短一個時限級差 QF4QF5 斷路器上保護的設(shè)置與配合 這是兩臺主變壓器側(cè)的控制開關(guān)變壓器主保護采用差動保護和氣體保護但為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流并作為差動保護和氣體保護的后備還必 須設(shè)置定時過流和過負荷保護對于單側(cè)電源的雙繞組變壓器定時過流保護和過負荷保護裝設(shè)在電源側(cè)保護動作時同時變壓器兩側(cè)的開關(guān)跳閘其中定時電流的動作應(yīng)比 QF1QF2短一個限極差為了避免重疊和增加時限配合的困難 QF６ QF７可僅設(shè)差動保護 各６ KV 低壓饋出線斷路器的設(shè)置與配合 用于控制保護 6KV 饋出線的各斷路器供電于終端負荷故可按規(guī)定設(shè)置瞬時速斷和定時過流兩段式保護但瞬時速斷的動作電流若安常規(guī)方法整定對于 6KV線路保護范圍就很短有些情況下幾乎為零故可用瞬時速斷作為主保護保護全長而定時過流為近后備保護 6KV 聯(lián)絡(luò)開關(guān) QF8 的保護設(shè)置與配合 QF8 用作 6KV 母線分段開關(guān)它的過流保護設(shè)置主要考慮故障運行情況如主變壓器 T2因故停運有 T1單獨供電 QF8 合閘運行情況此時若 QF8 不設(shè)保護則當6KV 的母線右端發(fā)生短路時將使 QF4 跳閘而使全企業(yè)停電如設(shè)有保護則此時 QF8跳閘切除右端母線左端母線仍可繼續(xù)供電因此提高了供電系統(tǒng)的可靠性為了與6KV 出線的瞬時速斷保護配合 QF8 上可設(shè)置限時速斷保護 72 變壓器的保護設(shè)置 變壓器是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備之一他的正常運行對供電系統(tǒng)的可靠性意義重大電力變壓器的 常用保護裝置有氣體保護差動保護過電流保護和過負荷保護等 變壓器的氣體保護 氣體保護主要用于變壓器油箱內(nèi)部故障的主要保護以及油面過低保護氣體保護是利用安裝于油箱和油枕間管道中的機械式氣體繼電器來實現(xiàn)的氣體保護的主要優(yōu)點是動作快靈敏度高穩(wěn)定可靠接線簡單能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的各種類型的故障特別是短路匝數(shù)很少的匝間短路其他保護可能不動作對這種故障氣體保護具有特別重要的意義所以氣體保護式變壓器內(nèi)部故障的主要保護之一 變壓器的差動保護 差動保護用于變壓器內(nèi)部繞組絕緣套管及出線相間短路的主保護 變壓器過負荷保護 變壓器過負荷大都是三相對稱的所以負荷保護可采用單電流繼電器接線方式經(jīng)過一定延時作用于信號在無人值班的變電所內(nèi)也可作用于跳閘或自動切除一部分負荷 變壓器的過流保護 為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流并作為差動和氣體保護的后備變壓器還必須裝設(shè)過電流保護 對于單側(cè)電源的變壓器過流保護安裝在電源側(cè)過流保護動作時切斷變壓器各側(cè)開關(guān)過流保護安躲過最大工作電流整定啟動值比較大不能滿足靈敏要求可設(shè)電壓閉鎖的過電流保護以提高靈敏度 8 變電所的防雷與接地 81 變配電所的防雷設(shè)計 變電所是 供電系統(tǒng)的樞紐一旦遭到雷擊造成停電故障將會對社會生產(chǎn)生活造成很大的影響故必須裝設(shè)可靠的防雷設(shè)備對直擊雷和線路侵入的雷電波進行防護故本設(shè)計在 35kV 線路上各裝設(shè)一組 FZ35 型避雷器并在 6kV 側(cè)的兩段母線上裝設(shè)兩組 FZ6 型閥型避雷器置于互感器內(nèi)為了限制入侵波的幅值及陡度保證閥型避雷器的應(yīng)有工作條件變電所進線段設(shè)置保護在變電所四周設(shè)置四根避雷針 變電所的防雷措施 135kV 進線段保護 在進入變電所前兩公里的線段上設(shè)置 GJ35 型避雷線并在進入變電所時在 35kV進線處裝設(shè)管型避雷器據(jù) 35kV母線的最大短路電流為 289kA最小短路電流為 179kA 的條件選用 GXS13505～ 4 型管型避雷器其斷流量下限為 05kA 上限為 4kA 滿足要求 2 裝設(shè)避雷針 母線架高 55 米進出線門型架高 73 米 1 避雷針的布置 布置如圖 81所示在變電所四周裝設(shè)四支避雷針每支針距構(gòu)件在 5米以上接地體在地下應(yīng)與設(shè)備接地線相距 3 米以上 圖 81 避雷針布置圖 2 避雷針有效高度的計算 避雷針的高度 圖中四支避雷針所形成的長方形可將其分為兩個三角形每個三角形外側(cè)按雙支避雷針的方法計算當三角形相鄰各對避雷針的時則全部面積被保護 由雙支避雷針保護范圍計算可知當時其條件為 針 12 的距離等于針 34 的距離即 針 13 的距離等針 24 的距離即 針 14 的距離等針 23 的距離即 由以上計算可知針 12 的高度為 734 113m 針 34 的高度為為 73618 1348m 考慮留有一定富裕度取 19m 兩針間距與針高之比不宜大于 5 故選用 19m 高避雷針 3 被保護物高度水平面上的保護半徑的計算 4 各針間的水平面上保護范圍的一側(cè)最小保護寬度的計算 針 12 保護范圍離兩針安裝地平面的最低高度 針 1 與 3 等于針 2 與 4 針 1 與 4 等于針 2 與 3 量取各 D2 作相應(yīng)的兩針間連接的中垂線量取 各相應(yīng)的值由端點作對應(yīng)針的保護圓的切線即得全部保護范圍若變電所的所有被保護物均被包括在內(nèi)即達到保護要求 從上述計算可知均大于零即變電所全部被保護在其保護范圍 5 避雷針的接地 避雷針的接地采用獨立的接地般與所內(nèi)接地網(wǎng)應(yīng)保持 5米間距采用 5根直徑50mm25m長的鍍鋅鋼管構(gòu)成多邊形 40