35kv变电所设计论文毕业论文

台城煤矿35kv变电所初步设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II)1概述 (1)1.1 设计依据 (1)1.2 设计目的及围 (1)1.3 煤矿基础质料 (2)1.3.1 地理位置 (2)1.3.2 矿井主要技术经济指标 (2)1.3.3 供电电源 (3)2 负荷计算 (4)2.1 负荷计算的目的 (4)2.2 负荷计算方法 (4)2.2.1用电设备组计算负荷的确定 (4)2.2.2多组用电设备组的计算负荷 (5)2.3 负荷计算过程 (5)2.3.1 井下负荷计算 (5)2.3.2 地面负荷计算 (8)2.4地面系统分类 (11)2.5全矿负荷总计 (15)3 无功功率补偿 (16)3.1 功率因数的概念和无功功率的影响 (16)3.2 提高功率因数的意义 (16)3.3 提高功率因数的方法 (17)3.3.1 提高负荷的自然功率因数 (17)3.3.2 人工补偿法提高功率因数 (17)3.4 并联电容器补偿无功功率 (17)3.4.1 电容器并联补偿的工作原理及接线方式 (17)3.5补偿容量的选择 (18)4 主变压器的选择 (20)4.1 变压器的选择 (20)4.2变压器的功率损耗 (21)4.2.135kV侧全矿负荷计算及功率因数校验 (21)4.3 变压器的经济运行 (22)5系统主接线方案的选择 (23)5.1 对主接线的基本要求 (23)5.2 本所电气主接线方案的确定 (23)5.2.1桥形接线 (23)5.2.2二次侧单母分段接线 (25)6短路电流计算 (27)6.1短路电流的危害及种类 (27)6.2短路电流计算的目的 (28)6.3短路电流计算方法 (29)6.3.1 线路阻抗计算 (29)6.3．2 短路电流应计算的数值 (30)6.4各元件短路阻抗标幺值计算 (30)6.5短路电流计算过程 (32)7高压电气设备的选择 (38)7.1 高压电气设备选择原则 (38)7.2 35KV高压开关设备的选择及校验 (39)7.2.1 KYN61-40.5 开关柜的使用环境条件 (39)7.3 10KV高压开关设备的选择及校验 (42)7.3.1低压开关柜断路器的校验 (43)7.3.2 10kv侧开关柜互感器的校验 (44)8 电力线路的选择 (47)8.1 35kV输电线路的选择与校验 (47)8.2 10kV母线、架空线和电缆的选择与校验 (49)8.2.1 10kV母线的选择 (49)8.2.2 皇后风井变电所架空线选择及校验 (50)8.2.3 下井电缆的选择与校验 (52)9 微机保护设计 (55)9.1电力系统微机保护概述 (55)9.1.1微机保护的发展 (55)9.1.2 微机保护发展趋势 (56)9.1.3 微机保护的特点 (56)9.2 微机继电保护的构成及原理 (57)9.2.1 微机保护的硬件系统 (57)9.2.2 微机保护的软件系统 (58)9.3 微机设备选型 (60)9.4 PS6000厂站自动化系统的特点 (60)9.4.1 PSL640系列数字式线路保护测控装置特性 (60)9.5保护定值的整定计算 (67)结论 (69)致谢 (70)参考文献 (71)1概述1.1 设计依据（1）中华人民国建设部及国家技术监督局联合发布的《矿山电力设计规》。

(2) 中华人民国电力公司发布的《35kV～110kV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）。

（5）国家发展改革委国家环保总局关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知｛发改能源〔2007〕1456号｝。

(6) 国家有关煤炭工业的“规程”、“规”及技术政策。

(7) 设计委托书。

1.2 设计目的及围通过对煤矿供电系统的设计能够对矿井供电系统更加深入的了解，学会应用煤矿供电的理论知识，具体解决矿井供电的实际技术问题，做到理论与实践较好的结合，培养分析问题、解决问题的能力。

本论文的设计容包括：（1）矿井负荷计算和无功功率补偿；（2）地面35kV变电所主变压器的选择与校验；（3）地面35kV变电所主接线方案确定；（4）短路电流计算；（5）地面35kV变电所一次设备的选择校验；（6）地面35kV变电所二次回路方案的选择（7）地面35kV变电所的继电保护的整定。

1.3 煤矿基础质料1.3.1 地理位置台城煤矿位于市郊区河底镇台城村西1.5km处，地跨市郊区河底镇和盂县路家村镇，行政区划属市郊区河底镇所辖，其地理坐标为：北纬37°58′50″—38°00 ′03″ ，东经113°25′05″—113°28′20″。

井田东西长4.793km，南北宽2.2km，面积8.8496km2，批采深度为980～700m标高。

该矿东与荫营煤矿和市矾窑煤矿相邻，南与阳煤集团一矿相邻，西、西南与与圣天宝地清城煤矿有限集团公司相邻，北与盂县恒兴泰煤业和盂县路空村乡家村煤矿相邻，东北为市燕龛煤炭有限责任公司燕龛煤矿。

1.3.2 矿井主要技术经济指标（1）矿井设计生产能力为1.20Mt/a。

（2）井田开拓方式为斜井开拓方式。

（3）矿井设两个开采水平：现有的一水平标高为+875m，开采3号煤层、9号煤层；新增的二水平标高为+785m，开采15号煤层。

（4）矿井保有地质资源/储量为114724kt，工业储量为104890.2kt，设计可采储量为55025kt。

（5）矿井设计服务年限为33a。

（6）矿井以两个采区一个综采工作面和一个综放工作面保证设计生产能力。

（7）矿井技术改造达产时，新增井巷工程量 16165 m，掘进体积195184 m3。

（8）矿井技术改造工程新增工业建筑物构筑物总体积83402.0m3，新增总面积12344.3m2。

（9）井在籍总人数904人，全员效率6.0t/工。

（10）矿井技术改造概算总投资41681.09万元，吨煤投资555.75元/t。

（11）成本191.40元/ t。

（12）造建设总工期 27个月。

1.3.3 供电电源本矿井位于市郊区，现有矿井地面35/10kV矿井变电所一座和双回路35kV架空供电线路。

一回主供电源引自苇泊110kV变电站，长度9.5km；另一备用电源线路引自燕龛35kV变电站，长度2.77km。

⑴苇泊 110kV变电站该站设有31.5MVA主变压器两台。

110kV双回线电源分别引自地区长岭220kV变电站以及盂县温池220kV变电站。

⑵燕龛35kV变电站该站设有6.3MVA和3.15MVA主变压器各一台。

双回路35kV电源线路，一回引自苇泊110kV变电站，长度6.3km；另一回路引自台城35kV变电站，架设长度2.77km。

两个变电站之间相互联络，形成环形供电系统，正常开环运行，既有独立的电源，又能相互备用，具有较高的可靠性。

根据矿井负荷统计，在矿井最大负荷时主供电源线路苇程线的电压损失为 2.34%，当主供电源线路故障检修而由备用电源供电时，考虑到35kV变电站最大负荷的情况，苇泊——燕龛——台城全线电压损失约为4%。

2 负荷计算2.1 负荷计算的目的正确计算或估算电力负荷的大小是供电设计系统中的重要基础，统计好电力负荷后，才能进行供电系统中电力电缆，变压器，开关设备的选择，也是保障供电系统安全可靠运行的重要环节。

负荷计算过小，将使电气设备和导线处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁；负荷计算过大，将使电气设备和导线截面选的过大，造成投资和有色金属的浪费。

2.2 负荷计算方法求计算负荷的方法包括需用系数法，利用系数法，二项式法等，其中煤矿供电系统中多采用需用系数法。

在实际工作中，用电设备往往不是满负荷运行的，实际的负荷容量小于其额定容量，一组用电设备中，根据生产需要，所有的设备也不一定同时工作，同时工作的设备，其最大负荷出现的时间也不相同。

因此，所有用电设备的实际负荷总容量总是小于其额定容量的总和。

用电设备实际的负荷容量与额定容量的比值，称为需用系数。

根据用电设备额定容量及需用系数计算实际负荷的方法，称为需用系数法。

本设计采用需要系数法进行负荷计算，具体步骤如下：2.2.1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：∑=N d ca P K P ，kWϕtan ca ca P Q = , kvar （2-1） 22ca ca ca Q P S +=，kVA式中ca P 、ca Q 、ca S ——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；∑N P ——该用电设备组的设备总额定容量，kW ；ϕtan ——功率因数角的正切值；d K ——需要系数，由表查得。

2.2.2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s K 。

具体计算如下：∑=∑=mi i N di s ca P K K P 1)(∑=∑=m i i i N di s ca P K K Q 1)tan (ϕ （2-2）22caca ca Q P S += 式中、ca Q 、ca S ——为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；s K ——同时系数；m ——该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；i N i i d P K ∑、、ϕtan ——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、总设备容量；2.3 负荷计算过程2.3.1 井下负荷计算由负荷统计表查出各用电设备组的需要系数d K 和功率因数ϕcos ，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷，具体过程如下：⑴ 对一水平主排水泵K d =0.84，cos φ=0.85，tan φ=0.62 110kW e P =则有功功率 P =K P =0.84×110=94.2KWca P无功功率 Qca1=Pca1tan φ=94.2×0.62=57.3kVar视在功率 222ca12ca1ca13.572.94Q P S +=+==108.7KV ·A ；（2）对二水平主排水泵K d =0.84，cos φ=0.85，tan φ=0.62 220kW =e P则有功功率 P ca1=K d P N1=0.84×220=184.8KW无功功率 Q ca1=P ca1tan φ=184.8×0.62=114.5kVar 视在功率222ca22ca2ca25.1148.184Q P S +=+== 217.4 KV ·A ；（3）一水平车场及9号煤大巷K d =0.7，cos φ=0.7，tan φ=1.0 142.6kW =e P则有功功率 P ca1=K d P N1=0.7×142.6=99.8KW无功功率 Q ca1=P ca1tan φ=99.8×1.0=99.8kVar视在功率 222ca32ca3ca38.998.99Q P S +=+== 142.6 KV•A；（4）15101综采工作面K d =0.55，cos φ=0.7，tan φ=1.02 2200kW =e P则有功功率 P ca1=K d P N1=0.55×2458=1351.9KW无功功率 Q ca1=P ca1tan φ=1351.9×1.02=1378.9kVar视在功率 222ca42ca4ca49.13789.1351Q P S +=+== 1931.3 KV ·A ；（5）9043综采工作面d K =0.62，ϕcos =0.7，ϕtan =1.02 1626kW =e P则有功功率 P ca1=K d P N1=0.62×1626=1008KW无功功率 Q ca1=P ca1tan φ=1626×1.02=1028kVar视在功率 2222ca510281008Qca5P Sca5+=+==1440KV ·A用同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷，结果记入表2-1井下负荷表中。