光明35KV煤矿变电所设计毕业设计（论文）

光明35KV煤矿变电所设计

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2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）

I

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日

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II

摘 要

变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。

本设计初步设计了煤矿地面35KV变电所设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备的选择、变电所的继电保护等。通过对35KV变电所的负荷统计，用需要系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定主变压器的台数、容量及型号。用标幺法对供电系统进行短路电流计算，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接线方式、运行方式。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母线分段接线。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，选择了断路器、隔离开关、互感器等电气设备，并进行校验。此外还进行了继电保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。

关键词：35KV；变压器的选择；负荷计算；继电保护计算；短路电流计算

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III

Guangming Design of 35KV Coal Mine Substation

Abstract

Substation power system is an important component of the electrical equipment and distribution by the network connection mode according to a certain pose, he obtained power from the power system, through its transformation, distribution, transmission and protection functions, and then power safe, reliable and economical electricity supply to each device to set up places.

The design of the coal mine ground 35KV substation design. The design process includes load calculation, main wiring design, short-circuit calculation, electrical equipment selection, substation relay protection, etc. Through of 35kV transformer substation load statistics, the coefficient method carries on the load computation, according to the results of the computational load of the identified units, capacity and model of the main transformer. Using the standard method, the short-circuit current of the power supply system is calculated, and the data for the selection and the calibration of the electrical equipment are provided. According to the characteristics of coal mine power supply system, the main connection mode and operation mode of substation transformer substation are formulated. 35KV side is the full bridge connection, the main connection of 6KV is single bus block connection. Two main transformers by way of running. According to the current setting value and relevant data, the circuit breaker, isolation switch, transformer and other electrical equipment are selected, and the verification is carried out. In addition, the design and calculation of relay protection are also carried out, and the security of the substation is improved.

Key Words: 35KV; Transformer selection; Load calculation; Relay protection

calculation; Short circuit current calculation

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IV

目 录

摘 要 ..................................................... 2 Abstract .......................................................................................................................... III 目 录 .......................................................................................................................... IV 1 绪论 ................................................................................................................................. 1

1.1电力系统的基本概念 ............................................................................................. 1

1.1.1电力系统的形成 .......................................................................................... 1 1.1.2电力系统运行的特点 .................................................................................. 1 1.1.3对电力系统的基本要求 .............................................................................. 2 1.1.4变电所在电力系统的作用 .......................................................................... 2 1.2煤矿供电的基本要求 ............................................................................................. 3 1.3煤矿变电所的设计原则 ......................................................................................... 4

2 负荷的分析与计算及无功补偿 .............................................................................. 5

2.1负荷分析 ................................................................................................................. 5

2.1.1负荷分析的意义 .......................................................................................... 5 2.1.2负荷分级及供电要求 .................................................................................. 5 2.2负荷计算 ................................................................................................................. 7

2.2.1负荷计算的方法 .......................................................................................... 7 2.2.2 负荷计算过程及结果 ................................................................................. 8 2.3 无功功率的补偿 .................................................................................................. 14

3 主变器的选择 ............................................................................................................ 16

3.1变压器选择的规定 ............................................................................................... 16 3.2变压器台数的选择 ............................................................................................... 16

4 电气主接线的设计 ................................................................................................... 18

4.1 电气主接线的设计原则和要求 .......................................................................... 18

4.1.1电气主接线的设计原则 ............................................................................ 18 4.1.2电气主接线设计的基本要求 ..................................................................... 19 4.2变电所的主结线方式 ........................................................................................... 19 4.3本所主接线方案 ................................................................................................... 21

5 短路电流计算 ............................................................................................................ 22

5.1 短路电流计算的一般概述 ................................................................................ 22

5.1.1 短路的原因 ............................................................................................... 22 5.1.2短路的危害 ................................................................................................ 23

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V

5.1.3短路的类型 ................................................................................................ 23 5.2短路电流计算的目的和方法 ............................................................................... 24

5.2.1短路电流计算的目的 ................................................................................ 24 5.2.2短路电流计算的方法及过程 .................................................................... 24

6 电气设备的选择 ........................................................................................................ 27

6.1 35kv侧电气设备的选择 ..................................................................................... 27 6.2 6kv侧电气设备的选择 ....................................................................................... 29

7 变电所的继电保护 ................................................................................................... 31

7.1主变器保护 ........................................................................................................... 31

7.1.1主变差动保护 ............................................................................................ 31 7.1.2 主变过流保护 ........................................................................................... 33 7.2 6kv配出线的继电保护 ....................................................................................... 33

7.2.1瞬时电流速断保护 .................................................... 错误！未定义书签。

结 论 .......................................................................................................................... 34 致 谢 .......................................................................................................................... 35 参考文献 .......................................................................................................................... 36 附 录 .......................................................................................................................... 37

1 绪论

1.1电力系统的基本概念

1.1.1电力系统的形成

电能是一种十分重要的二次能源，他能够方便而经济地从蕴藏于自然界中的一次能源中转换而来，并且可以简便地转换成其他形式的能量供人们使用。由于电能具有转换容易、运输方便、易于控制等优点，因此，电能已广泛应用于社会生产的各个领域和社会生活的各个方面，已成为不可缺少的重要能源，在国民经济中占有重要的地位[1]。

通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个整体，称为电力系统。在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网，它由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成，可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型。 1.1.2电力系统运行的特点

电能与其他工业生产相比，具有以下明显的特点： 1、电能不能大量存储

在电力系统中，电能的生产、输送、分配和消耗的全过程，几乎是同时进行的。发电厂在任何时刻生产的电能必须等于该时刻用电设备消耗的电能与变换、输送和分配环节中消耗的电能之和[2]。

2、过渡过程十分短暂

由于电能是已电磁波的形式传播的，其传播速度非常快，所以，当电力系统运行情况发生变化时所引起的过渡过程是十分短暂的[2]。

3、与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切

由于电能具有使用灵活、易于转换和控制方便等特点，国民经济各部门广泛使用电能作为生产的动力，人民生活用电也日益增加，因此，电能生产与国民经济各部门和人们日常生活关系密切，息息相关[2]。

1.1.3对电力系统的基本要求

1、保证供电的可靠性

保证供电的可靠性是电力系统运行中一项极其重要的任务。因为供电中断将会使生产停止、生活混乱，甚至危机人身和设备安全，造成十分严重的后果。

2、保证良好的电能质量

电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量的优劣对设备寿命和产品质量等有较大的影响。

3、为用户提供充足的电能

电力系统要为国民经济各部门提供充足的电能，最大限度地满足用户用电的需求。

4、提高电力系统运行的经济性

电能是国民经济各部门的主要动力，电能生产消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重也很大，因此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。 1.1.4变电所在电力系统的作用

电力系统是由变压器，输电线路，用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产,例如发电机，变换,例如变压器、整流器、逆变器，输送和分配（电力传输线，配电网），消费；另一类是控制元件，它们改变电力系统的运行状态，例如同步发电机的励磁调节器、调速器以及继电器等。

且变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：

表2-1 变电所种类

枢纽变电所 位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500KV的变电所 中间变电所 高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330KV，同时又降压供当地用电，起中间环节的作用 地区变电所 高压侧一般为110~220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所 终端变电所 在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所 1.2煤矿供电的基本要求

1 、供电可靠

供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏[3]。

2 、供电安全

供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故[3]。

煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。

3 、保证供电质量

衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。按照《电力工业技术管理法规》规定，对于额定频率为50Hz的工业用交流电，其频率相对于额定值的偏差不允许超过±0.2-±0.5Hz，即为额定频率的±0.4-±1％

[3]

。

4 、技术经济合理

技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量[3]。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.3煤矿变电所的设计原则

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB 50059-92《35～110kV变电所设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行矿山供电设计必须遵循以下原则[4]：

1、遵守规程、执行政策

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

2、安全可靠、先进合理

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

3、近期为主、考虑发展

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

4、全局出发、统筹兼顾

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。矿山供电设计是整个煤矿设计中的重要组成部分。矿山供电设计的质量直接影响到煤矿的生产及发展。作为从事矿山供电工作的人员，有必要了解和掌握矿山供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

2 负荷的分析与计算及无功补偿

2.1负荷分析

2.1.1负荷分析的意义

进行电力设计的基本原始资料是用电部门提供的用电设备安装容量。这些用电设备品种多，数量大，工作情况复杂。如何根据这些资料正确估计所需的电力和电量是一个非常重要的问题。估计的准确程度，影响电力设计的质量，如估算过高，将增加供电设备的容量，使供配电系统复杂，浪费有色金属，增加初期投资和运行管理工作量。而估算过低，又会使供配电系统投入运行后，供电系统的线路和电气设备由于承担不了实际的负荷电流而过热，加速绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行[1]。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响计算负荷的因素有很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可行，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，他与设备的性能，生产的组织，生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。

求计算负荷的工作称为负荷计算。计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选择供配电系统供电线路的导线截面，变压器容量，开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。

2.1.2负荷分级及供电要求

1负荷分级

（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，造成重大的政治影响，经济损失，如重大的设备损坏，重大产品报废。或者公共场所秩序的严重混乱。对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽，通信枢纽，国家级承担重大活动的会堂，国家级的体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要的负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷，一级特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负

荷[8]。

（2）二级负荷：中断供电将造成较大的政治影响，造成设备局部的破坏或生产流程紊乱且需要较长时间才能恢复，或者大量的产品报废，重要产品大量减产，造成较大经济损失[8]。中断供电也将影响重要用电单位的正常工作，以及中断供电将造成大型影剧院，大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序的混乱。

（3）三级负荷：三级负荷为一般的电力负荷，不属于一二级负荷的，都为

三级负荷[8]。

2.各自的供电要求如下：

（1）一级负荷：应由两个独立电源供电，当一个电源故障时，另一个电源不至于同时损坏。特别重要的一级负荷，除了两个独立电源外，还应设置应急电源，为了保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他级别的负荷接入应急供电系统。关于应急电源方式的选用，可参照下列原则：(1)蓄电池包括静态交流不间断电源装置，适用于允许中断供电时间为毫秒级别的负荷供电。（2）供电网络中有效地独立于正常电源的专用配电线路，适用于允许中断供电时间为1.5S以上的负荷供电。（3）独立于正常电源的快速自启动发电机组，适用于允许中断供电时间为15S以上的负荷供电。常用的应急电源可使用下列几种电源：（1）独立于正常电源的发电机组 (2)供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路。(3)蓄电池 （4）干电池。

（2）二级负荷：二级负荷也属于重要负荷，二级负荷也要求有两路独立电源供电，或用两回路送到适宜的配电点。当工作电源失去时，由运行人员手动操作投入备用电源。供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定要在同一变电所）。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和维修。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部的二级负荷。

（3）三级负荷：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊的要求。

2.2负荷计算

2.2.1负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式系数法和电位产品耗电量法等几种。

本设计将采用需要系数法予以确定。 所用公式有：

(1)、单组用电设备的计算负荷

单组用电设备的计算负荷应按下式计算:

P30?KdPe (2.1) Q30?Petan? (2.2)

S30? 式中

P30?Q30 (2.3)

22P30、Q30、S30-----该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kw、kvar、kVA

Pe-----该组用电设备额定容量,kw

Kd,cos?-----该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数

tan?------与cos?相对应的正切值

(2)、变电所总计算负荷

将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷.

P?Q??Ksp?P30 (2.4)

?Ksq?Q30 (2.5) (2.6)

S??式中

P2??Q2?PQS???-----变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw、kvar、

kVA

?P?Q3030-----变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和, kw、kvar

KspKsq-----各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷同时系数,组数越多其值越小,本设计取,Ksp?0.9Ksq?0.95

变电所的功率因数为

P?cos??S? (2.7)

2.2.2 负荷计算过程及结果

表2-1光明35KV煤矿变电所6KV侧用户负荷表 编号 设备名称 电动机额定容量kW 安装台数/工作台数 1/1 1/1 3/2 2/1 2/1 5/3 5/2 设备容量kW 安装容量 工作容量 需用系数 cosφ 年最大工作小时数 1 地面高压 (1) 主井提升机 (2) 副井提升机 (3) 压风机 2 南风井 3 北风井 4 地面低压 (1) 机修厂 (2) 家属区 (3) 工业广场 (4) 排矸系统 (5) 洗煤厂 (6) 水源井 5 井下高压 (1) 主排水泵（最 大涌水量） (2) 主排水泵（最 小涌水量） 6 井下低压 (1) 350变电所 (2) 430变电所 (3) 520变电所 2000 1600 600 1600 1600 1250 1250 2000 1600 1800 3200 3200 6250 6250 2000 1600 1200 1600 1600 888 735 1879.6 1277.1 3164 175 3750 2500 912 905 899 0.9 0.8 0.8 0.93 0.93 0.4 0.5 0.678 0.65 0.6 0.8 0.85 0.85 0.6 0.6 0.62 0.85 0.85 0.9 0.95 0.95 0.65 0.7 0.773 0.727 0.8 0.8 0.85 0.85 0.7 0.7 0.7 3000 1500 3600 8760 8760 2000 2000 5435 4000 5000 2000 5000 4200 4200 4200

(4)

井底车场 642 0.6 0.8 4200 根据所给用户负荷表计算过程如下： 1、地面高压 （1）主井提升机：

tan??1?cos2?1?0.852??0.456cos?0.85

P30?KdPe?2000*0.9?1800 Q30?Petan??1800*0.456?1116.0

S30?P30?Q30?2218002?11162?2117.6

（2）副井提升机：

tan??

1?cos2??cos?1?0.852?0.4560.85

P30?KdPe?1600*0.8?1280.0 Q30?Petan??1280*0456?793.6

S30?P30?Q30?1280.02?793.62?1505.922

（3）压风机：

1?cos2?1?0.92tan????0.35cos?0.9

P30?KdPe?0.8*1200?960 Q30?Petan??960*0.35?460.8

S30?P30?Q30?9602?460.82?1066.722

2、南风井：

1?cos2?1?0.952tan????0.24cos?0.95 P30?KdPe?1600*0.93?1488 Q30?Petan??1488*0.24?489

S30?P30?Q30?14882?4892?1566.322

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/r033.html