山西大同煤礦變電所設(shè)計(jì).doc

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前言 本設(shè)計(jì)目的是通過本次設(shè)計(jì)鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力以及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技能。 電力是企業(yè)生產(chǎn)的主要能源。對(duì)企業(yè)應(yīng)做到可靠、安全和生產(chǎn)的需要，供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由電氣設(shè)備及配電線路按一定的接線方式所組成；它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地送到每一個(gè)用電設(shè)備的裝設(shè)場(chǎng)所，再利用電氣控制設(shè)備來決定用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，最終使電能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。 本設(shè)計(jì)的礦變電所位于山西省大同市境內(nèi)，是一個(gè)終端變電所，只供煤峪口礦用電，設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)為35/6kV，考慮的對(duì)象是年產(chǎn)280萬噸礦井的35KＶ變電所設(shè)計(jì)，立井深度650m，按照一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷供電方式設(shè)計(jì)變電所。上級(jí)變電所至此變電所的供電電壓等級(jí)為35KV，且二者相距54km，設(shè)計(jì)供電方式為雙回路架空線供電，出線斷路器過流保護(hù)的設(shè)計(jì)動(dòng)作時(shí)間為2.5s。 變電所所在地點(diǎn)有其獨(dú)特的氣候地質(zhì)特點(diǎn)，最熱月室外最高氣溫月平均值為35℃；室內(nèi)最高氣溫月平均值為25℃；土壤最高氣溫月平均值為27℃；凍土厚度為0.45ｍ，土質(zhì)為沙質(zhì)粘土。西北風(fēng)，年降水量384mm,礦井的涌水量最大為220m3/h,正常為170 m3/h，礦山年工作天數(shù)為300天，工作制為“四班六小時(shí)”。 目錄 一.電力負(fù)荷計(jì)算 1 1.1 概述 1 1.2 負(fù)荷計(jì)算方法的比較 1 1.3功率因數(shù)的提高 4 1.31 電容數(shù)量和補(bǔ)償方式的確定 5 二、高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇 7 2.1 初選變壓器 7 2.2 主變壓器的校驗(yàn)及技術(shù)方案的比較 9 2.3 變壓器運(yùn)行方式的選擇 10 2.4.高壓主接線系統(tǒng)的選擇 10 2.5短路電流計(jì)算 12 2.6變電所位置的選擇和變電所的分類 13 三、導(dǎo)線截面積的選擇 15 3.1 高壓側(cè)導(dǎo)線截面積的選擇和校驗(yàn) 15 3.1.1 6KV配出線選擇 15 3.2 6KV側(cè)母線的選擇校驗(yàn) 20 3.3民用導(dǎo)線的選擇和校驗(yàn) 21 四、高壓電氣設(shè)備的選擇 22 4.1 高壓斷路器的選擇和校驗(yàn) 22 4.2 隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 23 4.3高壓熔斷器選擇和校驗(yàn) 24 4.4電流互感器選擇和校驗(yàn) 25 4.5電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 25 4.6高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 25 五、低壓設(shè)備的選擇 27 5.1 低壓斷路器的選擇和校驗(yàn) 27 5.2低壓熔斷器的選擇和校驗(yàn) 27 結(jié)束語 28 參考文獻(xiàn) 29 一.電力負(fù)荷計(jì)算 1.1 概述 工礦企業(yè)負(fù)荷計(jì)算，首先需收集必要的負(fù)荷資料，按表2—9的格式做成負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表，計(jì)算或查表求出各負(fù)荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)，然后由低壓到高壓逐級(jí)計(jì)算各組負(fù)荷，在進(jìn)行負(fù)荷歸總時(shí)，應(yīng)計(jì)入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時(shí)系數(shù)后，就可求得礦井６kV母線上的總計(jì)算負(fù)荷，作為初選主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的主要依據(jù) ,功率因數(shù)的補(bǔ)償計(jì)算與主變壓器的容量、負(fù)荷率及運(yùn)行方式密不可分 。 1.2 負(fù)荷計(jì)算方法的比較 供電設(shè)計(jì)常采用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有：需用系數(shù)法、二項(xiàng)系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品電耗法等。 需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)于任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計(jì)算結(jié)果基本上符合實(shí)際，尤其對(duì)各用電設(shè)備容量相差較小，且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組，因此，這種計(jì)算方法采用最廣泛。 二項(xiàng)系數(shù)法主要適用于各用電設(shè)備容量相差大的場(chǎng)合，如機(jī)械加工企業(yè)、煤礦井下綜合機(jī)械化采煤工作面等。 利用系數(shù)法以平均負(fù)荷作為計(jì)算的依據(jù)，利用概率論分析出最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的關(guān)系，這種計(jì)算方法目前積累的實(shí)用數(shù)據(jù)不多，且計(jì)算步驟較繁瑣，故工程應(yīng)用較少。 單位指標(biāo)法適用于設(shè)備功率不明確的各類項(xiàng)目，例如民用建筑等。 結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，采用需要系數(shù)法。 主井絞車： Pc1=Kx1PN1=0.842200=1848kw Qc1=PC1tan=8400.70=1290kvar SC1==2254kva 副井絞車的計(jì)算容量如下： Pc2=Kx1PN1=0.851600=1360kw Qc2=PC1tan= 13600.40=801kvar SC2= =1581kva 壓風(fēng)機(jī)的計(jì)算容量如下： Pc3=Kx3PN3=0.88400=1700kw Qc2=PC3tan=1700(-0.79)=-731kvar SC3==1850.5kva 對(duì)于壓風(fēng)機(jī)，由同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其cosφ標(biāo)出負(fù)值，其原因是：同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)負(fù)荷率＞0.9，且在過勵(lì)磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，故為負(fù)值。 主扇風(fēng)機(jī)的計(jì)算容量如下： Pc4=Kx4PN4=0.88800=704kw Qc4=PC4tan=704(-0.65)=-162kvar SC4==7224kva 又如，對(duì)于扇風(fēng)機(jī)，由同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其cosφ標(biāo)出負(fù)值，其原因是：同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)負(fù)荷率＞0.9，且在過勵(lì)磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，故為負(fù)值。 水庫(kù)的計(jì)算容量如下： Pc5=KxPN5=0.7900=630kw Qc5=PCtan=6300.56=782kvar SC5==1400kva 廣場(chǎng)照明的計(jì)算容量如下： Pc6=KxPN6=0.7354=248kw Qc6=PC6tan=2470.67=170kvar SC6==3894kva 水源井的計(jì)算容量如下： Pc7=KxPN7=0.842200=1848kw Qc7=PC7tan=8400.54=1290kvar SC7==2254kva 選煤廠的計(jì)算容量如下： Pc8=Kx8PN8=0.82200=170kw Qc8=PC8tan=1700.75=105kvar SC8==1754kva 住宅區(qū)的計(jì)算容量如下： Pc9=Kx1PN1=0.8750=588kw Qc9=PC9tan=5880.60=349kvar SC9==684kva 醫(yī)院的計(jì)算容量如下： Pc10=Kx1PN1=0.5680=477.4kw Qc10=PC1tan=477.40.55=487kvar SC10==682kva 行政樓的計(jì)算容量如下： Pc11=Kx1PN1=0.75500=345kw Qc11=PC1tan=3450.43=259kvar SC11==431kva 主排水泵的計(jì)算容量如下： Pc12=Kx1PN1=0.884000=3400kw Qc12=PC1tan=34000.66=1938kvar SC12==3914kva 采區(qū)供電的計(jì)算容量如下： Pc13=Kx1PN1=0.81647=1294kw Qc13=PC1tan=12940.58=1141kvar SC13===1725.3kva 井底車場(chǎng)的計(jì)算容量如下： Pc14=Kx1PN1=0.6642=385.3kw Qc13=PC1tan=385.20.85=289kvar SC14==482kva 綜采機(jī)組的計(jì)算容量如下： Pc15=Kx1PN1=0.7642=450kw Qc15=PC1tan=4500.77=395kvar SC15==642kva 負(fù)荷總計(jì)如下： 1848+1360+1700+704+630+1110+140+1900+588+477.4+345+3400+5528.6=14165kW 1290+801-731-162+782+170+105+1424+349+487+259+1938+3754=8538.5kvar 最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)， ，則： ==0.914165 =12658.5kw =0.958538.5=8111.6kvar =15034.41kva cos==0.84 1.3功率因數(shù)的提高 ⑴ 提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù) 在生產(chǎn)中，盡量采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，避免電動(dòng)機(jī)與變壓器的轉(zhuǎn)載運(yùn)行；對(duì)不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機(jī)，采用高壓電動(dòng)機(jī)等。在本設(shè)計(jì)中，扇風(fēng)機(jī)和壓風(fēng)機(jī)就采用了同步電動(dòng)機(jī)，它對(duì)該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補(bǔ)償作用。 ⑵ 人工補(bǔ)償法 多采用同步調(diào)相機(jī)和靜電電容器等人工補(bǔ)償裝置。目前礦井變電所多在6KV母線上裝設(shè)靜電電容器來進(jìn)行集中補(bǔ)償。并聯(lián)移相電容器的簡(jiǎn)單原理：主要是利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負(fù)載的無功功率相互交換，從而減小負(fù)載向電網(wǎng)吸取的無功功率，提高了整個(gè)負(fù)荷相對(duì)電源的功率因數(shù)。 綜上所述，由于礦井設(shè)備的自然功率差，并聯(lián)電容器補(bǔ)償法有投資少，有功功率損耗小，運(yùn)行維修方便，故障范圍小、無震動(dòng)與噪聲、安裝地點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，宜選用人工補(bǔ)償法。 1.31 電容數(shù)量和補(bǔ)償方式的確定 1、利用電容器補(bǔ)償所需的容量 目前礦井變電所多在6KV母線上裝設(shè)靜電電容器來進(jìn)行集中補(bǔ)償。因全礦自然功率因數(shù)=0.748<0.9，所以應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9，即=0.9，則全礦所需的補(bǔ)償容量為： =12658.5（0.646－0.484）=2050.67kvar 考慮到無功自動(dòng)補(bǔ)償控制器電容器投切的回路數(shù)為4、6、8、10、12等。故選擇成套并聯(lián)電容器屏，可安裝的電容器組數(shù)為18組。則需要安裝的電容器單組容量為 qrc===170.5kvar 根據(jù)礦山自然條件，查表選擇BBF6.3-200-1W型并聯(lián)電容器，每組容量qrc=200kvar.總?cè)萘繛?2200=2400kvar =12658.5kW Q∑-Qrc=8111.6-2400=5711.6kvar Sc==13887.4kva 功率因數(shù) cos===0.91＞0.9,滿足要求。 低壓并聯(lián)電容器組一般應(yīng)采用“△”接法。因?yàn)椋? ⑴ “△”接線可以防止電容器容量不對(duì)稱而出現(xiàn)的過電壓。 ⑵ “△”接法若發(fā)生一相斷線，只是使各相的補(bǔ)償容量有所減小，不致于嚴(yán)重不平衡 。 ⑶ 采用“△”接法可以充分發(fā)揮電容器的補(bǔ)償能力。 因此在電壓相等的情況下，因盡量采用“△”接法。 二、高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇 2.1 初選變壓器 由于煤礦變電所有一類負(fù)荷，并且有兩個(gè)回路供電，經(jīng)統(tǒng)計(jì)全礦一、二類負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷為：有功功率12322kW,無功功率7761.5kvar.所以總的視在容量為 12322+7761.52=20083.52KVA，占全礦計(jì)算負(fù)荷的比例為 20083.52/24498.8=0.82，有較多的一、二級(jí)負(fù)荷，所以選擇兩臺(tái)變壓器。 S===21400.7kva 根據(jù)SNT≥S,所以初選變壓器為S-25000/35 Ic===1336.3A 線路損耗計(jì)算如下： 查表得架空線的每組電阻和每組電抗分別為r=0.221,x=0.136,架空線總長(zhǎng)度為12.4km ∴==14.6kw =2.3kvar 查表得電纜的每組電阻和每組電抗分別為r=0.110 x=0.070,電纜的總長(zhǎng)度為4.5km ∴= = ∴電力線路有功功率損耗：= 電力線路無功功率損耗： 變壓器損耗的計(jì)算如下： 根據(jù)表格可知，變壓器的鐵損PFe=21.28KW PCu=99KW I0%=0.32 Uk%=8.0 == 變壓器的有功功率損耗： PT=2(PFe+PCu2)=241.84kw Q0≈I0%Sr.T/100≈80kvar Qk≈Uk%Sr.T/100≈2000kvar 變壓器的無功功率損耗: QT=2(Q0+Qk2)=2720kvar 全礦總負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如下： +Pw=12658.5+17.3+241.84=12917.64kw +Qw =5711.6+5+2720=8436.6kw =14554.7kva 查表5，選S-16000/35 2.2 主變壓器的校驗(yàn)及技術(shù)方案的比較 Snt=16000kvar 變壓器采用兩臺(tái)變壓器運(yùn)行，每臺(tái)容量為＞14554.7kvar,所以選擇兩臺(tái)的S-16000/35合適。 技術(shù)方案的比較：若變壓器采用一臺(tái)運(yùn)行，容量為16000KVA, 一臺(tái)主變的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，應(yīng)用設(shè)備少，花錢少，占地面積、控制設(shè)備等都少；缺點(diǎn)時(shí)當(dāng)負(fù)荷變化大時(shí)，沒有調(diào)節(jié)的余地，會(huì)消耗大量的無功，檢修時(shí)會(huì)全部停電。 兩臺(tái)主變的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠，按照規(guī)定一級(jí) 二級(jí)負(fù)荷需要兩個(gè)電源進(jìn)線，當(dāng)一條故障時(shí)，另一條可以提供全部負(fù)荷用電，可以互換檢修，負(fù)荷小時(shí)可以只投運(yùn)1臺(tái)，減少無功損耗；缺點(diǎn)是應(yīng)用設(shè)備多，花錢多、接線復(fù)雜。 2.3 變壓器運(yùn)行方式的選擇 并列運(yùn)行，數(shù)臺(tái)變壓器共同為一個(gè)負(fù)載供電提高供電可靠性。當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中有一臺(tái)損壞時(shí)，只要迅速將之從電網(wǎng)中切除，另一臺(tái)或兩臺(tái)變壓器仍可正常供電；檢修某臺(tái)變壓器時(shí)，也不影響其它變壓器正常運(yùn)行從而減少了故障和檢修時(shí)的停電范圍和次數(shù)，提高供電可靠性。 分列運(yùn)行，指在有兩臺(tái)及以上的變壓器對(duì)一片負(fù)荷供電，根據(jù)負(fù)荷情況每臺(tái)變壓器分別帶不同的負(fù)荷，彼此之間不交叉。優(yōu)點(diǎn)是，供電接線方式可以很簡(jiǎn)化，可以根據(jù)負(fù)荷情況方便部署供電線路。缺點(diǎn)是供電可靠性較差，變壓器發(fā)生故障時(shí)無法保障供電。 2.4.高壓主接線系統(tǒng)的選擇 （１）確定35KV/6KV主接線 35kV變電所主接線一般有單母線、單母線分段、雙母線接線、單元接線、內(nèi)橋式、外橋式方式等接線方式。具體分析如下： 單母線優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少，但可靠性與靈活性不高。一般供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級(jí)負(fù)荷。在此設(shè)計(jì)中，全部為二級(jí)負(fù)荷，因此可以考慮單母線接線方式。 單母線分段，可提高供電的可靠性和靈活性。兩路電源一用一備時(shí)，分段斷路器接通運(yùn)行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護(hù)裝置作用下自動(dòng)斷開。兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行。任一電源故障，分段斷路器可自動(dòng)投入。 雙母線接線方式能保證所有出線的供電可靠性，用于有大量一、二級(jí)負(fù)荷的大型變配電所。成本相對(duì)較大。 橋式接線，分內(nèi)橋式和外橋式和全橋三種，由于礦井變電所主變壓器選擇兩臺(tái)，而且主變壓器一次側(cè)有隔離開關(guān)與母線連接，對(duì)環(huán)形系統(tǒng)中的電壓等級(jí)35kV在變壓器容量為16000kVA及以上時(shí)，超過了隔離開關(guān)切合空載變壓器的能力，此時(shí)必須采用有五個(gè)斷路器組成的全橋接線，全橋接線比外橋接線或內(nèi)橋接線多了二個(gè)斷路器，而全橋接線具備了外橋和內(nèi)橋的優(yōu)特點(diǎn)，所以本礦井35KV側(cè)選用全橋接線，6KV側(cè)選用單母線分段接線，以利于保障供區(qū)的可靠性和提高操作的靈活性。考慮到現(xiàn)代礦井對(duì)供電系統(tǒng)要求較高。 QF2 QF3 QF1 內(nèi)橋型 外橋型 QF1 QF3 2.5短路電流計(jì)算 研究短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍，并且選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；可以選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除短路故障；采取限流措施，確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。 1、 35kV母線K1點(diǎn)短路 設(shè)Sd=100MVA,Ud1=cUn=1.0535=36.75kV, Ud2=6.3 短路參數(shù)Id1=Sd/Ud1=100/36.75=1.57KA Id2=Sd/Ud2=100/6.3=9.16KA 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)===0.125 架空線路= x*l=0.454=1.60 變壓器===0.5 求k-1點(diǎn)短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總阻抗標(biāo)幺值 =0.125+1.60=1.725 三相對(duì)稱短路電流初始值I==0.91KA 其他三相短路電流I∞= I=0.91 ish=2.550.91=2.32 kA Ish=1.510.91=1.37kA 三相短路容量S==57.97KVA 求k-2點(diǎn)短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 ⑴兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 總電抗標(biāo)幺值=1.725+0.5/2=1.975 三相短路電流周期分量有效值 I==4.64 其他三相短路電流I∞= I=4.64 ish=2.554.64=11.83 Ish=1.514.64=7.00 三相短路容量S==50.63KVA 2.6變電所位置的選擇和變電所的分類 變電所的分類：獨(dú)立變電所，附設(shè)變電所，地下變電所，桿式變電所，組合變電所。 35KV變電所一般為獨(dú)立建筑物，典型方案是二層樓結(jié)構(gòu)。底層設(shè)置主變壓器室、6KV配電室和6KV電容器室，二層設(shè)置35KV配電室、二次設(shè)備室及控制室。變電所的室內(nèi)外布置選擇考慮以下的條件和要求，應(yīng)接近負(fù)荷中心，運(yùn)行安全和操作巡視方便，布置緊湊合理，盡量減少占用農(nóng)田，不被積水淹侵，變電所占地面積2000m2. 本所的布置是35kV線路經(jīng)終端引入，6kV線路由變電所另一側(cè)引出，即母線和電氣布置在不同的水平上，母線在上，所用變隔離開關(guān)、電壓互感器、避雷器在中，斷路器在最下面；少油斷路器、地面低壓、變壓器采用落地式布置，安裝在各自的混凝土基礎(chǔ)上，隔離開關(guān)、電壓互感器均采用高式布置，安裝在5.5米高的門型支架上。 兩路6kV母線電源由主變壓器經(jīng)穿墻套管進(jìn)入高壓配電室，分別接于兩段母線上，高壓配電箱共有GG-1A型八面、兩面?zhèn)溆霉?，預(yù)留兩面位置，離墻0.8米安裝以便維修和散熱，分兩列布置，高壓配電室后面設(shè)電容室和電抗室，電容室分兩室單列擺放，每室三面電容器柜，一面互感器柜，為了加強(qiáng)通風(fēng)，室內(nèi)上下裝有百葉窗，電抗器室共五間，每個(gè)電抗器采用三相垂直布置，下井柜與電抗器柜由電纜連接，高壓配電室右邊為主控制室，室內(nèi)共有兩臺(tái)控制屏。為了維護(hù)檢修的需要和值班人員的休息，還設(shè)有工具維修室和休息室。 三、導(dǎo)線截面積的選擇 3.1 高壓側(cè)導(dǎo)線截面積的選擇和校驗(yàn) 3.1.1 6KV配出線選擇 ①主、副絞車6kV電纜線路選擇 ⑴ 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇主井、副井6kV電源電纜電截面 一路供電的負(fù)荷電流 I=(S1+S2)/UN=(2254+1581)/ 6=369A 電纜 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 3000以下 3000-5000 5000以上 鋁 1.92 1．73 1.54 銅 2.5 2.25 2.00 按Tmax＝3000～5000h，查表可得，鋁芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec＝1.73 A/mm2。則電纜的經(jīng)濟(jì)截面為S=I/J=369/1.73=213.3mm2 截面積選擇185mm2，初選VV22-6-3185型鋁芯電纜，其25℃時(shí)允許載流量為335A。 ⑵按長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn) 電纜直埋地下，該地區(qū)最熱月土壤最高氣溫月平均值為29℃，則修正后的長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流為 I′=335√=430.71A 0.88430.71=379>369A，故合格。 ⑷按短路電流校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定 礦35kV變電所6kV母線上最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流I∞ 為4640A。 短路電流作用的假想時(shí)間 取斷路器動(dòng)作時(shí)間tbr=0.15 s ，其過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tse，因當(dāng)一路供電時(shí)，斷路器是控制兩級(jí)6kV終端負(fù)荷，可定為0.6s（時(shí)限級(jí)差0.3s）。 電纜最小熱穩(wěn)定截面為 S=I∞/C=4640*/95=43.68mm2 由于43.68mm2<185 mm2 ，故所選VV22-6-3185型電力電纜滿足要求。 ②6kV下井電纜選擇 ⑴按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇下井電纜截面 一路供電其中一回電纜的負(fù)荷電流 I=0.75222.6=83.475A 按Tmax＝3000～5000h，銅芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec＝2.25 A/mm2。 電纜的經(jīng)濟(jì)截面積為 S=I/J=83.475/2.25=37.1mm2 初選VV22-6-350型銅芯電纜，其25℃時(shí)允許載流量為155A。 ⑵按長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn) 電纜直埋地下，并途經(jīng)立井井筒,該地區(qū)最熱月土壤最高氣溫月平均值為29℃，則修正后的長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流為 I′=155=137.29A 0.88137.29=120.8A＞83.475A，合格。 ⑷按短路電流校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定 礦35kV變電所6kV母線上最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流I∞為4640A。 短路電流作用的假想時(shí)間 取斷路器動(dòng)作時(shí)間tbr=0.15 s ，其過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tse因是控制6kV下井電纜，井下6kV電網(wǎng)還有2～4級(jí)才到移動(dòng)變電站終端負(fù)荷，故應(yīng)定為0.9s（時(shí)限級(jí)差0.3s），有利于井下6kV系統(tǒng)選擇性過流保護(hù)的時(shí)限設(shè)置。 電纜最小熱穩(wěn)定截面積為 S=4640*/140=34.76mm2 由于 34.76<50 mm2，故所選VV22-6-350型電力電纜滿足要求。 ③壓風(fēng)機(jī)等其他負(fù)荷組6kV電纜線路選擇 考慮地面高壓可一律選用ZLQ22-6型鋁芯電纜，因均為終端負(fù)荷，故控制開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可定為0.3s，即短路電流作用的假想時(shí)間為0.5s，據(jù)I∞= 4640A用公式可算得各負(fù)荷組所選6kV電纜的最小熱穩(wěn)定截面Smin = 30mm2，此即表明所選電纜截面應(yīng)不小于35mm2。壓風(fēng)機(jī)等其他三個(gè)負(fù)荷組的計(jì)算視在功率均小于主井提升，故憑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可全部選為VV-6-335型鋁芯電力電纜，滿足全部選擇、校驗(yàn)條件。 ④主扇風(fēng)機(jī)等其他負(fù)荷組6kV架空線路選擇 扇風(fēng)機(jī)1架空導(dǎo)線型號(hào)選擇：根據(jù)我國(guó)產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)情況和以鋁代銅的技術(shù)政策，宜選用鋁線，對(duì)于6kV架空線路，線桿擋距一般在100m以下，導(dǎo)線受力較小，故可選LJ型鋁絞線，線間幾何均距設(shè)為1m。 ⑴按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面 一路供電的負(fù)荷電流：I=1400/60.92=146.4A 一般中型礦井Tmax＝3000～5000h，查表5－2可得，鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec＝1.15 A/mm2。則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 S=0.7146.4/1.15=89.11mm2 式中 0.7——兩分列運(yùn)行線路的電流分配系數(shù)。 初選導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ－95型鋁絞線，查表5－3得，其25℃時(shí)允許載流量Ial為335A。 ⑵按長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面 該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為35℃，鋁絞線最高允許溫度為70℃，查表得，其溫度修正系數(shù)為0.88 。 則修正后的允許載流量為 I=0.88335=294.8>146.4 合格 ⑷按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面 查表得35kV鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面為25mm2，居民區(qū)為35mm2，均不大于所選截面95mm2，故機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)合格。 最后確定扇風(fēng)機(jī)1雙回路6kV架空線路每路均選為L(zhǎng)GJ－95型鋁絞線， 同理可確定其他3個(gè)6kV負(fù)荷組的導(dǎo)線型號(hào)、截面與長(zhǎng)度如下： 水庫(kù)：LGJ－95型鋁絞線 廣場(chǎng)照明：LGJ－35型鋁絞線，兩路總長(zhǎng)度為3km； 水源井：LGJ－50型鋁絞線，兩路總長(zhǎng)度為0.92km； 架空線、電線電纜選擇結(jié)果如下： 35V高壓側(cè)導(dǎo)線 LGJ-150 主、副井絞車 VV22-6-3185 下井電纜 VV22-6-350 壓風(fēng)機(jī) VV22-6-335 主扇風(fēng)機(jī) LGJ-95 廣場(chǎng)照明 LGJ-35 水源井 LGJ-50 3.2 6KV側(cè)母線的選擇校驗(yàn) 1）按發(fā)熱條件選擇母線截面積 1、按正常持續(xù)工作電流選擇，并考慮最大長(zhǎng)時(shí)工作時(shí)變壓器可能過載5%，==716A，選用LJ185型矩形鋁母線，在25C時(shí)其載流量為9.38kA，考慮溫度修正系數(shù)，在環(huán)境溫度為40時(shí)，修正系數(shù)為：==0.82則修正后的長(zhǎng)時(shí)載流量為，=0.829.38=7691.6>716A；滿足系統(tǒng)要求； 2）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： 最小需用截面：式中： C——熱穩(wěn)定系數(shù)，工作在40度時(shí)，取C=99； ——肌膚效應(yīng)系數(shù)，取1.1； ——短路發(fā)熱的等值時(shí)間（限時(shí)速斷的時(shí)間2.0秒，加上故有時(shí)間0.2s） 則：==147.4mm2〈1000mm2；滿足要求。 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性： 由于三相母線位于同一平面布置，其產(chǎn)生的最大機(jī)械應(yīng)力為： （） ---跨距，厘米； W---母線抗彎距； a----母線相間距離； 則：=1.7=419.36 所以〈700，滿足要求；又系統(tǒng)要求Lmax〉L Lmax=； k‘——計(jì)算系數(shù)，對(duì)應(yīng)取2570 L——最大允許值125cm； 于是：Lmax=2570*/11.83=5431cm>125cm 由以上校驗(yàn)知LGJ-150型母線滿足系統(tǒng)要求。 3.3民用導(dǎo)線的選擇和校驗(yàn) ⑴按照發(fā)熱條件校驗(yàn) Ial>Ic Ic===188.5 ∴初選導(dǎo)線型號(hào)LJ-120型鋁絞線，Ial=335A ⑴按照電壓損失校驗(yàn) 查表得，LJ-120型鋁絞線的r=0.271 x=0.315 <5 此導(dǎo)線面積滿足電壓損失要求。 ⑴按照機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn) 查表得，得6KV架空線路鋁絞線的最小截面積35mm2,所選LJ-120型鋁絞滿足機(jī)械強(qiáng)度。 ⑴按照短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) Smin===104<120mm2 滿足熱穩(wěn)定要求。 四、高壓電氣設(shè)備的選擇 4.1 高壓斷路器的選擇和校驗(yàn) （1）按額定電壓條件選擇 UrUm Um=35KV （2）按額定電流條件選擇 IrIc Ic==290A 可選擇ZW7-40.5型戶外真空斷路器，其額定電壓為35kV，額定電流為630A。 （3）按額定開斷電流校驗(yàn)。 Ib3=7KA290A 4.2 隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) （1）按額定電壓條件選擇 UrUm Um=35KV （2）按額定電流條件選擇 IrIc Ic==290A ∴ 選用型號(hào)為GW5-35GD/630型。 （3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。因兩回35kV電源上級(jí)出線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5s，斷路器的開斷時(shí)間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長(zhǎng)時(shí)間為tk =tbr＋tpr＝0.1+2.5＝2.6s，即假想時(shí)間 ti＝2.6s 。對(duì)于無限大容量系統(tǒng)有：I∞= 0.91KA 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流： 0.91=0.7< 8KA 符合要求 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于 20KA>2.32KA 則 20>2.32 符合要求。 （5）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn) 額定工作環(huán)境最高空氣溫度為 +35℃，實(shí)際工作環(huán)境溫度為40℃，因此額定電流必須按當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度進(jìn)行修正。按當(dāng)高于+35℃時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正。 符合要求。630-(40-35) *1.8%*630=573>290KA 所選GW5-35型隔離開關(guān)符合要求。 4.3高壓熔斷器選擇和校驗(yàn) ⑴按額定電流選擇 Ir=(1.1-1.3)Ic=1.3=502.7KA 初選RW9-35型 ⑵按額定電壓選擇 UrUm Um=35KV ⑶按照額定開斷電流校驗(yàn) IbIb3 12KA>11KA 滿足要求 4.4電流互感器選擇和校驗(yàn) （1）按額定電壓條件選擇 UrUm Um=35KV （2）按額定電流條件選擇 IrIc Ic==290KA 選用供ZW7－40.5型戶外真空斷路器用LZZBJ4-35型電流互感器，其額定電壓為35kV，額定電流為300A。 （1）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。有符合要求。 （2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 由表有， 符合要求。 4.5電壓互感器的選擇和校驗(yàn) （1）按額定電壓條件選擇 UrUm Um=35KV ∴選用JDJ－35型電壓互感器。 按照機(jī)械荷載校驗(yàn)，滿足要求。 4.6高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇和校驗(yàn) （1）按額定電壓條件選擇 UrUm Um=35KV （2）按額定電流條件選擇 IrIc Ic==290KA ∴ 選用FLN36B-40.5D型高壓負(fù)荷開關(guān)。 （3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。因兩回35kV電源上級(jí)出線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5s，負(fù)荷開關(guān)的開斷時(shí)間為0.1s，則短路電流通過斷路器的最長(zhǎng)時(shí)間為tk =tbr＋tpr＝0.1+2.5＝2.6s，即假想時(shí)間 ti＝2.6s 。對(duì)于無限大容量系統(tǒng)有：I∞= 0.91KA 相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流： 0.91=0.7< 8KA 符合要求 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于 20KA>2.32KA 則 20>2.32 符合要求。 高壓電氣設(shè)備選擇結(jié)果如下： 高壓斷路器 ZW7-40.5 高壓熔斷器 RW10－35 隔離開關(guān) GW5－35GD 電流互感器 LZZBJ4—35 高壓負(fù)荷開關(guān) FLN36B-40.5D 電壓互感器 JDJ－35 五、低壓設(shè)備的選擇 5.1 低壓斷路器的選擇和校驗(yàn) (1)按照類別選擇 選擇CW2-225M/3 (2)按照額定電流選擇 IuInIc Ic==180A<225A,合格。 (2)按照分?jǐn)嗄芰x擇 Ics＞Ik3 11KA<50KA，合格。 5.2低壓熔斷器的選擇和校驗(yàn) (1)按照類別選擇 選擇CM2-225H (2)按照額定電流選擇 IuInIc Ic==213KA<225KA (2)按照分?jǐn)嗄芰x擇 Ics＞Ik3 Ik3=11KA<50KA 結(jié)束語 本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向老師表示衷心地感謝！ 還要感謝我的同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。 做課程設(shè)計(jì)是再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，課程設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 參考文獻(xiàn) 1王崇林主編，《供電技術(shù)》，煤炭工業(yè)出版社，2001年5月。 2 吳再希 熊信銀主編，《電力工程》，華中科技大學(xué)出版社，2003年10月。 3 曹繩敏主編，《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考資料》，中國(guó)電力出版社，2006年。 4 傅知蘭主編，《電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇》，中國(guó)電力出版社，2004年。 5 穆連生,郭增軍,邸滿田.煤礦綜連采實(shí)用電工技術(shù)【M】.北京:煤炭工業(yè)出版社,2006. 6 吳希再.電力工程【M】.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000. 7 焦留成.實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)【M】.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. 8 劉介才.工廠供電【M】. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000. 9 張宏勛等.煤礦電工手冊(cè)（修訂本）（上）【M】.北京：煤炭工業(yè)出版社,1994. 10 顧永輝等.煤礦電工手冊(cè)（修訂本）（下）【M】.北京：煤炭工業(yè)出版社,1994. 11 賴昌干,劉湘元.地方煤礦供電與電氣化【M】. 北京:煤炭工業(yè)出版社,1990.