6KV变电所供电系统设计

1目 录第 1 章 绪 论 .1第 2 章 变电所位置及形式的确定 .32.1 变电所位置的确定 .32.2 变电所的形式 .4第 3 章 变电所的负荷统计与变压器选择 .53.1 矿井用电负荷的统计 .53.2 主变压器的选择 .8第 4 章 变电所供电系统的拟定 .94.1 6（10）kv 侧接线 .94.2 低压供电系统的拟定 .94.3 低压配电保护接地形式的确定 .10第 5 章 短路电流的计算 .125.1 工矿企业低压电网短路电流的计算特点 .125.2 短路电流的计算 .12第 6 章 电气设备的选择 .156.1 按使用环境条件选择设备的形式 .156.2 低压电器的选择 .156.3 低压母线的选择 .166.4 低压配电屏的选择 .16第 7 章 变电所的继电保护 .17第 8 章 变电所的二次回路 .208.1 变电所的操作电源 .208.2 中央信号装置的设计原则 .208.3 中央信号装置的设计 .218.4 变电所的所用电 .21第 9 章 变电所屋内外布置变电所 .229.1 变电所布置的一般要求 .2229.2 电气间距、通道与围栏 .229.3 各电气室的布置 .239.4 屋外变压器布置 .25第 10 章 变电所的防雷保护 .2610.1 变电所的防雷保护 .2610.2 变电所接地系统 .28第 11 章 电气照明设计 .2911.1 电气照明设计的原则和要求 .2911.2 电光源类型的选择 .2911.3 灯具的选择和布置 .29参考文献 .31致谢 .323绪 论五矿位于平顶山矿区的西部，距市区 6km，井田东邻六矿，西接香山公司，南临乌江河，北至龙山。东西长 5km，南北倾向长约 7km。目前为三个生产采区即二水平己二扩大采区、己三下延采区、庚一采区，二水平深部标高225 米，地面为低山丘陵地形，标高一般在80 米至335 米之间，全矿井分一个水平三个采区，目前矿井实际生产能力为 150 万吨。1.矿井瓦斯根据矿 2004 年度矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井相对瓦斯涌出量：CH 4为 9.23 立方米吨，CO 2为 4.42 立方米吨；绝对瓦斯涌出量：CH 4为 26.31 立方米分钟，CO 2为 15.24 立方米分钟。鉴定结果：本矿为高瓦斯突出矿井。按平煤第四号文件转发省煤管局对 2002 年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定的批复通知 ，本矿批复为突出矿井，又据平煤2002227 号文件关于部分矿井煤与瓦斯突出进行等级鉴定的通知界定：已三采区-450m 以下和己二扩大采区为突出采区。2.矿井水文地质特征本矿井水文地质属复杂类型，井田内没有大的地表水，只有一些小的水沟和一些中小型水体。本矿涌水来源主要是大气降水、地下水和老空水。庚一风井、戊四斜井及主、付井井筒周围是降水渗入的主要通道，对矿井涌水量有影响；地下水主要为各开采煤层的顶板沙岩孔隙裂隙水和石炭系及寒武系灰岩岩溶裂隙水，这些含水层因其水头高、水压大，采掘过程中一旦被破坏就会通过裂隙带或导水断层涌出，对生产和安全造成一定的水害威胁。我矿回采中一般采用跳采，等回头再采所留阶段煤层时上部采空区可能已充满水，并且又是采取沿空掘进（中对中至米） ，因此老空水比其它水对矿井生产的威胁更大，据统计 2004 年预计放出老空水 30 万立方米左右。全矿正常涌水量平均为 1200 立方米小时。3.煤层简况矿井煤层由于受主体构造和向斜的影响，整体煤层由南到北单向倾斜，煤层倾斜度在 6 到 30 度之间。我矿主要开采已 15 和、己 16、17 二层煤。煤层顶底板岩大部分是灰质泥炭，泥质页岩，抗剪强度小，顶板受力易破碎，对回采生产带来较大影响，故吨煤耗电量较大。4.煤尘爆炸危险程度我矿己组煤都具有煤尘爆炸性，已组爆炸指数 44%.抓好综合防尘工作,努力提高每个职工的防尘意识,坚决杜绝煤爆炸事故是一项很关键的工作。45.煤层顶板简况矿井煤层由于受主体构造和向斜的影响，整体煤层由南到北呈单向倾斜，煤层倾角在 6-30 度之间，并有褶曲构造和其它影响。这些都会对回采生产带来较大的影响。6.矿井通风系统我矿通风式为中央并列式，通风方法为压入式。进风井五个，即二水平主、付井，戊四斜井、老主井和北山风井。7.气象资料日平均值：最低气温-10 度，最高气温 32 度。年极值：最低气温-15 度，最高气温 38 度。雷雨天数：二十天。月平均气温：24 度。5变电所位置及形式的确定变电所位置的确定1.变电所的位置确定变电所的位置合适于否，将直接关系到供电的可靠性、经济性和安全性。因此变电所的所址应符合以下几项要求：尽量接近负荷中心。不占或少占农田。交通运输方便。便于各级电压线路的引入和引出。 （架空线路走廊应与所址同时确定） 。地址条件适宜。尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污源的上风侧 。所址的标高宜在 50 年一遇的高水位之上，否则应有防护措施。所址不应为积水淹浸，山区变电所的防洪设施应满足泄洪要求。具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。应考虑对邻近设施的影响。留有适当的发展余地。2.对于设于厂区内的企业变电所位置的确定配（变）电所位置符合以下几项要求：1）接近符合中心进出线方便，便于设备运输。2）应尽量设在污源的上风侧，尽量比开多尘、震动、高温、潮湿和有爆炸、火灾危险的场所。3）不应该在厕所、浴室或生产过程中地面上经常潮湿和容易积水场所的下面应考虑发展余地，不应防碍工厂和车间的发展。4）配电所兼作车间变电所或车间变电所与本车间设有防水间距要求。对于矿山地面变电所，由于矿井地面工业广场已统一考虑了压煤问题以及运输通讯、水暖等设施，所以变电所的地址一般选择在靠近井口的工业广场边缘地带。变电所的位置将影响供电系统的接线方式，输电线路的规格与布局，电网电能损失和投资的大小，故确定变电所的位置时，应在保证变电所安全的基础上对几种可行方案，根据变电所地址的各项要求进行技术和经济比较，最后确定最佳方案。6变电所的形式1.对供电电源的要求电源一般取自电力系统，对有一类负荷的企业，应由两回独立的电源供电，对待特殊重要的一类负荷（保安负荷）应由两个独立电源点供电；无一类负荷的大、中型企业一般由两回电源线路供电；当取得两回线路确有困难或负荷较小的企业，可由一回专用架空线路供电；只有三类负荷的企业，一般由一回电源线路供电。对特殊重要的一类负荷，即保安负荷，除两个电源外，还应有保证安全停产用的的保安电源，保安电源应取自自备厂或其他总降压变电所或其他独立的电源。当保安电源负荷有其他保安措施时，不应考虑两电源同时故障的可能性。当企业由两个独立电源点时，允许不另设置保安电源。对有一类负荷的工矿企业的两回电源线路，当任一回路发生故障时，另一回路应能担负企业的一、二类负荷用电，并应保证全部负荷的 75%；对矿山企业，则担负全部负荷用电。有一类负荷的工矿企业的两回电源线路上，不得分接任何负荷（特殊情况下，经有关部门批准，其中一回路，可不受分接负荷的限制） 。对向大型矿区选煤厂和年产 500 万吨以上规模的矿区机电修配厂供电的变电所的电源线路，当 6（10）kv 电压供电时，一般不少于两回路；当由 35kv 及以上电压供电时，可只设一回线路。2.供电电源及供电方式的确定确定供电电源时，应根据各类企业对供电的要求和该地区现有的地理接线情况，确定出几种可行的电源进线方案。工矿企业变电所的电源可以从邻近变电所或发电厂的不同母线段，通过平行双回路的供电方式获得，也可与邻近变电所构成环形供电系统来获得电源，究竟取自何处，采取什么供电方式，还应根据各种方案其线路所经的地理地形，地址气候，供电距离等情况，考虑供电的安全性、可靠性线路的造价，供电损耗，供电质量，线路敷设和维护的难易程度，运行管理是否方便等几个方面的因素，经过技术经济比较后确定最佳的电源进线方式。电源进线方案确定后，还应确定两回路的运行方式。两回电源线路可同时工作，也可一路工作，一路备用。对工矿企业当两回电源线路同时工作时，为了简化系统和保护装置，一般采用分列运行的方式；当每一贿赂能担负企业全部用电负荷时，亦可采用一回路工作，一回路带电备用的运行方式。7变电所的负荷统计与变压器选择矿井用电负荷的统计表 3-2 矿井负荷统计表设备容量 最大连续负荷用电设备名称安装容量 工作容量需用系数功率因数 有效 无效备注一、地面部分1.主井绞车2.老副井绞车3.新副井绞车4.压风机5.主扇风机6.工业广场低压10004008004250210001000100040080022501100010000.810.770.770.80.70.850.80.80.90.80.78103086164007001000合计 6200 5200 383414404760735013601680110500.8 0.8 1672最大涌水量时都要增开泵二、井下部分7.70 主排水泵180 主排水泵595 主排水泵8.己二、己六9.丁六、丁二26723780267237080.70.70.70.718702595合计 19930 8470 6137三、其 它10.家属区11.焦化厂800250800250合计 1050累积 27180 14720 0.92 11021矿补偿区功率因数达到0.928额定电压kv额定电流kw外形尺寸mm型 号额定容量kVA 高压低压空载短路阻 抗电 压%空载电流%连接组别 重量t长 宽 高9变电所供电系统的拟定4.1 6（10）kv 侧接线当变电所只有一回路电源时，应采用单母线接线，当变电所有两个电源时应采用单母线分段接线。变电所的母线联络开关一般采用隔离开关，但当事故时需要切换电源或需要带负荷操作时，或继电保护和自动装置有要求，或配出线较多（12 条以上）时，应采用断路器联络。工矿企业变电所一般采用断路器配合隔离开关作为进线开关，如果电源引自本企业变、配电所时，也可采用隔离开关作为进线开关。与母线装设断路器的条件一样，当具有其中一个条件时则必须装设断路器。对无高压配出线且只有一台变压器的小型变电所，应采用线路变压器接线。变压器容量在 620KVA 以下的露天变电所，其高压侧可用跌落式熔断器，这种接线一般适用于不经常操作而且负荷不重要的场合。变压器容量 320KVA 以下的室内变电所，高压侧可用隔离开关和户内式高压熔断器。变压器容量在 560KVA1000KVA 的车间变电所，高压侧用负荷开关或熔断器。当熔断器不能满足继电器保护要求时，应血案用断路器。变电所容量在 1000KVA 以上时，其高压侧用隔离开关和断路器。当高压侧采用架空进线时，在电源线路末端应装设避雷器。4.2 低压供电系统的拟定变电所只有一台变压器时，低压母线采用单母线接线；当有两台变压器时，应采用单母线分段式接线。母线联络开关一般采用刀开关，当需要自动切换时，或母线联络开关不允许停电操作时，应采用自动开关。变压器低压侧总开关，如果要求带负荷切换或自动切换时，应采用自动开关。否则宜采用刀开关。对低压配出线，动力与照明应当分开供电；个别较远的用电负荷。可采用动力和照明混合线路；对重要负荷应采用双回路供电。低压开关的选择，对负荷容量不大且不重要懂得负荷可采用刀开关或组合开关；对负荷较大或需要自动切换或对保护时限有要求时，应采用自动开关；对远距离操作的可才用接触器。供电系统如图 4-1。10低压配电保护接地形式的确定低压配电系统保护接地的形式有 TN、TT 及 IT 三大类，其中 TN 系统又分为TNS、TNC 及 TNCS 三种，在确定低压配电系统保护接地的形式时，可根据各种保护接地形式的界限特点及其适用范围进行选择根据本矿情况，选择 TNC 系统，如图 4-2。6kv 南母 6kv 北母6KV 6KV母联站变主井提升机南压风机南通风机主排水泵坑木厂备用副井提升机北压风机 北通风机 主排水泵 机修厂 送煤厂 备用 站变11UPE 设备 设备WVPEN12参考文献1工厂供电. 刘介才.北京： 机械工业出版社.2005 年 7 月第 4 版2中小型变电所实用设计手册.雷振山.北京：中国水利水电出版社.2000.5.3实用供配电技术手册.刘介才.北京：中国水利水电出版社.2002 年 1 月第一版4常用供配电设备选型手册. 王子午.北京：煤炭工业出版社.1998 年 2 月第一版5 10kV 及以下供配电设计与安装图集.王子午.北京：煤炭工业出版社.2002.1.6工厂常用电气设备手册下册. 2003 年二月第一版北京：中国电力出版社 7工业与民用配电设计手册第二版. 北京：中国电力出版社.1994 年 12 月第一版8现代建筑电气设计实用指南.北京：中国水利水电出版社.2000 年 1 月第一版9建筑电气设计与施工.北京：中国建筑工业出版社.2000 年 9 月第一版13致 谢在老师的指导下，我们组依次设计了负荷计算和无功补偿、变配电及主变压器的选择、变配电所主接线方案的设计、矩形计算以及一次设备的选择，变配电的位置与结构设计、防雷保护和接地装置的设计并绘制出了变电所电气主结线图。在这次设计过程中，我主动结合理论知识，再联系实际操作,不但加深了对书本知识的了解，更增加了学习本专业的兴趣，同时也感受到自己知识面的狭隘。促使我在今后的工作中，努力学习，不断提高自我素质，为干好本职工作打下坚实的基础。通过这次毕业论文设计，我巩固和加深了对本门课程理论知识的理解并学到了供配电设计的一些方法，也锻炼了学生分析和解决实际问题的能力，提高实用技术资料，进行计算和绘图以及编写技术文件的技能。让我对自己可能在以后工作中可能碰到的问题和地方多了一些理解和认识。最后感谢学校和老师们给在本次论文设计过程中对我的帮助，也感谢参考文献中的获益良多，在今后的学习和生活中，我会更加努力，不断进步。