矿井地面356KV变电所设计文档格式.docx

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安全用电是保证矿井安全生产的关键之一，煤矿供电更需要采取各种预防措施和设置必要的保护装置，提高矿井生产的安全水平。

煤矿生产系统中的各类设备，如：

提升机、压风机、水泵、采掘设备、照明等等，都需要高效稳定的电能，且这些设备所需的电压等级都各不相同，所处位置各不相同，因此也需要综合考虑，优化方案。

而煤矿企业是主要的用电大户，应特别注意经济、合理地使用电能，在满足安全、高效生产的前提下，应尽量节约用电，减少不必要的电能消耗。

因而，设计一个安全、可靠、经济、实用的矿井供电系统，对保证煤矿安全生产有重大意义。

　　山东兖矿集团鲍店煤矿地处山东省邹城市，是我国自行设计和施工的年产300万吨的特大型全综采机械化矿井，1986年6月10日投产。

1）35kv变电所：

20000KVA、25000KVA变压器各1台。

供电线路为两路进线：

矿井35kV中央变电所电源取自罗厂220kV区域变电所，电源线路为双回LGJ-240架空线路，Ⅰ回路线路距离为4.5km，Ⅱ回路线路距离为4.6km，每回线路均按负担矿井全部的负荷设计。

并且在矿井附近有容量为18000KW专为矿井供电的自备电厂，通过2路6kV馈电线直接为矿井供电。

2）矿井井上计算负荷为15653.14kW,主井南北车计算负荷为3159kW、副井东西车计算负荷为1000kW,井下计算负荷为10629.65kW。

变电所设计有助于将自身所学专业知识应用于实际，提升自身对煤矿供电的认知，深化实习期间所学知识，为将来毕业后投身煤炭企业打下基础。

本次设计便是以鲍店煤矿原有矿井地面变电所为依据，依旧采用两路进线方式进行重新设计，设计中综合参考现有系统，力求做到技术先进、经济合理、安全可靠。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

1、供电系统的初步设想

在设计的35kv变电所内，设主变压器35/6kv两台，电源线路采用双回路35kv架空线、用以向井下及地面工业场地的负荷供电。

2、负荷计算及主变压器的选择

统计35kv变电所的用电负荷，并进行功率因数的补偿，确定电容器柜、主变压器型号及台数。

3、变电所主结线方案的确定

确定变电所的一次结线为全桥接线，二次结线为单母线分段。

确定系统的正常运行方式为电源线路一回路工作，一回路带电备用；

主变压器一台工作，一台备用。

4、短路电流的计算

确定短路点分别为35kV母线、6kV母线及各配出线末端。

采用相对标幺值法分别计算最大运行方式和最小运行方式下的三相短路电流、三相短路容量、短路电流冲击值等短路

参数。

作为后期电气设备选择和继电保护整定计算及选择的依据。

5、电气设备的选择。

对变电所的35kV电气设备（包括架空导线、母线、高压开关柜等），以及6kV设备（如母线、高压开关柜和配出线）进行选择和校验。

6、微机继电保护

阐述继电保护的基本内容和种类,分析微机继电保护的特点。

并在变电所中采用微机继电保护，通过对变电所的主变压器、电容器、配出线等电气设备进行继电保护的整定计算，选择MMP-I系列微机型智能保护装置进行继电保护。

7、变电所布置

由于是对原有变电所的重新设计，可保持原有布置，在这里就只介绍下变电所位置确定，总体布置及室内外布置的原则与要求，但绘制出变电所供电系统图。

8、变电所的防雷与接地

变电所的防雷保护主要是对直击雷和雷电入侵波产生的过电压的防护，并设置接地装置，供变电所工作接地和保护接地用。

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

随着工业化进程的快速推进，自动化水平的不断提高，变电所在形式和电气设备的性能方面都有了较大的发展。

目前应用较为广泛的变电所形式有箱式变电站、综合自动化技术变电站、无人值班变电所等。

箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。

进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，电力部也相应制定了部颁标准，但应用并不广泛，到90年代末期，特别是农网改造工程启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村10～110kV中小型变（配）电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村电网改造，被誉为“21世纪变电站建设的目标模式”。

国外变电站综合自动化的研究工作始于70年代。

80年代以后，研究变电站综合自动化系统国家和大公司越来越多。

例如，德国西门子公司、ABB公司、AEG公司、美国GE公司、西屋公司、法国阿尔斯通公司等有自己的综合自动化系统产品，发展较快，而且在技术规范和标准的制定方面，为我国在80年代引进和研究变电站综合自动化技术方面，提供了宝贵的经验。

我国变电站综合自动化的研究工作开始于80年代中期。

1987年，清华大学电机工程系在山东威海望岛变电站成功地投入运行。

系统主要由3台微机及其外围接口电路组成。

该系统于1987年成功投入运行，1988年通过技术鉴定。

鉴定结论为国内首创，填补了国内一项空白，并达到国际80年代先进水平。

90年代以后发展较快，特别是近几年来，变电站综合自动化技术更是精益求精，大规模集成电路技术和通信技术，在其研究的领域得到广泛应用，其功能和性能得到不断完善，已成为今后新建变电站以及变电站进行技术改造的主导技术。

其优越性在于：

①提高供电质量、提高电压合格率；

②提高变电站的安全、可靠运行水平；

③减少维护工作时间，减少值班人员的劳动强度，并达到减员增效；

④提高电力系统的运行水平。

无人值班变电所是由电气集控及接口柜、微机监控、微机保护三部分组成。

相互之间可以交换信息，也可以各自独立工作。

电气集控部分集测量、信号、控制、计量与微机监控接口为一体，采用安全可靠的一对一的强电控制方式，其可靠性较高；

微机监控由远动装置及工控机组成，远动设备完成遥控、遥信、遥测、遥调、事件顺序记录、电量采集等功能，工控机实现变电所当地监控功能，可实现对变电所的屏幕显示，制表打印，越限报警，键盘操作控制；

微机保护是独立的设备，配置灵活，可实现多种保护，如高频、距离、零序和自动重合闸等。

四、拟解决的关键问题

负荷统计计算、短路电流计算及主变压器选择、电气设备选择，利用AUTOCAD绘制变电所供电系统图。

熟悉并掌握微机继电保护的应用。

五、研究思路和方法

1、设计要遵循有关规定和原则进行，如变电所的结线方式的选择可参考矿山各级变电所常用结线方式的说明等等。

2、设计中所用到的设备考虑实际情况，以现行在用设备为主，熟悉设备的型号、作用和工作原理。

3、参照已有完善的变电所设计，认真研习相关文献，查阅资料，完成本次设计。

六、本课题的进度安排

第一周：

收集与毕业设计相关参考资料和相关文献。

第二~七周：

毕业实习。

第八周：

总结整理相关资料，编写开题报告。

第九周：

写实习报告。

第十周：

提出设计题目的初步设计方案，明确变电所设计各个步骤。

第十一周：

熟悉设计各环节所需专业知识。

第十二周：

根据负荷统计以及现有资料，进行所需设计计算和必要设备的选择。

第十三周：

研究微机继电保护原理，对电气设备进行整定计算。

第十四周：

绘制变电所供电系统图。

第十五周：

整合各部分内容，撰写毕业设计。

第十六周：

论文定稿装订，准备答辩。

七、参考文献

[1]赖昌干，矿山电工学，煤炭工业出版社，2006,9

[2]方大千等，变电所及变压器实用技术，人民邮电出版社，2007,10

[3]邱关源，罗先觉，电路，高等教育出版社，2006,5

[4]贺家李，李永丽，董新洲，李斌，电力系统继电保护原理，中国电力出版社，2010,8

[5]何仰赞，温增银，电力系统分析（上、下册），华中科技大学出版社，2002,3

[6]徐志坚，三道岭露天煤矿供电系统的改造，露天采矿技术，2004，1

[7]唐志平，供配电技术，电子工业出版社，2005

[8]顾永辉、范廷瓒等，煤矿电工手册（第二分册，矿井供电），煤炭工业出版社，1997

[9]丁维忠，浅析电容器就地补偿的节能作用，电力电容器，2004，2

[10]曹永军，煤矿6kV供电系统继电保护装置与管理，陕西煤炭出版社，2004，1

指导教师意见

指导教师（签名）：

年月日

所在系（所）意见

负责人（签章）：

十三、矿井供电系统

1.矿井35kV中央变电所电源取自罗厂220kV区域变电所，电源线路为双回LGJ-240架空线路，Ⅰ回路线路距离为4.5km，Ⅱ回路线路距离为4.6km，每回线路均按负担矿井全部的负荷设计。

2.井上下供电系统图：

有。

3.矿井井上计算负荷为15653.14kW,主井南北车计算负荷为3159kW、副井东西车计算负荷为1000kW,井下计算负荷为10629.65kW。

其中主井南北车、副井东西车采用晶闸管变流器，由于晶闸管变流器采用相切控制方式调节直流电压或电流,使电网正弦电压波形受到切割,并由此产生谐波电流,导致电网电压波形崎变。

我矿在35kV变电所6kV母线侧安装TCR+FC型的高压静止型动态无功补偿装置（SVC），具有消除谐波，快速抑制（响应时间10ms）电压波动，节约能源，能平滑的控制无功负荷的允许波动，负荷稳定的作用。

4.地面供电系统概况：

矿井35kV中央变电所是矿井中心变电所。

安装两台主变压器，一台型号为SFZ9-20000/35，另一台为SF9-25000/35。

其中一台工作，一台备用。

当一台停止运行时，仍能保证安全和原煤生产用电负荷。

主变压器一次侧为全桥式接线，即由两台受电线路的断路器和母联断路器组成，主变压器与一次母线由隔离开关、断路器联接。

35kV线路及主变压器按下列故障及异常运行方式，装设相应的继电保护装置：

线路短路及过负荷故障，装设过负荷保护和瞬时动作短路保护。

主变压器引出线，套管及内部故障，装设差动保护为主保护，并同时装设瓦斯保护、过负荷保护装置作为后备保护。

35kV中央变电所高压开关柜（6kV级）为兖州东方机电公司的产品，型号KYN型，共安装46台，开关柜配置南京南瑞公司生产的RCS型综合保护装置，具有过流、线路短路、无压释放、保护动作功能。

变电所安装了计算机监测系统，实现了设备运行数据计算机管理，35kV断路器均是真空断路器。

矿井同时安装地面6kV中央变电所和洗煤厂6kV变电所，通过电缆双回路供电，主要负荷地面原煤运输、洗煤、储装运系统生产设备和地面辅助生产单位生产和办公用电。

矿井主通风机、压风机、提升系统等重要负荷，电源均取自35kV中央变电所，通过6kV高压电缆，双回路供电至各自独立的高压配电室，为双回专用线配电。

在保证地面生产系统用电方面，矿井采取架空线路或电缆，设置多个配电点向居民生活区供电。

矿井分4级保护，生产设备就地保护装置为一级保护，保护形式分短路保护、过流保护、漏电保护、无压释放保护。

采区变电所保护装置为二级保护，作为生产设备的后备保护，采用DCZB-X3型高压综合保护装置，具有短路、过流、漏电、欠压释放保护功能。

井下中央变电所保护装置为三级保护，作为采区变电所设备的后备保护，采用南京南瑞微机保护装置，具有短路、过流保护功能。

地面35KV变电所，开关柜配置南京南瑞微机保护装置，具有过流、线路短路保护功能。

作为矿井井下中央变电所的后备保护。

井下同时采取安设主接地极、局部接地极，通过接地母线和接地导线形成井下保护接地网，保证人身与漏电设备接触不会发生触电事故。

地面重要电气设备开关柜上已安装避雷器，高层建筑物的避雷带均安设合理，测试结果符合要求。

下井电缆型号YJV42-3*120，长度1000m。

5.井下供电概况：

井下布置2所中央变电所，分别为-430水平中央变电所和-350中央变电所。

直接由矿井35kV中央变电所供电，通过6kV级入井电缆，分6路向井下中央变电所供电。

电缆型号YJV42-3*120，长度1000m。

6kV母线采用单母线分段的接线方式。

根据《煤矿安全规程规定》，井下中央变电所选用ZBK型高压开关柜，共安装38台，担负向采区变电所和中央排水泵房供电。

井下供电电压等级有6000V、3300V、1140V、660V、117V、36V等。

井下变压器接线方式为Y/y0（d11）。

对井下变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，均采用双回路供电。

当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。

向局部通风机供电的井下变（配）电所采用了分列运行方式。

井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。

井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，装设短路、过负荷和漏电保护装置。

低压电动机的控制设备，具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。

井下中央变电所的高压馈电线上，装设有选择性的单相接地保护装置；

供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。

井下低压馈电线上，装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。

煤电钻使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。

井下接地网及接地电阻，井下电缆的选型、敷设情况均严格执行《煤矿安全规程》的规定

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