百色矿务局东笋煤矿供电系统配电设计说明.docx

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百色矿务局东笋煤矿供电系统配电设计说明

职业学院

机电技术一体化专业毕业论文

论文题目：

矿务局东笋煤矿供电系统配电设计

学生：

瑞福

学号：

147

指导教师：

陆

专业：

机电技术一体化

年级：

2007级

百　色　职　业　学　院

职业学院机械工程系

毕业论文声明

本人重声明：

所呈交的毕业论文，是本人在老师指导下，进行实践工作所完成的。

除文中已经注明引用的容外，本论文的成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本论文声明的法律责任由本人承担。

签名：

瑞福

二0一0年五月四日

矿务局东笋煤矿供电系统配电设计

[摘要]工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。

通过设计，系统的复习、巩固工厂供电的基本知识，提高设计计算能力和综合分析能力，为今后的工作奠定初步的基础。

一前言

煤矿的供电系统一般都是使用双回路供电，这样更好的保障了供电的需要和预防灾害的发生。

二矿区进线电压的选择

1．电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。

即设计线路时，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%。

对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按工厂设计的基础资料来选择或校验。

电压损耗：

电压损耗△UAC%=P（Rol）+Q（Xol）／10UN2式中，△UAC%——线路实际的电压损耗；P、Q——干线上总的有功负荷和无功负荷；l——线路的长度；Ro、Xo——线路单位长度的电阻和电抗；UN——线路的额定电压。

对于架空线路可取Xo=0.4Ω/km.

2．供电系统设计基础资料

东笋煤矿矿区有一降压变电所，用一台110/35/10KV，1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压。

电源由东笋电厂和东笋变电站两个地方供给。

东笋电厂主要供给6KV电压，东笋变电站主要供给10KV电压。

3.对于6KV供电系统经济技术指标的分析

采用6KV电压供电,厂不设总降压变电所,即不装设变压器,所以无变压器损耗问题.此时,6KV架空线路计算电流

I30=S30/UN=4485/6=747.5A

而cosφ=P30/S30=4087/4485=0.911<0.95不符合要求.

为使两个方案比较在同一基础上进行,也按允许发热条件选择导线截面.选择LGJ-70钢芯铝绞线,其允许载流量为275A,R0=0.46Ω/km,X0=0.365Ω/km.

6kv线路电压损失为（线路长度l=6km）:

△   U=（P30lR0+Q30LX0）/UN=（4087*6*0.46+1659*6*0.365）/10=1491.3V

△UAC%=（P30lR0+Q30LX0）/10UN2=1491.3/102=14.9%>5%。

6kv供电的投资费用Z2见表4，年运行费用F2见表5。

表16kv供电的投资费用Z2

项目

说明

单价

数量

费用/万元

线路综合投资

LGJ-70

1.73万元/km

6km

10.4

附加

3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-3

0.1万元/km

555.22km

55.52

合计

65.92

表26kv供电的年运行费用F2

项目

说明

费用/万元

线路拆旧费

以线路投资的5%计，10.4*5%

0.52

线路电能损耗费

△F1=3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-3

47.25

合计

47.77

在上述各表中,变压器全年空载工作时间为8760h;最大负荷利用小时Tmax=4000h;最大负荷损耗小时τ可由Tmax=4500和cosφ=0.9查有关手册中τ-Tmax关系曲线，得出τ=2300h;β为电度电价β=0.083元/kw·h。

三矿井的供电系统

由于煤矿是一个特殊、需要供电系统安全很高的企业，为保证更安全的使企业正常运转，及达到更高的安全系统标准。

在整个电力供电系统中分有两个供电线路，即双回路供电系统的原则。

双回路供电为矿井提供电源，而且可以保证地面和井下的安全设备的实施，更好的保障了井下抽水泵、风机和瓦斯检测系统的运行，保证井下空气的流通和无水火灾害。

1供电系统介绍

从地面到井下的线路由高压3*25电缆连接，因为考虑节省电能的消耗，没有使用接线盒。

线路一

井下一路

风机一路

地面绞车一路

井下变电所降压变压器

线路二

井下二路

风机二路

地面绞车二路

井下高压防爆型隔离油开关

2.变电所的介绍

东笋煤矿一共有3个变电所，主要是地面变电所、中央变电所和采区变电所三个变电所，他们都各自有自己的供电系统，且地面与井下的用电电压为127V、220V、380V、660V、1140V。

下面就介绍三个变电所的情况。

1地面变电所

如上表所示，线路一由东笋电厂供给，线路二由东笋变电站供给。

变电所分有高压配电室和低压配电室，高压配电室中两条进线总线路有联络系统设计，由一个GN6-10T/600的隔离开关分开线路，防止某条线路断电后有另一条线路供给两条线路用电。

因为到井下的电压都为6KV，所以在户外有一台5000KVA、35/10KV降压变压器，把东笋变电站供给的10KV电压降为6KV电压后配送到井下。

低压配电室供给380V电源的控制线路，主要供给办公室、生活区用电。

2中央变电所

接受地面到井下的两条线路供电，主要的配电线路如图

线路一

井下防爆高压配电开关一

降压变压器430KVA（出线380V）

井下主要抽水泵

采区变电所

线路二

井下防爆高压配电开关二

井下防爆高压油断路器

采区变电所

中央变电所主要用于井下主抽水泵55KVA*3=165KVA，还提供井下绞车120KVA，井下皮带机55KVA*2=110KVA，即总供给负荷为395KVA，适用降压变压器430KVA

3采区变电所

中央变电所配送到采区变电所的线路主要是从主进线端要电，所以配送到采区变电所的也有6KV电压进线。

采区变电所主要由3台降压变压器及防爆型高低压开关组成。

6KV降压变压器630KVA

降压为1140V

采煤机

刮板机

皮带机

6KV降压变压器500KVA

降压为660V

终掘机一/220KVA

终掘机二/220KVA

6KV降压变压器400KV

降压为380V

井下小风机

井下抽水泵

其他设备

3.继电器保护的整定

对于线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电保护和瞬时机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。

对于单相接地保护可才用绝缘监视装置。

原则：

带时限过电流保护的动作电流Iop,应躲过线路的最大负荷电流；电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流Ik.max来整定。

变压器过电流保护和速断保护：

继电器采用DL-15/10，动作时限设为1S。

TA的变相比：

Ki=5000/35=143所以采用150/5A，

计算电流：

Ii=2*Seb/√3UN=2*5000/√3*35=164.97

过电流保护:

Iop＝KrelKwIk.max/KreKi=1.3×1×164.97/0.8×30=8.94A

整定动作电流为9A，过电流保护一次侧动作电流为：

Iopl=Ki/Kw*Iop=30*9=270A

灵敏度校验：

Ks=Ik.min/Iopl=0.87*3.13*103/270=10.08>1.5

WL2过电流保护整定满足要求。

速断保护：

Ike

（2）=3.32*103*10/35=948.57

Iop.KA=Kel.Kw/Ki*Ike

（2）=1.3*1/30*948357=41.1A

速断电流倍数整定为

nqb=41.1A/10A=4.11

整定动作倍数4.11倍，Iopl（qb）=4.11*270=1109.7A

灵敏度校验：

Ks=Ik.min

（2）/Iopl=4.36*0.87*103/1109.7=3.42>1.5

WL2过电流速断保护整定满足要求。

四地面变电所的防雷

1防雷的设备

防雷的设备主要有接闪器和避雷器。

其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。

接闪的金属称为避雷针。

接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。

接闪的金属带称为避雷带。

接闪的金属网称为避雷网。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物，以免危及被保护设备的绝缘。

避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。

当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对放电，从而保护了设备的绝缘。

避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

2防雷措施

①架空线路的防雷措施

（a）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。

35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。

而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。

（b）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

（c）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。

在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

（d）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。

在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。

如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

（e）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

②变配电所的防雷措施

（a）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。

如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护围之或变配电所本身为室型时，不必再考虑直击雷的保护。

（b）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。

为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。

在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。

如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。

（c）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。

当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙等。

五接地与接地装置

电气设备的某部分与之间做良好的电气连接，称为接地。

埋入地中并直接与接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。

专门为接地而人为装设的

接地体，称为人工接地体。

兼作接地体用的直接与接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。

连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。

接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。

由若干接地体在中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。

其中接地线又分为接地干线和接地支线。

接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

在本设计中，查表可知此变电所公共接地装置的接地电阻应为RE<4Ω．现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所２～３m，打入一圈直径５０mm、长２．５m的钢管接地，每隔５m打入一根，管间用40*4mm2的扁钢焊接。

致

本设计的工作能够得以顺利的完成,在此,首先对指导老师表示衷心的感!

老师,您辛苦了!

同时同学们对我的帮助、鼓励和配合.我做的是矿务局东笋煤矿供电系统配电设计。

通过此次毕业设计，我加深了对企业工厂供配电知识的了解及系统的设计步骤。

我和同组同学一起进行课题讨论,分析、查找资料，悉心请教,耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。

作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，不断的进步!

在陆指导老师的精心指导下，同学们的互相帮助下,我经过一个多月的努力,顺利的把毕业设计完成了。

此次设计使我对工厂供配电有了新的认识,更深的了解，基本掌握了对总降压变电所的电气设计。

对于郭纪文老师的细心指导,大家有感于心，此外这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，编辑，各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，及对WORD文档的使用等多方面的进一步的了解。

一份耕耘一份收获！

只有不断的努力,成功的距离才会离我们越来越近!

我们的未来才更加的充满憧憬!

最后,我再次感老师同学们!

由衷的说声:

“”。

参考文献

[1]莹等.工厂供配电技术.电子工业第二版,2006[2]介才.供配电技术.机械工业第二版,2000[3]介才.实用供配电技术手册.中国水利水电第二版,2000[4]芮静康.供配电系统图集.中国电力第二版,2005[5]尔文.工厂供电.化学工业第二版,2001