某矿井地面35kV变电所设计方案

Ｖａｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・５１・　某矿井地面３５ｋＶ变电所设计方案　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　３５ｋＶ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｅ　姜霏ＪＩＡＮＧ　Ｆｅｉ　（煤炭工业石家庄设计研究院，石家庄０５００５１）　（Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｓｕｒｖｅｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００５　１，Ｃｈｉｎａ）　摘要：本文介绍了某矿井地面３５／１０ｋＶ变电所的设计方案，分别对变电所一次、二次的设计方法进行了说明。文章根据矿井负荷　计算结果，确定了主变压器的规格；分别介绍了３５ｋＶ、１０ｋＶ、０．４ｋＶ系统的供配电方案的设计及设备选择　本变电所设计方案不仅满　足矿井用电负荷的需要，同时兼顾了节能环保的要求，满足安全可靠、经济合理的要求。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎ　ｆｏｒ　ａ　３５／１０ｋＶ　ｓｕｂｓｔａｔｇｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ．ｉｔ　ｅｘｐｌａｉｎｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｐｒｉｍａｒｙ　ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｎｓｔａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｌｏａｄ，ｔｈｅ　Ｐａｐｅｒ　ｓｅｌｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ＇ｓ　ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎｓ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ血ｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ　ｏｆ　３５ｋＶ，１０ｋＶ　ａｎｄ　０．４ｋＶ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏａｄ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓａｆｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｒｅｑｕｅｓｔ．　关键词：变电所；供配电系统；一次设计；二次设计；变压器　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ；ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｄｅｓｉｇｎ；ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｅｓｉｇｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　中图分类号：ＴＤ６１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４３１１（２０１４）０４—００５１—０２　１变电所所址的选择　８０００ｋＶＡ三台，电压比为３５￣３ｘ２．５％／１０．５ｋＶ、接线组别Ｙ，　本矿井采用双回３５ｋＶ电源供电，两回３５ｋＶ电源分别　ｄｌ１。两台运行～台备用，主变正常负荷率７４％，故障保证　引自不同的区域变电站。矿井工业场地建设一座３５／１０ｋＶ　率１００％。为满足节能要求，主变压器分列运行。变电所　变电所，变电所低压为０．４ｋＶ。变电所所址的选择应靠近负　３５ｋＶ电气主接线采用单母线分段系统，设计选用　荷中心，便于进、出线且周围环境无明显污秽，结合矿井工　ＫＹＮ６１—４０．５Ｚ型铠装移开式交流封闭开关柜，配真空断路　业场地总布置情况，本变电所设于矿井工业广场的东南部。　器弹簧操作机构。共设１３个间隔（进线间隔２个、进线避　２变电所一次设计　２．１计算负荷及短路计算矿井３５ｋＶ变电所１０ｋＶ　母线计算负荷：有功功率Ｐｉ＝１１６３８ｋＷ，无功功率Ｑｉ＝　７７２４ｋｖａｒ：无功补偿Ｑｅ＝４３８０ｋｖａｒ，补偿后无功功率ＯＪ＝　３３４４ｋｖａｒ，视在功率Ｓｊ＝１２１２３ｋＶＡ，功率因数ｃｏｓ＋：ｏ．９６。　２＿２主要电气设备选择经过计算，矿井变电所３５ｋＶ　母线短路容量为９４．３ＭＶＡ，短路电流１．４７ｋＡ，短路电流冲　雷器间隔２个、出线间隔３个、母联间隔２个、　间隔２　个、站用变２个）：开关柜单列布置。变电所１０ｋＶ电气主　接线采用单母线分段系统，设计选用ＫＹＮ２８Ａ一１２Ｚ型户　内中置开关柜３１台，配真空断路器弹簧操作机构：ｌＯｋＶ　出线建设１５回；预留２回。主变进线采用架空进线，１０ｋＶ　出线采用电缆敷设，开关柜双列布置。变电所０．４ｋＶ系统　计算负荷Ｐｊ＝９０７ｋＷ、ＱＪ＝２２２ｋｖａｒ、￣＝９４５ｋＶＡ：其中一、二　击值３．７５ｋＡ：１０ｋＶ母线短路容量为５０ＭＶＡ，短路电流　级负荷Ｐｊ＝３３２ｋＷ、ＱＪ＝８０ｋｖａｒ、ｓｊ＝３４６ｋＶＡ。设计选用　２．７５ｋＡ，短路电流冲击值７．０２ｋＡ。短路参数对电气设备选　ＳＣＢｌｌ一８０ｏ／１０、１０／０．４ｋＶ、８００ｋＶＡ动力照明变压器２台，　择无特殊要求。变电所３５ｋＶ配电装置选用ＫＹＮ６１—４０．５Ｚ　同时运行，负荷率５９％，故障保证率８４．６％；当一台变压器　（开断电流２５ｋＡ）型户内铠装移开式金属封闭关柜；１０ｋＶ　停运时另一台能保证供电范围内一、二级负荷用电。０．４ｋＶ　配电装置选用ＫＹＮ２８Ａ一１２Ｚ型（开断电流２０ｋＡ）户内中置　采用单母线分段系统。变电所设两台３５／０．４ｋＶ所用变，一　开关柜：主要电气设备的技术参数经验算符合动热稳定的　用一备，设备自投。变电所正常工作照明电源由所用电　要求。ｌＯｋＶ馈出电缆最小热稳定截面：按中速开断速度考　３８０／２２０Ｖ系统供电。事故照明电源正常由交流电源供电，　　虑，取Ｏ．２ｓ短路电流产生的热效应为Ｑｔｌｌ＝Ｉ　ｘＴｔｈ＝７．０２２ｘ　事故时由由直流屏供电，两电源回路可自动切换。主控室、高压配电室及主要通道进出口处均装设事故照明灯。　０．２：９．８６，电缆热稳定允许的最小电缆截面Ｓｔａｉｎ＝、／　一ｘ　２．４无功补偿矿井用电负荷较大，特别是主、副井提　１０３／Ｃ：２２．９ｒａｍ２，Ｃ取１３７（铜芯电缆）。变电所１ｏｋＶ馈出电　升机采用可控硅直流传动系统，且矿井变频设备使用较　缆按交联聚乙烯绝缘（铜芯）最小热稳定截面为２５ｒａｍｚ。　多，无功补偿与谐波治理要求较高，为降低设备投资，本设　２。３电气主接线及主要电气设备根据矿井负荷统计　计选用静态电容器组和动态补偿组合的方式。根据负荷统　结果，３５ｋＶ变电所主变压器设计选用ＳＺ１１—８０００／３５、　计结果，ＳＶＧ链式逆变器设置１５００ｋＶａｒ，电容器组为　作者简介：姜霏（１９７２一），女，黑龙江双鸭山人，学士学位，高级工　程师，本科学历，现工作于煤炭工业石家庄设计研究　院，从事煤矿电气设计工作。　，　１２００ｋｖａｒ，实现动态无功补偿和滤除谐波。　２．５中性点接地方式３５ｋＶ中性点按不接地方式设计。　矿井１０ｋＶ电缆线路总长约１２．５ｋｍ，１０ｋＶ配电网络的单相　［２］赵长财，董国疆，曹秒艳，郝海滨，杜冰，贾向东．一种气瓶热　旋压机工件定位机构【Ｐ］．中国专利：ＣＮｌ０２７２８７３６Ａ，２０１２—１０—１７．　用应力减小、缸径加大。可不考虑封头最小直径。　参考文献：　［１】田垒，陈天虎，卢俊业，陈华刚．一种用于旋压机的离心夹紧　机构［Ｐ］．中国专利：ＣＮ１０３１７０５４５Ａ，２０１３—０６—２６．　［３］董雨．大管径夹紧机构［Ｐ］．中国专利：ＣＮ２０１６８４８５４Ｕ，２０１０—　１２—２９．　・５２・　价值工程　接地电容电流计算值为１２．６８Ａ，考虑变电所１６％的附加值　现强制性五防闭锁、在线自动对位、仿真模拟预演、多任务　后，变电所１０ｋＶ侧总单相接地电容电流约为１４．７Ａ，设计　并行操作。通过与综合自动化系统的通讯管理单元通讯的　１０ｋＶ系统中性点经消弧线圈接地；０．４ｋＶ系统中性点接地。　方式，接收各类操作的操作顺序，并与装在一次设备上的　２．６防雷及接地矿井所在地区年平均雷暴日数为　编码锁配合，一起完成防误闭锁各项功能。　４０天，属于多雷区。变电所楼屋面采用现浇钢筋砼结构，　４直流系统　将屋面砼内钢筋焊接成网装接地，防直击雷。线路进站段　本变电站装设一套智能型微机高频开关直流电源成　采用避雷针进行直击雷保护。根据《交流电气装置的接地　套装置，负担断路器合闸、微机综合自动化系统、通讯及事　（ＤＩＺＩ＇６２１—１９９７）》的要求，变电站设计工频接地电阻不大　故照明等直流负荷。直流系统电压采用２２０Ｖ，设一组阀控　于４Ｑ。变电站主接地网按不等间距方孔网布置，以水平接　式密封铅酸蓄电池和双套冗余配置的（模块按Ｎ＋Ｉ冗余　地体为主，垂直接地体为辅联合构成。变电所接地槽均置　配置）高频开关电源充电装置。该装置能与微机综合自动　换为粘土，并添加专用降阻剂。变电站设计除砼路面外的　化系统进行网络通讯，实现直流屏的无人职守。蓄电池的　场地均铺设砼预制块，增加地表接触电阻，进一步提高变　容量按能满足微机综合自动化系统全站事故２小时停电　电站允许接触电压差及跨步电压差，保障人身安全。　时的放电容量配置，设计选用１００Ａｈ铅酸免维护蓄电池。　３变电所二次设计　微机高频开关直流电源屏组安装于中央控制室。为了防止　变电站按无人值班设计，采用计算机监控系统，计算　可能由于交流站用电系统突然事故发生，本工程设计选用　机监控系统采用分层分布式网络结构，完成对变电站内所　套５ｋＶＡ的ＵＰＳ不间断逆变电源装置，ＵＰＳ微机不问断　一有设备的实时监视和控制，数据统一采集处理，资源共享。　保护动作及装置报警等重要信号采用硬接点方式输入测　控单元。结合变电站无人值班方式的特点和目前计算机监　控系统在变电站的应用情况，确定计算机监控系统的监控　范围如下：①全站的断路器、隔离开关及电动操作的接地　开关工作状态：②主变压器的分接头调节（有载调压变压　器）及１０ｋＶ无功补偿装置自动投切装置状态：③直流系　统和ＵＰＳ系统工作状态　④通信设备及通信电源告警信　号ｉ⑤站用变压器、直流系统、ＵＰＳ系统的重要馈线开关状　逆变电源屏装设在中央控制室内，为确保运行的可靠性，　电源输入另外还设有交流旁路系统及直流直接供电系统。　５系统通信及调度自动化　矿井变电所对外通信线路随矿井３５ｋＶ变电所至上级　变电站的３５ｋＶ线路同时建设，设计假设采用３５ｋＶ线路架　设１条１２芯ＯＰＧＷ光缆，本矿３５ｋＶ变电所新设光通信设　备和相应配套设施，光通信设备安装在所内主控室设备区。　通讯电源由所用直流电源加ＤＣ，ＤＣ转换模块方式给通信　设备供电，共设置３套３０Ａ　２２０Ｖ／４８Ｖ模块。变电所备用通　态。计算机监控系统具有与电力调度数据专网的接口，软、　信为市话通信。本变电站远动信息通过远动通道分别上传　硬件配置支持联网的网络通信技术以及通信规约的要求。　至集控站和地调，远动信息包括变电站全部“四遥”（遥控、　３．１保护配置及自动装置主变压器主保护设差动保　遥测、遥信、遥调）信息。本变电所采用微机监控系统，交流　护、本体重瓦斯、有载分接开关重瓦斯保护、非电量保护　采样，远动功能由计算机监控系统的远动工作站来完成。　（跳闸）。后备保护设复压过流、过负荷保护、非电量保护　６节能及环境保护　（发信号）。３５ｋＶ母联设母线充电保护、限时速断保护、过　所内主要污染源有电磁辐射、噪声等。变电所设备选用　流保护。１０ｋＶ馈出线设三段式电流保护。１０ｋＶ小电流接　低场强电气设备：对裸露电气设施采取有效的屏蔽措施；减　地选线由专用的装置实现，同时拟将所有１０ｋＶ零序电流　少接触不良产生的火花放电；避免火花放电产生高频电场。　信号接入故障录波装置，便于分析接地故障：母联分段设　变电所的噪声主要来源主变压器，变压器采用自冷低噪音　母线充电保护、限时速断保护、过流保护；１０ｋＶ电容器回　设备满足环境保护的有关规定。设计主变压器选择节能型　路设两段式电流保护、高电压、低电压、零序电压（开口三　铜芯低损耗电力变压器，变电站站用变压器选用Ｓ１１型低　角形）及过负荷，保护均动作于电容器断路器：１０ｋＶ动力　损耗变压器；变电站照明灯具选用节能灯具。本变电所１０ｋＶ　变压器设两段式电流保护、温度及过负荷保护。　侧配置了动态无功补偿装置，提高了功率因数。结合变电站　３．２变电所的计量系统计量设置于产权分界点，即在　综合自动化系统及电力监测监控系统设置的电能监控信息　上级变电站３５ｋＶ出线侧设置关口计费点，关口计费点电　系统，建立计算机远程监控信息系统，实时监测企业的电能　度表按主、副表配置，精度有功为０．２Ｓ级，无功为２．Ｏ级。　消耗等运行参数，对用电负荷进行节电目标管理，严格控制　变电所１０ｋＶ馈线电能计量按有功０．５Ｓ级、无功２．Ｏ　高峰期用电负荷，实现企业电能管理信息化和自动化。　参考文献：　级配置。智能电能表测量具有有功、无功、电压、电流、频　率、有功电量、无功电量和多费率电量、最大需量、分时区、　时段、不同费率为基准的电量累计和存储，可通过串口向　电能量远方终端传送分时电量数据：其具备失压记忆功　能，以保持运行参数和电能量数据：具有就地维护、测试功　能接口站有电度表均通过串口送入集中的电能量采集装　置，并通过该装置转送给变电站计算机监控系统。　［１】煤矿安全规程．　［２］矿山电力系统设计规范．　ｆ３】煤矿井下供配电设计规范．　『４】矿井设计规范．　【５］供配电系统设计规范．　［６１３５－１　１０ｋＶ变电所设计规范．　ｆ７］１０ｋＶ及以下变电所设计规范．　『８］交流电气装置的接地（ＤＩＪＴ６２１—１９９７）．　［９】电力装置的电测量仪表装置设计规范（ＧＢ５００６３—２００８）．　【１Ｏ］电能量计量系统设计技术规程（ＤＩＪＴ５２０２—２００４）．　［１１］电能计量装置技术管理规程（Ｏｔｌｒ４４８—２０００）等．　３．３变电站微机防误闭锁综合操作系统变电所装设　一独立微机防误闭锁综合系统，配置工控主机（应具备与　微机监控、ＲＴＵ等接口功能，实现数据共享，并可闭锁监　控操作）、汉字显示器、开关闭锁控制器和电脑钥匙等。实