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最新变电所方案设计说明书

变电所方案设计说明书

第一章总的部分…………………………………………………………………2

1.1设计依据………………………………………………………………2

1.2设计范围………………………………………………………………2

1.3建设规模………………………………………………………………2

1.4站址位置………………………………………………………………4

第二章平面布置…………………………………………………………………5

第三章电气部分…………………………………………………………………6

3.135kV电源……………………………………………………………6

3.2电气主接线……………………………………………………………6

3.3短路电流计算…………………………………………………………6

3.4无功补偿………………………………………………………………10

3.5电容电流补偿…………………………………………………………10

3.6导体及主要设备选择…………………………………………………11

3.7所用电系统……………………………………………………………12

3.8直流系统………………………………………………………………13

3.9防雷、接地……………………………………………………………13

3.10变电所照明…………………………………………………………13

第四章综合自动化保护系统……………………………………………………14

4.1微机监控方式、元件保护及自动装置………………………………14

4.2控制保护情况…………………………………………………………14

4.3微机监控系统…………………………………………………………14

4.4计量……………………………………………………………………15

4.5模拟屏…………………………………………………………………15

4.6远动通讯………………………………………………………………16

附：

主要设备表………………………………………………………………………17

第一章总的部分

1.1设计依据：

1.1.1、《35～110kV变电所设计规范》GB50059-92；

1.1.2、《3～110kV高压配电装置设计规范》GB50060-92；

1.1.3、《供配电系统设计规范》GB50052-95；

1.1.4、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92；

1.1.5、《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-1996；

1.1.6、《煤矿安全规程》2006版；

1.1.7、《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005；

1.1.8、《纳林河二号矿井及选煤厂可行性研究报告》2008.8；

1.2设计范围：

本设计范围仅限于矿井35kV变电所部分，包括变压器，35kV、10kV、0.4kV配电装置，监测、控制及保护装置，所内的建筑、道路、防雷、接地等。

1.3建设规模：

全矿井估算负荷如下：

矿井主要设备装机容量：

26792kW

矿井工作设备容量：

25240kW

计入系数后计算负荷：

13600kW

矿井生产吨煤电耗：

17.99kW·h/t

选煤厂计算负荷：

3832kW

选煤厂吨煤电耗：

4.05kW·h/t

全矿总负荷：

17432kW

全矿吨煤电耗：

22.04kW·h/t

详见主要设备负荷估算表（表1-3-1）。

表1-3-1主要设备负荷估算表

序号

项目

工作容量（kW）

需用系数

计算负荷（kW）

备注

1

主井提升机

2×3200

0.92

5862

2

副井提升机

2500

0.92

2300

3

地面通风机

1100

0.69

763

4

地面压风机

3×185

0.8

444

5

地面注氮机

2×250

0.8

400

6

地面其它

2198

1327

7

地面合计

13253

11096

8

主排水泵

2×900

0.72

1300

9

采区变电所

7808.6

0.55

4274.2

10

大巷胶带输送机

1890

0.77

1455.3

11

井下其它

488.4

350.5

12

井下合计

11987

7380

13

计入0.80同时系数井下合计

5904

14

矿井合计

25240

17000

15

计入0.80同时系数全矿负荷

13600

16

矿井吨煤电耗（kw·h/t）

17.99

考虑5％的网损

17

选煤厂

6562

3832

18

选煤厂吨煤电耗（kw·h/t）

4.05

19

全矿总负荷

31802

17432

20

全矿吨煤电耗（kw·h/t）

22.04

考虑到为至煤化工基地输煤栈桥预留部分电力负荷，留有发展裕量。

因此变压器选择16MVA。

变电所主要技术指标表：

名称

数量（容量）

备注

主变压器

3×16000kVA

风冷有载调压

35kV进线

2回

架空进线、单母线分段

10kV馈出线

35回

单母线分段、电缆出线

10kV滤波无功补偿出线

6回

电缆出线

10kV电容电流补偿出线

2回

电缆出线

10kV变压器出线

2回（2×800kVA）

电缆出线

0.4kV出线

50回

电缆出线

1.4站址位置：

本变电所位于纳林河二号矿井工业广场东南角，变电所为全室内布置。

主体建筑物占地面积约为16.5m×46.3m=764m2，变电所所址占地面积为89.6m×80.7m=7230m2。

围墙内布置有主变配电楼、终端杆、独立避雷针、事故油池、电缆沟。

并设置环行道路，预留滤波补偿设备场地。

第二章平面布置

本变电所电气设备采用全室内布置，变电所主建筑为一个地上二层，半地下一层框架结构建筑，半地下部分为电缆夹层。

该建筑东西长46.3米，南北宽16.5米，占地面积为16.5m×46.3m=764m2。

本变电所二层为35kV开关室、主控室及辅助房间。

35kV开关室建筑面积30×8.5=255m2，内设高压开关柜13面，架空进线，架空出线。

主控室建筑面积13×8.5=110.5m2，内设保护屏、交直流电源屏、模拟屏、控制台。

变电所一层为主变压器室、10kV开关室、0.4kV配电室、辅助房间。

10kV开关室，建筑面积30×8.5=255m2，内设10kV开关柜42面，两排布置，预留有16面柜的备用位置。

电容电流补偿装置安放于10kV开关室。

10kV开关柜采用矩形铜排进线，电缆出线。

0.4kV配电室，建筑面积13×8=104m2，内设0.4kV开关柜11面，800kVA干式变压器两台。

一层还包括楼梯间、卫生间、仪表室、工具室。

10kV开关室、0.4kV配电室、仪表室、工具室、门厅下面为电缆夹层。

层高2.5米。

平面布置示意图见图2-1-1，图2-1-2。

剖面示意图见图2-1-3。

变电所场地总平面布置图见图2-1-4。

第三章电气部分

3.135kV电源

本变电所为纳林河二号矿井35kV主变电所，向全矿井供电，按《煤矿安全规程》第四百四十一条规定，为一级负荷。

矿井投产时变电所必须形成双回路电源供电，矿井的两回电源线路上都不得分接任何负荷。

当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。

矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。

根据建设单位提供的资料，本变电所的两回35kV电源分别引自约6km外的110kV庙滩变电站和蒙大基地110kV变电站。

线路导线型号LGJ-240。

根据矿井负荷和上述电源点情况，矿井两回电源引自上述任一个110kV变电所，电压降均符合有关规程规定。

3.2电气主接线

3.2.1、主接线系统

矿井35kV变电所设在矿井工广东南部。

矿井35kV变电所内设三台16000kVA主变压器。

两工作一备用，当一台工作变压器故障或检修时，另二台变压器能保证矿井全部负荷用电。

35kV和10kV系统均采用单母线分段接线。

接线简单，供电可靠，投资少，操作运行方便。

3.2.2、系统接地方式

35kV侧采用不接地方式运行，10kV侧采用经消弧线圈接地方式运行。

3.3短路电流计算

现场提供的庙滩110kV变电站35kV母线短路阻抗为：

0.8775（最大运行方式）和0.9479（最小运行方式）。

因拟建的蒙大基地110kV变电站暂无短路资料，本设计暂按庙滩110kV变电所短路资料计算。

短路电流计算系统图见图3-3-1，短路电流计算等值阻抗图见图3-3-2；计算结果见表3-3-1。

根据热稳定校验，地面10kV铜芯电缆最小截面为25mm2；井下高压铜芯电缆最小截面为25mm2。

表3-3-1短路电流计算结果表

三相短路点

最大运行方式

最小运行方式

I’（kA）

S’（MVA）

I’（kA）

S’（MVA）

矿变电所35kV母线d-1

1.48

94.87

1.38

88.46

矿变电所10kV母线d-2

3.54

64.36

3.38

61.45

井下中央变电所10kV母线d-3

3.48

63.27

3.32

60.36

3.4无功补偿及谐波治理

3.4.1、补偿容量：

矿井用电动机多数为异步电动机，通风机为同步电动机，主、副井提升机采用交-直-交晶闸管整流设备。

现阶段经估算35kV变电所10kV母线自然功率因数为0.69。

为保证供电质量，降低综合损耗，变电所采用10kV母线并联电力电容集中补偿装置。

初步估算35kV变电所每段10kV母线需有效补偿容量为5000kvar，目前阶段因矿井上述主要大型用电设备未确定，最终的无功补偿、谐波治理方案还不能确定。

故在变电所内预留滤波补偿设备场地，滤波补偿设施后期建设。

3.4.2、控制单元的要求：

补偿设备满足功率因数变化偏离要求时，自动投切电容器组，功率因数调节范围为0.90～0.98。

控制单元能实现远方传输信号，远方遥控自动投切，就地手动控制，就地自动控制。

控制单元能实时数字显示系统的电流、电压，功率因数，能和本变电所微机保护装置通讯。

3.4.3、每组电容器配有微机保护，包括二段过流保护，零序电压保护，过电压保护，低电压保护。

任一电容器发生故障时微机保护动作切除并闭锁该组电容器，其他电容器组照常运行。

3.5电容电流补偿

煤矿安全规程规定：

矿井高压电网，必须采取措施，限制单相接地电容电流不超过20A。

经计算本矿井10kV电网的电容电流超过安全规定，故本变电所设置自动跟踪补偿消弧线圈成套装置。

自动补偿消弧线圈成套装置运行于10kV母线上，两段母线为单母分段，每段母线分别装设一套消弧线圈。

自动补偿消弧线圈成套装置主要由接地变压器、消弧线圈、阻尼电阻、避雷器、隔离开关及微机控制器等部件组成。

微机控制器安装于控制屏内，控制器为一控二的方式，即一台控制器可控制二套消弧线圈。

控制屏安装于主控制室内。

控制器能自动检测系统电容电流，跟踪电容电流变化及时调节消弧线圈分接头位置，使接地故障电流限制在整定范围内。

且响应时间短调节迅速。

同时可输出中性点电流、脱谐度、电容电流、残流、故障时间、开关档位等信息，具备事故报警功能。

控制方式可自动、手动，可遥控。

控制器有与变电所微机监控系统相连的通讯接口，将数据上传。

3.6导体及主要设备选择

根据计算，主要电气设备及导体选择如下：

3.6.1、35kV设备

35kV高压开关柜选用KYN61-40.5金属铠装移开式开关柜，断路器选用真空断路器：

ZN85-40.5，630A/25kA。

柜宽1400mm。

35kV高压开关柜13台，其中：

所用变柜2台，进线柜2台，电压互感器柜3台，变压器出线柜3台，分段柜2台，隔离柜1台。

35kV所用变选用干式变压器：

SC（B）11-50kVA，置于高压开关柜内。

主变压器选用三相双绕组有载调压、风冷变压器。

主变压器型号：

SFZ10

主变压器容量：

16000kVA

电压比：

35±3×2.5/10.5kV

接线组别：

Yd11

阻抗电压百分比：

8%

主变压器中性点接地方式：

高压侧：

不接地

低压侧：

不接地

3.6.2、10kV设备

10kV开关柜选用KYN28A-12型户内金属铠装抽出式开关柜，内配VY4B-12/630（1250、2000）-31.5真空断路器。

10kV开关柜共42台，其中：

馈出线柜35台，进线柜3台，电压互感器柜2台，分段柜2台。

主变至10kV开关柜用矩形铜排连接。

10kV补偿装置见3.4无功补偿。

站内动力变压器：

型号：

SC（B）11-800/1010.5±2×2.5％/0.4kV800kVADyn11。

阻抗电压：

6%。

接地方式：

10kV经消弧线圈接地。

3.6.30.4kV设备

0.4kV开关柜选用GCS型低压抽出式配电柜。

共11面。

其中：

进线柜2面，出线柜8面，分段柜1面。

接地方式：

0.4kV中性点直接接地。

3.6.4主要导体选择

35kV母线：

TMY-3（80×8）。

10kV母线：

TMY-3×2（80×8）。

0.4kV母线：

TMY-3×[2（60×6）]+40×5。

3.7所用电系统

在主控制室内设所用电屏一面。

变电所内动力、照明及直流电源装置电源分别取自所内低压配电屏及专用所用电屏。

所用电屏三路电源分别从35kV所用变及0.4kV配电柜引至所用电交流屏。

所用电屏接线方式为单母线，三回路进线，（考虑到两回电源线路不能同时投入，故设了2台35kV所用变，低压出线均引至所用电屏作为备用）该两路低压电源具有自动切换功能，进线开关采用RMQ1系列，电源切换为一主一备方式。

所用电屏馈线回路20回，空气开关型号为RMM1系列。

馈线开关脱扣器电流单相20A八回，三相40A八回，三相63A四回。

3.8直流系统

35kV变电所内操作控制电源为直流220V，配置220V直流系统一套。

控制、信号、继电保护及自动化装置采用直流电源屏供电。

所内事故照明亦由直流电源屏供电。

本直流系统采用高频开关成套装置，充电柜提供两路交流输入接口，可完成两路交流输入的自动切换。

充电模块具有遥控、遥测、遥信、遥调功能。

蓄电池为180Ah免维护电池组。

控制母线输出回路20路，开关选用直流专用开关。

配置直流系统绝缘在线监察装置。

3.9防雷、接地

35kV变电所的直击雷过电压保护采用独立避雷针。

设置4支25m的钢结构独立避雷针，设有专用的接地装置，接地电阻不大于10Ω。

本所设置独立接地网，接地电阻不大于1Ω。

3.10变电所照明

35kV、10kV开关室、0.4kV配电室采用带应急照明的荧光灯；主控室工作照明采用格栅荧光灯，事故照明采用专用灯具，电源引自直流屏。

变电所环形道路设路灯。

第四章综合自动化保护系统

4.1微机监控方式、元件保护及自动装置

为了提高变电站运行的安全可靠性，本变电站保护采用微机综合自动化系统。

35kV断路器及主变压器保护控制为集中方式，保护、测控装置组屏安装于主控室内；10kV保护控制采用分散式结构，监控保护单元分散安装于高压开关柜上，保护运行时通过串行口与管理单元通讯，管理单元监视分散保护单元的运行状态。

并且与微机监控系统通讯。

4.2控制保护情况

4.2.1控制：

35kV断路器实现遥控合分、保护屏合分、开关柜就地合分；10kV断路器实现遥控合分、开关柜就地合分、开关柜就地紧急跳闸。

4.2.2保护配置：

1）35kV进线保护：

备自投（可投退），具备就地/远方控制功能。

2）35kV母分保护：

配置母分保护单元，功率方向、备自投，三段式电流保护。

3）主变压器保护：

差动、速断及比率差动、高低压侧复合电压闭锁过流各三段、过负荷、重瓦斯、轻瓦斯、温度控制、风机控制。

4）35kV母线PT保护：

35kV系统接地、电压互感器自动切换。

5）10kV馈线保护：

设有三段式电流保护、小电流接地选线。

7）10kV变压器保护：

设有电流速断及过电流保护，高压侧零序电流保护，过负荷保护。

8）10kV母分保护：

三段式电流保护。

9）10kV母线PT保护：

10kV系统接地、电压互感器自动切换。

10）35kV、10kV系统电压互感器二次装设消谐装置。

4.3微机监控系统

本监控系统采用分布式计算机监控系统，分为两级，上位机系统级和前置处理机级。

4.3.1遥信量主要有：

所有35kV、10kV断路器的位置信号，开关柜手车位置信号；控制保护装置，直流屏及变压器和开关柜送来的异常信号和位置信号；保护动作信号及事故跳闸总信号等。

4.3.2遥测量主要有：

1）35kV进线：

Uan,Ubn,Ucn,Ia,Ic,P,Q,COSφ

2）35kV母分：

Ia,Ic

3）35kVI母线：

Uan,Ubn,Ucn,Ul

4）35kVII母线：

Uan,Ubn,Ucn,Ul

5）主变10kV侧：

Uan,Ubn,Ucn,Ia,Ic,P,Q,COSφ

6）10kV出线：

Ia,Ic,P,Q

7）10kVI母线：

Uan,Ubn,Ucn,Ul

8）10kVII母线：

Uan,Ubn,Ucn,Ul

9）10kV母分：

Ia,Ic

10）主变本体：

油温、风机、瓦斯。

4.3.3遥控量主要有：

35kV断路器、10kV断路器，主变风扇启停。

4.4计量

35kV进线侧、主变压器高压侧计量采用电子式多功能电度表，精度0.2级。

组屏于主控室内。

10kV馈出线回路电能计量由下放式保护装置完成，与综合自动化系统通讯传送数据。

10kV进线及10kV馈出变压器采用专用计量电度表，安装于10kV开关柜。

4.5模拟屏

显示全所主接线图，实时显示各开关状态。

同时显示：

1）年，月，日，时，分，秒。

安全运行天数。

2）各进、出线，各变压器、各母线段及总的实时功率。

4.6远动通讯

按当地电力公司要求，采取光纤通讯功能，实现遥测、遥信、遥控、遥调并留有与矿井及上级调度部门的通讯接口。

并留有与矿井上级调度部门的通讯接口。

附：

主要设备表

序号

名称

规格

单位

数量

备注

1

变压器

SFZ10-16000/3535±3×2.5%/10.5kV16000kVAY,d11Uk=8%

台

3

2

变压器

SC（B）11-800/1010.5±2×2.5%/0.4kV800kVAD,yn11Uk=6%

台

2

3

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-03

面

2

进线

4

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-38G

面

2

所用变

5

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-08

面

3

出线

6

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-35

面

2

PT柜

7

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-15

面

2

分段柜

8

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-29

面

1

分段柜

9

35kV高压开关柜

KYN61-40.5-35G

面

1

分段兼PT柜

10

10kV高压开关柜

KYN28A-12-37G

面

1

进线

11

10kV高压开关柜

KYN28A-12-13

面

2

进线

12

10kV高压开关柜

KYN28A-12-02

面

35

出线

13

10kV高压开关柜

KYN28A-12-43

面

2

PT柜

14

10kV高压开关柜

KYN28A-12-19

面

1

分段开关柜

15

0.4kV配电柜

GCS-01E

面

2

进线

16

0.4kV配电柜

GCS-04E

面

1

分段

17

0.4kV配电柜

GCS-8X11C

面

2

馈线

18

0.4kV配电柜

GCS-4X06C

面

2

馈线

19

0.4kV配电柜

GCS-3×11B+3×11C

1

馈线

20

0.4kV配电柜

GCS-5X11B+2X11C

面

1

馈线

21

0.4kV配电柜

GCS-2×06C+4X11C

面

1

馈线

22

0.4kV配电柜

GCS-4X11B+3X11C

面

1

馈线

23

电容电流自动跟踪动态补偿装置

ZDB—10/5-50

套

2

序号

名称

规格

单位

数量

备注

24

直流系统

套

1

25

微机综合自动化保护系统

套

1