110kV变电站增容设计(完整版)解读

开滦东欢坨矿业分公司110/6kV变电站增容改造工程设计说明书唐山开滦勘察设计有限公司二○○八年九月二十二日开滦东欢坨矿业分公司110/6kV变电站增容改造工程设计说明书项目负责人：赵国忠副经理：赵纯发经理：边继敏唐山开滦勘察设计有限公司二○○八年九月二十二日目录前言.......................................................1一、110/6KV变电站电气主接线及主要设备选型....................3（一）电气主接线及主要设备选型...............................3（二）二次系统...............................................8（三）变电站布置.............................................9（四）防雷接地...............................................9（五）短路电流计算及设备校验.................................9（六）电缆敷设..............................................10（七）调度通信..............................................10二、地面6KV配电室改造......................................10（一）洗煤厂6KV配电室......................................10（二）主井6KV配电室........................................11（三）副井6KV配电室........................................12（四）主副井6KV配电室......................................12（五）风井6KV配电室........................................13（六）工人村6KV配电室......................................13（七）压风机房6KV配电室....................................14三、附件.....................................................11前言目前，东欢坨矿业分公司矿井110kV变电站已建成运行，该站双回架空输电线路引自距本站5.3km处的韩城220kV变电站，电压等级为110kV，导线型号为LGJ-240。该站现有110/6kV主变4台，分别为1号主变：SF7-8000／110/6.3，2号主变：SF7-10000／110/6.3，3号主变：SF7-12500／110/6.3，4号主变：SF7-12500／110/6.3，4台主变电压等级均为110/6.3kV，YN/d11接线。矿井110kV变电站有110kV和6kV两个电压等级，110kV母线为双母线接线，6kV母线为单母线分段接线，分为5段。6kVⅠ段母线接1号主变（SF7-8000／110）；6kVⅡ段母线接2号主变（SF7-10000／110）；6kVⅢ母线接3号主变（SF7-12500／110）；6kVⅣ段母线接4号主变（SF7-12500／110）。6kVⅠ段和Ⅱ段母线带井下负荷，6kVⅢ段和Ⅳ段母线带地面负荷，6kVⅤ段母线接滤波装置。按照邯郸院编制的《东欢坨矿井300万吨/年续建工程初步设计说明书》：矿井续建生产能力达到300万t/a后，单回电源线路可带矿井全部负荷，当矿井续建达产后最大涌水负荷时，经计算，线路压降为0.57%，满足压降要求。现有供电方式能够满足本矿续建建后的负荷要求，故维持现有的双回路电源供电方式。矿井电力负荷统计见下表：2表1110/6kV变电站电力负荷统计表序号负荷名称电压(kV)设计负荷附注有功功率(kW)无功功率(kvar)视在功率(kVA)一地面负荷1矿井地面新增负荷61324.281023.901673.942矿井地面原有负荷68356.929660.0112773.173选煤厂负荷63401.851217.693613.22小计613083.0511901.6017686.564同时系数Kp=0.85Kq=0.8511120.5910116.3615033.575电容补偿-6000.006补偿后611120.594116.3611857.99COSφ=0.938二井下负荷1井下负荷小计正常涌水628283.3020077.3534684.94最大涌水632809.3022714.8139905.052同时系数Kp=0.85Kq=0.85正常涌水624040.8117065.7529482.20最大涌水627887.9120443.3334578.393电容补偿-9600.004补偿后正常涌水624040.817465.7525173.35COSφ=0.955最大涌水627887.9110843.3329921.78COSφ=0.932三6kV母线全矿总负荷正常涌水635161.4011582.1137019.85COSφ=0.950最大涌水639008.5014959.6941778.64COSφ=0.934四矿井110kV母线总负荷1正常涌水高低压变压器及线路总损耗1758.07579.11矿井110kV母线总负荷11036919.4712161.2138870.84COSφ=0.9502最大涌水高低压变压器及线路总损耗1950.42747.98矿井110kV母线总负荷11040958.9215707.6743867.58COSφ=0.934根据矿井电力负荷统计，按矿井最大涌水考虑,110kV变电站的供电负荷及出线回路有较大的增加，现有的四台主变容量不能满足用电需求，故矿井110kV变电站主变需增容，110kV变电站需改3造。一、110/6kV变电站电气主接线及主要设备选型（一）电气主接线及主要设备选型目前，矿井110kV变电站有110kV和6kV两个电压等级，110kV母线为双母线接线，6kV母线为单母线分段接线，分为5段。6kVⅠ段母线接1号主变（SF7-8000／110）；6kVⅡ段母线接2号主变（SF7-10000／110）；6kVⅢ母线接3号主变（SF7-12500／110）；6kVⅣ段母线接4号主变（SF7-12500／110）。6kVⅠ段和Ⅱ段母线带井下负荷，6kVⅢ段和Ⅳ段母线带地面负荷，6kVⅤ段母线接滤波装置。4台主变电压等级均为110/6.3kV，YN/d11接线。1、电气主接线根据矿井电力负荷统计，及110kV变电站实际设备布置情况，考虑正常、事故运行，本设计提出如下方案：方案一1号和2号主变分别更换为SF9-20000／110变压器；3号和4号主变不变。正常运行时，6kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行（2台20000kVA主变并列运行），带井下负荷；6kVⅢ、Ⅳ、Ⅴ段母线并列运行（2台12500kVA主变并列运行），带地面负荷。当4台主变其中1台故障时，6kV系统全部并列运行。根据甲方提供的本矿110kV母线短路参数计算，当4台主变其中1台故障，6kV母线全部并列运行时，6kV母线最大短路电流为38.4kA,超过目前各段馈出线回路断路器的额定短路开断电流。4Ⅰ～Ⅴ段母线上，除带有电抗器馈出线回路的断路器不更换外，其余馈出线回路的断路器均须更换为额定短路开断电流为40kA的断路器。其它的地面、选煤厂等6kV配电室的断路器也均须更换为额定短路开断电流为40kA的断路器。优点：电气主接线不变。正常运行时，2台12500kVA主变并列运行，带地面负荷，尽管地面负荷相对较小，但确保了地面母线段一定的短路容量，限制提升机启动时的电压冲击；正常运行时，由于Ⅰ、Ⅱ段母线和Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段母线分列运行，矿井主、副井提升设备产生的高次谐波和设备启动产生的无功冲击不会对井下设备造成影响。缺点：由于短路电流大，需要更换的断路器数量很大，对相应回路的电流互感器、母线、电缆等设备也需更换。改造工作量很大，需要投入的人力物力多，改造时间长，且6kV系统全部并列运行时短路电流已经达38.4kA，当系统参数变化后短路电流将可能超过40kA。方案二1号和2号主变分别更换为SF9-20000／110变压器；3号和4号主变不变。正常运行，6kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行（2台20000kVA主变并列运行），带井下负荷，6kVⅢ、Ⅳ、Ⅴ段母线并列运行（2台12500kVA主变并列运行），带地面负荷。为限制4台主变其中1台故障，6kV系统全部并列运行时的6kV母线的短路电流，在6kVⅠ和Ⅳ段母线，Ⅱ和Ⅲ段母线之间分别增加限流电抗器。5经短路电流计算，6kV系统全部并列运行时，6kVⅠ（Ⅱ）段母线短路电流超过目前各段馈出线回路断路器的额定短路开断电流，均需更换为额定短路开断电流是40kA的断路器。当其中1台20000kVA主变故障，6kV系统全部并列运行，带全矿负荷时，由于在分段处加了限流电抗器，增加了支路的电抗值，改变了潮流分布，经计算，另l台20000kVA主变严重过负荷，达2386A。此方案不可行。方案三1号和2号主变分别更换为SF9-20000／110变压器，3号和4号主变不变。增加1台SF9-20000／110变压器（0号主变），作为备用变。相应地增加110kV配电装置和6kV配电装置（0段母线），其中6kV0段作为备用段。从0段母线馈出4回，分别和Ⅰ～Ⅳ段母线联络。取消Ⅱ段和Ⅲ段之间的母联。正常运行，6kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行（2台20000kVA主变并列运行），带井下负荷，6kVⅢ、Ⅳ、Ⅴ段母线并列运行（2台12500kVA主变并列运行），带地面负荷。当1～4号主变，其中1台主变故障时，启用备用变。Ⅰ、Ⅱ段母线并列运行时，其母线短路电流经计算为30.7kA，已经接近目前各馈线回路断路器的额定短路开断电流31.5kA，考虑到以后系统参数的变化和短路电流的非周期分量，Ⅰ、Ⅱ段母线上除带有电抗器馈出线回路的断路器不更换外，其余各段馈出线回路均需更换为额定短路开断电流是40kA的断路器，共计21台。优点：对原有6kV系统接线不做改动，更换断路器数量少。主6变故障时，启用备用变，运行方便。正常、事故运行时，由于Ⅰ、Ⅱ段和Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段分别属于两个6kV系统，矿井主、副井提升设备产生的高次谐波和设备启动产生的无功冲击均不会对井下设备均造成影响。缺点：增加了变电站的占地面积，投资较大。通过上述方案比较，方案三虽然增加了变电站的占地面积，增加了投资，但对原有6kV系统改造量少，且运行简单、安全、可靠。方案一最大运行方式时短路电流达38.4kA，需要更换的断路器等设备数量多，对断路器的实际开断能力需进行严格的校验。但该方案不增加变电站的占地面积，运行简单。经与矿方交换意见，考虑到增加变电站的占地面积比较困难等因素，矿方认为采用方案一更符合实际情况，本设计采用方案一。110kV变电站电气主接线，见图S1503X1-253.1-1。2、主变选择根据计算，在最大涌水条件下，单回电源线路带全部负荷的压降为0.57%，压降满足要求。韩城220kV变电站电压等级高，电压稳定，设计选用双绕组无励磁电力变压器。根据本矿续建后井下、地面负荷，结合正常、事故时的变电站的运行方式，更换1号主变（SF7-8000／110）和2号主变（SF7-10000／110）分别为20MVA变压器。更换后的1、2号变压器型号均为SF9-20000/110110±2x2.5%/6.3kVYN/d11Ud=10.1%。3、其他设备选择7在Ⅰ段和Ⅱ段母线上共增加开关柜7台，选用与目前6kV配电室开关柜相同型号的GG-1A（F）开关柜，配VBM5-12-40kA型固封式高压真空断路器，配弹簧储能操作机构。考虑矿方