110kV变电站增容设计解读.doc
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1、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10(六)电缆敷设10(七)调度通信10二、地面6KV配电室改造11(一)洗煤厂6KV配电室11(二)主井6KV配电室11(三)副井6KV配电室12(四)主副井6KV
2、配电室13(五)风井6KV配电室13(六)工人村6KV配电室14(七)压风机房6KV配电室14三、附件1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:SF7-8000110/6.3,2号主变:SF7-10000110/6.3,3号主变:SF7-12500110/6.3,4号主变:SF7-12500110/6.3,4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
3、,110kV母线为双母线接线,6kV母线为单母线分段接线,分为5段。6kV段母线接1号主变(SF7-8000110);6kV段母线接2号主变(SF7-10000110);6kV 母线接3号主变(SF7-12500110);6kV 段母线接4号主变(SF7-12500110)。6kV段 和段母线带井下负荷,6kV 段和段母线带地面负荷,6kV 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
4、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:表1 110/6kV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6 1324.281023.90 1673.942矿井地面原有负荷6 8356.929660.01 12773.173选煤厂负荷6 3401.851217.69 3613.22小 计6 13083.0511901.6017686.564同时系数 Kp=0.85 Kq=0.8511120.5910116.36 15033.575电容补偿-6000.00 6补 偿 后6
5、11120.594116.36 11857.99COS=0.938二井下负荷1井下负荷小计正常涌水6 28283.3020077.35 34684.94最大涌水6 32809.3022714.81 39905.052同时系数 Kp=0.85 Kq=0.85正常涌水6 24040.8117065.75 29482.20最大涌水6 27887.9120443.3334578.393电容补偿-9600.00 4补 偿 后正常涌水6 24040.817465.75 25173.35COS=0.955最大涌水6 27887.9110843.33 29921.78COS=0.932三6kV母线全矿总负荷正
6、常涌水6 35161.4011582.1137019.85COS=0.950最大涌水6 39008.5014959.6941778.64COS=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1758.07 579.11 矿井110kV母线总负荷11036919.47 12161.21 38870.84 COS=0.9502最大涌水高低压变压器及线路总损耗1950.42 747.98 矿井110kV母线总负荷11040958.92 15707.67 43867.58 COS=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
7、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。6kV段母线接1号主变(SF7-8000110);6kV段母线接2号主变(SF7-10000110);6kV 母线接3号主变(SF7-12500110);6kV 段母线接4号主变(SF7-12500110)。6kV段 和段母线带井下负荷,6kV 段和段母线带地面负荷,6kV 段母线接滤波装置。4
8、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SF9-20000110变压器;3号和4号主变不变。正常运行时,6kV 、段母线并列运行(2台20000kVA主变并列运行),带井下负荷;6kV 、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38.4 kA, 超
9、过目前各段馈出线回路断路器的额定短路开断电流。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、段母线和、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
10、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38.4 kA,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SF9-20000110变压器;3号和4号主变不变。正常运行,6kV、段母线并列运行(2台20000kVA主变并列运行),带井下负荷,6kV、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6kV和段母线,和段母线之间分别增加限流电抗器。经短路电流计算,6kV系统全部并列运行时,6kV
11、()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SF9-20000110变压器,3号和4号主变不变。增加1台SF9-20000110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6kV 0段作为备用段。从0段母线馈出4回,分别和段母线联络。取消
12、段和段之间的母联。正常运行,6kV、段母线并列运行(2台20000kVA主变并列运行),带井下负荷,6kV、段母线并列运行(2台12500kVA主变并列运行),带地面负荷。当14号主变,其中1台主变故障时,启用备用变。、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31.5 kA,考虑到以后系统参数的变化和短路电流的非周期分量,、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。主变故障时,启用备用变,运行方便。正
13、常、事故运行时,由于、段和、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S1
14、503X1-253.1-1。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(SF7-8000110)和2号主变(SF7-10000110)分别为20MVA变压器。更换后的1、2号变压器型号均为 SF9-20000/110 1102x2.5%/6.3kV YN/d11 Ud=10.1%。3、其他设备选择在段和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
15、VBM5-12-40kA型固封式高压真空断路器,配弹簧储能操作机构。考虑矿方现正在敷设的两条下井电缆也需增加限流电抗器,共增加7组XKSGK-6-750-5型限流电抗器。新增6kV开关柜结线配置图,见图S1503X1-253.1-2、S1503X1-253.1-3由于目前6kV 、段母线仅有一组3600kvar补偿电容装置,无功补偿量不足,根据电力负荷统计情况,正常供井下负荷时和段母线需增加二组电容补偿装置,每组补偿容量5010kvar。分别接在和段母线上,设计选用ZVWT-II型调压型无功补偿装置,该无功补偿装置能自动跟踪系统电压和无功功率投切电容器;正常供地面负荷的6kV 、段母线补偿及滤
16、波装置选用SVC型静止型动态无功补偿兼滤波装置,SVC由TCR装置及FC滤波器两大部分组成。ZVWT-II型调压型无功补偿装置利用原有电容器室布置,SVC型静止型动态无功补偿兼滤波装置利用原有滤波室进行扩建或改造。无功补偿装置系统图及平面布置见图S1503X1-253.1-8、9。经计算,变电站下列设备需要更换:1号和2号主变110kV侧电流互感器均更换为LBQB-110W2,变比150/5。1号和2号主变低压侧母线桥母线更换为复合屏蔽式绝缘管形母线,型号为FPTM-10kV/2500A。、段母线更换为TMY-12010。段母线进线断路器、母联断路器和各馈出线回路的断路器更换为VBM5-12-
17、40kA,共57台。段母线高压隔离开关更换为CN24-10 40kA,共144台。(二)二次系统目前,本变电站采用WPD-2000型变电站综合自动化系统,6kV配电室除备用高压开关柜仍采用常规的继电器保护形式外,其余进线、馈出线高压开关柜均配备微机保护测控装置。保护装置采用集中组屏与分散安装结合的构成方式,即110kV配电装置及主变保护在主控室集中组屏,集中控制,6kV馈线保护在各开关柜分散安装,分散控制。由于本次矿井续建,续建后矿井总负荷变化较大,需要更换6kV段、段母线所接的主变压器,本设计利用原有变电站综合自动化系统,更换110kV配电装置及主变保护,备用高压开关柜二次保护更换为微机保护
18、测控装置。更换(增加)的主要设备微机保护配置如下:1、2号主变压器:纵差保护(动作于跳闸)、复合电压启动的过电流保护(动作于跳闸)、过负荷保护(动作于信号)、瓦斯保护(重瓦斯动作于跳闸,轻瓦斯动作于信号)、温度保护(动作于信号)、油位保护(动作于信号)、压力释放保护(动作于跳闸),通风故障(动作于信号)等。2、6kV新增及备用出线柜:三段式电流保护。原有设备的保护配置不变。(三)变电站布置本设计充分利用变电站现有建筑,新更换1#、2#主变及110kV侧电流互感器等设备均利用原有位置就地安装。主控室及6kV配电室平面布置图S1503X1-253.1-6;在变电站西侧增设7个电抗器室,安装下井限流
19、电抗器。电抗器室平面安装见图S1503X1-253.1-7。ZVWT-II型调压型无功补偿装置利用原有电容器室布置,平面布置见图S1503X1-253.1-9。(四)防雷接地变电站现设避雷针塔四基,高25米,分别布置在变电站四角,型号为D565(一)GJT-13。因此次改造中变电站室外架构部分未做改动,本变电站防直击雷保护仍利用现有避雷针。增加本变电站扩建部分接地网,接地干线为-505镀锌扁钢,接地支线为-404镀锌扁钢,接地极为L50505镀锌角钢,本接地网与原有变电站接地网连接。接地电阻不大于1。(五)短路电流计算及设备校验在系统最大运行方式下,1号和2号主变并列运行时,其6kV侧母线短路
20、电流为30.3kA。3号和4号主变并列运行时,其6kV侧母线短路电流为20.36kA。1台20MVA主变故障,其余3台主变并列运行时,6kV母线短路电流为38.4kA。1台12.5MVA主变故障,其余3台主变并列运行时,6kV母线短路电流为33.9kA。经计算,段母线上,不带电抗器馈出线电缆(交联聚氯乙烯铜芯)回路,当保护动作时间为0.5S时,其热稳定最小截面为172.5mm2,当保护动作时间为1.0S时,其热稳定最小截面为243.9mm2。电抗器进(出)线电缆(交联聚氯乙烯铜芯)回路,当保护动作时间为0.5S时,其热稳定最小截面为58.2mm2,当保护动作时间为1.0S时,其热稳定最小截面为
21、82.4mm2。本次改造中新增加的设备和更换的设备均满足动、热稳定校验。(六)电缆敷设新增加和更换的电缆充分利用变电站原有电缆沟和桥架敷设,本设计不再赘述。(七)调度通信根据唐山供电公司的规划要求,本矿110/6 kV变电站与220kV韩城变电站增设调度通信装置,通信设备应尽量满足本地地调对矿110/6 kV变电站系统调度电话、调度自动化、微机保护的要求。通信介质采用8芯单模光纤,架空敷设。二、地面6kV配电室改造根据矿方提供的地面各6kV配电室的相关技术资料,地面各6kV配电室6kV母线多为808铜母线;进线柜隔离开关额定电流多为1000A;馈出柜隔离开关额定电流多为630A;电流互感器型号
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