煤礦35kV變電站供電設(shè)計(jì)_ 說明書

1、摘 要本文詳細(xì)介紹了某礦35kV變電所的設(shè)計(jì)。文中對(duì)主接線的選擇、高壓設(shè)備的選擇、負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算，各種繼電保護(hù)選擇和整定計(jì)算皆有詳細(xì)的說明。特別對(duì)主接線的選擇，變壓器的選擇，還有一些電氣設(shè)備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等的選擇校驗(yàn)作了詳細(xì)的說明和分析。依據(jù)供電規(guī)則，著重解決了負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、變電所主結(jié)線方案的選擇、進(jìn)出線的選擇、變電所所址的選擇、主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的選擇、短路計(jì)算及開關(guān)設(shè)備的選擇、防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)等問題，并結(jié)合地區(qū)的供電規(guī)則和工程實(shí)際情況選擇出最合適的方案及參數(shù)、各種設(shè)備型號(hào)及容量。其中還對(duì)變電所的主接線，平面布置等通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容緊

2、密結(jié)合實(shí)際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)前要求的變電所。設(shè)計(jì)中除采用了一些固定方式的保護(hù)和常規(guī)保護(hù)外，還采用微機(jī)保護(hù)，通過電力監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時(shí)掌握變電所的運(yùn)行情況，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，及時(shí)了解故障情況，并迅速進(jìn)行處理，達(dá)到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動(dòng)化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全系統(tǒng)的信息綜合管理。在本次設(shè)計(jì)中，得到了學(xué)校老師、同學(xué)的耐心指導(dǎo)和大量幫助，在此對(duì)他們表示衷心的感謝和崇高的敬意。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算；電氣主接線設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；防雷AbstractThis paper describes the

3、35 kV of a mine down the substation design. In the main connection of choice, the choice of high-voltage equipment, load calculation, short-circuit current basis, the protection of various options and setting calculation there are detailed instructions. In particular the choice of the main cable, tr

4、ansformers choice, there are some electrical equipment such as circuit breakers, current transformers, high voltage transformer, and so the choice of checking a detailed description and analysis. Rules based on power supply, focus on resolving a load statistics, the mainline for selection, choice, t

5、he choice of the site by the substation, the main capacity and the number of Taiwans choice, short-circuit calculation and the choice of switching equipment , Relay and the choice of setting, lightning protection and grounding equipment design and other issues, combined with the power of the actual

6、situation of rules and choose the most appropriate solutions and various models and equipment capacity. It also substation on the main wiring, layout, adjacent to the high number of low-voltage protection devices, such as through the CAD drawing intuitive shown. The design of the content in close co

7、nnection with reality, the large number of relevant information by looking design with the current requirements of the substation. In addition to the design of a number of fixed form of protection and the protection of conventional, but also a microprocessor-based protection, power monitoring throug

8、h integrated automation system will enable the staff on duty within the substation or the dispatch center staff make the best of the operation of substations, directly to the equipment Operate, failure to understand the situation timely and speedy processing, power supply system to the management of

9、 scientific, standardized, and also can be done with the other automated data exchange system, give full play to the advantage of a system-wide information management.In this design, by the school teachers and students for their patience and guidance to help a lot in this for them to express my sinc

10、ere gratitude and highest respect. Key words: load calculation; main electric wiring design; short-circuit current calculation; mine; relay前言畢業(yè)設(shè)計(jì)主要考察了我們四年來對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，以及對(duì)專業(yè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能力。通過作畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以很好地衡量我們獨(dú)立思考、認(rèn)真分析、理論應(yīng)用以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作能力。本設(shè)計(jì)是為煤礦35kV供電系統(tǒng)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，目的是建立35kV變電所，為煤礦提供可靠的用電。整個(gè)設(shè)計(jì)包括了35kV變電所設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。同時(shí)考慮到煤礦供電

11、系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)變電站的負(fù)荷進(jìn)行了分組，達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)的目的；同時(shí)對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到0.9以上。通過短路電流計(jì)算，確定了系統(tǒng)主接線及運(yùn)行方式，同時(shí)對(duì)校驗(yàn)電氣設(shè)備、繼電保護(hù)整定、采取限流措施等提供了依據(jù)。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，考慮了變電站的室內(nèi)外結(jié)構(gòu)和布置、操作方便等問題。繼電保護(hù)裝置保證了被保護(hù)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，有選擇地將故障切除?？紤]到電器設(shè)備可能的漏電現(xiàn)象，對(duì)變電站進(jìn)行了保護(hù)接地的設(shè)計(jì)，滿足了接觸電壓和跨步電壓的要求，保證了人身安全。為防止變電所遭到雷擊，還進(jìn)行了防雷保護(hù)。采用了避雷器、避雷針、避雷線等保護(hù)措施，保證了安全。通過以上的設(shè)計(jì)，基本構(gòu)成了煤礦35kV變

12、電所的設(shè)計(jì)，滿足了生產(chǎn)和生活的需要，達(dá)到了安全用電的要求，同時(shí)兼顧了可行性、經(jīng)濟(jì)性的原則。一些具體的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算方法，在本設(shè)計(jì)中也會(huì)給出詳細(xì)的說明，為今后的變電站設(shè)計(jì)也提供了一定的依據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)而選用的電氣設(shè)備也具有參考的價(jià)值。由于我自己能力有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣地錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師能夠批評(píng)指正。目錄摘要IAbstractII前言III1 概述11.1 本礦概況11.2 電源11.3 基本地質(zhì)氣象資料11.4 礦井負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表12 負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償計(jì)算32.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義32.2 需用系數(shù)法32.2.1 單一用電設(shè)備供電時(shí)的計(jì)算負(fù)荷32.2.2 用電設(shè)備的計(jì)

13、算負(fù)荷32.2.3 總計(jì)算負(fù)荷42.3 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與計(jì)算42.4 選擇變壓器并計(jì)算損耗52.5 計(jì)算6kV母線總負(fù)荷及全礦負(fù)荷82.6 主變壓器的選擇92.7 功率因數(shù)的補(bǔ)償及電容器（柜）的選擇112.7.1 功率因數(shù)補(bǔ)償112.7.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算122.7.3 全礦電耗的計(jì)算133 短路電流計(jì)算143.1 繪制短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖143.2 算出井下電纜的根數(shù)153.3 計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流153.4 限流電抗器的選擇與校檢173.4.1 電抗器的選擇173.4.2 電抗器的校檢183.4.3 加電抗器后井下中央變電所點(diǎn)短路參數(shù)計(jì)算194 變電所主接線方式的選擇及設(shè)備選擇204.1 35

14、kV主接線系統(tǒng)的確定204.2 35kV系統(tǒng)設(shè)備的選擇214.2.1 斷路器的選擇214.2.2 隔離開關(guān)的選擇224.2.3 電壓互感器的選擇224.2.4 避雷器的選擇234.2.5 跌落式熔斷器選擇234.3 6kV系統(tǒng)的確定及配電箱型號(hào)的選擇234.3.1 進(jìn)線柜的選擇234.3.2 聯(lián)絡(luò)柜的選擇244.4 進(jìn)出線的選擇274.4.1 35kV母線的選擇274.4.2 6kV室外母線的選擇274.4.3 6kV室內(nèi)母線的選擇274.5 高壓電纜型號(hào)及截面的選擇284.5.1 主井提升機(jī)電纜選擇284.5.2 6kV出線高壓電纜的選擇及校檢表294.6 母線瓷瓶及穿墻套管的選擇314.6

15、.1 35kV室外母線瓷瓶314.6.2 6kV母線支持絕緣子的選擇314.6.3 穿墻套管的選擇314.7 35kV室外構(gòu)架的選擇324.7.1 母線構(gòu)架324.7.2 支架325 二次回路方案的確定及繼電保護(hù)的選擇與整定335.1 35kV進(jìn)出線與聯(lián)絡(luò)開關(guān)繼電保護(hù)方案的選擇335.2 變壓器保護(hù)345.2.1 變壓器BCH-2型差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算345.2.2 變壓器過流保護(hù)365.2.3 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)375.3 6kV配出線路的繼電保護(hù)375.3.1 主井提升機(jī)電纜線路的保護(hù)375.3.2 副井提升機(jī)電纜線路的保護(hù)385.3.3 壓氣機(jī)電纜線路的保護(hù)385.3.4 東風(fēng)井電纜出線的

16、架空線保護(hù)395.3.5 西風(fēng)井電纜出線的架空線保護(hù)395.3.6 洗煤廠電纜線路的保護(hù)405.3.7 機(jī)修廠電纜線路的保護(hù)415.3.8 鐵路煤倉和矸石山電纜線路保護(hù)415.3.9 坑木加工廠電纜線路的保護(hù)425.3.10 地面低壓動(dòng)力及照明的繼電保護(hù)425.3.11 下井電纜線路的保護(hù)435.3.12 電力電容器保護(hù)445.3.13 聯(lián)絡(luò)開關(guān)的繼電保護(hù)446 變電所的防雷與接地456.1 變配電所的防雷設(shè)計(jì)456.2 接地裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算456.2.1 保護(hù)接地方案設(shè)計(jì)456.2.2 保護(hù)接地裝置計(jì)算457 變電所的室外布置487.1 間隔的配置.487.2 配電裝置的布置形式487.3

17、具體布置487.3.1 屋外配電裝置各元件的布置原則487.3.2 屋內(nèi)配電裝置各元件的布置原則487.3.3 設(shè)置電抗器室和電容器室.487.3.4 主控制室布置488 結(jié)論49致謝50參考文獻(xiàn)511 概述1.1 本礦概況(1) 本礦為年產(chǎn)量120萬噸，服務(wù)年限75年的礦井(2) 井筒深度為400m，主副兩井距離為80m(3) 開拓方式：中央豎井，立井開拓(4) 瓦斯等級(jí)：輕沼氣礦1.2 電源(1) 供電電壓等級(jí)：35kV(2) 離礦井地面變電所的距離：4km(3) 系統(tǒng)電抗 最大運(yùn)行方式：=0.16 最小運(yùn)行方式： =0.42(4) 輸電方式：架空線雙回路(5) 出線過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間：3秒

18、(6) 電費(fèi)收取方法：兩部電價(jià)制，固定部分按最高負(fù)荷收費(fèi)，每千瓦6元。1.3 基本地質(zhì)氣象資料 (1) 日最高溫度 37(2) 凍土層厚度 0.8m(3) 主導(dǎo)風(fēng)向 西北(4) 最大風(fēng)速 4m/s(5) 地震烈度 6度1.4 礦井負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表表1-1 電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算編號(hào)設(shè)備名稱電動(dòng)機(jī)型安裝臺(tái)數(shù)/工作臺(tái)數(shù)設(shè)備容量kW需用系數(shù)Kx功率因數(shù)costan計(jì)算容量安裝容量工作容量有功功率kW無功功率 kvar視在功率 kVA一地面高壓1主井提升機(jī)繞1/1148014800.840.850.621243.2770.81462.62副井提升機(jī)繞1/19859850.840.850.62827.451397

19、3.43壓氣機(jī)同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.44東風(fēng)井同2/116008000.490.920.426784-3368535西風(fēng)井同2/1200010000.480.950.33960-4301052二地面低壓1洗煤廠-105010500.790.840.646829.5535.9987.52機(jī)修廠-4504500.560.750.882252222.33363鐵路煤倉-6006000.750.760.855450384.8592.14矸石山-1501500.850.820.696127.589155.55坑木加工廠-2502500.80.830

20、.672001342416工人村-5605600.750.820.698420293.2512.27支農(nóng)-4504500.820.840.646369238.4439.38地面低壓及照明-125012500.860.830.6721075722.41295.29東西風(fēng)井低壓側(cè)-75750.820.850.6261.538.172.4三井下負(fù)荷1主排水泵鼠7/4560032000.530.870.5672968168334122東翼一采區(qū)-8508500.620.631.23527648.2836.53東翼二采區(qū)-9809800.630.651.17617.4722.4949.84西翼一采區(qū)-1

21、00010000.630.641.2630756984.45西翼二采區(qū)-8008000.640.65176井底車場(chǎng)-2902900.840.850.62243.6151286.62 負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義負(fù)荷計(jì)算是指礦區(qū)總體供電規(guī)劃中對(duì)礦區(qū)各種企業(yè)用戶總負(fù)荷的概略計(jì)算。通過計(jì)算得到的變電所負(fù)荷容量（或電流）是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、選擇電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和依表量程的依據(jù)，也是繼電保護(hù)整定的重要數(shù)據(jù)。2.2 需用系數(shù)法由于一臺(tái)設(shè)備的額定容量往往大于其實(shí)際負(fù)荷，成組設(shè)備中各負(fù)荷的功率因數(shù)（）不同，一般又不同時(shí)工作，最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)等情況，

22、所以難以精確地計(jì)算變電所負(fù)荷。故本設(shè)計(jì)采用了較為精確的需用系數(shù)法來進(jìn)行變電所負(fù)荷計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)便，煤礦系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)目前主要采用這種方法。2.2.1 單一用電設(shè)備供電時(shí)的計(jì)算負(fù)荷 (2-1) 其中：負(fù)荷系數(shù)；：用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷；：用電設(shè)備的額定負(fù)荷；：用電設(shè)備實(shí)際負(fù)荷時(shí)的效率；：線路的效率，一般取0.90.9s；：?jiǎn)我回?fù)荷的需用系數(shù)； (2-2)：用電設(shè)備的功率因數(shù)角。2.2.2 用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 (2-3) 其中：成組負(fù)荷的需用系數(shù)：該組設(shè)備的同時(shí)系數(shù)：該組設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)：該組設(shè)備的加權(quán)平均效率；：該組設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)。2.2.3 總計(jì)算負(fù)荷因各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷常常不是在同一時(shí)

23、刻需要，所以，計(jì)算總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該將各用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷之和再乘以組間的最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。一般地，組數(shù)越多，越小。 (2-4) 2.3 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與計(jì)算(1) 用電設(shè)備分組，由表1-1確定各組用電設(shè)備的總額定容量。(2) 由表1-1查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計(jì)算出各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。(3) 對(duì)主提升機(jī) =0.84，=0.85，=0.62則有功功率 P=14800.84=1243.2kW；無功功率 Q=Ptan=1243.20.62=770.8kvar；視在功率 S=P/cos=1243.2/0.85=1462.6kVA；(4)壓氣機(jī)：其電機(jī)為同步電機(jī)對(duì)于同步電機(jī)

24、，Q的數(shù)值應(yīng)為同步電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償能力（估算值）。同步電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償能力百分?jǐn)?shù)可查到（查=曲線）。P=22500.57=1282.5kW壓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷率=需用系數(shù)/同時(shí)系數(shù) =0.57/0.6=0.95查表=0.44kvarS=1413.4kVA同樣方法可計(jì)算出其它各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，結(jié)果記入表1-1全礦電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷表中。注：主扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等功率因數(shù)超前，表示其無功電流為容性，即提供無功功率，起無功補(bǔ)償作用，它們的計(jì)算無功功率為負(fù)值。2.4 選擇變壓器并計(jì)算損耗選出地面低壓及井底車場(chǎng)各負(fù)荷的變壓器，并計(jì)算變壓器的有功及無功損耗并折算到6kV側(cè)容量。(1)有功損耗： （2-3）無功損耗： 式中

25、變壓器的負(fù)荷率，； 變壓器計(jì)算負(fù)荷，kVA； 變壓器額定容量，kVA； 變壓器空載有功損耗，kW； 變壓器滿載有功損耗，kW； 變壓器空載無功損耗，kvar，； 變壓器空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)； 變壓器滿載無功損耗，kvar，； 變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)； 、均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查的。(2) 洗煤廠：=987.5kVA(二類負(fù)荷) 選兩臺(tái)S-1000/10型電力變壓器，采用分裂運(yùn)行方式。本設(shè)計(jì)中，凡是二類負(fù)荷所選的兩臺(tái)低壓變壓器均采用分裂運(yùn)行方式，而不是采用一臺(tái)運(yùn)行、一臺(tái)備用方式。因?yàn)閱闻_(tái)運(yùn)行則存在功耗增加、效率大大降低等缺點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)中均不采用后一種運(yùn)行方式。額定容量：=1000

26、kVA空載損耗：=1.8kW短路損耗：=11.6kW空載電流：%=2.5%阻抗電壓：%=4.5% 有功損耗 =2+2（）=21.8+211.6()=3.6+5.7=9.3kW =%=2.5%1000=25kvar =%=4.5%1000=45kvar 無功損耗=2+2（）=225+245()=71.9kvar 折算到6kV側(cè)： P=829.5+9.3=838.8kW Q=535.9+71.9=607.8kvar S=1035.9kVA同樣方法可計(jì)算其他變壓器折算到6kV側(cè)容量并填入表2-1中，電動(dòng)機(jī)型號(hào)填入表2-2。表2-1 6kV母線統(tǒng)計(jì)負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)設(shè)備名稱電動(dòng)機(jī)型安裝臺(tái)數(shù)/工作臺(tái)數(shù)設(shè)備容

27、量kW需用系數(shù)Kx功率因數(shù)計(jì)算容量安裝容量工作容量有功功率kW無功功率 kvar視在功率 kVA一地面高壓1主井提升機(jī)繞1/1148014800.840.850.621243.2770.81462.62副井提升機(jī)繞1/19859850.840.850.62827.4513973.43壓氣機(jī)同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.44東風(fēng)井同2/116008000.490.920.426784-3368535西風(fēng)井同2/1200010000.480.950.33960-4301052二地面低壓1洗煤廠-105010500.790.840.646838.860

28、7.81035.92機(jī)修廠-4504500.560.750.882257264.43563鐵路煤倉-6006000.750.760.855456.2435.1630.44矸石山-1501500.850.820.696130.6100.61655坑木加工廠-2502500.80.830.67204.4151.3254.36工人村-5605600.750.820.698438.9330.9549.77支農(nóng)-4504500.820.840.646375.4269.8462.38地面低壓及照明-125012500.860.830.6721086.8815.11358.59東西風(fēng)井低壓側(cè)-75750.8

29、20.850.6261.538.172.4三井下負(fù)荷1主排水泵鼠7/4560032000.530.870.5672968168334122東翼一采區(qū)-8508500.620.631.23527648.2836.53東翼二采區(qū)-9809800.630.651.17617.4722.4949.84西翼一采區(qū)-100010000.630.641.2630756984.45西翼二采區(qū)-8008000.640.65176井底車場(chǎng)-2902900.840.850.62248197.2316.8全礦高壓負(fù)荷統(tǒng)計(jì)-22745176450.6720.887-14510.67563163

30、63.3全礦計(jì)算負(fù)荷-22745176450.620.887-13059.56806.714724主變壓器損耗-75.6901904.235kV母線總計(jì)算負(fù)荷-0.8620.58713135.17707.715230表2-2 6kV電動(dòng)機(jī)型號(hào)匯總表編號(hào)設(shè)備電動(dòng)機(jī)型號(hào)臺(tái)數(shù)安裝容量kVA空載損耗kW短路損耗kW空載電流%阻抗電壓%備注1洗煤廠S-1000/10210501.811.62.54.5二類分裂2機(jī)修廠S-400/1014000.925.83.24三類3鐵路煤倉S-630/1026308.18.134.5二類4矸石山S-160/1011600.462.853.54二類5坑木加工廠S-250

31、/1012500.6443.24三類6工人村S-630/1016301.38.134.5三類7支農(nóng)S-500/1015001.086.93.24三類8地面低壓及照明S-1250/10212502.213.82.54.5二類9東西風(fēng)井低壓側(cè)忽略不計(jì)10井底車場(chǎng)KSGB23151.72.36.54二類隔爆干式2.5 計(jì)算6kV母線總負(fù)荷及全礦負(fù)荷(1) 6kV母線總負(fù)荷由公式（2-4）得： 有功負(fù)荷：=P=1243.2+827.4+1282.5+784+960+838.8+257+456.2+130.6+204.4+438.9+375.4+1086.8+261.5+2968+527+617.4+6

32、30+512+248=14510.6kW 無功負(fù)荷：=Q=770.8+513-594-336-430+607.8+246.4+435.1+100.6+151.3+330.9+269.8+815.1+238.1+1683+648.2+722.4+756+599+197.2=7563kvar視在功率：=16363.3kVA(2) 全礦計(jì)算負(fù)荷（各乘以組間最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)） 總有功功率： =14510 .60.9=13059.5kW總無功功率： =75630.9=6806.7kvar 總視在功率： =14727kVA 全礦自然功率因數(shù)： cos=/=13059.5/14727=0.8872.6 主變

33、壓器的選擇全礦自然功率因數(shù)為0.887，達(dá)不到0.9，先按功率因數(shù)為0.9初選主變壓器如按功率因數(shù)為0.9計(jì)，總?cè)萘繎?yīng)為： P/0.9=13059.5/0.9=14510.6kVA全礦非生產(chǎn)用電（三類負(fù)荷）為： P=257+204.4+438.9+375.4+61.52=1398.7kW以上數(shù)據(jù)均為表2-1中機(jī)修廠坑木加工廠工人村支農(nóng)東西風(fēng)井低壓側(cè)數(shù)據(jù) P/0.9=1398.7/0.9=1554.1kVA由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可看出：若選容量為12500kVA的主變壓器，單獨(dú)供電可基本滿足原煤生產(chǎn)用電。故選兩臺(tái)S-12500/35型變壓器（=12500kVA =13.5kW=70kW%=1%=7.5%

34、），按分裂方式運(yùn)行。S系列10-35千伏級(jí)電力變壓器具有耗損低體積小重量輕節(jié)約能量節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，它是目前我國中小型電力變壓器較先進(jìn)的產(chǎn)品，故本設(shè)計(jì)均選用S系列變壓器。變壓器的有功電力損耗為： =2+2（）=75.6kW =1%12500=125kvar =7.5%12500=937.5kvar變壓器的無功電力損耗為： =2125+2937.5（）=901kvar我們知道，變壓器當(dāng)負(fù)荷在50%70%時(shí)效率最高，當(dāng)兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷率為：變壓器的最高效率為：=；根據(jù)所選的變壓器： =/=13.5/70=0.1929 =0.4392壓器運(yùn)行在=0.522 時(shí)效率較高,如選用一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用(

35、如選容量過大),則損耗增加效率降低。我國實(shí)行兩部電價(jià)收費(fèi)，按設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的條件，其固定部分按最高負(fù)荷收費(fèi)（每千瓦6元）。既使按最高負(fù)荷的額定最高負(fù)荷計(jì)，則收：13059.56=78357元，如固定部分按變壓器容量收費(fèi)，則同時(shí)運(yùn)行時(shí)按每kVA收4元計(jì)，則收：1250024=元?？梢姡簩?shí)行固定部分按最高負(fù)荷收費(fèi)辦法，則兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行比較合理。變電所35kV母線總（計(jì)算）負(fù)荷為：有功負(fù)荷：=+=13059.5+75.6=13135.1kW無功負(fù)荷：=+=6806.7+901=7707.7kvar視在功率：=15230kVA35kV母線自然功率因數(shù)為： cos=/=13135.1/15230=0.86

36、2 tan=0.5872.7 功率因數(shù)的補(bǔ)償及電容器（柜）的選擇2.7.1 功率因數(shù)補(bǔ)償在負(fù)載有功功率不變的情況下，當(dāng)功率因數(shù)降低后，則發(fā)電機(jī)和變壓器的工作電流增大，使其能夠輸出的有功功率下降（），使設(shè)備容量不能充分利用。電流增大，使電能損耗和導(dǎo)線截面增加（，當(dāng)不變，則，），電網(wǎng)的初期投資和運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)提高；電流的增大，還造成發(fā)電機(jī)、變壓器和網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失增大，電動(dòng)機(jī)的端電壓下降，從而減小了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過負(fù)荷能力。提高功率因數(shù)的關(guān)鍵，在于如何減少電力系統(tǒng)中各個(gè)部分所需要的無功功率，特別是減少負(fù)載從電網(wǎng)中取用的無功功率，使電網(wǎng)在傳送一定的有功功率時(shí)，盡量少輸送或不輸送無功功率。提高

37、功率因數(shù)的方法主要有： 提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)在生產(chǎn)中，盡量采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，避免電動(dòng)機(jī)與變壓器的轉(zhuǎn)載運(yùn)行；對(duì)不需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機(jī)，采用高壓電動(dòng)機(jī)等。在本設(shè)計(jì)中，扇風(fēng)機(jī)和壓風(fēng)機(jī)就采用了同步電動(dòng)機(jī)，它對(duì)該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補(bǔ)償作用。 人工補(bǔ)償法多采用同步調(diào)相機(jī)和靜電電容器等人工補(bǔ)償裝置。目前礦井變電所多在6kV母線上裝設(shè)靜電電容器來進(jìn)行集中補(bǔ)償，本變電所也采用了該方法。并聯(lián)移相電容器的簡(jiǎn)單原理：主要是利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負(fù)載的無功功率相互交換，從而減小負(fù)載向電圈吸取的無功功率，提高了整個(gè)負(fù)荷相對(duì)電源的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器補(bǔ)償法有投資少，有功功率損耗小，

38、運(yùn)行維修方便，故障范圍小、無震動(dòng)與噪聲、安裝地點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是只能有級(jí)調(diào)節(jié)，而不能隨負(fù)荷無功功率需要的變化進(jìn)行自動(dòng)平滑的調(diào)節(jié)。電容器組一般應(yīng)采用“”接法。因?yàn)椋?“”接線可以防止電容器容量不對(duì)稱而出現(xiàn)的過電壓。電容器電壓最為敏感，而容易造成電容器擊穿的事故。星形接線則由于中性點(diǎn)位移，產(chǎn)生部分過電壓。 “”接法若發(fā)生一相斷線，只是使各相的補(bǔ)償容量有所減小，不致于嚴(yán)重不平衡，而星形接法若發(fā)生一相斷線，就使該相失去補(bǔ)償，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。 采用“”接法可以充分發(fā)揮電容器的補(bǔ)償能力。電容器的容量與電壓有關(guān)。kvar 。在“”接法時(shí)，每相電容被加上線電壓。而采用星形接法時(shí)，每相電容器被加上相電壓，

39、所以有kvar。上式表明，具有相同電容器容量的三個(gè)單相電容器組，采用“”接法時(shí)的補(bǔ)償容量是采用星形接法的3倍，因此在電壓相等的情況下，因盡量采用“”接法。2.7.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算kvar (2-11)其中：平均負(fù)荷系數(shù)，一般取0.70.8：全礦有功功率計(jì)算負(fù)荷：補(bǔ)償前功率因數(shù)角：補(bǔ)償后功率因數(shù)角在此是按全礦年均負(fù)荷計(jì)算補(bǔ)償電容量。過去也有采用全礦最大負(fù)荷進(jìn)行計(jì)計(jì)算的。如果時(shí)，將出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象。所以為了節(jié)約投資，避免所選電容器過多，并取得較好的補(bǔ)償效果，按平均負(fù)荷計(jì)算是合適的。補(bǔ)償前：tan=0.587補(bǔ)償后：cos=0.9，tan=0.484用公式計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率： =0.75131

40、35.1(0.587-0.484)=1015kvar選用GR-1Y-01型電容器柜四臺(tái)（單臺(tái)電容器容量為270kvar）GR-1Y-09型電容柜二臺(tái)（為測(cè)量及放電柜）GR-1Y-01型電容器柜內(nèi)裝有BW6.3-18-1型電容器15個(gè)熔斷器15個(gè)。GR-1Y型電容器柜為抑制高次諧波電抗器型，即帶有串聯(lián)電抗器的電容器柜，它的主要性能是：當(dāng)線路中同時(shí)存在各種不同頻率的高次諧波電流時(shí)能有效抑制這些諧波的電流總值，使其不超過電容器的允許值，避免電容器因過流而產(chǎn)生“鼓肚現(xiàn)象”。當(dāng)電容器組合閘時(shí)，可限制合閘沖擊涌流不超過電容器組額定電流的5倍。由于串聯(lián)電抗器的阻抗值與電容器組的阻抗值之比為6%，因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)

41、存在5次以上諧波時(shí)，可使網(wǎng)絡(luò)的總組抗始終保持感性，這樣就能有效地防止網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生并聯(lián)諧振。另外，GR-1Y-01型電容器柜由于電抗器裝在測(cè)量柜內(nèi)，因此必須增選09（或10號(hào)）方案柜。這樣，電容器柜補(bǔ)償?shù)目偀o功功率為1080kvar，經(jīng)過電容器補(bǔ)償后，全礦的總無功功率為： =7707.7-1080/0.75=6267.7kvar視在功率： =14553.9kVA功率因數(shù)為： cos=13135.1/14553.9=0.9032.7.3 全礦電耗的計(jì)算當(dāng)cos=0.903時(shí)，取最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)=3500，取變壓器年運(yùn)行時(shí)間t=8760小時(shí)，查與最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)的關(guān)系曲線，查得=2100則變壓器電耗

42、為： W=t+()=全礦電耗=6千伏總3500+35千伏變壓器電耗 =13059.53500+= 得：全礦噸煤電耗=全礦電耗/礦年產(chǎn)量（噸） =/=25.6度/噸3 短路電流計(jì)算3.1 繪制短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖如圖3-1所示：圖3-1 短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖3.2 算出井下電纜的根數(shù)井下負(fù)荷：P=5502.4kW Q=4605.8kvar S=7175.6kVA cos=0.767井下總負(fù)荷電流=S/U=7175/6=690A輕沼氣礦井下電纜根數(shù)=井下電流/400 +1=2.7若選3根，則正常情況下，兩段母線（6kV）上負(fù)荷分配不均勻，影響供電質(zhì)量，增加損耗，故選4根，2根備用 3

43、.3 計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流35kV母線，6kV母線，變電所短路電流計(jì)算，電路圖如圖3-2：圖3-2變電所電路圖設(shè)=100MVA；=37kV；=6.3kV；=6.3kV得：=1.56kA；=9.16kA；=9.16kA 已知：=0.16，=0.42架空線電抗：=0.44100/=0.117變壓器電抗：=8%100/12.5=0.64電纜電抗：=L=0.080.54100/=0.109 最大運(yùn)行方式下：35kV母線處點(diǎn)的短路電流為： =3.611.56=5.63kA =2.555.63=14.36kA =3.61100=361MVA6kV母線處點(diǎn)短路電流為： =1/（0.16+0.117+0.6

44、4）=1.09 =1.099.16=9.98kA =2.559.98=25.5kA =1.09100=109MVA井下中央變電所處知短路容量為： =1/(0.109/2 +0.16+0.117+0.64)=1.03 =1001.03=103MVA(超過50MVA) 在最小運(yùn)行方式下：35kV母線處點(diǎn)的短路電流為： =1/（0.42+0.117）=1.86 =1.861.56=2.9kA =0.8662.9=2.51kA6kV母線處點(diǎn)短路電流為： =1/(0.42+0.117+0.64)=0.85 =0.859.16=7.78kA =0.8667.78=6.74kA其余均按上述方法計(jì)算后列入表3

45、-1中：表3-1 各短路點(diǎn)的短路參數(shù)及各回路最大長(zhǎng)時(shí)工作電流最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式最大長(zhǎng)時(shí)工作電流AkAkAMVAkAkA56314363612925125129982551097786741202843311044723853346909472415103474764714073027693292782415599092329926858976416442179157136997882225963706611343302769329278241012923983717622452035172211921661203971248106766589379092329927226251363.4

46、 限流電抗器的選擇與校檢3.4.1 電抗器的選擇因未加電抗器前井下中央變電所母線短路容量（最大運(yùn)行方式）為103MVA，大于50MVA，故需安裝限流電抗器。系統(tǒng)電抗值為：=0.16+0.117+0.64+0.109=1.026將短路容量限制在50MVA時(shí)系統(tǒng)電抗值為： =/=100/50=2因兩條井下電纜為并聯(lián)運(yùn)行，故應(yīng)串入的電抗值為： =2（-）=2（2-1.026）=1.948井下總負(fù)荷電流為690A，兩根電纜同時(shí)工作，每根負(fù)荷345A，按400A計(jì)，其計(jì)算電抗值應(yīng)為： =1.948400/9160=8.5%故選用NKL-6-400-10型水泥電抗器，其額定電抗值為10%，=400A，=6

47、kV，通過容量31385A，無功容量111kvar,動(dòng)穩(wěn)定10.2kA，1s熱穩(wěn)定15.5kA。3.4.2 電抗器的校檢電抗器的正常電壓損失為一路工作時(shí)其電壓損失最大，故：=%sin=10%0.642=2.22%4%(合格) =%=10%9160/400=2.29(電抗器電抗)電抗器的動(dòng)熱穩(wěn)定校檢：在下井回路單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，電抗器出口處短路，流過電抗器的電流最大。此時(shí)短路回路的總電抗值為： =0.917+2.29=3.207沖擊值為：=2.55/=2.559160/3.207 =7283A7.3kA10.2kA熱穩(wěn)定合格因井下電抗器為電流速斷保護(hù)，故=0.2s =9160/3.207=1.28kA15.5kA經(jīng)校檢所選電抗器合格。3.4.3 加電抗器后井下中央變電所點(diǎn)短路參數(shù)計(jì)算圖3-3 加電抗器后井下中央