煤礦供電畢業(yè)設(shè)計

1、 礦業(yè)工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計題目： 煤礦采區(qū)供電設(shè)計 專業(yè)： 采礦工程 作者： 袁龍龍 指導(dǎo)教師：曹金燕 摘 要本設(shè)計初步設(shè)計了煤礦地面35kV變電站的設(shè)計。其設(shè)計過程主要包括負(fù)荷計算、主接線設(shè)計、短路計算、電氣設(shè)備選擇、繼電保護方案、變電所的防雷保護與接地等。通過對煤礦35KV變電站做負(fù)荷統(tǒng)計，用需用系數(shù)法進行負(fù)荷計算，根據(jù)負(fù)荷計算的結(jié)果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。用標(biāo)幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點，制定了礦井變電所的主結(jié)線方式、運行方式、繼電保護方案。其中35KV側(cè)為全橋接線，6KV主接線為單母分段。兩臺主變壓器采用分列運

2、行方式。并根據(jù)電流整定值以及相關(guān)數(shù)據(jù)的校驗，選擇了斷路器、隔離開關(guān)、繼電器、變壓器等電氣設(shè)備。 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 2015年3月10日論文（設(shè)計）題目：某煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計姓名袁龍龍年級2011級所在院系礦業(yè)學(xué)院煤礦機電系專業(yè)煤礦電氣方向指導(dǎo)教師 曹金燕開展本課題的意義及工作內(nèi)容： 針對程莊煤礦實際情況，進行供電系統(tǒng)設(shè)計解決礦山實際問題，學(xué)會查閱技術(shù)資料和各種文獻的方法，掌握煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。主要內(nèi)容包括煤礦供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備及電纜的選擇、校驗以及繼電保護裝置的設(shè)定?？傮w安排及進度：15年3月份收集原始資料及擬定設(shè)計初稿；4月份完成1-5章; 4月份完成6-8章；5月份在

3、老師的指導(dǎo)下對設(shè)計內(nèi)容進行檢查、修改，并完成圖紙; 6月份上交論文。課題預(yù)期達到的效果：通過煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計對礦井供電系統(tǒng)有了更加深入的了解，且保質(zhì)保量完成設(shè)計任務(wù)，學(xué)會應(yīng)用煤礦供電的理論知識，具體解決礦井供電的實際技術(shù)問題，做到理論與實踐較好的結(jié)合。指導(dǎo)教師意見：簽名：太 原 理 工 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書 第1頁畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：某煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）要求及已知條件（資料）：要求：1按時完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。2強調(diào)獨立完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，杜絕抄襲。3設(shè)計內(nèi)容要求方案合理，各種參數(shù)處理、選取得當(dāng)，計算正確。4設(shè)計說明書要求語言簡練、文理通順、字跡工整。 5圖紙嚴(yán)

4、格按工程圖紙要求繪制。6完成5000字左右的相關(guān)英文資料的翻譯。已知條件：燕龕煤炭有限責(zé)任公司下轄的程莊煤礦和燕龕煤礦，井田相鄰，地跨陽泉市郊區(qū)河底鎮(zhèn)和盂縣路家村鎮(zhèn)。兩個井田均批準(zhǔn)開采3、8、9、12、15號等五個煤層，井田面積共計11.884km2。根據(jù)兩個礦井的實際情況，燕龕煤炭有限責(zé)任公司決定對兩個礦井的技術(shù)改造工程進行調(diào)整：關(guān)閉燕龕煤礦，將其0.30Mt/a的生產(chǎn)能力劃歸程莊煤礦；集中改造程莊煤礦，生產(chǎn)規(guī)模由0.45 Mt/a擴建至1.20 Mt/a?，F(xiàn)需建設(shè)地面35/10kV礦井變電所一座，供電線路采用雙回路35kV架空線。一回主供電源引自葦泊110kV變電站，長度9.5km；另一備

5、用電源線路引自燕龕110kV變電站，長度2.77km。35kV母線最大短路參數(shù)Sdmax=450MVA,變電所距井下中央變電所1km.負(fù)荷統(tǒng)計見附表一。畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 概述；礦井負(fù)荷計算和無功功率補償；地面35kv變電所主變壓器的選擇與校驗；地面35kv變電所主接線方案確定；短路電流計算；地面35kv變電所一次設(shè)備的選擇校驗；地面35kv變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定；地面35kv變電所的防雷與接地；井下中央變電所負(fù)荷計算與短路電流計算；第2頁學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）：1、 文獻綜述（單獨成冊）。2、 設(shè)計說明書一冊。3、 5000字左右的相關(guān)英文資料翻譯（附英文原稿

6、）。4、 成績評定表和答辯評定表一份。5、 設(shè)計的學(xué)生提供壹號圖紙一張。主要參考文獻（資料）：1.煤礦安全規(guī)程2011版2.礦山供電 李虎偉3.采礦工程設(shè)計手冊4.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范GB 502155.礦用電氣設(shè)備選型手冊6. 煤礦電氣圖專用圖形符號MTT 57019967.煤礦井下供配電設(shè)計規(guī)范GB504178.煤礦電工手冊（第二分冊）。礦井供電（上）9.煤礦電工手冊（第四分冊）。 專業(yè)班級 采礦1009 學(xué)生 袁龍龍 要求設(shè)計（論文）工作起止日期 指導(dǎo)教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 前 言本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題

7、的能力及實際工程設(shè)計的基本技能。電力是現(xiàn)代煤礦的動力，首先應(yīng)該保證供電的可靠和安全，并做到技術(shù)和經(jīng)濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要。由于煤礦生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的要求，尤其是煤礦地面供電系統(tǒng)作為整個煤礦供電開端，對整個煤礦供電的安全，可靠，經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。本論文根據(jù)變電所的設(shè)計原則，圍繞某礦井35KV變電所設(shè)計這一課題展開了全面的設(shè)計與研究，主要完成以下工作： 針對礦井負(fù)荷的用電要求，根據(jù)需要系數(shù)法進行了負(fù)荷計算。據(jù)此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。根據(jù)變電所主接線的設(shè)計原則，對變電所的主接線進行設(shè)計：高壓35kV采用全橋接法,6kV母線采用單母分段接線形式。采用標(biāo)幺值法對

8、供電系統(tǒng)進行了短路計算。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠自動地、迅速地、有選擇地將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，以免事故的擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了設(shè)計。防雷保護是變電所保護中不可缺少的一項保護措施，本文采用了在線路上安裝閥型避雷器對其進行防雷保護，并在變電所裝設(shè)避雷針。 供電系統(tǒng)概述電力是現(xiàn)代礦山企業(yè)的動力，首先應(yīng)該保證供電的可靠和安全，并做到技術(shù)和經(jīng)濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要。1.2.1 礦山企業(yè)對供電的基本要求礦山由于生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的要求，具體要求如下：（1）保證供電安全可靠

9、供電的可靠性是指供電系統(tǒng)不見斷供電的可能程度。礦山如果供電中斷，不僅影響產(chǎn)量，而且有可能造成人身事故和設(shè)備損壞，嚴(yán)重會造成礦井的破壞。為了保證對礦山供電的可靠性，供電電源應(yīng)采用兩回路獨立電源線路，它可以來自不同的變電所或者是同一變電所的不同母線，且電源線路上不得分接任何負(fù)荷。安全是指不發(fā)生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸火災(zāi)等重大事故。由于礦山生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，自然條件惡劣，供電設(shè)備容易受損壞，可能造成觸電及電火花和瓦斯煤塵爆炸等事故，所以必須采取如防爆、防觸電過負(fù)荷及過電流保護等一系列的技術(shù)措施和制定相應(yīng)的管理規(guī)程，以確保供電的安全。（2）保證供電電能質(zhì)量在滿足供電可靠與安全的前提下，還應(yīng)該

10、保證供電質(zhì)量，即供電技術(shù)合理。良好的電能質(zhì)量是指電壓偏移不超過額定值的,頻率偏移不能超過Hz。此外，由于大功率整流和可控硅的應(yīng)用使配電網(wǎng)中的諧波分量增加，可能會造成電力電容器過負(fù)荷，嚴(yán)重時甚至造成事故。所以必要時應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施保證電能質(zhì)量。（3）保證供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性在滿足以上要求條件下，應(yīng)力求供電系統(tǒng)簡單，安裝、運行操作方便，投資少、見效快和運行費用低。1.2.2 電力負(fù)荷的分級按照對供電可靠性的要求不同，一般將電力負(fù)荷分為三級，以便在不同情況下區(qū)別對待。（1）一級負(fù)荷這類負(fù)荷若供電突然中斷造成生命危險，或者造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或者打亂復(fù)雜的生產(chǎn)過程并使大量產(chǎn)品報廢，給國名經(jīng)濟帶

11、來極大的損失。如礦井主扇風(fēng)機、分區(qū)扇風(fēng)機與井下主排水泵以及立井經(jīng)常提人的提升機等。這類負(fù)荷必須有兩個獨立電源供電，無論是電力網(wǎng)在正常或者事故時均應(yīng)保證對它的供電。（2）二級負(fù)荷這類負(fù)荷若突然停電，會造成生產(chǎn)設(shè)備局部損壞，或生產(chǎn)流程紊亂且恢復(fù)困難，企業(yè)內(nèi)部運輸停頓或出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟上造成一定的損失。如煤礦集中提運設(shè)備、大型礦井地面空氣壓縮機、井筒防凍設(shè)備等。對這類負(fù)荷一般采用雙回路或經(jīng)方案對比確定。（3）三級負(fù)荷凡不屬于一二級負(fù)荷的用電設(shè)備，均列為三級負(fù)荷。這類負(fù)荷停電不影響生產(chǎn)，對這類供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回路供電。1.3變電站選址礦區(qū)變電所不論容量大小，應(yīng)

12、有兩個以上的獨立企業(yè)用戶會使與電力系統(tǒng)聯(lián)系的樞紐，這樣的變電所位置應(yīng)附和有關(guān)整體的合理性。應(yīng)考慮的條件是：（1）接近負(fù)荷中心（2）不占或少占農(nóng)田。（3）便于各級電壓線路的引入和引出。架空線路走廊應(yīng)與所址同時確定。（4）交通運輸方便。（5）具有適宜的地質(zhì)條件。（6）盡量不設(shè)在空氣污濁地區(qū)，否則應(yīng)采取防污措施或是在污染源的上風(fēng)側(cè)。（7）110千伏變電站的地址標(biāo)高宜在百年一遇的高水位之上，3560千伏變電所的所址標(biāo)高宜在50年一遇的高水位之上，否則應(yīng)有防護措施。（8）所址不應(yīng)為積水淹侵，山區(qū)變電所的防洪設(shè)施滿足泄洪要求。（9）具有生產(chǎn)和生活用水的可靠水源。（10）適當(dāng)考慮職工生活上的方便。（11）確

13、定所址時，應(yīng)考慮與鄰近設(shè)施之間的相互影響。（12）所址位置必須影響礦區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，送電線路的規(guī)格與布局，電網(wǎng)損失和投資的大小。故所址位置的選擇應(yīng)與礦區(qū)各變電所的數(shù)量，容量，用戶負(fù)荷的分配同時考慮。應(yīng)避免電力倒流。對于相近方案應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟比較擇優(yōu)確定。2 礦井負(fù)荷計算與無功功率補償變電所可以說是電力供應(yīng)的樞紐，所處的位置十分重要，如何準(zhǔn)確地計算選擇變電所的變壓器容量及其它電氣設(shè)備，這是保證進行安全供電、可靠供電的前提。進行電力負(fù)荷的計算就是為了正確地選擇變電所的變壓器的容量、各種電氣設(shè)備的型號、規(guī)格及供電電網(wǎng)所用的導(dǎo)線的型號等提供科學(xué)的依據(jù)。負(fù)荷計算主要包括以下方面：（1）求計算負(fù)荷，或

14、者需用負(fù)荷。目的是為了合理選擇變電所變壓器容量和電氣設(shè)備的型號等；（2）求平均負(fù)荷。這是用來計算電能的需用量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。2.1 負(fù)荷統(tǒng)計與計算2.1.1 負(fù)荷統(tǒng)計礦井負(fù)荷統(tǒng)計表2-1表1-1 負(fù)荷情況統(tǒng)計表序號負(fù) 荷 名 稱電壓（kV）設(shè)備數(shù)量（臺）設(shè)備容量（千瓦）需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 計算容量全部工作全部工作有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1.井下負(fù)荷0.66206 175 10215 8618 0.925033.9 4844.7 7008.8 2.主斜井配電101510187411150.9901.3621.61097.43.風(fēng)機配電1084602

15、030100.91 2698.51673.13174.84.車間配電0.388378123212810.92505.7434.7669.85.生活配電0.3849462301810.958.353.1796.辦公配電0.384413130.937.528.246.97.瓦斯抽放泵站1053164010200.92714.0608.3752.08.地面照明0.22 10010010.9 0.4810048111.1負(fù)荷計算2.1 負(fù)荷計算的目的 為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負(fù)荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、

16、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。 負(fù)荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負(fù)荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負(fù)荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。2.2 負(fù)荷計算方法供電設(shè)計常用的電力負(fù)荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就

17、可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負(fù)荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。本設(shè)計采用需要系數(shù)法進行負(fù)荷計算，步驟如下：1 用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷。其計算公式為： ，kW , kvar （2-1） ，kVA 式中、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負(fù)荷； 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW；功率

18、因數(shù)角的正切值；需要系數(shù)，由表1-1查得。2、多組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負(fù)荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： （2-2）式中、為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負(fù)荷；同時系數(shù)；m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量2.3 負(fù)荷計算過程 2.3.1 各用電設(shè)備組負(fù)荷計算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

19、組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷。（1）對主提升機 =0.86，=0.85，=0.62 P=630KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA； （1）對材料斜井絞車 =0.75，=0.80，=0.7 P=400KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA；1主斜井皮帶輔助設(shè)備 =0.70，=0.70，=1.02 P=29KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA；1）材料斜井絞車房 =0.7，=0.7，=1.02 P=56KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA；主斜井配電符合統(tǒng)計

20、表序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1主斜井提升機0.860.850.62541.8335.9637.42材料斜井絞車0.750.800.753002253753主斜井皮帶輔助設(shè)備0.70.71.0220.320.7294材料斜井絞車房0.70.71.0239.240.056.0總計0.9901.3621.61097.4 （1）對回風(fēng)斜井主風(fēng)機 =0.93，=0.85，=0.62 P=950KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA； （2）對皇后風(fēng)井主風(fēng)機 =0.93，=0.85，=0.62 P=4、1500KW

21、 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA； （3）對程莊風(fēng)井壓風(fēng)機 =0.75，=0.85，=0.62 P=280KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA； （4）對皇后風(fēng)井壓風(fēng)機 =0.75，=0.85，=0.62 P=280KW 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA； 風(fēng)機配電符合統(tǒng)計表 序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1回風(fēng)斜井主扇風(fēng)機0.930.850.62888.3547.81039.42皇后風(fēng)井主扇風(fēng)機0.930.850.621395.0864.91641.23

22、程莊風(fēng)井壓風(fēng)機0.750.850.62210.0130.2247.14皇后風(fēng)井壓風(fēng)機0.750.850.62210.1130.2247.1總計0.912698.51673.13174.8（1）副井井口及平車場 =0.7，=0.7，=1.02 P=60KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（2）主井地面生產(chǎn)系統(tǒng) =0.7，=0.7，=1.02 P=115KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（3）地面矸石系統(tǒng) =0.65，=0.75，=0.88 P=25KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（4）鍋爐房 =0.7

23、，=0.75，=0.88 P=335KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（5）熱風(fēng)爐及空氣加熱設(shè)備 =0.75，=0.75，=0.88 P=142KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（6）機電修理車間 =0.3，=0.65，=1.17 P=196KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar； 視在功率 kVA（7）漁場取水泵房 =0.8，=0.85，=0.62 P=132KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar；視在功率 kVA序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1副井

24、井口及平車場0.70.71.0242.042.860.02主井地面生產(chǎn)系統(tǒng)0.70.71.0280.582.1115.03鍋爐房0.70.750.88234.5206.4312.74熱風(fēng)爐及空氣加熱設(shè)備0.750.750.88106.593.7142.05機電修理車間0.30.651.1759.169.190.96漁場取水泵房0.80.850.62105.665.5124.2總計0.92505.7434.7669.8車間配電負(fù)荷統(tǒng)計表（1）皇后風(fēng)井生活泵房 =0.8，=0.8，=0.75 P=3KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar；視在功率 kVA（2）生活污水處理設(shè)備 =0.7，=

25、0.75，=0.88 P=19.7KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar；視在功率 kVA同理可得其他設(shè)備的數(shù)據(jù)如表格所示序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1皇后風(fēng)井生活泵房0.80.80.752.41.83.82生活污水處理設(shè)備0.70.750.8813.812.118.43井下水處理車間0.70.71.0218.318.626.14煤泥泵房0.750.750.884.13.65.55空氣加熱室0.750.750.8817.315.223.06聯(lián)建行政福利0.30.80.7529.722.337.17煤樣化驗室0.60.80

26、.757.85.99.88皇后風(fēng)井生活泵房0.800.800.752.41.83.0總計0.995.881.3125.9生活配電符合統(tǒng)計表 （1）瓦斯抽放泵 =0.7，=0.75，=0.88 P=220KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar；視在功率 kVA （2）瓦斯抽放泵 =0.7，=0.75，=0.88 P=800KW 則;有功功率 kW； 無功功率 kvar；視在功率 kVA 瓦斯抽放泵站符合統(tǒng)計表同理可得序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1瓦斯抽放泵0.70.750.88154.0135.5205.32瓦斯抽放泵0.

27、70.750.88560.0492.8746.7總計0.92714.0628.3752.0序號負(fù) 荷 名 稱需用系數(shù)Kx功率因數(shù)cos tg 有功（kW）無功(kvar)視在(KVA)1地面照明1.00.90.4810048111.12.4 全礦井上下合計取同時系數(shù)K=O.9無補償時功率因數(shù)為：2.3.4 無功補償計算及電容器柜選擇(1)無功補償計算當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要增設(shè)人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用靜電電容器作為無功補償電源。用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量用下式計算： （2-4）式

28、中平均負(fù)荷系數(shù)， 補償前功率因數(shù)角的正切值； 補償后要達到的功率因數(shù)角的正切值；本設(shè)計要求功率因數(shù)達到0.9及以上。假設(shè)補償后10kV側(cè)功率因數(shù)，取0.82，則所需補償容量由公式2-9計算得： kvar(2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算本設(shè)計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所6kV母線為單母分段接線，故所選電容器柜應(yīng)分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應(yīng)取偶數(shù)?，F(xiàn)選用GJZK-1-03型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量為： 取偶數(shù) N=10則 實際補償容量為： kvar折算為計算容量為： kvar2.3.5 補償后10kV母線側(cè)總計算負(fù)荷及功率因數(shù)校

29、驗功率補償后10kV側(cè)有功功率 kW無功功率 kvar視在功率 kVA補償后6kV母線功率因數(shù) 滿足要求。3 變電所主變壓器選擇3.1 變壓器的選取原則供電變壓器是根據(jù)其使用環(huán)境條件、電壓等級及計算負(fù)荷選擇其形式和容量。變電所的容量是有其裝設(shè)的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關(guān)電器等設(shè)備以及變電所的建設(shè)投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應(yīng)全面考慮技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，合理選擇。當(dāng)企業(yè)絕大多數(shù)負(fù)荷屬三級負(fù)荷，其少量負(fù)荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設(shè)一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時

30、，另一臺能承擔(dān)全部一、二及負(fù)荷。特殊情況下可裝設(shè)兩臺以上變壓器。例如分期建設(shè)大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。3.2 變壓器選擇計算按第二章計算出來的計算負(fù)荷進行用電負(fù)荷分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇變壓器容量及臺數(shù)。其計算計算過程如下：1、用電負(fù)荷分析 一級負(fù)荷：包括副提升機、主扇風(fēng)機、井下主排水泵各項，其總負(fù)荷為2184kW，占全礦總負(fù)荷的33.6%。 二級負(fù)荷：包括主提升機、壓風(fēng)機、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負(fù)荷占75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，其總負(fù)荷為3171.5kW，占全礦總負(fù)荷的48.8%. 三級負(fù)荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面低壓負(fù)荷的15%、工人村

31、、支農(nóng)各項，其總負(fù)荷為1142.5kW，占全礦總負(fù)荷的17.6%。2、根據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當(dāng)一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負(fù)荷的用電。在上述分析中一、二級負(fù)荷占全礦總負(fù)荷的82.4%，當(dāng)兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證82.4%的正常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負(fù)荷不斷增加，故選用兩臺S7-12500-/35型銅線雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：表3-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號S7-12500-/35容量(kVA)12500連接組別Y,d11電壓38.5 10.5阻抗電壓 8空載電流0.7損耗（kW）空載16.0負(fù)載63.0兩

32、臺主變壓器采用分列運行方式，備用方式為暗備用。3.3 變壓器損耗計算根據(jù)公式2-3計算主變壓器各項損耗空載無功損耗：則 有功損耗： kW；無功損耗： kvar；所以 功率因數(shù)cos=0.93 滿足要求。第三節(jié) 采區(qū)供電系統(tǒng)的接線方案確定1. 采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定原則 在確定變電所主接線前，應(yīng)首先明確其基本要求：（1）安全可靠。應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。此外，還應(yīng)負(fù)荷等級的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費。 （2）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維

33、修，以及運行靈活，倒閘方便。（3）經(jīng)濟合理。接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少設(shè)備投資和運行費用。（4）便于發(fā)展。接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的要求。原則如下：（1） 保證供電可靠，力求減少使用開關(guān)、起動器、使用電纜的數(shù)量應(yīng)最少。（2） 原則上一臺起動器控制一臺設(shè)備。（3） 采區(qū)變電所動力變壓器多于一臺時，應(yīng)合理分配變壓器負(fù)荷，通常一臺變壓器擔(dān)負(fù)一個工作面用電設(shè)備。（4） 變壓器最好不并聯(lián)運行。（5） 采煤機宜采用單獨電纜供電，工作面配電點到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機宜采用干線式供電。（6） 配電點起動器在三臺以下，一般不設(shè)配電點進

34、線自動饋電開關(guān)。（7） 工作面配電點最大容量電動機用的起動器應(yīng)靠近配電點進線，以減少起動器間連接電纜的截面。（8） 供電系統(tǒng)盡量減少回頭供電。（9） 低沼氣礦井、掘進工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電，局部扇風(fēng)機實行風(fēng)電沼氣閉鎖，沼氣噴出區(qū)域、高壓沼氣礦井、煤與沼氣突出礦井中，所有掘進工作面的局扇機械裝設(shè)三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）二閉鎖設(shè)施即風(fēng)、電、沼氣閉鎖。2. 采區(qū)供電系統(tǒng)圖為了保證對一、二級負(fù)荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源受電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內(nèi)橋全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所為6km，對于35kV電壓等級來說，輸電線

35、路不遠(yuǎn)，可以選外僑，但為了提高礦井供電的可靠性和運行的靈活性，選用全橋更合適。故確定本礦35kV側(cè)為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。3. 6kV主接線根據(jù)礦井為一級負(fù)荷的要求及主變壓器是兩臺的情況確定為單母線分段的接線方式。4. 35kV母線和6kV母線，正常時均處于斷開狀態(tài)。母線分段用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。根據(jù)采區(qū)變電所供電系統(tǒng)擬定原則，如附圖（供電系統(tǒng)擬定圖）所示第五章 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的研究供電系統(tǒng)的短路并計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的

36、擬定、運行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設(shè)計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術(shù)問題。(1) 選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。(2) 設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。(3) 確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。(4) 確定合理的主接線方案和主要運行方式等。5.2 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值（1） 短路電流,即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計算繼電保護裝置的整定值和計算短路沖擊電流及短路

37、全電流最大有效值之用。 2、三相短路容量，用來判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供下一級變電所計算短路電流之用；3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗設(shè)備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性；4、短路沖擊電流及短路全電流最大有效值，可用來校驗電器設(shè)備、載流導(dǎo)體及母線的動穩(wěn)定性。5.3 三相短路電流計算計算的步驟1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網(wǎng)絡(luò)（1）選取基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準(zhǔn)電流值Ij。（2）求出系統(tǒng)各元件的標(biāo)么基準(zhǔn)電抗，將計算結(jié)果標(biāo)注在等值網(wǎng)絡(luò)圖上。（3）按等值網(wǎng)絡(luò)各元件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗。（4）按歐姆定律求短路電流標(biāo)么值：對于電源是無限大容量

38、的系統(tǒng)，其短路電流標(biāo)么值可按公式5-1求出： （5-1）且短路后各種時間的短路電流標(biāo)么值與短路容量標(biāo)么值都相等，即（5）求短路電流和短路容量；為了向供電設(shè)計提供所需的資料，應(yīng)下列短路電流和短路容量： 求出次暫態(tài)短路電流和短路容量； 求出短路沖擊電流和短路全電流最大有效值 kA MVA (5-2) kA kA5.4短路電流計算過程短路電流計算系統(tǒng)如圖4-5所示，短路點選取35kV母線側(cè)、6kV母線側(cè)及6kV各出線回路末端，各元件參數(shù)可由表1-1中獲得。輸電線路、主變壓器和下井電纜均為一臺（路）工作，一臺（路）備用。該電源為無限大容量，其電抗標(biāo)么值,最大運行方式下，系統(tǒng)阻抗為=0.36，最小運行方

39、式下，系統(tǒng)阻抗為=0.69，離上一級變電所距離為6km。主變壓器為兩臺，每臺容量為8000kVA，=7.5。線路電抗：對于電纜=0.08/km，架空線=0.4/km。此外，當(dāng)同步電動機在同一地點總裝機容量大于1000kW時，高壓異步電動機在同一地點的同時運行的總裝機容量大于800kW且短路點就在異步電動機端頭時，要考慮其作為附加電源對短路電流的影響。（1）主變壓器: 葦泊變電站:燕變電站變壓器 葦泊變電站9.5KM架空線燕變電站變壓器2.77線路（4）主提升機、副提升機(電纜):（5）主扇風(fēng)機（架空線）： （6）車間配電（電纜）：（7）辦公配電線路（電纜）：（8）井下線路（電纜）：5.3.4

40、最大運行方式當(dāng)K1點發(fā)生短路最大運行方式短路電流統(tǒng)計表序號短路點名稱1K16.8710.3717.514172K210.2715.5026.191783K38.1212.2620.71324K48.1212.2620.71325K58.1212.2620.71326K65.678.5614.461007K79.2313.9823.531598K89.4314.2324.04162序號短路點名稱1K12.662.302K24.213.653K33.122.704K43.122.705K53.122.706K62.722.367K73.863.348K83.883.36最小運行方式短路電流統(tǒng)計表第

41、四節(jié) 采區(qū)低壓電纜的選擇1. 電纜選擇原則（1） 在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的溫升，否則電纜將因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65°，鎧裝電纜允許溫升是80°，電纜芯線的時間溫升決定它所流過的負(fù)荷電流，因此，為保證電纜的正常運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流不得超過它所允許的負(fù)荷電流。（2） 正常運行時，電纜網(wǎng)路的實際電壓損失必須不大于網(wǎng)路所允許的電壓損失。為保證電動機的正常運行，其端電壓不得低于額定電壓的95%，否則電動機等電氣設(shè)備將因電壓過低而燒毀。所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。（3） 距離電源最遠(yuǎn)，

42、容量最大的電動機起動時，因起動電流過大而造成電壓損失也最大。因此，必須校驗大容量電動機起動大，是否能保證其他用電設(shè)備所必須的最低電壓。即進行起動條件校驗。（4） 電纜的機械強度應(yīng)滿足要求，特別是對移動設(shè)備供電的電纜。采區(qū)常移動的橡套電纜支線的截面選擇一般按機械強度要求的最小截面選取時即可，不必進行其他項目的校驗。對于干線電纜，則必須首先按允許電流及起動條件進行校驗。（5） 對于低壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，按上述方法選擇的電纜截面的熱穩(wěn)定性均能滿足其要求，因此可不必再進行短路時的熱穩(wěn)定校驗。2. 電纜長度的確定為了便于安裝維護，便于設(shè)備移動，確定電纜長度時還應(yīng)考慮以下幾點：（1） 移動設(shè)

43、備的電纜，須增加機頭部分活動長度35m。（2） 當(dāng)電纜有中間接頭時，應(yīng)在電纜兩端頭各增加3m。（3） 對半固定設(shè)備的電動機至就地控制開關(guān)的電纜長度，一般取510m。（4） 掘進配電點的電源電纜長度，一般按設(shè)計礦井投產(chǎn)時標(biāo)準(zhǔn)再加100m配備。（5） 掘進配電點至掘進設(shè)備的電纜長度，按配電點移動距離考慮，但電纜長度以不超過100m為宜。3. 電纜型號的確定 礦用電纜型號應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定，電鉆基本用UZ型，上山絞車的電纜我省煤礦大部分用U型，耙?guī)r機用U型，固定支線電纜和移動支線大部分采用U型。1、10kV母線的選擇按長時允許電流初選導(dǎo)線截面，并按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。（1）按正常持續(xù)工

44、作電流選擇，考慮最大長時工作電流時 A（2）按長時允許電流校驗導(dǎo)線截面本所環(huán)境溫度為60，故環(huán)境溫度為36時，導(dǎo)線的溫度修正系數(shù)： A查表。土壤修正系數(shù)Ktr=1.5，并排修正系數(shù)Kp=0.93故差表可知交聯(lián)聚乙烯系絕緣聚氯乙烯護套3*12mm銅芯電纜允許截流量I=386A電纜允許電流Ial=KtKpKtrIal=393.1A 滿足要求查表可知，（3）熱穩(wěn)定校驗按熱穩(wěn)定選擇最小截面為 式中C熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線取95；集膚效應(yīng)系數(shù)，取1；穩(wěn)態(tài)短路電流，=9.12kA；假想時間，=1+0.2=1.2 s（繼電保護1S，斷路器固有動作時間0.2S）則最小熱穩(wěn)定截面為 ，滿足要求2、10kV側(cè)各出線電

45、纜的選擇按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，按長時允許電流校驗導(dǎo)線截面，并進行熱穩(wěn)定和電壓損失校驗（1）瓦斯抽泵站按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面負(fù)荷電流為 A本所環(huán)境溫度為70，故環(huán)境溫度為36時，導(dǎo)線的長時允許載流量為查表選擇LGJ-35型鋼芯鋁絞線，40度,I=137A,I=137*0.87=119.2A 滿足要求第七章 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備選擇是變電所電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。選擇是否合理將直接影響整個供電系統(tǒng)的可靠運行。變電所主要的電氣設(shè)備有：高壓斷路器；隔離開關(guān)；熔斷器；電壓互感器；電流互感器；避雷器；母線和絕緣子；成套配電裝置（包括高壓開關(guān)柜和低壓配電屏）。7.11 電氣設(shè)備選擇的原則對各種電

46、氣設(shè)備的基本要求是正常運行時安全可靠，短路通過短路電流時不致?lián)p壞，因此，電氣設(shè)備必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件進行校驗。a. 按正常條件選擇 環(huán)境條件電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類。此外，選擇電氣設(shè)備，還應(yīng)根據(jù)實際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔區(qū)或濕熱地區(qū)等方面的要求。 按電網(wǎng)額定電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即：安最大長時負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于通過它的最大長時負(fù)荷電流，即：(2)按短路情況校驗按短路情況來校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。按裝置地點的三相短

47、路容量來校驗開關(guān)電器的斷流能力。6.2 高壓開關(guān)設(shè)備的選擇及校驗6.2.1 高壓斷路器的選擇及校驗高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一。它具有完善的滅弧裝置，是一種專門用于切斷和接通電路的開關(guān)設(shè)備。正常運行時把設(shè)備或線路接入或退出運行，起著控制作用。當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障是，能快速切出故障回路，保證無故障部分正常運行，起著保護作用。高壓斷路器除按電氣設(shè)備的一般原則選擇外，還必須按斷路器的功能校驗其額定斷流容量（或開斷電流）、額定關(guān)合電流等各項指標(biāo)。1.2 35v開關(guān)柜的選擇根據(jù)設(shè)計要求與據(jù)算，我們選擇KYN61-40.5鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜。作為發(fā)電廠、變電站及工礦企業(yè)接受和分配電

48、能的之用，對電路起到控制、保護和檢測等功能，還可以用于控制頻繁操作的場所。KYN61-40.5(Z)型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜系三相交流50Hz、額定電壓40.5kV的戶內(nèi)成套配電裝置。作為發(fā)電廠、變電站及工礦企業(yè)接受和分配電能的之用，對電路起到控制、保護和檢測等功能，還可以用于控制頻繁操作的場所。   使用環(huán)境條件： 環(huán)境溫度：上限+40，下限-10； 相對濕度：日平均值不大于95%，月平均值不大于90%； 海拔高度：不超過1000m； 飽和蒸汽壓：日平均值不大于2.2×10-3Mpa,月平均值不大于1.8×10-3Mpa； 地震烈度：不超過8度； 水蒸氣壓力：日平均不超過2.2Pa,月平均不超過1.8Pa； 無火災(zāi)、爆炸危險、嚴(yán)重污染、化學(xué)腐蝕及劇