煤礦供配電系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、、乙前言目前，電力已經(jīng)被廣泛應用于社會的各個領域。隨著電力在國民經(jīng)濟和人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔迷絹碓街匾?，電力的安全、?jīng)濟輸送成了人們研究的一個重要課題。在我國，由于歷史諸方面的原因，目前越來越多的出現(xiàn)某地某個電力系統(tǒng)面臨著因用電負荷的快速大量增加而不能安全經(jīng)濟運行的局面。對存在類似這樣的問題的供電系統(tǒng)進行合理的技術(shù)改造成了許多電力部門亟需解決的問題。本人不揣淺陋，在鄒老師的指導下，通過對這一問題的研究，完成了本畢業(yè)設計。本畢業(yè)設計針對義（馬）煤（業(yè)）集團新安煤礦供電系統(tǒng)存在的問題，提供了兩種可供選擇的技術(shù)改造方案，并對兩種方案分別進行闡述和簡單的對比。然后主要針對第二種方案展開技術(shù)論證。通過大量

2、的相關(guān)技術(shù)參數(shù)的計算，內(nèi)容翔實的方法論證和校驗，可以證明第二種方案從技術(shù)上講是完全可行的，它又能從根本上解決現(xiàn)有供電系統(tǒng)存在的問題。通過上述論述和與第一種方案的綜合比較，作者主要突出第二種方案技術(shù)上的優(yōu)勢。作者的本意就是向煤礦方面推薦作者著重論述的第二種方案，希望煤礦方面能夠從長遠規(guī)劃出發(fā)，采用第二種方案。限于作者的水平十分有限，再加上時間倉促，本畢業(yè)設計種難免出現(xiàn)不嚴密之處或這樣那樣的錯誤，懇請各位老師批評指正。1 概述要搞好這個設計題目，必須首先對供電系統(tǒng)中的某些知識有一個總體的了解，現(xiàn)簡單介紹如下。1.1 煤礦安全規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定第 441 條 礦井應有兩回路電源線路，當任一回路發(fā)生故障

3、停止供電時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。年產(chǎn)60000t 以下的礦井采用單回路供電時，必須有備用電 源；備用電源的容量必須滿足通風、排水、提升等的要求。礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷。正常情況下，礦井電源應采用分裂運行方式，一回路運行時另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續(xù)性。10kV及其以下的礦井架空電源線路不得共桿架設。礦井電源線路上嚴禁裝設負荷定容量。第 442 條 對井下各水平中央變（配）電所主排水泵房和下山開采的采區(qū)排水泵房 供電的線路，不得少于兩回路。當任一回路停止供電時，其余回路應能擔負全部負荷。主要通風機、提升人員的上井絞車、抽放瓦斯泵等主要設備，應各有兩回路直接由

4、變（配）電所饋出的供電線路；受條件限制時，其中的一回路可引自上述同種設備 房的配電裝置。本條上述供電線路應來自各自的變壓器和母線段，線路上不應分接任何負荷。本條上述設備的控制回路和輔助設備必須有與主要設備同等可能的備用電源。1.2 供電系統(tǒng)的要求1.2.1 一般用戶對供電的要求 保證供電安全可靠：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、火災等重大災害事故。尤其是在一些高粉塵、高濕、有易爆、有害氣體的特殊環(huán)境中，為確保供電安全，必須采取防觸電、防爆、防潮、抗腐蝕等一系列技術(shù)措施，正確選用電氣設備、擬定供電方案，并設置繼電保護，使之不易發(fā)生電氣事故，一旦發(fā)生，也能迅速切斷電源，防止事故

5、的擴大并避免人員的傷亡。供電的可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可能程度。為了保證供電系統(tǒng)的可靠性，必須保證系統(tǒng)中各電氣設備、線路的可靠運行，為此應經(jīng)常對設備、線路進行監(jiān)視、 維護，定期進行實驗和檢修，使之處于完好的運行狀態(tài)。此外，對一、二級負荷采用兩獨立電源或雙回路供電，則是最重要的設計措施之一。保證供電電能質(zhì)量：對于用戶，良好的電能質(zhì)量是指電壓偏移不超過額定電壓的±5%。頻率偏移不超過±0.20.5Hz,正弦交流的波形畸變極限值在為導5%勺允許范圍之內(nèi)。在電能的質(zhì)量指標中，除頻率一項用戶不能控外，其余兩項指標都可以在供電部門和用戶的共同努力下，采用各種技術(shù)措施加以改善并達到

6、允許范圍之內(nèi)。保證供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性：該項要求供電系統(tǒng)的一次投資要少，運行費用要低。在滿足前兩項要求的前題下，盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗?？傊诒ＷC安全可靠的前題下，使用戶得到具有良好質(zhì)量的電能，并且在保證技術(shù)經(jīng)濟合理的同時，使供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、便于安裝和維護。1.2.2 礦區(qū)供電的一規(guī)定礦區(qū)總體供電應根據(jù)煤炭系統(tǒng)電力負荷的分布和發(fā)展情況，結(jié)合地區(qū)電力規(guī)劃，照顧當?shù)剞r(nóng)用和其他需要，合理確定供電電源、電壓等級、供電系統(tǒng)和建設順序。供電系統(tǒng)應有利于分期建設，不建或少建臨時工程。供電系統(tǒng)采用6、 35 千伏及以上電壓，當兩種電壓的技術(shù)經(jīng)濟比較相差不多時，宜采用較高電壓方案。在10

7、 千伏系統(tǒng)已經(jīng)形成的礦區(qū)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，宜可采用10千伏供電。礦區(qū)電源一般取自電力系統(tǒng)，確有技術(shù)經(jīng)濟根據(jù)時，可建自備電場。每一礦井應有兩回電源線路，當任一回發(fā)生故障停止供電時，另一回應能擔負礦井全部負荷。礦井的兩回電源線路上，都不得分接任何負荷；特殊情況，經(jīng)?。▍^(qū)）煤炭局批準，其中一回可不在此限。由兩回及以上線路供電時，其中一回停止運行，其余線路對礦井、露天應保證全部負荷，對其他用電單位應保證其全部負荷的75%。礦區(qū)或大型礦井變電所的數(shù)量、容量和所址位置的選擇，除應接近負荷中心，便于進出線、有發(fā)展余地、不占或少占用農(nóng)田、地形地質(zhì)條件適宜盡量不壓資源；運輸、通訊、給水、采暖方便等條件外；尚應考

8、慮分期建設、投資效果與礦區(qū)總體供電系統(tǒng)一起經(jīng)方案比較后確定。礦區(qū)和主要企業(yè)送電線路的導線均應按經(jīng)濟電流密度選擇，按允許電壓損失及允許載流量的條件驗算。礦區(qū)變電所主變壓氣一般選用兩臺。當一臺停止運行時，尚應保證安全和原煤碳生產(chǎn)用電負荷，且不小于全部負荷的75%。對于經(jīng)過審定的礦區(qū)逐年用電負荷發(fā)展計劃，礦區(qū)供電系統(tǒng)分期建設規(guī)模等各項原則方案，必須與當?shù)仉娏Σ块T密切聯(lián)系，共同協(xié)商，并進量取得協(xié)商紀要或書面協(xié)議。1.3 架空導線截面的選擇校驗架空導線截面的選擇對電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟性能影響很大，在選擇導線截面時，既要保證工礦企業(yè)供電的安全與可靠，又要充分利用導線的負荷能力。因此，只有綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟效益

9、，才能選出合理的導線截面。1.3.1 高壓架空線路截面選擇計算1.3.1.1 按長時允許電流選擇導線截面電流通過導線將使導線發(fā)熱，從而使其溫度升高。當通過電流超過其允許電流時， 將使導線過熱，嚴重時將燒毀導線，或引起火災和其他事故。為了保證架空線路安全 可靠地運行，導線溫度應限制在一定的允許范圍。為此，通過導線的電流必須受到限 制，保證導線的溫度不超出允許范圍。選擇導線截面應使線路長時最大工作電流I（包括故障情況）不大于導線的長時允許電流Iac,即I ac A I ca裸導體的長時允許電流如表1-1所示。表1 1裸導體的長時允許電流（環(huán)境溫度為25C,導線最高允許溫度 70C）銅線鋁線鋼芯鋁線

10、導線長時允許電流A 導線長時允許電流A 導線室外長型號室內(nèi)室外型號室內(nèi)室外型號時允許 電流ATJ-45025LJ-1610580LGJ-16105TJ-67035LJ-25135110LGJ-25135TJ-109560LJ-35170135LGJ-35170TJ-16130100LJ-50215170LGJ-50220TJ-25180140LJ-70265215LGJ-70275TJ-35220175LJ-95325260LGJ-95335TJ-50270220LJ-120375310LGJ-120380TJ-70340280LJ-150440370LGJ-150445TJ-95415340

11、LJ-185500425LGJ-185515TJ-120485405LJ-240610一LGJ-240610TJ-150570480一一一LGJ-300700TJ-180645550-LGJ-400800TJ-240770650一一一一-一般決定導線允許載流量時，周圍環(huán)境溫度均取+25C作為標準，當周圍空氣溫。一一'-r-，、，-r ，、，.、一 、.一1、“ 一度小是+25C,叩是80時，導線日勺長時允許電流屏G式修止Ial Iac. m0 IacK- m 0（1-1)式中Ial 環(huán)境溫度為80時的長時允許電流，A；I ac 環(huán)境溫度為9。時的長時允許電流，A；9 0實際環(huán)境溫度，C

12、;標準環(huán)境溫度，C；8 m-導線最高允許溫度，C；稱為電流修正系數(shù)?，F(xiàn)在我們根據(jù)上述理論計算本設計中所可能涉及到的幾種截面的導線在常村煤礦的實地環(huán)境中的安全載流量0對導線截面為70mm勺架空線安全載流量的計算:I al 27570 40-226A,70 25對導線截面為95mm勺架空線安全載流量的計算:70 40I al 335 274A.70 25對導線截面為185mm勺架空線安全載流量的計算:, 515 展 422A對導線截面為240mm勺架空線安全載流量的計算:Ial70 40 610500A，70 25對導線截面為300mm勺架空線安全載流量的計算：70 40I al 700574A,

13、 70 251.4有關(guān)電壓損失的規(guī)定與計算公式電流通過導線時，除產(chǎn)生電能損耗外，由于線路上有電阻和電抗，還產(chǎn)生電壓損 失等，影響電壓質(zhì)量。當電壓損失超過一定的范圍后，將使用電設備端子上的電壓過 低，嚴重地影響用電設備的正常運行。所以，要保證設備的正常運行，必須根據(jù)線路 的允許電壓損失來選擇導線截面。使線路兩端電壓不等。線U表示，則設一導線的電阻為 R,電抗為X,當電流通過導線時, 路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差，以U=Ui_U2(12)如以百分數(shù)表示100%(1 -3)U1 U2U %12Un式中 UN額定電壓，V。為了保證供電質(zhì)量，對各類電網(wǎng)規(guī)定了最大允許電壓損失，見表1-2

14、。表1 2電力網(wǎng)允許電壓損失百分數(shù)電網(wǎng)種類及運行狀態(tài)Uc%備 注1.室內(nèi)低壓配電線路1 2.52.室外低壓配電線路3.5 51、2兩項總3.工廠內(nèi)部供給照明與動力的低壓線35和不大于6%路4.正常運行的高壓配電線路365.故障運行的高壓配電線路6124、6兩項之6.正常運行的高壓配電線路58和不大于10%7.故障運行的高壓配電線路10 12故障運行：例如雙回路供電中，有一回路因故障停運，只剩另一回路運行時的情況。在選擇導線截面時，要求實際電壓損失A U%不超過允許電壓損失A Uac%,即A U%< A U ac%終端負荷電壓損失計算三相對稱系統(tǒng)的線電壓損失A U為U 3I(Rcos X

15、sin )(1 -4)式中I 負荷電流，A;R線路每相電阻，Q;X線路每相電抗，Q;負荷的功率因數(shù)角用功率表小時PR QXUTl(Pro Qxo)U N(1 5)式中 P負荷的有功功率，KW表13電壓架空 容量(MW線距離(km)電容量(MW纜距離(km)6 kv<2.0510<3.0<810 kv<3.0815<5.0V 1035 kvV 1020 70線路供電容量與距離2 現(xiàn)有高壓供電系統(tǒng)存在的問題義馬煤業(yè)（集團）新安煤礦是具有兩個綜合機械化采煤工作面，現(xiàn)年產(chǎn)200 萬噸原煤的大型國有企業(yè)，是從原設計30 萬噸 / 年逐步增容改造為60 萬噸 / 年、 90

16、萬噸 / 年以至于現(xiàn)在的200萬噸/年。目前，運行中的高壓供電系統(tǒng)是根據(jù)1988年的生產(chǎn)規(guī)模（90萬噸/ 年）設計改造并建成使用的。15 年來，隨著礦井開采的延伸，產(chǎn)量的增大，大型千伏級綜采工作面的投入，全礦總裝機容量已從當時的1.25萬kWt曾加至目前的2.3萬kW增幅近一倍，實際上年產(chǎn)量也增加了一倍，致使實際電力負荷亦增加了近一倍，而全礦高壓供電系統(tǒng)除一些局部換導線的改造外，在整體上并無大的根本性的增容舉措。目前新安礦高壓供電系統(tǒng)的突出問題是：供電容量嚴重不足，造成停、限電安全隱患；線路電壓損失超標，大容量電動機起動困難；線路電能損耗過大，6kV損耗電費近99萬元。據(jù)集團供電公司、新安礦介

17、紹，據(jù)實地勘察朝陽變電站的運行情況和運行記錄，目前已造成朝陽變電站兩臺 35kV, 6300kVA主變壓器滿負荷并聯(lián)運行、主干下井電纜超負荷運 行、井下綜采工作面 2X400kW 500kW電動機起動困難等不利局面。系統(tǒng)基本喪失備用電 源容量，供電可靠性下降，已造成多次限電操作，隨時有因故障而造成大面積停電的危險，整個供電狀況己不能滿足煤礦安全規(guī)程第441、 442 條的規(guī)定，嚴重影響礦井生產(chǎn)并產(chǎn)生安全隱患。新安礦現(xiàn)有35/6.3kV 供電系統(tǒng)簡化圖如圖1-1 所示。Won5 面作工 口?區(qū)口F方 U51 變上泵洪防Wn43MunM2他其個方 U51 OOALMUH53 Hoc 24 -W方

18、4L 變上 方EMO4O 2PL平水三至伸延UO82區(qū)號.4 581 - jgl 19L面作工口2r站電變央中 圖統(tǒng)系電供壓高有理礦安新1-1圖003607 - jglL2.1 35/6.3kV朝陽變電站主變?nèi)萘繃乐夭蛔愠栕冸娬灸壳把b設Ti, T2兩臺SJLi-6300/35型電力變壓器，按煤炭工業(yè)礦井設計 規(guī)范第16.1.8條的要求，其中一臺主變壓器應能滿足全礦保安負荷與生產(chǎn)負荷的要求， 以備一臺故障或檢修時，保證礦井的安全與生產(chǎn)負荷用電。目前情況是，兩臺變壓器并聯(lián)運行，當達半小時以上最大負荷時，兩臺變壓器的二次側(cè)電流均為570A,合計為1140A基本上為滿負荷運行，據(jù)實地勘察及變電站值班

19、人員介 紹，有時實際負荷電流還突破1200A為保證主變壓器安全運行，經(jīng)常對一些地面負荷采取拉閘限電措施，在此運行狀況下，一旦出現(xiàn)一臺變壓器故障停運，礦井的安全與生產(chǎn)將 沒有保證。2.2 三回6kV架空線截面不足，電壓損失大朝陽站引出四回架空線 L21、L22、L23到中央變電站，按煤礦安全規(guī)程第 441條規(guī) 定任一回路應能承擔中央變電站的全部負荷，據(jù)有關(guān)資料，新安礦地區(qū)年絕對最高氣溫為42 C,兩回導線的經(jīng)42c溫度修正后的安全載流量分別為 422A和500A,引起線路電壓損 失嚴重超標（單回運行按560A計算已達7.9%）,導線發(fā)熱，井下大容量電動機起動困難， 運行時溫升過高等諸多問題?，F(xiàn)臨

20、時采用全線兩回并聯(lián)運行的方法維持供電，又會產(chǎn)生保護動作值不易確定，保護 不可靠的隱患，因而需要更換截面更大的導線。從長遠看，礦井負荷還會逐年增加，很快就會突破單回6kV架空線路的輸電能力極限（15MW km）,因此，目前這種3.54.5km的 6kV 架空線輸電是不符合高壓深入負荷中心的供電技術(shù)原則的，用電負荷再有增加，就沒 有再發(fā)展的余地。2.3 L 41、L42兩回路電纜線路電壓損失過大L41、L42兩回路電纜型號為 UGSP-3< 50型高壓雙屏蔽電纜，由二水平中央變電所引出， 長3000m至二號綜采工作面，各帶一臺1600kVA移動變電站，額定電流（6kV） 154A,最大單機容

21、量分別為2X400kW和500kW滿負荷運行時電流約為 150A,電壓損失百分數(shù)為 4.7%,起動時該段線路估算最大電壓損失百分數(shù)可達15%再加上L21、L22和L23、L24的起動電壓損失，即使是目前主變壓器與兩回下井電纜均并聯(lián)運行的條件下，2 X 400kW電動機起動時電壓損失百分數(shù)預計也會超過25%，導致起動困難，因而需要更換截面更大的電纜，必要時采用兩回50mm2 高壓雙屏蔽電纜并聯(lián)供電，可將滿負荷運行時的電壓損失減少一半，亦可采用前2500m使用ZQ0-3 X 150型電纜、后500m使用UGSP-3< 50型電纜串聯(lián)供電， 可將滿負荷運行時的電壓損失降為2.33%。2.4 三

22、回6kV架空線路年電能損耗大按目前現(xiàn)場勘察得到的半小時實際最大負荷，在圖1中，L1 （常I）電流 330A, L2（常H）電流200A L3 （常田）電流500A,最大負荷損耗小時數(shù)取為 4500 （當最大負荷 年利用小時Tmax=6000, cos6=0.9時）時，可以算得，三條線路的年電能損耗分別為： 107.84、 69.3 和 98.28 萬度，合計為：275.42 萬度，每年需交線路損耗電費（0.51 元 /度）104.4 萬元。 2.5 其它朝陽站35kV主結(jié)線為無母聯(lián)斷路器的全橋結(jié)線，運行不夠靈活，倒換線路及主變壓 器均不方便，應考慮增設 35kV母聯(lián)斷路器；變電所內(nèi)6kV配電裝

23、置年代日久老化，所裝 儀表顯示不準，有的功率因數(shù)表在補償電容器未投入時，反而指示超前；6kV進線斷路器額定電流不夠，配套電流互感器一次電流值也不夠，影響正常的開斷操作與值班記錄，不 利于實現(xiàn)變電站綜合自動化。2.6現(xiàn)有供電系統(tǒng)全線一回運行電壓損失計算2.6.1 122新II線 一回運行，123新出線一回備用導線 LGJ-240,幾何均距 1.25m,電流 560A, cos°9(sin =0.436),長度3.5km。導線電阻： R 22=0.13 X 3.5=0.455導線電抗：X22=0.319X 3.5=1.1164電壓損失：U 22、3Ig (R22 cos X22 sin

24、)3 560(0.585 0.9 1.4355 0.436)=931V電壓損失百分數(shù)c, U22C, 931U22% 竺 100%100% 15.5%. 6%600060002.6.2 L 41 (移變)導線 UGSP-50導線電阻：電線電抗：電壓損失：電流 150A, cos0.75,sin0.6614,長度 3km!R410412 3 1.236X410.08 3 0.24U 41.3Ig(R41cos X41 sin )、3 150(1.236 0.75 0.24 0.6614) 282V電壓損失百分數(shù)U 41282U41%41 100% 100%4.7%600060002.6.3 總的

25、電壓損失該線6kV至二號綜采工作面移動變電站的總電壓損失為：U U22 U41927 282 1209V總電壓損失百分數(shù)為U% U22% U41% 15.5% 4.7% 20.2%此值遠遠超過全國供用電規(guī)則所規(guī)定的正常運行高壓輸與 配電兩項電壓損失之和不大于10%勺限額。2.6.4 35kV架空線電壓損失計算(一回使用一回備用)導線 LGJ-185, 3.5km, LGJ-70, 7.5km,電流 205A (6kV 電流 1140A),幾何均距 1.25m, cos09sin 6436。導線電阻：R 0.163 3.5 0.432 7.5 3.8105電線電抗：X 0.327 3.5 0.3

26、58 7.5 3.8295電壓損失：U .3Ig(Rcos Xsin )3 205(3.8105 0.9 3.8295 0.436)1810.54V電壓損失百分數(shù)：U1810.54U %100%100% 5.2%35000350002.7現(xiàn)有供電系統(tǒng)全線并聯(lián)運行電壓損失計算2.7.1 L 22與L23并聯(lián)運行導線 LGJ-240 與 LGJ-185 并聯(lián)，幾何均距 1.25m,電流 700A cos0.9,sin 0.436 ,兩導線的線路長均為3.5kmL22 電阻：R220.163 3.5 0.5705J 電抗：X220.327 3.5 1.1445并聯(lián)運行后等效電阻，電抗R20.2531

27、0.455 0.57050.455 0.57051.1164 1.14450.56511.1164 1.1445電壓損失U 23Ig(R2 cosX2 sin ).3 700(0.2531 0.9 0.5651 0.436)=574.9V電壓損失百分數(shù)U2574.9U2%2 100% 100% 9.6%600060002.7.2 L 41 (移變)導線 UGSP-50 電流 150A cos導線電阻：電線電抗：電壓損失：0.75,癡 0.6614 ,長度 3kmiR410412 3 1.236X410.08 3 0.24U41、3Ig(R41cosX41 sin ),3 150(1.236 0

28、.75 0.24 0.6614) 282V電壓損失百分數(shù)U282U41%41 100% 8 100% 4.7%600060002.7.3 總的電壓損失從中央變電所至2號綜采面各移動變電站均為單回路供電，故不存在并聯(lián)的情況，故 U U2 U41574.9 282 856.9VU% U2% U41%9.6% 4.7%=14.3%>10%由此可見，一回路供電已根本不可能，即使并聯(lián)運行也滿足不了國家對煤礦供電的 要求。2.8現(xiàn)有供電系統(tǒng)架空線電能損耗及損耗電費計算（cos0.9,Tmax 6000小時，4500小時，電表電費j=0.51元/度）2.8.1 35kV電源線路一回使用一回備用導線 L

29、GJ-185, 3.5km, LGJ-70, 7.5km,電流 205A,（二次 6kV 電流 1140Q導線電阻：R 0.163 3.5 0.432 7.5 3.81052323有功損耗. P 3IgR 10 kW 3 205 3.8105 10480.4kW年損耗電費： A P j480.4 4500 0.51 216.2 0.51 110.25萬元2.8.2新安礦6kV I與H、m回架空線分裂運行2.8.2.1 L 21（新 I 線）Ig=330A,導線 LGJ-185,長 4.5km。導線電阻：R210.163 4.5 0.7335有功損耗：年損耗電費:P21312 R21 10 3k

30、W 3 3302 0.7335 10 3 239.63445kWA21P21j 239.63445 4500 0.51107.84 0.51 55萬元2.8.2.2 L 22與L23并聯(lián)運行（II與ID回架空線）導線 LGJ-240 與 LGJ-185 并聯(lián)，幾何均距 1.25m,電流 700A cos 09sin 0.436 , 兩導線的線路長均為3.5kmL22 電阻：R22 0.163 3.5 0.5705L22 電抗：X220.327 3.5 1.1445并聯(lián)運行后等效電阻，電抗0.2531C0.455 0.5705R2-0.455 0.5705 1.1164 1.14450.5651

31、1.1164 1.14452 f0有功損耗:=3P22=3Ig R2 x 10 3 kW一23X 700 X 0.2531 X 10=372.1 kW年損耗電費：A22= P22j =372.1 X 4500X0.51=85.4X 0.51=43.554 萬元常村礦三回路6kV架空線年損耗電能E 107.84 85.4 193.24萬度常村礦三回路6kV架空線年損耗電費A 55 43.554 98.554萬元2.8.2.3 全年35kV、6kV架空線總損耗電能216.2+193.24=409.44萬度2.8.2.4 全年35kV、6kV架空線總損耗電費110.25+98.554=208.8 萬

32、元2.9原系統(tǒng)最大功率電動機起動電壓計算以前有關(guān)書及手冊中的算法未考慮千伏級大容量電動機的起動電流折算到6千伏側(cè)使6千伏線路壓降增加而影響電機端電壓的情況，故常有起動電壓損失校驗合格而電動機仍 起動困難的問題發(fā)生，就像該礦一樣，若按以前的計算方法，起動電壓損失僅為18.64%,現(xiàn)場中電機就起動不起來。因此在實際工作中應計入6千伏側(cè)因電動機起動而引起電壓損 失增加的影響。當然，在 6千伏供電線路較短時，不考慮其電壓損失工程上是可以接受的, 因為其上的電壓損失很小，可以忽略。然而當線路較長時，其上的電壓損失就不得不考慮。 由資料可知，最大功率的電動機為 2X400kW為運輸機。由以前的計算可得：1

33、-22-、1_23的并聯(lián)阻抗Zl為Zi=0.2531+0.5651jL41的阻抗乙為乙=1.236+0.24j運輸機的額定工作電流In由下式得：.3U N cos n2 400 103 .3 1140 0.8 0.98=517AP 運輸機的額定功率UN一 額定電壓額定效率cos-額定功率因數(shù)折算到高壓側(cè)為:6000 =517 5=103按半小時最大實際負荷進行校驗2X400kw運輸機起動前：流過Z1的電流為I 1=700-103=597A流過乙的電流為I 3=150-103=47A則對應線路上電壓損失分別為：cos =0.9 sin =0.0.436 U =，3l1 (R cos +X sin

34、 )= Y3X597X (0.2531 X 0.9+0.5651 X 0.436)=490.31V U2= "3 12( r cos +x sin )也 X 47X ( 1.236 X 0.75+0.24 X 0.6614)=88.39V所以至2107工作面的移動變電站時總的電壓損失為: U=A Ui+A U2 =490.31+88.39 =578.7V所以運輸機剛起動時變電站二次側(cè)實際電壓 L2為:1200U2=U-AU= (6300-578.7 ) X 6000 =1144.26V1144.26 U 2;相電壓為：-3=660.64VKSGZY®移動變電站，用于把從煤礦

35、井下采區(qū)變電所引來的6KV高壓，變?yōu)?.2kV或0.69kV電壓，向采煤工作面電氣設備供電。移動變電站具有隔爆結(jié)構(gòu)，使用于有瓦斯、煤 塵爆炸危險的礦井。其型號含義為：K,礦用FB爆；S,三相；G干式；Z,組合；Y,移動。移動變電站由一臺FB-6型隔爆負荷開關(guān)、一臺KSGE®隔爆干式變壓器和一臺DZKDfi隔爆低壓饋電開關(guān)組成。高壓負荷開關(guān)箱包括高壓電纜連接器。三部分之間用法藍隔爆面 和緊固螺栓連成整體，該整體靠變壓器拖撬下面的有邊滾輪在軌道上隨采煤工作面的推進 前移，移動變電站的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表2-1。由表2-1KSGZY-1600/6參數(shù)可得:I 2N 二次側(cè)額定電流I為=769

36、.8ARt 相電阻島為=0.0045Zt 阻抗Zt為=0.054由ZT電抗Xt為XTSN3Un31600 103 1200P 8000312N 3 769.8Q6%U2n6% 12003I2N. 3 769.8V'RtXt 得V0.0542 0.00452 =0.0538 q運輸機回路中流過其它負載的電流(低壓側(cè))/為1506000120015060001200517=233AK-因為Sn*3U2nI => / cos 所以 P/ = J3U2NI cos (cos=0.75)=石 X 1200X233X0.75=363.2kW表2-1 KSGZY型礦用隔爆移動變電站主要技術(shù)數(shù)據(jù)

37、型號額定 容量 kVA額定電壓 kV高壓側(cè)分接頭電壓 kV損耗W阻 抗 電 壓 %空 載 電 流%連接 組別高壓低壓定-4%-8%空載短路KSGZY- 315/63156-2 x4%6+5%1.20.6965.765.521700230046.5丫，V。Y, duKSGZY- 500/65006-2 x4%6 + 5%1.20.6965.765.522300360046Y, V0Y, duKSGZY- 630/66306-2 x4%6 + 5%1.265.765.522800410046Y, V0KSGZY- 800/68006 + 5%1.2230050005.51Y, V。KSGZY- 1

38、000/610006 + 5%1.22700550061Y, V。KSGZY- 1600/616006 + 5%1.2400080006.51Y, V。采用等值阻抗計算法，可以較正確計算出機組電動機的起動電流和起動時電動機的端電壓圖2-1根據(jù)工程經(jīng)驗取運輸機的電動機額定起動電流為正常工作時的5.5倍，即:Istn=5.5I n =5.5 X 517=2843.5A起動時的功率因數(shù) cosst=0.35機組起動電流計算等值阻抗圖如下2-2 :2丁工240?PZ Mst圖2-2則起動時每相阻抗Zmst為7UN1140Z MST“3Istnv13 2843,5 =0.2315 QRms=ZMsCOS

39、 st =0.2315 X 0.35=0.081 QXms=ZMssin st=0.2315X 0.937=0.2169 Q運輸機400m電纜電阻可由下式所得：L 、Rl20-1(t 20)A(2-1)20電纜線芯在+20C時的電阻率，對銅芯電纜20 =0.0189 Q - mri/m鋁芯電纜 20 = 0.031 Q - mm/mL電纜的實際長度(m) A電纜線芯的截面(mm)溫度系數(shù)，取0.004 t 電纜線芯的允許工作溫度C 所以400/、RL 0.0189 1 0.004 (80 20) 240=0.03906 Q電纜電抗Xl為X_=0.4 義 0.06=0.024 Q因為運輸機是兩臺

40、電動機帶動，因此每臺電動機有一根專用電纜，所以兩根電纜的并 聯(lián)阻抗為：Z2401 (0.03906 j0.024)2 =0.0195+j0.012=|0.0229| Q其余負荷的等值阻抗Zp為Zp2U n cos pP 103(2-2)cos P=0.75平均效率取為_212000.750.980.983363.2 10=2.914 Q所以岸=2.914X0.75=2.186 QXp=2.914X 0.661 =1.926 QRpgP寧 zpbp棄ZP2.186_22.914 =0.2574 1/ Q1.92622.914 =0.2268 1/ Q乙40與ZMST串聯(lián)后的等值組抗乙為Z尸(FU

41、+RsT +j (X240+XMST)= (0.0195+0.081 ) +j (0.012+0.2169)=0.1005+j0.2288 =|0.2499|等值電導與電納分別為g 1Z12b1ZX1Z10.10050249920.2499 =1.60930.22880 24992 0.2499 =3.66371/ Q1/ QZ1再與Zp并聯(lián)后得:g2=g1+g2=1.6093+0.2574 =1.8667 1/ Qb2=b1+b2=3.6637+0.2268=3.8905 1/ Q丫2b21.86672 3.89052Z2=4.3152 1/ Q1所以由公式丫24.315R ”-及b=0.2

42、317 QXZ的反用得R和為=Zt+Z2= (0.0045+0.1002 ) +j (0.0538+0.209 )=0.1047+j0.2628 =|0.2829|機組起動時通過變壓器的電流可按下式計算:I ST54 R)2 ( X)2(2-3)U2移動變電站二次側(cè)空載相電壓R起動回路中各環(huán)節(jié)有效電阻和X 起動回路中各環(huán)節(jié)有效電抗和677.771st . 0.10472 0.26282=2395.79V通過電動機的電流I MST為IZP- IMST1 STZPZ12.9142.914 0.24992395.79=2206.56A則電流通過Z240時的壓降 U240為（ 取cos=0.75） U

43、240二.3出 I mst (R cos +X sin )X 2206.56 X (0.01950 X0.75 +0.012 X 0.661 )=86.23V通過電動機的電流折算到高壓側(cè)I g為 1200I g=2206.56 X 6000 =441.31A此時流經(jīng)線路L22、L23、L41時的電流I1、I2分別為I1 =Ii+I g=597+441.31=1038.3AI2=I2+ I g=47+441.31=488.31A在這些線路上的電壓損失U1、 U2分別為cos =0.9 sin =0.436 U1 = %,3 11( r cos +x sin )=，'3 X 1038.3

44、X (0.2531 X 0.9+0.5651 X 0.436 )=852.7Vcos =0.75 sin =0.6614U2 =，3 I2 (R cos +X sin )=3 X 488.31 X ( 1.236 乂 0.75+0.24 X 0.6614)=918.29V6KV高壓側(cè)線路上的總電壓損失U為U = U1 + U 2 =852.7+918.29=1771V所以移動變電站高壓側(cè)實際電壓U yg為 U yg =6300-1771=4529V折算到低壓側(cè)為1200U yd 4529 -6000 =905.8V變壓器的電壓損失 UT為U t = 33 IST( r cos +x sin )

45、= 后 X 2395.79 X ( 0.0045 X 0.75+0.0538 X 0.6614)=161.66V實際電動機起動時的電壓Usj為U sj=U yd - Uw- U t =905.8-86.23-161.66=658V電壓損失百分數(shù)為U%1140 6581140100%=42.3%大于規(guī)定的允許值 30%即線路電壓損失過大，因此導致 2X400kW 500kW電動機起 動困難等諸多問題。以上計算數(shù)據(jù)充分表明，新安煤礦現(xiàn)有高壓供電系統(tǒng)的確存在嚴重的亟需解決的技術(shù) 問題，進行高壓配電線路改造勢在必行3 兩種技術(shù)改造方案3.1 方案A:朝陽站2Xl6000kVA變壓器方案方案A要點簡述：

46、朝陽站兩回35kV電源由70 mm改為95 mm2鋼芯鋁絞線，一回使用、一回備用，站內(nèi)35kV側(cè)擴展為全橋結(jié)線，更換設置兩臺有載調(diào)壓35/6.3kV , 16000kVA主變壓器，一臺使用、一臺備用，6kV側(cè)采用單母線分段結(jié)線。朝陽站引出六回300mm（壓架空線到常村礦，其中三回 4.5km至一號區(qū)；另三回3.5km 并聯(lián)至二號區(qū)。朝陽站的兩臺16000kVA主變壓器一臺使用一臺備用，根目前的實際最大負荷 （1140A）, 尚有近30%的余量，若數(shù)年后負荷再有超出30%，可采用兩臺同時分列運行的方式，通過變電站綜合自動化的優(yōu)化負荷調(diào)度，可在正常運行方式下供到3萬kVA,預計10年內(nèi)不必再作增容

47、改造。此外，二號區(qū)至二號綜采面 3000m的距離可采用前2500m使用ZQ0-3 X 150型電纜、后500m®用UGSP3 50型電纜串聯(lián)供電，可將滿負荷運行時的電壓損失降為2.33%。3.2技改方案A有關(guān)計算（按設計負荷800+574+96A）3.2.1 朝陽站至二號面正常運行電壓損失計算3.2.1.1 朝陽站至二號區(qū)6kV架空線三 回 LGJ-300 并 聯(lián) ， 電 流800A， 架 空 線 長 3.5km， 幾 何 均 距 1.25m，cos0.9,sin0.436.導線電阻:Ri3.5 0.094/30.1097導線電抗:Xi3.5 0.322/30.3757電壓損失:Ui

48、,3Ig (R cosX1 sin )二.3 800(0.1097 0.9 0.37570.436)電壓損失百分數(shù)U1%=355.3VUi 1 100%6000355.3 0, 100%6000= 5.9% 6%3.2.1.2 二號至二號綜采面一回 ZQ0-150 電纜 2.5km , ,cos 0.75,sin0.6614.用接一回 UGPS-50電纜 500m,電流 150A導線電阻:導線電抗:電壓損失:R22.5 0.137 0.5 0.412 0.5485X22.5 0.06 0.5 0.08 0.19U 23Ig(R2 cosX2 sin )二.3 150(0.5485 0.75 0

49、.19 0.6614)=139.52V電壓損失百分數(shù)c,U3c,U2%3 100%6000139.526000100%=2.33%3.2.1.3 總的電壓損失及百分數(shù)U U1 U2=355.3+139.52=494.82VU% U1% U2%=5.9%+2.33%=8.23 %<10%合格。3.2.2 朝陽站至井下主泵房正常運行電壓損失計算3.2.2.1 朝陽站至一號區(qū)6kV架空線三回 LGJ-300 并聯(lián)，電流 574A,架空線長 4.5km ,幾何均距 1.25m ,cos 0.9,sin0.436.導繡由陽R14.5 0.094/3 0.141電線電抗：X14.5 0.322/3

50、0.483電壓損失：Ui.3Ig (RiCOSXi sin )=,3 574(0.141 0.9 0.483 0.436)=335.5V電壓損失百分數(shù)U1% U1 100% 335.5 100%60006000=5.6%322.2 一號區(qū)至主水泵房兩回 ZQL-120 電纜一回使用一回備用，長 400m,最大電流 220A , cos 0.75,sin0.6614導線電阻： R2 0.4 0.289 0.1156導線電抗： X20.4 0.06 0.024電壓損失：U2、3Ig(R2cos X2Sin )=,3220(0.1156 0.750.0240.6614)=39.1V U 239.1U

51、2%2 100%100%電壓損失百分數(shù)：60006000=0.7%3.2.2.3 總的電壓損失及百分數(shù) U 55=335.5+39.1=374.6V U % U1% U2%=5.6+0.7=6.3%<10% 合格。3.2.3 35kV電源線路一回使用一回備用導線電阻：有功損耗：年損耗電費:導線 LGJ-185, 3.5km, LGJ-70, 7.5km,電流 205A,(二次 6kV 電流 1140A), R 0.163 3.5 0.432 7.5 3.8105P 3I2R 103kW 3 2052 3.8105 10 3 480.41kW gA P j480.41 4500 0.51 216.2 0.51 110.25萬元3.2.4 6kV架空線電能損耗及損耗電費計算3.2.4.1 朝陽站至二號區(qū)正常運行三 回 LGJ-300 并聯(lián)運行， 長 3.5km 電流 800A ,Tmax 6000小時，導線電阻：電能損耗：4500小時，電費j 0.51元 /度R13.5 0.094/3 0.1097P1 3I3R 10 3kWg年損耗電費：A1P1j 210.624 4500 0.51=3X 8002X 0.1097 X 10-3 =210.624kW=94.78 X0.51=48.3378 萬元3.2.4.2 朝陽站至一號區(qū)正常運行T