供電-清河門煤礦地面變電所部分設(shè)計(jì)

1、摘要本文是清河門煤礦地面變電所供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明。設(shè)計(jì)的目的是通過對(duì)該電力用戶所處的地區(qū)供電條件、生產(chǎn)工藝和公用工程等用電負(fù)荷資料的分析。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)

2、，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：1. 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2. 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。3. 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求4. 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少 有色金屬的消耗量。關(guān)鍵字：電能；供電系統(tǒng)；變電目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK

3、 l _Toc281561766 前言 PAGEREF _Toc281561766 h 1 HYPERLINK l _Toc281561767 1 變電所主接線方式 PAGEREF _Toc281561767 h 2 HYPERLINK l _Toc281561768 1.1 對(duì)變電所主結(jié)線的要求 PAGEREF _Toc281561768 h 2 HYPERLINK l _Toc281561769 1.2 變配電所主接線的選擇原則 PAGEREF _Toc281561769 h 2 HYPERLINK l _Toc281561770 1.3 變電所主變壓器的一次側(cè)接線方式 PAGEREF _

4、Toc281561770 h 2 HYPERLINK l _Toc281561771 1.4 變電所主變壓器的二次側(cè)接線方式4 HYPERLINK l _Toc281561772 1.5 變電所主變壓器運(yùn)行方式 PAGEREF _Toc281561772 h 5 HYPERLINK l _Toc281561773 2 工廠負(fù)荷計(jì)算的方法7 HYPERLINK l _Toc281561774 2.1 工廠低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算7 HYPERLINK l _Toc281561776 清河門煤礦負(fù)荷計(jì)算過程8 HYPERLINK l _Toc281561777 2.3 電容器的選擇10 HYPERLINK

5、l _Toc281561778 2.4 主變壓器的選擇 PAGEREF _Toc281561778 h 12 HYPERLINK l _Toc281561779 實(shí)踐心得 HYPERLINK l _Toc281561780 參考文獻(xiàn) HYPERLINK l _Toc281561781 附表：清河門煤礦負(fù)荷表前言清河門煤礦年產(chǎn)90萬(wàn)噸，服務(wù)年限70年。礦井兩個(gè)水平開采，分別為-500m,-200m水平。兩個(gè)水平涌水量為795m3/h和430m3/h。礦井是高級(jí)瓦斯礦井。該礦從阜新發(fā)電廠引來(lái)兩回供電線路，一回是華清線，全長(zhǎng)為。另一回是從阜新發(fā)電廠經(jīng)艾友礦到清河門礦，全長(zhǎng)為30km。本次課程設(shè)計(jì)是清

6、河門煤礦地面變電所部分設(shè)計(jì)。1 變電所主接線方式1.1 對(duì)變電所主結(jié)線的要求對(duì)變電所主結(jié)線的要求是：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。1.2 變配電所主接線的選擇原則1. 當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2. 當(dāng)變電所有兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3. 當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)線。4. 為了限制配出線短路電流，具有多臺(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。5. 接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6. 610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線

7、路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7. 采用610 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8. 由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。9. 變壓器低壓側(cè)為的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器10. 當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。1.3 變電所主變壓器的一次側(cè)接線方式1 內(nèi)橋接線：在進(jìn)線兩回路高壓斷路器內(nèi)側(cè)裝設(shè)一條橫向聯(lián)絡(luò)線

8、，猶如橋一樣將兩回路進(jìn)線連接在一起；內(nèi)橋式主結(jié)線提高了提高了變電站運(yùn)行的靈活性，增強(qiáng)了供電的可靠性。這種內(nèi)橋式主結(jié)線適用于電源進(jìn)線長(zhǎng)，故障機(jī)會(huì)多、變壓器不需經(jīng)常投切的總降壓變電站。如圖1-1（a）所示2 外橋接線：在兩回路進(jìn)線高壓斷路器外側(cè)裝設(shè)一條橫向聯(lián)絡(luò)線，外橋式主接線適用于電源進(jìn)線較短，故障機(jī)會(huì)少，變壓器需要經(jīng)常投切的總降壓變電站。如圖1-1（b）所示3 全橋接線：這種接線方式適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，運(yùn)行靈活，并易于發(fā)展成單母線分段的中間變電所，但設(shè)備多，投資大。如圖1-1(c)所示圖1-1 橋式接線圖由于清河門煤礦的本身特點(diǎn)所限而且變壓器只做定期的檢查。一般電源進(jìn)線不多，切換次數(shù)少，故采用外

9、橋接線方式。1.4 變電所主變壓器的二次側(cè)接線方式方案：?jiǎn)文妇€結(jié)線方式優(yōu)點(diǎn)：（1）接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作方便。（2）配電裝置少，節(jié)省投資。（3）進(jìn)出線方便，采用成套裝置，可以簡(jiǎn)化布置。缺點(diǎn)：（1）供電可靠性不高，當(dāng)母線故障時(shí)將全廠停電。（2）運(yùn)行靈活性差。（3）線路運(yùn)行功率大（集中一回線路供電），損耗也大。方案：?jiǎn)文妇€分段結(jié)線方式優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠性高。（2）運(yùn)行靈活。（3）線路運(yùn)行功率小，損耗也小。（4）配電設(shè)備集中管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：（1）要建配電中心站，占地稍大。（2）結(jié)線較復(fù)雜，投資大。（3）繼保裝置復(fù)雜，布置難。方案：雙母線結(jié)線方式優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠性較高。（2）運(yùn)行靈活。（

10、3）配電設(shè)備集中管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：（1）要建配電中心站，占地大。（2）結(jié)線復(fù)雜，繼保裝置多，投資大。（3）繼保設(shè)定難。圖1-2 單母線接線圖1-3 單母線分段制圖1-4 雙母線制接線通過對(duì)上述配電方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析，并結(jié)合本廠負(fù)荷實(shí)際要求及經(jīng)濟(jì)方面，為了保證供電系統(tǒng)的安全等實(shí)際情況確定用方案較優(yōu)。綜上所述，所以清河門煤礦的一次側(cè)主接線方式采用外橋接線方式，而二次側(cè)主接線方式采用單母線分段制1.5 變電所主變壓器運(yùn)行方式由于清河門煤礦一次側(cè)采用外橋式接線方式，所以需要兩臺(tái)變壓器，單臺(tái)變壓器的容量視它們的備用方式而定：(1) 明備用 一臺(tái)變壓器工作，另一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行作為備用。此時(shí)，兩臺(tái)

11、變壓器均按最大負(fù)荷時(shí)變壓器負(fù)荷率為100考慮。(2) 暗備用 兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，正常情況下每臺(tái)變壓器各承擔(dān)約全部的50。因此。每臺(tái)變壓器的容量宜按全部最大負(fù)荷的70選擇。變壓器互為暗備用的特點(diǎn)是：(1) 正常情況下變壓器最大負(fù)荷率約為70，符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，并留有一定裕量；(2) 若一臺(tái)變壓器故障，另一臺(tái)變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷的情況下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，這段時(shí)間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除部分不重要負(fù)荷，保證生產(chǎn)秩序。顯然，兩臺(tái)變壓器互為暗備用的運(yùn)行方式，具有投資省，能耗小等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際中得到了比較廣泛的應(yīng)用。2 工廠負(fù)荷計(jì)算的方法一般常用于企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的方法有需用系數(shù)法、利用系數(shù)

12、法、單位面積功率法、單位指標(biāo)法和單位產(chǎn)品耗電量法。此設(shè)計(jì)采用的是需用系數(shù)法來(lái)對(duì)加氫裂化裝置進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算的。因?yàn)椋栌孟禂?shù)是用設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。采用利用系數(shù)法求出最大負(fù)荷的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算過程十分繁瑣。而單位面積功率法和單位指標(biāo)法主要多用于民用建筑；單位產(chǎn)品耗電量法主要適用于某些工業(yè)。按需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷2.1 工廠低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算A 各設(shè)備組求計(jì)算負(fù)荷的基本公式有功負(fù)荷（KW）Pcn=式中，為用電設(shè)備組或用電單位的需要系數(shù)；為用電設(shè)備

13、組或用電單位的總設(shè)備容量；無(wú)功負(fù)荷（KVar）式中，為設(shè)備銘牌給定功率因數(shù)角用電設(shè)備組或用電單位功率因數(shù)角的正切值；視在負(fù)荷（KVA）B 多組用電設(shè)備組或多個(gè)用電單位總計(jì)算負(fù)荷有功負(fù)荷（KW）Pc= 式中，為各組的計(jì)算負(fù)荷(KW)；為有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，由設(shè)備組計(jì)算車間配電干線負(fù)荷時(shí)可取，由設(shè)備組直接計(jì)算變電所低壓母線總負(fù)荷時(shí)可取=0.80.9。無(wú)功負(fù)荷（KVar）Qc=式中，為各組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(Kvar)；為無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù),由設(shè)備組直接計(jì)算變電所低壓母線總負(fù)荷時(shí)可取=0.850.95 。 視在負(fù)荷（KVA）Sc=C 全礦年計(jì)算負(fù)荷P總=PN Q總=QN式中PN是N個(gè)用電設(shè)備組的有功功率之和，

14、QN是N個(gè)用電設(shè)備組的無(wú)功功率之和D 集中補(bǔ)償后容量計(jì)算清河門煤礦負(fù)荷計(jì)算過程1 (1) 立井-500m水平包括：一采區(qū)，二采區(qū)，三采區(qū)，四采區(qū)，主水泵(2) 立井-200m水平包括：主水泵，其他(3) 地面負(fù)荷包括：主井絞車，副井絞車，壓風(fēng)機(jī)，主扇風(fēng)機(jī)，機(jī)修廠，選煤廠，水泥井(4)主井負(fù)荷包括：一井負(fù)荷，二井負(fù)荷，三井負(fù)荷，四井負(fù)荷，礦區(qū)住宅2 根據(jù)各設(shè)備需用系數(shù)及功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算(各負(fù)荷情況請(qǐng)參照附表)： (1) 立井-500m水平： 一采區(qū)：Pa1=Kd1Pna12500=1725kw Qa1=Pa11=1725 二采區(qū)：Pa2=Kd2Pna2 Qa2=Pa22 三采區(qū)：Pa3=Kd3P

15、na3 Qa3=Pa33 主水泵：Pa5=Kd5Pna5 Qa5=Pa55 Pa=Pai= ( Pa1+ Pa2+ Pa3+ Pa4+ Pa5 Qa=Qai= (Qa1+ Qa2+ Qa3+ Qa4+ Qa5(2) 立井-200m水平 主水泵：Pb1=Kd1Pnb1 Qb1=Pb11 其 它：Pb2=Kd2Pnb2135=108kw Qb2=Pb22=1080.75=81kvar Pb=Pbi= (Pb1+ Pb2 Qb=Qbi=(Qb1+ Qb2(3) 地面負(fù)荷 主井絞車：Pc1=Kdc1Pnc1 Qc1=Pc11 副井絞車：Pc2=Kdc2Pnc2 Qc2=Pc22 壓風(fēng)機(jī)： Pc3=Kd

16、c3Pnc31100=913kw Q c3=P c33=913 主扇風(fēng)機(jī)：Pc4=Kdc4Pn c4 Q c4=P c440.672=1064kvar 機(jī)修廠： Pc5=Kdc5Pn c5 Q c5=P c55選煤廠： Pc6=Kdc6Pn c6 Q c6=P c66水泥井： Pc7=Kdc7Pn c742600=910kw Q c7=P c77=910Pc=Pci= (Pc1+ Pc2+ Pc3+ Pc4+ Pc5+ Pc6+ Pc7Qc=Qci= (Qc1+ Qc2+ Qc3+ Qc4+ Qc5+ Q c6+ Q c7(4) 主井負(fù)荷 一井負(fù)荷：Pd1=Kdd1Pn d1 Q d1=P d

17、11 二井負(fù)荷：Pd2=Kdd2Pn d2 Q d2=P d22 三井負(fù)荷：Pd3=Kdd3Pn d3 Q d3=P d331.17=1857kvar 礦區(qū)住宅：Pd5=Kdd5Pn d5 Q d5=P d55 Pd=Pdi= Pd1+ Pd2+ Pd3+ Pd4+ Pd5 Qd=Qdi= Qd1+ Qd2+ Qd3+ Qd4+ Qd5 (5) 全礦年計(jì)算負(fù)荷S=補(bǔ)償后功率因數(shù)為1，則靜電電容器補(bǔ)償容量Q補(bǔ)償=P(-1 實(shí)際全區(qū)的有功功率和無(wú)功功率： P實(shí)際=17300.46kw Q實(shí)際=15345.26-6862.2=8483kvar2.3 電容器的選擇1 電容器組接線方式的確定電容器組接線

18、方式有星接和角接，本次設(shè)計(jì)采用的是角接(1)Y接法：若3線路斷開，電容器組不變，將造成嚴(yán)重不平衡，中性點(diǎn)位移，會(huì)使有的相電壓升高，而燒毀電容器組。Y接法(2)接法：可以防止由于電容器容量不對(duì)稱時(shí)，由于中性點(diǎn)位移而使有的相電壓欠壓，有的過壓，從而造成電容組燒毀的現(xiàn)象。接法若發(fā)生一相斷路，只影響各相補(bǔ)償容量有所減少，不至于嚴(yán)重不平衡，若A相斷路，3組不變，不會(huì)造成嚴(yán)重不平衡。2 補(bǔ)償后系統(tǒng)容量及各相補(bǔ)償電容器個(gè)數(shù)(1) Q=Q-Q補(bǔ)償=15345.26-6862.2=8483kvarPS=(2) Q補(bǔ)償并聯(lián)電容器可選擇YY6.3-12-1型單相油浸移相電容器，單臺(tái)容量610kv為12kvar一臺(tái)的電容器。 每相補(bǔ)償?shù)娜萘浚篞P=Q補(bǔ)償由于采用二次側(cè)主接線為單母線分段制，又把補(bǔ)償容量分為兩組電容器去補(bǔ)償，可是對(duì)于單組而言每相補(bǔ)償容量：QP=QP 每相并聯(lián)電容器個(gè)數(shù)：n=QP即每組每相用95個(gè)12kvar的電力電容器并聯(lián)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。2.4 主變壓器的選擇有前面的計(jì)算負(fù)荷和礦山對(duì)供電可靠性的要求可確定主變壓器的額定容量。本設(shè)計(jì)采用了2臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，其中一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器可以保證安全和原煤生產(chǎn)的用電，并不得少于全礦總負(fù)荷的80%，即每臺(tái)變壓