發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)：興華煤礦地面部分變電所設(shè)計(jì).

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文題名發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)副標(biāo)題興華煤礦地面變電所設(shè)計(jì)院（系、部電氣與控制工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)電氣12-4學(xué)號(hào) 1205040420姓名肖伯圣指導(dǎo)教師羅偉00日期2015年1月10日1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與變壓器的選擇（21.1負(fù)荷計(jì)算（21.2興華礦負(fù)荷的計(jì)算（3根據(jù)各設(shè)備需用系數(shù)及功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算（3考慮同時(shí)系數(shù)并計(jì)算負(fù)荷（52. 變電所主接線方式設(shè)計(jì)（52.1變電所主變壓器一次側(cè)接線方式（5內(nèi)橋接線（6外橋接線（6全橋接線（72.2變電所主變壓器二次側(cè)接線方式（8單母線制（8單母線分段制（8雙母線制（93變電所主變壓器的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)（103.1 一臺(tái)工作，

2、一臺(tái)備用（103.2兩臺(tái)同時(shí)工作（113.3兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用（113.4有功功率損失計(jì)算（113.5煤礦年電能損耗的計(jì)算（12摘要本次設(shè)計(jì)是對(duì)興華煤礦地面變電所部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)該礦的負(fù)荷表計(jì)算出數(shù) 據(jù)，進(jìn)行變壓器的主接線方式的選擇和變壓器的選擇。根據(jù)要求先對(duì)該礦的負(fù)荷表進(jìn)行計(jì)算，求出相應(yīng)數(shù)據(jù)。然后根據(jù)所求得的數(shù)據(jù) 對(duì)變壓器的主接線方式進(jìn)行選擇。最后確認(rèn)變壓器的數(shù)量，型號(hào)和運(yùn)行方式。興華煤礦年產(chǎn)80萬噸，服務(wù)年限30年，礦井分為兩個(gè)水平開采，-365米,-615 米。立井開米。井下開米水量不大，是瓦斯礦井。該礦井負(fù)荷見附表。本礦從阜新 發(fā)電廠直接供電距離20km,另一回是從阜新發(fā)電廠經(jīng)民主村

3、變電所供電系統(tǒng)距離20km。關(guān)鍵詞:負(fù)荷表變壓器主接線變壓器運(yùn)行方式1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與變壓器的選擇1.1負(fù)荷計(jì)算變電所負(fù)荷計(jì)算，應(yīng)力求準(zhǔn)確可靠，并應(yīng)考慮礦井負(fù)荷的發(fā)展遠(yuǎn)景。負(fù)荷大小，是 確定變電所的供電系統(tǒng)，選擇變壓器容量，導(dǎo)線截面和儀表容量的依據(jù)。同時(shí)這也是 繼電保護(hù)整定的重要數(shù)據(jù)，而設(shè)計(jì)的基本原始資料是工藝部門提供的，用電設(shè)備安裝 容易，但品種多，數(shù)量大,工作情況復(fù)雜，如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)工廠所需的電力和 電量是個(gè)非常重要的問題，估算的準(zhǔn)確程度將影響工廠電力設(shè)計(jì)的復(fù)雜過程。如果 估算過高，將增加用電設(shè)備的容量，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量，由于 工廠企業(yè)是國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給

4、整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大的危害。估計(jì)過 低，又會(huì)使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流 而過流，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？?靠運(yùn)行。求計(jì)算負(fù)荷的這項(xiàng)工作稱為負(fù)荷計(jì)算。顯然，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工程的用 電設(shè)備安裝容量的確定的預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷 ，這個(gè)負(fù)荷是設(shè)計(jì)的作為選擇工 廠電力系統(tǒng)供電系統(tǒng)線路的導(dǎo)線截面，變壓器容量。開關(guān)電器及互感器等額定參數(shù) 的依據(jù)，由此可見是非常重要的。不同種類的工礦，由于設(shè)備容量與生產(chǎn)方式的差異，計(jì)算負(fù)荷的方法也各不相同， 以下為幾種負(fù)荷的計(jì)算方法：1需要系數(shù):由于一個(gè)設(shè)備的額定容量，往往大于其

5、實(shí)際負(fù)荷的容量：一組設(shè)備中，根據(jù)生產(chǎn)的需要，所有設(shè)備一般不同時(shí)工作；同時(shí)工作的設(shè)備，其最 大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間也不同。所以變電所各設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷總?cè)萘?，總是小于它的?lián) 結(jié)的額定總?cè)萘?，其比值叫需要系?shù)，根據(jù)接于變電所的設(shè)備總?cè)萘考靶枰禂?shù)，來計(jì) 算變電所實(shí)際負(fù)荷的方法，叫需要系數(shù)法。2. 利用系數(shù)：可定義為用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班消耗的平均功率與該用電設(shè)備組總額定容量的比值。3. 形狀系數(shù):考慮了用電設(shè)備的數(shù)量和大容量用電設(shè)備對(duì)負(fù)荷的影響，結(jié)果往往偏大，此外，這種方法本身的推薦方式和系數(shù)，也僅僅限于機(jī)械加工業(yè)。4附加系數(shù)：利用此方法得到的負(fù)荷，一般比上幾種方法，接近實(shí)際組計(jì)算過程麻 煩但系數(shù)值累

6、積不多，接近實(shí)際，但目前采用并不大廣泛。綜上所述，需要系數(shù)法計(jì)算比較簡(jiǎn)單，適用于初步估計(jì)和方案估算。對(duì)于長期工 作的飛機(jī)可采用此方法，在我國煤礦變電所的負(fù)荷計(jì)算中，目前采用系數(shù)法，所以，本設(shè) 計(jì)采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算1.2興華礦負(fù)荷的計(jì)算地面高壓組包括：主井提升，副井提升,壓風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)。地面低壓組包括：選煤廠, 機(jī)修廠，辦公室,工人村，浴室。井下用電組：主排水水泵,整流房，井低車廠,采掘用電。根據(jù)各設(shè)備需用系數(shù)及功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算121.1地面高壓組P a1=Kd1Pna1=0.88 S00=704kwalta n1=704 X).72=506.9kvarP a2=Kd2Pna2=0.90

7、 ：750=675kwQ a2=Pa2?ta n2=675X).67=452.3kvarP a3=Kd3na3=0.89 ：750=667.5kwQ a3=Pa3?ta n3=667.5 區(qū).51=340.4kvarP a4=Kd4Pna4=0.86 1000=860kwQ a4=Pa4?ta n4=860>0.56=481.6kvarP a = XPai=(P al+ Pa2+ Pa3+ Pa4=704+675+667.5+860=2906.5kwQ a = XQai=Qal+ Qa2+ Qa3a4=506.9+452.3+340.4+481.6=1781.2kvar121.2地面低壓

8、組P b1=KdiPnbl=0.73 X200=876kwQ b仁Pbi?ta n1=876>0.80=700.8kvarP b2=Kd2Pnb2=0.58 >1720=997.6kwQ b2=Pb2?ta n2=997.6 K.07=1067.4kvarP b3=Kd3Pnb3=0.80 7.0=5.6kwQ b3=Pb3?ta n3=5.6 1.52=8.5kvarP b4=Kd4Pnb4=0.75 X50=112.5kwQ b4=Pb4?ta n4=112.5 0C80=90kvarP b5=Kd5Pnb5=0.68 10.1=6.9kwQ b5=Pb5=6.9 %.96=6

9、.6kvarP b = EPbi=Pbl+ Pb2+ Pb3+ Pb4+ Pb5=876+997.6+5.6+112.5+6.9=1198.6kwQ b = EQbi=Qblb2+ Qb3+ Qb4+ Qb5=700.8+1067.4+8.5+90+6.6=1873.3kvar121.3井下用電的計(jì)算P c仁KdelPnc1=0.81 X950=887kwQ c1=Pcl=887 >0.67=594.3kvarP c2=Kdc2Pnc2=0.82 ：250=205kwQ c2=Pc2?ta n2=205X).77=157.9kvarP c3=Kdc3Pnc3=0.65 X50=97.5k

10、wQ c3=Pc3 ta n3=97.5 *02=99.5kvarP c4=Kdc4Pn c4=0.78 B450=2691kwQ c4=P c4?ta n 4=2691 0.75=2018.3kvarP c =刀 P ci = P c1+ P c2+ P c3+ P c4=887+205+97.5+269仁3880.5kwQ c =刀 Q ci = Q c1+ Q c2+ Q c3+ Q c4=594.3+157.9+99.5+2018.3 =3711.1kvar考慮同時(shí)系數(shù)并計(jì)算負(fù)荷此時(shí)取同時(shí)系數(shù)89.0=刀k ;P= (P a + P b + P c k 刀=(2906.5+1198.6

11、+3880.5k 刀=7106.7 kw計(jì)算無功功率時(shí)89.0= EkQ=( Q a +Q b +Q c k E =(1781.2+1873.3+3711.1 k E =6555.4 kvar S=22Q P+=9668.4 kVA?cos =P/S=7106.7/9668.4=0.74<0.89(tar?=0.84根據(jù)計(jì)算，需要進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，這時(shí)取cos ?'=0.92(tan ?'=0.4260則靜電電容 器補(bǔ)償容量為：Q 補(bǔ)償=P(?tan -?tan 仁7106.7 (0B4-0.4260=2942.2kvarP 實(shí)際=7106.7kw Q 實(shí)際=6555.4

12、-2942.2=3613.2kvar2.變電所主接線方式設(shè)計(jì)2.1變電所主變壓器一次側(cè)接線方式變電所的接線要能滿足不同類型負(fù)荷的不中斷供電要求，需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定來選擇電氣設(shè)備和保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)還要保障工廠的靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。總 體來說興華煤礦變電所的接線設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等具體因 素。在本設(shè)計(jì)中采用具有雙回路電源進(jìn)線的變電所橋形接線，就是將兩回 線路一變壓器組”單元接線的高壓側(cè)用一條跨接的橋”相連。橋形接線有：內(nèi)橋和外橋兩種形式。內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線方式用在并聯(lián)工作時(shí)某一元件故障時(shí)候，以減輕電壓的損失。這種接 線方式橋”靠近變壓器側(cè)，對(duì)電源、線路導(dǎo)換方便，一次側(cè)不需要繼電

13、保護(hù)，設(shè)備投資 和占地面積都比較少，主要用在供電線路較長，故障率較高，變電所沒有穿越功率，變壓 器切換少的變電所。如圖2-1-1所示。圖2-1-1內(nèi)橋接線外橋接線這種接線方式 橋”靠近線路側(cè)，對(duì)變壓器的切換方便，比內(nèi)橋接線方式少用了兩 個(gè)隔離開關(guān)，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，易于過度到全橋，而且投資較少，占地面積小，因此適用于 工廠負(fù)荷不太均衡，變壓器需要經(jīng)常切除和投入，以減少功率及電能的損失，供電線路 短，故障率較少，變壓器切換頻繁的終端變電所。如圖2-1.2所示。圖2-1-2外橋接線全橋接線這種接線方式優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備多，操作靈活,適應(yīng)性強(qiáng)，易于發(fā)展成單母線分段的中間變電所；它的缺點(diǎn)是設(shè)備多，投資大,占地面積

14、大。如圖2-1-3所示。圖2-1-3全橋接線因此，本設(shè)計(jì)采用外橋接線的方式。2.2變電所主變壓器二次側(cè)接線方式本設(shè)計(jì)變壓器二次側(cè)采用母線制，母線制分為單母線制、單母線分段制和雙母 線制。單母線制一回進(jìn)線只能采用單母線制，當(dāng)然這種母線制的可靠性和靈活性都較低，母線及 母線隔離開關(guān)發(fā)生故障將影響全部負(fù)荷的用電，直到故障全部消除為止。而清掃和 修理母線和母線隔離開關(guān)時(shí)，必須停止整個(gè)供電系統(tǒng)。如圖 2-2-1所示。圖2-2-1單母線制單母線分段制在兩回進(jìn)線的條件下，便可實(shí)現(xiàn)單母線分段制。單母線可以采用隔離開關(guān)或者斷路器分段。用隔離開關(guān)分段可以消除不分段單母線的部分缺點(diǎn)。如圖2-2-2和圖1-2-3所示

15、。圖2-2-2用隔離開關(guān)分段的單母線分段制圖2-2-3用斷路器分段的單母線分段制223雙母線制當(dāng)工廠負(fù)荷大，重要負(fù)荷多，以致使饋電回路太多，采用單母線分段制存在一定的困難時(shí)，則可以考慮采用雙母線制。如圖 2-2-4所示。圖2-2-4雙母線制所以本次設(shè)計(jì)采用單母線分段制3變電所主變壓器的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)變電所變壓器的運(yùn)行方式有三種：1.一臺(tái)工作，一臺(tái)備用；2.兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，分為并 列運(yùn)行和分列運(yùn)行；3.兩臺(tái)工作,一臺(tái)備用。下面具體介紹三種運(yùn)行方式的特點(diǎn)：3.1 一臺(tái)工作，一臺(tái)備用這種運(yùn)行方式從經(jīng)濟(jì)的角度來考慮應(yīng)該是不是很經(jīng)濟(jì)的。因?yàn)殡姌I(yè)部門是按照 變壓器的臺(tái)數(shù)及容量收取電費(fèi)的，而不是看每一時(shí)刻具體有

16、幾臺(tái)變壓器在工作，因此, 作為備用的那臺(tái)變壓器便消耗了用電費(fèi)用，所以該運(yùn)行方式適合于小型的工業(yè)企業(yè)。3.2兩臺(tái)同時(shí)工作并列運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)是線路及變壓器擔(dān)負(fù)的負(fù)荷平均分配，能量損耗最少，當(dāng)工廠變電所距離電 源較遠(yuǎn)時(shí)，單獨(dú)供電電壓損失大，需要采用調(diào)壓裝置，沖擊負(fù)荷對(duì)電壓的波動(dòng)較小。但 當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)必須保證工廠的生產(chǎn)用電。分列運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)是短路時(shí)電流小，繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)單，便宜，沖擊電壓波動(dòng)影響面積小。要求 則與并列運(yùn)行一樣。選用兩臺(tái)變壓器，無論采用并列運(yùn)行還是分列運(yùn)行方式，每臺(tái)都 只能承擔(dān)全煤礦負(fù)荷的50%,正常情況先的負(fù)荷率為70%左右,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)一臺(tái)變 壓器約承擔(dān)100%的全煤礦負(fù)荷，所以這

17、種情況下，年用電費(fèi)用和年消耗電能也是比 其他運(yùn)行方式要大。3.3兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用該種運(yùn)行方式，變壓器臺(tái)數(shù)較多，開支較大，大多用于特大及大型工礦企業(yè)。下面討論變壓器中的功率損耗問題，可按照以下的方法來計(jì)算，如下所示：3.4有功功率損失計(jì)算? ? ?+?=? ?T N C T N CU OT T S S P P PT P ?-變壓器的有功功率損失，單位為kw ;OT P ?-變壓器的空載有功功率損失，單位為kw;T N CU P ? ?-變壓器在額定負(fù)載下的銅耗，單位為kw;C S 負(fù)荷的視在容量，單位為kVA;T N S ?-變壓器的額定容量，單位為kVA ;可以在設(shè)計(jì)手冊(cè)上查到，當(dāng)T N S

18、 ? =10000kVA ,12000kVA的OT P ?和T N CUP ?的值，從而可以計(jì)算出T P ?的值。具體參考與計(jì)算結(jié)果見下表：T N S ?C S OT P ? T P ? T N CU P ? 100005358.5 11.5 29056 59 1200010846.32 13.5 70.6970從上表可以看出，選擇兩臺(tái)10000kVA的變壓器,分列運(yùn)行的功率損失比現(xiàn)選 兩臺(tái)12000kVA的一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用的功率損失要少。3.5煤礦年電能損耗的計(jì)算+?=?G T O T T P PT ?T? ? ? ? ? 2T N C T N CU S S P顯然,功率損耗大者，年電能損耗也大，另外從變壓器的投資上看，兩臺(tái)lOOOOkVA 的變壓器總價(jià)為15.64萬元,而兩臺(tái)12000kVA變壓器的總價(jià)為17.94萬元，相差2.3 萬元。從以上比較來看，本次設(shè)計(jì)選用兩臺(tái)lOOOOkVA的變壓器,采用并列運(yùn)行和分列 運(yùn)行之一為宜。分列運(yùn)行：繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，具有一定的供電可靠性，當(dāng)一臺(tái)運(yùn)行故障時(shí)，另一臺(tái)變 壓器可以保證8O%的供電，減少了停電的機(jī)會(huì)，保證了生產(chǎn)的連