煤礦3510KV變電所供電系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、I煤礦 35/10KV 變電所供電系統(tǒng)設計摘要35kV變電所是整個煤礦供電系統(tǒng)的重要組成部分，它為全礦提供電力保障。變電 所供電系統(tǒng)的可靠運行對提高煤礦經濟效益及保證安全生產等方面都有十分重要的意 義。本畢業(yè)設計論文是關于某A煤礦供電系統(tǒng)的初步設計。設計內容主要包括負荷計 算、變壓器選型、主接線設計、短路計算、電氣設備選型、微機保護整定、變電所的防 雷保護與接地等。根據負荷統(tǒng)計的結果，用需用系數法進行負荷計算和無功補償。根據 負荷計算的結果確定出該變電所主變壓器的臺數、 容量及型號。用標幺值法對供電系統(tǒng) 進行短路電流計算，為電氣設備的選擇及校驗提供數據。根據煤礦供電系統(tǒng)的特點，制 定變電所的主

2、接線方式、運行方式、微機保護方案等?？紤]到電氣設備可能的漏電現(xiàn)象 及變電所遭到雷擊，還要對變電所進行保護接地和防雷保護的設計。關鍵字：變電所；短路電流計算；微機保護；防雷保護235/10KV Power System Design of Substation in Coal MineAbstract35kV substati on is an importa nt part of the coal mine supply system, which providespower protecti on for the whole mi ne. Reliable operati on of the

3、 substati on power supply systemis very importa nt and sig nifica nt for econo mic efficie ncy and safety product ion of coal mine.This graduati on project is about power systems prelim inary desig n of A Coal Mine. Thedesig n in cludes load calculati ons, tran sformer selectio n, the mai n wiri ng

4、desig n, short circuitcalculati ons, electrical equipme nt select ion, microcomputer protectio n setti ng, substati onlight ning protecti on and grounding. Accord ing to the results of load statistics, make loadcalculati on with dema nding coefficie nt method. Determi ne the nu mber of the mai n tra

5、nsformer, load capacity and type of the tran sformer based on the results of load calculati on.Calculate short circuit curre nt for power supply system with Per-unit value method in order toprovide data for the select ion and verificati on of electrical equipme nt. Accord ing to thecharacteristics o

6、f coal-powered systems, make substati on main wiri ng, mode of operati on,relay protect ion programs and so on. Taking the possible leakage phe nomenon ofelectrical equipme nt and substati on was struck by light ning into acco unt, make grounding andlight ning protecti on for substati on.Keywords: s

7、ubstation; short circuit calculations;microcomputer protection; lightning protecti on3摘要.IAbstract. II刖言.1第一章概述.21.1設計內容.21.2煤礦概述.2第二章負荷計算和無功補償.32.1負荷計算的目的.32.2負荷計算方法 .32.2.1用電設備組計算負荷的確定 .32.2.2多個用電設備組的計算負荷 .42.3負荷計算過程.52.3.1各用電設備組負荷計算 .52.3.2 10kV側補償前的總計算負荷.202.4無功補償.202.4.1無功補償計算.20第三章.變電所主變壓器選型.2

8、33.1變電所主變壓器的選型原則 .233.1.1主變壓器容量選型原則 .233.1.2變壓器臺數選型原則 .243.2變壓器的功率損耗 .263.2.1變壓器的有功功率損耗計算 .273.2.2變壓器的無功功率損耗.273.3 35kV側全礦計算負荷及功率因數校驗 .2843.4變壓器經濟運行分析方法.28341無功功率經濟當量的概念.283.4.2變壓器的經濟運行 .29第四章.電氣主接線設計.334.1對主接線的基本要求.334.2本所電氣主接線方案的確定 .33第五章.短路電流分析與計算 .355.1短路的概述.355.1.1短路的種類.355.1.2短路電流計算的目的 .365.2短

9、路電流的危害.375.3短路電流計算的目的與基本條件 .375.3.1進行短路計算得基本假設.375.4無限大容量電源系統(tǒng)三相短路電流計算 .385.4.1標幺值計算的概念及優(yōu)點 .385.4.2短路電流計算中用到的相關物理量 .385.4.3短路功率Sk. 395.4.4各路徑元件阻抗計算公式.405.4.5各元件短路阻抗標幺值計算.405.5短路電流計算過程 .425.5.1短路電流計算公式 .425.5.2最大運行方式 .435.5.3最小運行方式 .465.5.4短路計算參數匯總表 .49第六章.變電所一次設備的選型與校驗 .516.1高壓電氣設備選型原則 .516.2高壓開關柜設備的

10、選型及校驗.5256.2.1 35kV側高壓開關柜的選型及校驗 .52622 10kV側高壓開關柜的選型及校驗 .586.3設備選型匯總表.62第七章.電力線路的選型.647.1概述.647.2電力線路選型的原則.647.2.1供電可靠性.647.2.2操作方便，運行安全靈活 .647.2.3經濟合理.647.2.4具有發(fā)展的可能性.657.3 35KV架空線的選型與校驗.657.4 10kV電纜及架空線的選型與校驗.67第八章.供電系統(tǒng)微機保護 .748.1微機繼電保護綜述 .748.1.1微機繼電保護的主要特點 .748.1.2微機繼電保護與傳統(tǒng)的繼電保護技術相比的優(yōu)缺點 .758.2微機

11、繼電保護的硬件原理： .778.2.1數據采集系統(tǒng).778.2.2 CPU主系統(tǒng).778.2.3開關量輸入/輸出回路 .788.2.4微機繼電保護實物圖.808.2.4微機繼電保護的算法.808.3微機繼電保護的軟件原理 .818.3.1微機繼電保護裝置的軟件構成 .818.3.2微機保護的軟件設計 .838.4 35/6KV供電系統(tǒng)微機保護匯總表 .83KLD-9331微機變壓器差動保護裝置.836KLD-9371微機PT監(jiān)測切換裝置.848.5變壓器的微機保護 .848.5.1變壓器的瓦斯保護 .848.5.2微機變壓器的差動保護裝置 .858.5.3變壓器的過流保護 .868.6備用電源

12、自投保護測控裝置 .868.6.1裝置功能及適用范圍.878.6.2一次接線示意圖： .87第九章.變電所的防雷與接地.889.1變電所防雷.889.1.1常用的防雷保護裝置 .889.1.2變電所的防雷措施.899.2變電所接地.899.2.1接地的要求.909.2.2接地的種類.909.2.3回路式接地裝置 .90結論.92致謝.93參考文獻.941本設計針對某A煤礦實際情況，進行供電系統(tǒng)設計解決礦山實際問題， 即鞏固了所 學的專業(yè)知識，又培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力及實際工程設計的基本技能， 還學會 查閱技術資料和各種文獻的方法，最終掌握煤礦供電系統(tǒng)設計的基本方法。電能是現(xiàn)代煤礦生產的主

13、要能源和動力， 首先應該保證供電的可靠性和安全性， 并 做到技術和經濟方面合理的滿足生產的需要。由于煤礦生產條件的特殊性，對供電系統(tǒng) 有特殊的要求，因此對煤礦供電系統(tǒng)的設計要嚴格按照相關規(guī)定進行設計。本設計主要完成以下工作：針對礦井負荷的用電要求，用需要系數法進行了負荷計 算。據此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。根據變電所主接線的設計原則，對變 電所的主接線進行設計：35kV側采用全橋接線，10kV母線采用單母分段接線形式。采用 標幺值法對供電系統(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備的 規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性校驗。繼電保護裝置保證了電氣 設備或

14、線路發(fā)生故障時，斷路器能迅速動作，且有選擇地將故障切除，以免事故擴大。 為防止變電所遭到雷擊，還進行了防雷保護。此外，為了保障人身與設備的安全，還要 對變電所進行保護接地設計。以上只是35kV變電所供電系統(tǒng)初步設計的簡單介紹，一些具體的數據分析和計算方法， 在本設計中會給出詳細的說明。由于個人能力有限，在設計中難免會出現(xiàn)這樣或那樣地錯誤和不妥之處，懇請各位 老師能夠批評指正。2第一章概述1.1 設計內容（1）礦井負荷計算和無功功率補償；（2）地面35kV變電所主變壓器的選擇與校驗；（3）地面35kV變電所主接線方案確定；（4）短路電流計算；（5）地面35kV變電所一次設備的選擇與校驗；（6）電

15、力線路的選擇與校驗（7）地面35kV變電所二次回路方案的選擇與微機保護的整定；（8）地面35kV變電所的防雷與接地。1.2 煤礦概述燕龕煤炭有限責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)。兩個井田均批準開采3、&9、12、15號等五個煤層，井田面 積共計11.884km2。根據兩個礦井的實際情況， 燕龕煤炭有限責任公司決定對兩個礦井的技術改造工程 進行調整：關閉燕龕煤礦， 將其0.30Mt/a的生產能力劃歸程莊煤礦； 集中改造程莊煤 礦， 生產規(guī)模由0.45 Mt/a擴建至1.20 Mt/a?，F(xiàn)需建設地面35/10kV礦井變電所一座，供電線路采用雙回路35

16、kV架空線。一回主 供電源引自葦泊110kV變電站，長度9.5km；另一備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Sdmax=450MV變電所距井下中央變電所1km.第二章負荷計算和無功補償2.1 負荷計算的目的進行企業(yè)電力負荷計算的主要目的就是為正確的選擇企業(yè)各級變電站的變壓器 容量，各種3電氣設備的型號、規(guī)格以及供電網所需導線的型號、 截面積等提供科學依據。 其中，求計算負荷，或稱需用負荷，目的是為了合理地選擇企業(yè)各級變壓器的變壓器容 量和電氣設備的型號等。求尖峰電流，用于計算電壓損失、電壓波動、選擇熔斷器和保 護元件等。求平均負荷，用來計算全場電能

17、需要量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。2.2負荷計算的方法 我國設計部門在進行企業(yè)供電設計時經常采用地電力負荷計算方法有：需用系數法、二項系數法、單位電耗法、利用系數法和單位面積功率法等。需用系數法計算簡便，對于 任何性質的企業(yè)負荷均適用，且計算結果基本上符合實際。因此，這種計算方法應用最 廣泛。尤其對用電設備容量相差較小且用電設備數量較多的用電設備組，這種計算方法最為適宜。二項系數法則主要適用于用電設備容量相差大的場合，如機械加工企業(yè)、煤礦井下綜采工作面等。利用系數法是以平均負荷作為計算的依據，利用概率論分析出最大負荷與平均負荷的關系。這種計算方法雖理論依據較充分，但由于目前積累的使用數 據

18、不多，且計算步驟較繁瑣，精確度也并不比前兩種方法強多少，所以，目前已逐漸不 被采用。最后兩種方法常用于方案估算。因此，本設計采用需要系數法進行負荷計算， 步驟如下：2.2 負荷計算方法2.2.1用電設備組計算負荷的確定用電設備組是由工藝性質相同、需要系數相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中可根據具體情況將用電設備分為若干組，再分別計算各用電設備組的計算負 荷。其計算公式為：(2-1)p-Ca=KdFNs總設備容量;4Qa=PCata n Saca式中Pca、Qa、Sca一一該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷。氐一一該用電設備組的設備總額定容量，KWUN-額定電壓,V;tan

19、 功率因數角的正切值；Ica-該用電設備組的計算負荷電流，A；Kd需要系數，由表2-2查得。2.2.2多個用電設備組的計算負荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上， 常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷并非同時出現(xiàn)， 因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷式中Pca、Qa、Sca一一為配電干線或變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷;Ksi同時系數，其值見表2-3;m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備組總數；時，應再計入一個同時系數K.。具體計算如下：Pmca* 7(KdiPi)i (2-5)Qmca=K； (KdiPNitan：i)i =1(2-6)S（玄二

20、彳卩嘻Q 2ca(2-7)Scaca1Sca= . P2caQ2ca(2-2)(2-3)(2-4)(2-8)、2.地面負荷:5Kdi、tan、PN送一一分別對應于某一用電設備組的需用系數、功率因數角正切值、Ica該干線或變壓站低壓母線上計算電流，A；UN該干線或低壓母線上的額定電壓，V。2.3 負荷計算過程2.3.1各用電設備組負荷計算用電設備分組，由表2-2確定各組用電設備的總額定容量。由表2-2查出各用電設備組的需用系數Kd和功率因數cos ,根據公式2-1計算出各用 電設備組的計算負荷。1.井下負荷：(1)一水平主排水泵Kd=0.8,cos=0.85,tan=0.62有功功率：Pca=K

21、dPN.=0.84X110=92.4KW;無功功率：Qa=Ratan=92.4X0.62=57.288Kvar;視在功率：Sa=P2caQ2ca= 92.4?57.2882=108.71KVA計算電流：Ica=S=108.71=95.10A3UNV3 7.66用同樣方法可計算出其它各用電設備組的計算負荷，結果記入表2-1全礦電力負荷計算負荷表中。(2)井下負荷合計有功功率：mPca=KS(KdiPN i)=0.92X4913=4519.96KWi =1無功功率：mQa=KS,(Kdipditani)=0.92X4732X0.963=4192.36Kvari A視在功率：Sa=P2caQ2ca=

22、 4519.9624192.362=6164.89KVA6(1)主斜井皮帶：Kd=0.86、cos=0.85、tan=0.62有功功率：PCa=KdPN2=0.86X542=466.12KW無功功率：Qa=FCatan=466.12X0.62=288.99Kvar視在功率：Sa=P2caQ2ca= 466.122288.992=548.44KVA計算電流：SCa548.44lca= L = L=31.66A10注水泵0.6622.02244.044.0礦井電力負荷統(tǒng)計表表 2 111回柱絞車0.6622.02244.044.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 18序號負荷名稱電壓（kV）設備容量（

23、kW設備數量（臺）設備容量 （千瓦）需用系數Kx功率因數costg最大負荷最大負 荷利用 小時（h）年耗電量（kW -h）備注全部工作全部工作有功（kW無功(kvar)視在(KVA)12注水鉆0.6613.02226.026.0i13小水泵0.663.0226.06.014巖石電鉆0.132.0224.04.015煤電鉆0.131.2222.42.4小計2928258324580.550.701.021361138930004083120（五）9403 綜采工作面1采煤機1.14600.011600.0600.02刮板運輸機（前）1.14400.011400.0400.03轉載機1.1475.

24、01175.075.04噴霧泵0.6655.01155.055.05乳化液泵0.66125.021250.0125.06可伸縮膠帶運輸機0.66160.011160.0160.07調度絞車0.6611.48891.291.28注水泵0.6622.02244.044.09回柱絞車0.6622.02244.044.010注水鉆0.6613.02226.026.011小水泵0.663.0226.06.012小計2322175116260.620.701.021010103130003031440（六）15 煤巖巷綜掘工作面0.661局部扇風機37.02174.037.02煤巷掘進機220.01122

25、0.0220.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 193可伸縮膠帶運輸機80.01180.080.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 110序號負荷名稱電壓設備容量（kW設備數量（臺）設備容量 （千瓦）需用系數Kx功率因數tg最大負荷最大負 荷利用年耗電量備（kV）全部工作全部工作COS有功(kW)無功(kvar)視在(KVA)小時（h）(kW- h)注4轉載刮板運輸機40.02280.080.0十5探水鉆4.0114.04.06調度絞車11.42222.822.87小水泵3.0226.06.08錨桿機3.0113.03.0小計1211489.8452.8 0.570.701.022602662200

26、572704(七)15 煤綜掘工作面0.661局部扇風機60.042240.0120.02煤巷掘進機190.022380.0380.03可伸縮膠帶運輸機80.022160.0160.04轉載刮板運輸機40.02280.080.05探水鉆4.0228.08.06調度絞車11.44445.645.67小水泵3.04412.012.08錨桿機3.0226.06.0小計2220931.6811.6 0.500.701.024044122200888448(八)15 煤綜掘工作面0.661局部扇風機37.02174.037.02煤巷掘進機190.011190.0190.03錨桿機3.0113.03.04

27、轉載刮板運輸機40.02280.080.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 111序號負荷名稱電壓（kV）設備容量（kW設備數量（臺）設備容量（千瓦）需用系數Kx功率因數costg最大負荷最大負 荷利用 小時（h）年耗電 量（kW- h）備注全部工作 全部工作有功（kW無功(kvar)視在(KVA)5砼噴射機5.5115.55.56探水鉆4.0114.04.07調度絞車11.42222.822.88小水泵3.0226.06.0小計12113853480.630.701.022192232200480744（九 15 煤開拓工作面0.661局部扇風機37.02174.037.02耙斗裝巖機30.01

28、130.030.03砼攪拌機5.5115.55.54砼噴射機5.5115.55.55錨桿機3.0113.03.06調度絞車11.43334.234.27小水泵3.0226.06.08巖石電鉆0.132.0224.04.09探水鉆4.0114.04.0小300.701.023940200077520（十 9 煤綜掘工作面0.661局部扇風機60.042240.0120.02煤巷掘進機190.022380.0380.03可伸縮膠帶運輸機80.022160.0160.04轉載刮板運輸機40.066240.0240.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 112序號負荷名稱電壓（kV

29、）設備容量（kW設備數量（臺）設備容量（千瓦）需用系數Kx功率因數costg最大負荷最大負 荷利用 小時（h）年耗電量（kW h）備注全部工作 全部工作有功(kW)無功(kvar)視在(KVA)5錨桿機3.0113.03.0t6探水鉆4.0114.04.07調度絞車11.42222.822.88小水泵3.04412.012.0小計22201061.8941.8 0.480.701.024564652200100302（十9 煤開拓工作面0.661局部扇風機37.02174.037.02耙斗裝巖機30.01130.030.03轉載刮板運輸機40.044160.0160.04砼攪拌機5.5115.

30、55.55砼噴射機5.5115.55.56錨桿機3.0113.03.07調度絞車11.44445.645.68小水泵3.0226.06.09巖石電鉆0.132.0224.04.010煤電鉆0.131.2222.42.411 探水鉆4.0114.04.0小計21203403030.300.701.0291932000181800（十 一水平大巷皮帶0.661膠帶輸送機20011200.0200.02膠帶輸送機16011160.0160.0礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 113序號負荷名稱電壓（kV）設備容量（kW設備數量（臺）設備容量（千瓦）需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負荷利用年耗

31、電量（kW h）備注全部工作全部工作有功（kW無功(kvar)視在(KVA)3 隔爆硫化器11.51111.511.5十小時4 液壓絞車拉緊裝置4228.08.05 檢修絞車451145.045.0小計66379.5 : 379.50.750.800.752852133000853875(二水平暗斜井皮帶1膠帶輸送機0.6631511315.0 : 315.02隔爆硫化器0.6611.51111.511.53 液壓絞車拉緊裝置0.664114.04.04 盤式制動器0.662.2224.44.4小計55334.9 : 334.90.750.800.752511883000753525(二水平大

32、巷皮帶1膠帶輸送機0.6616011160.0 160.02隔爆硫化器0.6611.51111.511.53 液壓絞車拉緊裝置0.664114.04.04 盤式制動器0.662.2224.44.4小計55179.9 179.90.750.800.751351013000404775(輔助運輸1一水平無極繩絞車0.6645.01145.045.02二水平無極繩絞車0.6675.01175.075.03 二水平人車0.6637.01137.037.04 一水平皮帶巷調度絞車0.6611.48291.222.8礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 114序號負荷名稱電壓(kV)設備容量(kW設備數量(臺)設

33、備容量 (千瓦)需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負 荷利用 小時(h)年耗電量(kW - h)備注全部工作全部工作有功 (kW無功(kvar)視在(KVA)5二水平車場調度絞車0.6625.062150.050.06畜電車機車充電硐室0.6618.72137.418.7小計1984362490.400.601.33991331200119280( 采區(qū)水泵房0.665521110.055.0 0 .850.850.6247291640242( 井下照明0.12715151.00.9 ( .481578760131400井下負荷合計2061751021586180.720.963 4

34、91347326821.615789572地面負荷( 主斜井皮帶106302112606300.860.850.625423365380000( 材料斜井絞車10400114004000.750.800.753002251500450000( 主斜井皮帶輔助設備1給料機0.665.521115.52硫化器0.6611.52223233電動雙梁起重機0.3846.51046.504 檢修絞車0.38551055.00.0小計53136290.700.701.022020300059850( 材料斜井絞車房1加熱器0.38322662潤滑油泵0.382.2214.42.23加熱器0.3824224

35、8484 電動單梁起重機0.382010200小計7578560.700.701.023940150059010礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 115( 回風斜井主扇風機109502119009500.930.850.628845482700000礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 116序號負荷名稱電壓(kV)設備容量(kW設備數量(臺)設備容量 (千瓦)需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負荷利用年耗電量(kW- h)備注全部工作全部工作有功(kW無功(kvar)視在(KVA)(皇后風井主扇風機1015002130001500 0.930.850.621395865小W4960000(程莊

36、風井壓風機10280215602800.750.850.62210130150C315000(皇后風井壓風機10280215602800.750.850.62210130150C315000(副井井口及平車場0.381架空人車451145.045.02慢速絞車0.38111111.011.03 防跑車裝置0.384114.04.0小計43115.0 60.0 0.700.701.024243150063000(主井地面生產系統(tǒng)0.381 永久除鐵器0.383113.03.02園振篩0.38221122.022.03 大塊手選膠帶機0.387.5117.57.54 大塊手選膠帶機0.387.51

37、17.57.55 9 號末煤膠帶機0.3818.51118.518.56 15 號煤膠帶機0.38451145457 調度絞車0.3811111111小計771151150.700.701.0280823600288540(地面矸石系統(tǒng)0.381 提升絞車221122.022.02 裝車閘門3113.03.0小計2225250.650.750.881412.6150021450礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 117序號負荷名稱電壓(kV)設備 容量(kW設備數量(臺)設備容量 (千瓦)需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負 荷利用 小時(h)年耗電量(kW h)備注全部工作全部工作有功

38、(kW無功(kvar)視在(KVA)( 鍋爐房0.38t1鼓風機0.38182236.036.02引風機0.38452290.090.03鼓風機0.387.52215.015.04引風機0.3818.51118.518.55鍋爐給水泵0.38152230.030.06鍋爐補水泵0.387.52115.07.57上煤機0.382.2224.44.48出渣機0.38111111.011.09熱水循環(huán)泵0.385532165.0 110.010 除氧水泵0.384228.08.011 除氧水泵0.382.2214.42.212 上煤機0.381.1222.22.2小計23204003350.700.

39、750.882342072800656208( 熱風爐及空氣加熱設備0.381上煤機0.381.1222.22.22調速器0.382224.04.03鼓風機0.383226.06.04煙氣引風機0.387.52215.015.05冷風送風機0.38452290.090.06除渣機0.381.1222.22.2礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 1187軸流風機0.382448.88.8礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 119序號負荷名稱電壓（kV）設備容量（kW設備數量（臺）設備容量（千瓦）需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負 荷利用 小時（h）年耗電 量（kW- h）備注全部工作全部工作有功

40、 （kW無功(kvar)視在(KVA)8軸流風機0.3843312.012.0t9軸流風機0.381.1222.22.2小計21211421420.750.750.88107942500267000（十機電修理車間0.381普通車床0.3811.4251111.411.42普通車床0.387.8117.87.83銃床0.3811.21111.211.24牛頭刨床0.383113.03.05臺鉆0.381.1111.11.16電動梁式起重機0.3810.71110.710.77交流電焊機0.383.64414.414.48交流電焊機0.3862212.012.09空氣錘0.38221122.02

41、2.010 剪板機0.385.5115.55.511聯(lián)合剪沖機0.385.5115.55.512液壓鍛釬機0.387.5117.57.513 遠紅外烤箱0.3825.201125.225.214 拆輪機0.380.8110.80.815 裝論機0.380.8110.80.816 整形機0.382.20112.22.217 液壓站0.3818.51118.518.5礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 120序號負荷名稱電壓(kV)設備容量(kW設備數量(臺)設備容量 (千瓦)需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負 荷利用 小時(h)年耗 電量(kWh)備注全部工作全部工作有功 (kW無功(kv

42、ar)視在(KVA)18開式可傾壓力機0.38151115.015.0十19 清砂機0.383113.03.020電動液壓馬拉0.38151115.015.021滾絲機0.383113.03.022電纜熱補器0.380.5110.51.0小計26261961970.300.651.1759.069.0120070785( 漁場取水泵房0.3813221264.0 * 32.00.800.850.62 105.665.4420044352(坑木加工房1木工帶鋸機0.38301130.030.02自動磨鋸機0.381.1111.11.1小計2231310.350.651.1710.912.7120

43、013062(皇后風井生活泵房3216.03.00.800.800.752.41.825006000(生活污水處理設備0.381風機0.387.52115.07.53污泥泵0.381.5213.01.53細格柵0.381212.01.0小計6339.419.70.700.750.8813.812.2180024822( 井下水處理車間0.381提升水泵0.387.52115.07.52反洗水泵0.387.52215.015.03攪拌泵0.380.75211.50.8礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 121序號負荷名稱電壓（kV）設備 容量（kW設備數量（臺）設備容量 （千瓦）需用系數Kx功率因數c

44、ostgm最大負荷最大負 荷利用 小時（h）年耗電量（kW -h）備注全部工作全部工作有功（kW無功(kvar)視在(KVA)4計量泵0.380.6211.20.6十5潛污泵0.381.1222.22.2小計10734.926.10.700.701.0218.218.6200036470(煤泥泵房0.38421115.50.750.750.88109300030000（二空氣加熱室0.381軸流風機（主斜井）0.384228.08.02軸流風機（副斜井）7.52215.015.0小計4423.023.00.750.750.88109280028000(聯(lián)建、行政福利0.381工業(yè)洗衣機0.38

45、7.52215.015.02烘干機0.383113.03.03聯(lián)建電熱水器0.38122224.024.04辦公樓電熱水器0.3892218.018.05聯(lián)建電熱水器0.3892218.018.05礦燈房0.381767.06.06食堂0.386615.015.0小計2221100990.300.800.7529.722.3250074250(煤樣化驗室0.381密封制樣粉碎機0.381.1111.101.102電熱恒溫干燥箱0.383.6113.603.603箱式電阻爐0.385115.005.00礦井電力負荷統(tǒng)計表續(xù)表 2- 122序號負荷名稱電壓(kV)設備 容量(kW設備數量(臺)設備

46、容量 (千瓦)需用系數Kx功率因數costgm最大負荷最大負 荷利用 小時(h)年耗電量(kW - h)備注全部工作全部工作有功 (kW無功(kvar)視在(KVA)4 電熱恒溫干燥箱0.383.6113.603.60十小計4413130.600.80 0.758.06.0250019950(皇后風井生活泵房3216.03.00.800.800.752.41.825006000(瓦斯抽放泵10220214402200.700.750.881541362500385000(瓦斯抽放泵104003212008000.700.75 0.8856049425001400000(地面照明0.221001

47、001.000.90 0.48150.072.02400360000地面負荷合計1671411110064745211366118432917三礦井負荷總計( 井上下負荷總計373316213151509210124839334222489( 礦井 10kV 母線最大負荷(Kt-0.9)0.77 0.838605.77134.4 11178( 變電所電容補償-4621.( 補償后 10kV 母線最大負0.960.2928605.725138965.1( 主變損耗1798973200573766( 35kV 母線計算負荷0.93 0.39878534099423.4四 礦井年總耗電量347962

48、54五 礦井噸煤耗電量29.0023232 10kV側補償前的總計算負荷由于本礦區(qū)配電線路短損耗非常小，忽略線路損耗不計由表2-1可知，全礦總負荷：藝Pca=4913+5211=10124KW藝Qa=4732+3661=8393Kvar取同時系數 心=0.90，則10kV側補償前的計算負荷:Pca2=Ksi藝FCa=0.90X10124=9111.6KWQca產Ks藝Qa=0.90X8393=7553.7KvarSca產，P Q二=11835.52 KVA10KV無補償時功率因數為:功率因數角的正切值:2.4 無功補償2.4.1無功補償計算當采用提高用電設備自然功率因數的方法后， 功率因數仍不

49、能達到供用電規(guī)則所要 求的數值時，就需要增設人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采用并聯(lián)電 容器補償無功功率。通常電力電容器的補償容量可按下式確定：Qc=a FCa(tan1-tan2)(2-9)式中a平均負荷系數，一般取0.70.8；tan1補償前功率因數角的正切值；Cos= Pcaj9111.6z=Sea11835.52=0.77tanz=4S匕cos申工-0.7720.77=0.8324Tan2補償后要達到的功率因數角的正切值。本設計要求功率因數達到0.9及以上。假設補償后10KV側功率因數cosz=0.94，則tanz=0.36,a取0.8，則所需補償容量由公式2-3計算得：Q

50、c=a Pea(tanT-tan T)=0.8x9111.6x(0.83-0.36)=3425.96Kvar2.電容器柜的選擇及實際補償容量計算本設計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所10kV母線為單母分段接線，故 所選電容器柜應分別安裝在兩段母線上， 即電容器柜數應取偶數?，F(xiàn)選用湖北新百特自 動化設備股份有限公司生產的XGWB -型高壓電容補償柜。3.使用環(huán)境1)使用地點的海拔高度不大于2000m2)周圍環(huán)境溫度：-25C+40C；3)相對濕度：20C時不超過90%;4)室內安裝，通風良好；無凝漏；無易燃、易爆、腐蝕性氣體；無導電性塵埃的地方；5)安裝地點無劇烈震動和沖擊的地方；6)設備

51、安裝時與垂直面的傾斜度不超過5度。每柜安裝容量為qc=900kvar，據此可計算出電容器柜的數量為：N=QC=3425-96=3.81,取偶數N=4qc900則實際補償容量為：Q(S=N-qc=4x900=3600Kvar根據Q(S=aPcas(tanT-tanT)得3600=0.8x9111.6x(0.83-tan=)計算得tan W=0.336，cos =0.952222所以，補償后10KV母線功率因數cos匕=0.950.94滿足要求。254.補償后10kV母線側總計算負荷有功功率：Pca2=9111.6KW無功功率：Qca=PcaEtan寧9111.6x0.336=3061.498Kv

52、ar視在功率：Sca產Qc2=9111.623061.4982=9612.18KVA通過對10kV母線側負荷進行無功補償，可以提高該煤礦供電系統(tǒng)的功率因數，提 高供電系統(tǒng)的供電能力，充分地發(fā)揮供電設備的能力，降低網絡中的功率損耗，減輕上 一級電網補償的壓力，改善電壓質量，而且可以提高用電設備的工作效率和為企業(yè)本身 節(jié)約電能。26第三章.變電所主變壓器選型3.1 變電所主變壓器的選型原則3.1.1主變壓器容量選型原則主變壓器是煤礦地面變電所的重要設備， 通過對全礦各類負荷的統(tǒng)計分析，正確選 擇主變壓器的型號、臺數、容量以及運行方式，確保煤礦供電的安全可靠和經濟運行。 供電變壓器是根據其使用環(huán)境條

53、件、電壓等級及計算負荷選擇其形式和容量。變電所的 容量是有其裝設的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數是越多越 好。但變壓器臺數增加，開關電器等設備以及變電所的建設投資都要增大。所以，變壓 器臺數與容量的確定，應全面考慮技術經濟指標，合理選擇。(1) 以供電安全、可靠、經濟為前提，同時考慮發(fā)展余地。(2) 變電所主變壓器的選擇a.具有一類負荷的變電所具有一類負荷的變電所，應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。 根據煤炭工業(yè)設 計規(guī)范規(guī)定，礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺，當其中一臺停止運行時，另一臺 應能保證安全及原煤生產用電，并不得少于全礦計算負荷的80% ;工業(yè)企業(yè)設計規(guī)范也規(guī)

54、定，對具有大量一、二類負荷的變電所，一般選用兩臺變壓器，當其中一臺故 障或檢修時，另一臺能對全部一、二類負荷繼續(xù)供電，并不得小于全部負荷的70%。b.只有二、三類負荷的變電所對只有二、三類負荷的變電所，可只選用一臺變壓器，但應敷設與其他接線變電所 相連的聯(lián)絡線作為備用電源。對季節(jié)負荷或晝夜負荷變動較大的，宜于采用經濟運行方 式的變電所，也可以采用兩臺變壓器。C.變電所主變壓器容量的確定當變電所選用兩臺變壓器且同時運行時，每臺主變壓器容量應按下式計算：27SN. M =K2.cCOS甲a.c(3-1)28式中P變電所總的有功計算負荷，KW;SNT變壓器的額定容量，KVAcosa.c變電所人工補償

55、后的功率因數，一般應在0.95以上；Sa.c變電所人工補償后的視在容量，KVAKt.p故障保證系數，根據全企業(yè)一、二類負荷所占比重確定，對煤礦企業(yè)取Kt.p不應小于0.8，工廠企業(yè)Kt.p不應小于0.70o當兩臺變壓器采用一臺工作、一臺備用運行方式時，則變壓器的容量應按下式計算:SNT_(1.151.25)Sa.c主變壓器型號的選擇應盡量考慮采用低損耗、高效率的變壓器3.1.2變壓器臺數選型原則1.確定車間變電站變壓器臺數原則1）對于一般性生產車間，盡量裝設一臺變壓器。2）如車間有一，二級負荷，必須有兩個電源供電時，則應裝設兩臺變壓器。并且，每臺 變壓器均應能承受全部一，二級負荷供電任務。但如

56、相鄰車間有聯(lián)絡線時，當車間變電 站故障，其一，二級負荷能通過聯(lián)絡線繼續(xù)供電，則可只選一臺變壓器。3）當車間負荷晝夜變化較大時，或由公用變電站向幾個負荷曲線相差懸殊的車間供電時，如選用一臺變壓器在技術經濟上顯然不合理，則裝設兩臺變壓器。4）特殊場合可選用多臺變壓器。如井下變電站，因考慮電網過大，接地電流增大，對人 身及設備安全不利。為限制接地電流和人身觸電電流，應選用多臺小容量變壓器。2.確定企業(yè)總降壓變電站變壓器臺數的原則1）當企業(yè)絕大多數負荷屬于三級負荷，其少量一，二級負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電 源時，可以裝設一臺變壓器。SN.T_ Sa.c當變電所只選一臺變壓器時, 般應考慮15%25%的

57、富裕容量）主變壓器容量即:（3-2）ST應滿足全部用電負荷的需要（一(3-3)292）如企業(yè)的一，二級負荷較多，必須裝設兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當一臺出 現(xiàn)故障時，另一臺應能承擔全部一，二級負荷。3）特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器。例如分期建設的大型企業(yè)，其變電站個數及變 壓器臺數均可分期投建，從而臺數可能較多。再如對引起電網電壓嚴重波動的設備 （如 大型電弧爐、礦井電力電子傳動的大型提升機）可裝設專用變壓器。3.兩臺變壓器互為備用的方式在供電設計時，選擇變壓器的臺數和容量，實質上就是確定其合理的備用容量的問 題。對兩臺變壓器來說，有以下兩種備用方式：1） 明備用。兩臺變壓器，每臺均按承

58、擔100%負荷來選擇，其中一臺工作，另一臺備用。2） 暗備用。正常運行時，兩臺變壓器同時投入工作。每臺變壓器承擔50%計算負荷。 但兩臺變壓器的容量均按計算負荷的70%80選擇。這樣，變壓器正常運行時的負荷率B為：5050,（）% （）%：62.5% 71%8070基本上滿足經濟運行要求。在故障情況下，不用考慮變壓器過負載能力就能擔負起對全 部一，二級負荷供電的任務。這是一種比較合理的備用方式。本設計中要求兩臺變壓器一用一備，所以每臺變壓器的容量都應大于全礦計算負 荷。計算得到全礦視在計算負荷為9612.18KVA因此可以選用華變輸配電設備有限公 司生產的有載調壓油浸式變壓器，型號為SZ9-1

59、2500/35的三相變壓器，此變壓器為礦用電力變壓器。SZ9-12500/35三相變壓器詳細信息和參數：1） 此變壓器為35KV雙繞組有載調壓油浸式電力變壓器，適用于交流50HZ額定工作 電壓35KV的電力系統(tǒng)中，作為中，小型變電站變電設備。2）型號含義：S Z 912500 / 3530高壓側電壓等級(KV額定容量(KVA-設計序號有載調壓-三相圖 3 13)工作條件安裝高度：海拔不超過1000m;環(huán)境溫度：-40C+40C。4)主要技術參數表 3 1 SZ9-10000/35型變壓器主要技術參數型號SZ912500/35額定容量ST( KVA12500聯(lián)結組標號YN,d11空載電流 I0(

60、 %0.56短路阻抗 a(%8負載損耗厶PNT( KW)59.85空載損耗厶 P。( KW)13.68高壓分接范圍37.5%47.5%電壓 組合咼壓(KV38.5 35低壓(KV)3.15 6.3 10.5 10.0 11.03.2 變壓器的功率損耗變壓器運行過程中，在繞組和鐵芯中都會產生一定的功率損耗。 變壓器的功率損耗31包括有功功率損耗 PT（簡稱有功損耗）和無功功率損耗 QT（簡稱無功損耗）兩部分321變壓器的有功功率損耗計算變壓器的有功功率損耗由兩部分組成：一部分是變壓器額定電壓時的空載損耗，通器的負荷率的平方成正比。計算公式為:PT=APD+APN.TB式中APT變壓器的有功功率損