畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-煤礦35KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 0 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 設(shè)計(jì)（論文）題目：煤礦設(shè)計(jì)（論文）題目：煤礦35KV35KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 校校 ： 函授教學(xué)站點(diǎn)：函授教學(xué)站點(diǎn)： 繼續(xù)教育學(xué)院 年年 級(jí)級(jí) 專專 業(yè)業(yè) ： 2012 姓姓 名名： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 論文題目： 要 求：(時(shí)間自 2014 年 3月26日至2014年5月20 日） 指導(dǎo)教師 ： 下達(dá) 時(shí)間： 2014年 3 月 26 日 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 摘 要 林南倉煤礦系 100 萬噸中型煤礦，地理位置優(yōu)越，歷史悠久。礦區(qū)部分設(shè)備都是 原來引進(jìn)外國的。近年來，由于企業(yè)的發(fā)展迅速，目前的供電系統(tǒng)已經(jīng)不能保證安全、 可靠的供電。本次設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)有的供電系統(tǒng)以及地質(zhì)條件的特點(diǎn)，對某些設(shè)備以及 負(fù)荷分布進(jìn)行改進(jìn)，以滿足供電的可靠性和安全性。本次供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 負(fù)荷計(jì)算、地面變電所設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、井下變電所設(shè)計(jì)、地面高低壓設(shè)備選擇、 保護(hù)裝置、變電所防雷及接地等。本設(shè)計(jì)主供電系統(tǒng)由來自不同地方的兩路 35kV 線路 供電，經(jīng)主變壓器變?yōu)?6kV，由單母分段的接線方式向礦區(qū)供電。 本次設(shè)計(jì)煤礦 35kV 供電系統(tǒng)，包括井上供電系統(tǒng)部分和井下中央變電所部分。為 保證供電的安全性和可靠性，又考慮本煤礦 20 年的服務(wù)期限，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面 對本礦進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，以達(dá)到滿足對本煤礦設(shè)計(jì)的合理性。 關(guān)鍵字： 35kV； 供電系統(tǒng)； 負(fù)荷計(jì)算；短路電流計(jì)算；設(shè)備選擇 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 3 Abstract Lin Nancang coal mine1000000tons of medium-sized coal mines, the geographical position is superior, has a long history. Mining equipment is the original part of the introduction of foreign. In recent years, because of the rapid development, the current supply system has been unable to ensure safe, reliable power supply. The design is based on the existing power supply system and the characteristics of geological conditions, some equipment and load distribution are improved, in order to satisfy the power supply reliability and security. The power supply system design content includes: load calculation, ground substation design, short-circuit current calculation, underground substation design, ground high voltage equipment selection, protection, substation lightning protection and grounding. The design of main power supply system consists of anywhere from two 35kV line power supply, the transformer into 6kV, consisting of a single bus section connection to the mining area power supply. The design of35kV power supply system in coal mine power supply system, including Inoue and underground central substation part. In order to ensure the safety and reliability of power supply, and consideration of the coal mine for 20 years of service, from two aspects of economy and technology in the mine to carry out overall design, to meet the coal mine design. Key words:35kV; power supply system; load calculation; calculation of short circuit current; equipment selection 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 目錄 1 概述.1 1.1 礦區(qū)概況.1 1.2 礦區(qū)原始信息.1 1.3 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì).2 2 負(fù)荷計(jì)算.3 2.1 負(fù)荷等級(jí)級(jí)與負(fù)荷曲線.3 2.1.1 供電負(fù)荷分級(jí).3 2.1.2 負(fù)荷曲線.3 2.2 礦井用電負(fù)荷計(jì)算.4 2.2.1 設(shè)備容量的確定.4 2.2.2 本礦負(fù)荷計(jì)算.4 2.2.4 初選主變壓器.6 2.3 功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜的選擇.6 2.3.1 提高功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)囊饬x.6 2.3.2 提高功率因數(shù)的方法.6 2.3.3 電容器補(bǔ)償具體計(jì)算.7 3 主變壓器選擇與主接線方案的確定.9 3.1 主變壓器的選擇.9 3.1.1 主變壓器的確定原則.9 3.1.2 主變壓器選型.9 3.1.3 井下電纜回?cái)?shù).10 3.2 主接線方式的確定.10 3.2.1 供電系統(tǒng)接線方式的要求.10 3.2.2 35kV 側(cè)接線方式選擇.10 3.2.3 6kV 側(cè)接線方式選擇.11 4 短路計(jì)算.14 4.1 短路電流常識(shí)與計(jì)算方法.14 4.1.1 短路的原因.14 4.1.2 短路的危害.14 4.1.3 計(jì)算短路電流的目的.14 4.1.4 標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流.14 4.2 短路電流計(jì)算.16 4.2.1 選取短路計(jì)算點(diǎn)并繪制等效電路圖.16 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 4.2.2 選擇計(jì)算各基準(zhǔn)值.17 4.2.3 計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗.18 4.2.4 計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù).18 5 設(shè)備選擇.21 5.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則.21 5.1.1 按工作電壓選擇.21 5.1.2 按工作電流選擇.21 5.1.3 按環(huán)境類型選擇.21 5.1.4 按斷路容量選擇.21 5.2 電氣設(shè)備的短路校驗(yàn).22 5.2.1 短路動(dòng)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn)原則.22 5.2.2 熱穩(wěn)定校驗(yàn).22 5.2.3 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn).22 5.3 設(shè)備選擇與校驗(yàn).23 5.3.1 架空線、母線的選擇.23 5.3.2 斷路器的選擇 .25 5.3.3 高壓隔離開關(guān)的選擇 .27 5.3.4 限流電抗器的選擇.28 5.3.5 電壓互感器、熔斷器的選擇 .31 5.3.6 電流互感器的選擇 .31 5.3.7 避雷器選擇 .32 5.3.8 母線絕緣子及穿墻套管.32 5.3.9 6kV 側(cè)各出線電纜的選擇.33 5.3.10 高壓開關(guān)柜選擇.36 6 井下中央變電所設(shè)計(jì).38 6.1 井下情況及負(fù)荷統(tǒng)計(jì).38 6.2 井下負(fù)荷計(jì)算.38 6.2.1 中央變電所高壓側(cè)的設(shè)計(jì).38 6.2.2 中央變電所低壓側(cè)的設(shè)計(jì).38 6.2.4 需用系數(shù)法統(tǒng)計(jì)負(fù)荷.39 6.3 中央變電所變壓器的選擇與損耗計(jì)算.40 6.4 主接線圖以及變電所位置選擇.41 6.5 井下中央變電所短路電流計(jì)算.41 6.6 井下中央變電所設(shè)備選擇.44 6.6.1 高壓配電箱的選擇及校驗(yàn).44 6.6.2 高壓電纜的選擇及校驗(yàn).45 7 配電裝置.46 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 7.1 關(guān)于配電裝置 .46 7.2 本礦變電所各電壓等級(jí)配電裝置 .46 7.2.1 35KV 配電裝置 .46 7.2.2 6kV 配電裝置.47 8 防雷保護(hù)及接地.48 8.1 變電所的防雷.48 8.1.1 變電所的防雷設(shè)計(jì)原則.48 8.1.2 防雷設(shè)計(jì)基本知識(shí).48 8.2 防雷保護(hù)裝置.48 8.3 防雷設(shè)計(jì).49 8.3.1 35kV 進(jìn)線段保護(hù).49 8.3.2 避雷針的設(shè)計(jì) .49 8.4 變電所的保護(hù)接地.50 8.4.1 保護(hù)接地的基本原理.50 8.4.2 變電所的接地網(wǎng).50 結(jié)論.52 致 謝.53 參考文獻(xiàn).54 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 0 1 概述 1.1 礦區(qū)概況 林南倉礦位于河北省，屬于開灤集團(tuán)控股。主營：原煤開采、洗煤、加工普通機(jī) 械零配件等。其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 100 萬噸。今年 4 月份又新建一座洗煤廠，年洗煤量 可達(dá) 400 萬噸。 礦內(nèi)變配電所占地約 2000 平方米，兩條進(jìn)線分別到所內(nèi)室外兩個(gè) 35/6kV 主變壓 器，平常起用一臺(tái)主變，地下水豐富的夏季一般開兩臺(tái)主變，室外部四腳分別設(shè)置四 個(gè)避雷器。采用單母分段的主接線形式，主母線分為兩段，母線間以斷路器隔開。 該礦礦現(xiàn)有的很多供電設(shè)備是解放前引進(jìn)外國的，雖然在當(dāng)時(shí)是比較的先進(jìn)的， 但是隨著企業(yè)的飛速發(fā)展，已不能滿足現(xiàn)在的供電系統(tǒng)的要求。整個(gè)供電系統(tǒng)存在著 許多隱患。設(shè)備古老，線路老化，負(fù)荷分布不合理，這些都對供電系統(tǒng)的安全造成很 大影響。如何保證整個(gè)供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 1.2 礦區(qū)原始信息 礦井年產(chǎn)量：100 萬 t； 服務(wù)年限：20 年； 立井深度：0.3km； 礦區(qū)凍土帶厚度為 0.35m，一般黑土； 兩回 35kV 架空電源線路長度：； 12 7.5kmLL 兩回上級(jí) 35kV 電源出線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間：； 12 = =2.5tts 本所 35kV 電源母線最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗: ( d S=100MVA); min=0.17s X 本所 35kV 電源母線最小行方式下的系統(tǒng)電抗: ( d S=100MVA); max=0.25s X 井下 6kV 母線上允許短路容量: al S=100MVA； 電費(fèi)收取辦法：兩部電價(jià)制，固定部分按最高負(fù)荷收費(fèi)； 本所 6kV 母線上補(bǔ)償后平均功率因數(shù)要求值9 . 0cos . 6 a ； 地區(qū)日最高氣溫：； max=40 C 最熱月室外最高氣溫月平均值：C om 32 . ； 最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值：C im 30 . ； 最熱月土壤最高氣溫月平均值：C sm 27 . 。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1.3 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 表 1-1 全礦用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 用電設(shè)備名稱電壓(V) 容量 (kW) 需用系 數(shù) Kd 功率 因數(shù) cos 裝配/使 用臺(tái)數(shù) 總?cè)萘?（kW） 線路類 型 距 35Kv 變電所 距離 （km） 負(fù)荷 等級(jí) 1、地面高壓 主井提升機(jī)600020000.850.91/12000C0.51 副井提升機(jī)600015000.850.81/11500C0.41 壓風(fēng)機(jī)600010000.80.91/11000C0.51 風(fēng)井通風(fēng)機(jī)60009000.750.854/21800K2.51 風(fēng)井壓風(fēng)機(jī)60006000.90.94/21200C2.01 2、地面低壓 鍋爐房3807900.70.7790K0.32 修配廠3808600.70.65860C0.43 選煤廠38033300.70.83330K0.52 水處理設(shè)施3802100.80.8210K0.72 工房3807500.80.8750K1.53 地面其它低壓設(shè)備3806600.750.75660K0.21 3、井下高壓 排水泵60007500.90.954/46000C0.81 4、井下低壓 A 采區(qū)9660.70.75966K2 B 采區(qū)9380.70.75938K2 C 采區(qū)16000.750.751600K2 井底車場8500.80.75850K2 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 2 負(fù)荷計(jì)算 2.1 負(fù)荷等級(jí)級(jí)與負(fù)荷曲線 2.1.1 供電負(fù)荷分級(jí) 一般來說，按其供電可靠性及中斷供電造成的損失或影響程度，分為以下三級(jí)： 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡和重大損失的企業(yè) 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成較大損失、主要設(shè)備損壞、造成減產(chǎn)的企業(yè)。 三級(jí)負(fù)荷：一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者。 一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如中斷供電將造成十分嚴(yán)重的后果，因此要求應(yīng)由兩個(gè)電 源供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 2.1.2 負(fù)荷曲線 max P max T 4012 年負(fù)荷曲線 圖 2-1 年最大負(fù)荷和最大負(fù)荷利用小時(shí) 數(shù) 年最大負(fù)荷：就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（這一工作班的最大負(fù)荷不是偶然 出現(xiàn)的而是全年至少出現(xiàn) 2-3 次）消耗電能最大的半小時(shí)平均功率。并分別用符號(hào) max P、 max Q、 max S表示年有功最大負(fù)荷、年無功最大負(fù)荷和年視在功率最大負(fù)荷。 年最大負(fù)荷小時(shí)是一個(gè)假想的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷 max P持 續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗電能，用 max T表示，如圖 2-2 所示，年最大NP負(fù)荷 max P延伸到 max T的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形面積，恰好等 于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積，既全年實(shí)際消耗的電能 p A。因此年最大負(fù)荷 利用小時(shí)： )(/ maxmax hPAT p （2-1） 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 3 式中 p A全年消耗的有功電能，kWh。 而一般計(jì)算礦用最大負(fù)荷利用小時(shí)可以用公式近似計(jì)算： 5 max 1504 WT （2-2） 2.2 礦井用電負(fù)荷計(jì)算 2.2.1 設(shè)備容量的確定 用電設(shè)備銘牌上標(biāo)出的功率（或稱容量）稱為用電設(shè)備的額定功率 N P，該功率是 指用電設(shè)備額定的輸出功率。由于各用電設(shè)備并不是同時(shí)工作，而需將不同工作制的 用電設(shè)備額定功率換算成統(tǒng)一規(guī)定的工作制條件下的功率，稱之為用電設(shè)備功率 N P。 2.2.1.1 用電設(shè)備的分類 （1）長期連續(xù)工作制：設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷穩(wěn)定。對這種用電設(shè)備有 NN PP （2-3） （2）短時(shí)工作制：設(shè)備工作時(shí)間很短，停歇時(shí)間長。這類設(shè)備同樣有 NN PP （2-4） （3） 短時(shí)連續(xù)工作制：設(shè)備周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇。工作周期不超過 10min。 2.2.1.2 用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。 其計(jì)算公式為： N dca PKP kW （2- 6） tan N ca PQkvar （2-7） 22 cacaca QPS kVA （2-8） )3( Ncaca USIA （2-9） 式中， ca P、 ca Q、 ca S該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計(jì)算負(fù)荷； N P 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW n U額定電壓，Vtan功率因數(shù)角的 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 正切值 ca I該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷電流，A d K需用系數(shù) 2.2.2 本礦負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表及負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算負(fù)荷，具體計(jì)算方法如下： 主井提升機(jī)： kWPKP Ndca 1700200085 . 0 111 cos =0.9tan =0.48 11 Q=tan=823var caca Pk 22 111 =+=1888 cacaca SPQkVA 由公式可得各負(fù)荷的有功、無功、視在功率計(jì)算負(fù)荷。 表 2-1 其他設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 設(shè)備名稱 )(kWPcavar)(kQca)(kVASca 主井提升機(jī) 副井提升機(jī) 壓風(fēng)機(jī) 風(fēng)井通風(fēng)機(jī) 風(fēng)井壓風(fēng)機(jī) 鍋爐房 修配廠 選煤廠 1700 1275 800 1350 1080 552 602 2331 823 956 384 837 523 563 614 1748 1888 1594 910 1376 1200 788 860 2914 水處理設(shè)施168126210 工房600450750 地面其他低壓設(shè)備495436660 排水泵540017755684 A 采區(qū)676595901 B 采區(qū)657578875 C 采區(qū)120010561598 井底車場595524793 由以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出補(bǔ)償前全礦總有功、無功負(fù)荷以及低壓負(fù)荷的有功、無功、 視在功率： =19481 ca PkW =12537var ca Qk =7876 ca PkW=6690var ca Qk 22 =+=10334 cacaca SPQkVA 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 全礦低壓負(fù)荷的變壓器損耗，按近似公式計(jì)算，如下： 0.015=0.015 10334=155 Tca PSkW 0.06=0.06 10334=620var Tca QSk 2.2.4 初選主變壓器 計(jì)算可得 6Kv 母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷。 由補(bǔ)償前全礦總有功、無功負(fù)荷加上全礦低壓負(fù)荷變壓器上的損耗的有功和無功 可得出高壓側(cè)負(fù)荷，因?yàn)橛?jì)算負(fù)荷大于 10000Kw，所以取，變電所母線補(bǔ)=0.8 si K 償前的總負(fù)荷為： 6= +0.819481+15515709 casicaT PKPPkW 6= +0.812537+62010525var casicaT QKQQk 2222 666 +15709 +1052518909 cacaca SPQkVA 則補(bǔ)償前的功率因數(shù) 666 cos=/=0.83 caca PS 根據(jù)選出兩臺(tái)主變壓器，型號(hào)為 6 18909 ca SkVA 我們知道，全礦負(fù)荷中一級(jí)二級(jí)負(fù)荷占大部分，故 7 SF 而采用兩臺(tái)主變壓器分列同時(shí)運(yùn)行的方式，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)能保證重要負(fù) 荷正常工作運(yùn)行，進(jìn)而保證安全性。 2.3 功率因數(shù)補(bǔ)償與電容器柜的選擇 2.3.1 提高功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)囊饬x 提高用戶的功率因數(shù)有如下意義: (1)提高電力系統(tǒng)的供電能力 (2）降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗 (3）減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量 (4）降低電能成本 2.3.2 提高功率因數(shù)的方法 (1）提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)。 在生產(chǎn)中，盡量采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，避免電動(dòng)機(jī)與變壓器的轉(zhuǎn)載運(yùn)行；對不 需調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步機(jī)，采用高壓電動(dòng)機(jī)等。在本設(shè)計(jì)中，扇風(fēng)機(jī)和壓 風(fēng)機(jī)就采用了同步電動(dòng)機(jī)，它對該礦供電系統(tǒng)的功率因數(shù)具有一定的補(bǔ)償作用。 (2）采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的做法是采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來就地補(bǔ)償用電設(shè)備所 需要的無功功率，以減少線路中的無功輸送。 人工補(bǔ)償一般采用并聯(lián)電力電容器，利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負(fù)載產(chǎn)生 無功功率進(jìn)行交換，從而減少了負(fù)載向電網(wǎng)吸取無功功率。 2.3.3 電容器補(bǔ)償具體計(jì)算 以上我們知道了功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ旅嬗?jì)算出需要補(bǔ)償?shù)娜萘俊?首先，計(jì)算無補(bǔ)償前主變壓器的最大功率損耗。無功損耗與負(fù)荷率成正比，所以 一臺(tái)使用時(shí)出現(xiàn)最大功率損耗，求出此時(shí)功率因數(shù)提高到 0.9 時(shí)所需要的補(bǔ)償量，同 時(shí)作為 6kV 母線上應(yīng)補(bǔ)償?shù)闹?。根?jù)需要補(bǔ)償?shù)娜萘窟x電容器柜的數(shù)量。重算變壓器 損耗以及校驗(yàn) 35kV 側(cè)的功率因數(shù)是否達(dá)到要求。功率因數(shù)一般要求在 0.9 以上。 2.3.3.1 計(jì)算需要補(bǔ)償容量 (1）補(bǔ)償前主變壓器損耗計(jì)算（一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)停運(yùn)） 在初選出的主變壓器參數(shù)表中查得以下計(jì)算所需參數(shù) 負(fù)荷率： 6. =/18909/200000.93 caN T SS 22 0+ 22.5+0.9393103 kW TK PPP 2 .0 %/100+%/100 TN TK QSIU 2 =200000.007+0.08 0.93=1520vark (2）補(bǔ)償前 35kV 側(cè)負(fù)荷與功率因數(shù) .35.6 =+=15709+103=15812 caca PPPkW .35.6+ =10525+1520=12045var cacaT QQQk 22 .35.35.35 =+=19877 cacaca SPQkVA 35.35.35 cos=/=0.795 caca PS 35 tan=0.763 (3）由計(jì)算結(jié)果選電容柜和實(shí)際補(bǔ)償量。假如補(bǔ)償后功率因數(shù)，那么 35 cos=0.9 ，平均負(fù)荷系數(shù)取，所以總?cè)萘浚?35 tan=0.484=0.8 lo K .353535 tan-tan Cloca QK P 0.8 15812 0.763-0.4843529vark 在 6Kv 電壓側(cè)我們選用每柜的電容柜，可得需要的電容柜數(shù)為：=270 var c qk ，故而需要電容器柜數(shù)14=/=3529/270=13. 1 Cc N Q q= f N 補(bǔ)償容量：（） .ca. =/=3780/0.8=4725var CC flo QQKk . =3780var C ffc QN qk 2.3.3.2 補(bǔ)償過后校驗(yàn)功率因數(shù) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 (1）補(bǔ)償過后的 6Kv 側(cè)計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) .6.6.ca =-=10525-4725=5800var cacaC QQQk 由于補(bǔ)償前后有功負(fù)荷不變，所以可以得出： 2222 .6.6.6 S+ = 15709 +5800 =16746 cacaca PQ 6.6.6 cos =/S=15709/16746=0.938 caca P (2）主變壓器在補(bǔ)償后最大損耗計(jì)算（一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)停運(yùn)） 6. = /16746/200000.837 caN T SS 22 0 + 22.5+0.8379388 kW TK PPP 2 .0 %/100+%/100 TN TK QSIU 2 =200000.007+0.08 0.837=1260vark (3）補(bǔ)償后 35kV 側(cè)的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)校驗(yàn) .35.6 =+ =15709+88=15812 cacaT PPPkW .35.6 + =5800+1260=7060var cacaT QQQk 2222 .35.35.35 =+= 15709 +706017223 cacaca SPQkVA 35.35.35 cos = /S15709/172230.9120.9 caca P 通過以上計(jì)算校驗(yàn)，滿足要求，由此得出：需要 14 個(gè)每柜的電容柜。=270 var c qk 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 3 主變壓器選擇與主接線方案的確定 3.1 主變壓器的選擇 3.1.1 主變壓器的確定原則 一方面從容量考慮： （1）主變壓器容量一般按變電站建成后 510 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到 更遠(yuǎn)期的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊要考慮主變壓器容量與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要 負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在其過負(fù)荷能力后的 允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。 一方面從臺(tái)數(shù)考慮： （1） 對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站 以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 （2） 如企業(yè)的一、二級(jí)負(fù)荷較多，必須裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，兩臺(tái)互為備用。 （3）特殊情況下可裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器。 3.1.2 主變壓器選型 為了保證煤礦供電，并根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定主變壓器應(yīng)選用一主一備，在 一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器必須保證煤礦的安全生產(chǎn)用電的原則。 根據(jù)煤礦電工手冊取事故負(fù)荷保證系數(shù)85. 0 sb K 則每臺(tái)變壓器為： )85 35. kVASKS casbTN 表 3-1 7 SF-20000,35/6.3kV 變壓器的主要參數(shù) 型號(hào) 高壓 （kV） 低壓 （kV ） 聯(lián)結(jié)方式 阻抗電 壓(%) 空載電 流(%) 空載損 耗 （kW） 短路損 耗 （kW） 重量 （t） 7 SF-20000356.3 Ynd11 (Y0/-11) 8.00.722.59331.3 根據(jù)礦井一、二級(jí)負(fù)荷占得比重較大，可初選兩臺(tái)主變壓器，考慮到礦井的深入， 負(fù)荷的不斷增加，選用型號(hào)kV 電力變壓器，作為主變壓器。3 . 6/35,00002 7 SF 3.1.3 井下電纜回?cái)?shù) 下井電纜根數(shù)可按下式來確定： n C 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 22 (1.02)(1.08) 1 360 6.3 3 pdpd n PPQQ C 式中，、分別為井下主排水泵計(jì)算有功，無功負(fù)荷，井下低壓總的 p P p Q d P d Q 計(jì)算有功，無功負(fù)荷“360-150mm”下井電纜經(jīng)最高 45修正后的安全載流量 規(guī)程規(guī)定所必須的備用電纜。 計(jì)算可得 22 (5400 1.02 3128)(1775 1.08 2753) 1=3.5 360 6.3 3 n C 因井下電纜應(yīng)為偶數(shù)，故下井電纜根數(shù)應(yīng)為 4 根。 修配廠、工房、鍋爐房選用型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各 9 800,6/0.4SkV 一臺(tái)；地面低壓、水處理設(shè)施選用型銅線電力變壓器；洗煤廠選用兩kVS4 . 0/6 ,800 9 臺(tái)型銅線電力變壓器。 9 1600,6/0.4SkV 3.2 主接線方式的確定 3.2.1 供電系統(tǒng)接線方式的要求 供電系統(tǒng)接線方式應(yīng)滿足：安全可靠、操作方便、運(yùn)行靈活、經(jīng)濟(jì)合理、便于發(fā) 展等要求。 3.2.2 35kV 側(cè)接線方式選擇 3.2.2.1 單元接線 發(fā)電機(jī)與變壓器直接連接成一個(gè)單元，組成發(fā)電機(jī)-變壓器組，稱為單元接線。它 具有接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便，以及因不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線，使得在發(fā)電 機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路時(shí)，短路電流相對而言于具有母線時(shí)，有所減小等特點(diǎn)；這種 單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時(shí)，受到制造 條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。 3.2.2.2 橋形接線 為了保證對一二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源線路 受電荷裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的橋式主接線。橋式接分為外橋、內(nèi)橋和全橋三種。 （1）外橋接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)少、四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。 缺點(diǎn)：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停 運(yùn)；橋聯(lián)絡(luò)斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行；變壓器側(cè)的斷路器檢修時(shí)，變壓器 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 需較長時(shí)間停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短、 故障率較少的情況。 （2）內(nèi)橋接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。 缺點(diǎn)：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需兩臺(tái)斷路器動(dòng)作，影響一回線路的暫時(shí) 停運(yùn)；橋聯(lián)絡(luò)斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行；出線斷路器檢修時(shí)，線路需校長 時(shí)間停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故 障率較高的情況。 （3）全橋接線 圖 3-1 全橋接線 全橋接線如圖所示。線路與變壓器均設(shè)有斷路器。全橋適應(yīng)能力強(qiáng)，對線路、變 壓器的操作均方便，運(yùn)行靈活，且易于擴(kuò)展成單母線分段式的中間變電所。其缺點(diǎn)是 設(shè)備多、投資大，變電所占地面積較大。 變電站所主變?nèi)萘枯^大，煤礦對供電可靠性運(yùn)行的靈活性，操作方便等要求嚴(yán)格， 結(jié)合以上分析，決定采用全橋接線作為本變電所的主接線方式。 3.2.3 6kV 側(cè)接線方式選擇 3.2.3.1 單母線接線 （1） 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰，操作方便，設(shè)備少，配電裝置的建造費(fèi)用低。隔離 開關(guān)僅在檢修時(shí)作隔離電壓用，不作任何其他操作，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 （2） 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。 引出線回路的斷路器檢修時(shí)，該回路要停止供電。 （3） 適用范圍：由于單母線接線工作可靠性和靈活性都較差，故這種接線主要 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 用于小容量特別是只有一個(gè)電源的變電所中。 3.2.3.2 單母線分段式接線 （1） 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要一、二級(jí)用戶可以從不同段上引出 兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段進(jìn)線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除， 保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 （2） 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在 此期間內(nèi)停電。 （3） 適用范圍：由于單母線分段接線比單母線接線的供電可靠性相靈活性有所 提高，所以在 6.3kV 以下的變電所中較廣泛使用這種接線方式。 圖 3-2 單母線分段式接線圖 3.2.3.3 雙母線接線 雙母接線中有兩組母線，每一電源或每條引出線，通過一臺(tái)或兩臺(tái)斷路器，分別 接到兩組母線上。 （1）優(yōu)點(diǎn)：供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便。 （2）缺點(diǎn)：增加一組母線，每回路就要增加一組母線隔離開關(guān)。當(dāng)母線故障或檢 修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，開關(guān)誤操作，需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè) 連鎖裝置。 （3）適用范圍： 當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢 復(fù)供電,采用雙母線接線較合適。 綜上所述，考慮到經(jīng)濟(jì)性和滿足礦井供電的要求，6kV 側(cè)用單母分段式接線方式。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 變電所的主接線簡圖可以表示為： 圖 3-3 變電所主接線簡圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 4 短路計(jì)算 4.1 短路電流常識(shí)與計(jì)算方法 4.1.1 短路的原因 產(chǎn)生短路故障的主要原因是電氣設(shè)備的載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞時(shí)由于 絕緣老化、過電壓或機(jī)械損傷等原因造成的。其他如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān) 或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作而引起的短路。此外，鳥獸在裸露的導(dǎo)體上 跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。 4.1.2 短路的危害 發(fā)生短路時(shí)，因短路回路的總阻抗非常小，故短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng) 大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞，使供電受到嚴(yán)重影響 或被迫中斷，甚至引起人員傷亡等重大事故。 4.1.3 計(jì)算短路電流的目的 （1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。 （2）設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。 （3）確定限流措施。 （4）確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。 4.1.4 標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流 在有多個(gè)電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)中，計(jì)算短路電流時(shí)，若采用有名制法計(jì)算，要將 所有元件的阻抗都?xì)w算到相同電壓下才能求出短路回路的總阻抗，從而計(jì)算出短路電 流，計(jì)算過程繁瑣、易出錯(cuò)，而采用標(biāo)幺值法則可簡化計(jì)算。 4.1.4.1 標(biāo)幺制 用相對值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺制。標(biāo)幺值是指物理量的有名值與基準(zhǔn)值 的比值，即 標(biāo)幺值=物理量的有名值/物理量的基準(zhǔn)值 例如容量、電壓、電流、阻抗（電抗）標(biāo)幺值分別為： d d S S S ， d d U U U ， d d I I I d d X X X （4-1） 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 基準(zhǔn)容量（ d S）、基準(zhǔn)電壓( d U)、基準(zhǔn)電流( d I)和基準(zhǔn)阻抗（ d X）亦符合功率 方程 ddd IUS3和電壓方程 kdd XIU3。因此，4 個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)是獨(dú)立的， 通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓為給定值，再按計(jì)算式求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗，即 d d d U S I 3 d d d S U X 2 （4-2）