【正文】 ....................... 50 附圖 2 35kV礦用變電所平面布置圖 ...................................... 51 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 1 1 概 述 設(shè)計依據(jù) 中華人民共和國建設(shè) 部及國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布的《礦山電力設(shè)計規(guī)范》。 中華人民共和國電力公司發(fā)布的《 35kV～ 110kV無人值班變電站設(shè)計規(guī)程》。 電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）。 煤礦電工手冊（地面供電部分）。 設(shè)計目的及范圍 本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。 本論文的設(shè)計范圍包括： 對變電所的主接線進行設(shè)計： 對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇。 變電所繼電保護設(shè)計。 變電所防雷保護設(shè)計。 礦井基礎(chǔ) 資料 某年產(chǎn) 110萬噸原煤的礦井，其供電設(shè)計所需的基本原始數(shù)據(jù)如下： 礦井產(chǎn)量 110萬噸； 服務年限 100年； 立井深度 ； 礦井地面土質(zhì)為粘土； 兩回 35kV架空電源線路長度 L1=L2=6km； 兩回 35kV電源上級出線斷路器過流保護動作時間 t1=t2=3s； 本所 35kV電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗： =(sd=100MVA) 本所 35kV電源母線上最小運行方式下的系統(tǒng)電抗： =(sd=100MVA) 井下 6kV母線上允許短路容量 sal=100MVA； 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 2 電費收取辦法：兩部電價制，固定部分按最高負荷收費； 本所 6kV母線上補償后功率因數(shù)要求值： cosφ ≥ ； 最熱月室外最高氣溫月平均值： 42。 C； 最熱月室外最高氣溫月平均值： 32。 C； 最熱月室外最高氣溫月平均值： 27。 C； 表 全礦負荷統(tǒng)計及相關(guān)數(shù)據(jù) 設(shè)備 名稱 負 荷等級 電壓 (V) 線路類型 電機 型式 單機容量 (kW) 安裝 /工作臺數(shù) 工作設(shè)備總?cè)萘? (kW) 需用系數(shù) Kx 功率因數(shù) ?cos 離 35kv變電所的距離 (km) 主 井 提 升 1 6000 C Y 1400 2/1 1400 0． 87 0． 84 0． 4 副 井 提 升 1 6000 C Y 1000 2/1 1000 0． 85 0． 82 0． 6 扇 風 機 1 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 2． 4 扇 風 機 2 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 2． 4 壓風機 1 6000 K T 300 5/3 900 0． 86 0． 2 地 面 低 壓 1 380 C 1250 0． 76 0． 82 0． 05 機修廠 3 380 C 450 0． 60 0． 75 0． 3 洗煤廠 2 380 K 1200 0． 76 0． 84 0． 5 工人村 3 380 K 450 0． 80 0． 80 2． 5 排水泵 1 6000 C X 680 12/4 2720 0． 86 0． 86 0． 8 井 下 低 壓 2 660 C X 2600 0． 72 0． 78 注 ： C表示電纜線路； K表示架空線路。 ： Y表示繞線異步； X表示鼠籠異步； T表示同步。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 3 2 負荷計算 負荷計算的目的 為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設(shè)備與導線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。 負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系 統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 負荷計算方法 供電設(shè)計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法 、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式 ?? Ndca PKP 就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用 電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。 本設(shè)計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下： 用電設(shè)備組計算負荷的確定 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負荷。其計算公式為： ?? Ndca PKP ?tancaca PQ ? （ 21） 22 cacaca QPS ?? 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷； ?NP —— 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量， kW； ?tan —— 功率因數(shù)角的正切值； dK —— 需要系數(shù)，由表 11查得。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 4 多組用電設(shè)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(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù) sK 。具體計算如下： ?? ?? mi iNdisca PKKP 1 )( ?? ??mi iiNdisca PKKQ 1 )t a n( ? （ 22） 22 cacaca QPS ?? 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷； sK —— 同時系數(shù)； m—— 該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)； iNiid PK ?、 ?tan —— 分別對應于某一用電設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量； 負荷計算過程 各用電設(shè)備組負荷計算 用電設(shè)備分組，由表 11確定各組用電設(shè)備的總額定容量。 由表 11查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù) dK 和功率因數(shù) ?cos ，根據(jù)公式 21計算出各用電設(shè)備組的計算負荷。 （ 1） 對于主提升機有 =kd1 PN1= 1400=1218(kW) =tanφ 1 = 1218=792(kvar) = 2. caca QP ?=1453(kVA) (2)對于副提升機有 =kd2 PN2= 1000=850(kW) =tanφ 2 = 850=595(kvar) 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 5 = . caca QP ? =1038(kVA) (3)對于扇風機 1有 =kd3 PN3= 800=696(kW) =(tanφ 3 )=160(kvar) = . caca QP ? =714(kVA) (4)對于壓風機有 =kd4 PN4= 900=774(kW) =(tanφ 4 )=(kvar) = . caca QP ? =798(kVA) 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表 21 表 21 全礦負荷統(tǒng)計表 用戶名稱 設(shè)備容量 （ kW） 需用系數(shù)（ Kd） 功率因數(shù)cosφ tanφ 計算負荷 Pca Qca Sca 主提升機 1400 1218 792 1453 副提升機 1000 850 595 1038 扇風機 1 800 696 160 714 扇風機 2 800 696 160 714 壓風機 300 774 197 798 地面低壓 1026 718 1252 機修廠 270 237 359 洗煤廠 912 592 1087 工人村 360 270 450 排水泵 680 2339 1387 2719 井下低壓 1872 1501 2398 合計 11013 5575 12343 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 6 各低壓變壓器的選擇與損耗計算 低壓變壓器的選擇 因采用高壓 6kV 集中補償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補償作用。根據(jù)表 21中的計算視在容量初選變壓器。 1）機修廠查表選用 S9400， 6/ 壓器。 2）工人村查表選用 S9500， 6/。 3）地面低壓查表選用兩臺 S91600， 6/ 型銅線電力變壓器。 4）洗煤廠查表選用兩臺 S91250， 6/ 型銅線電力變壓器。 各變壓器的功率損耗計算 變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用 0P? 和 0Q? 表示。變壓器的功率損耗按公式 23計算。 有功損耗： NTT PPP ????? 20 ? （ 23） 無功損耗： NTT Q ????? 20 ? 式中：β — 變壓器的負荷率，NTcaSS?? ； caS — 變壓器計算負荷， kVA； NTS — 變壓器額定容量， kVA； 0P? — 變壓器空載有功損耗， kW； NTP? — 變壓器滿載有功損耗， kW； 0Q? — 變壓器空載無功損耗， kvar，NTSIQ 100%00 ??； %0I — 變壓器空載電流占額定電流的百分數(shù)； NTQ? — 變壓器滿載無功損耗， kvar，NTkNT SuQ 100%??； %ku — 變壓器阻抗電壓占 額定電壓的百分數(shù)； 0P? 、 NTP? 、 %0I 、 %ku 均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查出。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 7 （ 1）對于工人村變壓器 Δ PT=Δ P0+Δ PK (Sca/)2=+ (450/500)2=(kW) Δ QT=(100%I +100%KU β 2)=500 [+4/100 (450/500)2]=(kvar) （ 2）對于機修廠 變壓器 Δ PT=Δ P0+Δ PK (Sca/)2=+ (359/400)2=(kW) Δ QT=(100%I +100%KU β 2)=400 [+4/100 (359/400)2]=(kvar) （ 3）對于地面低壓變壓器 Δ PT=2[Δ P0+Δ PK ( Sca/)2]=(kW) Δ QT=(100%I +100%KU β 2)=(kvar) （ 4）對于洗煤廠變壓器 Δ PT=2[Δ P0+Δ PK ( Sca/)2]=(kW) Δ QT=(100%I +100%KU β 2)=(kvar) 表 22 各低壓變壓器功率損耗計算結(jié)果 負荷名稱 工人村 機修廠 地面低壓 洗煤廠 (KVA) 500 400 2 1600 2 1250 Δ PT(KW) Δ QT(kvar) 合計 ΣΔ PT= ΣΔ QT= 計算 6kV 母線上補償前的總負荷并初選變壓器 各組低壓負荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側(cè)的負 荷，查表取同時系數(shù) Ksi=,忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所 6kV母線補償前的總負荷為 =Ksi(Σ Pca+ΣΔ PT)= (11013+629)=9414(kW) 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 8 =Ksi(Σ Qca+ΣΔ QT)= (5575+2785)=4975(kvar) )(968422759414 222 6.39。 6. k V AQPS cacaca ????? 補償前功率因數(shù) COSφ 6= 根據(jù)據(jù)算結(jié)果，可初選兩臺變壓器，其型 號容量查表選為 SF712500， 35/，