【正文】 ....................... 50 附圖 2 35kV礦用變電所平面布置圖 ...................................... 51 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 1 1 概 述 設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)規(guī)程》。 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次部分）。 煤礦電工手冊（地面供電部分）。 設(shè)計(jì)目的及范圍 本設(shè)計(jì)的目的是通過本次設(shè)計(jì)鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。 本論文的設(shè)計(jì)范圍包括： 對變電所的主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)： 對電氣設(shè)備的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行選擇。 變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。 變電所防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。 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(jì)所需的基本原始數(shù)據(jù)如下： 礦井產(chǎn)量 110萬噸； 服務(wù)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(hù)動(dòng)作時(shí)間 t1=t2=3s； 本所 35kV電源母線上最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗： =(sd=100MVA) 本所 35kV電源母線上最小運(yùn)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 2 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(fù)荷統(tǒng)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù) 設(shè)備 名稱 負(fù) 荷等級 電壓 (V) 線路類型 電機(jī) 型式 單機(jī)容量 (kW) 安裝 /工作臺(tái)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(fēng) 機(jī) 1 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 2． 4 扇 風(fēng) 機(jī) 2 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 2． 4 壓風(fēng)機(jī) 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(jī)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 3 2 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的目的 為一個(gè)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(jìn)行負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)合計(jì)算，為正確地選擇變壓器容量與無功補(bǔ)償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護(hù)的整定等提供技術(shù)參數(shù)。 負(fù)荷計(jì)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(dǎo)線、電纜、變壓器等。負(fù)荷計(jì)算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險(xiǎn)，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(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確的負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。 負(fù)荷計(jì)算方法 供電設(shè)計(jì)常用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法 、二項(xiàng)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(jì)算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計(jì)算結(jié)果基本上符合實(shí)際。公式簡單，計(jì)算方便只用一個(gè)原始公式 ?? Ndca PKP 就可以表征普遍的計(jì)算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個(gè)企業(yè)變電站的負(fù)荷計(jì)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(jì)和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因而為我國設(shè)計(jì)部門廣泛采用。 本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，步驟如下： 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(gè)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(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。其計(jì)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(jì)算負(fù)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 4 多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，但是各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) sK 。具體計(jì)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(jì)算負(fù)荷； sK —— 同時(shí)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(yīng)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(fù)荷計(jì)算過程 各用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)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(jì)算出各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 （ 1） 對于主提升機(jī)有 =kd1 PN1= 1400=1218(kW) =tanφ 1 = 1218=792(kvar) = 2. caca QP ?=1453(kVA) (2)對于副提升機(jī)有 =kd2 PN2= 1000=850(kW) =tanφ 2 = 850=595(kvar) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 5 = . caca QP ? =1038(kVA) (3)對于扇風(fēng)機(jī) 1有 =kd3 PN3= 800=696(kW) =(tanφ 3 )=160(kvar) = . caca QP ? =714(kVA) (4)對于壓風(fēng)機(jī)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(fù)荷統(tǒng)計(jì)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(jì)算負(fù)荷 Pca Qca Sca 主提升機(jī) 1400 1218 792 1453 副提升機(jī) 1000 850 595 1038 扇風(fēng)機(jī) 1 800 696 160 714 扇風(fēng)機(jī) 2 800 696 160 714 壓風(fēng)機(jī) 300 774 197 798 地面低壓 1026 718 1252 機(jī)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(jì) 11013 5575 12343 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 6 各低壓變壓器的選擇與損耗計(jì)算 低壓變壓器的選擇 因采用高壓 6kV 集中補(bǔ)償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補(bǔ)償作用。根據(jù)表 21中的計(jì)算視在容量初選變壓器。 1）機(jī)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(tái) S91600， 6/ 型銅線電力變壓器。 4）洗煤廠查表選用兩臺(tái) S91250， 6/ 型銅線電力變壓器。 各變壓器的功率損耗計(jì)算 變壓器空載時(shí)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(jì)算。 有功損耗： NTT PPP ????? 20 ? （ 23） 無功損耗： NTT Q ????? 20 ? 式中：β — 變壓器的負(fù)荷率，NTcaSS?? ； caS — 變壓器計(jì)算負(fù)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?jǐn)?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?jǐn)?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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(jī)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(jì)算結(jié)果 負(fù)荷名稱 工人村 機(jī)修廠 地面低壓 洗煤廠 (KVA) 500 400 2 1600 2 1250 Δ PT(KW) Δ QT(kvar) 合計(jì) ΣΔ PT= ΣΔ QT= 計(jì)算 6kV 母線上補(bǔ)償前的總負(fù)荷并初選變壓器 各組低壓負(fù)荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側(cè)的負(fù) 荷，查表取同時(shí)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(bǔ)償前的總負(fù)荷為 =Ksi(Σ Pca+ΣΔ PT)= (11013+629)=9414(kW) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(bǔ)償前功率因數(shù) COSφ 6= 根據(jù)據(jù)算結(jié)果，可初選兩臺(tái)變壓器，其型 號(hào)容量查表選為 SF712500， 35/，