【正文】 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 1 1 前言 工礦企業(yè)負荷計算，首先需收集必要的負荷資料，按表 2— 9 的格式做成負荷統(tǒng)計計算表，計算或查表求出各負荷的需用系數(shù)和功率因數(shù)，然后由低壓到高壓逐級計算各組負荷，在進行負荷歸總時，應(yīng)計入各低壓變壓器的損耗，考慮組間同時系數(shù)后，就可求得礦井６ kV 母線上的總計算負荷，作為初選主變壓器臺數(shù)容量的主要依據(jù)．功率因數(shù)的補償計算與主變壓器的容量、負荷率及運行方式密不可分，題意是要求將 35kV 母線的功率因數(shù)提高到 以上，故應(yīng)將主變壓器的功率損耗也計入總的負荷中，在計算過程中將會存在估算與最后驗算的反復(fù)。 擬定供 電系統(tǒng)，主要是綜合考慮礦井負荷性質(zhì)，主變壓器的臺數(shù)、容量及電源線的情況來決定礦井地面 35／ 6kV 變電所的主接線方式。并繪制供電系統(tǒng)一次接線圖。 本章可按以下八步去計算。 （一）計算各組負荷并填入表 2 中 11～ 14 各欄。 （二）選擇各低壓變壓器并計算其損耗。 （三）計算 6kV 母線上補償前的總負荷并初選主變壓器。 （四）功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇。 （五）主變壓器校驗及經(jīng)濟運行。 （六）全礦電耗與噸煤電耗計算。 （七）擬定并繪制礦井地面供電系統(tǒng)一次接線圖。 （八）設(shè)計計算選擇結(jié)果匯總。 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 2 2 負荷計 算、功率因數(shù)補償及供電系統(tǒng)擬定 計算各組負荷并填表 利用表 1 中 8～ 11 各列的數(shù)據(jù)和公式 ,分別算出各設(shè)備或設(shè)備組的 Pca、 Qca、及 Sca,并填入表 2 中 12～ 14 列。 例如，對于主井提升機有 c a . 1 d1 N 1 1 000 85 0 kWP K P? ? ? ? c a . 1 c a . 1ta n 2 85 0 527 kv a rQP ?? ? ? ? 2 2 2 2c a c a c a 8 5 0 5 2 7 1 0 0 0 k V AS P Q? ? ? ? ? 又如，對于扇風機 1，由同步電動機拖動，表 1 中其 cosφ標出負值，其原因是：同步電動機當負荷率＞ ，且在過勵磁的條件下，其功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)發(fā)送 無功功率，故為負值。此時同步電動機的無功補償率約為 40～ 60%，近似計算取 50%，故其補償能力可按下式計算： c a . 3 d3 N 3 8 00 680 kWP K P? ? ? ? c a . 3 c a . 3 3 ta n 6 156 kv a rQP ?? ? ? ? ?（ ） ［ 680 （ － ） ］ － ? ?2 2 2 2c a 3 c a . 3 c a . 3 6 8 0 1 5 6 6 8 2 k V AS P Q b? ? ? ? ? ? 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表 2。 在表 2 的合計欄中，合計有功負荷 8383 kW 和無功負荷 4945 kvar 是表中 12 列、 13列的代數(shù)和，而視在負荷 10733kVA，則是據(jù)上述兩個數(shù)值按公式計算得出，視在容量的代數(shù)和無意義。 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 3 表 1 全礦負荷統(tǒng)計分組表 設(shè) 備 名 稱 負 荷 等 級 電壓 V 線 路 類 型 電 機 類 型 單機 容量 kW 安裝 臺數(shù) ―― 工作 臺數(shù) 工 作 設(shè) 備 總?cè)萘? kW 需用 系數(shù) Kd 功率 因數(shù) cosφ 計算容量 離 35kV 變電所 的距離 km 有功 kW 無功 kvar 視在 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 主機提升 2 6000 C Y 1000 1/1 1000 850 527 1000 2 副井提升 1 6000 C Y 630 1/1 630 535 466 706 3 扇風機 1 1 6000 k T 800 2/1 800 680 156 682 4 扇風機 2 1 6000 k T 800 2/1 800 681 156 749 5 壓風機 1 6000 C T 250 4/2 500 436 209 749 6 地面低壓 1 380 C 870 612 547 483 7 機修廠 3 380 C 750 430 499 822 8 洗煤廠 2 380 K 920 654 562 653 9 工人村 3 380 K 480 346 289 864 10 支農(nóng) 3 380 K 360 270 229 460 11 主排水泵 1 6000 C X 500 5/3 1500 1220 925 1442 12 井下低壓 2 660 C X 2378 1669 1422 2123 13 合計 ∑ Pca 8383 ∑ Qca 4945 S c a∑ 10733 注 1：線路類型： C—— 電纜線路； k—— 架空線路。 注 2：電機型式： Y—— 繞線異步； X—— 鼠籠異步； D—— 直流； T—— 同步 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 4 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，選擇時據(jù)表 2中的計算視在容量按公式的原則進行。 機修廠、工人村與支農(nóng)變壓器 查附表 1 分別選用 S9800， 6／ 、 S9500， 6／ 、 S9400， 6／ 型三相油浸自冷式銅線電力變壓器各一臺。 地面低壓動力變壓器 選用兩臺 S9800， 6／ 型銅線電力變壓器。 洗煤廠變壓器 選用兩臺 S9800， 6／ 型銅線電力變壓器。 變壓器功率損耗計算 單臺變壓器的功率損耗按公式計算；兩臺變壓器一般為分列運行，其功率損耗應(yīng)為按 運行的單臺變壓器損耗的兩倍；對于井下低壓負荷，因表 2 中未作分組，故不選變壓器，其損耗按近似公式計算。 例如，對于 500kVA 工人村變壓器，據(jù)附表 1 中的有關(guān)參數(shù)，可算得 2 20 8641 5 3 . 9500caTK NTs KWp p p S ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 20 22% % 1 . 4 4 4 2 95 0 0 2 1 . 7 v a r1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 5 0 0KNT UISkQ T ?????? ? ? ? ? ? ? ????????? 又如，對于地面低壓兩臺 800 kVA 變壓器，同樣可算得 2 20 1 4832 2 2 800caTK NTS KWP P P S ??? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ????????? ???? 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 5 20 2% % 1 . 2 4 . 5 8 0 52 8 0 0 3 7 v a r21 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 2 8 0 0KNTT UI kQ S ?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ??? 井下低壓負荷的變壓器損耗 ,按近似公式計算，即 T c 15 15 212 3 32 kWPS? ? ? ? ? T c 6 6 212 3 127 kv a rQS? ? ? ? ? 同理可得其它各低壓變壓器的損耗如表 3 所示。 表 3 各低壓變壓器功率損耗計算結(jié)果 負荷名稱 地面低壓 機修廠 洗煤廠 工人村 支 農(nóng) 井下低壓 ， kVA 2 800 800 2 800 500 400 (2196) Δ PT， kW Δ QT， kvar 37 41 32 127 合計 Σ Δ PT＝ 57kW；Σ Δ QT＝ 計算 6kV 母線上補償前的總負荷并初選主變壓器 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，因Σ Pca=8383 kW，故查表 2－ 3 得 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 ? ?c a . 6 s i c a T( ) 0 .8 5 8 3 8 3 6 1 7 1 7 7 k WP K P P? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?c a . 6 s i c a t( ) 0 .8 5 4 9 4 5 2 8 0 4 4 4 1 k v a rQ K Q Q? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 26 6 6 7 1 7 7 4 1 4 1 8 2 8 5c a c a c aS P Q KV A? ? ?? ? ? ? ? 補償前功率因數(shù) c a .66c a .67177c o s 0 .8 6 6 28285PS? ? ? ? 根據(jù)礦井一、二級負荷占的比重大 與 =9501kVA，可初選兩臺主變壓器，其型號容量按附表 2 選為 SF710000， 35／ ，由于固定電費按最高負荷收費，故可采用兩臺同時分列運行的方式，當一臺因故停運時，另一臺亦能保證全礦一、二級負荷的供電，并留有一定的發(fā)展余地。 功率因數(shù)補償計算與電容器柜選擇 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 6 選擇思路 題意要求 35kV 側(cè)的平均功率因數(shù)為 以上，但補償電容器是裝設(shè)聯(lián)接在 6kV 母線上，而 6kV 母線上的總計算負荷并不包括主變壓器的功率損耗，這里需要解決的問題是，6kV 母線上的功率因數(shù)應(yīng)補償?shù)胶沃挡拍苁?35kV 側(cè)的 平均功率因數(shù)為 級以上 ? 分析解決此問題的思路如下：先計算無補償時主變壓器的最大功率損耗，由于無功損耗與負荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運行方式應(yīng)為一臺使用，一臺因故停運的情況，據(jù)此計算 35kV 側(cè)的補償前負荷及功率因數(shù)，并按公式（ 2－ 52）求出當功率因數(shù)提至 時所需要的補償容量，該數(shù)值就可以作為 6kV 母線上應(yīng)補償?shù)娜萘浚豢紤]到礦井 35kV 變電所的 6kV 側(cè)均為單母線分兩段接線，故所選電容器柜應(yīng)為偶數(shù)，據(jù)此再算出實際補償容量，最后重算變壓器的損耗并校驗 35kV 側(cè)補償后的功率因數(shù)。 無補償時 主變壓器的損耗計算 按一臺運行、一臺因故停運計算，則負荷率為 c a .6N .T8285 0 .8 2 8 51 0 0 0 0SS? ? ? ? 22T 0 K 1 3 .6 0 .8 2 8 5 5 3 4 9 .9 k WP P P?? ? ? ? ? ? ? ? ? 220 KT N . T % % 1 0 0 0 0 ( 0 . 0 0 8 0 . 0 7 5 0 . 9 5 0 1 ) 7 5 7 k v a r1 0 0 1 0 0I UQS ?? ? ? ? ? ? ? ?［ （ ） ］ 以上△ P0、△ PK、 I0％、 UK％等參數(shù)由附表 2 查得。 35kV側(cè)補償前的負荷與功率因數(shù) c a . 35 c a . 6 T 717 7 61 723 8 kWP P P? ? ? ? ? ? c a . 35 c a . 6 T 4 4 4 1 7 5 7 5 1 9 8 k v a rQ Q Q? ? ? ? ? ? 2 2 2 23 5 3 5 3 5 7 2 3 8 5 1 9 8 8 8 3 0c a c a c as p Q KV A? ? ?? ? ? ? ? 煤礦企業(yè)地面 35/6kV 變電所供電系統(tǒng)設(shè)計 7 c a . 3 535c a . 3 57238c o s 0 . 8 1 9 78830PS? ? ? ? 計算選擇電容器柜與實際補償容量 設(shè)補償后功率因數(shù)提高到 35cos ??? ，則 35tan ??? ， 取 平 均 負 荷 系 數(shù) ? ，據(jù)公式可得 39。c o c a . 3 5 3 5 3 5 ( ta n ta n ) 0 .8 7 2 3 8 ( 0 .6 7 1 5 0 .4 8 4 3 ) 1 0 8 3 k v a rlQ K P ??? ? ? ? ?－ － 按表 2－ 7 選用 GR1C08 型，電壓為 6kV 每柜容量 qc=270 kvar 的電容器柜，則柜數(shù) cc1083 42 7 0QN q? ? ? 取偶數(shù)得 Nf=6 實 際補償容量： c . f f c 6 27 0 162 0 kv a rQ N q? ? ? ? 折算到計算補償容量為 c . fc . c alo1620 1 8 0 0 k v a r0 . 7 K? ? ? 補償后 6kV側(cè)的計算負荷與功率因數(shù) c a . 6 c a . 6 c . c a 44 41 26 41 kv a rQ Q Q? ? ?