【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電可靠，接線力求簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理。 供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)來保證其不同的可靠性，不可片面強(qiáng)調(diào)供電可靠性而造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。 ，運(yùn)行安全靈活 供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在 正常運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)，便于操作和檢修，以及運(yùn)行維護(hù)安全可靠。為此，應(yīng)簡(jiǎn)化接線，減少供電層次和操作程序。 接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減少設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，以及提高供電安全性。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負(fù)荷中心。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 7 接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時(shí)能滿足分期建設(shè)的需要。 礦山變電站的類型 煤礦企業(yè)中有以下幾種不同類型的變電站（所）。 地面降壓變電所是礦山供電的樞紐，它擔(dān)負(fù)著接受電能、向井上、井下分配 電能的任務(wù)。本次設(shè)計(jì)要求的就是設(shè)計(jì)地面降壓變電站，它是整個(gè)礦山供電系統(tǒng)的核心。 井下中央變電所是全礦井下供電中心，接受從地面變電站送來的高壓電能后，分別向采區(qū)變電所及主排水泵等高壓設(shè)備轉(zhuǎn)供電能，并通過變電所內(nèi)的礦用變壓器降壓后，再向井底車場(chǎng)附近的低壓動(dòng)力和照明供電。 采區(qū)變電所是采區(qū)供電中心，其任務(wù)是將中央變電所送來的高壓電能變?yōu)榈蛪弘娔?，并將電能配送到采掘工作面配電點(diǎn)或用電設(shè)備。采區(qū)變電所的電器主接線應(yīng)根據(jù)電源進(jìn)線回路數(shù)、負(fù)荷大小、變壓器臺(tái)數(shù)等因素確定。 動(dòng)變電站 對(duì)于機(jī)械化程度較高的采區(qū)，特別是，它單機(jī)容量和設(shè)備的總?cè)萘慷己艽?，采區(qū)范圍廣、回采速度快，若仍采用固定變電所既不經(jīng)濟(jì)，又不易保證供電質(zhì)量，因此必須采用移動(dòng)變電站。以縮短低壓供電距離，使高壓深入負(fù)荷中心，以利于保證供電的經(jīng)濟(jì)性和供電質(zhì)量。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 8 變電站設(shè)計(jì)的原始資料 本礦山變電站采用兩回獨(dú)立的線路供電，一回路是直接從上級(jí)線路引入，長(zhǎng)度為 10km；另一回路是經(jīng)中間變電所引入的，上級(jí)線路到中間變電所的距離為 ，中間變電所到本變電所的距離為 ，上級(jí)的 35kV母線的最大及最小短路容量分別為 1200MV?A 和 800MV?A，線路選的型號(hào)為 LGJ95 型。 35kV系統(tǒng)為無限大系統(tǒng)，該地區(qū)海拔 1000m，地震級(jí) 5 級(jí)，最低溫度 20℃ ，最高溫度 40℃，雷電日 30 天 /年，年降水量 1000mm/年。負(fù)荷及其參數(shù)見附錄，礦山變電站大部分是重要負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 礦山供電的要求 對(duì)礦山企業(yè)進(jìn)行可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、合理地供電，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益及保證安全生產(chǎn)等方面都有十分重要的意義。 供電可靠就是要求不間斷的供電。供電中斷不僅會(huì)影響企業(yè)生產(chǎn)，而且可能損壞設(shè)備， 甚至發(fā)生人身事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成礦井的破壞。礦井井下含有瓦斯等有害氣體，并有水不斷涌出，一旦中斷供電，可能使工作人員窒息死亡和引起瓦斯爆炸，礦井也有被水淹沒的危險(xiǎn)。因此，對(duì)工礦企業(yè)中的這類負(fù)荷，供電應(yīng)絕對(duì)可靠。為了保證對(duì)礦山供電的可靠性，供電電源應(yīng)采用兩回獨(dú)立電源線路，也可以來自不同的變電站（或發(fā)電廠）或同一變電站的不同母線。因此，本設(shè)計(jì)的變電站采用了兩回獨(dú)立的電源線路，且電源線路上沒有分接任何負(fù)荷，這樣在任何一回路電源發(fā)生故障的情況下，仍能保證對(duì)生產(chǎn)用戶的供電。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦山供電系統(tǒng) 9 供電安全就是在電能的分配，供應(yīng) 和使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身觸電和設(shè)備損壞事故，也不致引起火災(zāi)和爆炸事故。尤其是煤礦井下，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，自然條件惡劣，供電設(shè)備易受損壞，特別容易發(fā)生上述事故。因此供電系統(tǒng)的布置和操作必須嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，確保供電安全。 所有的用電設(shè)備都是按照一定的電壓和頻率設(shè)計(jì)制造的，用電設(shè)備在額定值下運(yùn)行性能最好。因此要求供電質(zhì)量方面有穩(wěn)定的頻率和電壓，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 保證頻率和電壓符合要求是發(fā)電部門的工作任務(wù)和職責(zé)。交流電的頻率對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的性能有著直接影響，頻率 的變動(dòng)直接影響交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于額定頻率為 50Hz 的工業(yè)用交流電，其偏差在 ? ～ ? 的上下波動(dòng)。對(duì)于供電電壓，送到用電設(shè)備的端電壓與額定值總有一些偏差，此偏差值稱為電壓偏移，它是衡量供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。各種用電設(shè)備都能夠適應(yīng)一定范圍內(nèi)的電壓偏移，但是如果電壓偏移超過允許的范圍，電氣設(shè)備的運(yùn)行情況將顯著惡化，甚至損壞電氣設(shè)備。 礦山供電的經(jīng)濟(jì)性要從下述三個(gè)方面著手：盡量降低企業(yè)變電所與電網(wǎng)的基 本建設(shè)投資；盡可能降低設(shè)備，材料及有色金屬的消耗量；注意降低供電系統(tǒng)的電能損耗及維護(hù)費(fèi)用。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 10 3 負(fù)荷計(jì)算與主變壓器的選擇 負(fù)荷計(jì)算 為了確定供電系統(tǒng)中各用戶電力負(fù)荷的大小，以便為正確地選擇主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)、選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)線截面積、確定測(cè)量?jī)x表的量程、選擇繼電保護(hù)裝置等提供重要的計(jì)算依據(jù)。由于各用電設(shè)備在運(yùn)行中的負(fù)荷是隨時(shí)間變化的且不應(yīng)超過其額定容量，又由于用電設(shè)備一般不同時(shí)出現(xiàn)，所以各用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷之和，總比它們銘牌值直接相加的數(shù)值低。所以負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)確與否直接影響著供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量。但 是，由于影響負(fù)荷變化的因素很多，很難準(zhǔn)確地計(jì)算負(fù)荷的大小，因此負(fù)荷計(jì)算只能力求符合實(shí)際。 目前我國(guó)設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)時(shí)，常用需用系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法。其中需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，適用于任何性質(zhì)的工礦企業(yè)，其計(jì)算結(jié)果能滿足工程上的要求，所以應(yīng)用最為廣泛。 在本設(shè)計(jì)中我們采用的是需用系數(shù)法。 主變壓器的選擇 工礦企業(yè)變電所的主變壓器向整個(gè)企業(yè)的所有用電設(shè)備供電，正確選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量對(duì)供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性都有著重要的意義。主變壓器根據(jù)負(fù)荷的類別、總計(jì)算負(fù)荷選擇其臺(tái)數(shù)和容量，并應(yīng)考慮留有一定的發(fā)展余地。 1. 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 （ 1）具有一類負(fù)荷的變電所 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 11 具有一類負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺(tái)，當(dāng)其中一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能保證安全及原煤生產(chǎn)用電，并不得少于全礦計(jì)算負(fù)荷的 80％ ；《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)具有大量一、二類負(fù)荷的變電所，一般選用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)全部的一、二類負(fù)荷繼續(xù)供電，并不得小于全部負(fù)荷的 70％ 。 （ 2）只有二、三類負(fù)荷的變電所 對(duì)只有二、三類負(fù)荷的變電所，可只 選一臺(tái)變壓器，但應(yīng)敷設(shè)與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大的及宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可以采用兩臺(tái)變壓器。 所以，本著可靠性、安全性的供電要求，本設(shè)計(jì)的變電站選用了兩臺(tái)主變壓器，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 2. 變電所主變壓器容量的確定 當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用一臺(tái)工作，一臺(tái)備用運(yùn)行方式時(shí)，則變壓器的容量應(yīng)大于全礦的計(jì)算負(fù)荷，也就是要滿足全礦負(fù)荷的需要（一般應(yīng)考慮 10％ ～25％ 的富裕容量）。主變壓器型號(hào)的選擇應(yīng)盡量采用低損耗，高效率的變壓器。目前廣泛使用的低損耗電力變壓器有 SFL SL S S9 等型號(hào)。本設(shè)計(jì)的變電站采用的是兩臺(tái) SFL7— 20210/35 的變壓器。 功率因數(shù)的改善 功率因數(shù)是交流電路的有功功率和視在功率之比，當(dāng)有功功率為定值時(shí)，減少無功功率就能提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的實(shí)質(zhì)，就是減少用電設(shè)備的無功功率需求量。 提高功率因數(shù)對(duì)礦山企業(yè)具有下列實(shí)際意義： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 12 。提高功率因數(shù)，能增加電力系統(tǒng)主要組成部分的發(fā)電變壓器和網(wǎng)絡(luò)的供電能力。在發(fā)電和輸、配電設(shè)備的安裝容量一定時(shí)．提高用戶的功率因數(shù)，相應(yīng)減少了無功功率 和視在功率的需求量，在同樣設(shè)備條件下，對(duì)一個(gè)設(shè)備來講它所供應(yīng)或傳送的有功功率就增加了，充分發(fā)揮了設(shè)備的潛力，提高了電力系統(tǒng)的供電能力。 ，提高供電質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電壓和輸送功率一定時(shí)，功率因數(shù)越低，通過網(wǎng)絡(luò)的電流越大。該電流通過網(wǎng)絡(luò)阻抗時(shí)，所產(chǎn)生的電壓降也越大。由于用戶功率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡(luò)中的電流減小，因此網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失減少，網(wǎng)絡(luò)末端用電設(shè)備的電壓質(zhì)量得到提高?？梢?，提高用戶功率因數(shù)，可使供電線路的電壓損失減少，從而改善了供電系統(tǒng)的運(yùn)行水平及用戶的供電質(zhì)量 功率損耗。當(dāng)線路的額定電壓和輸送的有功功率保持恒定時(shí) ?2max COSKP ?? 可見，在其他因素相同的情況下，線路的功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比，即用戶的負(fù)載的功率因數(shù)越低，供電線路的功率損耗越大，這樣既浪費(fèi)能源又增大電費(fèi)成本，而功率因數(shù)越高，則網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗越少。 。由于提高功率因數(shù)可減少網(wǎng)絡(luò)和變壓器中的電能損耗，使企業(yè)電費(fèi)降低。 可見，提高功率因數(shù)，對(duì)充分利用現(xiàn)有的輸電、配電及電源設(shè)備，保證供電質(zhì)量，減少電能損耗，提高供電效率，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等 有著十分重要的意義。 凡未裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置設(shè)備的功率因數(shù)，稱為自然功率因數(shù)。自然功山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器的選擇 13 率因數(shù)的高低，取決于負(fù)荷性質(zhì)。對(duì)于電阻性負(fù)荷較多的用電企業(yè)，自然功率因數(shù)較高；對(duì)于電感性較多的用電企業(yè)，自然功率因數(shù)較低。 不增加專門的設(shè)備，采取合理的技術(shù)措施，改進(jìn)用電設(shè)備的運(yùn)行情況，提高負(fù)荷功率因數(shù)的方法稱為提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法有：正確選擇與合理地使用電動(dòng)機(jī)，使其經(jīng)常在滿載或接近滿載的情況下運(yùn)行；合理地調(diào)節(jié)負(fù)荷，避免變壓器空載和輕載運(yùn) 行；使同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁條件下運(yùn)行；盡量選用鼠籠型電動(dòng)機(jī)。 如果負(fù)荷的自然功率因數(shù)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣哓?fù)荷的功率因數(shù)。 并聯(lián)電容器法，利用電力電容器進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小的特點(diǎn)。 同步電動(dòng)機(jī)過激法，由于同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)軸上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而消耗的無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流的大小，在欠激狀態(tài)時(shí)，定子繞組從電網(wǎng)吸取感性無功功率；在過激狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)送出無功功率，從而提高了全礦 的功率因數(shù)。 目前礦山企業(yè)廣泛采用并聯(lián)電容器法進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。因此，本設(shè)計(jì)同樣采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 14 4 電氣主接線 變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個(gè)重要組成部分。 變電站電氣主接線包括一次接線、二次母線及配出線的接線。變電站電氣主接線有多種形式，其方案的確定與電源進(jìn)線回路數(shù)、負(fù)荷大小和級(jí)別、電源的供電距離和主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量等因素有關(guān)。變電所主接線方案的確定，對(duì)電氣設(shè)備的選擇、變電所電氣設(shè)備的布置及變 電所運(yùn)行的可靠性、靈活性、安全性及經(jīng)濟(jì)性等均有密切關(guān)系。 電氣主接線類型 變電站的電氣主接線包括一次接線，二次接線和配出線的接線。 一次接線 變電站一次接線是指供電線路與主變壓器之間的接線。變電站一次接線分為線路變壓器組接線，橋式接線和單母線分段式接線等幾種。 當(dāng)變電所只有一臺(tái)進(jìn)線和一臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組接線。這種接線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電氣設(shè)備少，投資省，但供電可靠性差。適用于只有三類負(fù)荷的中小型企業(yè)變電所，也可對(duì)小容量的二類負(fù)荷供電。線路變壓器組接線如圖 所示。 因?yàn)楸咀冸娝堑V山供電變電所，很多負(fù)荷是一類負(fù)荷，所以不適宜用這種接線方式，而選用的是橋式接線。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線 15 圖 線路變壓器組接線 為了保證供電的可靠性，工礦企業(yè)變電所廣泛采用有兩路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器的橋型接線。根據(jù)橋的橫連位置不同，橋式接線又分為全橋，內(nèi)橋和外僑三種形式。 全橋接線，其特點(diǎn)是線路側(cè)、變壓器側(cè)和母線橋上都裝有斷路器，故其具有運(yùn)行靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，不論是切換變壓器還是切換線路都可方便地操作，并易發(fā)展成單母線分段 接線的中間變電所。其缺點(diǎn)