【導(dǎo)讀】降壓變電所的整體設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償，系統(tǒng)主接線方案的選擇，行方式為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，做出了滿足該礦生產(chǎn)需求的設(shè)計(jì)。質(zhì)及對供電可靠性要求擬定主接線設(shè)計(jì)，考慮到短路電流對系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，如斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器等。此外還進(jìn)行了繼電保護(hù)以。及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，提高了整個變電所的安全性。

　　

【正文】 低壓，本礦區(qū)年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 4 電力分三級：一級用戶如礦井主通風(fēng)機(jī)，主要提升設(shè)備，主排水設(shè)備，對這 負(fù)荷采用不同電源的兩回路進(jìn)行供電；二級用戶如煤礦集中提煤 設(shè)備，地面空氣壓縮機(jī)以及向采區(qū)工作面供電的采區(qū)變電所等，對這類負(fù)荷采用雙回路供電；三級用戶，如井口機(jī)修廠及生活福利設(shè)施等，對這類負(fù)荷只設(shè)一回路供電。 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)主要是根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦供電》、《電力工程設(shè)計(jì)手冊》、《煤礦電工手冊》、《變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》、《煤炭工業(yè)設(shè)備手冊》、《工廠常用電氣設(shè)備手冊》、《高壓開關(guān)柜二次線路方案》、《工廠配電設(shè)計(jì)手冊》、《全國供用電規(guī)則》等書籍，并在指導(dǎo)教師高柏臣老師的精心指導(dǎo)下設(shè)計(jì)完成的。 指導(dǎo)思想是：保證本設(shè)計(jì)在供電方 面達(dá)到如下要求： （ 1） 供電可靠； （ 2） 供電安全； （ 3） 經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理； （ 4） 設(shè)備更新，以滿足礦井正常生產(chǎn)的需要 。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 煤田儲量 18670 萬噸，可采儲量 3367 萬噸，全礦年生產(chǎn)能力： 180 萬噸，日生產(chǎn)能力 6000 噸，服務(wù)年限：一井 28 年，二井 116 年。工作制：年工作日為 300 天，每天三班作業(yè)，采煤兩班作業(yè)，一班準(zhǔn)備，掘進(jìn)三班作業(yè)。 (1) 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：見表 (2) 供電電源： 上級電源母線短路阻抗（標(biāo)準(zhǔn)值）：基準(zhǔn)值 0 最大運(yùn)行方式： Xmax= 最小運(yùn)行方式： Xmin= 通過甲乙兩回架空線供電，甲線距礦區(qū)工業(yè)廣場為 25 里，乙線距礦區(qū)工業(yè)廣場為 30 公里，變電所 6000 伏側(cè)見圖 ，按無窮大系統(tǒng)計(jì)算。 ： (1)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：主變的選擇主結(jié)線的確定 (2)短路電流的設(shè)計(jì) (3)高壓電氣設(shè)備的選擇 VJ1= 63 K V VJ2= 6 .3KV SJ=100 M VA 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 5 (4)繼電保護(hù)裝置的整定 (5)防雷保護(hù)及保護(hù)接地 (6)必須完成的圖紙： ① 變電所主結(jié)線系統(tǒng)圖 ② 變電所平面布置圖 ③ 主變保護(hù) 原理圖 ④ 防雷及保護(hù)接地平面布置 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 6 圖 供 電 系統(tǒng)圖 K1 K4 K5 K6 K2 K3 一井中央變 二井中央變電所 一井風(fēng)井 二井風(fēng)井 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 7 第 2 章 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)主變壓器 的 選擇 負(fù)荷來源 本礦電氣負(fù)荷統(tǒng)計(jì)是根據(jù)老師所下任務(wù)的設(shè)備負(fù)荷表來進(jìn)行的，統(tǒng)計(jì)表見 表。 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與負(fù)荷計(jì)算 本設(shè)計(jì)變電所負(fù)荷計(jì)算，力求準(zhǔn)確可靠，并考慮到礦井負(fù)荷的發(fā)展遠(yuǎn)景，利用需用系數(shù)法以及附表格形式進(jìn)行礦變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，考慮到后幾章的繼電保護(hù)整定，架空線路，電纜選擇等，一般按生產(chǎn)環(huán)節(jié)分組進(jìn)行 。 系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷 （ 1） 單一負(fù)荷需用系數(shù) 0b0 p???? PKX （ 21） 式中： Kx用電設(shè)備的需用系數(shù) P實(shí)際負(fù)荷 （ KW） PO設(shè)備的額定容量（ KW） η 設(shè)備實(shí)際負(fù)荷時的效率 η b線路效率一般取 ~ （ 2） 成組負(fù)荷需用系數(shù) Kx=Lpjft KK ?? ?? （ 22） 式中： Kt設(shè)備同時系數(shù) Kt=eegPP?? Kf該組設(shè)備的負(fù)荷系數(shù) eggt PPk ??? η L線路效率 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 8 η pj同時工作設(shè)備的加權(quán)平均效率 以下以水泵為例計(jì)算容量： 己知：水泵的工作容量為 850 千瓦，需用系數(shù)取 cosφ = tanφ = 計(jì)算：有功功率： PM=KX178。 PN=179。850=723KW 無功功率： QM=tanφ178。 PM=179。723=448KW 視在功率： SM= KWQP xx 850448723 2222 ???? 與生產(chǎn)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì) （ 1） 安全負(fù)荷：主扇風(fēng)機(jī)，主排水，副井提升，累計(jì)負(fù)荷 5241KW 占全礦總負(fù)荷 的 29%。 （ 2） 生產(chǎn)負(fù)荷：吊掛皮帶，壓風(fēng)機(jī)，采煤輸送機(jī)，空氣加熱，裝儲設(shè)備等。累計(jì)負(fù)荷： 9302KW 占全礦總負(fù)荷 的 51%。 （ 3） 其它負(fù)荷累計(jì)：其它負(fù)荷共計(jì) 占全礦負(fù)荷 的 20%。 PZ=（ P1j+P2j+P3j+?? Pnj）178。 Ksp QZ=（ Q1j+Q2j+Q3j+?? Qnj）178。 Ksp Ksp 、 Ksq各組用電設(shè)備最 大負(fù)荷不可能同時出現(xiàn)的組間最大負(fù)荷同時系數(shù)， 組數(shù)越多其值越小，一般取 Ksp =~, Ksq=。 變電所的功率因數(shù)為 cosφ =ZZQP 總的有功功率： PZ=179。0. 9= 總的無功功率： QZ=179。 5=（ KVAR） 總的視在功率： Sz= K V 9 3 7 0 5 3 6 2 6 6 22 ?? 全礦自然功率因數(shù)： cosφ z= zzQP = = 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 9 表 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 序號 用電設(shè)備名稱 電動機(jī)型式 電 壓 設(shè) 備 容 量 計(jì) 算 系 數(shù) 計(jì) 算 負(fù) 荷 總?cè)萘縆W 工作容量 kc cosφ tanφ P(KW) Q(KVAR) S(KVA) 一 井 1 一井主提升吊掛皮帶 繞線 188 188 141 144 201 2 一井副提升絞車 繞線 6 380 380 304 188 358 3 壓 風(fēng) 系 統(tǒng) 同步 664 527 422 316 527 4 通 風(fēng) 系 統(tǒng) 繞線 260 130 114 74 136 5 一 井 主 排 水 繞線 6 1700 850 723 448 850 6 井 底 車 場 繞線 47 66 7 一采區(qū)生產(chǎn)負(fù)荷系統(tǒng) 繞線 1950 782 792 1117 8 一井排矸系統(tǒng) 繞線 191 191 134 118 179 9 一井原煤上倉系統(tǒng) 繞線 52 52 31 32 45 10 與二井公用地面系統(tǒng) 繞線 250 150 153 214 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 10 表 （ a） 序號 用電設(shè)備名稱 電動機(jī)型式 電 壓 設(shè) 備 容 量 計(jì) 算 系 數(shù) 計(jì) 算 負(fù) 荷 總?cè)萘縆W 工作容量 kc cosφ tanφ P(KW) Q(KVAR) S(KVA) 11 選煤 廠 繞線 276 282 394 12 廣場及生活區(qū)鍋爐 繞線 224 197 298 13 礦 燈 房 繞線 166 100 102 143 14 機(jī) 修 廠 繞線 155 158 221 15 地面電 機(jī)車 繞線 188 141 56 28 62 16 照明及 其他 617 302 687 17 其它安全系統(tǒng) 1468 1468 0． 89 1248 624 1395 18 其它生產(chǎn)系統(tǒng) 3250 3250 1950 995 2189 一井合 計(jì) 7473 4370 9081 二井生產(chǎn)系統(tǒng) 19 主井提升設(shè)備 繞線 6 810 810 608 620 868 年產(chǎn)為 180 萬噸煤礦地面變電所設(shè)計(jì) 11 表 (b) 序號 用電設(shè)備名稱 電動機(jī)型式 電 壓 設(shè) 備 容 量 計(jì) 算 系 數(shù) 計(jì) 算 負(fù) 荷 總?cè)萘縆W 工作容量 kc cosφ tanφ P(KW) Q(KVAR) S(KVA) 21 副井提升系統(tǒng) 繞線 6 420 420 336 208 395 22 上 倉 系 統(tǒng) 繞線 44 44 26 27 37 23 排 矸 系 統(tǒng) 繞線 155 24 通 風(fēng) 系 統(tǒng) 繞線 6 1360 680 544 337 640 25 二采區(qū)軌上絞車 繞線 6 240 240 192 119 226 26 二井主 排 水 繞線 6 1700 850 723 448 850 27 井底車場設(shè)備 繞線 138 103 172 28 壓風(fēng)設(shè)備合計(jì) 同步 535 428 321 535 29 采掘設(shè)備合計(jì) 繞線 3530 3383 2071 2899 30 其它安全系統(tǒng) 1468 1468 1248 624 1395 31 其它生產(chǎn)系統(tǒng) 3252 3252 1951 976 2182 12 主變壓器選擇 無功功率補(bǔ)償 根據(jù)《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶功率因數(shù)應(yīng)在 以上。所以，當(dāng)變電所的功率因數(shù)低于 時，應(yīng)采取人工補(bǔ)償措施，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)不低于 。目前 35（ 63） KV變電所一般采用在 6（ 10） kV母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)姆椒?，來提高變電所的功率因?shù)。當(dāng)某配電線路負(fù)荷較大、線路較長時，為了提高補(bǔ)償效果，可先在該配電線路末端或配電變壓器的 低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，然后計(jì)算變電所的總計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)，如功率因數(shù)不符合要求，可在變電所 6（ 10） kV母線上再進(jìn)行集中補(bǔ)償。 （ 1） 電容器所需補(bǔ)償容量 全礦自然功率因數(shù) COSφ 1= tanφ 1 =。因?yàn)楣β室驍?shù)低于，所以應(yīng)進(jìn)行人式補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 以上，即 COSφ2= tanφ 2= 所以全礦所需補(bǔ)償容量為： QC =PZ（ tanφ 1tanφ 2） =（ ） =（ 23） 式中： PZ補(bǔ)償前的最大計(jì)算有功功率 tanφ 1補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值 tanφ 2補(bǔ)償后達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值。 （ 2） 電容器柜數(shù)及型號的確定： 電容器擬采用雙星形接線接在變電所的二次母線上，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況， 降低線損，改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮供電設(shè)備的效率，我們選 型電力電容器，每個電容器標(biāo)稱容量 30kvar，額定工作電壓為 的電容器，裝于電容器柜中，每柜裝 60 個，每柜容量為 1800Kvar，則需要電容器柜總數(shù)： N= 61 80 0 02 522 ???????????????? ecCUUgQ （ 24） 13 由于電容器柜分接在兩段母線上，且為了在每段母線上構(gòu)成三角型接線，因此每段母線上的電容器柜也應(yīng)分成機(jī)等的兩組，所以每段母線上每組的電容器柜數(shù) n 為： n= ?N = 取不小于計(jì)算值的整數(shù)，則 n=2，所以變電所電容器柜總數(shù) N＝ 2n＝ 4臺。 （ 3） 電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量： v a 641800 22 KUUNgQNCwacC ??????????????????? (25) （ 4） 人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)： Qa178。 c=Qz– Qc=– = Sac = k avQP acZ 2222 ???? COSф a178。 c= ?acZSP = 符合要 求。 ： 電容器的補(bǔ)償方式有三種，即單獨(dú)就地補(bǔ)償方式、分散補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。其中，集中補(bǔ)償方式將電容器集中裝設(shè)在企業(yè)總變電所的母線上，以專用的開關(guān)控制。這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是電容器的利用率較 高，管理方便，能夠減少電源線路和變電所主變壓器的無功負(fù)荷。其缺點(diǎn)是不能減少低壓網(wǎng)絡(luò)和高壓配出線的無功負(fù)荷，需另外建設(shè)專門房間。工礦企業(yè)目前多采用集中補(bǔ)償方式。 考慮到布置對稱和進(jìn)線方便，