【正文】 井 提 升 1 6000 C Y 1000 2/1 1000 0． 85 0． 82 0． 4 扇 風(fēng) 機(jī) 1 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 0． 82 2． 4 扇 風(fēng) 機(jī) 2 1 6000 K T 800 2/1 800 0． 87 0． 82 2． 2 壓風(fēng)機(jī) 1 6000 K T 300 5/3 900 0． 86 0． 86 0． 2 地 面 低 壓 1 380 C 1350 1250 0． 76 0． 82 0． 05 機(jī)修廠 3 380 C 450 450 0． 60 0． 75 0． 3 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 綜 采 車(chē) 間 3 380 C 480 480 0． 70 0． 78 0． 6 洗煤廠 2 380 K 1200 0． 76 0． 84 0． 5 大汪村 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 礦井年產(chǎn)量： 110 萬(wàn)噸 井筒深度： ， 服 務(wù) 年 限： 100 年 該礦井為地下水豐富礦井。 兩回 35kV 架空電源線路長(zhǎng)度： l1=l2=6km。 本所 35KV 電源母線最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗 : minXx = (Sj =100MVA)。 井下 6KV 母線上允許短路容量 : Sdy =50MVA。cos? = 最熱月室外最高氣溫月平均值： Cm ??42? 最熱月室內(nèi)最高氣溫月平均值 : Cm ??30? 最熱月土壤最高氣溫月平均值 : C??26? 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇 負(fù)荷分級(jí)與負(fù)荷曲線 供電負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電的要求 根據(jù)用電設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的作用，以及供電中斷對(duì)人身和設(shè)備安全的影響，電力負(fù)荷通?？煞譃槿齻€(gè)等級(jí)： 一級(jí)負(fù)荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)帶來(lái)極大的政治經(jīng)濟(jì)損失者。井花溝礦屬于國(guó)有能源部門(mén)，其中斷供電將有可能造成人員傷亡及重大經(jīng)濟(jì)損失，屬于一級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電，但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)）允許由一回架空線路供電。 井花溝礦屬于比較重要的工業(yè)部門(mén)，其供配電采用三條進(jìn)線，下設(shè)三個(gè) 35kv 的電力變壓器，平常用一臺(tái)主變，當(dāng)?shù)叵滤S富的春夏季一般采用兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。并分別用符號(hào) maxP 、maxQ 、 maxS 表示年有功、無(wú)功和視在最大負(fù)荷。如圖 22所示，年最大負(fù)荷maxP 延伸到 maxT 的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形面積，恰好等于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積，既全年實(shí)際消耗的電能 pA 。 而一般計(jì)算礦用最大負(fù)荷利用小時(shí)可以用公式近似計(jì)算： 5m ax 1504 WT ? （ 22） 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 其中 W既為礦井年產(chǎn)煤量（萬(wàn)噸 /年），井花溝礦年產(chǎn)量設(shè)計(jì)為 90 萬(wàn)噸，實(shí)際年產(chǎn)量 106 萬(wàn)噸。 礦井用電負(fù)荷計(jì)算 設(shè)備容量確定 將不同工作制的銘牌功率換算為統(tǒng)一的功率。 2）短時(shí)工作制（連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間在 10分鐘至 2 小時(shí)范圍內(nèi)）的電動(dòng)機(jī)按電動(dòng)機(jī)的額定容量確定。 3） 反復(fù)短時(shí)工作制（運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為反復(fù)周期地工作，每周期內(nèi)的接電時(shí)間不超過(guò) 10分鐘者）的電動(dòng)機(jī)，按電動(dòng)機(jī)暫載率為 25%時(shí)的額定容量確定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定容量不是 25%的暫載率時(shí)，應(yīng)按下式換算 ： eeeen PPP ??? 225 ?? (23) 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 式中 nP —— 換算的額定容量，千瓦； eP —— 與某一暫載率相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)銘牌功率，千瓦； e? —— 與 eP 相對(duì)應(yīng)的暫載率； 25? —— 換算的暫載率，既 25%。設(shè)該組用電設(shè)備有 n 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其額定總?cè)萘繛?NeP （ kw）。我們可以定義同時(shí)運(yùn)行系數(shù) siK 量全部電動(dòng)機(jī)的總額定容 的總和行的電動(dòng)機(jī)的額定容量在最大負(fù)荷期間投入運(yùn)?siK 本次設(shè)計(jì)所需用席數(shù)按照參考質(zhì)料均已記入表中 需用系數(shù)法計(jì)算電力負(fù)荷 在確定了容量后可以按需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷 1） 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、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。其計(jì)算公式為 ： ?? ndca PKP KW ?tan?? nca PQ KVA 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 22 cacaca QPS ?? KVA )3( ncaca USI ? A （ 2－ 6） 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 該用電設(shè)備組的有功、無(wú)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 nU —— 額定電壓， V tan? —— 功率因數(shù)角的正切值 caI —— 該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷電流， A dK —— 需用系數(shù) 2） 多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 在配電干線上或礦井變電所低壓母線上，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礦井變電所低壓 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) siK 。 nU —— 該干線或低壓母線上的額定電壓， V caI —— 該干線變電站低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷電流， A dK —— 需用系數(shù) dK 、 i?tan 、 inP? —— 分別對(duì)應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角的正切值、總設(shè)備容量 。 eP = 1400=1218kw Q10= 10P Pe= 1000=850kw Q20= 20P Pe= 800=696kw Q30= 30P Pe= 800=696kw Q40= 40P Pe= 900=774kw Q50= 50P Pe= 2720=2339kw Q50= 60P 考慮同時(shí)需用系數(shù) Ks ，有功功率取 ，無(wú)功功率取 ，得：總的有功功率為 9194KW，總的無(wú)功功率為 7306 KVar 。 功率因數(shù)的改變 經(jīng)計(jì)算全礦功率因數(shù) cos Φ＝ 9194/11743= 若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。電流增大同樣會(huì)引起電 壓損失的增大。 需要電容器的容量： Qc＝ Pz（ tgΦ 1－ tgΦ2 ） (28) 式中 Qc—— 補(bǔ)償電容器的容量，單位：千乏 Pz—— 總有功功率， 單位：千瓦 tgΦ 1—— 補(bǔ)償前的功率因數(shù)， tgΦ2 —— 補(bǔ)償后的功率因數(shù) , 21 ???? 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 計(jì)算可知， tgΦ 1＝ , tgΦ2= Qc＝ 9194(0. ) =4109 選擇 GR1C08型電容柜，容量為 270 千 法 。 270= 取 16個(gè)柜 利用電力電容補(bǔ)償 容量為 Qc＝ 270 16＝ 4320 千 法 補(bǔ)償后變電所總無(wú)功功率： Qz＝ 73064320=2986千 法 補(bǔ)償后的功率因數(shù)： cos 248。 由于煤礦變電所 6千伏供電采用 單 母線分段，電容器分別安裝在一 、 二 ，三 段母線上。分別安裝 5 個(gè)電容柜。滿足無(wú)功功率的補(bǔ)償要求 。對(duì)于城郊變電站，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 (1)對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 (3)對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 1～ 2 級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。 主變壓器損失計(jì)算 補(bǔ)償后的 6 千伏母線計(jì)算負(fù)荷即主變壓器應(yīng)輸出的電力負(fù)荷，此時(shí)計(jì)算主變壓器損失，在未選型之前可用（ 負(fù)荷計(jì)算中的）公式計(jì)算負(fù)荷按下式近似計(jì)算如下： 2 2 81 1 4 0 ????? ? caT SP kw 5827 2 8 ????? ZT kvar 變電所 35 千伏母線總負(fù)荷： 9 3 8 82 2 89 1 6 0 ?????? ? TcaZ PPP kW 7 8 6 35 8 27 2 8 1 ?????? TzZ Q kvar 1224522 ??? ZZZ QPS kVA 主變壓器選型 為了保證煤礦供電，主變壓器應(yīng)選用一主一備，在一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器必須保證煤礦的安全生產(chǎn)用電的原則。 SF10000/35 型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 表 SF10000/35 型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù) 容量 kVA 高壓額 定值 kV 低壓額 定值 kV 阻抗電壓％ 空載電流％ 空載損耗kW 負(fù)載損耗kW 10000 35 53 礦井變電所主變壓器兩臺(tái)采樣分列同時(shí)運(yùn)行，所以主變壓器損耗計(jì)算如下： 100002 83992 ???? nTSS? 有功損耗： 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 kT PPP ???? 20 22 ? 3 ????? kW 無(wú)功損耗： kT Q 20 22 ????? 9 21 0 0 %1 0 0%220 ????????? ?? nk SUI ? kvar 由以上計(jì)算，則 35 千伏母線總負(fù)荷為： 9 2 9 31339 1 6 0 ?????? ? TcaZj PPP kW 8 1 5 8 6 3 ?????? TzZj Q kvar 1236322 ??? ZZZj QPS kVA 全礦年電耗與噸煤電耗 取最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù) 4000max ?T 小時(shí)，則年電耗 nA 為： 3 7 1 7 2 0 0 04 0 0 09 2 9 3m a x ???? TPA Zjn 度 則噸煤電耗 tA 為： 0 0 0 0 0 03 7 1 7 2 0 0 0 ??? tAA nt 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 3 供電系統(tǒng)的確定與短路計(jì)算 短路電流的分類(lèi)與計(jì)算目的 短路點(diǎn)的設(shè)置見(jiàn)圖 ，等值電路圖見(jiàn)圖 。其他如操作人員帶負(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作；鳥(niǎo)獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等現(xiàn)象也能引起短路。第一種是對(duì)稱短路，后兩種是不對(duì)稱短路。 短路的危害 發(fā)生短路時(shí)，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。不對(duì)稱短路所造成的零序電流，會(huì)在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備安全 。 （ 2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。 （ 4） 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 短路電流計(jì)算的標(biāo)幺值法 對(duì)較復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計(jì)算短路電流時(shí)采用標(biāo)么制進(jìn)行計(jì)算比較簡(jiǎn)便。 35kv 供電系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 在短路計(jì)算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個(gè)量。下面我們就要標(biāo)么值法進(jìn)行短路電流的計(jì)算 。 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值 選取基準(zhǔn)容量： dS ＝ 100MVA 選取短路點(diǎn)所在母線的平均電壓為基準(zhǔn)電壓，即 ： 計(jì)算 1K 點(diǎn)，選取 dU ＝ 37kV， 3731001 ???dIkA 計(jì)算 2K 點(diǎn)及其其它短路點(diǎn)時(shí)，選取 dU ＝ ， ???dIkA 37kV 母線最大運(yùn)行方式時(shí)系統(tǒng)阻抗 minsx ＝ ，小運(yùn)行方式時(shí)系統(tǒng)阻抗為 maxss ＝。 表 短路參數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總表 運(yùn)行方式 最大運(yùn)行方式 最小 備注 短路參數(shù) ??3K