煤礦35kv地面變電所供電系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ............661第一章 概述本設計的礦變電所位于山西省李莊境內，是一個終端變電所，只供李莊煤礦用電，設計的電壓等級為 35/6kV。35kV 線路為雙回路進線，系統最大運行方式阻抗 X*=；系統最小運行方式阻抗 X*=。所用電由負荷端引出，經動力變壓器提供，采用單母分段原則。 電源1. 供電電壓等級：35kV2． 離礦井地面變電所的距離：4km3. 系統電抗最大運行方式： ?minxX=最小運行方式： ax= 輸電方式：架空線雙回路 出線過流保護動作時間：3 秒 電費收取方法：兩部電價制，固定部分按最高負荷收費，每千瓦 6 元。 基本地質氣象資料 1． 日西北4． 最大風速 4 米/秒5． 地震烈度 7 度1第二章 負荷計算及變壓器選擇 負荷分析為了滿足電力用戶對供電可靠性的要求，即停電所造成的影響不同，同時又考慮到供電的經濟性，根據用電設備在企業中所處的重要地位，以方便在不同情況下區別對待，通常將電力負荷分為 3 類。 負荷分類一類負荷（一級負荷） 。凡因突然中斷供電，可能造成人身傷亡或重要設備損壞事故，給國民經濟造成重大損失的或在政治上產生不良影響的負荷，均屬一類負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。例如：煤礦主通風設備，井下主排水泵，副井提升機。一類負荷應有兩個獨立的電源供電，對有特殊要求的一類負荷，兩個獨立電源應來自不同的地點，以保證供電的可靠連續性要求。二類負荷(二級負荷) 。凡因突然中斷供電，造成大量廢品或大量減產形成較大經濟損失的負荷，屬于二類負荷。例如：煤礦的集中提煤設備，地面空氣壓縮機，井下采區變電所等。對于二類負荷應有兩個電源，并且兩回路電源應盡量取自不同的變電所或母線段。三類負荷（三級負荷） 。不屬于一類和二類的所有其他負荷均為三類負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。 負荷曲線年最大負荷：就是指一年中典型日負荷曲線（全年至少出現 3 次的最大工作2班負荷曲線）中的最大負荷，即 30min 內消耗電能最大時的平均負荷。并分別用符號 maxP、 aQ、 maxS表示年有功、無功和視在最大負荷。年最大負荷小時是這樣一個假想時間，電力負荷按照年最大負荷 maxP持續運行 axT時間所消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗電能。年最大負荷利用小時： PApdefmaxax ， h （21）式中 ——全年消耗的有功電能，kw h。 礦井用電負荷計算 設備容量確定將電動機不同工作制的銘牌功率換算為統一的功率。1）長期工作制（連續運轉時間在 2 小時以上者）的電動機，按電動機的額定容量。2）短時工作制（連續運轉時間在 10 分鐘至 2 小時范圍內）的電動機按電動機的額定容量確定。如此類電動機正常不使用（事故或檢修時用）支線上的負荷按額定容量確定；干線上的負荷可不考慮。3）反復短時工作制（運轉時為反復周期地工作，每周期內的接電時間不超過 10 分鐘者）的電動機，按電動機暫載率為 25%時的額定容量確定，當電動機銘牌上的額定容量不是 25%的暫載率時，應按下式換算： eenPP??25? (22)式中 n——換算的額定容量，千瓦； e——與某一暫載率相應的電動機銘牌功率，千瓦； ?——與 e相對應的暫載率； 25——換算的暫載率，既 25%。 需用系數的含義以一組用電設備來分析需用系數 dK值的含義。設該組用電設備有 n 臺電動機，其額定總容量為 NeP（kw） 。則當此用電設備組滿載運行時需從電網接用容量。 3?NeP? ； KW （23）式中 Ne——用電設備從電網吸收容量，KW； ——n 臺電動機的加權平均效率 ???niinNNP121.?? （24）然而 n 臺電動機同時運行的可能性很小。我們可以定義同時運行系數 siK量全 部 電 動 機 的 總 額 定 容 的 總 和行 的 電 動 機 的 額 定 容 量在 最 大 負 荷 期 間 投 入 運?siK本次設計所需用席數按照參考質料均已記入表中 本系統的負荷計算計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用 30 分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。在確定了容量后可以按需用系數法計算負荷用電設備組計算負荷的確定用電設備組是由工藝性質相同、需用系數相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中，可以根據具體情況將用電設備分為若干組，再分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算公式為： ??ndcaPKKW?tQKVA2cacaS?KVA)(nUIA4 （2－5）式中 caP、 Q、 caS——該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；?n——該用電設備組的設備總額定容量，KWU——額定電壓，Vtan?——功率因數角的正切值caI——該用電設備組的計算負荷電流，AdK——需用系數多個用電設備組的計算負荷。在配電干線上或礦井變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現，因此在求配電干線或礦井變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數 siK。具體計算公式如下： ???miindscaPKP1)( i=1， 2，3…….mi iindscaQ1ta?2caS? )3(ncaUI? (26)式中 caP、 、 ——為配電干線或變電站低壓母線有功、無功、視在功率計算負荷； siK——同時系數m ——為配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備總數 。nU——該干線或低壓母線上的額定電壓，VcaI——該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流，AdK——需用系數5dK、 i?tan、 iP?——分別對應于某一用電設備組的需用系數、功率因數角的正切值、總設備容量。 原始資料6表 21 礦井原始數據Table 21 The original data of coal mine設備容量 kW 計算容量編號 設備名稱 電動機型式電動機額定容量kW安裝臺數/工作臺數 安裝容量 工作容量需用系數 cosφ有功功率kW無功功率kvar視在功率kVA年最大工作小時數1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13一123二三四123456五六1234七1234地面高壓主井提升機副井提升機壓風機南風井北風井地面低壓機修廠家屬區工業廣場排矸系統洗煤廠水源井井下高壓主排水泵（最大涌水量）主排水泵（最小涌水量）井下低壓350 變電所430 變電所520 變電所井底車場統計計算結果全礦合計繞線繞線同步同步同步2022160060016001600125012501/11/13/22/12/15/3 5/2 20221600180032003200625062502022160012001600160088873531641753750250091290589964214881488830834894897848135051182161433000150036008760876020222022543540005000202250004200420042004200756 全礦計算負荷電容器補償容量補償后負荷主變壓器損耗全礦總負荷 8 計算負荷：根據所給原始資料計算過程如下；地面高壓：主井提升機：????????PQ2722??cacaS副井提升機：???.???ndecapk6793t? ???cacapS壓風機：48..ostn????????cacapS南風井： ?????ndecapk21t??PQ9?????cacaQpS北風井：???????cacapS地面低壓: 機修廠：????.???..32??cacapS家屬區：?????ndecapk97421t????cacapS工業廣場：?????ndecapk142513t?????cacapS10排矸系統：?????ndecapk4t?????cacapS洗煤廠： ????.?ndecapk1423751t??..892??cacapS水源井：5..0641os1tn2????.?ndecapk0151t??..4222??cacapS井下高壓:主排水泵(大)： ????.??ndecapk19621t????cacapS主排水泵(小)： ????11???ndecapk376t? ???cacapS井下低壓350 變電所：????.??ndecapk187t??PQ7..??cacapS430 變電所：??????ndecapk921t????cacapS520 變電所：??????ndecapk81t????cacapS井底車場：.?????ndecapk12????..2??cacapS 全礦負荷統計a、全礦高壓負荷總計 .將全礦各組高壓計算負荷相加,即 ?????cP.?caQkvarb、 6KV 側總的計算負荷,應考慮各組間最大負荷的同時系數,取 Ksp=,Ksq=,則 ????caspPK..casqQkvar ??????ANT? 無功功率的補償根據《全國供用電規則》的規定：高壓供電的工業用戶功率因數應該在 以上，所以當變電所的功率因數低于 時，應采取人工補償措施，補償后的功率因數應不低于 。目前 35KV 變電所一般是采用 6KV 母線上裝設并聯電容器進行集中補償的方法來提高變電所的功率因數。電容器補償容量的計算a、電容器所需補償容量。因全礦的自然功率因數： ?ANT?，低于，所以應該進行人工補償,補償后的功率因數應該達到 以上,.??以上,則全礦所需補償容量為 6420).(13)tan(t. ?????cANTcPQ?13b、電容器柜數及型號的確定。電容器擬采用雙星形接線接在變電所的二次母線上,因此選標稱容量為 30kvar、額定電壓為 的電容器,裝于電容器柜中,每柜裝 15 個,每柜容量為 450kvar,則電容器柜總數為 1)(4502)( ????NCWncUqQ由于電容器柜要分接在兩段母線上,且為了在每段母線上構成雙星形接線,因此每段母線上的電容器柜應分成相等的兩組,所以每段母線上每組的電容器柜數n 為 416?N變電所電容器柜總數 N=4,則 n=16c、電容器的實際補償容量為： ).6(1450)( 22 ????NCWcUqQkvard、人工補償后的功率因數 ?????Cac..722??acacQPS??ac? 符合要求 主變壓器的選擇 主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量一般按變電站建成后 5～10 年的規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10～20 年的負荷發展。對于城郊變電站，主變壓器容量應與城市規劃相結合。14（2）根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。（3）同級電網的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發，推行系列化、標準化。 主變壓器臺數的確定(1)對大城市郊區的一次變電站，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。(2)對地區性孤立的一次變電站或大型工業專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。(3)對于規劃只裝設兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1～2 級設計，以便負荷發展時，更換變壓器的容量。3 計算過程由于本變電所有一類負荷，所以選擇兩臺主變電器。查資料可確定S7－20220/35 型變壓器，其技術參數如表 22 所示：表