企业供配电系统课程设计-(2)

信息与电气工程学院课程设计说明书（2013/2014学年第1学期）课程名称：企业供配电系统课程设计题目：林西35KV煤矿供电系统井上部分专业班级：自动化1001学生姓名：马磊学号：100410104指导教师：苗敬利、高敬格等设计周数：一周设计成绩：2014年1月9日2目录一、实验要求………………………………………………………31、原始数据及主要任务………………………………………32、技术要求……………………………………………………33、林西35KV煤矿全矿负荷统计表…………………………3二、负荷计算……………………………………………………42.1供电负荷分级……………………………………………42.2负荷计算…………………………………………………42.3电容器补偿计算……………………………………………6三、主变压器选择与主接线方案的确定…………………………73.1主变压器台数的确定原则…………………………………73.2主变压器的损失计算………………………………………73.3主变压器选型………………………………………………7四、下井电缆型号及截面的选择……………………………………8五、短路计算…………………………………………………………95.1短路电流计算………………………………………………95.2选择计算各基准值…………………………………………105.3计算各元件的标幺电抗……………………………………105.4计算各短路点的短路参数…………………………………11六、心得体会…………………………………………………………14七、参考文献…………………………………………………………153一、实验要求1、原始数据及主要任务矿井年产量：90万t；服务年限：75年；立井深度：0.36km；矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井：矿区冻土带厚度为0.35m，一般黑土；两回35kV架空电源线路长度：L1=L2=4KM；两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间：t1=t2=3s；本所35kV电源母线最大运行方式下的系统电抗:14.0minsX(dS=100MVA);本所35kV电源母线最小行方式下的系统电抗:23.0max.sX(dS=100MVA);井下6kV母线上允许短路容量:alS=100MVA；电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所6kV母线上补偿后平均功率因数要求值9.0cos.6a；地区日最高气温：Cm35；最热月室外最高气温月平均值：Com32.；最热月室内最高气温月平均值：Cim30.；最热月土壤最高气温月平均值：Csm27.。2、技术要求1）、35KV母线上的功率因数﹥0.9；电压损耗﹤5％，母线残缺﹥60％；2）、满足煤矿对供电的要求3）、满足煤矿安全规程要求；变电所设计规范等要求。43、林西35KV煤矿全矿负荷统计表设备名称负荷等级电压V线路类型电机型式单机容量kW安装/工作台数工作设备总容量kW需用系数dK功率因数cos离35kV变电所的距离km主井提升16000CY10001/110000．870．840．5副井提升16000CY6001/16000．850．820．4扇风机116000KT8002/18000．880．832．5扇风机216000KT8002/18000．880．832．5压风机16000CT3005/39000．870．870．2工房3380K——————4800.750.841.5修配厂3380C——450——4500．600．750．3地面低压1380C——————8000.720.780.1洗煤厂2380K——————11000．770．790．5啤酒厂1380K——————7500.760.852.8排水泵16000CX6005/318000．880．860．75井下低压2660CX————26000．710．77——注1.线路类型：C表示电缆线路；K表示架空线路。2.电机类型：Y表示绕线异步；X表示鼠笼异步；T表示同步。二、负荷计算2.1供电负荷分级工厂的供电负荷，根据《工业与民用供配电系统设计规范》（GBJ52修订本）规定，按其供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，分为以下三级：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或在政治、经济上将造成重大损失的企业，林西矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。二级负荷：中断供电将在政治、经济上将造成较大损失的企业，如主要设备损坏，连续生产过程被打断，造成减产等。三级负荷：一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。一级负荷属重要负荷，如中断供电将造成十分严重的后果，因此要求应由两个电源供电，对于一级负荷中特别重要的负荷，除要求两个电源外还要求必须增设应急电源，为保证对特别重要负荷的供电，严禁5将其他负荷接入应急供电系统。2.2负荷计算根据用电负荷表及负荷计算公式计算负荷，具体计算方法如下：1）主井提升机111.NdcaPKP=0.87×1000=870(kW)84.0cos65.0tanvar)(56687065.0tan1.1.kPQcaca)(10385668702221.21.1.kVAQPScacaca2）副井提升机)(51060085.0222.kWPKPNdca82.0cos70.0tanvar)(35751070.0tan2.2.kPQcaca)(6233575102222.22.2.kVAQPScacaca3)扇风机1)(70480088.0333.kWPKPNdca83.0cos67.0tanvar)(47270467.0tan3.3.kPQcaca)(8484727042223.23.3.kVAQPScacaca4)扇风机2)(70480088.0444.kWPKPNdca83.0cos67.0tanvar)(47270467.0tan4.4.kPQcaca)(8484727042224.24.4.kVAQPScacaca5)压风机)(78390087.0555.kWPKPNdca87.0cos57.0tanvar)(44678357.0tan5.5.kPQcaca)(9014467832225.25.5.kVAQPScacaca6）工房)(36048075.0666.kWPKPNdca84.0cos65.0tanvar)(23436065.0tan6.6.kPQcaca)(4302343602226.26.6.kVAQPScacaca7)修配厂)(27045060.0777.kWPKPNdca75.0cos88.0tanvar)(23827088.0tan7.7.kPQcaca)(3602382702227.27.7.kVAQPScacaca6同理可得其他负荷的有功、无功、视在功率计算负荷为其他设备的计算负荷设备名称)(kWPcavar)(kQca)(kVASca地面低压576461738洗煤厂8476611075啤酒厂571355673排水泵15849351840井下低压184615332400计算出井下6kV低压母线上的有功、无功、视在功率计算负荷为：9.0siKmiNidisicaPKKP1)(=(870+510+704+704+783+1584)0.9=4640(kW)var)(34629.0)1533446472472357566()tan(1kPKKQmiiNidisica)(5790364246402222kVAQPScacaca同理可得380V线上各负荷的有功、无功、视在功率计算负荷如下：miNidisicaPKKP1)(=（360+270+576+847+571）×0.9=2362(kW）miiNidisicaPKKQ1)tan(=（234+238+461+661+355）×0.9=1754(kvar)22cacacaQPS=2942(kVA)zP=4640+2362=7002（kW）zQ=3462+1754=5207(kvar)zS=8726(kVA)计算可得功率因数为：8.0cos。矿井所要求功率因数为0.9，故需用电容器补偿。2.3电容器补偿计算需要电容器的容量：)tan(tan21zCPQ式中CQ——补偿电容器的容量，单位：kvar7zP——总有功功率，单位：kW1tan——补偿前的功率因数，2tan——补偿后的功率因数,8.0cos19.0cos2计算可知：75.0tan149.0tan2CQ=7002×（0.75-0.49）=1821(kvar)电容器采用双星型接线接在变电所的二次母线上，因此选容量为30kvar，额定电压为3/3.6kV的电容器，装于电容柜中，每柜装9个，每柜容量为270kvar，则电容柜的总数为：N=1821÷270=6.7取7个柜利用电力电容补偿.容量为CQ＝270×7=1890补偿后变电所总无功功率：zQ＝5207-1890=3317补偿后的功率因数：903.0cos＝0.903满足要求由于煤矿变电所6kV供电采用单母线分段，电容器分别安装在一、二，三段母线上。故每段补偿电容器容量540kvar。分别安装2个电容柜。共计7个电容柜。满足无功功率的补偿要求三、主变压器选择与主接线方案的确定3.1主变压器台数的确定原则（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。（2）如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台应能承担全部一、二级负荷。（3）对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。（4）特殊情况下可装设两台以上变压器。3.2主变压器的损失计算补偿后的6千伏母线计算负荷即主变压器应输出的电力负荷，此时计算主变压器损失，在未选型之前可用负荷计算中的结果按下式近似计算如下：TP=caS02.0=0.02×8726=174kWTQ=zQ08.0=0.08×5207=417kvar变电所35KV母线总负荷为：)(71761747002kWPPPTcaz8var)(56244175207kQQQTcaz)(9117562471762222kVAQPSzzz3.3主变压器选型为了保证煤矿供电，并根据《煤矿安全规程》规定主变压器应选用一主一备，在一台主变压器故障或者检修时，另一台变压器必须保证煤矿的安全生产用电的原则。根据《煤矿电工手册》取事故负荷保证系数85.0sbK则每台变压器为：)(67779.0717685.0cos/kVAPKSZsbT7SF-10000,35/6.3kV变压器的主要参数型号规格（kVA）电压（kV）联结组别阻抗电压KU(%)空载电流OI(%)损耗（kW）重量（T）外形尺寸（m）长×宽×高高压低压空载短路7SF-10000356.3Ynd11(Y0/-11)7.50.813.65319.63.7×2.9×4.1根据矿井一、二级负荷占得比重大于SZ=9103kVA，可初选两台主变压器，考虑到矿井的深入，负荷的不断增加，选用型号3.6/35,100007SFKV电力变压器，作为主变压器。修配厂、工房选用kVS4.0/6,4009型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台；地面低压、啤酒厂选用kVS4.0/6,8009型铜线电力变压器；洗煤厂选用两台kVS4.0/6,8009型铜线电力变压器。矿井变电所主变压器两台采样分列同时运行，所以主变压器损耗计算如下：338.010000267772