yuan-gao山西某煤矿35kv变电所设计

山东科技大学课程设计（论文）说明书1前言本设计是为煤矿35kV供电系统而进行的设计。目的是建立35kV变电站，为煤矿提供可靠的用电。整个设计包括了35kV变电站设计的所有内容。同时考虑到煤矿供电系统的特点，对变电站的负荷进行了分组，达到合理、经济的目的；同时对功率因数进行补偿，使其达到0.9以上。通过短路电流计算，确定了系统主接线及运行方式，同时对校验电气设备、继电保护整定、采取限流措施等提供了依据。在选择电气设备时，考虑了变电站的室内外结构和布置、操作方便等问题。继电保护装置保证了被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障切除。考虑到电器设备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足了接触电压和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电所遭到雷击，还进行了防雷保护。采用了避雷器、避雷针、避雷线等保护措施，保证了安全。由于我自己能力有限，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不妥之处，恳请老师能够批评指正。山东科技大学课程设计（论文）说明书21概述本设计的矿变电所位于山西省静乐县境内，是一个终端变电所，只供杜家村煤矿用电，设计的电压等级为35/6kV。35kV线路为双回路进线，其中一线是从3公里外的静乐经过架空线路引接而来的是主要的电源来源，另一线是从从谢村通过架空线路引接而来。系统最大运行方式阻抗X*=0.4193；系统最小运行方式阻抗X*=0.7389。所用电由负荷端引出，经动力变压器提供，采用单母分段原则。1.1电源1.供电电压等级：35kV2．离矿井地面变电所的距离：4km3.系统电抗最大运行方式：minxX=0.4193最小运行方式：maxxX=0.73894．输电方式：架空线双回路5．出线过流保护动作时间：3秒6．电费收取方法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费，每千瓦6元。山东科技大学课程设计（论文）说明书31.2基本地质气象资料1．日最高温度39℃2．冻土层厚度0.8米3．主导风向西北4．最大风速4米/秒5．地震烈度7度附表一某煤矿用电负荷统计表用电设备名称UN(kV)PN(kW)KdcostanPca(kW)Qca(kvar)Sca(kVA)Ica(A)1、地面高压主井提升机620000.90.850.62180011162117.6203.8副井提升机616000.80.850.621280793.61505.9144.9压风机612000.80.9-0.5960-460.81066.7102.62、南风井通风机68000.70.8-0.8560-42070067.4压风机65000.70.80.75350262.5437.542.1低压设备65390.70.80.75377.3283471.645.43、北风井通风机68000.70.8-0.8560-42070067.4压风机65000.70.80.75350262.5437.542.1低压设备65390.70.80.75377.3283471.645.44、地面低压地面工业工场61879.60.70.770.821273.51044.31646.9158.5山东科技大学课程设计（论文）说明书4立井锅炉房69140.60.71.02548.4559.4783.475.4机修厂68880.40.651.17355.2415.2546.552.6坑木厂62470.40.71.0298.8100.8141.413.6选煤厂631640.60.80.751898.41423.82373228.3水源井61750.80.80.7514010517516.8工人村67350.50.71.02367.5374.952550.5其它用电设备66820.50.71.02341347.8487.146.95、井下高压主排水泵高637500.90.850.623187.51976.33750360.9主排水泵正625000.90.850.6221251317.52500204.66、井下低压井底车场66420.60.80.75385.2288.9481.546.3111采区69120.60.71.02547.2558.1781.575.2113采区69050.60.71.02543553.9775.774.6124采区68990.60.71.02557.4568.5796.376.6156采区616170.80.750.881212.81067.31617.1155.62负荷计算及无功补偿计算企业生产所需的电能，都是由电力系统供给，企业所需的电能都是通过企业的各级变电站经过电压变换后，分配到各用电设备。因此企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处的位置十分重要。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确地选择企业各级变电站的变压器容量、各种企业电力设备的型号、规格以及供电网所用的导线型号等提供科学依据。山东科技大学课程设计（论文）说明书52.1需用系数法统计负荷由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷的功率因数（cos）不同，一般又不同时工作，最大负荷不同时出现等情况。所以难以精确地计算变电所负荷。故本设计采用了较为精确的需用系数法来进行变电所负荷计算。其计算简便，煤矿系统的供电设计目前主要采用这种方法。其计算公式的一般表达式为：cadNPKP∑,kWtancacaQP,kvar/coscacaSP,kVA/(3)cacaNISU,A式中caP、caQ、caS用电设备的有功无功视在功率计算负荷；NP∑用电设备的总额定容量；NU额定电压；tan功率因数角的正切值；caI该用电设备的计算负荷电流；dK需用系数。根据负荷资料,求出各类成组设备的设备容量、tan、有功功率P、无功功率Q及视在功率S。需用系数法负荷计算的步骤从负载端开始逐级上推，到电源进线为止。山东科技大学课程设计（论文）说明书62.2负荷统计与计算2.2.1地面6kV高压主井提升机NP=2000kW,dK=0.9,cos=0.85,tan=0.62cadNPKP∑=0.92000=1800kW,caQ=caPtan=18000.62=1116kvar/coscacaSP=1800÷0.85=2117.6kVA,/(3)cacaNISU=203.8A副井提升机NP=1600kW,dK=0.8,cos=0.85,tan=0.62cadNPKP∑=0.81600=1280kW,caQ=caPtan=16000.62=793.6kvar/coscacaSP=1600÷0.85=1505.9kVA,/(3)cacaNISU=144.9A压风机NP=1200kW,dK=0.8,cos=0.9,tan=-0.48cadNPKP∑=0.81200=960kW,caQ=caPtan=960（-0.48）=-460.8kvar/coscacaSP=960÷0.9=1066.7kVA,/(3)cacaNISU=102.6A其它同理，在此不做赘述，最后统计结果见附表一山东科技大学课程设计（论文）说明书72.2.2地面工业广场地面工业广场的用电设备有一类负荷的辅助设备，负荷计算如下：主井辅助设备NP=259.8kW,dK=0.7,cos=0.7,tan=1.02cadNPKP∑=181.9kW,caQ=caPtan=1185.5kvar/coscacaSP=259.8kVA,/(3)cacaNISU=394.7A副井辅助设备NP=226.8kW,dK=0.7,cos=0.7,tan=1.02cadNPKP∑=158.8kW,caQ=caPtan=162kvar/coscacaSP=162kVA,/(3)cacaNISU=344.7A压风机辅助设备NP=483kW,dK=0.7,cos=0.75,tan=0.88cadNPKP∑=338.1kW,caQ=caPtan=297.5kvar/coscacaSP=450.8kVA,/(3)cacaNISU=684.9A消防水泵NP=55kW,dK=0.24,cos=0.8,tan=0.75cadNPKP∑=13.2kW,caQ=caPtan=9.9kvar/coscacaSP=16.5kVA,/(3)cacaNISU=25.1A污水泵山东科技大学课程设计（论文）说明书8NP=20kW,dK=0.75,cos=0.75,tan=0.88cadNPKP∑=15kW,caQ=caPtan=13.2kvar/coscacaSP=20kVA,/(3)cacaNISU=30.4A矿灯房NP=60.5kW,dK=0.7,cos=0.7,tan=1.02cadNPKP∑=42.4kW,caQ=caPtan=43.2kvar/coscacaSP=60.6kVA,/(3)cacaNISU=92.1A3、考虑到工业广场低压负荷有一类负荷的辅助设备，为了保证供电的可靠性，选两台变压器：.0.71589.11112.4NTTtpcaSSKSkVA可选S9-1250/10型变压器两台，其技术参数见表2-1型号额定电压额定损耗（Kw)阻抗电压空载电流连接组重量外形尺寸,m高压（kV)低压（Kv)空载短路%%S9-1250/1060.42.211.84.51.2Y,yn04.65t2.31*1.91*2.63变压器的负荷系数为：.1589.10.636221250caNTSS1、附表一全矿负荷计算统计高压侧负荷总计caP1800+1080+······+1212.8=18073.5kWcaQ1116+793.6+······1067.3=11087.1kvar最大负荷同时系数，0.9spK，0.95sqK，则：P=spKּcaP=0.918073.5=16266.2kW山东科技大学课程设计（论文）说明书9sqcaQKQ=0.9511087.1=10532.7kvar22SPQ=2216266.210532.7=19378.5Kva16266.2cos0.83919378.5NATPS2.3功率补偿2.3.1功率因数补偿在负载有功功率不变的情况下，当功率因数降低后，则发电机和变压器的工作电流增大，使其能够输出的有功功率下降（cosPS），使设备容量不能充分利用。电流增大，使电能损耗和导线截面增加（3cosPUI，当U不变，cos，则I，2PIR），电网的初期投资和运行费用也相应提高；电流的增大，还造成发电机、变压器和网络中的电压损失增大，电动机的端电压下降，从而减小了感应电动机的起动转矩和过负荷能力提高功率因数的关键，在于如何减少电力系统中各个部分所需要的无功功率，特别是减少负载从电网中取用的无功功率，使电网在传送一定的有功功率时，尽量少输送或不输送无功功率。提高功率因数的方法主要有：⑴提高用电设备本身的功率因数。在生产中，尽量采用鼠笼式异步发电机，避免电动机与变压器的转载运行；对不需调速的大型设备，尽量采用同步机，采用高压山东科技大学课程设计（论文）说明书10电动机等。在本设计中，扇风机和压风机就采用了同步电动机，它对该矿供电系统的功率因数具有一定的补偿作用。⑵人工补偿法。多采用同步调相机和静电电容器等人工补偿装置。目前矿井变电所多在6KV母线上装设静电电容器来进行集中补偿。并联移相电容器的简单原理：主要是利用电容器产生的无功功率与电感负载的无功功率相互交换，从而减小负载向电网吸取的无功功率，提高了整个负荷相对电源的功率因数。并联电容器补偿法有投资少，有功功率损耗小，运行维修方便，故障范围小、无震动与噪声、安装地点灵活等优点。其缺点是只能有级调节，而不能随负荷无功功率需要的变化进行自动平滑的调节。电容器组一般应采用“”接法。因为：⑴“”接线可以防止电容器容量不