第10章 变电所设计

煤矿企业地面35／6kV变电所设计此处添加标题某年产90万吨原煤的煤矿，其供电设计所需的基本原始数据如下：矿年产量：90万吨；服务年限：75年；矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井；立井深度：0.36km；冻土厚度：0.35m；矿井地面土质：一般黑土；两回35kV架空电源线路长度：L1＝L2＝6.5km；两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间：t1＝t2＝2.5s；本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：Xs.min＝0.12（Sd＝00MVA）；本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：Xs.max＝0.22（Sd＝100MVA）；井下6kV母线上允许短路容量：Sal＝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35kV母线上补偿后平均功率因数要求值：cosφ′35.a≥0.9；地区日最高气温：θm＝44℃；最热月室外最高气温月平均值：θm.o＝42℃；最热月室内最高气温月平均值：θm.i＝32℃；最热月土壤最高气温月平均值：θm.s＝27℃。设备名称负荷等级电压V线路类型电机类型单机容量kW安装台数――工作台数工作设备总容量kW需用系数Kd功率因数cosφ离35kV变电所的距离km12345678910111主机提升26000CY10001/110000.950.850.282副井提升16000CY6301/16300.940.840.203扇风机116000kT8002/18000.88-0.911.54扇风机216000kT8002/18000.88-0.911.55压风机16000CT2504/25000.9-0.890.366地面低压1380C8700.720.780.057机修厂3380C7500.60.70.208洗煤厂2380K9200.750.780.469工人村3380K4800.760.852.010支农3380K3600.750.852.711主排水泵16000CX5005/315000.880.860.6512井下低压2660CX23780.70.76设计步骤1234567负荷计算、主变压器选择、功率因数补偿供电系统拟定短路电流计算线路的选择高压电气设备选择保护装置的设置防雷设计设备名称电压工作设备总容量需用系数功率因数有功无功视在备注主机提升610000.950.859505891118副井提升66300.940.84592385706扇风机168000.88-0.91704-162722cosφ超前扇风机268000.88-0.91704-162722cosφ超前压风机65000.9-0.89450-115465cosφ超前地面低压0.388700.720.78626501802一级负荷两台S9-800机修厂0.387500.60.7450459643三级负荷S9-800洗煤厂0.389200.750.78690552884二级负荷两台S9-800工人村0.384800.760.85365226429三级负荷S9-500支农0.383600.750.85270167317三级负荷S9-400主排水泵625000.880.86212514752587井下低压0.6623780.70.76166514422203二级负荷只做地面部分合计95915357109861-1.计算各组负荷1-2低压变压器选择与损耗计算1-3初选主变压器Pca.6=Ksi(ΣPca+ΣΔPT)=0.85×(9591+61)=8204kWQca.6=Ksi(ΣQca+ΣΔQT)=0.85×(5357+280)=4792kvarkVA补偿前功率因数cosφ6=Pca.6／Sca.6=8204／9501=0.8635根据矿井一、二级负荷占的比重大，可初选两台主变压器，SF7-10000，35／6.3kV.2222ca6ca6ca6820447929501SPQ1-4功率因数补偿与电容器柜选择1．无补偿时主变压器的损耗计算无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故停运.2．35kV侧补偿前的负荷与功率因数3．计算选择电容器柜与实际补偿容量4．补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数5．补偿后主变压器最大损耗计算(β=Sca.6／SN.T)6．补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验22)(locscacacaKQQPS1-5主变压器校验1-6拟定绘制一次接线图(1)电源进线回路、35kV和6kV接线方式(2)各6kV负荷的分配(3)下井电缆回数确定求井下总负荷及计算电流Ica=445A根据井下开关的额定电流最大为400A，而《煤矿安全规程》规定：下井电缆至少两回，当一回因故停止供电时，其它电缆应能满足井下全部负荷的供电。所以，本题至少应选用3回，考虑到负荷分配和运行的灵活性，最后确定4回下井电缆，两两并联后分列运行。2拟定供电系统图3-1选取短路计算点并绘制等效计算图3-2选择计算各基准值选基准容量Sd＝100MVA，基准电压Ud1＝37kV，Ud2＝6.3kV，Ud3＝0.4kV则可求得各级基准电流3-3计算各元件的标么电抗（电源、变压器、线路）序号设备名称电压（kV）距6kV母线距离(km)线路类型1234567891011主井提升副井提升扇风机1扇风机2压风机地面低压机修厂洗煤厂工人村支农井下6kV母线666660.40.40.40.40.460.280.21.51.50.360.050.20.4622.70.65CCKKCCCKKKC3-4计算各短路点的短路参数最大运行方式下的三相短路电流最小运行方式下的两相短路电流注：（1）点短路电流计算（折算到6kV侧）I(3)21.m＝I*21.mId2＝0.1494×9.1646＝1.37kA'21K（2）井下母线短路容量计算（K7点）判断是否需要在地面加装限流电抗器井下6kV母线上允许短路容量100MVA4电气设备选择（略）5线路选择5-135kV电源架空线路选择按经济电流密度初选导线截面，按长时允许负荷电流、允许电压损失、机械强度校验。当一路故障时，另一路必须能保证全矿的供电，故最大长时负荷电流和正常工作电压损失均按一路供电考虑，但在计算导线经济截面时，可按每路最多承担0.65～0.75左右的总负荷电流考虑。NcacaloUSII335.eccaecJIS65.05-2主、副井提升机6kV电缆线路选择ca1ca2caN1118706175.5336SSIUniii112cN111828070628080=28120628.8PLUSU（两路单独供电分别计算）热稳定校验：取线路首端的最大三相短路电流（即6kV母线）5-36kV下井电缆选择1.在确定每回电缆中的负荷电流时，应该是0.75Ica的一半（0.75为井下负荷分配系数）ca1ca110.750.7544516722II2．按长时允许负荷电流校验从6kV母线到井口这一段电缆直埋地下，从井口到井下途经立井井筒，分两种情况校验3.按允许电压损失校验按其中一路两回电缆并联考虑，导线截面加倍。4.热稳定6kV母线短路电流，保护动作时间：井下6kV电网还有2～4级才到移动变电站终端负荷，故应定为0.9s5-4其他负荷组6kV电缆线路选择5-5其他负荷组6kV架空线路选择