煤礦供電系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　礦業(yè)工程學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　題目： 某C煤礦采區(qū)供電設計 </p><p>　　專業(yè)： 采礦工程 </p><p>　　作者： 袁龍龍

2、 </p><p>　　指導老師： 曹金燕 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計初步設計了煤礦地面35kV變電系統(tǒng)。用需用系數(shù)法進行全礦負荷計算，再進行無功率補償，根據(jù)補償后的負荷結果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算，選擇了電纜型

3、號及長度，制定了礦井變電所的主結線方式、運行方式、繼電保護、防雷與接地保護方案。選擇了斷路器、隔離開關、繼電器、變壓器等電氣設備，繪制了供電系統(tǒng)圖。</p><p>　　對礦山企業(yè)進行可靠、安全、經(jīng)濟、合理的供電，對提高經(jīng)濟效益及保證安全生產(chǎn)方面都十分重要。</p><p>　　關鍵字：負荷計算; 負荷統(tǒng)計；變電站;運行方式；經(jīng)濟；安全</p><p><b&

4、gt;　　Abstract</b></p><p>　　The design of the coal mine ground 35kV substation design. According to the results of load calculation, the main transformer of the substation is determined by the load stat

5、istics of 35KV substation.. The short-circuit current for power supply system is calculated, and the main knot line mode, operation mode and relay protection scheme of the substation are formulated.. Select the circuit b

6、reaker, isolated switch, relay, transformer and other electrical equipment.</p><p>　　It is very important for the mine enterprise to carry on the reliable, safe, economical and reasonable power supply, which

7、 is very important to improve the economic benefit and guarantee the safety..</p><p>　　Keywords: load calculation; load statistics; substation; operation mode; economy; safety.</p><p><b>　

8、　目 錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1.概論2</b></p><p>　　1.1供電設計目的2</p><p>　　1.2 井上供電

9、設計一般步驟2</p><p>　　1.3供電設計的基本要求3</p><p>　　2.全礦負荷統(tǒng)計4</p><p>　　2.1 負荷計算的目的4</p><p>　　2.2 負荷計算方法4</p><p>　　2.3 負荷計算過程5</p><p>　　2.4 全礦井上下合計1

10、1</p><p>　　2.5 無功補償計算及電容器柜選擇11</p><p>　　3.主變壓器的選擇13</p><p>　　3.1 變壓器的選取原則13</p><p>　　3.2 變壓器選擇計算13</p><p>　　3.3 變壓器損耗計算14</p><p>　　3.4 變壓

11、器經(jīng)濟運行23</p><p>　　4.井上供電系統(tǒng)的接線方案20</p><p>　　4.1 井上供電系統(tǒng)的擬定原則21</p><p>　　4.2 井上供電系統(tǒng)圖22</p><p>　　5.短路電流計算23</p><p>　　5.1 短路電流計算的目的23</p><p>　

12、　5.2 短路電流計算中應計算的數(shù)值23</p><p>　　5.3 三相短路電流計算的步驟23</p><p>　　5.4 短路電流計算過程23</p><p>　　6.10kv供電線路的選擇29</p><p>　　6.1 電纜選擇原則29</p><p>　　6.2 電纜長度的確定29</p&g

13、t;<p>　　6.3 電纜型號的確定29</p><p>　　7.35kv供電線路選擇34</p><p>　　7.1 供電線路選擇原則34</p><p>　　7.2 選擇步驟36</p><p>　　8.電氣設備的選擇36</p><p>　　8.1 電氣設備的選擇原則36</p&

14、gt;<p>　　8.2 5v開關柜的選擇36</p><p>　　8.3 斷路器的選擇37</p><p>　　8.4 電流互感器的選擇38</p><p>　　8.5 10kv開關柜的選擇38</p><p>　　8.6 斷路器的校驗38</p><p>　　8.7 電流互感器的校驗39&

15、lt;/p><p>　　9.繼電保護設定40</p><p>　　9.1.斷路器上保護的設置與配合40</p><p>　　9.2 各10KV低壓饋出線斷路器的設置與配合40</p><p>　　9.3 10KV聯(lián)絡開關的保護設置與配合。40</p><p>　　9.4 變壓器的保護設置40</p>

16、<p>　　9.5 變壓器的氣體保護40</p><p>　　9.6 變壓器的差動保護40</p><p>　　9.7 變壓器過負荷保護40</p><p>　　9.8 變壓器的過流保護42</p><p>　　10.變電所的防雷與接地43</p><p>　　10.1變配電所的防雷設計43&l

17、t;/p><p>　　10.2變電所的防雷措施44</p><p>　　10.3接地裝置的設計及計算45</p><p>　　10.3.1保護接地方案設計45</p><p>　　10.3.2保護接地裝置計算45</p><p><b>　　設計總結47</b></p><

18、;p><b>　　致謝語46</b></p><p><b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　文獻翻譯50</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　由于煤礦生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的

19、要求，尤其是煤礦地面供電系統(tǒng)作為整個煤礦供電開端，對整個煤礦供電的安全，可靠，經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。</p><p>　　本論文根據(jù)煤礦變電所的設計原則，對某C礦井地面35KV變電所設計展開了全面的設計與研究。</p><p>　　首先根據(jù)需要系數(shù)法進行了負荷計算，并進行無功補償，選定變壓器。根據(jù)變電所主接線的設計原則，對變電所的主接線進行設計，高壓35kV采用全橋接法,10kV母線采用

20、單母分段接線形式。采用標幺值法進行了短路電流計算。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設備的規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠自動地、迅速地、有選擇地將故障設備從系統(tǒng)中切除，以免事故的擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了設計。防雷保護是變電所保護中不可缺少的一項保護措施，本文采用了在線路上安裝閥型避雷器對其進行防雷保護，并在變電所四周裝設避雷針.</p><p>&

21、lt;b>　　1、概論</b></p><p>　　煤礦的供電系統(tǒng)有著很高的要求，這些要求是： 1、供電可靠 所謂供電可靠，就是要求供電不間斷。一旦煤礦供電中斷，將會給煤礦人身及財產(chǎn)安全帶來嚴重威脅?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：礦井應有兩回路來自不同變電所的電源線路，當任一回路發(fā)生故障停止供電時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。 2、供電安全 井下供電容易導致觸電或由電火花引起的瓦斯煤塵爆炸等

22、事故，所以，必須采取一系列技術措施，制定嚴格的管理制度，保證安全供電。 3、供電質量良好 對煤礦供電，不但要求電能數(shù)量滿足生產(chǎn)需要，而且要求供電電能質量良好：即頻率波動范圍不得超過額定頻率的±0.5赫茲，電壓波動范圍不得超過額定電壓的±5%。 4、供電經(jīng)濟 煤礦供電設備耗電量很大，如果供電系統(tǒng)設計不合理，電器設備使用不當，會造成功率因數(shù)降低，線路損耗加大，使生產(chǎn)成本上升。因此，保證煤礦供電的經(jīng)濟性意義重大。</

23、p><p><b>　　1.1供電設計目的</b></p><p>　　為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導線等提供技術參數(shù)。</p><p>　　負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設備和元件，如導線

24、、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。</p><p>　　1.2 井上供電設計一般步驟</p><p><b>　　負荷統(tǒng)計計算</b></p&g

25、t;<p><b>　　無功功率計算及補償</b></p><p>　　全礦變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇</p><p>　　全礦變電所主接線設計</p><p><b>　　高壓配電系統(tǒng)設計</b></p><p>　　全礦供、配電系統(tǒng)短路電流計算</p>&

26、lt;p>　　變電所高、低壓側設備選擇</p><p><b>　　電路保護</b></p><p>　　1.3供電設計的基本要求</p><p><b>　　1.供電安全</b></p><p>　　供電安全具有兩個方面的意義，即防止人身觸電和防止由于電氣設備的損壞和故障引起的電氣火災及瓦斯

27、、煤塵爆炸事故。</p><p>　　煤礦井下空間狹小、潮濕陰暗，井下電氣設備的受潮和機械損傷容易發(fā)生人身觸電事故；供電線路和用電設備的損傷和故障產(chǎn)生的電氣火花，會造成火災或瓦斯、煤塵爆炸事故。因此，為了避免事故的發(fā)生，在煤礦供電工作中，應按照有關規(guī)定，采取防爆、防觸電、過負荷及過流保護等一系列技術措施和管理制度，消除各種不安全因素，確保供電的安全。</p><p><b>　　

28、2.保證供電質量</b></p><p>　　衡量供電質量高低的技術指標是頻率的穩(wěn)定性和電壓的偏移。交流電的頻率對交流電動機的性能有著直接的影響，頻率的變動會影響交流電動機的轉速。按照《電力工業(yè)技術管理法規(guī)》規(guī)定，對于額定頻率為50Hz的工業(yè)用交流電，其頻率相對于額定值的偏差不允許超過±0.2-±0.5Hz，即為額定頻率的±0.4-±1％。</p>

29、<p>　　電壓偏移是衡量供電質量的又一重要指標。所謂電壓偏移，是指用電設備在運行中，實際的端電壓與其額定電壓的偏差。用電設備對—定范圍內的電壓偏移具行適應能力，但隨著電壓偏移的增大，用電設備的性能將會惡化，嚴重時會造成設備的損壞。</p><p><b>　　3.技術經(jīng)濟合理</b></p><p>　　技術經(jīng)濟合理是指在滿足上述三項要求的前提下，使供電

30、系統(tǒng)的投資和運行達到最佳的經(jīng)濟效益。供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。</p><p>　　此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。</p><p><b>　　2、全礦負荷統(tǒng)計</b></p><p>　　2.1 負

31、荷計算的目的</p><p>　　為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導線、以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。</p><p>　　負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設備和載流部分

32、有過熱的危險，輕者使線路和配電設備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。</p><p>　　2.2 負荷計算方法</p><p>　　供電設計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質的企業(yè)負荷均適

33、用，且計算結果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。</p><p>　　本設計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：</p><p>　　用電設備組計算負荷的確定</p><p>　　用電設備組是由工藝性質相同需要系數(shù)相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設備分為若干組，在分別計算各用電設備組的計

34、算負荷。其計算公式為：</p><p>　　，kW </p><p>　　, kvar </p><p><b>　　，kVA </b></p><p>　　式中、、——該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；</p>

35、<p>　　——該用電設備組的設備總額定容量，kW；</p><p>　　——功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——需要系數(shù)，由表查得。</p><p>　　2、多組用電設備組的計算負荷</p><p>　　在配電干線上或車間變電所低壓母線上，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(xiàn)，因此在求配

36、電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下：</p><p>　　、 </p><p>　　式中、、——為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；</p><p><b>　　——同時系數(shù)；</b></p><p>　　m——該配電干線或變電站低

37、壓母線上所接用電設備組總數(shù)；</p><p>　　——分別對應于某一用電設備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設備容量</p><p>　　2.3 負荷計算過程</p><p>　　1 各用電設備組負荷計算</p><p><b>　?。?）對主提升機</b></p><p>　　=0.82，=0

38、.85，=0.62 P=638KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；</p><p>　?。?）對材料斜井絞車</p><p>　　=0.75，=0.80，=0.7 P=400KW</p><

39、p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；</p><p>　?。?）主斜井皮帶輔助設備</p><p>　　=0.70，=0.70，=1.02 P=31KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p>&l

40、t;p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；</p><p>　?。?）材料斜井絞車房</p><p>　　=0.7，=0.7，=1.02 P=56KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p

41、>　　視在功率 kVA；</p><p>　　表2—1 主斜井負荷統(tǒng)計表</p><p>　?。?）對回風斜井主風機</p><p>　　=0.93，=0.85，=0.62 P=950KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p>&l

42、t;p>　　視在功率 kVA；</p><p>　?。?）對皇后風井主風機</p><p>　　=0.93，=0.85，=0.62 P=4、1500KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；

43、 </p><p>　?。?）對程莊風井壓風機</p><p>　　=0.75，=0.85，=0.62 P=280KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA； </p><p>　?。?）皇后風

44、井壓風機</p><p>　　=0.75，=0.85，=0.62 P=280KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA；</p><p>　　表2—2 風機配電負荷統(tǒng)計表</p><p>　?。?

45、）副井井口及平車場</p><p>　　=0.7，=0.7，=1.02 P=60KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　?。?）主井地面生產(chǎn)系統(tǒng)</p><p>　　=0.7，

46、=0.7，=1.02 P=128KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA</p><p><b>　?。?）鍋爐房</b></p><p>　　=0.7，=0.75，=0.88 P=342KW&

47、lt;/p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　?。?）熱風爐及空氣加熱設備</p><p>　　=0.75，=0.75，=0.88 P=148KW</p><p>　　則;有功功率 kW

48、；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 .3kVA</p><p><b>　?。?）機電修理車間</b></p><p>　　=0.3，=0.65，=1.17 P=216KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><

49、p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA</p><p><b>　?。?）漁場取水泵房</b></p><p>　　=0.8，=0.85，=0.62 P=138KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；

50、</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　　表2—3 車間配電負荷統(tǒng)計表</p><p>　?。?）皇后風井生活泵房</p><p>　　=0.8，=0.8，=0.75 P=3KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；&

51、lt;/p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　?。?）生活污水處理設備</p><p>　　=0.7，=0.75，=0.88 P=19.7KW</p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA &

52、lt;/p><p>　　則;有功功率 kW；</p><p>　　無功功率 kvar；</p><p>　　視在功率 kVA</p><p>　　表2—4 皇后風井功率負荷統(tǒng)計</p><p>　　2.4 全礦井上下合計</p><p><b>　　取系數(shù)K=O.9</b

53、></p><p>　　無補償時功率因數(shù)為：</p><p>　　2.5無功補償計算及電容器柜選擇</p><p><b>　　(1)無功補償計算</b></p><p>　　當采用提高用電設備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時，就需要增設人工補償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補償廣泛采

54、用靜電電容器作為無功補償電源。</p><p>　　用電力電容器來提高功率因數(shù)時，其電力電容器的補償容量用下式計算：</p><p>　　式中——平均負荷系數(shù)，</p><p>　　——補償前功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——補償后要達到的功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　本設計要求功率因數(shù)達到0.

55、9及以上。假設補償后10kV側功率因數(shù)，，取0.82，則所需補償容量由公式計算得：</p><p><b>　　kvar</b></p><p>　　(2)電容器柜的選擇及實際補償容量計算</p><p>　　本設計采用高壓集中補償方式。因礦井地面變電所10kV母線為單母分段接線，故所選電容器柜應分別安裝在兩段母線上，即電容器柜數(shù)應取偶數(shù)?，F(xiàn)選

56、用GJZK-1-03型高壓靜電電容柜，每柜安裝容量360kvar，據(jù)此可計算出電容器柜的數(shù)量為：</p><p><b>　　取偶數(shù) N=10</b></p><p>　　則 實際補償容量為： kvar</p><p>　　折算為計算容量為： kvar</p><p>　　補償后10kV母線側總計算負荷及功率因數(shù)校驗&

57、lt;/p><p>　　功率補償后10kV側</p><p>　　有功功率 kW</p><p><b>　　無功功率 </b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　大于0.9 滿足要求。</p><p&g

58、t;　　補償后的無功功率 因此kva</p><p><b>　　3、主變壓器的選擇</b></p><p>　　3.1 變壓器的選取原則</p><p>　　變電所的容量是有其裝設的主變壓器容量所決定的。從供電的可靠性出發(fā)，變壓器臺數(shù)是越多越好。但變壓器臺數(shù)增加，開關電器等設備以及變電所的建設投資都要增大。所以，變壓器臺數(shù)與容量的確定，應全面

59、考慮技術經(jīng)濟指標，合理選擇。</p><p>　　當企業(yè)絕大多數(shù)負荷屬三級負荷，其少量負荷或由鄰近企業(yè)取得備用電源時，可裝設一臺變壓器。如企業(yè)的一、二級負荷較多，必須裝設兩臺變壓器。兩臺互為備用，并且當一臺出現(xiàn)故障時，另一臺能承擔全部一、二及負荷。特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器。例如分期建設大型企業(yè)，其變電站個數(shù)及變壓器臺數(shù)均可分期投建，從而臺數(shù)可能加多。</p><p>　　3.2 變壓

60、器選擇計算</p><p><b>　　1、用電負荷分析</b></p><p>　　一級負荷：包括副提升機、主扇風機、井下主排水泵各項，其總負荷為2184kW，占全礦總負荷的33.6%。</p><p>　　二級負荷：包括主提升機、壓風機、選煤廠、地面低壓（生產(chǎn)負荷占75%）、一采區(qū)、二采區(qū)、井底車場各項，其總負荷為3171.5kW，占全礦總

61、負荷的48.8%.</p><p>　　三級負荷：包括礦綜合廠、機修廠、地面低壓負荷的15%、工人村、支農各項，其總負荷為1142.5kW，占全礦總負荷的17.6%。</p><p>　　2、根據(jù)礦井主變壓器的選擇條件，一般選兩臺，當一臺故障停運時，另一臺必須保證一、二級負荷的用電。在上述分析中一、二級負荷占全礦總負荷的82.4%，當兩臺變壓器中一臺停止運行時，另一臺必須保證82.4%的正

62、常供電，再考慮將來的發(fā)展情況，礦井不斷延伸，負荷不斷增加，故選用兩臺S7-12500-/35型銅線雙繞組無勵磁調壓變壓器，其技術參數(shù)如表所示：</p><p>　　表3—1 主變壓器技術參數(shù)</p><p>　　兩臺主變壓器采用分列運行方式，備用方式為暗備用。</p><p>　　3.3 變壓器損耗計算</p><p>　　計算主變壓器各項

63、損耗</p><p><b>　　空載無功損耗：</b></p><p><b>　　則 有功損耗：</b></p><p><b>　　kW；</b></p><p><b>　　無功損耗：</b></p><p><b&g

64、t;　　kvar；</b></p><p><b>　　總的有功計算符合</b></p><p><b>　　總的無功計算符合</b></p><p>　　數(shù)據(jù)代入cosΦ=P/S</p><p>　　得到功率因數(shù)cos=0.93 大于0.9 </p><p>

65、;　　所以所選擇的主變壓器符合設計要求</p><p>　　3.4 變壓器經(jīng)濟運行分析方法</p><p>　　1.無功功率經(jīng)濟當量的概念</p><p>　　電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅僅與設備的有功功率損耗有關，而且還與設備的無功功率損耗有關，這是由于設備消耗的無功功率，也是由于電力系統(tǒng)供給得到的。由于無功功率的存在，使系統(tǒng)中的電流增大，從而使得電力系統(tǒng)的有功功率損

66、耗增加。</p><p>　　為了計算電氣設備的無功功率損耗在電力系統(tǒng)中引起的有功功率損耗，引入一個換算系數(shù)K，稱為無功功率經(jīng)濟當量。它表示當電力系統(tǒng)輸送1kvar的無功功率時，在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗千瓦數(shù)，單位是KW/kvar。</p><p>　　無功功率經(jīng)濟當量Kec的值與輸電距離、電壓變換次數(shù)等因素有關。</p><p>　　對于工礦企業(yè)變，配電所

67、 Kec=0.02~0.1</p><p>　　對于發(fā)電機直配用戶 Kec=0.02~0.04</p><p>　　對于經(jīng)兩級變壓的用戶 Kec=0.05~0.07</p><p>　　對于經(jīng)三級及以上變壓的用戶 Kec=0.08~0.1</p><p>　　2.變壓器的經(jīng)濟運行</p&

68、gt;<p>　　變壓器的有功功率損耗是變壓器運行時自身的損耗，而變壓器的無功功率損耗會引起系統(tǒng)有功功率損耗的增加。因此，應將變壓器的無功功率損耗換算成等效的有功功率損耗。然后，計算變壓器運行時總的功率損耗。當變壓器運行時的功率損耗最小時，運行費用最低，此時變壓器的運行方式即為經(jīng)濟運行方式。</p><p>　　單臺變壓器運行時其功率損耗可按下式計算：</p><p>　　式

69、中 Kec——無功功率經(jīng)濟當量，KW/kvar；</p><p>　　Sa.c——變電所的負荷容量（此時為變壓器的實際負荷容量），KV·A；</p><p>　　兩臺同容量變壓器并聯(lián)運行時，其總運行功率損耗應為此時單臺變壓器運行損耗的2倍。同理，當n臺同容量變壓器并聯(lián)運行時，其總運行功率損耗為此時一臺變壓器運行損耗的n倍，即</p><p>　　由于本設計

70、中要求兩臺變壓器一用一備，所以每臺變壓器的容量都應大于全礦計算負荷，因此，此處在對變壓器經(jīng)濟運行分析時，應按照單臺變壓器運行時功率損耗計算，其中Kec取0.09可得：</p><p>　　變壓器的經(jīng)濟運行：根據(jù)負荷的變化情況，調整變壓器的運行方式，使其在功率損耗最小的條件下運行，稱為變壓器的經(jīng)濟運行。</p><p>　　對于單臺運行的變壓器，要使變壓器運行經(jīng)濟，就必須滿足變壓器單位容量的

71、有功功率損耗換算值ΔP1/S最小。令,可求得單臺變壓器的經(jīng)濟負荷Sec為：</p><p>　　單臺變壓器運行時的經(jīng)濟負荷率βec為：</p><p>　　式中 Sec——經(jīng)濟運行臨界容量，KVA;</p><p>　　SN.T——變壓器額定容量，KVA；</p><p>　　ΔP0——變壓器空載有功損耗，KW；</p><

72、;p>　　ΔQ0——變壓器空載無功損耗，kvar；</p><p>　　ΔPNT——變壓器滿載有功損耗，KW；</p><p>　　ΔQNT——變壓器滿載無功損耗，kvar；</p><p>　　Kec——無功功率經(jīng)濟當量，大型礦井一般取Kec=0.09。</p><p>　　變壓器功率損耗ΔP1與變壓器負荷S的關系曲線：

73、 </p><p><b>　　ΔP </b></p><p><b>　　ΔPⅠ</b></p><p><b>　　ΔPⅡ</b></p><p><b>　　A</b></

74、p><p>　　O Scr S</p><p>　　圖3-2 變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷</p><p>　　圖中，ΔPⅠ為一臺變壓器運行的損耗；ΔPⅡ為兩臺變壓器并聯(lián)運行時的損耗。由圖可見，兩條曲線的交點A所對應的負荷Scr就是變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷。</p><

75、;p>　　由圖3-2可以看出：當S<Scr時，因ΔPⅠ<ΔPⅡ，一臺變壓器運行經(jīng)濟；當S>Scr時，因ΔPⅠ>ΔPⅡ,兩臺變壓器運行經(jīng)濟。</p><p>　　當S=Scr，則ΔPⅠ=ΔPⅡ，即</p><p>　　由此可求得兩臺變壓器并聯(lián)經(jīng)濟運行的臨界負荷Scr為：</p><p>　　當一臺變壓器運行與兩臺同容量變壓器并聯(lián)運行損耗相

76、同時，稱βec為一臺變壓器運行時的臨界負荷率，即</p><p>　　同理，當變電所設置n臺容量相同的變壓器時，則n臺與n-1臺經(jīng)濟運行的臨界負荷Scr為：</p><p>　　本礦若采用2臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界容量為：</p><p>　　因此，當實際負荷容量S<5366KVA時，系統(tǒng)采用一臺變壓器運行經(jīng)濟；當實際負荷容量S>5366KVA時，系統(tǒng)采用

77、兩臺變壓器運行經(jīng)濟。</p><p>　　由于該煤礦供電系統(tǒng)中35kV側全礦計算負荷為Sca=11882.9KVA,且大于兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界容量Scr=12500KVA，故宜選用2臺變壓器同時運行的方案，這樣變壓器自身和電力系統(tǒng)的有功功率損耗最小，從而獲得最佳經(jīng)濟效益的運行方式。</p><p>　　4、井供上電系統(tǒng)的接線方案</p><p>　　4.1 井

78、上供電系統(tǒng)的擬定原則</p><p>　　在確定變電所主接線前，應首先明確其基本要求：</p><p>　?。?）安全可靠。應符合國家標準和有關技術規(guī)范的要求，充分保證人身和設備的安全。此外，還應負荷等級的不同采取相應的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調其安全可靠性而造成不應有的浪費。</p><p>　?。?）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線

79、應保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。</p><p>　?。?）經(jīng)濟合理。接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質量的前提下應力求簡單，以減少設備投資和運行費用。</p><p>　?。?）便于發(fā)展。接線方式應保證便于將來發(fā)展，同時能適應分期建設的要求。</p><p><b>　　原則如下：</b><

80、/p><p>　　保證供電可靠，力求減少使用開關、起動器、使用電纜的數(shù)量應最少。</p><p>　　原則上一臺起動器控制一臺設備。</p><p>　　采區(qū)變電所動力變壓器多于一臺時，應合理分配變壓器負荷，通常一臺變壓器擔 負一個工作面用電設備。</p><p>　　變壓器最好不并聯(lián)運行。</p>&l

81、t;p>　　采煤機宜采用單獨電纜供電，工作面配電點到各用電設備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機宜采用干線式供電。</p><p>　　配電點起動器在三臺以下，一般不設配電點進線自動饋電開關。</p><p>　　工作面配電點最大容量電動機用的起動器應靠近配電點進線，以減少起動器間連接電纜的截面。</p><p>　　供電系統(tǒng)盡量減少回頭供電。</p>

82、;<p>　　低沼氣礦井、掘進工作面與回采工作面的電氣設備應分開供電，局部扇風機實行風電沼氣閉鎖，沼氣噴出區(qū)域、高壓沼氣礦井、煤與沼氣突出礦井中，所有掘進工作面的局扇機械裝設三專（專用變壓器、專用開關、專用線路）二閉鎖設施即風、電、沼氣閉鎖。</p><p>　　4.2 井上供電系統(tǒng)圖</p><p>　　為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源

83、受電和裝設兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內橋全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所輸電線路不遠，可以選內僑，且一次側采用內橋接線，二次側采用單母線分段接線，35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。</p><p>　　一級負荷由于涉及到人身安全和重要經(jīng)濟部門，所以對于一級負荷的供電必須采用雙回路，此處先從10kv線路的倆段母線分別向負荷供電，來保障一級負荷不會斷電。</

84、p><p>　　設計采用內橋式接線的總降變電所主接線，這種主接線，其一次側的高壓斷路器QF3跨接在倆路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF1和QF2的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式接線。</p><p>　　這種主接線的運行靈活性好，供電可靠性較高，適用一，二級負荷的工廠。如果某路電源例如wl1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF1，投入QF3，即可由wl2恢復對變壓器的供電。

85、</p><p>　　這種內橋接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多，變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。</p><p>　　單母線分段接線提高了供電的可靠性和靈活性。母線分段后，對于重要用戶可由分別接于倆段母線上的倆條出線同時供電，當任一祖母線發(fā)生故障或者檢修時，重要用戶仍可以通過正常段母線繼續(xù)供電。 </p><p>　　.

86、 </p><p>　　圖4—1 供電系統(tǒng)擬定圖</p><p>　　根據(jù)井上變電所供電系統(tǒng)擬定原則，如上圖（供電系統(tǒng)擬定圖）所示</p><p><b>　　5、短路電流計算</b></p><p>　　5.1 短路電流計算的目的</p&g

87、t;<p>　　計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術問題。</p><p>　　選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。</p><p>　　設置和整定繼電保護裝置，使之

88、能正確地切除短路故障。</p><p>　　確定限流措施，當短路電流過大造成設備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。</p><p>　　確定合理的主接線方案和主要運行方式等。</p><p>　　5.2 短路電流計算中應計算的數(shù)值</p><p>　　1、短路電流,即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計算繼電保護裝置的整

89、定值和計算短路沖擊電流及短路全電流最大有效值之用。</p><p>　　2、三相短路容量，用來判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供下一級變電所計算短路電流之用；</p><p>　　3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗設備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性；</p><p>　　4、短路沖擊電流及短路全電流最大有效值，可用來校驗電器設備、載流導體及母線

90、的動穩(wěn)定性。</p><p>　　5.3 三相短路電流計算的步驟</p><p>　　1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網(wǎng)絡</p><p>　?。?）選取基準容量Sj和基準電壓Uj，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準電流值Ij。</p><p>　?。?）求出系統(tǒng)各元件的標么基準電抗，將計算結果標注在等值網(wǎng)絡圖上。</p><p>　?。?）

91、按等值網(wǎng)絡各元件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗。</p><p>　?。?）按歐姆定律求短路電流標么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標么值可求出：</p><p>　　且短路后各種時間的短路電流標么值與短路容量標么值都相等，即</p><p>　?。?）求短路電流和短路容量；為了向供電設計提供所需的資料，應下列短路電流和短路容量：</p>

92、;<p>　?、?求出次暫態(tài)短路電流和短路容量；；</p><p>　?、?求出短路沖擊電流和短路全電流最大有效值</p><p><b>　　kA</b></p><p>　　MVA </p><p><b>　　kA</b></p><p

93、><b>　　kA</b></p><p>　　5.4短路電流計算過程</p><p>　　在三相電路中，標幺值相量等于線量，三相功率和單相功率的標幺值相同，當電網(wǎng)的電源電壓為額定值時，功率標幺值與電流標幺值相等，且等于電抗標幺值的倒數(shù)。倆個標幺值相加或相乘，仍得到統(tǒng)一基準下的標幺值。</p><p>　　由于以上優(yōu)點，用標幺值法計算短路

94、電流可使計算簡便，且結果明顯，便于迅速判斷計算結果的準確性。</p><p>　　短路各元件阻抗參數(shù)計算 </p><p>　　(1)葦泊變電站變壓器:</p><p>　　(2)燕龕變電站變壓器；</p><p>　　SF7-12500/35型變壓器: </p><p>　?。?）A變電站9.5KM線路&l

95、t;/p><p>　　（5）B變電站變壓器2.77KM線路</p><p>　?。?）主提升機、副提升機(電纜):</p><p>　?。?）風機配電線路（架空線）： </p><p>　?。?）車間配電（電纜）：</p><p>　?。?）生活配電（架空線）：</p><p>　?。?）辦公配電線

96、路（電纜）：</p><p>　?。?）井下線路（電纜）：</p><p>　?。?0）地面照明線路</p><p>　　5.5 最大運行方式</p><p>　　通過各短路阻抗元件參數(shù)可得，上級電源取自燕龕變電站的電源使電源處阻抗最小，35kv變電站倆臺變壓器同時工作時阻抗最小，10kv母線各符合均采用雙回路同時工作時阻抗最小，所以確定最

97、大運行方式。如圖所示</p><p>　　圖5—1 最大運行方式圖</p><p><b>　　當K1點發(fā)生短路</b></p><p><b>　　當k2點發(fā)生短路</b></p><p><b>　　5.6最小運行方式</b></p><p>　　

98、通過各短路阻抗元件參數(shù)可得，上級電源取自B變電站的電源使電源處阻抗最大，35kv變電站倆臺變壓器只有一臺工作時阻抗最大，10kv母線各負荷均采用單回路工作時阻抗最大，所以確定最小運行方式。</p><p>　　當k1點發(fā)生短路時：</p><p><b>　　基準電流：</b></p><p><b>　　總電抗：</b>

99、</p><p><b>　　短路電流次暫態(tài)值：</b></p><p>　　表5—2 兩相短路電流統(tǒng)計表</p><p>　　表5—3 最大短路電流表</p><p>　　6、10kv 供電線路的選擇</p><p>　　6.1 電纜選擇原則</p><p>　　

100、供電電纜是根據(jù)機械設備配置圖擬定，應符合安全、經(jīng)濟、操作靈活、系統(tǒng)簡單、保護完善、便于檢修等項要求。</p><p><b>　　原則如下：</b></p><p>　　保證供電可靠，力求減少使用開關、起動器、使用電纜的數(shù)量應最少。</p><p>　　原則上一臺起動器控制一臺設備。</p><p>　　采區(qū)變電所動力變

101、壓器多于一臺時，應合理分配變壓器負荷，通常一臺變壓器擔負一個工作面用電設備。</p><p>　　變壓器最好不并聯(lián)運行。</p><p>　　采煤機宜采用單獨電纜供電，工作面配電點到各用電設備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機宜采用干線式供電。</p><p>　　配電點起動器在三臺以下，一般不設配電點進線自動饋電開關。</p><p>　　工

102、作面配電點最大容量電動機用的起動器應靠近配電點進線，以減少起動器間連接電纜的截面。</p><p>　　供電系統(tǒng)盡量減少回頭供電。</p><p>　　6.2 電纜長度的確定</p><p>　　為了便于安裝維護，便于設備移動，確定電纜長度時還應考慮以下幾點：</p><p>　　移動設備的電纜，須增加機頭部分活動長度3～5m。</p

103、><p>　　當電纜有中間接頭時，應在電纜兩端頭各增加3m。</p><p>　　對半固定設備的電動機至就地控制開關的電纜長度，一般取5～10m。</p><p>　　掘進配電點的電源電纜長度，一般按設計礦井投產(chǎn)時標準再加100m配備。</p><p>　　掘進配電點至掘進設備的電纜長度，按配電點移動距離考慮，但電纜長度以不超過100m為宜。&l

104、t;/p><p>　　6.3 電纜型號的確定</p><p>　　1、10kV電纜的選擇</p><p>　　按長時允許電流初選導線截面，并按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。</p><p>　?。?）按正常持續(xù)工作電流選擇，考慮最大長時工作電流時</p><p><b>　　A</b></p&

105、gt;<p>　　按長時允許電流校驗導線截面</p><p>　　本所環(huán)境溫度為60℃，故環(huán)境溫度為36℃時，導線的溫度修正系數(shù)：</p><p><b>　　A</b></p><p>　　查表。土壤修正系數(shù)Ktr=1.5，并排修正系數(shù)Kp=0.93</p><p>　　故差表可知交聯(lián)聚乙烯系絕緣聚氯乙烯

106、護套3*12mm銅芯電纜允許截流量I=386A</p><p><b>　　電纜允許電流</b></p><p>　　Ial=KtKpKtrIal=392.1A 滿足要求</p><p>　　查表可知，R0=0.18Ω/km X=0.095Ω/km</p><p><b>　　線路損耗</b>

107、;</p><p><b>　　Δ</b></p><p><b>　　Δ</b></p><p><b>　　井下線路的總功率</b></p><p><b>　　允許電壓損失校驗</b></p><p>　　ΔU％=(PR+QX

108、)/10</p><p>　　=(5122.32×1.0×0.18+5080.57×1.0×0.095)</p><p><b>　　1.4％<5％</b></p><p><b>　　滿足電壓損失要求</b></p><p><b>　　經(jīng)濟

109、電流密度校驗</b></p><p>　　查表得知銅芯電纜在年最大負荷利用小時數(shù)為5000小時以上時，是比較經(jīng)濟的。</p><p><b>　?。?）熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　按熱穩(wěn)定選擇最小截面為</p><p>　　式中C—熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線取95；</p><p>

110、;　　—集膚效應系數(shù)，取1；</p><p>　　—穩(wěn)態(tài)短路電流，=9.12kA；</p><p>　　—假想時間，=1+0.2=1.2 s（繼電保護1S，斷路器固有動作時間0.2S）</p><p><b>　　則最小熱穩(wěn)定截面為</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p

111、><p><b>　　所選電纜型號見表</b></p><p>　　6.4 10kV架空線的選擇</p><p>　　按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面，按長時允許電流校驗導線截面，并進行熱穩(wěn)定和電壓損失校驗</p><p><b>　?。?）瓦斯抽泵站</b></p><p>　?、?/p>

112、按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面</p><p><b>　　負荷電流為 A</b></p><p>　　本所環(huán)境溫度為70℃，故環(huán)境溫度為36℃時，導線的長時允許載流量為</p><p>　　查表選擇LGJ-35型鋼芯鋁絞線，40度時,允許截流量I=137A,</p><p>　　I=137*0.87=119.2A 滿足

113、要求</p><p><b>　　查表得 </b></p><p><b>　　線路損耗</b></p><p><b>　　Δ</b></p><p><b>　　Δ</b></p><p>　　瓦斯抽放泵站線路的總功率<

114、/p><p><b>　　允許電壓損失校驗</b></p><p>　　ΔU％=(PR+QX)/10</p><p>　　=(721.63×1.0×0.89+637.83×1.0×0.43)</p><p><b>　　0.91％<5％</b></p&

115、gt;<p>　　滿足允許電壓損失要求。</p><p><b>　　機械強度校驗</b></p><p>　　查表得鋼芯鋁絞線最小截面為16.所以LGJ-35滿足機械強度要求。</p><p>　　主斜井配電，風機配電，瓦斯抽放泵站，地面照明均選擇架空線，選擇方法同上，經(jīng)過校驗允許電壓損失，機械強度，均符合設計要求。所選架空線型

116、號見表</p><p>　　表6—1 架空線型號表</p><p>　　7、35kv供電線路選擇</p><p>　　7.1 供電線路選擇原則</p><p>　　1、按經(jīng)濟電流密度計算選定電纜截面，對于輸送容量較大，年最大負荷利用的小時數(shù)較高的高壓電纜尤其應按經(jīng)濟電流密度對其截面進行計算。</p><p>　　2、

117、按最大持續(xù)負荷電流校驗電纜截面，如果向單臺設備供電時，則可按設備的額定電流校驗電纜截面。</p><p>　　3、按系統(tǒng)最大運行方式時發(fā)生的三相短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性，一般在電纜首端選定短路點。井下主變電所饋出線的最小截面，如果采用的鋁芯電纜時，應該不小于50mm2 。</p><p>　　4、按正常負荷及有一條井下電纜發(fā)生故障時，分別校驗電纜的電纜的電壓損失。</p>

118、<p>　　5、固定敷設的高壓電纜型號按以下原則確定：</p><p>　　在立井井筒或傾角45°及其以上的井筒內，應采用鋼絲鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼絲鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，鋼絲鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼絲鎧裝鉛包紙絕緣電纜。</p><p>　　在水平巷道或傾角45°以下的井巷內，采用鋼帶鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼帶鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼帶鎧裝鉛包紙

119、絕緣電纜。</p><p>　　在進風斜井，井底車場及其附近，主變電所至采區(qū)變電所之間的電纜，可以采用鉛芯電纜，其它地點必須采用銅芯電纜。</p><p>　　6、移動變電站應采用監(jiān)視型屏蔽橡膠電纜。</p><p><b>　　7.2 選擇步驟：</b></p><p>　　1、按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面:</p

120、><p><b>　　A1 =In/nJ</b></p><p>　　=7.2/1×1.73</p><p><b>　　=4.2mm2</b></p><p>　　式中： A——電纜的計算截面, mm2；</p><p>　　In——電纜中正常負荷時持續(xù)電流，In=

121、SB1/(×Ue) =74.13/( ×6) =7.2A；</p><p>　　n——同時工作的電纜根數(shù)，n=1；</p><p>　　J——經(jīng)濟電流密度，A/mm2,見《設指》表2-18，取J=1.73Amm2；</p><p><b>　　A2 =In/nJ</b></p><p>　　=13.8

122、4/1×1.73</p><p><b>　　=7.92 mm2</b></p><p>　　式中： In——電纜中正常負荷時持續(xù)電流，In=SB2/(×Ue) =143.8/( ×6) =13.84A；</p><p>　　查取電纜型號為：L1：ZLQP20-6000 3×50；</p>

123、<p>　　L2：ZLQP20-6000 3×70。</p><p><b>　　2、校驗方法：</b></p><p>　?。?）、按持續(xù)允許電流校驗電纜截面： </p><p>　　KIP=(55.875へ167.5)×10A＞Ia=7.2A</p><p>　　式中： IP——環(huán)境溫度

124、為25度時電纜允許載流量,A由《設指》表查取IP=125；</p><p>　　K——環(huán)境溫度不同時載流量的校正系數(shù),由《設指》表查?。?lt;/p><p>　　0.447≤K≤1.34；</p><p>　　Ia——持續(xù)工作電流, Ia= SB1/(×Ue) =74.13/(×6) =7.2A ；</p><p>　　KIP

125、=(55.875へ167.5)＞Ia,符合要求。</p><p>　?。?）電纜短路時的熱穩(wěn)定條件檢驗電纜截面,取短路點在電纜首端,取井下主變電所容量為50MVA,則</p><p>　　Id（3） = Sd/(×Up) </p><p>　　=(50×103)/( ×6.3) </p><p><b

126、>　　=4582.4A</b></p><p>　　Amin = (Id（3）×)/C</p><p>　　=(4582.4×)/90</p><p>　　=25.46mm2<A1=50 mm2</p><p>　　式中： Amin——電纜最小截面, mm2；</p><p