煤矿35KV变电所的设计——毕业设计论文.doc
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1、一 概 述本设计为xx矿35KV变电所的设计,根据所给资料作出该矿地面35KV变电所一次部分及部分二次系统地初步设计。完成本次设计是对所学课程的一次综合检验,是对所学知识的基本应用。 xx矿是矿年产量为150万吨的大型矿井,为低沼气矿井。该矿井服务年限为90年,主机提升,立井深度为0.48km,井下6KV母线上允许的短路容量为100MVA,而全矿的负荷如全矿负荷统计表1-1所示。该矿变电所的电压等级为35KV,其距矿井距离为4.5km,采用双回路架空线路。两回上级电源出线断路器过流保护动作时间为2.5S。本变电所电源母线在最大及最小运行方式小的系统电抗分别为:Xxmax=0.22;Xxmin=
2、0.16 (Sj=100MVA)。矿井井下6KV电缆总长度为20km,而6KV母线上补偿后功率因数要求为0.95。该矿电费收取办法采取双部电价制,固定部分按最高负荷收费。xx矿所在地气象及地质条件为最热月室外最高气温约平均值为42度;最热月室内最高气温约平均值为30度;最热月土壤最高气温约月平均值为27度;其冻土厚度为0.35km。而变电所的土质为砂质粘土。全矿负荷统计表1-1如下所示: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需用系数功 率因 数COS离35kv变电所的距离km12345678910111主机提升26000CY16002/11600
3、0.850.820.322副井提升16000CY10002/110000.870.830.303扇风机116000KT8002/18000.80-0.911.84扇风机216000KT8002/18000.82-0.912.05压风机16000CT2506/410000.80-0.910.156地面低压1380C10000.710.820.057机修厂3380C8400.600.780158综采车间3380C5800.720.780.759洗煤厂2380K13500.800.850.5010工人村3380K4500.850.841.511支农3380K5000.700.803.012主排水泵1
4、6000C20400.840.860.8513井下低压16000C31200.710.75注1:线路类型:C电缆线路;K架空线路。注2:电机型式:Y绕线异步;X鼠笼异步;D直流;T同步。二 负荷计算与变压器的选择2.1 负荷分组与计算2.1.1 负荷的分组 根据全矿负荷统计表11所示,按电压高低、负荷性质、分布位置等条件分组,按需用系数法进行计算。按组选择动力变压器,再加上其功率损失极为高压侧负荷,此时该变压器就是一个6KV级的负荷。根据负荷的性质可以分为以下几类 :1) 安全用电生产负荷:副井提升,扇风机1、2 ,井下主排水泵。2) 主要生产负荷: 主井提升,压风机,井下低压,洗煤厂。3)
5、其他负荷: 地面低压,机修厂,综采车间,工人村,支农 。2.1.2 负荷的计算 1) 负荷的计算目的 负荷计算是指煤矿总体供用电规划中对矿区各企业单位总电力负荷的计算。 变电所负荷电流(容量)大小是确定供电系统,正确选择变电所的变压器容量、各种电气设备的型号、规格、导体截面和仪表量程的依据,同时也是整定继电保护的重要依据。 由于一台设备的额定容量往往大于实际值,一组设备中各负荷COS不同,一般不可同时工作,最大负荷一般不同时出现,所以多台设备的实际总负荷总是小于他们的额定容量之和,所以变电所的负荷的计算无法达到很精确的程度。2) 负荷计算 电力计算负荷一般采用的是在最大负荷里出现的30分钟时间
6、间隔的电气负荷最大平均值,各种计算方法力图使接近,而目前电力负荷计算一般采取需用系数法、二项式法、单位产品电耗法和利用系数法。而本设计采取需用系数法计算。 变电所各设备的实际负荷总容量总是小于其联接设备(不包括备用)的额定总容量,二者的比值称为需用系数,根据联接于变电所的设备总容量及需用系数来计算变电所电气负荷的方法称为需用系数法。其基本公式如下: = KW需用系数法是当前通用的求计算负荷的方法,由于简单易行,为人们普遍接受,矿山变电所的负荷计算均用此法。各类设备及设备组的需用系数来源于大量的实际测定和统计计算。但这种方法的缺点是把需用系数Kx看作是一个与一组设备中设备的多少及设备容量悬殊情况
7、都无关的固定值,这是不严格的。实际上,只有当设备台数足够多,总容量足够大,而且又没有特大型用电设备时,的值才能趋向一个稳定的数值。所以此法较适合用于矿井变电所及大型车间变电所的负荷计算。对于煤矿变电所电力负荷计算采用需用系数法计算如下:1)以主井提升机为例计算:根据负荷统计表11所提供数据计算及有功、无功、视在功率、及。=0.70 上列计算中包括: 功率因数角 主井提升级需用系数 主井提升机额定容量而对于同步电动机,由于其功率因数提前,根据煤矿电工手册内容知,当负荷0.9且在过激磁的条件下,同步电动机的无功补偿率约为4060,取其补偿率为50,所以同步电动机的无功功率可按下式计算: 负号表示功
8、率因数超前根据上述计算方法可计算其他设备电力负荷,得:副井提升机有功、无功、视在功率如下:而同步电动机的计算如下:扇风机的计算如下:扇风机2的计算如下:压风机的计算如下:而其他设备负荷亦可按照上述方法计算得出结果,可将其所得数据填入表2-1中表21设 备名 称安 装容 量KW电压 (v)工作设备总容量KW需 用系 数功 率因 数有 功功 率KW无 功功 率kvar视 在功 率KVA123567891011主井提升3200600016000.850.8213609521660.90.70副井提升2000600010000.870.83870582.91047.20.67扇风机1160060008
9、000.80-0.91640-351.6730.2-046扇风机2160060008000.82-0.91656-360.4748.5-0.46压风机1500600010000.80-0.91800-440913-0.46地面低压120038010000.710.82710497866.70.70机修厂9703808400.600.78504403.2645.40.8综采车间6903805800.720.78417.6334.1534.80.8洗煤厂150038013500.800.851080669.61270.70.62工人村4503804500.820.84382.5248.6456.2
10、0.65支农5003805000.700.80350262.5437.50.75主排水泵4080600020400.840.861713.610111989.60.59井下低压3320600031200.710.752215.21949.42950.80.8811698.95858.313083.9注: 2) 各低压电压器的选择与损耗计算(1)低压变压器的选择由于采用高压(6KV)集中补偿功率因数,故对各低压变压器均无补偿作用,选择可按表21中的计算容量选择,但当供电回路为两回时,应选择两台变压器同时运行(一般只要含有一、二类负荷的设备组就应选两台以上)。矿井地面低压变压器的选择则与一般工业企
11、业类似,选用一台者,只须变压器额定容量大于或等于计算容量即可;选用两台者,每一台的容量应能满足该组一、二类负荷的需要,而且两台的总容量应大于或等于计算容量。由表21可知: 地面低压 :计算容量 由此得出应选两台SJL1-800/6,6/0.4型变压器。 机修厂: 计算容量 由此可得应选一台SJL1-800/6,6/0.4型变压器。 综采车间: 计算容量 由此可知应选一台SJL1-630/6,6/0.4型变压器。 洗煤厂 计算容量 由此可得应选两台SJL1-1000/6,6/0.4型的变压器。 工人村 计算容量 由此可得应选一台SJL1-500/6,6/0.4型的变压器。 支农 计算容量 由此可
12、得应选一台SJL1-630/6,6/0.4型的变压器。(2)变压器功率因数损失计算变压器的功率损耗分为铁耗及铜耗,而当变压器电压不变时铁耗为一固定值。变压器的损耗是负荷电流在其绕组中产生的有功损耗及无功损耗。其计算公式如下:有功功率损耗: ,KW无功功率损耗: ,kvar上式中: 变压器的负荷率,。 变压器的空载有功损耗(KW)。 变压器的短路损耗(KW)。 变压器的无功损耗(kvar)。变压器空载电流百分数。 变压器的额定容量。 变压器额定负荷下的无功损耗(kvar)。 变压器短路电压的百分数。根据上述公式计算各低压变压器的有功及无功损耗以地面低压的两台变压器为例计算如下:空载无功损耗: 额
13、定无功损耗: 单台负荷率(两台同时运行) 得两台变压器总的有功及无功损耗的值为: 同理可得其他低压变压器的有功无功损耗,可填入表22中。 2.1.2 的补偿及电容柜的选择 1)提高功率因数的意义由于矿山企业采用大量的感应电动机和变压器等用电设备,特别是近年来大功率可控硅的应用,使供电系统除供给有功功率外,还供给大量的无功功率,使得发电和输电设备的能力得不到充分利用。为此必须提高设备的功率因数减少对电源系统的无功损耗。提高功率因数对矿山企业好处有以下几点: 提高电力系统的供电能力在发电和输配电设备安装容量一定的情况下,提高功率因数能 表22:编号123456负荷名称地面低压机修厂洗煤厂支农工人村
14、综采车间计算负荷kw866.7645.41270.7437.5456.2534.8变压器型号SJL1-800/6SJL-800/6SJL1-1000/6SJL1-500/6SJL1-500/6SJL1-630/6(KVA)800645.410005005006306/0.46/0.46/0.46/0.46/0.46/0.4变压器台数2121111.71.72.01.31.11.311.511.513.78.47.18.44.54.54.54441.91.91.72.02.12.00.540.810.640.880.910.8515.215.21710.010.512.636364520.020
15、25.210.19.2515.227.8077.3751.438.8270.8625.4927.0630.81注:总计 够相应减少无功功率的供给,而在相同的设备条件下,设备输出有功功率增加。 降低网络中的功率损耗有功功率损耗 可见网络中的功率损耗是与功率因数平方成反比。 减少网络中的电压损失,提高供电质量。 减低电能的成本。3) 功率因数补偿及电容器柜的选择 提高功率因数的方法煤矿企业中无功功率的消耗主要是各车间感应电动机其次是配电设备。因此要提高功率因数应采取以下措施:提高各环节的工艺流程,合理选择电动机,使其接近满载运行。正确选择和运行变压器(一般负荷率在75-80适宜),对平均负荷率小于
16、30的变压器应予以更换。2)补偿前6KV母线上的总负荷同时系数按文献供电技术表23中选取,当时应选取为0.9,当时应取为0.85,当时应选取为0.8,将各高压组的、分别相加再乘以组间同时系数,就得到全矿6KV母线上补偿前的计算负荷。因,所以最大负荷同时系数应取0.8,即。计算得出补偿前6KV母线上的总计算负荷为:补偿前功率因数为: 4) 容量补偿及电容器柜的选择无功补偿要求值:矿井6KV母线上的功率因数,按规定应0.95,设计中可控制在0.950.97之间,一旦超过0.98则综合效果不经济。矿井6KV侧位但母线分段,所选电容器柜应并入每段母线,所以所选数量应为一偶数,而补偿电容器柜每柜容量可选
17、取270kvar、电压6KV,且每段母线上都必须放一台放电柜。应将6KV母线上的功率因数补偿到则 所以补偿容量为: 上式中: 平均负荷系数,一般取0.70.8,可取0.75。代入数据计算得: 而电容器柜的数量计算如下: 因台数应取偶数,所以即应选6台电容器柜进行补偿。实际补偿容量应为: 折算到计算容量即为: 所以补偿后的6KV侧计算容量为: 由上述数据得出:应选6台GR-1C-08型号的高压电容器柜以及6台GR-1C-03型号的放电柜。5) 电容器组的接线补偿电容器柜多为三角形接法,每个电容器的无功容量为,当容量一定时,电压高时电容可以变小,只有当电容额定电压低于网络电压时才考虑星形接法。电容
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