煤矿35KV变电所设计毕业论文.doc
《煤矿35KV变电所设计毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤矿35KV变电所设计毕业论文.doc(48页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、目 录1 概 述31.1 设计依据41.2 设计范围41.3 基础资料42 负荷计算52.1 负荷计算的目的和意义52.2 负荷计算方法62.3 负荷计算过程72.3.1 各用电设备组负荷计算82.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择92.3.3 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验93 变电所主变压器选择103.1 变压器的选取原则103.2 变压器选择计算113.3 变压器损耗计算113.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验123.5 变压器经济运行方案的确定124 电气主接线设计134.1 对主接线的基本要求134.2变电所高压侧的主接线方式144.2.1 线路变压器组144.2
2、.2 桥式接线154.3 6-10kV配电系统接线方式164.4 本所电气主接线设计方案184.4.1 确定矿井35kV进线回路184.4.2 35kV、6kV主接线的确定185 短路电流计算195.1 短路电流计算的目的195.2 短路电流计算中需要计算的数值195.3三相短路电流计算计算的步骤215.4短路电流计算过程225.5 短路参数汇总表355.6负荷电流统计表376供电系统电气设备的选择376.1 高压电器设备选择的一般原则386.2 高压开关设备的选择及校验396.2.1 断路器的选择及校验396.2.2 本所断路器的选择及校验406.2.3 隔离开关的选择及校验416.2.4
3、限流电抗器的选择436.2.5 高压熔断器的选择446.3 仪用互感器的选择及校验456.3.1 电流互感器的选择及校验456.3.2 电压互感器的选择及校验466.3.3 避雷器选择471 概 述1.1 设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。2、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV无人值班变电站设计规程。3、电力工程电气设计手册(电气一次部分)。4、煤矿电工手册(地面供电部分)。1.2 设计范围1、全矿供电系统、主变压器的一、二次线及继电保护装置。2、所内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施。3、所区总平面设计。1.3 基础资料1、本矿概况本矿
4、井为年产60万吨的高沼气矿井,分主、副两井,为立井开掘,一水平井深250m,预期服役年限为70年。主副两井距离为80m,距35kV变电所距离均为0.2km。2、供用电协议 矿井地面变电所距上级变电所6km,采用双回路架空线供电,已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36,最小运行方式下的阻抗为0.69。35kV过流整定时限为3s。电费收取方法采用两部电价制,在变电所35kV侧计量,固定部分按使用的主变压器容量收费,每千瓦每月5元,流动部分为每千瓦5分。3、自然条件(1)日最高气温43,日最低气温-17。(2)土壤温度27(最热日)。(3)冻土层厚度为0.55m,变电所土质为沙质粘土。(4
5、)本矿主导风向为西北方向,最大风速为26m/s。(5)地震烈度为7度。4、原始负荷资料编号设备名称电压(kV)电机型号电机容量(kW)安装台数设备容量(kW)需要系数 Kx功率因数costan离地面变电所的距离(km)备 注安装容量工作容量1234567891011121主提升机6绕线8001/18008000.890.830.670.2离副井80m2副提升机6绕线6301/16306300.800.800.750.23主扇风机6同步10002/1200010000.83-0.90-0.481.2cos超前4压风机6同步2503/27505000.80-0.90-0.480.2cos超前5矿综
6、合厂0.383302900.620.800.750.53类负荷6机修厂0.386205500.520.750.880.253类负荷7选煤厂0.388006500.750.780.800.458地面低压0.388007000.700.750.880.05变压器在所内,生产负荷占75%9井下主排水泵6鼠笼5004/2200010000.850.850.620.5井下6kV电缆长14km10一采区66806500.650.780.8011二采区611009500.700.760.8612井底车厂0.661651650.700.750.8813工人村0.384503600.850.810.721.53
7、类负荷14支农0.383103100.800.800.752.53类负荷负荷资料见表1-1 全矿电力负荷统计表2-1 全矿电力负荷统计表2 负荷计算2.1 负荷计算的目的和意义 计算负荷是一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值,又称需要负荷或最大负荷,记作Pca。是根据已知的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。 负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热的危险,轻者使线路和配电设备
8、寿命降低,重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法目前,负荷计算常用需要系数法、利用系数法和二项式法。1、需要系数法:用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。这种方法比较简便,应用广泛,尤其适用于配、变电所的负荷计算。2、利用系数法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计,因而计算结果比较接近实际。适用于各种范围的负荷计算,但计算过程稍繁。3
9、、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电法。前两者多用于民用建筑,后者适用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时,或者设计前期,这些方法是确定设备负荷的主要方法。本设计采用需要系数法进行负荷计算,步骤如下:1、用电设备分组,并确定各组用电设备的总额定容量。2、用电设备组计算负荷的确定。 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组,在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为: ,kW , kvar (2-1) ,kVA式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷; 该用电设备组的设备总额定容量,kW;功率
10、因数角的正切值;需要系数,由表1-1查得。3、多组用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电所低压母线上,常有多个用电设备组同时工作,但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现,因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时,应再计入一个同时系数。具体计算如下: i1、2、3,m (2-2)式中、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷;同时系数;m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数;分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量;2.3 负荷计算过程2.3.1 各用电设备组负荷计算1、用电设备分组,由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。 2、由表
11、1-1查出各用电设备组的需要系数和功率因数,根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。(1)对主提升机 =0.89,=0.83,=0.67 则;有功功率 kW;无功功率 kvar;视在功率 kVA;同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷,结果记入表2-1全矿电力负荷计算负荷表中。注:主扇风机、压风机等功率因数超前,表示其无功电流为容性,即提供无功功率,起无功补偿作用,它们的计算无功功率为负值。表2-1 全矿电力负荷计算负荷表用户名称设备容量(Kw)需要系数 Kx功率因数costan计算负荷kWkvarkVA一、地面部分1、主提升机8000.890.830.677124778572、副提升
12、机6300.80.80.755043786303、主扇风机10000.83-0.9-0.48830-3989214、压风机5000.8-0.9-0.48400-1924445、矿综合厂2900.620.80.751801352256、机修厂5500.520.750.882862523817、选煤厂6500.750.780.84883906258、地面低压7000.70.750.88490431653地面小计38901473二、井下部分9、井下主排水泵10000.850.850.62850527100010、一采区6500.650.780.842333854211、二采区9500.70.760.
13、8666557287712、井底车场1650.70.750.88116102155井下小计205415392584三、其它用户13、工人村3600.850.810.7230622037714、支农3100.80.80.75248186310其它小计554406全矿计算负荷649834182.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择1、无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后,功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时,就需要设置专门的补偿设备来提高功率因数。在工矿企业用户中,广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器作为无功补偿以提高功率因数时,其电力电容器的补偿容量用下式确定: (
14、2-9)式中月平均有功负荷系数,在0.7-0.8间 补偿前功率因数角的正切值; 补偿后要求达到的功率因数角的正切值;本设计供电规范要求功率因数应达到0.9及以上。假设补偿后6kV侧功率因数,取0.8,则所需补偿容量由公式2-9计算得: kvar2、电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所6kV为单母分段接线,故所选电容器柜应分别安装在两段母线上,即电容器柜数应取偶数。现选用西安高压开关厂生产的GR-1/6型高压静电电容柜,每柜安装容量为=240kvar,最大不超过360kvar,据此可计算出电容器柜的数量为:取偶数 N=4则 实际补偿容量为 kvar折算为计
15、算容量为 kvar2.3.3补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6kV侧有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA补偿后6kV母线功率因数满足要求。3 变电所主变压器选择根据第二章的计算负荷以及负荷对供电可靠性和电能质量的要求选择变压器的台数和容量。3.1 变压器的选取原则总降压变电所变压器台数的确定需综合考虑负荷容量、对供电可靠性的要求、发展规划等因素。变压器台数越多,供电可靠性就越高,但设备投资必然加大。运行费用也要增加。因此,在满足可靠性要求的条件下,变压器台数越少越经济。对三级负荷供电的变电所以及对可取的低压设备电源的一二级负荷供电时,皆选用一台主变压器。对于有大
16、量一、二级用电负荷、或总用电负荷季节性(或昼夜)变化较大、或集中用电负荷较大的单位,应设置两台及以上电力变压器。如有大型冲击负荷,如高压电动机、电炉等动力,为减少对照明或其他负荷的影响,应增设独立变压器。对供电可靠性要求高,又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时,也应设置两台电力变压器。选用两台变压器时,其容量应满足在一台变压器故障或修时,另一台仍能保持对一、二级用电负荷供电,但需对该台变压器负荷能力及其允许运行时间进行校核。3.2 变压器选择计算按第二章算出来的计算负荷进行用电负荷分析,根据分析结果选择变压器容量及台数。以下为计算过程。1、用电负荷分析 安全用电负荷:包括副提升机、主
17、扇风机、井下主排水泵各项,汇总负荷为2184kW,占全矿总负荷的33.6%。 主要生产负荷:包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压(生产负荷占75%)、一采区、二采区、井底车场各项,汇总负荷为3171.5kW,占全矿总负荷的48.8%. 其它负荷:包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、工人村、支农各项,汇总负荷为1142.5kW,占全矿总负荷的17.6%。2、根据矿井主变压器的选择条件,一般选两台,当一台故障停运时,另一台必须保证安全和原煤生产负荷的用电。上述分析中安全和原煤生产负荷两类负荷占全矿总负荷的82.4%,按规范规定,当两台变压器中一台停止运行时,另一台必须保证82.4%的正常
18、供电,再考虑发展,故选用两台S7-8000/35型铜线双绕组无励磁调压变压器,其技术参数如表3-1所示:表3-1 主变压器技术参数型号S7容量(kVA)8000连接组别Y,d11电压36/6.3阻抗电压7.5空载电流0.8损耗(kW)空载11.5负载45.0两台主变压器采用分裂运行方式,备用方式为暗备用。3.3 变压器损耗计算根据公式2-3计算主变压器损耗空载无功损耗: kvar;满载无功损耗: kvar;变压器的负荷率,则 有功损耗: kW;无功损耗: kvar;3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA35kV侧功率因数校验 0.9满足设计
19、要求3.5 变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷可由公式3-1确定。 (3-1)如果SScr宜两台运行。式中 经济运行临界负荷, kVA; 变压器而定容量 ,kVA; S 变电所实际负荷,kVA; 变压器空载有功损耗,kW; 变压器满载有功损耗,kW;变压器满载无功损耗,kvar;无功经济当量,大型矿井一般取无功经济当量kq=0.09本矿两台变压器经济运行的临界负荷为: kVA故经济运行方案为:当实际负荷S4724kW时,宜两台运行。4 电气主接线设计变电所主接线(或称作一次接线)表示用电单位接受和分配电能的路径和方式,它是由电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、移相电
20、容器、母线或电力电缆等电器设备,按一定次序连接起来的电路,通常采用单线图表示。主接线的确定与完善对变电所电器设备的选择、变配电装置的合理布置、可靠运行、控制方式和经济性等有密切关系。施工配电设计的重要环节。4.1 对主接线的基本要求 在确定变电所主接线前,应首先明确其基本要求:(1)可靠性。根据用电负荷等级保证在各种运行方式下提高供电的连续性,以满足用电负荷对供电可靠性和电能质量的要求。 (2)灵活性。主接线应力求简单,无多余的电器设备,而且运行操作灵活,能避免误操作动作,便于检测与维护。(3)安全性。在进行投入或切换某些电器设备或线路时,应确保操作人员与设备的安全,能在保证安全的条件下进行供
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤矿 35 KV 变电所 设计 毕业论文

链接地址:https://www.31ppt.com/p-3987843.html