煤矿供电毕业设计论文煤矿采区供电设计

矿业工程学院毕业设计题目：煤矿采区供电设计专业：采矿工程袁龙龙指导教师：金燕摘要本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括 负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电 所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数 法进展负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量 及型号。用标幺值法对供电系统进展了短路电流计算，为电气设备的选择 及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结 线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线 为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相 关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。毕业论文设计开题报告2015年3月10日论文设计题目：某煤矿地面供电系统设计袁龙龙年级2011 级所在院系矿业学院煤矿机电系专业煤矿电气方向指导教师金燕开展本课题的意义及工作容：针对程庄煤矿实际情况， 进展供电系统设计解决矿山实际问题，学会查阅技术资料和各种文献的方法，掌握煤矿供电系统设计的根本方法。主要容包括煤矿供电系统中各电气设备及电缆的选择、校验以及继电保护装置的设定。总体安排及进度：15年3月份收集原始资料及拟定设计初稿；4月份完成1-5章；4月份完成6-8章；5月份在教师的指导下对设计容进展检查、修改，并完成图纸；6月份上交论文。课题预期到达的效果：通过煤矿供电系统设计对矿井供电系统有J更加深入的了解，且保质保量完成设计任务， 学会应用煤矿供电的理论知识，具体解决矿井供电的实际技术问题，做到理论与实践较好的结合。指导教师意见：签名：太原理工大学毕业设计论文任务书毕业设计论文题目:某煤矿地面供电系统设计毕业设计论文要求及条件资料要求:1 .按时完成毕业设计任务。2 .强调独立完成毕业设计任务，杜绝抄袭。3 .设计容要求方案合理，各种参数处理、选取得当，计算正确。4 .设计说明书要求语言简练、文理通顺、字迹工整。5 .图纸严格按工程图纸要求绘制。6 .完成5000字左右的相关英文资料的翻译。条件：燕龛煤炭某公司下辖的程庄煤矿和燕龛煤矿，井田相邻，地跨市郊区河底镇和盂县 路家村镇。两个井田均批准开采3、8、9、12、15号等五个煤层，井田面积共计11.884km2 。根据两个矿井的实际情况，燕龛煤炭某公司决定对两个矿井的技术改造工程进展调 整：关闭燕龛煤矿，将其 0.30Mt/a 的生产能力划归程庄煤矿；集中改造程庄煤矿，生 产规模由0.45 Mt/a 扩建至1.20 Mt/a 。现需建立地面 35/10kV 矿井变电所一座，供电线路采用双回路35kV架空线。一回主供电源引自苇泊110kV变电站，长度9.5km ;另一备用电源线路引自燕龛110kV变电站，长度2.77km 。 35kV母线最大短路参数 Sdmax =450MVA,变电所距井下中央变电 所 1km.负荷统计见附表一。毕业设计论文主要容：概述；矿井负荷计算和无功功率补偿；地面35kv变电所主变压器的选择与校验；地面35kv变电所主接线方案确定；短路电流计算；地面35kv变电所一次设备的选择校验；地面35kv变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定;地面35kv变电所的防雷与接地；井下中央变电所负荷计算与短路电流计算；第2页学生应交出的设计文件论文：1、文献综述单独成册。2、设计说明书一册。3 、5000字左右的相关英文资料翻译附英文原稿。4 、成绩评定表和辩论评定表一份。5 、设计的学生提供壹号图纸一。主要参考文献资料：6 .煤矿平安规程2011版7 .矿山供电虎伟8 .采矿工程设计手册9 .煤炭工业矿井设计规 GB 5021510 矿用电气设备选型手册11 煤矿电气图专用图形符号MT/T 570 199612 煤矿井下供配电设计规 GB5041713 ?煤矿电工手册第二分册？。矿井供电上袁龙龙14 ?煤矿电工手册第四分册？。专业班级采矿1009 学生要求设计论文工作起止日期指导教师签字日期教研室主任审查签字日期系主任批准签字日期8 / 49、乙 刖 百本设计的目的是通过本次设计稳固所学的专业知识，培养分析问 题、解决问题的能力及实际工程设计的根本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和平安，并做 到技术和经济方面合理的满足生产的需要。 由于煤矿生产条件的特殊 性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤 矿供电开端，对整个煤矿供电的平安，可靠，经济具有举足轻重的作 用。本论文根据变电所的设计原那么，围绕某矿井 35KV变电所设计 这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作：针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进展了负荷计算。据此 对主变压器进展选择，并进展无功补偿。根据变电所主接线的设计原 那么，对变电所的主接线进展设计：高压 35kV采用全桥接法，6kV 母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进展了短路计 算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进展选 择，并对它们进展动稳定和热稳定校验。 为了在供配电系统发生故障 时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免 事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进展了设计。 防雷保护是变 电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型 避雷器对其进展防雷保护，并在变电所装设避雷针。供电系统概述电力是现代矿山企业的动力，首先应该保证供电的可靠和平安， 并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。1.2.1 矿山企业对供电的根本要求矿山由于生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，具体要 求如下：1保证供电平安可靠供电的可靠性是指供电系统不见断供电的可能程度。 矿山如果供 电中断，不仅影响产量，而且有可能造成人身事故和设备损坏，严重 会造成矿井的破坏。为了保证对矿山供电的可靠性，供电电源应采用 两回路独立电源线路，它可以来自不同的变电所或者是同一变电所的 不同母线，且电源线路上不得分接任何负荷。平安是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸火灾 等重大事故。由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备容易 受损坏，可能造成触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故， 所以必须采 取如防爆、防触电过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制定相 应的管理规程，以确保供电的平安。2保证供电电能质量在满足供电可靠与平安的前提下， 还应该保证供电质量，即供电 技术合理。良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的5%,频率偏移不能超过 0.2 0.5 Hz。此外，由于大功率整流和可控硅的应用 使配电网中的谐波分量增加，可能会造成电力电容器过负荷，严重时甚至造成事故。所以必要时应采取相应的技术措施保证电能质量。3保证供电系统的经济性在满足以上要求条件下，应力求供电系统简单，安装、运行操作 方便，投资少、见效快和运行费用低。1.2.2 电力负荷的分级按照对供电可靠性的要求不同，一般将电力负荷分为三级，以便 在不同情况下区别对待。1一级负荷这类负荷假设供电突然中断造成生命危险， 或者造成重大设备损 坏且难以修复，或者打乱复杂的生产过程并使大量产品报废， 给国名 经济带来极大的损失。如矿井主扇风机、分区扇风机与井下主排水泵 以及立井经常提人的提升机等。这类负荷必须有两个独立电源供电，无论是电力网在正常或者事 故时均应保证对它的供电。2二级负荷这类负荷假设突然停电，会造成生产设备局部损坏，或生产流程 紊乱且恢复困难，企业部运输停顿或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定的损失。如煤矿集中提运设备、大型矿井地面空气 压缩机、井筒防冻设备等。对这类负荷一般采用双回路或经方案比照 确定。3三级负荷凡不属于一二级负荷的用电设备，均列为三级负荷。这类负荷停电不影响生产，对这类供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回路供电1.3变电站选址矿区变电所不管容量大小，应有两个以上的独立企业用户会使与 电力系统联系的枢纽，这样的变电所位置应附和有关整体的合理性。 应考虑的条件是：1接近负荷中心2不占或少占农田。3便于各级电压线路的引入和引出。架空线路走廊应与所址 同时确定。4交通运输方便。5具有适宜的地质条件。6尽量不设在空气污浊地区，否那么应采取防污措施或是在 污染源的上风侧。7110千伏变电站的地址标高宜在百年一遇的高水位之上， 35-60千伏变电所的所址标高宜在 50年一遇的高水位之上，否那 么应有防护措施。8所址不应为积水淹侵，山区变电所的防洪设施满足泄洪要 求。9具有生产和生活用水的可靠水源。10适当考虑职工生活上的方便。11确定所址时，应考虑与邻近设施之间的相互影响。12所址位置必须影响矿区供电系统的接线方式，送电线路 的规格与布局，电网损失和投资的大小。故所址位置的选择应与矿区 各变电所的数量，容量，用户负荷的分配同时考虑。应防止电力倒流, 对于相近方案应从技术经济比拟择优确定。2矿井负荷计算与无功功率补偿变电所可以说是电力供给的枢纽， 所处的位置十分重要，如何准 确地计算选择变电所的变压器容量及其它电气设备， 这是保证进展平 安供电、可靠供电的前提。进展电力负荷的计算就是为了正确地选择 变电所的变压器的容量、各种电气设备的型号、规格及供电电网所用 的导线的型号等提供科学的依据。负荷计算主要包括以下方面：1求计算负荷，或者需用负荷。目的是为了合理选择变电所 变压器容量和电气设备的型号等；2求平均负荷。这是用来计算电能的需用量、电能损耗和选 择无功补偿装置等。2.1负荷统计与计算2.1.1负荷统计负荷名称电压kV设备数量 台设备容量 千瓦需用 系数 Kx功率 因数 cos 。tg小计算容量丁 P全部工作全部工作启功kW无功(kvar)视在(KVA)1.井下负荷0.662061751021586180.925033.94844.77008.82.主斜井配电101510187411150.9901.3621.61097.43.风机配电1084602030100.912698.51673.13174.84.车间配电0.3883 I78 I123212810.92505.7434.7669.85.生活配电0.3849462301810.958.353.1796.办公配电0.384413130.937.528.246.97.瓦斯抽放泵站1053164010200.92714.0608.3752.08.地面照明0.2210010010.90.4810048111.1矿井负荷统计表2-1表1-1负荷情况统计表负荷计算2.1 负荷计算的目的为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度 电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进展负荷的 统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选 择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参 数。负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小, 那么依此选用的设备和截流局部有过热的危险，轻者使线路 和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的平安运行。负荷 计算偏大，那么造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确 的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统平安、经 济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项 系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计 算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果根本上 符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式 Pca KdPN就 可以表征普遍的计算方法。该公式对用电设备组、车间变电 站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用 电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计 和积累，数值比拟完整和准确，查取方便，因而为我国设计 部门广泛采用。本设计采用需要系数法进展负荷计算，步骤如下：1 .用电设备组计算负荷确实定用电设备组是由工艺性质一样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 用电设备分为假设干组，在分别计算各用电设备组的计算负 荷。其计算公式为：巳 KdPN, kWQca Pca tan , kvar2-1Sca 加 Qca , kVA式中Pca、Qca、Sca该用电设备组的有功、无功、视在功率 计算负荷；Pn 该用电设备组的设备总额定容量，kW ;tan 功率因数角的正切值；Kd 需要系数，由表 1-1查得2、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 由现，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：mPCa Ks (KdiPNi) mi 1Qca Ks (KdiPn i tan i) 2-2 i 1ScaPCa Qca式中Pca、Qca、Sca 一为配电干线式变电站低压母线的有功、 无功、视在计算负荷；Ks 同时系数；m一一该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备 组总数；Kdtan i、PNi 一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1-1查由各用电设备组的需要系数Kd和功率因数cos ,根据公式2-1计算由各用电设备组的计算负荷。1对主提升机Kd=0.86 , cos =0.85 , tan =0.62P=630KW那么；有功功率Pca KdPN 0.86 630 541.8 kW ;无功功率 Qca Pca tan541.8 0.62 335.92 kvar ；视在功率Sca 遍 Qca V541.82335.92 2 637.4 kVA ；1对材料斜井绞车Kd=0.75 , cos =0.80 , tan =0.7P=400KW那么；有功功率 Pca KdPN 0.7 400 300 kW ；序号负荷名称需用 系数Kx功率 因数cos 4tg 4有功kW无功(kvar)视在(KVA)1主斜井提升机0.860.850.62541.8335.9637.42材料斜井绞车0.750.800.75300225375无功功率 Qca PCatan300 0.7 210 kvar ；视在功率Sca 赳：Q2a J3002 2102 375 kVA ；1主斜井皮带辅助设备Kd=0.70 , cos =0.70 , tan =1.02 P=29KW那么；有功功率Pca LPn0.86 29 20.3 kW ；无功功率 Qca Patan20.3 1.02 20.7 kvar ；视在功率Sca JPc： Qca ,20.32 20.712 29 kVA ；1材料斜井绞车房Kd=0.7 , cos =0.7 , tan =1.02 P=56KW那么；有功功率Pca KdPN56 0.7 39.2 kW ;无功功率 Qca Patan39.2 1.02 40 kvar ；视在功率Sca V；Pc2 Q2a J39.22 402 56 kVA ；主斜井配电符合统计表序号佰荷名称需用 系数功率- 因数tg小有功无功视在3主斜井皮带辅助设备0欧cos 31.02:20W:r盥部(KVA)4材料斜井绞车房07071 0239 240 056 0；1惟风斜井主扇风机0.930 90.850.62988836547681097944 -1对回风斜井主风机Kd=0.93 , cos =0.85 , tan =0.62P=950KW那么；有功功率 PCa KdPN0.93 950 883.5 kW ;无功功率 Qca PCa tan883.5 0.62 547.8 kvar ；视在功率Sca JPC： Q2a V1883.52 547.82 1039.4 kVA ；2对皇后风井主风机Kd=0.93 , cos =0.85 , tan =0.62P=4、1500KW那么；有功功率 Ra KdPN0.93 1500 1395 kW ;无功功率Qca Pca tan 1395 0.62 864.9 kvar ；视 在功率Sca dPa Q2a V13952 864.92 1641.2 kVA ；3对程庄风井压风机Kd=0.75 , cos =0.85 , tan =0.62P=280KW那么；有功功率 Pca KdPN0.75 280 210 kW ;无功功率Qca Patan 210 0.62 130.2 kvar ；视在功率Sca %用 Q2a 2102 130.22 247.1 kVA ；4对皇后风井压风机Kd=0.75 , cos =0.85 , tan =0.62P=280KW那么；有功功率Pca KdPN0.75 280 210 kW ;无功功率 Qca Patan210 0.62 130.2 kvar ；视在功率Sca 加 Q2a V130.22 2102 247.1 kVA ；风机配电符合统计表2皇后风井主扇风机0.930.850.621395.0864.91641.23程庄风井压风机0.750.850.62210.0130.2247.14皇后风井压风机0.750.850.62210.1130.2247.1总计0.912698.51673.13174.81副井井口及平车场Kd=0.7 , cos =0.7 , tan =1.02 P=60KW 那么；有功功率 Pca KdPN0.7 115 80.5 kW ；无功功率 Qca PCatan 42 1.02 42.84 kvar ； 视在功率Sca P：Qc； .422 42.842 60 kVA2主井地面生产系统Kd=0.7 , cos=0.7, tan=1.02P=115KW那么；有功功率 PcaKdPN0.711580.5kW ；无功功率QcaPca tan80.51.0282.11kvar；视在功率Sca； PiQ2a 80.5282.112115kVA3地面砂石系统Kd=0.65 , cos =0.75 , tan =0.88 P=25KW那么；有功功率 Pca LPn 0.65 25 16.25 kW ;无功功率 Qca Pca tan 16.25 0.88 14.3 kvar ； 视在功率Sca , Pa Qca-16.252 1 4.32 21.7 kVA4锅炉房Kd=0.7 , cos =0.75 , tan =0.88P=335KW那么；有功功率Pca KdPN0.7 335 234.5 kW ；无功功率 Qca Pca tan 234.5 0.88 206.36 kvar ；视在功率Sca , Pa Q2a234.52 206.362 312.7 kVA5热风炉及空气加热设备Kd=0.75 , cos =0.75 , tan =0.88P=142KW那么；有功功率Pca LPn0.75 142 106.5 kW ；无功功率Qca Pca tan106.5 0.88 93.72 kvar ；视在功率Sca；Qca J06.52 93.722 142 kVA6机电修理车间Kd=0.3 , cos =0.65 , tan =1.17P=196KW那么；有功功率Pca KdPN0.3 196 58.8 kW ；无功功率Qca Ra tan58.8 1.17 68.8 kvar ；视在功率Sca. Pa Qca-58.82 68.82 90.46 kVA7渔场取水泵房Kd=0.8 , cos =0.85 , tan =0.62P=132KW那么；有功功率Pca KdPN0.8 132 105.6 kW；无功功率 Qca Ra tan 105.6 0.62 65.47 kvar ;视在功率Sca vPca Q2a /105.62 65.472 124 kVA序号负荷名称需用 系数Kx功率 因数cos 4tg 4有功kW无功(kvar)视在(KVA)1副井井口及平车场0.70.71.0242.042.860.02主井地面生产系统0.70.71.0280.582.1115.03锅炉房0.70.750.88234.5206.4312.74热风炉及空气加热设备0.750.750.88106.593.7142.05机电修理车间0.30.651.1759.169.190.96渔场取水泵房0.80.850.62105.665.5124.2总计0.92505.7434.7669.8车间配电负荷统计表1皇后风井生活泵房Kd=0.8 , cos =0.8 , tan =0.75 P=3KW那么；有功功率Pca KdPN0.8 3 2.4 kW ;无功功率QcaPca tan2.4 0.75 1.8 kvar ；视在功率Sca屏 Q2av2.42 1.82 3 kVA序号负荷名称需用 系数Kx功率 因数cos 4tg 4有功kW无功(kvar)视在(KVA)1皇后风井生活泵房0.80.80.752.41.83.82生活污水处理设备0.70.750.8813.812.118.43井下水处理车间0.70.71.0218.318.626.14煤泥泵房0.750.750.884.13.65.55空气加热室0.750.750.8817.315.223.06联建行政福利0.30.80.7529.722.337.17煤样化验室0.60.80.757.85.99.82生活污水处理设备Kd=0.7 , cos =0.75 , tan =0.88P=19.7KW那么；有功功率Pca KdPN0.7 19.7 13.79 kW ；无功功率 Qca Patan13.79 0.88 12 kvar ;视在功率Sca vPc2 Qca d13.792 1 22 1 8.4 kVA同理可得其他设备的数据如表格所示8皇后风井生活泵房0.800.800.752.41.83.0总计0.995.881.3125.9生活配电符合统计表1瓦斯抽放泵Kd=0.7 , cos =0.75 , tan =0.88P=220KW那么；有功功率 Pca KdPN0.7 220 154kW ；无功功率 Qca PCa tan154 0.75 135.5 kvar ；视在功率Sca Pca Q2a Y1542 135.52 205.3 kVA2瓦斯抽放泵Kd=0.7 , cos =0.75 , tan =0.88P=800KW那么；有功功率 Pca LPn0.7 800 560 kW ；无功功率 Qca Pca tan560 0.88 492.8 kvar ；视在功率Sca Pc： Qca 75602 492.82 746.7 kVA瓦斯抽放泵站符合统计表同理可得序号负荷名称需用 系数Kx功率 因数cos 4tg 4有功kW无功(kvar)视在(KVA)1地面照明1.00.90.4810048111.1序号负荷名称需用 系数Kx功率 因数cos 4tg 4有功kW无功(kvar)视在(KVA)1瓦斯抽放泵一0.70.750.88154.0135.5205.32瓦斯抽放泵0.70.750.88560.0492.8746.7总计0.92714.0628.3752.02.4全矿井上下合计取同时系数K=O.9PCa 6Ks(PcaPt)0.9 (5033.9 5164.8)9178.4KWQca6Ks(QcaQt ) 0.9 (4844.7 3638.9) 7635.2kvarSca6,Pc；6 Q29178.42 8147.82 12272.3无补偿时功率因数为：_ _ _ca 6c lcos 6 0.75Sca62.3.4 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 仍不能到达供用电规那么所要求的数值时，就需要增设人工 补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容 器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容 量Qc用下式计算：QcPca (tan i tan 2) 2-4式中平均负荷系数，tan i 补偿前功率因数角的正切值；tan 2 补偿后要到达的功率因数角的正切值；本设计要求功率因数到达0.9及以上。假设补偿后10kV侧功率因数cos 6 0.94 , tan 6 0.484 , 取0.82,那么所需补 偿容量由公式2-9计算得： 、QcPCa (tan 6 tan 6)0.85 9178.4 (0.882 0.484) 943.6 kvar (2)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母线为单母分段接线，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 GJZK-1-03 型高压 静电电容柜，每柜安装容量360kvar ,据此可计算由电容器柜的数量为：N 四 3082 8.58 取偶数N = 10qC 360那么 实际补偿容量为：Qcs N qc 360* 10 3600 kvar折算为计算容量为：Qc Q二4235.3 kvar2.3.5 补偿后10kV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后10kV侧有功功率Pca 6 9178.4 kW无功功率Q；a6 Qca6 Qc 7635.2 4235.3 3400 kvar视在功率Sca6、6QC；6 10184.7 kVA补偿后6kV母线功率因数满足要求PCa6 cos R6 S0ca 69178.4ccc0.9210184.73变电所主变压器选择3.1 变压器的选取原那么供电变压器是根据其使用环境条件、电压等级及计算负 荷选择其形式和容量。变电所的容量是有其装设的主变压器 容量所决定的。从供电的可靠性由发，变压器台数是越多越 好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建立 投资都要增大。所以，变压器台数与容量确实定，应全面考 虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近 企业取得备用电源时，可装设一台变压器。如企业的一、二 级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当 一台由现故障时，另一台能承当全部一、二及负荷。特殊情 况下可装设两台以上变压器。例如分期建立大型企业，其变 电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。3.2 变压器选择计算按第二章计算由来的计算负荷进展用电负荷分析，根据 分析结果选择变压器容量及台数。其计算计算过程如下：1、用电负荷分析一级负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184kW ,占全矿总负荷的 33.6% 。二级负荷：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，其总负 荷为3171.5kW ,占全矿总负荷的 48.8%.三级负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、 工人村、支农各项，其总负荷为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，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上 述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的82.4% ,当两台变压器中一台停顿运行时，另一台必须保证82.4%的正常供电，再考虑将来的开展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，应 选用两台S7-12500-/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S7-12500-/35容量 Snt (kVA)12500连接组别Y,d11电压 Uin/U2N38.510.5阻抗电压Uk%8空载电:流Io%0.7损耗kW空载Po16.0负载Pnt63.0两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用3.3 变压器损耗计算 根据公式2-3计算主变压器各项损耗L%空载无功损耗:Q0-0 SNT 7448KVAR100那么有功损耗：PtPo2 Pnt 76.6 kW ；无功损耗：QtQo2 Qnt 9411.57 kvar ;所以功率因数cos=0.93满足要求第三节采区供电系统的接线方案确定1.采区供电系统的拟定原那么在确定变电所主接线前，应首先明确其根本要求：1平安可靠。应符合国家标准和有关技术规的要求, 充分保证人身和设备的平安。止匕外，还应负荷等级的不同采 取相应的接线方式来保证其不同的平安性和可靠性要求，不 可片面强调其平安可靠性而造成不应有的浪费。2操作方便，运行灵活。供电系统的接线应保证工 作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和维修，以及运 行灵活，倒闸方便。3经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电 质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用。4便于开展。接线方式应保证便于将来开展，同时 能适应分期建立的要求。原那么如下：(1)保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电 缆的数量应最少。(2)原那么上一台起动器控制一台设备。(3)采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压 器负荷，通常一台变压器担负一个工作面用电设备。(4)变压器最好不并联运行。(5)采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电 设备宜采用辐射式供电上山及顺槽输送机宜采用干线式供 电。(6)配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动 馈电开关。(7)工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电 点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。(8)供电系统尽量减少回头供电。(9)低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应 分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷由区域、高压沼气矿井、煤与沼气突生矿井中，所有掘进工作面的局 扇机械装设三专专用变压器、专用开关、专用线路二闭 锁设施即风、电、沼气闭锁。2. 采区供电系统图为了保证对一、二级负荷进展可靠供电， 在企业变电所中 广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接 线。桥式接线分为外桥、 桥全桥三种。因上一级变电站距 本矿变电所为 6km ,对于35kV电压等级来说，输电线 路不远，可以选外侨，但为了提高矿井供电的可靠性和运 行的灵活性，选用全桥更适宜。故确定本矿35kV侧为双 回路的全桥接线系统。35kV架空线路由两条线路送到本 矿变电所，正常时两台变压器分列运行。3. 6kV主接线根据矿井为一级负荷的要求及主变压器是两 台的情况确定为单母线分段的接线方式。4. 35kV母线和6kV母线，正常时均处于断开状态。 母线分 段用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响围，提高供电的可靠性和灵活性。根据采区变电所供电系统拟定原那么，如附图供电系 统拟定图所示第五章 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的研究供电系统的短路并计算各种情况下的短路电流，对 供电系统的拟定、运行方式的比拟、电气设备的选择及继电 保护整定都有重要意义。短路产生的后果极为严重，为了限 制短路的危害和缩小故障影响围，在供电设计和运行中，必 须进展短路电流计算，以解决些列技术问题。(1)选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其 热稳定性和机械强度。(2)设置和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路 故障。(3)确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难 或不经济时，可采取限制短路电流的措施。(4)确定合理的主接线方案和主要运行方式等。5.2 短路电流计算中应计算的数值(1)短路电流I,即三相短路电流周期分量第一周期的 有效值。它可供计算继电保护装置的整定值和计算短路冲击 电流ish及短路全电流最大有效值 k之用。2、三相短路容量s用来判断母线短路容量是否超过 规定值、作为选择限流电抗器的依据，并可供下一级变电所 计算短路电流之用；3、短路电流稳态有效值I ,可用来校验设备、母线及电缆的热稳定性；I I I* Ij4、短路冲击电流ish及短路全电流最大有效值 / ,可用来 校验电器设备、载流导体及母线的动稳定性。5.3 三相短路电流计算计算的步骤1、根据供电系统绘制等值网络1选取基准容量 Sj和基准电压Uj,并根据公式决定基 准电流值Ij。2求生系统各元件的标么基准电抗，将计算结果标注 在等值网络图上。3按等值网络各元件的联接情况，求由由电源到短路 点的总阻抗X*。4按欧姆定律求短路电流标么值：对于电源是无限大容量的系统，其短路电流标么值 I*可按公式5-1求生：5-1且短路后各种时间的短路电流标么值与短路容量标么值都 相等，即*， * *，I I S5求短路电流和短路容量；为了向供电设计提供所需的资料，应以下短路电流和短路容量： 求生次暂态短路电流厂和短路容量s; 求生短路冲击电流ish和短路全电流最大有效值Ish， *I I I IjkA *-一S S I SjMVA(5-2)ish 2.55I kAIsh 1.52I kA 5.4短路电流计算过程短路电流计算系统如图 4-5所示，短路点选取 35kV母 线侧、6kV母线侧及6kV各曲线回路末端，各元件参数可由 表1-1中获得。输电线路、主变压器和下井电缆均为一台路工作， 一台路备用。该电源为无限大容量， 其电抗标么值X* 0, 最大运行方式下，系统阻抗为 *加=0.36 ,最小运行方式下， 系统阻抗为xSmax=0.69 ,离上一级变电所距离为6km。主变压器为两台，每台容量为 8000kVA , Uk%=7.5。线路电抗： 对于电缆。=0.08 Q/km ,架空线x02=0.4 Q/km。止匕外，当同 步电动机在同一地点总装机容量大于1000kW 时，高压异步电动机在同一地点的同时运行的总装机容量大于800kW 且短路点就在异步电动机端头时，要考虑其作为附加电源对短 路电流的影响。1主变压器：*XT1*XT23.且30.64 100 ST1N100 12.5苇泊变电站*XT1*X T2Uk% Sj100 St1N12 100100 400.3燕变电站变压器、，*、，* Uk%Xt1 Xt2100Sj12 100 ”0.3Sn100 40苇泊变电站9.5KM架空线*XL3x01LUSj2j20.41009.50.31352燕变电站变压器2.77线路227崇00 09*SjXl3x。1-0.4U224主提升机、副提升机（电缆）:*XL3x01LUSj2j20.41001020.45主扇风机架空线、，*. SjX L4 X02 L2Uj20.41001000.86车间配电电缆、，*.SjX L5X01 L 2U j20.080.51001020.47办公配电线路电缆、，*.SjX L7x01 L 2U j20.080.0 61001020.0488井下线路电缆*XL8x01 L 2U j20.081001020.085.3.4最大运行方式当K1点发生短路最大运行方式短路电流统计表序号短路点名称1K16.8710.3717.514172K210.2715.5026.191783K38.1212.2620.71324K48.1212.2620.71325K58.1212.2620.71326K65.678.5614.461007IZ-7,9 23,40 no23 5315911、1r9.N323.531 59序QVIZQ短蛤点名林Q 42a no2d 八二d on8K89.4314.2324.041621K12.662.302K24.213.653K33.122.704K43.122.705K53.122.706K62.722.367K73.863.348K83.883.36最小运行方式短路电流统计表第四节采区低压电缆的选择1.电缆选择原那么(1)在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允 许的温升，否那么电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损 坏。橡套电缆允许温升是 65 ,铠装电缆允许温升是80 电缆芯线的时间温升决定它所流过的负荷电流，因此，为保 证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作 电流不得超过它所允许的负荷电流。(2)正常运行时，电缆网路的实际电压损失必须不大于网 路所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压 不得低于额定电压的 95% ,否那么电动机等电气设备将因电 压过低而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超 过允许值。(3)距离电源最远，容量最大的电动机起动时，因起动电 流过大而造成电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动 机起动大，是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即 进展起动条件校验。(4)电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电 的电缆。采区常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械 强度要求的最小截面选取时即可，不必进展其他工程的校 验。对于干线电缆，那么必须首先按允许电流及起动条件进 展校验。(5)对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述 方法选择的电缆截面的热稳定性均能满足其要求，因此可不 必再进展短路时的热稳定校验。2 .电缆长度确实定为了便于安装维护，便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下几点：(1 )移动设备的电缆，须增加机头局部活动长度35m。(2)当电缆有中间接头时，应在电缆两端头各增加3m。(3)对半固定设备的电动机至就地控制开关的电缆长度，一般取510m o(4)掘进配电点的电源电缆长度，一般按设计矿井投产时 标准再加100m配备。(5)掘进配电点至掘进设备的电缆长度，按配电点移动距 离考虑，但电缆长度以不超过 100m为宜。3 .电缆型号确实定矿用电缆型号应符合？煤矿平安规程？规定，电钻根本 用UZ型，上山绞车的电缆我省煤矿大局部用U型，耙岩机用U型，固定支线电缆和移动支线大局部采用U型。1、10kV母线的选择按长时允许电流初选导线截面，并按短路条件校验其动稳定和热稳定。1按正常持续工作电流选择，考虑最大长时工作电流 时I e maxS-3Un67008.8389.1A A3 102按长时允许电流校验导线截面本所环境温度为60 C,故环境温度为36 c时，导线的温度修正系数:Kt I-： m 0-.60 36 073 A查表。土壤修正系数 Ktr=1.5 ,并排修正系数Kp=0.93故差表可知交联聚乙烯系绝缘聚氯乙烯护套3*12mm 铜芯电缆允许截流量I=386A电缆允许电流Ial=KtKpKtrIal=393.1A满足要求查表可知，3热稳定校验按热稳定选择最小截面为AminK ftiC式中C一热稳定系数，铝母线取95;Kf一集肤效应系数，Kf取1；I 稳态短路电流，I =9.12kA ;ti一假想时间，11+0.2=1.2s继电保护1S,断路器固有动作时间0.2S那么最小热稳定截面为I 9.12 :2Amin 一 . Kfti /1 1.2 40mm C ,230Amin A 60 8 480mm2 ,满足要求2、10kV侧各曲线电缆的选择按经济电流密度选择导线截面，按长时允许电流校验导 线截面，并进展热稳定和电压损失校验1瓦斯抽泵站按经济电流密度选择导线截面负荷电流为Iemax/本所环境温度为70 C,故环境温度为36 c时，导线的长 时允许载流量为70 36 八行 . 0.87m 0.70 25查表选择LGJ-35型钢芯铝绞线，40度,I=137A,I=137*0.87=119.2A 满足要求第七章电气设备的选择电气设备选择是变电所电气设计的主要容之一。选择是否合理将直接影响整个供电系统的可靠运行。变电所主要的电气设备有：高压断路器；隔离开关；熔断器; 电压互感器；电流互感器；避雷器；母线和绝缘子；成套配电装 置包括高压开关柜和低压配电屏。7.1 . 1电气设备选择的原那么对各种电气设备的根本要正常运行时平安可靠，短路通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进展选择，按短路条件进展校验。a.按正常条件选择环境条件电气设备在制造上分户、户外两大类。止匕外，选择电气设备，还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区或湿热地区等方面的要求。 按电网额定电压选择电气设备的额定电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压 Un不低于装置地点电网额定电压Uns的条件选择，即：Un Uns安最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流I n应不小于通过它的最大长时负荷电I max ,艮口： I N I max(2)按短路情况校验按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力6.2高压开关设备的选择及校验6.2.1 高压断路器的选择及校验高压断路器是供电系统中最重要的电气设备之一。它具有完善的灭弧装置，是一种专门用于切断和接通电路的开关设备。正常运行时把设备或线路接入或退出运行，起着控制作用。当设备或线路发生故障是，能快速切出故障回路，保证无故障局部正常 运行，起着保护作用。高压断路器除按电气设备的一般原那么选择外， 还必须按断 路器的功能校验其额定断流容量或开断电流 、额定关合电流 等各项指标。1.2 35v开关柜的选择根据设计要求与据算，我们选择KYN61-40.5铠装移开式交流金 属封闭开关柜。作为发电厂、变电站及工矿企业承受和分配电能的之用，对电路起到控制、保护和检测等功能，还可以用于控制频繁操作的场所。 KYN61-40.5(Z)型铠装移开式交流金属封闭开关柜系三相交流 50Hz、额定电压40.5kV的户成套配电装置。作为发电厂、变电 站及工矿企业承受和分配电能的之用，对电路起到控制、保护和检测等功能，还可以用于控制频繁操作的场所。使用环境条件：环境温度：上限+40 C,下限-10 C；相对湿度：日平均值不大于 95%,月平均