1、 xy 大学毕业设计说明书第 1 页第一章 概述某矿为年产 180 万吨的大型矿井,服务年限规划为 100 年,为立井提升,井筒深度450 米。此矿为高沼气矿井,井下允许短路容量为100MVA。全矿的负荷统计表如下表 1-1。该矿上级电源电压等级为 35KV。距矿 35KV 变电所 5.5km。采用双回路架空线输电方式,规定断路器过流保护时间为 3S。系统电抗为:最大运行方式:X =0.26*min最小运行方式:X =0.28ax其中系统容量基准值采用 S*=100MVA电价收取办法采用两部电价制,固定部分按最高负荷收费。变电所所处地之气象条件:日最高气温为 45,日最低气温为-15,最热日井
2、下含在内的土壤温度为 26,冻土层厚度为 0.38m。变电所之地质条件为:土壤砂质粘土,主导风向为西风,风速为 27m/s,地震烈度为 5 度。xy 大学毕业设计说明书第 2 页第二章 负荷统计及变压器选择2-1 负荷分组与计算一根据负荷统计表,按电压高低、负荷性质、分布位置等条件将负荷分组。按需用系数法作负荷计算。按组选择低压动力变压器,再加上功率损失即为高压侧负荷。此时该变压器即为一个 6kV 级的负荷。按用电负荷性质,负荷可分为以下几组:1安全生产用电负荷:副井提升、扇风机、井下主排水泵。2主要生产负荷:主井提升、压风机、井下低压。3其它负荷:地面低压、机修厂、综采车间、矿煤矸砖厂、工人
3、村、支农二各组负荷计算、填表1 根据各组设备的各组负荷计算方法类似,此处仅举例说明: 例:对主井提升设备:tan: tan=tan(cos -1cos) = tan(cos -10.87)=0.567有功功率:P ca=KdPN=0.91450=1305kW无功功率:Q ca=Pcatan13050.567=739.9kvar视在功率:S ca= 1500kVA2cacQP对副井提升: tan= tan(cos -10.83)=0.672Pca=10000.88=880 kW Qca=8800.672=591.4 kvarSca= 1060 kVA2cac计算结果均见表 1-1。三各低压变压器
4、选择及损耗计算:xy 大学毕业设计说明书第 3 页由于采用高压侧集中补偿功率因数,故对各低压变压器均无补偿作用,选择时按计算容量进行,供电回路为双回路者应选两台变压器同时运行。矿井低压变压器选择原则:选一台者,只需变压器额定容量大于其计算容量;选两台者,单台容量应满足一、二类负荷需要,且两台容量之和大于或等于计算容量。1 综采车间:选容量为 400KVA 时可满足大于计算容量 390KVA。故选择 S9-400/10,10/0.4 型铝线电力变压器一台。空载损耗 0.84KW,短路损耗 4.2KW,阻抗电压 4,空载电流 3,Y/Y 0-12连接。2 地面低压:计算容量为 1172KVA,故选
5、两台 S9-1000/10,10/0.4 型铝线电力变压器。空载损耗 1.72KW,短路损耗 10.0KW,阻抗电压 4.5,空载电流 1.1,Y/Y 0-12 连接。3 机修厂:计算容量为 390KVA,故选两台 S9-400/10,10/0.4 型铝线电力变压器。参数同综采车间。4工人村:计算容量为 528KVA,故选两台 S9-630/10,10/0.4 型铝线电力变压器。参数同上。5支农:计算容量为 280KVA,故选两台 S9-315/10,10/0.4 型铝线电力变压器。空载损耗0.7KW,短路损耗 3.5KW,阻抗电压 4,空载电流 1.5,Y/Y 0-12 连接。6选煤厂:计算
6、容量为 1253.5KVA,故选两台 S9-1250/10,10/0.4 型铝线电力变压器。空载损耗2.0KW,短路损耗 11.8KW,阻抗电压 4.5,空载电流 1.1,Y/Y 0-12 连接。各低压变压器损耗计算式为:P TP 0+P k 2,Q TQ 0+Q k 2,其中 = 为变压器负荷率。各低压变压器损耗计算方法相类似。此处仅举例说明。NcaSxy 大学毕业设计说明书第 4 页例:对于机修厂低压变:= =390/400=0.975NcaSQ 0S N =1.4*400/100=5.6 kvar1%IQ kS N =4*400/100=16 kvarKU表 2-1 低压变损耗编号 1
7、2 3 4 5 6负荷 综采车间 地面低压 机修厂 工人村 支农 洗煤厂计算容量(KVA)390 1172 390 545 280 1253.5变压器型号 S9-400/10 S9-1000/10 S9-400/10 S9-630/10 S9-315/10 S9-1250/10U1M/U2MKV10/0.4 10/0.4 10/0.4 10/0.4 10/0.4 10/0.66台数 1 2 1 1 1 2KW0P0.84 1.72 0.84 1.23 0.7 2.0KWK4.2 10.0 4.2 6 3.5 11.8KW0Q5.6 11 5.6 7.5 4.725 13.75KW 16 45
8、16 28.35 12.6 56.250.975 0.586 0.975 0.865 0.889 0.5014KWTP4.83 5.15 4.83 5.72 3.47 4.97KWQ20.81 26.45 20.81 28.71 14.68 27.89合计 34.41 166.76xy 大学毕业设计说明书第 5 页则:P TP 0+P k 2=0.84+0.9752*4.2=4.83kWQ TQ 0+Q k 2,=5.6+0.9752*16=20.81 kvar其它低压变损耗列于表 2-1 中。四6kV 母线补偿前总负荷计算:汇总表中最大连续负荷应同时系数,汇总后有功最大连续负荷在 5000K
9、W 以下取KSI=0.8,5000KW 以上 10000KW 以下时取 KSI=0.85,在 5000KM 以下时取 KSI=0.9。无功最大连续负荷则对应 0.9 与 0.95。计算后的 6KV 母线计算负荷:Pca6=KSI(P ca+ )=0.8(13060.7+34.41)=10476kWTQca6= KSI(Q ca+ )=0.9(6209+166.76)=5738.2 kvar故 Sca6= 11945 kVA262caca22 cos 补偿与电容器柜选择一矿山地面变电所采用在 6kV 母线上装移相电容器的方法来补偿功率因数,即所谓集中补偿,此种方法主要有投资省,有功功率损失小,运
10、行维护方便,故障范围小,无振动无噪音,安装灵活方便等优点。一般将功率因数补偿到 0.95 以上,本设计按补偿到0.95 计算。若补偿前功率因数为 cos 1, 补偿后提高到 cos 2,则补偿所用电力电容器容量为:QcP av(tan 1 -tan 2)=K avPca6(tan 1 -tan 2)式中:P av 全矿有功平均负荷 KWPca6 全矿补偿前有功计算负荷 KWKav 平均负荷系数 一般取 0.70.8Pca6 vcos 1 =10476/11945=0.877tan 1 = tan(cos-10.877)=0.547tan 2 = tan(cos-10.95)=0.329xy 大
11、学毕业设计说明书第 6 页补偿的无功功率为:QcK avPca6(tan 1 -tan 2)0.8*10476*(0.548-0.329)=1835.4 kvar 二电容器柜选择本变电所 6kV 母线接线初步定为单母线分段,两段母线均应装设电容器柜,因此电容器柜应选择偶数。选用 GR1C-08 型电容器柜,额定电压 6V,单柜容量 1518=270kvar,共需电容器柜:n1835.4/270=6.79实际选用 8 个,分为两组,每组 4 个,分别装在单母线分段两侧,实际补偿的电容量为:Q=2708=2160kvar。折算到计算容量为:Q j=Q/ =2160/0.8=2700kvar补偿后等
12、效无功功率为: =Qca6-Qj =5738.2-2700=3038.2 kvar6av校验合格。另外,每段母线上都必须一台放电柜,我们选用 GR-1C-03 型放电柜,内装JDZ6100V 电压互感器两台,电压表、转换开关各一个,信号灯 3 个。23 主变压器选择本设计电费标准为两部电价制,其固定电费按最高负荷收费,因此应选择两台主变分裂运行,一台停运(故障)时,另一台必须承担全矿一、二类负荷用电。补偿后 6KV 母线计算负荷即主变应输出之电力负荷,此时应按下式计算主变损耗,再选主变补偿后 6KV 母线计算视在最大连续负荷 Sca6= =10907.67)2.3081476(2主变损耗增值系
13、数 Kr取 1.08因此: S NTK rSca6kVA1.0810907.67=11780.3 kVA选用 SF716000/35 型风冷式变压器,额定电压为 356.3,连结组别为 Yn,d11, xy 大学毕业设计说明书第 7 页拟定选择两台变压器,正常时两台同时分裂运行,故障时一台运行,比较灵活经济,适合于我国的两部电价制。24 cos 35及全矿电耗、吨煤电耗的计算一 35kV 侧实际功率因数 cos 351. 主变功率损耗:P T 主 0.02 S ca6=0.0210907.67=218.15kWQ T 主 0.08 S ca6=0.0810907.67= 872.61kvar2
14、 折算到 35kV 侧负荷:Pca35P ca6+P T=10476+218.1510694.15 kWQca35Q ca6+Q T=3038.2+872.61=3910.81kvar3计算 cos 35:cos 35costan -1( )=0.95215.069438二全矿年电耗:矿井负荷年最大利用小时:T=1504 5W矿年年电耗 Pca3515045(10476+218.15)1504 4549.145(万度)5180三吨煤电耗:年电耗/年产量=4549.145/18025.27(度吨)25 计算选择结果汇总一.计算结果汇总负荷统计总有功负荷:13060.7kW负荷统计总无功功率: 6
15、209kvar6kV 母线补偿前计算有功负荷:10476kW6kV 母线补偿前计算视在功率:11945kVAxy 大学毕业设计说明书第 8 页补偿后 6kV 母线计算无功功率:3038.2Kvar主变压器有功损耗:218.15 kW主变压器无功损耗:872.61kvar补偿后 35kV 母线有功功率:10694.15 kW补偿后 35kV 母线无功功率:3910.81 kvar补偿后 35kV 母线视在功率:11386.8 kVA补偿前 6kV 母线功率因数:0.877补偿后 35kV 母线功率因数:0.952全矿年电耗:4549.145(万度)吨煤电耗:25.27(度吨)xy 大学毕业设计说
16、明书第 9 页第三章 供电系统拟定与短路计算 31 供电系统的拟定一 5kV 侧 接 线 方 案矿 区 35kV 变 电 所 35kV 进 线 采 用 双 电 源 架 空 线 , 由 于 对 供 电 可 靠 性 、 运 行 灵活 要 求 的 提 高 , 奔 设 计 35kV 侧 接 线 采 用 全 桥 接 线 , 并 且 因 为 考 虑 本 所 有 电 能 反 馈可 能 , 在 断 路 器 两 侧 装 设 隔 离 开 关 , 35kV 侧 每 段 母 线 上 装 设 电 压 互 感 器 和 避 雷器 。二 kV 侧 接 线 方 案矿 井 为 一 类 负 荷 , 要 求 可 靠 供 电 , 故
17、变 电 所 6kV 侧 采 用 单 母 线 分 段 ( 两 段 )。 当 某 段 母 线 出 现 故 障 时 , 仍 可 保 证 一 、 二 类 重 要 负 荷 的 供 电 , 又 因 主 变 容 量 超 过10000KVA, 故 6kV 侧 在 必 要 时 装 设 分 裂 电 抗 器 。三 负 荷 分 配考虑一、二类负荷必须由连于不同母线上的双回路供电,将下井回路和地面低压分配在各段母线上,力求工作生产时,两段母线上负荷近似相等。负 荷 布 置 时 , 越 是 负 荷 大 的 越 应 靠 近 母 线 中 间 。四 电 缆 根 数 确 定下 井 电 缆 根 数 Cn 按 下 式 确 定 : 1
18、3.60)8.()2.1( 2dpdp QP09.2. )45*08.7129()45*2.10( xy 大学毕业设计说明书第 10 页取 Cn4五运行方式运 行 方 式 采 用 分 裂 运 行 方 式 , 因 为 在 该 运 行 方 式 下 , 系 统 阻 抗 较 大 , 因6kV 侧 短 路 电 流 较 小 , 设 备 易 于 满 足 要 求 ,保 护 设 备 设 置 简 单 。6kV 侧 各 类 负 荷 属 一 、 二 类 负 荷 用 双 回 路 供 电 , 属 三 类 的 用 单 回 路 供 电 。六 供 电 系 统 图32 系统短路计算一 短路危害系统短路是指供电系统中不等电位导体在
19、电气上被短路,发生短路时,系统中总阻抗大大减小,短路电流可能达到很高数值,强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使设备受到破坏,短路点处电弧可能烧坏电气设备,短路点附近电压显著降低,使供电系统受到严重影响或被迫中断。若在发电厂附近短路,还可能使全电力系统进行解裂,引起严重后果。不对称接地短路电流造成的零序电流,还会对邻近线路通讯造成干扰,危害人身及设备安全。为了限制短路危害及缩小故障影响范围,在变电所设计中,必须进行短路电流计算。二 基准值选取与计算取 , ,MVASdj10KVUavj371KVUavj3.61则: )(56.*31AIjjj)(1.93022SIjjj 三 元件相对电抗计算1 电源相对电抗0*sX26.*minx 28.0*maxX2 35KV 侧架空线