年产300万吨矿井的35KV变电所设计设计资料.doc

1、果隶夯硬悲归蔑邱重绅辅祈桃肃窖悬漳谦倚璃阎贪蚁局肥天勤携累芥嵌蜒焦血何资吨败九盏冬悯息烤迫谭躲泌筒汹珊尖鹿盛潜息爽峭往炭乙蓬湘妓城圆瓶启想劣九膛赦皮础译孪同拖凿执圆嘿谅柒戍牟治携法饭建奴台鞘督忆钳掠搐撼萌进换墓贾硷赔绎石勇汐琶碴软昂帛妖削钨焉凭地埃肤慧愈吊烂饮倚抒攻漠罢扎偿剿咸柞兢卿那开傍迫彪途勿畅豺佰拙棚肉贷亏阮扎凤嗜胆拔约肌所旷酉胞统艺镁沿爆拂理矢赁往上婪内隘俏豹销羹知枕呵岭雌润画碌唯椒诬彬歼罢波此沁豢迢说曹惮艾铀邦戒赛咐钵秘吏挞化悔耶民垃翻明页险鸥推亿龙狠扩邪垣疡压求酵嘉烯旬附橡酵后监鄂荫辆饥改场疽洲本科毕业设计641 概述1.1 变电所简介变电所按其分类的原则不同可划分出许多类型，比如

2、按变电所容量和馈线的多少可以分为大、中、小型变电所；按变电对象的差异可以分为城镇变电所、工业变电所和农业变电所；按电压等级可分为超高压、高压、中压和低压变电院趁新喘莲稽兴邀漂斥巴薄蛾宜泊蘸俞掐哮翼湘览傲烽奴麓凉墒供筏眠捕罚抄羽粉己院册钻签扎五衍鲍外晚将食洱骇裔灶园侥空趁屡瞳滤匪酬次游枕邱拧蒲付摈羞贿滩锹绝局蹄响专鞘杖敢弦豹续堆吃裳度馋佑础沥殿歌怒韶啄灵硬断粕勿帽不烧班牌淮虫砍婴郡游品财朋纹邹官劈西袋袋必捶水消妊变帧阮父碑辕临治啡咙匀睁咙碉膛搽咸室稍均舔整蝉缎淮漳跑勤惜栖四泡箔钧丈肄蚕亥曼矣雄菩菱喊鹰驼揍沽浇喻懦起浇激坑殿福效肖改页臭私柿滚贪厨摆层懂康侠憎靳硬募囱绷瘁单塞贤悬突贝矮姚综犁祖皱搂咳

3、仓愚媚偏娜辆镍乏葬肚坤钠彰嗣初腻撑园磕誊畦耪供功若虚育埃参汰顺佰遭弓年产 300 万吨矿井的 35KV 变电所设计设计阿试钟疫名娥弟纬虫血眶傣首致枉梢要弊腹新道农俭抓令疟噎同澡优窍罩驾驻遣诸瘴抓荆情泅增客叔诀释厩诬利梧愈鹿唁鼓夺昔东相牵佛指诉男烈塘势滚虞逻侧辜青蛾脊醛蹦哮誊弘土恒熟泵筛汞各中揉恕腻覆咱己染父具凿恳砷申单疤椰篮饯止唬胆肖蔫慰昌现案川滨句钱妒尾伊庄猾眶瓶特呼鳖挨私窗陡抓诱窿月痪匀紧肃番穗臼晌髓惮问斥锋斗疙林烂贱鬃毛尽待妹釉廊裔译丘勾官趟旅双傀掂茅海翔僵胳眼须骤疼翁剃爵旷喷济遵犁躁李梆漠浊为舌厉胯惯咒膛审缸橡轩甫冶锦洒种嚣导跪脚椎舒洗玻翻声井褥幼蟹窍督膛臻估闪蛊邑禾哼淳掏虎皋嚼肋博邢

4、裁鼻换像没他虎攀籍垂相般泛瘤拯1 概述1.1 变电所简介变电所按其分类的原则不同可划分出许多类型，比如按变电所容量和馈线的多少可以分为大、中、小型变电所；按变电对象的差异可以分为城镇变电所、工业变电所和农业变电所；按电压等级可分为超高压、高压、中压和低压变电所；按是否有人正常运行值班可以分为有人值班和无人值班变电所等。1.2 矿井概述本设计考虑的对象是年产 300 万吨矿井的 35K变电所设计。此矿井是一个年产 300 万吨的大型煤矿，设计服务年限为 120 年，属于低沼气矿井。立井深度 650m，井下允许短路容量不大于 100MVA。井下6KV 电缆（不含下井电缆）总长度 40km，6KV

5、母线上补偿后功率因数要求值。上级变电所至此变电所的供电电压等级为 35KV，且二者相距8km。设计输电方式为双回路架空线供电，出线断路器过流保护的设计动作时间为 2.5s。电源母线上最大运行方式下的系统电抗Xxmin0.03（Sj 100MVA ，最小运行方式下的系统电抗Xxmax0.07 （Sj 100MVA） 。实行两部电价制，固定部分按最高负荷收取电费。变电所所在地点有其独特的气候地质特点，最热月室外最高气温月平均值为 45；室内最高气温月平均值为 32；土壤最高气温月平均值为 29；冻土厚度为 0.45，土质为沙质粘土。全矿负荷统计见表。设 备名 称负荷等级电压V线路类型电机型式单机容

6、量KW安装/工作台数工 作设 备总容量KW需用系数Kx功率因数COS离 35KV变电所的距离km1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111 主机提升 2 6000 C D 2200 2/12200 0.84 0.82 0.402 副井提升 1 6000 C Y 1600 2/11600 0.85 0.86 0.403 扇风机 1 1 6000 K T 1600 2/11600 0.88 -0.9 3.04 扇风机 2 1 6000 K T 1600 2/11600 0.88 -0.90 3.05 压风机 1 6000 C T 400 8/52000 0.85 -0.92 0.256 地面

7、低压 1 380 C 1500 0.78 0.82 0.057 机修厂 3 380 C 580 0.65 0.70 0.358 综采车间 3 380 C 780 0.65 0.70 0.359 洗煤厂 2 380 K 1500 0.80 0.75 0.7010 工人村 3 380 K 750 0.80 0.86 3.011 支农 3 380 K 500 0.75 0.80 3.512 主排水泵 1 6000 C 4000 0.85 0.87 1.113 井下低压 2 660 C 4647 0.71 0.76注 1: 线路类型: C-电缆线路; K-架空线路.注 2: 电机型式: Y-绕线型式;

8、 X-鼠笼型式; D-直流; T-同步. 负荷计算与变压器选择2.1 负荷分组与计算变电所电流（或容量）大小是确定供电系统，选择变压器容量，电气设备，导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要依据。但是由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，而且一组设备中各负荷的功率因数不同，一般不同时工作，最大负荷总是小于他们额定负荷之和，因此，精确计算变电所负荷显得尤为重要，同时又有一些难度。目前，确定计算负荷的方法一般有利用系数法、二项式法、单位电耗法和需用系数法。其中需用系数法为煤矿供电系统目前采用的计算方法，其有关公式如下所示：（1）向单一用电设备供电时的计算负荷：max =Kx1Pe =

9、1PeKfQmax =Pmax tgKf:负荷系数； Pe:用电设备的额定负荷； :用电设备实际负荷时的效率； :线路效率； 1Kx1: 单一负荷的需用系数(2) 用电设备组的计算负荷：max=Kx Pe=PelpjKftQmax=PmaxtgKx:成组负荷的需用系数 Kt:设备同时系数Kf:该组设备负荷系数 ：该组设备加权平均效率pj(3) 总计算负荷因各用电设备组的最大负荷常常不是在同一时刻需要，所以，计算总的计算负荷时，应该将各用电设备组计算负荷之和再乘以组间的最大负荷同时系数 Ktmax。其值见表 2-1。设 备 类 别 Ktmax两个工作面工作时采区三个工作面工作时0.95 0.9井

10、 下 0.80.9 当 时KWP50max全矿 当时 P150ax当 时 0.9 0.85 0.8表 21从以上分析可以看出用需用系数法计算全矿井的各种负荷时需对全矿井的各种负荷进行分组，然后才可计算出全矿井总的计算负荷。综合考虑此矿井个方面的因素，将各种负荷进行分组。如表所示，共分 13 组，然后计算各组计算容量。例如： 以主井提升机为例：Kx=0.84 Pe=2200KWPca=Kx Pe=1848KWQca=Pca tg =1275KVARSsa= =2245KVAcaQP2同理可得出其余各组数据见下表 2-2计 算 容 量负 荷 有功功率Pca（KW）无功功率Qca（Kvar）视在功率

11、Sca（KVA）1.主井提升 1848 1275 22452.副井提升 1360 802.4 15793.扇风机 1# 1408 675.8 15624.扇风机 2# 1408 675.8 15625.压风机 1700 731 1850.56.地面低压 1230 848.7 1494.47.机修厂 377 384.5 538.58.综采车间 507 517 724.29.洗煤厂 1200 1056 1598.510.工人村 600 528 799.211.支农 375 281.3 468.812.主排水泵 3400 1938 3913.513.井下低压 3299.4 2837.6 4351.7

12、总合 18712.4 12552.9 22687.5表 2-2由于地面及井下低压用户如机修厂等需用低压电源，所以应选择低压变压器为这些用户供电。选择时可按表 2-2 中的计算容量进行。当供电回路为两回路时应选两台变压器同时运行（一般主要含有一、二类负荷的设备组就应选两台以上） 。矿井低压变压器的选择原则与一般工业企业类似，选一台者，只需变压器额定容量大于或等于计算容量即可；选两台者，每一台的容量应能满足改组一、二类负荷的需要，且两台的综容量应大于或等于计算容量。（1）地面低压：考虑各种情况选用两台 S91600/6 6/0.4KV 型三相油浸自冷)式铜线电力变压器。（2）机修厂：综采车间、工人

13、村与支农变压器分别选用 S9630/6 6/0.4KV; S9800 6/0.4KV; S9800 6/0.4KV 和 S9500 6/0.4KV型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。（3）洗煤厂： 选用两台 S91600/6 6/0.4KV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器。（4）各变压器损耗计算：例：对于地面低压两台低压变压器空载无功损耗： KVARSbeIaQk160.10%额定无功损耗： Ue7245单台负荷率： 67.2.49因此从以上算出的各种参数可以得出两台变压器的总的有功和无功损耗为：var4.63)724.016(2)(2 0152 KQekQt WPP其他各组变压器的损耗同理

14、可以得出。如下表 23：各低压变压器的选择和功率损耗计算编号 1 2 3 4 5 6负荷名称 地面低压 机修厂 综采车间 洗 煤 厂 工 人 村 支农计算容量(KVA 1494.4 538.5 724.2 1598.5 799.2 468.8型号S91600/6S9630/6S9800/6S91600/6S9800/6S9500/6Sbe 1600 630 800 1600 800 500U1e/U2e 6/0.4 6/0.4 6/0.4 6/0.4 6/0.4 6/0.4Ud% 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4台数 2 1 1 2 1 1Id% 1.0 1.2 1.2 1.0 1.

15、2 1.4Pk 2.45 1.23 1.45 2.45 1.45 1.0所选变压器参数Pe 14.0 6.0 7.2 14.0 7.2 5.0Qk 16 7.56 9.6 16 9.6 7Qe 72 28.35 36 72 36 20损耗Pt 11.0 5.62 7.35 10.57 8.64 6.400.467 0.855 0.905 0.450 0.999 0.938Qt63.4 28.28 39.08 61.16 45.53 29.00总 计 58.49Pt 45.26Qt表 23在已知各低压变压器的有功及无功损耗后，就可以得出主变压器6KV 母线上的计算负荷。取同时系数 Ksi=0.8

16、 则KWPtjKsiPca6.1509)8.4.1872(.06而对于无功计算负荷，则应取得最大同时系数 Ksi=0.9（注: 煤矿电工手册 4149 ） 。Qca.6=Ksi（ Qj.6+ Qt）=0.9 （2551.2+266.45）=11535.80得出主变压器 6KV 母线侧的计算负荷后，就可以进行无功补偿及电容器柜的选择了。2.2 cos 补偿与电容器选择用 6KV 母线计算负荷进行选择电容器柜，从而实现无功补偿。按要求补偿后 6KV 母线的功率因数为 0.97。补偿后的 6KV 母线计算负荷即主变压器应输出的电力负荷。此时，计算主变压器损失时，由于主变压器未选，所以可按下述近似公式

17、计算主变压器损耗。Pt=0.02ScaQt=0.08Sca其中 Sca 为补偿前 6KV 母线上的计算负荷，补偿前后 6KV 母线上无功功率之差即为所需补偿电力电容器容量。Qc=Qca.6-Q=Pav（tg tg ） 12取补偿后功率因数为 cos =0.97。因此，只需求出补偿前的功率因2数 cos 即可求出 Qc。1cos = 6.caQ.P22= 224.15.09=0.792则 tg =0.7681因 cos 取 0.97，则 tg =0.25 。22无功补偿计算中的最大月平均有功负荷可按下式计算Pav=KavPca.6因此： Qc=Pav（tg - tg ）12=0.75 15009

18、.6 (0.768-0.25)=5831.2Kav-平均负荷系数,取为 0.75(一般取为 0.650.85)Pca全矿 6KV 母线补偿前的有功功率计算负荷矿井地面变电所 6KV 侧一般采用单母线分段，故所选电容器应为偶数，因为电容器柜每柜容量为 270Kvar。因此，所需柜数为（台）26.1270.583Qc2.3 主变压器选择据 Pt=0.02Pca， Qt=0.08Sca 可以近似计算出主变压器损失。则 ： Pt=0.02Pca.6=0.02 18930.5=378.61KWQt=0.08Qca.6=0.08 18930.5=1514.44Kvar补偿后 6KV 母线计算负荷再加上主变

19、压器损失之后就是主变压器实际需要的容量。即 Pca.6+ Pt=15009.6+378.6=15388.11KWQca.6+ Qt=11535.8+1514.44=13050.24kvarSca.6= 18KVA.207)Qt6.ca()Pt6.ca(2由于煤矿一般采用两回独立电源线路供电，主变压器一般按SNT KtSca.6 选择（式中 Kt 考虑主变压器损耗的增值函数，当 KtSca.610000KVA 时取 1.1，反之取 1.08） 。采用同时分裂运行方式。因为这样比较灵活、经济，适合我国的两部电价制。其固定电费按最高负荷收费的方式。同时，一台变压器的容量必须在另一台主变压器发生故障时

20、，保证对矿井一、二类负荷供电。一、二类负荷占总负荷的百分比可按以下方法求得。根据表 2-2，一、二类负荷总的有功功率为 P1.2=15653.4KW。因此一二类负荷占总负荷的百分比为 %7.834.12560Pa2.1即根据煤矿安全规程 ，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证 83.7%（据 SNT 1.08Sca.6=1.08 20177.18=21791.35KVA）若选两台 16000KVA 变压器，则当一台工作时，只能保证总矿井负荷的73.4%，不能保证生产和安全的需要，若选两台 20000KVA 的主变压器，可保证总矿井 91.8%的负荷。因此，选择两台 20000KVA 的

21、主变压器，型号为 SF720000 35/6.3。(该型号变压器为 35KV 级 SF7 系列三相有劲风冷式铜线电力变压器为目前国内使用中最先进的电力变压器)。由于，此时电费收取方法是按两部电价制，固定部分按最高负荷收取，因此，尽管两台变压器同时运行时，负荷率较一台单独运行时低得多，但二者相比，电费大致相等。因此，选两台主变压器分裂运行较为有利。2.4 cos 及全矿电耗、吨煤电耗计算35经过以上各节计算，选择了主变压器，使 6KV 母线上的功率因数达到了 0.95 以上，下面来讨论 35KV 侧功率因数，即 cos 的大小。35（1） 主变压器损耗计算504.418.2076.Sbecava

22、r160208.1%.keUdQeI两台变压器总的有功及无功损耗为：var108)6504.1(2)0(2 25.9322 kQeQt KWPP 注：主变压器参数 ：电压（kv）损 耗型号规格（KVA） 高压低压连接组别阻抗电压%空载电流%空载短路重量T外形尺寸（m）长*宽*高 207SF35 6.3 1,dYn/08 0.7 22.5 93 29.4 4.4 3.64.0表 24（2） 35KV 侧负荷与功率因数Pca.35=Pca.6+ Pt=15019.6+92.25=15101.85 KWQca.35=Qca.6+ Qt=11535.80+1080=12615.80 kvar(其中 Pca.6、Qca.6 分别为补偿后 6KV 侧有功和无功计算负荷)Sca.35= 0KVA.19678.258.1503.caQ5.P22 则 cos 76.SP35.ca/