1、第一章是概述1.1矿山供电的基本要求1.1.1供电可靠供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。例如煤矿井下的空气中含有瓦斯气体，并且有水不断涌出，突然停电，将会使排水和通风设备停止运转，可能造成水淹矿井，工作人员窒息死亡或引起瓦斯、煤尘爆炸，危及矿井和人身安全。因此，对煤矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电，以保证供电的可靠性。1.1.2供电安全供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和
2、故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。1.1.3保证供电质量衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。按照电力工业技术管理法规规定，对于额定频率为50Hz 的工业用交流电，其频率相对于额定值的
3、偏差不允许超过0.2-0.5Hz，即为额定频率的0.4-1。电压偏移是衡量供电质量的又一重要指标。所谓电压偏移，是指用电设备在运行中，实际的端电压与其额定电压的偏差。用电设备对 定范围内的电压偏移具行适应能力，但随着电压偏移的增大，用电设备的性能将会恶化，严重时会造成设备的损坏。例如，白炽灯在超过额定电压5的电压下工作时其工作寿命将缩短一半；因此我国对用电设备电压偏移的允许值做了具体的规定，例如电动机的电压偏移不允许超过其额定电压的5，白炽灯的电压偏移不允许越过其额定值的+3和-2.5。1.1.4技术经济合理技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。
4、供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2设计原则按照国家标准 GB50052-95供配电系统设计规范 、GB 50059-9235110kV 变电所设计规范 、GB50053-94 10kv 及以下设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行矿山供电设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理
5、应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。矿山供电设计是整个煤矿设计中的重要组成部分。矿山供电设计的质量直接影响到煤矿的生产及发展。作为从事矿山供电工作的人员，有必要了解和掌握矿山供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3内容及步骤全矿总降压变电所及配电系统设计，是根据各个部门负荷数量和性质及其对负荷的要求，
6、以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算 全矿总降压变电所的负荷计算，是在各部门负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变压器的功率损耗，从而求出全矿总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格
7、和数量。4、变压器选择及变电所布置根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全矿计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及全矿供电平面图。5、短路电流计算矿山用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。7、导线、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，
8、进行导线和电缆截面选择时必须满足发热条件：导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。8、整定及二次保护 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算.第2章:负荷分析和主变压器的选择2.1 负荷分析2.1.1负荷分类及定义1. 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。2. 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要
9、产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区） ，允许有一回专用架空线路供电。3. 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。煤矿变电所负责向整个矿区供电，在煤矿上除了家属区及一些辅助设备以外,大部分是井下用电，例如：提升机,排水泵等等，若煤矿变电所一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷。采用两个独立回路供电.2.1.2本系统的负荷计算1.定义（1） 、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，
10、通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2） 、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需要系数法予以确定。所用公式有：(1)、单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷应按下式计算:式中 Pca、Q ca、S ca-该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kw、kvar、kVA-该组用电设备额定容量之和,kw,-该组用电设备的需用
11、系数和加权平均功率因数-与相对应的正切值该组用电设备的负荷电流按下式计算:式中 I ca-该组用电设备的总负荷电流,AUN-电网的额定电压,kv(2)、变电所总计算负荷将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷.式中-变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw、kvar、kVA-变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和, kw、kvar-各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷同时系数,组数越多其值越小,本设计取 Ksp=0.9,Ksq=0.95变电所的功率因数为3. 负荷计算结果 见表2-12.2无功功率的补偿根据全国供用电规
12、则的规定:高压供电的工业用户功率因数应该在0.90以上.,所以当变电所的功率因数低于0.9时,应采取人工补偿措施,补偿后的功率因数应不低于0.95.目前35kv 变电所一般是采用在6kv 母线上装设并联电容器的进行集中补偿的方法,来提高变电所的功率因数。1、电容器补偿容量的计算电容器的无功补偿容量为：式中 -补偿前功率因数角的正切值-补偿后应达到的功率因数角的正切值2、 电容器（柜）台数的确定无功补偿所需电容器总台数 N 为式中 -单台电容器柜的额定容量，kvar-电容器的实际工作电压，kV-电容器的额定电压，kV确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值 N 的整数。3、 补偿后的实际功率因数
13、因为电容器的台数选择与计算值不同，所以应计算补偿后的实际功率因数。电容器的实际补偿容量为：式中 Q ca-电容器的实际补偿容量，kvarN-所选电容器的实际台数补偿后变电所负荷的总无功功率为补偿后变电所的负荷总容量补偿后的功率因数式中、 、 -补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数，kvar、kVA、-补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值，kW、kvar2.3 主变压器的选择1、主变压器台数的确定具有一级负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停运时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿负
14、荷的80%，根据实际情况的需要在本设计中选择了两台主变压器，采用一台工作一台带电备用的运行形式。2、变电所主变压器容量的确定本变电所选择的两台变压器，一台工作一台备用，则变压器的容量应该按下式计算：主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了两台型号为 SFL7-20000/35的变压器。变电所电气主接线形式的设计这是变电所设计的一个重要环节，主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系，要遵守变电所设计的五个原则，第一、考虑变电所在电力系统的地位和作用。第二、考虑近期和远期的发展规模。第三
15、、考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。第四、考虑主变台数对主接线的影响。第五、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响下面就是设计的正文内容：需要的朋友可以借鉴：第3章 电气主接线的设计3.1 电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常
16、状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。3.2 电气主接线的设计原则和要求3.2.1 电气主接线的设计原则(1) 考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地
17、区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2) 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个
18、电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.2.2 电气主接线设
19、计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。(1)可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。
20、一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。(2)运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。(3)简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。(4) 操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一
21、台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。(5) 便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经35年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。3.3 电气主接线方案的比较对于电源进线电压为35KV 及以上的大中型工矿企业，通常是先经工厂总降压变电所降为6 10KV 的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的
22、电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1.一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的断路器跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2.一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主结线，其一次侧的高压断路器也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线
