1、 太 原 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）任 务 书 第 1 页 毕业设计（论文）题目： 某 F 煤矿 地面供电系统设计 毕业设计（论文）要求及已知条件（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设计内容要求方案合理，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。 已知条件： 某 F 有限责任公司下辖的 甲 煤矿和 乙 煤矿，井田相邻，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.
2、884km2。 根据两个矿井的实际情况， F 煤炭有限责任公司决定对两个矿井的技术改造工程进行调整：关闭 甲 煤矿，将其 0.30Mt/a 的生产能力划归 乙 煤矿；集中改造 乙 煤矿，生产规模由 0.45 Mt/a 扩建至 1.20 Mt/a。 现 需建设 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 FA 110kV 变电站，长度 9.5km；另一备用电源线路引自 FB 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
3、文）主要内容： 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、 成绩评定表和答辩评定表一份。 5、 设计的学生提供壹号图纸一张。 主要参考文献（资料）： 1.
4、煤矿安全规程 2011 版 2.矿山供电 李虎伟 3.采矿工程设计手册 4.煤炭工业矿井设计规范 GB 50215 5.矿用电气设备选型手册 6. 煤矿电气图专用图形符号 MT T 570 1996 7.煤矿井下供配 电设计规范 GB50417 8.煤矿电工手册（第二分册）。矿井供电（上） 9.煤矿电工手册（第四分册）。 专业班级 采矿 1109 学生 邢雅龙 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 I 某 F 煤矿地面供电系统设计 摘要 煤矿供电系统的安全可靠，对煤矿的安全，经济，高效生产有重要的意义。我的设计主要进行了煤矿地面 35
5、kV变电站的设计。设计内容主要包括负荷计算、主接线设计、短路电流计算、电气设备选择等。在做负荷统计时，用需用系数法进行负荷计算，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行了短路电流计算，对高压进线的速断保护和过流保护， 10KV出线的速断保护和过流保护及主变压器的差动保护、过流保护和过负荷保护的整定值、动作时限及灵敏度进行了计算和校验，最终使继电保护达到最佳状态。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。主接线形式为 35KV侧是单母线分段， 10KV侧是单母线分段。两台主变压器采用分
6、列运行方式。最佳运行方式为一路运行、一路备用。 关键字： 负荷计算 ; 变电站 ; 短路 电流 ;运行方式 II A Power Supply System Of The Ground F Design Abstract The design of the preliminary design of the design of the Ground 35kV substation. The design process includes load calculation, the main wiring design, short circuit calculations, electrica
7、l equipment selection. Through Mine 35KV substation load statistics do with required load factor method to calculate, determine the stations main transformer station number, capacity and type of load calculation based on the results. With a unit value method of the power supply system of the short-c
8、ircuit current calculation, for the selection and verification of electrical equipment to provide data. According to the characteristics of coal mine power system, develop a mine substation main connection mode, operation mode, relay protection scheme. Which side is the inner bridge connection 35KV,
9、 10KV main connection is a single mother segments. Two main transformer breakdown operation mode. And according to the current setting and check relevant data and choose the circuit breakers, isolation switches, relays, transformers and other electrical equipment. Keywords: load calculation; substat
10、ion; protection; Run III 目 录 某 F煤矿地面供电系统设计 . I 摘要 . I Abstract .II 目 录 . III 第一章 概述 . 1 1.1 矿井地面供 电设计目的 . 1 1.2 矿井地面供电设计一般步骤 . 1 1.3 矿井供电设计原始资料 . 2 第二章 全矿负荷统计 . 3 2.1 负荷计算的目的 . 3 2.2 负荷计算方法 . 3 2.3 负荷计算过程 . 4 2.4 全矿井上下合计 . 12 2.5 无功补偿计算及电容器柜选择 . 12 第三章 主变压器的选择 . 14 3.1 变压器的选取原则 . 14 3.2 变压器选择计算 . 14
11、 3.3 变压器损耗计算 . 15 3.3 变压器 的经济运行分析 . 15 第四章 地面供电系统的接线方案 . 20 4.1 地面供电系统的拟定原则 . 20 4.2 地面供电系统图 . 20 第五章 短路电流计算 . 22 5.1 短路电流计算的目的 . 23 5.2 短路电流计算中应计算的数值 . 23 5.3 三相短路电流计算的步骤 . 23 5.4 短路电流计算过程 . 24 5.5 最大运行方式 . 26 5.6 最小运行方式 . 28 第六章 供电线路的选择 . 28 6.1 电缆选择原则 . 29 6.2 10kV 架空线的选择 . 32 6.3 35kV 电缆以及架空线的选择
12、 . 33 第七章 电气设备的选择 . 35 7.1 电气设备的选择原则 . 35 7.2 35kv 开关柜的选择 . 35 7.3 断路器的校验 . 36 7.4 电流互感器的校验 . 37 IV 7.5 电压互感器的选择 . 37 7.6 10kv 开关柜的选择 . 37 7.7 断路器的校验 . 39 7.8 电流互 感器的校验 . 40 第八章 继电保护方案的初步拟定 . 41 8.1 变电所各断路器过流保护的设置与配合 . 41 8.2 QF4、 QF5 断路器上保护 的设置与配合 . 41 8.3 各 10KV 低压馈出线断路器的设置与配合 . 41 8.4 10KV 联络开关（
13、QF8）的保护设置与配合。 . 41 8.5 变压器的保护设置 . 42 设计总结 . 43 致谢语 . 44 参考文献 . 45 Safety of mine supply . 46 矿山供电的安全性研究 . 54 1 第一章 概述 在矿山的生产过程中，电力是现代化采矿工业的主要动力，在采矿实践中占有极其重要的地位。 由于 煤矿 井下工作的特殊性，对煤矿供电提出了很高的要求，这些要求是： 1、供电可靠 所谓供电可靠，就是要求供电不间断。一旦煤矿供电中断，将会给煤矿人身及财产 安全 带来严重威胁。 煤矿安全规程 规定：矿井应有两回路来自不同变电所的电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回
14、路应能担负矿井全部负荷。 2、供电 安全 井下供电容易导致触电或由电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等 事故 ，所以，必须采取一系列 技术措施 ，制定严格的 管理制度 ，保证 安全供电。 3、供电质量良好 对 煤矿供电，不但要求电能数量满足生产需要，而且要求供电电能质量良好：即频率波动范围不得超过额定频率的 0.5 赫兹，电压波动范围不得超过额定电压的 5%。 4、供电经济 煤矿供电设备耗电量很大，如果供电系统设计 不合理，电器设备使用不当，会造成功率因数降低，线路损耗加大，使生产成本上升。因此，保证煤矿供电的经济性 意义重大。 1.1 矿井地面供电设计目的 能对矿井供电系统有个更深入的了解，应用煤矿井
15、下供电理论知识具体解决一些井下供电的技术问题。培养供电设计应用基本能力，并学习供电系统运行和设备维护与管理等知识。巩固和扩展知识领域，培养严肃认真的科学态度，提高独立工作的能力。 1.2 矿井地面供电设计一般步骤 1. 负荷计算 2. 改善功率因数装置设计 3. 主变压器的台数及容量选择 4. 全矿总降压变电所主接线设计 5. 矿区高压配电系统设计 6. 全矿供、配电系统短路电流计算 7. 变电所高、低压侧设备选择 2 1.3 矿井供电设计原始资料 现需建设地面 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 FA 110kV 变电站，长度 9.5km；
16、另一备用电源线路引自 FB 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. 3 第二章 全矿负荷统计 2.1 负荷计算的目的 为一个 煤矿企业进行供电设计，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，这就需要进行负荷的统计和计算，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，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寿命降低，重
17、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，正确的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 本供电设计采用的电力负荷计算方法是需用系数法。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计 算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式 Ndca PKP 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，数值比较完整和准确，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行
18、负荷计算，步骤如下： 1.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： Ndca PKP kW （ 2-1） tancaca PQ kvar （ 2-2） 22 cacaca QPS kVA （ 2-3） 式中 caP 、 caQ 、 caS 该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 4 NP 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； dK 需要系数，由表查得。 2、多组用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电
19、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 sK 。具体计算如下： mi iNdisca PKKP 1 )(（ 2-4） mi iiNdisca PKKQ 1 )ta n( （ 2-5） 22 cacaca QPS （ 2-6） 式中 caP 、 caQ 、 caS 为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷； sK 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； iNiid PK 、 tan 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 各用电设备组负荷计算 用电设备分组，由表确定各组 用电设备的总额定容量。 由表查出各用电设备组的需要系数 dK 和功率因数 cos ，根据公式计算出各用电设备组的计算负荷。 （ 1）对主提升机 dK =0.86， cos =0.85， tan =0.62 P=630KW 则 ;有功功率 8.5 4 16 3 086.0 Ndca PKP kW；
