1、 1 矿业工程学院 毕业设计 题目： 某 C 煤矿 采区供电设计 专业： 采矿工程 作者 ： 袁龙龙 指导老师： 曹金燕 2 摘要 本设计初步设计了煤矿地面 35kV 变电系统。用需用系数法进行全矿负荷计算，再进行无功率补偿，根据补偿后的负荷结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。 对供电系统进行了短路电流计算 ，选择了电缆型号及长度，制定了矿井变电所的主结线方式、运 行方式、继电保护、防雷与接地保护方案。选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备，绘制了供电系统图。 对矿山企业进行可靠、安全、经济、合理的供电，对提高经济效益及保证安全生产方面都十分重要。 关键字： 负荷计算 ; 负荷
2、统计；变电站 ;运行方式；经济；安全 3 Abstract The design of the coal mine ground 35kV substation design. According to the results of load calculation, the main transformer of the substation is determined by the load statistics of 35KV substation. The short-circuit current for power supply system is calculated, and
3、the main knot line mode, operation mode and relay protection scheme of the substation are formulated. Select the circuit breaker, isolated switch, relay, transformer and other electrical equipment. It is very important for the mine enterprise to carry on the reliable, safe, economical and reasonable
4、 power supply, which is very important to improve the economic benefit and guarantee the safety. Keywords: load calculation; load statistics; substation; operation mode; economy; safety. 4 目 录 摘要 . 2 前言 . 1 1.概论 . 2 1.1 供电设计目的 . 2 1.2 井上供电设计一般步骤 . 2 1.3 供电设计的基本要求 . 3 2.全矿负荷统计 . 4 2.1 负荷计算的目的 . 4 2.2
5、 负荷计算方法 . 4 2.3 负荷计算过程 . 5 2.4 全矿井上下合计 . 11 2.5 无功补偿计算及电容器柜选择 . 11 3.主变压器的选择 . 13 3.1 变压器的选取原则 . 13 3.2 变压器选择计算 . 13 3.3 变压器损耗计算 . 14 3.4 变压器经济运行 . 23 4.井上供电系统的接线方案 . 20 4.1 井上供电系统的拟定原则 . 21 4.2 井上供电系统图 . 22 5.短路电流计算 . 23 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 .
6、23 6.10kv 供电线路的选择 . 29 6.1 电缆选择原则 . 29 6.2 电缆长度的确定 . 29 6.3 电缆型号的确定 . 29 7.35kv 供电线路选择 . 34 7.1 供电线路选择原则 . 34 7.2 选择步骤 . 36 8.电气设备的选择 . 36 8.1 电气设备的选择原则 . 36 8.2 5v 开关柜的选择 . 36 8.3 断路器的选择 . 37 5 8.4 电流互感器的选择 . 38 8.5 10kv 开 关柜的选择 . 38 8.6 断路器的校验 . 38 8.7 电流互感器的校验 . 39 9.继电保护设定 . 40 9.1.断路器上保护的设置与配合
7、. 40 9.2 各 10KV 低压馈 出线断路器的设置与配合 . 40 9.3 10KV 联络开关的保护设置与配合。 . 40 9.4 变压器的保护设置 . 40 9.5 变压器的气体保护 . 40 9.6 变压器的差动保护 . 40 9.7 变压器过负荷保护 . 40 9.8 变压器的过流保护 . 42 10.变电所的防雷与接地 . 43 10.1 变配电所的防雷设计 . 43 10.2 变电所的防雷措施 . 44 10.3 接地装置的设计及计算 . 45 10.3.1 保护接地方案设计 . 45 10.3.2 保护接地装置计算 . 45 设计总结 . 47 致谢语 . 46 参考文献 .
8、 47 文献翻译 . 50 1 前言 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，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。 本论文根据煤矿变电所的设计原则，对某 C 矿井地面 35KV 变电所设计展开了全面的设计与研究。 首先根据需要系数法进行了负荷计算，并进行无功补偿，选定变压器。根据变电所主 接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计，高压 35kV 采用全桥接法 ,10kV 母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法进行了短路电流计算。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行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在
9、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行了设计。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行防雷保护，并在变电所四周装设避雷针 . 2 1、概论 煤矿的供电系统有着很高的要求，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
10、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 供电设计目的 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，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器
11、容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线等提供技术参数。 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。 1.2 井上供电设计一般步骤 1. 负荷统计计算 2. 无功 功率计算及补偿 3. 全矿变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 4. 全矿变电所主接线设计 5. 高压配电系统设计 6. 全矿供、配电系统短路电流计算 3
12、 7. 变电所高、低压侧设备选择 8. 电路保护 1.3 供电设计的基本要求 1.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。 2.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
13、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。 3.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。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽
14、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。 4 2、全矿负荷 统计 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，这就需要进行负荷的统计合计算，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，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
15、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 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。 本设计采用需要系数法进行负荷计算，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
16、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 tancaca PQ , kvar 22 cacaca QPS ， kVA 式中 caP 、 caQ 、 caS 该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 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。 5 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
17、 iNdisca PKKP 1 )( 、 mi iiNdisca PKKQ 1 )ta n( 22 cacaca QPS 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 1 各用电设备组负荷计算 （ 1）对主提升机 dK =0.82， cos =0.85， tan =0.62 P=638KW 则 ;有功功率 6.5 2 16 3 082.0 Ndca PKP kW； 无功功率 82.3 1 862.06.5 2 1t a n caca PQ kvar； 视在功率 6.6 2 782.3 1 56.5 2 1 2222 cacaca QPS kVA； （ 2）对材料斜井绞车 dK =0.75， cos =0.80， tan =0.7 P=400KW 则 ;有功功率 3 2 04 0 075.0 Ndca PKP kW； 无功功率 2 1 07.03 0 0t a n caca PQ kvar； 视在功率 386210320 2222 cacaca QPS kVA； （ 3）主斜井皮带辅助设备
