矿井35kv供电专业系统设计.doc
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1、目 录1 概述11.1 矿井简介11.2 供电系统概述31.3变电站选址31.4 本设计目、意义及规定42 矿井负荷计算与无功功率补偿52.1 负荷记录与计算52.2 主变压器选取与无功功率补偿112.3 全矿年电耗与吨煤电耗143 供电系统拟定153.1 35kV电源系统供电方式153.2 35kV及6kV主接线方式拟定153.3 负荷分派173.4 下井电缆回数拟定174 短路电流计算194.1 短路因素194.2 短路种类194.3 短路危害194.4 短路电流计算目194.5 进行短路电流计算基本假设204.6 短路电流计算标么值法204.7 短路电流计算204.8 短路电流限制及限流
2、电抗器选取265 变电所供电系统设备选取285.1 35kV设备选取285.2 6kV电气设备选取315.3 下井电缆选取356 变电所布置376.1 总布置原则376.2 配电装置布置376.3 变电所布置平面图377 变电所继电保护拟定397.1 变电所继电保护配备状况397.2 35KV进线保护397.3 主变压器保护417.4 6kV母联保护447.5 各6kV出线保护448 变电所其他某些设计478.1 操作电源478.2 控制室各屏及低压配电屏选取478.3 变电所过电压保护488.4 变电所接地保护52参照文献53道谢词541 概述1.1 矿井简介本设计是一所35/6kV申沟矿井
3、地面变电所,占地2200m2。矿井年产量60万吨,采用一对竖井开拓,中央边界式通风。矿井为低沼气矿井,没有煤尘爆炸危险,但涌水量较大。矿井最高温度为400C,冻土带厚度为0.5m,地面变电所为黄土,变电所与副井口距离为450m,井筒深度为350m。矿井所在地区电业部门按最高负荷收费,变电所6kV高压电缆长为28km,6kV架空线全长为20km,风井距变电所距离为2.5km。区域变电所最大运营方式阻抗为0.25,最小运营方式阻抗为0.4,对本矿引出线为过电流保护,动作时限为2.5s。1.2 供电系统概述电力是当代矿山公司动力,一方面应当保证供电可靠和安全,并做到技术和经济方面合理满足生产需要。1
4、.2.1 矿山公司对供电基本规定矿山由于生产条件特殊性,对供电系统有特殊规定,详细规定如下:(1)保证供电安全可靠供电可靠性是指供电系统不见断供电也许限度。矿山如果供电中断,不但影响产量,并且有也许导致人身事故和设备损坏,严重会导致矿井破坏。为了保证对矿山供电可靠性,供电电源应采用两回路独立电源线路,它可以来自不同变电所或者是同一变电所不同母线,且电源线路上不得分接任何负荷。安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起爆炸火灾等重大事故。由于矿山生产环境复杂,自然条件恶劣,供电设备容易受损坏,也许导致触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故,因此必要采用如防爆、防触电过负荷及过电流保护等一系列技术办法
5、和制定相应管理规程,以保证供电安全。(2)保证供电电能质量在满足供电可靠与安全前提下,还应当保证供电质量,即供电技术合理。良好电能质量是指电压偏移不超过额定值,频率偏移不能超过Hz。此外,由于大功率整流和可控硅应用使配电网中谐波分量增长,也许会导致电力电容器过负荷,严重时甚至导致事故。因此必要时应采用相应技术办法保证电能质量。(3)保证供电系统经济性在满足以上规定条件下,应力求供电系统简朴,安装、运营操作以便,投资少、见效快和运营费用低。1.2.2 电力负荷分级按照对供电可靠性规定不同,普通将电力负荷分为三级,以便在不同状况下区别对待。(1)一级负荷此类负荷若供电突然中断导致生命危险,或者导致
6、重大设备损坏且难以修复,或者打乱复杂生产过程并使大量产品报废,给国名经济带来极大损失。如矿井主扇风机、分区扇风机与井下主排水泵以及立井经常提人提高机等。此类负荷必要有两个独立电源供电,无论是电力网在正常或者事故时均应保证对它供电。(2)二级负荷此类负荷若突然停电,会导致生产设备局部损坏,或生产流程紊乱且恢复困难,公司内部运送停顿或浮现大量废品或大量减产,因而在经济上导致一定损失。如煤矿集中提运设备、大型矿井地面空气压缩机、井筒防冻设备等。对此类负荷普通采用双回路或经方案对比拟定。(3)三级负荷凡不属于一二级负荷用电设备,均列为三级负荷。此类负荷停电不影响生产,对此类供电无特殊规定,容许较长时间
7、停电,可用单回路供电。1.2.3 申沟矿周边电源状况本矿井附近有一条35kV由区域变电所向另一矿井备用线路。本矿与区域变电所距离为4km,与另一矿井距离为3.5km。另一矿井正常状况下由另一变电所供电,用双回路供电,长度为5km。详细状况见图1-1。咱们就是依照如图1-1状况,设计申沟矿35kV变电所,保证申沟矿正常生产。1.3变电站选址矿区变电所无论容量大小,应有两个以上独立公司顾客会使与电力系统联系枢纽,这样变电所位置应附和关于整体合理性。应考虑条件是:(1)接近负荷中心(2)不占或少占农田。(3)便于各级电压线路引入和引出。架空线路走廊应与所址同步拟定。(4)交通运送以便。(5)具备适本
8、地质条件。(6)尽量不设在空气污浊地区,否则应采用防污办法或是在污染源上风侧。(7)110千伏变电站地址标高宜在百年一遇高水位之上,3560千伏变电所所址标高宜在50年一遇高水位之上,否则应有防护办法。(8)所址不应为积水淹侵,山区变电所防洪设施满足泄洪规定。(9)具备生产和生活用水可靠水源。(10)恰当考虑职工生活上以便。(11)拟定所址时,应考虑与邻近设施之间互相影响。(12)所址位置必要影响矿区供电系统接线方式,送电线路规格与布局,电网损失和投资大小。故所址位置选取应与矿区各变电所数量,容量,顾客负荷分派同步考虑。应避免电力倒流。对于相近方案应从技术经济比较择优拟定。1.4 本设计目、意
9、义及规定本设计目是通过本次设计巩固所学专业知识,培养分析问题、解决问题能力。设计依照任务书及国家关于政策和各专业设计技术规程进行,规定对顾客供电可靠、保证电能质量,接线简朴清晰、操作以便、运营灵活,投资少、运营费用低,并具备可扩建以便性。设计重要规定有:(1)选取主变压器台数、容量和型号;(2)设计变电所主接线;(3)短路电流计算及电气设备选取;(4)各电压级别配电装置拟定;(5)变电所布置及继电保护装置设立;(6)变电所低压配电室设备选取;(7)变电所防雷及接地保护设计阐明书就依照以上规定展开。2 矿井负荷计算与无功功率补偿进行电力负荷计算就是为了对的地选取变电所变压器容量、各种电气设备型号
10、、规格及供电电网所用导线型号等提供科学根据。负荷计算重要涉及如下方面:(1)求计算负荷,或者需用负荷。目是为了合理选取变电所变压器容量和电气设备型号等;(2)求平均负荷。这是用来计算电能需用量、电能损耗和选取无功补偿装置等。2.1 负荷记录与计算2.1.1 负荷记录矿井负荷登记表2-12.1.2 负荷计算(1)主井绞车:kW 5 有功计算负荷:kW 无功计算负荷:Kvar 视在计算负荷:kVA(2)煤楼: 5 额定功率:kW 有功计算负荷:kW 无功计算负荷:kvar 视在计算负荷:kVA(3)东风井:kW 有功计算负荷:kW 无功计算负荷:Kvar 视在计算负荷:kVA(4)副井绞车kW 有
11、功计算负荷:kW 无功计算负荷:Kvar 视在计算负荷:kVA其他负荷不再做详细计算,见符合登记表2-1。由符合登记表,咱们记录如下:kW kvar表2-1 矿井负荷登记表121110987654321顺序2冶炼厂西风井锅炉房井下变电所压风机无轨电车1冶炼厂矸石山副井绞车东风井煤楼主井绞车设备名称0.46.30.46.36.30.40.46.36.36.30.46.3电压(kV)0.760.850.80.780.80.760.80.80.80.850.750.85功率因数(cos)0.60.750.650.70.80.40.60.650.780.750.80.81需用系数(Kd)3426754
12、63.2392020060.8720130296.4285176.4648有功计算负荷Pca(kW)292.4418.3347.33144.912452.354097.5222.3176.7155.3401.6无功计算负荷Qcs(kvar)450794.25795025.625080900162.5370.5335.3235.2762.4视在计算负荷Sca(kVA)注:井下中央变电所为井下设备供电,其容量包括井下设备总量量。2.1.3 地面低压变压器选取矿井低压变压器选取原则:(1)选一台变压器,只需要变压器额定容量不不大于其计算容量。(2)选两台变压器,单台容量应满足一二负荷需要,且两台容量
13、之和不不大于或者等于计算容量。特殊状况下可装设两台以上变压器,引起电网电压严重波动设备装设装用变压器。1 生产负荷以无轨电车为例 有功功率:kW 无功功率:kvar 视在功率:kVA由计算数据及变压器选取原则,因此选用S9100/10型电力变压器一台。其技术数据如下表:容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW1006.30.441.60.291.5变压器损耗计算: 有功损耗: 9kW无功损耗: 4.16kvar2 非生产负荷以冶炼厂为例 有功功率:kW 无功功率:kvar 视在功率:kVA由计算数据及变压器选取原则,因此选用S91000/10型电力变压器一
14、台。其技术数据如下表:容量kVA高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流空载损耗kW负载损耗kW10006.30.44.50.71.710.3变压器损耗计算: 有功损耗: kW无功损耗: kvar2.1.4 低压变压器选取汇总其他地面低压变压器选取,不再给出详细计算过程,所有地面低压变压器技术参数及损耗见表2-2。由表2-2记录计算得到数据,地面低压变压器有功损耗、无功损耗之和为:变压器总有功损耗:36.8kW变压器总无功损耗: 132.58kvar顺序负荷名称计算容量KVA型号台数高压额定值kV低压额定值kV阻抗电压空载电流有功损耗kW无功损耗kvar1煤楼235.2S9-250/102
15、6.30.441.23.6111.92冶炼厂900S9-1000/1016.30.44.50.71243.453无轨电车80S9-100/1016.30.441.61.794.164锅炉房579S9-630/1026.30.44.50.97.429.625冶炼厂450S9-1000/1016.30.44.50.71243.45表2-2 地面低压变压器技术参数及损耗2.2 主变压器选取与无功功率补偿主变压器选取,容量普通按照变电所建成后五至十年规划负荷选取,并恰当考虑远期十至二十年负荷发展,详细就是依照变电所所带负荷性质和电网构造来拟定主变容量。对于像矿山变电所,应考虑当一台主变停运时,别的变压
16、器容量在计及过负荷能力后容许时间内,保证顾客一二级负荷。因此,矿山主变压器普通选用两台,以保证对一、二类负荷供电可靠性。当选用两台主变压器时,每台变压器容量应为:。式中:事故时负荷保证系数,依照矿井一二级负荷所占比例决定,普通可取0.81。 总降压站人工补偿后功率因数,按规定普通在0.9以上。2.2.1 变电所6kV母线计算负荷矿井负荷登记表将变电所所供电各种用电设备和顾客设备容量、需用系数、功率因数、有功及无功负荷等数据都记录出来了,由此咱们得到全矿区计算负荷。负荷登记表中最大持续负荷乘以同步系数,就得到计算负荷。记录得到有功最大持续负荷在5000千瓦如下时,取0.9;在5000千瓦以上时取
17、0.85;无功最大持续负荷则相应取0.95和0.9计算后得到6千伏母线计算负荷。此矿区变电所,折算到6kV恻功率为: 7916.836.87953.6kW 5972.6132.586105.18kvar对于有功kW5000kW,取0.85;对于无功kW5000kW,取0.9。由此得到全矿区总计算符合: 有功功率:kW 无功功率:kvar 视在功率:KVA 功率因数:2.2.2 无功功率补偿用6千伏母线计算符合按规定选取电力电容器进行无功功率补偿,普通补偿后6千伏母线功率因数应达到0.9以上。矿井设备自然功率因数值,普通不大于电力部门规定,矿井功率因数普通应提高到0.9以上。在煤矿公司中,最常采
18、用无功功率补偿装置是静电电容器,它具备投资省、有功功率损失小,因是单个容量所构成静止电容,故运营维护以便,事故范畴小等长处。依照已知矿井用电符合自然功率因数和预备提高到功率因数数值,静电电容器补偿容量按下式计算: 或式中 静电电容器补偿容量,千乏; 全矿井有功功率计算负荷,千瓦; 补偿率,千乏/千瓦;、补偿前、后功率因数角相应正切值。此矿区预备将功率因数提高到0.92由上式计算得: kvar选取GR1型电容柜,该电容柜装YY6.3101电容器。容量为150千乏。由以上计算,需要电容柜数量: 由于电容器柜要选取偶数个,故取为18个。运用电力电容器进行无功功率补偿,容量为: kvar补偿后矿井变电
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