山西某煤矿35kv变电所设计

前言

本设计是为煤矿35kV供电系统而进行的设计。目的是建立35kV变电站，为煤矿提供可靠的用电。

整个设计包括了35kV变电站设计的所有内容。同时考虑到煤矿供电系统的特点，对变电站的负荷进行了分组，达到合理、经济的目的；同时对功率因数进行补偿，使其达到0.9以上。通过短路电流计算，确定了系统主接线及运行方式，同时对校验电气设备、继电保护整定、采取限流措施等提供了依据。在选择电气设备时，考虑了变电站的室内外结构和布置、操作方便等问题。继电保护装置保证了被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障切除。考虑到电器设备可能的漏电现象，对变电站进行了保护接地的设计，满足了接触电压和跨步电压的要求，保证了人身安全。为防止变电所遭到雷击，还进行了防雷保护。采用了避雷器、避雷针、避雷线等保护措施，保证了安全。

由于我自己能力有限，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不妥之处，恳请老师能够批评指正。

1 概述

本设计的矿变电所位于山西省境内，是一个终端变电所，只供煤矿用电，设计的电压等级为35/6kV。35kV线路为双回路进线，其中一线是从3公里外经过架空线路引接而来的是主要的电源来源，另一线是通过架空线路引接而来。系统最大运行方式阻抗X*=0.4193；系统最小运行方式阻抗X*=0.7389。所用电由负荷端引出，经动力变压器提供，采用单母分段原则。

1.1 电源

1. 供电电压等级：35kV

2．离矿井地面变电所的距离：4km

3. 系统电抗

最大运行方式：*

X=0.4193

x

min

X=0.7389

最小运行方式：*

x

m ax

4．输电方式：架空线双回路

5．出线过流保护动作时间：3秒

6．电费收取方法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费，每千瓦6元。

1.2 基本地质气象资料

1．日最高温度 39℃

2．冻土层厚度 0.8米

3．主导风向西北

4．最大风速 4米/秒

5．地震烈度 7度

附表一某煤矿用电负荷统计表

2 负荷计算及无功补偿计算

进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确地选择企业各级变电站的变压器容量、各种企业电力设备的型号、规格以及供电网所用的导线型号等提供科学依据。

2.1 需用系数法统计负荷

由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷的功率因数（cos ）不同，一般又不同时工作，最大负荷不同时出现等情况。所以难以精确地计算变电所负荷。故本设计采用了较为精确的需用系

数法来进行变电所负荷计算。其计算简便，煤矿系统的供电设计目前主要采用这种方法。

其计算公式的一般表达式为：

ca d N

P K P =⨯∑

, kW

tan ca ca Q P ϕ

=⨯, kvar

/cos ca ca S P ϕ

=, kV A

)

ca ca N I S =, A

式中ca P 、ca Q 、ca S 用电设备的有功无功视在功率计算负荷；

N P ∑ 用电设备的总额定容量； N U 额定电压；

tan ϕ 功率因数角的正切值；

ca I 该用电设备的计算负荷电流； d K 需用系数。

根据负荷资料,求出各类成组设备的设备容量、tan ϕ、有功功率P 、无功功率Q 及视在功率S 。

需用系数法负荷计算的步骤从负载端开始逐级上推，到电源进线为止。

2.2 负荷统计与计算 2.2.1地面6kV 高压

主井提升机

N P ∑=2000kW, d K =0.9,cos ϕ=0.85,tan ϕ=0.62

ca d N

P K P =⨯∑

=0.9⨯2000=1800kW,ca

Q

=ca P ⨯tan ϕ=1800⨯0.62=1116kvar

/cos ca ca S P ϕ==1800÷0.85=2117.6kV A,)ca ca N I S ==203.8A

副井提升机

N P ∑=1600kW,d K =0.8,cos ϕ=0.85,tan ϕ=0.62

ca d N

P K P =⨯∑

=0.8⨯1600=1280kW,ca

Q

=ca P ⨯tan ϕ=1600⨯0.62=793.6kvar

/cos ca ca S P ϕ==1600÷0.85=1505.9kV A,)ca ca N I S ==144.9A

压风机

N P ∑=1200kW,d K =0.8,cos ϕ=0.9,tan ϕ=-0.48

ca d N

P K P =⨯∑

=0.8⨯1200=960kW,ca

Q

=ca P ⨯tan ϕ=960⨯（-0.48）

=-460.8kvar

/cos ca ca S P ϕ==960÷0.9=1066.7kV A,)ca ca N I S ==102.6A

其它同理，在此不做赘述，最后统计结果见附表一

2.2.2地面工业广场

地面工业广场的用电设备有一类负荷的辅助设备，负荷计算如下： 主井辅助设备

N P ∑=259.8kW,d K =0.7,cos ϕ=0.7,tan ϕ=1.02

ca d N

P K P =⨯∑

=181.9kW,ca

Q

=ca P ⨯tan ϕ=1185.5kvar