煤矿3510V变电所设计

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一、概述 (2)

摘要

本设计主要任务的内容及其质量要求主要包括：1. 负荷计算；2.主变压器选择及其无功功率补偿；3. 确定变电所主接线系统；4.短路电流计算；5. 变电所主要电气设备选择；

6.主要设备继电保护设计；

7.变电所布置；

8.变电所防雷、接地设计；

9. 绘制供电系统图和变电所总平面布置图。

本设计说明书，从设计的初步计算、接线系统的设计、选择校验和安全措施的设计等方面进行了全面的论述，是对一个煤矿电力系统的完完全全的设计。本次设计是对我们专业知识等综合素质的一次提高。

关键词：负荷；补偿；校验

第一章概述

矿山供电的重要性

电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。电力可以方便、经济地远距离输送和分配，也可以方便地和其它各种能量形式相互转换，并且在使用中还具

有便于调度、测量和实现自动控制的优点；在煤炭企业中，矿山的电气化还是煤炭生产自动

化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础；从安全的角度上讲，由于煤炭生产中存

在着各种自然灾害，而这些灾害的预防、预报和排除，也直接或间接地取决于矿山供电的正

常与否。由此可见，矿山供电工作不仅直接影响矿山企业的高效生产，而且关系着矿井和工作人员的人身安全。因此，煤炭企业对供电工作提出了严格的要求。

二、矿山供电的基本要求

（一）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。例如矿井主要运输设备停电，会造成大量的减产；矿井提升设备突然停电，会使提升机紧急制动，产生很大的冲击拉力，使钢丝绳损坏；

另外，煤矿井下的空气中含有瓦斯和一氧化碳等有害气体，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，工作人员窒息死亡和引起瓦斯、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。

（二）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《煤矿安全规程》的有关规定，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。

（三）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。

按照我国《电力工业技术管理法规》的规定，对于额定频率为50Hz的工业用交流电，其频

率相对于额定值的土0.2〜土0.5Hz,即为额定频率的土0.4%〜土1% 一般来说，频率的

保证是电力部门的任务，但随着煤炭企业大功率晶闸管整流装置的应用，使配电网中的谐波分量增加，引起一些设备（如变压器、电缆和电力电容器等）的损耗增大，造成绝缘老化、损坏而出现事故。所以，必要时应采取相应的技术措施，保证供电频率的稳定。

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。用电设备对一定范围内的电压偏移具有适应能力，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的电压下工作时，其工作寿命将缩短一半；交流异步电动机在一定的转速下，转矩和电压的平方成正比，当电压降为额定电压时，会造成电动机转差率增加和电流上升，使电动机绝缘老化，甚至烧毁电动机。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

移不允许超过其额定值的± 5%。

（四）供电经济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。为此，在供电设计中应考虑以下几个方面的因素。尽量减少矿山变电所基本建设投资；尽量降低设备材料及有色金属的消耗量；注意降低供电系统中的电能损耗和维护费用。

此外，供电系统应尽量要求简单适用，操作方便，并留有发展、扩建余地。上述各项基本要求，是矿山供电工作的原则，在工作中它们即是相互关联又是相互制约的。在解决具体问题时，应进行综合分析，以求得到最佳的技术和经济效益。

第二章负荷计算

第一节负荷分类

矿山供电系统中的各类用电设备称为矿山电力负荷。在矿山企业中，由于各类用电设备的重要性和运行特点不完全一样，它们对供电可靠性的要求也各不相同。根据矿山企业中电力负荷的重要性及对供电可靠性的不同要求，把矿山电力负荷分为以下三类：

一、一类负荷（又称一级负荷）凡突然中断供电会造成人身伤亡事故或损坏重要设备，给企业带来重大经济损失的用电负荷，均属于一类负荷。在电力系统中，矿山企业属于一类负荷；在矿山供电系统中，矿井主要通风机和分区风机，井下主排水泵及立井经常提人的提升机等都属于一类负荷。对一类负荷应采用来自两个独立电源的双回路或环式供电。

二、二类负荷

凡突然中断供电会造成大量废品、产量显著下降或企业内运输停顿，在经济上造成较大损失者为二类负荷。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，抽放瓦斯设备以及综采工作面供电的采区变电所等，对这一类负荷一般采用双回路供电。

三、三类负荷

三类负荷是指除一类、二类负荷以外的其他负荷。这类负荷停电不直接影响生产，煤矿的各种辅助车间、办公室照明等都属于这一类负荷。对三类负荷一般供电采用单一回路供电方式，不考虑备用电源。因某种原因需要停电时，三类负荷是首先限电的对象。

对电力负荷进行分类的目的是为了便于合理的供电。对重要负荷，保证供电可靠为第一位：对次要负荷，应更多考虑供电的经济性。在电力系统运行中，一旦出现故障，需要停止部分负荷供电时，应根据具体情况，先切除三类负荷，有必要时切除二类负荷，以确保一类负荷的供电可靠性。

第二节负荷计算

一、单组用电设备计算负荷的计算公式

P ca k de P N

式中，P ea为有功计算负荷（单位为kW；k de为用电设备组的需要系数;

P N为用电设备组总的设备容量。