煤矿35KV变电所设计毕业论文

煤矿35KV变电所设计毕业论文目录1 概述 (3)1.1 设计依据 (4)1.2 设计围 (4)1.3 基础资料 (4)2 负荷计算 (5)2.1 负荷计算的目的和意义 (5)2.2 负荷计算方法 (6)2.3 负荷计算过程 (7)2.3.1 各用电设备组负荷计算 (8)2.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择 (9)2.3.3 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验 (9)3 变电所主变压器选择 (10)3.1 变压器的选取原则 (10)3.2 变压器选择计算 (11)3.3 变压器损耗计算 (11)3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验 (12)3.5 变压器经济运行方案的确定 (12)4 电气主接线设计 (13)4.1 对主接线的基本要求 (13)4.2变电所高压侧的主接线方式 (14)4.2.1 线路－变压器组 (14)4.2.2 桥式接线 (15)4.3 6-10kV配电系统接线方式 (16)4.4 本所电气主接线设计方案 (18)4.4.1 确定矿井35kV进线回路 (18)4.4.2 35kV、6kV主接线的确定 (18)5 短路电流计算 (19)5.1 短路电流计算的目的 (19)5.2 短路电流计算中需要计算的数值 (19)5.3三相短路电流计算计算的步骤 (21)5.4短路电流计算过程 (22)5.5 短路参数汇总表 (35)5.6负荷电流统计表 (37)6供电系统电气设备的选择 (37)6.1 高压电器设备选择的一般原则 (38)6.2 高压开关设备的选择及校验 (39)6.2.1 断路器的选择及校验 (39)6.2.2 本所断路器的选择及校验 (40)6.2.3 隔离开关的选择及校验 (41)6.2.4 限流电抗器的选择 (43)6.2.5 高压熔断器的选择 (44)6.3 仪用互感器的选择及校验 (45)6.3.1 电流互感器的选择及校验 (45)6.3.2 电压互感器的选择及校验 (46)6.3.3 避雷器选择 (47)1 概述1.1 设计依据1、中华人民国建设部及国家技术监督局联合发布的《矿山电力设计规》。

2、中华人民国电力公司发布的《35kV～110kV无人值班变电站设计规程》。

3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。

4、煤矿电工手册（地面供电部分）。

1.2 设计围1、全矿供电系统、主变压器的一、二次线及继电保护装置。

2、所主控制室、各级电压配电装置和辅助设施。

3、所区总平面设计。

1.3 基础资料1、本矿概况本矿井为年产60万吨的高沼气矿井，分主、副两井，为立井开掘，一水平井深250m，预期服役年限为70年。

主副两井距离为80m，距35kV 变电所距离均为0.2km。

2、供用电协议矿井地面变电所距上级变电所6km，采用双回路架空线供电，已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的阻抗为0.69。

35kV过流整定时限为3s。

电费收取方法采用两部电价制，在变电所35kV侧计量，固定部分按使用的主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。

3、自然条件（1）日最高气温43℃，日最低气温-17℃。

（2）土壤温度27℃（最热日）。

（3）冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。

（4）本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。

（5）地震烈度为7度。

4、原始负荷资料负荷资料见表1-1 全矿电力负荷统计表2-1 全矿电力负荷统计表2 负荷计算2.1 负荷计算的目的和意义计算负荷是一年最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，又称需要负荷或最大负荷，记作Pca。

是根据已知的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。

它是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。

负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。

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，正确进行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 负荷计算方法目前，负荷计算常用需要系数法、利用系数法和二项式法。

1、需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。

这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

2、利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。

这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际。

适用于各种围的负荷计算，但计算过程稍繁。

3、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电法。

前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。

在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。

本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1、用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。

2、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： ∑=N x ca P K P ，kWϕtan ca ca P Q = , kvar （2-1）22caca ca Q P S +=，kVA 式中ca P 、ca Q 、ca S ——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； ∑N P ——该用电设备组的设备总额定容量，kW ；ϕtan ——功率因数角的正切值；x K ——需要系数，由表1-1查得。

3、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∑K 。

具体计算如下：∑=∑∑=mi i N xi ca P K K P 1)( i ＝1、2、3…，m∑=∑∑=m i i N xi ca P K K Q 1)tan (ϕ （2-2）22ca ca ca Q P S +=式中ca P 、ca Q 、ca S ——为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；∑K ——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；i N x P K ∑、、ϕtan ——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2.3.1 各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。

2、由表1-1查出各用电设备组的需要系数x K 和功率因数ϕcos ，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。

（1）对主提升机x K =0.89，ϕcos =0.83，ϕtan =0.67 则;有功功率 71280089.0=⨯==∑N x ca P K P kW ；无功功率 47767.0712tan =⨯==ϕca ca P Q kvar ；视在功率 8574777122222=+=+=ca caca Q P S kVA ； 同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷，结果记入表2-1全矿电力负荷计算负荷表中。

注：主扇风机、压风机等功率因数超前，表示其无功电流为容性，即提供无功功率，起无功补偿作用，它们的计算无功功率为负值。

表2-1 全矿电力负荷计算负荷表用户名称设备容量(Kw)需要系数 Kx功率因数cos φ tan φ计算负荷ca PkW ca Qkvar ca SkVA 一、地面部分 1、主提升机 800 0.89 0.83 0.67 712 477 857 2、副提升机 630 0.8 0.8 0.75 504 378 630 3、主扇风机 1000 0.83 -0.9 -0.48 830 -398 921 4、压风机 500 0.8 -0.9 -0.48 400 -192 444 5、矿综合厂 290 0.62 0.8 0.75 180 225 6、机修厂 550 0.52 0.75 0.88 286 252 381 7、选煤厂 650 0.75 0.78 0.8 488 390 625 8、地面低压7000.70.750.88490431653地面小计 3890 1473 二、井下部分 9、井下主排水泵 1000 0.85 0.85 0.62 850 527 1000 10、一采区 650 0.65 0.78 0.8 423 338 542 11、二采区 950 0.7 0.76 0.86 665 572 877 12、井底车场 165 0.7 0.75 0.88 116 102 155 井下小计 2054 1539 2584 三、其它用户 13、工人村 360 0.85 0.81 0.72 306 220 377 14、支农 310 0.8 0.8 0.75 248 310 其它小计 554 406 全矿计算负荷649834182.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择1、无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要设置专门的补偿设备来提高功率因数。

在工矿企业用户中，广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。

用电力电容器作为无功补偿以提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量c Q 用下式确定：)tan (tan 21ϕϕα-⋅⋅=ca c P Q （2-9）式中α——月平均有功负荷系数，在0.7-0.8间 1tan ϕ——补偿前功率因数角的正切值；2tan ϕ——补偿后要求达到的功率因数角的正切值；本设计供电规要求功率因数应达到0.9及以上。

假设补偿后6kV 侧功率因数0.94cos 6=‘ϕ，36.0tan '6=ϕ，α取0.8，则所需补偿容量由公式2-9计算得：：)tan (tan '66ϕϕα-⋅⋅=ca c P Q)03655.0(62088.0-⨯⨯=6.943= kvar2、电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。

因矿井地面变电所6kV 为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。

现选用高压开关厂生产的GR-1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为c q =240kvar ，最大不超过360kvar ，据此可计算出电容器柜的数量为：93.32406.943===c c q Q N取偶数 N=4 则 实际补偿容量为9602404=⨯=⋅=⋅c s c q N Q kvar 折算为计算容量为1200'==⋅αs c c QQ kvar2.3.3补偿后6kV 母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6kV 侧有功功率 62086=⋅ca P kW无功功率 219712003397'6'6=-=-=⋅⋅c ca ca Q Q Q kvar视在功率 658521976208222'6266=+=+=⋅⋅⋅ca ca ca Q P S kVA 补偿后6kV 母线功率因数94.065856208cos '666'===⋅⋅ca ca S P ϕ 满足要求。