煤矿企业地面35／6kV变电所设计

《矿山电工学》课程设计说明书设计题目:助学院校:自考助学专业:姓名:自考助学学号:成绩:指导教师签名:河南理工大学成人高等教育2O 14 年10 月 1 日第一章目录1. 绪论(或前言)............................................ 错误!未定义书签。

2 负荷计算、功率因数补偿及供电系统拟定 (4)2.1计算各组负荷并填表 (4)2.1.1计算各组负荷 (4)2.2 各低压变压器的选择与损耗计算 (5)2.2.1 低压变压器的选择 6 2.2.2 变压器功率损耗计算 62.3计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器 (7)2.4功率因数补偿与电容器柜选择 (8)2.5全矿电耗与吨煤电耗计算10 2.6 设计计算选择结果汇总122.6.1拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图 (13)3短路电流计算 (14)3.1选取短路计算点并绘制等效计算图 (15)3.2选择计算各基准值 (16)3.3计算各元件的标么电抗 (16)3.2.2计算各短路点的短路参数 (17)4电气设备选择 (23)4.1 35kV电气设备的选择 (23)4.2 6kV电气设备选择 (23)4.3 选择结果汇总 (23)5 结束语 (25)6参考文献 (26)1 前言工矿企业负荷计算，首先需收集必要的负荷资料，按表2—9的格式做成负荷统计计算表，计算或查表求出各负荷的需用系数和功率因数，然后由低压到高压逐级计算各组负荷，在进行负荷归总时，应计入各低压变压器的损耗，考虑组间同时系数后，就可求得矿井６kV母线上的总计算负荷，作为初选主变压器台数容量的主要依据．功率因数的补偿计算与主变压器的容量、负荷率及运行方式密不可分，题意是要求将35kV母线的功率因数提高到0.9以上，故应将主变压器的功率损耗也计入总的负荷中，在计算过程中将会存在估算与最后验算的反复。

拟定供电系统，主要是综合考虑矿井负荷性质，主变压器的台数、容量及电源线的情况来决定矿井地面35／6kV变电所的主接线方式。

并绘制供电系统一次接线图。

本章可按以下八步去计算。

（一）计算各组负荷并填入表2中11～14各栏。

（二）选择各低压变压器并计算其损耗。

（三）计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器。

（四）功率因数补偿计算与电容器柜选择。

（五）主变压器校验及经济运行。

（六）全矿电耗与吨煤电耗计算。

（七）拟定并绘制矿井地面供电系统一次接线图。

（八）设计计算选择结果汇总。

2 负荷计算、功率因数补偿及供电系统拟定2.1计算各组负荷并填表利用表1中8～11各列的数据和公式,分别算出各设备或设备组的Pca 、Qca 、及Sca,并填入表2中12～14列。

例如，对于主井提升机有ca.1d1N10.851000850 kW P K P ==⨯= ca.1ca.1tan 0.62850527 kvar Q P ϕ==⨯=ca 1000kVA S ===又如，对于扇风机1，由同步电动机拖动，表1中其cosφ标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率＞0.9，且在过励磁的条件下，其功率因数超前，向电网发送无功功率，故为负值。

此时同步电动机的无功补偿率约为40～60%，近似计算取50%，故其补偿能力可按下式计算：ca.3d3N30.85800680 kW P K P ==⨯=ca.3ca.33 0.5tan 0.50.46156 kvar Q P ϕ==⨯⨯=（）［680（－）］－ca3682kVA S ===同理可得其余各组数据见表2。

在表2的合计栏中，合计有功负荷8383 kW和无功负荷4945 kvar是表中12列、13列的代数和，而视在负荷10733kVA，则是据上述两个数值按公式计算得出，视在容量的代数和无意义。

表1 全矿负荷统计分组表注2：电机型式：Y——绕线异步；X——鼠笼异步；D——直流；T——同步2.2各低压变压器的选择与损耗计算 2.2.1 低压变压器的选择因采用高压6kV 集中补偿功率因数，故对各低压变压器均无补偿作用，选择时据表2中的计算视在容量按公式的原则进行。

机修厂、工人村与支农变压器查附表1分别选用S9-800，6／0.4kV 、S9-500，6／0.4kV 、S9-400，6／0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。

地面低压动力变压器选用两台S9-800，6／0.4kV 型铜线电力变压器。

洗煤厂变压器选用两台S9-800，6／0.4kV 型铜线电力变压器。

2.2.2 变压器功率损耗计算单台变压器的功率损耗按公式计算；两台变压器一般为分列运行，其功率损耗应为按0.5β运行的单台变压器损耗的两倍；对于井下低压负荷，因表2中未作分组，故不选变压器，其损耗按近似公式计算。

例如，对于500kVA 工人村变压器，据附表1中的有关参数，可算得22086415 3.9500ca T K N T s KW p p p S ⋅⎛⎫⎛⎫∆=∆+∆=+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2022%% 1.4442950021.7var 100100100100500K NT U I S k Q T β⎛⎫⎛⎫∆=+=⨯+⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭又如，对于地面低压两台800 kVA 变压器，同样可算得2201483221.457.2 4.222800ca T K N T S KW P P P S ⋅⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=∆+∆⨯=+⨯=⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦202%% 1.2 4.5805280037var 21001001001002800K N T T U I k Q S β⋅⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=+=⨯⨯+⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦井下低压负荷的变压器损耗,按近似公式计算，即T ca 0.0150.015212332 kW P S ∆==⨯= T ca 0.060.062123127 kvar Q S ∆==⨯=同理可得其它各低压变压器的损耗如表3所示。

表3 各低压变压器功率损耗计算结果2.3 计算6kV 母线上补偿前的总负荷并初选主变压器各组低压负荷加上各低压变压器的功率损耗后即为其高压侧的负荷，因ΣPca=8383 kW ，故查表2－3得Ksi=0.85，忽略矿内高压线路的功率损耗，变电所6kV 母线补偿前的总负荷为()ca.6si ca T ()0.858383617177 kW P K P P =∑+∑∆=⨯+= ()ca.6si ca t ()0.8549452804441 kvar Q K Q Q =∑+∑∆=⨯+= 68285ca S KVA ⋅=== 补偿前功率因数ca.66ca.67177cos 0.86628285P S ϕ=== 根据矿井一、二级负荷占的比重大与Sca.6=9501kVA ，可初选两台主变压器，其型号容量按附表2选为SF7-10000，35／6.3kV ，由于固定电费按最高负荷收费，故可采用两台同时分列运行的方式，当一台因故停运时，另一台亦能保证全矿一、二级负荷的供电，并留有一定的发展余地。

2.4 功率因数补偿计算与电容器柜选择选择思路题意要求35kV 侧的平均功率因数为0.9以上，但补偿电容器是装设联接在6kV 母线上，而6kV 母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功率损耗，这里需要解决的问题是，6kV 母线上的功率因数应补偿到何值才能使35kV 侧的平均功率因数为0.9级以上?分析解决此问题的思路如下：先计算无补偿时主变压器的最大功率损耗，由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故停运的情况，据此计算35kV 侧的补偿前负荷及功率因数，并按公式（2－52）求出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量，该数值就可以作为6kV 母线上应补偿的容量；考虑到矿井35kV 变电所的6kV 侧均为单母线分两段接线，故所选电容器柜应为偶数，据此再算出实际补偿容量，最后重算变压器的损耗并校验35kV 侧补偿后的功率因数。

无补偿时主变压器的损耗计算按一台运行、一台因故停运计算，则负荷率为ca.6N.T 82850.828510000S S β===22T 0K 13.60.82855349.9 kW P P P β∆=∆+∆=+⨯= 220K T N.T %%10000(0.0080.0750.9501)757 kvar 100100I U Q S β∆=+=⨯+⨯=［（）］ 以上△P0、△PK 、I0％、UK ％等参数由附表2查得。

35kV 侧补偿前的负荷与功率因数ca.35ca.6T 7177617238 kW P P P =+∆=+= ca.35ca.6T 44417575198 kvarQ Q Q =+∆=+=358830ca s KVA ⋅=== ca.3535ca.357238cos 0.81978830P S ϕ=== 计算选择电容器柜与实际补偿容量设补偿后功率因数提高到35cos 0.9ϕ'=，则 35tan 0.4843ϕ'=，取平均负荷系数0.8oKl =，据公式可得'c o ca.353535 (tan tan )0.87238(0.67150.4843)1083 kvar l Q K P ϕϕ==⨯⨯=－－按表2－7选用GR-1C-08型，电压为6kV 每柜容量qc=270 kvar 的电容器柜，则柜数c c 10834270Q N q === 取偶数得Nf=6实际补偿容量： c.f f c 6270 1620 kvar Q N q ==⨯= 折算到计算补偿容量为c.f c.ca lo 16201800 kvar 0.7Q Q K === 补偿后6kV 侧的计算负荷与功率因数ca.6ca.6 c.ca 4441 2641 kvar Q Q Q '===－－1800因补偿前后有功计算负荷不变，故有'67647ca S KVA ⋅===ca.66ca.67177cos 0.9387647P S ϕ'===' 补偿后主变压器最大损耗计算补偿后一台运行的负荷率略有减小ca.6N.T 76470.764710000S S β''=== 22T 0K 13.60.76475345 kW P P P β''∆=∆+∆=+⨯=220K T N.T %%10000(0.0080.0750.8658)642 kvar 100100I U Q S β''∆=++=⨯+⨯=［（）］ 补偿后35kV 侧的计算负荷与功率因数校验.ca 35ca.6T 717753 7230 kW P P P ''=+∆=+= ca.35ca.6T4441642 5083 kvar Q Q Q ''=+∆=+=ca 356612 kVA S ⋅'===ca 3535ca 356230cos 0.9240.96612P S ϕ⋅⋅''===>'合乎要求。