煤矿35kV变电所的设计

1．矿山供电的重要性和基本要求

电力是企业生产的主要能源。对企业应做到可靠、安全、经济、合理地供电，确保安全和生产的需要，企业对供电提出以下基本要求：供电安全、供电可靠、供电优质、供电经济。

1.1供电安全

在电能的供应分配和使用过程中，不应发生人身伤亡和设备损坏事故。对于煤矿生产来说，由于主要是地下作业，工作环境特殊，供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电、电气火灾和电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须严格按照《煤矿生产安全规程》的有关规定进行供电，确保安全生产。1.2供电可靠

供电可靠就是要求供电具有连续可靠性。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。例如煤矿井下的空气中含有瓦斯气体，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，工作人员窒息死亡或引起瓦斯、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，以保证供电的连续可靠性。。

1.3供电优质

在保证安全和可靠供电的前提下，还要保证供电的质量，用电设备在额定值下运行性能最好。

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《电力工业技术管理法规》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偏差不允许超过±0.2~±0.5Hz，即为频率偏差不得大于±0.4~±1％。

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—定范围内的电压偏移具行适应能力，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5％的电压下工作时．其工作寿命将缩短一半；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越过其额定值的+3％ -2.5％。

1.4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。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

2．负荷分类及定义

为了满足电力用户对供电可靠性的要求，即停电所造成的影响不同，同时又考虑到供电的经济性，根据用电设备在企业中所处的重要地位，以方便在不同情况下区别对待，通常将电力负荷分为3类。

2.1一类负荷（一级符合）

凡因突然中断供电，可能造成人身伤亡或重要设备损坏事故，给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷，均属一类负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。例如：煤矿主通风设备，井下主排水泵，副井提升机。一类负荷应有两个独立的电源供电，对有特殊要求的一类负荷，两个独立电源应来自不同的地点，以保证供电的可靠连续性要求。

2.2 二类负荷(二级负荷)

凡因突然中断供电，造成大量废品或大量减产形成较大经济损失的负荷，属于二类负荷。例如：煤矿的集中提煤设备，地面空气压缩机，井下采区变电所等。对于二类负荷应有两个电源，并且两回路电源应尽量取自不同的变电所或母线段。

2．3三类负荷（三级负荷）

不属于一类和二类的所有其他负荷均为三类负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。

2.1.2本系统的负荷计算

1. 定义

（1）、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电

设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

（2）、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

2. 负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。

本设计将采用需要系数法予以确定。

所用公式有：

(1)、单组用电设备的计算负荷

单组用电设备的计算负荷应按下式计算:

式中

P ca 、Q ca 、S ca -----该组用电设备的有功、无功、视在功率计算值,kw 、kvar 、kVA

-----该组用电设备额定容量之和,kw

,-----该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数

------与相对应的正切值

该组用电设备的负荷电流按下式计算:

式中 I ca -----该组用电设备的总负荷电流,A

U N ------电网的额定电压,kv

(2)、变电所总计算负荷

将变电所各组用电设备的计算负荷相加,再乘以组间最大负荷的同时系数,即可求出变电所的总计算负荷.

式中

-----变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值，kw 、kvar 、kVA -----变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和, kw 、kvar

-----各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷同时系数,组数越多其值越小,本设计取Ksp=0.9,Ksq=0.95

变电所的功率因数为

3. 负荷计算结果 见表2-1

2.2 无功功率的补偿

根据《全国供用电规则》的规定:高压供电的工业用户功率因数应该在0.90以上.,

所以当变电所的功率因数低于0.9时,应采取人工补偿措施,补偿后的功率因数

应不低于0.95.目前35kv变电所一般是采用在6kv母线上装设并联电容器的进

行集中补偿的方法,来提高变电所的功率因数。

1、电容器补偿容量的计算

电容器的无功补偿容量为：

式中 -----补偿前功率因数角的正切值

-------补偿后应达到的功率因数角的正切值

2、电容器（柜）台数的确定

无功补偿所需电容器总台数N为

式中 -------单台电容器柜的额定容量，kvar

--------电容器的实际工作电压，kV

----------电容器的额定电压，kV

确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值N的整数。

3、补偿后的实际功率因数

因为电容器的台数选择与计算值不同，所以应计算补偿后的实际功率因数。

电容器的实际补偿容量为：

式中 Q

-------电容器的实际补偿容量，kvar

ca

N--------所选电容器的实际台数

补偿后变电所负荷的总无功功率为

补偿后变电所的负荷总容量

补偿后的功率因数

式中

、 ----补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数，kvar、kVA

、-----补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值，kW、kvar

2.3主变压器的选择