煤矿35kV变电所的设计.docx

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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 

Pca、Qca、Sca-----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    Ica-----该组用电设备的总负荷电流,A

        UN------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 Qca-------电容器的实际补偿容量，kvar

      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

1、主变压器台数的确定

具有一级负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。

根据《煤炭工业设计规范》规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停运时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿负荷的80%，根据实际情况的需要在本设计中选择了两台主变压器，采用一台工作一台带电备用的运行形式。

2、变电所主变压器容量的确定

本变电所选择的两台变压器，一台工作一台备用，则变压器的容量应该按下式计算：

主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。

根据实际情况本设计选择了两台型号为SFL7-20000/35的变压器。

变电所电气主接线形式的设计

这是变电所设计的一个重要环节，主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系，要遵守变电所设计的五个原则，第一、考虑变电所在电力系统的地位和作用。

第二、考虑近期和远期的发展规模。

第三、考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。

第四、考虑主变台数对主接线的影响。

第五、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

下面就是设计的正文内容：

需要的朋友可以借鉴：

第3章          电气主接线的设计

3.1       电气主接线的概述

变电所主接线（一次接线）表示变电所接受、变换和分配电能的路径。

它由各种电力设备（隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成。

通常用单线图表示。

主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节.在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。

所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。

对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。

在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。

从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。

3.2       电气主接线的设计原则和要求

3.2.1 电气主接线的设计原则

（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用

变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。

变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

（2）考虑近期和远期的发展规模

　　变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。

应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

（3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响

　　对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。

（4）考虑主变台数对主接线的影响

　　变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。

通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。

而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。

（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。

电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

3.2.2电气主接线设计的基本要求

变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。

并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。

（1）可靠实用

所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。

衡量可靠性的客观标准是运行实践。

经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。

主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。

因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。

同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。