煤矿35kV变电所的设计.docx

1、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

2、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

3、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0.20.5Hz，即为频率偏差不得大于0.41。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

4、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

5、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。23三类负荷（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.

6、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

7、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

8、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2-12.2 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

9、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、kvar2.3 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

10、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

11、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

12、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

13、.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

14、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

15、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。