35kv煤矿供电系统井上部分设计(编辑修改稿)

35kv煤矿供电系统井上部分设计(编辑修改稿)内容摘要：

caP 、 caQ 、 caS —— 该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； NP —— 该用电设备组的设备总额定容量， kW nU —— 额定电压， V tan —— 功率因数角的正切值 caI —— 该用电设备组的计算负荷电流， A dK —— 需用系数 多个用电设备组的计算负荷 在配电干线上或矿井变电所低压母线上，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矿井变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数 siK。 具体计算公式如下：   mi Nidisica PKKP 1 )( (i=1,2,3,„ ,m) (210)  mi iNidisica PKKQ 1 )ta n(  （ 211） 22 cacaca QPS  （ 212） )3( Ncaca USI  （ 213） 式中 caP 、 caQ 、 caS —— 为配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在计算负荷； siK —— 同时系数 ； m —— 为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数； diK 、 itan 、 NiP —— 分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角正切辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 8 值，总设备容量； NU —— 该干线或低压母线上的额定电压， V； caI —— 该干线变电站低压母线上的计算负荷电流， A； dK —— 需用系数 负荷计算 根据用电负荷表及负荷计算公式计算负荷，具体计 算方法如下： 1）主井提升机 111. Ndca PKP  = 1000=870(kW)   v a r )( n . kPQ caca   )(1 0 3 8566870 222 . k V AQPS cacaca  2）副井提升机 )(5 1 06 0 . kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(623357510 222 . k V AQPS cacaca  3) 扇风机 1 )(. kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(848472704 222 . k V AQPS cacaca  辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 9 4) 扇风机 2 )(7 0 48 0 . kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(848472704 222 . k V AQPS cacaca  5) 压风机 )(7 8 39 0 . kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(901446783 222 . k V AQPS cacaca  6）工房 )(3 6 04 8 . kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(430234360 222 . k V AQPS cacaca  7) 修配厂 )(2 7 04 5 . kWPKP Ndca    v a r )( n . kPQ caca   )(360238270 222 . k V AQPS cacaca  同理可得其他负荷的有功、无功、视在功率计算负荷为 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 10 表 21 其他设备的计算负荷 设备名称 )(kWPca var)(kQca )(kVASca 地面低压 576 461 738 洗煤厂 847 661 1075 啤酒厂 571 355 673 排水泵 1584 935 1840 井下低压 1846 1533 2400 计算出井下 6kV 低压母线上的有功、无功、视在功率计算负荷为： siK   mi Nidisica PKKP 1 )( =(870+510+704+704+783+1584) =4640(kW) v a r )(3 4 )1 5 33446472472357566()ta n(1kPKKQ mi iNidisica   )(5 7 9 03 6 4 24 6 4 0 2222 k V AQPS cacaca  同理可得 380V 线上各负荷的有功、无功、视在功率计算负荷如下：   mi Nidisica PKKP 1 )( =（ 360+270+576+847+571） =2362(kW）   mi iNidisica PKKQ 1 )ta n(  =（ 234+238+461+661+355） =1754(kvar) 22 cacaca QPS  =2942(kVA) zP =4640+2362=7002（ kW） 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 11 zQ =3462+1754=5207(kvar) zS =8726(kVA) 计算可得功率因数为： 。 矿井所要求功率因数为 ，故需用电容器补偿。 功率因数补偿 提高功率因数补偿的意义 由于一般企业采用了大量的感应电动机和变压器等用电设备，特别近年来大功率电力电子拖动设备的应用，企业供电系统除要供给有功功率外，还需要供给大 量无功功率，使发电机和输电设备的能力不能充分利用，并增加输电线路的功率损耗和电压损失，估提高用户的功率因数有如下益处。 1）提高电力系统的供电能力 在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提到用户的功率因数相应减少了无功功率的供给，则在同样设备条件下，电力系统输出的有功功率可以增加。 2）降低网络中的功率损耗 当线路额定电压 NU 和线路阐述的有功功率 P及线路电阻 R恒定时，则线路中的有功功率损耗与功率因数的平方成反比。 3）减少网络中的电压损失，提高供电质量 由于用户功 率因数的提高，使网络中的电流减少。 因此，网络的电压损失减少，网络末端用电设备的电压质量提高。 4）降低电能成本 从发电厂发出的电能有一定的总成本。 提高功率因数可减少网络和变压器中的电能损耗。 在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。 提高功率因数的方法 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 12 提高功率因数的关键是尽量减少电力系统中各个设备所需用的无功功率，特别是减少负荷从电网中取用的无功功率，使电网在输送有功功率时，少输送或不输送无功功率。 1） 提高用电设备本身的功率因数。 在生产中，尽量采用鼠笼式 异步发电机，避免电动机与变压器的转载运行；对不需调速的大型设备，尽量采用同步机，采用高压电动机等。 在本设计中，扇风机和压风机就采用了同步电动机，它对该矿供电系统的功率因数具有一定的补偿作用。 2）采用人工补偿提高功率因数 人工补偿提高功率因数的做法是采用供应无功功率的设备来就地补偿用电设备所需要的无功功率，以减少线路中的无功输送。 人工补偿一般采用并联电力电容器，利用电容器产生的无功功率与电感负载产生无功功率进行交换，从而减少了负载向电网吸取无功功率。 并联电容器补偿法具有投资省、有功功率损耗小、运行维护方便 、故障范围小、无振动与噪声、安装地点较为灵活。 补偿电容器组的接线方式 在无功补偿中， 10kV 及以下线路的补偿电容器组常按三角形接线，主要原因如下： ① 三角形接线可以防止电容器容量不对称（如个别电容器的熔断器熔断）而出现的过电压，电容器对过电压是比较敏感的，若为星形接线，则由于中性点位移，使部分相欠电压而部分相过电压。 更严重的是当发生单相接地时，其余两相将升为线电压（中性点不接地系统），电容器将很容易损坏。 ② 三角形接线若发生一相断线，只是使各 相的补偿容量有所减少，不致于严重不平衡。 而星形接线若发生一相断线，就使该相失补偿，严重影响电能质量。 ③ 用三角形接线可以充分发挥电容器的补偿能力，电容器的补偿容量与加在其两端的电压有关，即 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 13 v a r)(/ 22 kCUXUUIQ CC  （ 214） 电容器采用三角形接法时，每相电容承受线电压，而采用星形接法时，每相电容承受相电压，所以有 v a r )(3/3/)3/( .22. kQCUUCQ ACYC   （ 215） 上式表明 ，具有相同电容量的三个单相电容器组，采用三角形接法时的补偿容量是采用星形接法的三倍。 因此，在电压相符的情况下，应尽量采用三角形接法。 电容器补偿计算 需要电容器的容量： )tan(tan 21   zC PQ （ 216） 式中 CQ —— 补偿电容器的容量，单位： kvar zP —— 总有功功率， 单位： kW 1tan —— 补偿前的 功率因数， 2tan —— 补偿后的功率因数 , 1  2  计算可知： 1  2  CQ =7002（ ） =1821(kvar) 电容器采用双星型接线接在变电所的二次母线上，因此选容量为 30kvar，额定电压为 3/ kV的电容器，装于电容柜中，每柜装 9 个，每柜容量为 270kvar，则电容柜的总数为： N=1821247。 270= 取 7个柜 利用电力电容补偿 .容量为 CQ ＝ 270 7=1890 补偿后变电所总无功功率： zQ ＝ 52071890=3317 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 14 补偿后的功率因数：  ＝ 满足要求 由于煤矿变电所 6kV 供电采用 单 母线分段，电容器分别安装在一 、 二 ，三 段母线上。 故每段补偿电容器容量 540kvar。 分别安装 2个电容柜。 共计 7个电容柜。 满足无功功率的补偿要求 3 主变压器选择与主接线方案的确定 主变压器容量和台数的确定原则 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。 它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5～ 10 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 如果变压器容量选择过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小 ，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的。 因此，在变压器容量和台数的选择上应遵循一定的原则。 主变压器容量的确定原则 （ 1）主变压器容量一般按变电站建成后 5～ 10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10～ 20年的负荷发展。 对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。 （ 2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。 对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷 ；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%～ 80%。 主变压器台数的确定原则 （ 1） 对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。 辽宁工程技术大学 应用技术学院毕业设计（论文）用纸 15 （ 2） 如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。 两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台应能承担全部一、二级负荷。 （ 3） 对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1～ 2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。 （ 4）特殊情况下可装设两台以上变压器。 主变压器的损失计算 补偿后的 6 千伏母线计算负荷即主变压器应输出的电力负荷，此时计算主变压器损失，在未选型之前可用 负荷计算中的结果 按下式近似计算如下： TP =  = 8726=174kW TQ = = 5207=417kvar 变电所 35KV 母线总负荷为： )(7 1 7 61 7 47 0 0 2 kWPPP Tcaz   v a r )(5 6 2 44175 2 0 7 kQ Tcaz   )(9 1 1 75 6 2 47 1 7 6 2222 k V AQPS zzz  主变压器选型 为了保证煤矿供电，并根据《煤矿安全规。