煤矿企业地面35／6kv变电所设计

煤矿企业地面35／6kv变电所设计内容摘要：

............................................. 41 按机械强度校 验导线 截面 .................................................................... 42 选择计算结果汇总 ...............................................................42 第 五 章 继电保护与自动装置 ...................................................44 概述 .....................................................................................44 已知数椐归纳与列表 ...........................................................44 IQF、 1QF、 2QF 过流保护整定 ...........................................46 IQF 的瞬 时 速 断 ..................................................................................... 46 1QF、 2QF的限 时 速 断 ......................................................................... 46 1QF、 2QF的定 时过 流 ......................................................................... 46 3QF、 4QF 过流保护整定 .....................................................47 定 时过 流 ................................................................................................ 47 3QF、 4QF的 过负 荷保 护 ..................................................................... 47 各 6kV 馈出线的过流保护整定 ...........................................48 7～ 30QF等 开关 的瞬 时 速 断 ................................................................ 48 7～ 30QF等 开关 的定 时过 流 ................................................................ 48 IIQF 过流保护整定 ...............................................................48 煤矿企业地面 35／ 6kV变电所初步设计 VII 过流保护系统整定结果列表 ................................................49 致谢 ..............................................................................................52 参考文献 .......................................................................................53 煤矿企业地面 35／ 6kV 变电所初步设计 1 第 一 章 负荷 计算与功率因数补偿 概述 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６ kV 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 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－ 9 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。 某年产 90 万吨原煤的煤矿，其供电设计所需的基本原始数据如下：矿年产量： 90 万吨；服务年限： 75 年；矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井；立井深度： 煤矿企业地面 35／ 6kV 变电所初步设计 2 km ；冻土厚度： m ； 矿井地面土质：一般黑土；两回 35kV 架空电源线路长度： ＝ ＝ ；两回 35kV 电源上级出线断路器过流保护动作时间：＝ ＝ ； 本所 35kV 电源母线上最大运行方式下的系统电抗：s m i n d0 . 1 2 1 0 0 M V AXS ＝ （ ＝ ） ；本所 35kV 电源母线上最小运行方式下的系统电抗s . m a x d0 . 2 2 1 0 0M V AXS： ＝ （ ＝ ） ；井下 6kV 母线上允许短路容量： 100MVAalS ＝ ； 电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所 35kV 母线上补偿后平均功率因数要求值： ； 地区日最高气温： m 44＝ ℃ ； 最热月室外最高气温月平均值： m. o 42 ＝ ℃ ； 最热月 室内最高气温月平均值： m. i 32 ＝ ℃ ； 最热月土壤最高气温月平均值： m. s 27 ＝ ℃。 全矿负荷统计分组及有关需用系数、功率因数等如表 2－ 8 所示。 表 2－ 8 全矿负荷统计分组表 设 备 名 称 负 荷 等 级 电压 V 线 路 类 型 电 机 类 型 单机 容量 kW 安装 台数 ―― 工作 台数 工 作 设 备 总容量 kW 需用 系数 Kd 功率 因数 cosφ 离 35kV 变电所 的距离 km 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 主机提升 2 6000 C Y 1000 1/1 1000 2 副井提升 1 6000 C Y 630 1/1 630 3 扇风机 1 1 6000 k T 800 2/1 800 4 扇风机 2 1 6000 k T 800 2/1 800 5 压风机 1 6000 C T 250 4/2 500 6 地 面低压 1 380 C 870 7 机修厂 3 380 C 750 8 洗煤厂 2 380 K 920 9 工人村 3 380 K 480 10 支农 3 380 K 360 11 主排水泵 1 6000 C X 500 5/3 1500 12 井下低压 2 660 C X 2378 煤矿企业地面 35／ 6kV 变电所初步设计 3 注 1：线路类型： C—— 电缆线路； k—— 架空线路。 注 2：电机型式： Y—— 绕线异步； X—— 鼠笼异步； D—— 直流； T—— 同步。 试对该矿地面 35／ 6kV 变电所初步设计中的负荷计算、主变压器选择、功率因数补偿及供电系统拟定等各内容进行设计计算。 计算各组负荷与填表 利用表 2－ 8 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－ 9 中 12～ 14 列。 例如，对于主井提升机有 c a . 1 d 1 N 1 0 . 9 5 1 0 0 0 9 5 0 k WP K P    c a . 1 c a . 1t a n 0 . 6 2 9 5 0 5 8 9 k v a rQP     2 2 2 2c a c a c a 9 5 0 5 8 9 1 1 1 8 k V AS P Q     又如，对于扇风机 1，由同步电动机拖动，表 2－ 8 中其 cosφ标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率＞ ，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： c a . 3 d 3 N 3 0 . 8 8 8 0 0 70 4 k WP K P    c a . 3 c a . 3 3 0 . 5 t a n 0 . 5 70 4 0 . 4 6 1 6 2 k v a rQP     （ ） ［ （ － ） ］ －  2 2 2 2c a 3 c a . 3 c a . 3 7 0 4 1 6 2 7 2 2k V AS P Q b      同理可得其 余各组数据见表 2－ 9。 在表 2－ 9 的合计栏中，合计有功负荷 9591 kW 和无功负荷 5357 kvar 是表中 12 列、 13 列的代数和，而视在负荷 10986 kVA，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。 煤矿企业地面 35／ 6kV 变电所初步设计 4 表 2－ 8 全矿负荷统计分组表 设 备 名 称 负 荷 等 级 电压 V 线 路 类 型 电 机 类 型 单机 容量 kW 安装 台数 ―― 工作 台数 工 作 设 备 总容量 kW 需用 系数 Kd 功率 因数 cosφ 计算容量 离 35kV 变电所 的距离 km 有功 kW 无功 kvar 视在 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 主机提升 2 6000 C Y 1000 1/1 1000 5 950 589 1118 2 副井提升 1 6000 C Y 630 1/1 630 4 592 385 706 3 扇风机 1 1 6000 k T 800 2/1 800 0.91 704 162 722 4 扇风机 2 1 6000 k T 800 2/1 800 0.91 704 162 722 5 压风机 1 6000 C T 250 4/2 500 0.89 450 115 465 6 地面低压 1 380 C 870 8 626 501 802 7 机修厂 3 380 C 750 450 459 643 8 洗煤厂 2 380 K 920 8 690 552 884 9 工人村 3 380 K 480 5 365 226 429 10 支农 3 380 K 360 5 270 167 317 11 主排水泵 1 6000 C X 500 5/3 1500 6 2125 1475 2587 12 井下低压 2 660 C X 2378 6 1665 1442 2203 13 合计 ∑ Pca 9591 ∑ Qca 5357 S c a∑ 10986 煤矿企业地面 35／ 6kV 变电所初步设计 5 注 1：线路类型： C—— 电缆线路； k—— 架空线路。 注 2：电机型式： Y—— 绕线异步； X—— 鼠笼异步； D—— 直流； T—— 同步 各低压变压器的选择与损耗计算 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－ 9 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 S9800， 6／ 、 S9500。