企业供配电系统课程设计-林西35KV煤矿供电系统井上部分.doc

信电学院课程设计说明书（2013 /2014 学年第1学期） 课程名称 ： 企业供配电系统课程设计 题 目 ： 林西35KV煤矿供电系统井上部分专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 一周 设计成绩 ： 2014 年 1月 09日目录一、实验要求 31、原始数据及主要任务 32、技术要求 33、林西35KV煤矿全矿负荷统计表 3二、负荷计算 42.1供电负荷分级 4 2.2负荷计算 4 2.3电容器补偿计算 6三、主变压器选择与主接线方案的确定 73.1主变压器台数的确定原则 7 3.2主变压器的损失计算 73.3主变压器选型 7四、下井电缆型号及截面的选择 8五、短路计算 95.1短路电流计算 95.2选择计算各基准值 105.3计算各元件的标幺电抗 105.4计算各短路点的短路参数 11六、心得体会 14七、参考文献 15一、实验要求1、原始数据及主要任务矿井年产量：90万t； 服务年限：75年；立井深度：0.36km； 矿井沼气等级：煤与沼气突出矿井：矿区冻土带厚度为0.35m，一般黑土；两回35kV架空电源线路长度：L1=L2=4KM；两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间：t1=t2=3s；本所35kV电源母线最大运行方式下的系统电抗: (=100MVA); 本所35kV电源母线最小行方式下的系统电抗: (=100MVA);井下6kV母线上允许短路容量: =100MVA；电费收取办法：两部电价制，固定部分按最高负荷收费；本所6kV母线上补偿后平均功率因数要求值；地区日最高气温：；最热月室外最高气温月平均值：；最热月室内最高气温月平均值：；最热月土壤最高气温月平均值：。2、技术要求1）、35KV母线上的功率因数0.9；电压损耗5，母线残缺60； 2）、满足煤矿对供电的要求 3）、满足煤矿安全规程要求；变电所设计规范等要求。 3、林西35KV煤矿全矿负荷统计表设 备名 称负荷等级电压V线路类型电 机型 式单机容量kW安装/工作台数工作设备总容量kW需用系数功率因数离35kV变电所的距离km主井提升16000CY1000 1/1100008708405副井提升16000CY6001/160008508204扇风机116000KT8002/180008808325扇风机216000KT8002/180008808325压风机16000C T3005/390008708702工房3380K4800.750.841.5修配厂3380C45045006007503地面低压1380C8000.720.780.1洗煤厂2380K110007707905啤酒厂1380K7500.760.852.8排水泵16000C X6005/31800088086075井下低压2660CX2600071077注 1.线路类型：C表示电缆线路； K表示架空线路。 2.电机类型：Y表示绕线异步； X表示鼠笼异步； T表示同步。二、负荷计算2.1供电负荷分级工厂的供电负荷，根据工业与民用供配电系统设计规范（GBJ52修订本）规定，按其供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，分为以下三级： 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或在政治、经济上将造成重大损失的企业，林西矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。二级负荷：中断供电将在政治、经济上将造成较大损失的企业，如主要设备损坏，连续生产过程被打断，造成减产等。三级负荷：一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。一级负荷属重要负荷，如中断供电将造成十分严重的后果，因此要求应由两个电源供电，对于一级负荷中特别重要的负荷，除要求两个电源外还要求必须增设应急电源，为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。2.2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 =0.871000=870(kW) 2）副井提升机 3) 扇风机1 4) 扇风机2 5) 压风机 6）工房 7) 修配厂 同理可得其他负荷的有功、无功、视在功率计算负荷为其他设备的计算负荷设备名称地面低压576461738洗煤厂8476611075啤酒厂571355673排水下低压184615332400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： =(870+510+704+704+783+1584)0.9=4640(kW) 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：=（360+270+576+847+571）0.9=2362(kW）=（234+238+461+661+355）0.9=1754(kvar)=2942(kVA) =4640+2362=7002（kW）=3462+1754=5207(kvar) =8726(kVA)计算可得功率因数为：。矿井所要求功率因数为0.9，故需用电容器补偿。2.3电容器补偿计算需要电容器的容量： 式中 补偿电容器的容量，单位：kvar总有功功率， 单位：kW补偿前的功率因数， 补偿后的功率因数, 计算可知： =7002（0.75-0.49）=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=1821270=6.7 取7个柜 利用电力电容补偿.容量为2707=1890补偿后变电所总无功功率：5207-1890=3317补偿后的功率因数：0.903 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三、主变压器选择与主接线方案的确定3.1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。（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12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。3. 2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：=0.028726=174kW=0.085207=417kvar变电所35KV母线总负荷为：3. 3主变压器选型为了保证煤矿供电，并根据煤矿安全规程规定主变压器应选用一主一备，在一台主变压器故障或者检修时，另一台变压器必须保证煤矿的安全生产用电的原则。根据煤矿电工手册取事故负荷保证系数则每台变压器为：-10000,35/6.3kV变压器的主要参数型号规格（kVA）电压（kV）联结组别阻抗电压(%)空载电流(%)损耗（kW）重量（T）外形尺寸（m）长宽高高压低压空载短路 -10000356.3Ynd11(Y0/-11)7.50.813.65319.63.72.94.1 根据矿井一、二级负荷占得比重大于SZ=9103kVA，可初选两台主变压器，考虑到矿井的深入，负荷的不断增加，选用型号KV电力变压器，作为主变压器。修配厂、工房选用型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台；地面低压、啤酒厂选用型铜线电力变压器；洗煤厂选用两台型铜线电力变压器。矿井变电所主变压器两台采样分列同时运行，所以主变压器损耗计算如下：有功损耗：kW无功损耗： kvar由以上计算，则35千伏母线总负荷为： 四、下井电缆型号及截面的选择高压电缆型号根据敷设地点及敷设方法选，在地面一般选油浸纸绝缘铝包铠装电缆，若采用直埋时，电缆外面应有防腐层，除立井井筒中敷设电缆外，一般采用铝芯，井筒中敷设电缆应选用钢丝铠装，并根据井筒深度选用不滴流或干绝缘电缆，电缆芯线应为铜质芯线。电缆芯线截面应按经济电流密度选，按长时允许电流最小热稳定截面校验，下井电缆为4根，由于受工作环境与条件的限制，必须用耐拉的电缆，本设计中选用粗钢丝铠装铅包钢芯电缆。(1)下井电缆选择计算负荷电流为： 则mm2选ZQD5-6-370型号电缆。(2)允许电压损失校验 允许电压损失为：V实际电压损失为：V 因为，符合条件。 (3)热稳定性校验 mm270mm2 热稳定符合条件。 下井电缆选用ZQD5-6-370型号电缆五、短路计算5.1短路电流计算 本变电所35kV采用全桥接线，6kV采用单母分段接线；主变压器型号为,35/6.3型，(%)=7.5；地面低压变压器型号为,6/0.4型，；35kV电源进线为双回路架空线路，线路长度为6km；系统电抗在最大运行方式下，在最小运行方式下。地面变电所6kV母线上的线路类型及线路长度见表格。地面变电所6kV母线上的线路类型及线路长度序号设备名称电压（kV）距6kV母线距（km）线路类型1主井提升60.5C2副井提升60.4C3扇风机162.5K4扇风机262.5K5压风机60.2C6地面低压0.40.1C7修配厂0.40.3C8洗煤厂0.40.5K9工房0.41.5K10啤酒厂0.42.8K11井下6kV母线60.75C5.2选择计算各基准值选基准容量,基准电压,则可求得各级基准电流为 35kV 6kV C 下 扇 主 副 地 洗 工 修 扇 啤 压 电 井 风 提 提 面 煤 房 配 风 酒 风 容电 机 升 升 低 厂 厂 机 厂 机 器缆 1 机 机 压 2 组5.3计算各元件的标幺电抗（1）电源的电抗 () ()（2）变压器电抗 主变压器电抗 地面低压变压器电抗 （3）线路阻抗35kV架空线路电抗 下井电缆线路电抗 750.08=0.750.20156=0.151扇风机1馈电线路电抗 扇风机2馈电线路电抗 主井提升馈电线路电抗 副井提升馈电线路电抗 压风机馈电线路电抗 地面低压馈电线路电抗 洗煤厂馈电线路电抗 工房馈电线路电抗 修配厂馈电线路电抗 啤酒厂馈电线路电抗 5.4计算各短路点的短路参数（1）k35点短路电流计算最大运行方式下的三相短路电流 最小运行方式下的两相短路电流（2）点短路电流计算。最大运行方式下的三相短路电流最小运行方式下的两相短路电流（3）点短路电流计算（折算到6kV侧）最大运行方式下的三相短路电流6kV侧的短路电流参数 最小运行方式下的两相短路电流 6kV侧的最小两相短路电流为 (4) 井下母线短路容量计算（点）井下6kV母线距井上35kV变电所的最小距离是：副井距35kV变电所距离+井深+距井下中央变电所的距离，即，其电抗标幺值为最大运行方式下井下母线短路的标幺电抗为井下母线最大短路容量为 在煤矿供电系统中，由于电力系统的容量大，故短路电流可能达到很大的数值。如不加以限制，不但设备选择困难，且也不很经济。故增大系统电抗，限制短路电流是必要的。该值小于井下6kV母线上允许短路容量100MVA，故不需要在地面加装限流电抗器。其他短路点的计算与以上各点类似。各短路点的短路电流计算结果如表所示短路电流计算结果短路点最大运行方式下短路参数最小运行方式下短路参数k352.716.924.13173.93.853.34k666.9217.6410.5275.57.946.87k206.9217.6410.5275.57.946.87k16.2315.899.47687.066.11k22.386.073.62262.472.14k36.4216.379.76707.336.35k46.5116.69.9717.426.43k51.313.341.9914.31.351.17k64.9512.627.52545.54.76k73.218.194.88353.392.94k86.616.8310.03727.516.5k92.386.073.62262.472.14k102.25.613.34242.291.98k116.7817.2910.31747.796.75变电所的主接线简图可以表示为：下井电缆型号及截面的选择高压电缆型号根据敷设地点及敷设方法选，在地面一般选油浸纸绝缘铝包铠装电缆，若采用直埋时，电缆外面应有防腐层，除立井井筒中敷设电缆外，一般采用铝芯，井筒中敷设电缆应选用钢丝铠装，并根据井筒深度选用不滴流或干绝缘电缆，电缆芯线应为铜质芯线。电缆芯线截面应按经济电流密度选，按长时允许电流最小热稳定截面校验，下井电缆为4根，由于受工作环境与条件的限制，必须用耐拉的电缆，本设计中选用粗钢丝铠装铅包钢芯电缆。(1)下井电缆选择计算负荷电流为： 则 mm2选ZQD5-6-370型号电缆。(2)允许电压损失校验允许电压损失为：V实际电压损失为：V因为，符合条件。 (3)热稳定性校验mm270mm2热稳定符合条件。下井电缆选用ZQD5-6-370型号电缆。六、心得体会为期一周的课程设计终于结束了。这两周可以说是过的紧张而充实，课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。本文首先在进行负荷计算的基础上，确定无功补偿容量，选择变压器。随后进行了短路电流的计算，并由短路计算所获得的短路电流，本着技术先进、经济合理、可靠性高的原则，进行了断路器、电流互感器、母线以及低压成套装置主要设备的选择与校验。各主要低压设备选定后，经过简单论述确定了