煤矿地面供电系统设计论文

1、太原理工大学毕 业 设 计（论文）任 务 书第1页 毕业设计（论文）题目：某 F 煤矿地面供电系统设计毕业设计（论文）要求及已知条件（资料）：要求：1按时完成毕业设计任务。 2强调独立完成毕业设计任务，杜绝抄袭。3设计内容要求方案合理，各种参数处理、选取得当，计算正确。 4设计说明书要求语言简练、文理通顺、字迹工整。5图纸严格按工程图纸要求绘制。6 完成 5000 字左右的相关英文资料的翻译。已知条件：某 F 有限责任公司下辖的甲煤矿和乙煤矿，井田相邻，两个井田均批准开采3、 8、9、 12 、 15 号等五个煤层，井田面积共计 11.884km2 。根据两个矿井的实际情况， F 煤炭有限责任

2、公司决定对两个矿井的技术改造工程进 行调整：关闭甲煤矿，将其 0.30Mt/a 的生产能力划归乙煤矿；集中改造乙煤矿，生产 规模由 0.45 Mt/a 扩建至 1.20 Mt/a 。现需建设地面 35/10kV 矿井变电所一座，供电线路采用双回路 35kV 架空线。一 回主供电源引自 FA 110kV 变电站，长度 9.5km ；另一备用电源线路引自 FB 110kV 变电站，长度 2.77km 。35kV 母线最大短路参数 Sdmax =450MVA, 变电所距井下中央变 电所 1km.负荷统计见附表一。 毕业设计（论文）主要内容：概述；矿井负荷计算和无功功率补偿；地面 35kv 变电所主变

3、压器的选择与校验； 地面 35kv 变电所主接线方案确定； 短路电流计算；地面 35kv 变电所一次设备的选择校验；地面 35kv 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定；地面 35kv 变电所的防雷与接地； 井下中央变电所负荷计算与短路电流计算；第2页 学生应交出的设计文件（论文）：1 、文献综述（单独成册）。2 、设计说明书一册。3 、 5000 字左右的相关英文资料翻译（附英文原稿）。4 、成绩评定表和答辩评定表一份。5 、设计的学生提供壹号图纸一张。主要参考文献（资料）：1. 煤矿安全规程 2011 版2. 矿山供电 李虎伟3. 采矿工程设计手册4. 煤炭工业矿井设计规范 GB 50

4、2155. 矿用电气设备选型手册6. 煤矿电气图专用图形符号 MTT 570 19967. 煤矿井下供配电设计规范 GB504178. 煤矿电工手册（第二分册）。矿井供电（上）9. 煤矿电工手册（第四分册）。专业班级 采矿 1109 学生 邢雅龙要求设计（论文）工作起止日期指导教师签字 日期教研室主任审查签字 日期系主任批准签字 日期某 F 煤矿地面供电系统设计摘要煤矿供电系统的安全可靠，对煤矿的安全，经济，高效生产有重要的意义。我 的设计主要进行了煤矿地面 35kV 变电站的设计。设计内容主要包括负荷计算、主接 线设计、短路电流计算、电气设备选择等。在做负荷统计时，用需用系数法进行负 荷计算

5、，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值 法对供电系统进行了短路电流计算， 对高压进线的速断保护和过流保护， 10KV 出线 的速断保护和过流保护及主变压器的差动保护、过流保护和过负荷保护的整定值、 动作时限及灵敏度进行了计算和校验，最终使继电保护达到最佳状态。为电气设备 的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线 方式、运行方式、继电保护方案。主接线形式为 35KV 侧是单母线分段， 10KV 侧是 单母线分段。两台主变压器采用分列运行方式。最佳运行方式为一路运行、一路备 用。关键字： 负荷计算; 变电站; 短路电流 ;运行方式A Po

6、wer Supply System Of The Ground F DesignAbstractThe design of the preliminary design of the design of the Ground 35kV substation. The design process includes load calculation, the main wiring design, short circuit calculations, electrical equipment selection. Through Mine 35KV substation load statis

7、tics do with required load factor method to calculate, determine the stations main transformer station number, capacity and type of load calculation based on the results. With a unit value method of the power supply system of the short-circuit current calculation, for the selection and verification

8、of electrical equipment to provide data. According to the characteristics of coal mine power system, develop a mine substation main connection mode, operation mode, relay protection scheme. Which side is the inner bridge connection 35KV, 10KV main connection is a single mother segments. Two main tra

9、nsformer breakdown operation mode. And according to the current setting and check relevant data and choose the circuit breakers, isolation switches, relays, transformers and other electrical equipment.Keywords: load calculation; substation; protection; Run目录某F 煤矿地面供电系统设计 摘要 Abstract I目 录 II第一章 概述 51

10、.1 矿井地面供电设计目的 51.2 矿井地面供电设计一般步骤 51.3 矿井供电设计原始资料 6第二章 全矿负荷统计 72.1 负荷计算的目的 72.2 负荷计算方法 72.3 负荷计算过程 92.4 全矿井上下合计 172.5 无功补偿计算及电容器柜选择 17第三章 主变压器的选择 193.1 变压器的选取原则 193.2 变压器选择计算 203.3 变压器损耗计算 213.3 变压器的经济运行分析 21第四章 地面供电系统的接线方案 274.1 地面供电系统的拟定原则 274.2 地面供电系统图 27第五章 短路电流计算 295.1 短路电流计算的目的 305.2 短路电流计算中应计算的

11、数值 305.3 三相短路电流计算的步骤 315.4 短路电流计算过程 315.5 最大运行方式 335.6 最小运行方式 35第六章 供电线路的选择 366.1 电缆选择原则 376.2 10kV 架空线的选择 406.3 35kV 电缆以及架空线的选择 41第七章 电气设备的选择 447.1 电气设备的选择原则 447.2 35kv 开关柜的选择 447.3 断路器的校验 457.4 电流互感器的校验 467.5 电压互感器的选择 467.6 10kv 开关柜的选择 467.7 断路器的校验 487.8 电流互感器的校验 49第八章 继电保护方案的初步拟定 508.1 变电所各断路器过流保

12、护的设置与配合 508.2 QF4 、QF5 断路器上保护的设置与配合 518.3 各 10KV 低压馈出线断路器的设置与配合 518.4 10KV 联络开关（ QF8 ）的保护设置与配合。 518.5 变压器的保护设置 52设计总结 53致谢语 54参考文献 55Safety of mine supply 56矿山供电的安全性研究 68第一章 概述在矿山的生产过程中， 电力是现代化采矿工业的主要动力， 在采矿实践中占有极 其重要的地位。由于煤矿井下工作的特殊性，对煤矿供电提出了很高的要求，这些 要求是： 1、供电可靠 所谓供电可靠，就是要求供电不间断。一旦煤矿供电中断， 将会给煤矿人身及财产

13、安全带来严重威胁。煤矿安全规程规定：矿井应有两回 路来自不同变电所的电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担 负矿井全部负荷。 2 、供电安全 井下供电容易导致触电或由电火花引起的瓦斯煤尘 爆炸等事故，所以，必须采取一系列技术措施，制定严格的管理制度，保证安全供 电。 3 、供电质量良好 对煤矿供电，不但要求电能数量满足生产需要，而且要求供 电电能质量良好： 即频率波动范围不得超过额定频率的 0.5 赫兹，电压波动范围不 得超过额定电压的 5% 。 4、供电经济 煤矿供电设备耗电量很大，如果供电系统 设计不合理，电器设备使用不当，会造成功率因数降低，线路损耗加大，使生产成 本上升

14、。因此，保证煤矿供电的经济性意义重大。1.1 矿井地面供电设计目的能对矿井供电系统有个更深入的了解，应用煤矿井下供电理论知识具体解决一 些井下供电的技术问题。培养供电设计应用基本能力，并学习供电系统运行和设备 维护与管理等知识。巩固和扩展知识领域，培养严肃认真的科学态度，提高独立工 作的能力。1.2 矿井地面供电设计一般步骤1. 负荷计算2. 改善功率因数装置设计3. 主变压器的台数及容量选择4. 全矿总降压变电所主接线设计5. 矿区高压配电系统设计6. 全矿供、配电系统短路电流计算7. 变电所高、低压侧设备选择1.3 矿井供电设计原始资料现需建设地面 35/10kV 矿井变电所一座，供电线路

15、采用双回路 35kV 架空线。 一回主供电源引自 FA 110kV 变电站，长度 9.5km ；另一备用电源线路引自 FB 110kV 变电站，长度 2.77km 。 35kV 母线最大短路参数 Sdmax=450MVA, 变电 所距井下中央变电所 1km.第二章 全矿负荷统计2.1 负荷计算的目的为一个 煤矿企业进行供电设计，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多 大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变压器容 量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导 线、电缆、

16、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险， 轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大， 则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是 实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法本供电设计采用的电力负荷计算方法是需用系数法。需用系数法计算简便，对 任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只 用一个原始公式 Pca Kd PN 就可以表征普遍的计算方法。该公式对用电设备组、车 间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车 间或企业的需用系数值，经

17、过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方 便，因而为我国设计部门广泛采用。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1. 用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用 电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电 设备组的计算负荷。其计算公式为：Pca KdPNkW （2-1 ）Qca Pca tan kvar （2-2 ）ScaPc2a Qc2a kVA（2-3 ）式中 Pca 、 Qca 、 Sca 该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；该用电设备组的设备总额定容量， kW ；tan功率因数角的正切值；K

18、 d 需要系数，由表查得。2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，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车间变电所低压母 线的计算负荷时，应再计入一个同时系数 K s 。具体计算如下：PcamKsi1(Kdi PN i)（2-4 ）QcamKsi1(KdiPN i tan i )（2-5）ScaPc2aQc2a（2-6）式中 Pca 、Qca 、 Sca 为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算 负荷；K s 同时系数；m 该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；Kdi、tan i、PN i 分别对应于

19、某一用电设备组的需要系数、 功率因数角正切值、 总设备容量2.3 负荷计算过程 各用电设备组负荷计算 用电设备分组，由表确定各组用电设备的总额定容量。由表查出各用电设备组的需要系数 Kd 和功率因数 cos ，根据公式计算出各 用电设备组的计算负荷。（1）对主提升机Kd=0.86 ，cos =0.85 ， tan =0.62 P=630KW则; 有功功率 Pca K d PN 0.86 630 541.8 kW ；无功功率 Qca Pca tan 541.8 0.62 335.92 kvar ；视在功率 ScaPc2a Qc2a541.82 335.922 637.4 kVA ；（2）对材料斜

20、井绞车K d =0.75 ，cos =0.80 ， tan =0.7 P=400KW 则;有功功率 Pca KdPN0.7 400 300 kW ；无功功率 Qca Pca tan300 0.7 210 kvar ；视在功率 ScaPca Qca300 210 375 kVA ；（3）主斜井皮带辅助设备Kd=0.70 ，cos =0.70 ， tan =1.02 P=29KW 则;有功功率 Pca KdPN0.86 29 20.3 kW ；无功功率Qca Pca tan 20.3 1.02 20.7kvar ；序号负荷名称需用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功 （ kW ）无功 (kv

21、ar)视在 (KVA)1主斜井提升机0.860.850.62541.8335.9637.42材料斜井绞车0.750.800.753002253753主斜井皮带辅助设备0.70.71.0220.320.7294材料斜井绞车房0.70.71.0239.240.056.0总计0.9901.3621.61097.4视在功率ScaPc2a Qc2a20.3220.71229kVA ；4）材料斜井绞车房K d =0.7 ， cos =0.7 ， tan =1.02 P=56KW 则;有功功率 Pca KdPN 56 0.7 39.2 kW ；无功功率 QcaPca tan39.2 1.02 40 kvar

22、 ；视在功率 ScaPc2a Qc2a39.22 402 56kVA ；表 2-1 主斜井配电符合统计表1）对回风斜井主风机K d =0.93 ，cos =0.85 ， tan =0.62 P=950KW 则;有功功率 Pca K dPN0.93 950 883.5 kW ；无功功率 Qca Pca tan883.5 0.62 547.8 kvar ；视在功率 ScaPc2a Qc2a883.52 547.82 1039.4 kVA（2）对皇后风井主风机K d =0.93 ，cos =0.85 ， tan =0.62P=4 、 1500KW则;有功功率 Pca KdPN0.93 1500 13

23、95 kW ；无功功率 Qca Pca tan1395 0.62 864.9 kvar ；视在功率 ScaPc2a Qc2a13952 864.92 1641.2 kVA ；（3）对程庄风井压风机K d =0.75 ，cos =0.85 ， tan =0.62 P=280KW 则;有功功率 Pca KdPN0.75 280 210 kW ；无功功率 Qca Pca tan210 0.62 130.2 kvar ；视在功率130.2247.1 kVA ；（4）皇后风井压风机K d =0.75 ，cos =0.85 ， tan =0.62 P=280KW 则;有功功率 Pca KdPN0.75 2

24、80 210 kW ；无功功率 Qca Pca tan210 0.62 130.2 kvar ；视在功率ScaPc2a Qc2a130.22 2102247.1kVA ；表 2-2 风机配电符合统计表1）副井井口及平车场P=60KWK d =0.7 ， cos =0.7 ， tan =1.02则;有功功率 PcaK dPN0.7 115 80.5 kW序号负荷名称需用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功 （ kW ）无功(kvar)视在(KVA)1回风斜井主扇风机0.930.850.62888.3547.81039.42皇后风井主扇风机0.930.850.621395.0864.9164

25、1.23程庄风井压风机0.750.850.62210.0130.2247.14皇后风井压风机0.750.850.62210.1130.2247.1总计0.912698.51673.13174.8无功功率 QcaPca tan42 1.02 42.84 kvar视在功率422 42.84260kVA2）主井地面生产系统视在功率80.52 82.112115kVA3）锅炉房K d =0.7 ， cos =0.75 ， tan =0.88P=335KWK d =0.7 ，cos =0.7 ，tan=1.02P=115KW则;有功功率PcaK dPN0.711580.5kW ；无功功率 Qca Pca

26、 tan80.51.0282.11kvar ；则; 有功功率 Pca KdPN0.7 335 234.5 kW ；无功功率 QcaPca tan234.5 0.88 206.36 kvar ；视在功率ScaPc2a Qc2a234.52 206.362 312.7 kVAK d =0.75， cos =0.75， tan=0.88 P=142KW则;有功功率PcaK dPN0.75142 106.5 kW ；无功功率 QcaPca tan106.50.88 93.72kvar ；视在功率ScaPcaQc2a106.52 93.722 142kVA5）机电修理车间K d=0.3 ，cos =0.

27、65 ，tan=1.17 P=196KW则;有功功率PcaK dPN0.3196 58.8 kW ；无功功率 Qca Pca tan58.81.17 68.8 kvar ；视在功率ScaPcaQc2a58.82 68.82 90.46kVA4）热风炉及空气加热设备6）渔场取水泵房K d=0.8， cos=0.85， tan =0.62 P=132KW则;有功功率PcaKdPN0.8 132 105.6 kW ；无功功率QcaPca tan105.6 0.62 65.47 kvar ；视在功率Pca2 Qc2a105.62 65.472 124 kVA表 2-3 车间配电负荷统计表序号负荷名称需

28、用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功 （ kW ）无功(kvar)视在(KVA)1副井井口及平车场0.70.71.0242.042.860.02主井地面生产系统0.70.71.0280.582.1115.03锅炉房0.70.750.88234.5206.4312.74热风炉及空气加热设备0.750.750.88106.593.7142.05机电修理车间0.30.651.1759.169.190.96渔场取水泵房0.80.850.62105.665.5124.2总计0.92505.7434.7669.81）皇后风井生活泵房K d=0.8 ， cos=0.8 ，tan=0.75P=3KW则

29、; 有功功率 PcaK dPN0.83 2.4kW；无功功率 QcaPca tan2.4 0.751.8 kvar ；视在功率 ScaPc2aQc2a2.4221.82 3 kVA2）生活污水处理设备K d=0.7 ，cos =0.75 ，tan=0.88P=19.7KW则;有功功率PcaKdPN0.719.7 13.79kW；无功功率QcaPca tan13.79 0.8812kvar ；视在功率ScaPc2aQc2a13.79212218.4 kVA同理可得其他设备的数据如表格所示序号负荷名称需用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功 （ kW ）无功(kvar)视在 (KVA)1皇后

30、风井生活泵房0.80.80.752.41.83.82生活污水处理设备0.70.750.8813.812.118.43井下水处理车间0.70.71.0218.318.626.14煤泥泵房0.750.750.884.13.65.55空气加热室0.750.750.8817.315.223.06联建行政福利0.30.80.7529.722.337.17煤样化验室0.60.80.757.85.99.88皇后风井生活泵房0.800.800.752.41.83.0总计0.995.881.3125.9表 2-4 生活配电符合统计表1）瓦斯抽放泵K d=0.7 ，cos =0.75 ，tan=0.88P=220

31、KW则;有功功率PcaKdPN0.7220 154 kW ；无功功率QcaPca tan154 0.75135.5 kvar ；视在功率ScaPc2aQc2a15422135.52 205.32）瓦斯抽放泵K d=0.7 ，cos=0.75 ，tan=0.88P=800KW则;有功功率PcaKdPN0.7800 560 kW ；无功功率QcaPca tan560 0.88492.8 kvar ；kVA视在功率ScaPc2a Qc2a5602 492.82746.7kVA序号负荷名称需用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功（ kW ）无功(kvar)视在(KVA)1瓦斯抽放泵0.70.75

32、0.88154.0135.5205.32瓦斯抽放泵0.70.750.88560.0492.8746.7总计0.92714.0628.3752.0序号负荷名称需用 系数 Kx功率 因数 cos tg 有功 （ kW ）无功 (kvar)视在 (KVA)1地面照明1.00.90.4810048111.1表 2-5 瓦斯抽放泵站同理可得表 2-6 地面照明负荷统计表表 2-7 电力负荷统计表2.4 全矿井上下合计取同时系数 K=O.9Pca 6Ks(PcaPT ) 0.9 (5033.9 5137.7)9154.44KWQT ) 0.9 (4844.7 3611.9)7610.94kvar2-7 )

33、Qca 6 K s( Q ca9154.442 7610.942 11905.05无补偿时功率因数为：cos 6Pca6Sca 60.772.5 无功补偿计算及电容器柜选择（1）无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要序号负荷名称电压（ kV ）设备数量（台）设备容量（千瓦）需用 系数 Kx计算容量备注全部工作全部工作有功 （ kW ）无功(kvar)视在 (KVA)井下负荷10218610.94844.700810.662061755825033.97.8主斜井配电11110972101510187450.9901.3621.6.4风机配电3010

34、.91673.3174310846020012698.51.8车间配电1280.9669.40.388378123212505.7434.785生活配电0.384946230181 0.958.353.1796办公配电0.384413130.937.528.246.9瓦斯抽放泵站1020.9752.710531640714.0608.3020地面照明111.80.22100100 1100481求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静 电电容器作为无功补偿电源用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量QC 用下式计算：QCPca (tan 1 tan

35、2)(2-8 )式中 平均负荷系数，tan 1 补偿前功率因数角的正切值；tan 2 补偿后要达到的功率因数角的正切值；本设计要求功率因数达到 0.9 及以上。假设补偿后 10kV 侧功率因数 cos 6 0.94 tan 6 0.484 ， 取 0.82 ，则所需补偿容量由公式计算得：QCPca (tan 6 tan 6 )0.82 9154.44 (0.83 0.484) 2597.3 kvar(2-9 )(2) 电容器柜的选择及实际补偿容量计算 本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所 10kV 母线为单母分段接线，故 所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用

36、 GJZK-1-03 型高压静电电容柜，每柜安装容量 360kvar ，据此可计算出电容器柜 的数量为：N QC 2597.3 7.21 取偶数 N=10qC360则 实际补偿容量为： QC s N qC 360 * 10 3600 kvar折算为计算容量为 ： QC QC s 4390.24 kvar补偿后 10kV 母线侧总计算负荷及功率因数校验 功率补偿后 10kV 侧有功功率Pca 6 9154.44kW无功功率QCPca (tan 6 tan 6)2-10 )代入数据得满足要求cos 6 SPccaa66 0.92 大于 0.9补偿后的 无 功 功 率 Q 7610.94 3240

37、4370.94s 7154.44 4370.94 10144.4 kva第三章 主变压器的选择3.1 变压器的选取原则选择主变压器需要根据其使用环境条件、电压等级及计算负荷选择其形式和容 量。变电所的容量是由其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变 压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建设投资 都要增大。所以，变压器台数与容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时， 可装设一台变压器。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，另一台能承担全部一

38、、二及负荷。特殊情况下可装 设两台以上变压器。例如分期建设大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期 投建，从而台数可能加多。3.2 变压器选择计算按第二章计算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容 量及台数。其计算计算过程如下：1、用电负荷分析 一级负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，占全矿总负荷的 33.6% 。二级负荷：包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占 75% ）、 一采区、二采区、井底车场各项，占全矿总负荷的 48.8%.三级负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的 15% 、工人村、支农各 项，占全矿总负荷的 17.6% 。2、根据矿

39、井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必 须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的 82.4% ， 当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证 82.4% 的正常供电，再考虑将来 的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台 S7-12500-/35 型铜线双 绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表 3-1 所示：表 3-1 主变压器技术参数型号S7-12500-/35容量 SNT (kVA)12500连接组别Y,d11电压 U1N U 2N38.5 10.5阻抗电压 Uk %8空载电流 I 0%0.7损耗（ kW ）空载 P016.0负载 P

40、NT63.0两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用3.3 变压器损耗计算根据公式 2-3 计算主变压器各项损耗空载无功损耗 ：Q0I0%SNT 7448KVAR100（3-1）则 有功损耗 ：PTP02 PNT57.4kW ；（3-2 ）无功损耗：QTQ02QNT9411.57kvar ；（3-3）总的有功计算符合P9154.4457.49211.84总的无功计算符合Q4370.94744.85115.74（3-4 ）数据代入 cos =P/S得到功率因数 cos=0.92 大于 0.9所以所选择的主变压器符合设计要求3.4 变压器经济运行分析方法（1）无功功率经济当量的概念 电力系统

41、的有功损耗，不仅仅与设备的有功功率损耗有关，而且还与设备的无功功率损耗有关，这是由于设备消耗的无功功率，也是由于电力系统供给得到的。 由于无功功率的存在，使系统中的电流增大，从而使得电力系统的有功功率损耗增 加。为了计算电气设备的无功功率损耗在电力系统中引起的有功功率损耗，引入一 个换算系数 K ，称为无功功率经济当量。它表示当电力系统输送 1kvar 的无功功率 时，在电力系统中增加的有功功率损耗千瓦数，单位是 KW/kvar 。无功功率经济当量 Kec 的值与输电距离、电压变换次数等因素有关。对于工矿企业变，配电所Kec=0.020.1对于发电机直配用户Kec=0.020.04对于经两级变

42、压的用户Kec=0.050.07对于经三级及以上变压的用户Kec=0.080.12）变压器的经济运行变压器的有功功率损耗是变压器运行时自身的损耗，而变压器的无功功率损耗 会引起系统有功功率损耗的增加。因此，应将变压器的无功功率损耗换算成等效的有功功率损耗。然后，计算变压器运行时总的功率损耗。当变压器运行时的功率损 耗最小时，运行费用最低，此时变压器的运行方式即为经济运行方式单台变压器运行时其功率损耗可按下式计算：P1QN,T )PT K ec QTPo2PN,TKec( Qo3-5 )式中 Kec无功功率经济当量， KW/kvar ；Sa.c变电所的负荷容量（此时为变压器的实际负荷容量），KV

43、 A；两台同容量变压器并联运行时，其总运行功率损耗应为此时单台变压器运行损 耗的 2 倍。同理，当 n 台同容量变压器并联运行时，其总运行功率损耗为此时一台 变压器运行损耗的 n 倍，即2Pn n( PT Kec QT ) n ( PN.T Kec QN.T )S2n( Po Kec Qo) n() ( PN.T K ec QN.T )(3-6 )nSN.T由于本设计中要求两台变压器一用一备，所以每台变压器的容量都应大于全矿 计算负荷，因此，此处在对变压器经济运行分析时，应按照单台变压器运行时功率 损耗计算，其中 Kec取 0.09 可得：P1PT Kec QTPoPN,T Kec( QoQN

44、,T )PoKec Qo(SSac )2( PN.TSN.TKec QN.T )3-7)=23.25+0.09 232.8=44.202KW变压器的经济运行：根据负荷的变化情况，调整变压器的运行方式，使其在功 率损耗最小的条件下运行，称为变压器的经济运行。对于单台运行的变压器，要使变压器运行经济，就必须满足变压器单位容量的 有功功率损耗换算值 P1/S 最小。令d ( P1 / S) / dS 0,可求得单台变压器的经济负 荷 Sec 为：3-8)SS P0 Kec Q0Sec SN .TPN.T Kec QN .T单台变压器运行时的经济负荷率 ec 为：ecP0Kec Q0PN.TKec Q

45、N.T3-9 )式中 Sec经济运行临界容量， KVA; SN.T变压器额定容量， KVA ；P0变压器空载有功损耗， KW ；Q0 变压器空载无功损耗， kvar ；PNT变压器满载有功损耗， KW ；QNT变压器满载无功损耗， kvar ；Kec无功功率经济当量，大型矿井一般取 Kec=0.09 变压器功率损耗 P1与变压器负荷 S 的关系曲线：PPPScr图 3-2 变压器经济运行的临界负荷图中，P为一台变压器运行的损耗； P为两台变压器并联运行时的损耗。 由图可见，两条曲线的交点 A 所对应的负荷 Scr 就是变压器经济运行的临界负荷由图 3-2 可以看出：当 SS cr 时，因PSc

46、r时，因PP,两台变压器运行经济当 S=Scr ，则P=P，即P02.TP0KecK ecQN .T )S )2 ( PN.TSN.TK ec QN .T )由此可求得两台变压器并联经济运行的临界负荷 Scr 为：ScrSN.TP0PN.TK ec Q0K ec Q N .T当一台变压器运行与两台同容量变压器并联运行损耗相同时，称 ec 为一台变压器运行时的临界负荷率，即 负荷容量 S13016KVA 时，系统采用两台变压器运行经济。ecScrSN.TP0PN .TK ec Q0K ec QN .T同理，当变电所设置 n 台容量相同的变压器时，则 n 台与 n-1 台经济运行的临界负荷 Scr

47、 为：Scr1) PNP.T0K ec Q0K ec QN .T本矿若采用 2 台变压器经济运行的临界容量为：ScrSN .TP0K ec Q0PN.TK ec QN.T100002 16 0.09 74482 63.0 0.09 1963.5713016KVA因此，当实际负荷容量 S13016KVA 时，系统采用一台变压器运行经济；当实际由于该煤矿供电系统中 35kV 侧全矿计算负荷为 Sca =10144.4KVA, 且大于两台变压 器经济运行的临界容量 Scr =13016KVA ，故宜选用 1 台变压器运行一台备用的方案， 这样变压器自身和电力系统的有功功率损耗最小，从而获得最佳经济效

48、益的运行方 式。第四章 地面供电系统的接线方案4.1 地面供电系统的拟定原则在确定变电所主接线前，应首先明确其基本要求： （1）安全可靠。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的 安全。此外，还应负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的安全性和可 靠性要求，不可片面强调其安全可靠性而造成不应有的浪费。（2）操作方便，运行灵活。供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事 故时，便于操作和维修，以及运行灵活，倒闸方便。（3）经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单， 以减少设备投资和运行费用。（4）便于发展。接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分

49、期建设的要求。 原则如下：保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。 原则上一台起动器控制一台设备。地面变电所动力变压器多于一台时，应合理分配 变压器负荷，通常一台变压器负担一个工作面用电设备。变压器最好不并联运行。 采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上山及 顺槽输送机宜采用干线式供电。配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自 动馈电开关。工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少 起动器间连接电缆的截面。供电系统尽量减少回头供电。低沼气矿井、掘进工作面 与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气

50、喷出区 域、高压沼气矿井、 煤与沼气突出矿井中， 所有掘进工作面的局扇机械装设三专 用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。4.2 地面供电系统图为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥全桥三种。因上 级变电站距本矿变电所输电线路不远，可以选全桥，且一次侧采用全桥接线，二次 侧采用单母线分段接线， 35kV 架空线路由两条线路送到本矿变电所， 正常时两台变 压器分列运行。一级负荷由于涉及到人身安全和重要经济部门，所以对于一级负荷的供电必须采用双回路，此处先从 10kv 线路的俩段母线分别向负

51、荷供电，来保障一级负荷不 会断电。设计采用内桥式接线的总降变电所主接线，这种主接线，其一次侧的高压断路 器 QF3 跨接在俩路电源进线之间， 犹如一架桥梁，而且处在线路断路器 QF1 和 QF2 的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性好，供电可靠性较高，适用一，二级负荷的工厂。如 果某路电源例如 wl1 线路停电检修或发生故障时， 则断开 QF1 ，投入 QF3 ，即可由 wl2 恢复对变压器的供电。这种内桥接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多，变压 器不需要经常切换的总降压变电所。单母线分段接线提高了供电的可靠性和灵活性。母线分段后，对于重要用户可 由分别接于