凤凰山煤矿35KV变电所毕业设计(共52页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要变电所是电力系统的枢纽环节,由变压器、母线和开关设备等电气设备按一定的结构线方式组成,它从电力系统取得电能,进行电压变换和分配,然后将电能安全、可靠、合理的供给不同的用电场所和电力设备.本设计是对凤凰山180万吨/年矿井35KV变电所的初步初步设计。内容包括负荷计算与变压器的选择,供电系统的拟定与短路计算,电气设备的选择,变电所的防雷与接地及变电所的室外布置等。设计中以生产实际为依据,以变电所的最佳运行为基础,阐述了凤凰山180万吨/年矿井35kV变电所的初步设计,是满足实际生产要求的一套设计方案。关键词:35kV变电所,短路计算,设备选择,变压器 Abstrac
2、tSubstation is the hub of the power system, the transformer, link bus and switch equipment electrical equipment according to certain structure line of power from a way it has, for electric power system voltage transform and distribution ,then will power is safe, reliable and reasonable supply the po
3、wer of the different places and electric power equipment. The design is 35000 voltage substation of 1 800 000 ton coal of every year in a systemic way. It include load calculation ,the selection of transformer. The design of power-supply system、short-circuit current calulation、the selection of elect
4、rical equipment. Thunder protection and earth etc. The design based on actual production. It purpose is purpose is guaranteeing substation in a best way.Key words:35 kV substation, short circuit calculation, equipment selection, transformer 前 言本设计为凤凰山180万吨/年矿井地面变电所的一次系统的初步设计。紧紧抓住理论联系实际的原则,满足实际生产的要求,
5、以变电所最佳运行为基础设计。设计中,使用的所有符号和文字代号采用国家最新标准。这次毕业设计,从三月份开始进行,到五月下旬完成初稿,历时三个月。在完成设计的过程中,深得张老师的细心指导和帮助,从而使得设计能顺利、及时完成。对张老师严谨的科学态度和谦逊的为人深感钦佩,并由衷的表示感谢。由于本人学识浅薄,水平有限,再加上时间仓促,设计中错误在所难免,恳请读者批评匡正。专心-专注-专业目录1 概 述1.1 矿井概况产 量:180万吨/年;服务年限:100年; 井筒深度:450m;沼气等级:低沼气矿井;井下允许短路容量100MVA.1.2 上级电源供电电压等级:35kV;距矿井35kV变电所:5.5km
6、;输电方式:双回路架空线(LGJ型铜芯铝绞线);出线断路器过流保护动作时间:3s;系统电抗:最大运行时为0.18,最小运行时为0.26;电费收取方法:两部电价,固定部分按最高负荷收取。1.3 气象资料日最高气温:43(最热时);日最低气温:-10(最冷时) 主导风向: 西北风 最大风速:4米秒全矿负荷统计表见1-1表1-1负荷统计表设 备名 称负荷等级电压线路类型电机型式单 机 容 量安装/工作台数工作设备总容量需 用 系 数功 率 因 数距离35kv变电所 主井提升26000CY145014500.900.870.4副井提升16000CY100010000.880.830.4扇风机11600
7、0KT100020000.85-0.92.6扇风机216000KT压风机16000CT32012800.85-0.90.2地面低压1380C12500.750.800.05机修厂3380C4500.650.750.35综采车间3380C4800.650.800.3洗煤厂2380K13500.750.810.5工人村3380K5500.800.812.5支 农3380K2800.750.752.7主排水泵16000CX24000.850.860.9井下低压2660CX34800.710.74注:线路类型:C电缆线路;K架空线路;电机型式:Y绕线式异步电动机;T同步电动机2 负荷计算与变压器的选择
8、2.1 负荷分组与计算根据负荷统计表,按电压高低、负荷性质、分布位置等条件将负荷分组。按需用系数法作负荷计算。按组选择低压动力变压器,再加上功率损失即为高压侧负荷。此时该变压器即为一个6kV级的负荷。按用电负荷性质,负荷可分为以下几组:安全生产用电负荷:副井提升、扇风机、井下主排水泵;主要生产负荷:主井提升、压风机、井下低压;其它负荷:地面低压、机修厂、综采车间、洗煤厂、工人村、支农2.1.1 主井提升查表2,取.=0.9, Cos =0.87 tan=0.62 P=0.91450=1305kW Q=tan=0.621450=898.63kvar S=kVA 2.1.2 副井提升查表2, 取=
9、0.88, cos=0.83, tan=0.672, P=PeKd=10000.88=880kW Q=Petan=10000.672=672kvar S=kVA 各组计算负荷相类似,此处仅举例说明。各组设备的cos、 tan、 P、 Q 、及 S等值均添入负荷统计表。电力系统负荷统计表2-1表2-1 电力系统负荷统计设 备名 称计 算 容 量有功功率无功功率视在功率kwkvarkVA主机提升1305898.631584.58副井提升8806721107.24扇风机11700-790808.09扇风机2压风机10889-545.31216.9地面低压937.5937.51325.8机修厂292.
10、5396492.31综采车间312360476.39洗煤厂1012.5977.31407.2工人村440396591.96支 农210246.4323.75主排水泵204014242487.85井下低压2419.63097.63930.602.1.3各低压变压器的选择及损耗计算 由于各低压侧集中补偿功率因数,故对低压变压器均无补偿。选择时可按表1-1的计算容量进行,当系统采用双回路供电,应选两台变压器同时运行。矿井地面低压的选择原则:若选一台,只须变压器的额定容量大于其计算容量。选两台者单台容量应满足一、二级负荷的需要,且两台容量之和大于或等于计算容量。(1)地面低压计算容量为1325.83K
11、VA, 选两台S9-1250 6/.04.(2)机修厂计算容量为492.313KVA, 选一台S9-500 6/0.4(3)综采车间计算容量为476.39KVA , 选一台S9-500 6/00.4(4)洗煤厂计算容量为1407.2KVA, 选两台S9-1250 6/0.4(5)工人村计算容量为591.96KVA, 选一台S9-630 6/0.4 (6)支农计算容量为323.75KVA, 选一台S9-400 6/0.4统计设备见表2-2表2-2 统计设备表编 号123456负 荷地面低压机修厂综采车间洗煤厂工人村支农计算容量1325.83492.31476.391407.193591.9632
12、3.75型 号S9-1250S9-500S9-500S9-1250S9-630S9-400Sbe(KVA)12505005001250630400U1e/U2e6/0.46/0.46/0.46/0.46/0.46/0.4台 数211 11 2 1 1(7)各变压器的损耗计算对于地面低压设备组的两台变压器的有功、无功损耗 = 21.1/100+(4.5/100)1.12441250=154. 062kvar其它3组变压器的损耗可同样求出变压器损耗表2-3:表2-3 变压器损耗表Uk 8 4 4 4.5 4.5 4Io 0.7 1.4 1.4 1.1 1.2 1.4 Pk 2 1 1 2 1.23
13、 0.84Qk13.75 5 7 5 7.56 5.61.06 0.98 0.95 1.13 0.94 0.81Pe11.8 5 5 11.8 6 4.2Qe56.25 20 20 22.5 28.35 16P30.55 5.85 5.54 33.91 6.53 3.59Q154.0626.38 25.16 67.03 32.6 16.1 井下低压: =157.224kW =628.895kva总计:=243.194kW =950.225kvar2.2.4 计算6KV母线上补偿前的总负荷 取最大负荷同时系数Ksi=0.8 ,则6kV母线上的总负荷: =K(P+)=0.812801.677=10
14、241.34kW= K(Q+)=0.81257.098=7405.678kvar =/6=12638.4/10.3923=1216.131ACOS= =0.8103=81.03 2.2 COS补偿与电容柜的选择最大月平均有功负荷,平均负荷系数取0.75=0.75=0.7510241.34=9478.8kW=0.75=0.757405.67=5554.2kvar无功补偿要求值:6kV母线上公率因数应控制在0.9-0.95,选0.95。设补偿为,则整理,得 =4039.510.8=3231.61kvar补偿电容器柜容量可取270kvar,需电容器柜的台数N=Qx270=11.96应取12台,实际补
15、偿容量为27012=3240kvar。折算到计算负荷:32401/0.8=4050kvar2.3变压器的选择2.3.1 补偿后,6kV母线上总的计算负荷:=10241.34kW=7405.684050=3355.68kvar2.3.2 主变压器的选择及损耗计算补偿后6母线计算负荷为变压器应输出的负荷。主变压器的选择公式: 其中,考虑主变压器的增值系数,容量小于10000时取1.1,反之,取1.08;全矿补偿后6kV母线上的总计算负荷。选, , 2.3.3 35kV侧补偿后的全矿总负荷:Pca.35Pca.6+P b10241.34+125.62=10366.94kW Qca.35Qca.6+Q
16、b3355.68+161.088=5016.768 kvar Sca.35=.2242kVAcosca.350.9 合乎要求2.3.4运行方式:35kV系统为双回路全桥式接线。2.3.5变压器的经济运行方案,临界负荷:经济运行方案为:当实际负荷时,宜于一台运行,当 6983.14kVA 时,适合两台运行。2.3.6 全矿电力消耗:全矿年电耗=4249.153(10241.34+125.62)=.185度吨煤电耗=度吨2.4计算选择结果汇总:6kV母线补偿前有功计算负荷:10241.34kW6kV母线补偿前无功计算负荷:7405.68kvar补偿电容器柜 : GR-1C-08 12台补偿后6kV
17、母线计算无功功率:3355.68kvar主变压器: 2台主变压器有功损耗: 125.68kW主变压器无功损耗: 1661.088kvar补偿后35 kV侧有功功率: 10366.94kW补偿后35kV侧无功功率: 5016.768kvar补偿前6 kV侧功率因数: 0.8103补偿后6 kV侧功率因数: 0.95 补偿后35 kV侧功率因数: 0.9001临界负荷: 6983.1438kVA全矿年电耗: .185kwh吨煤电耗: 24.4727kwh3. 供电系统的拟定与短路计算3.1供电系统的拟定:3.1.135kV侧接线方案矿区35kV变电所35kV进线采用双电源架空线,由于对供电可靠性、
18、运行灵活要求的提高,本设计35kV侧接线采用全桥接线,并且因为考虑本所有电能反馈可能,在断路器两侧装设隔离开关,35kV侧每段母线上装设电压互感器和避雷器。3.1.2 6kV侧接线方案矿井为一类负荷,要求可靠供电,故变电所6kV侧采用单母线分段(两段)。当某段母线出现故障时,仍可保证一、二类重要负荷的供电,又因主变容量超过10000kVA,故6kV侧在必要时装设分裂电抗器。3.1.3负荷分配考虑一、二类负荷必须由连于不同母线上的双回路供电,将下井回路和地面低压分配在各段母线上,力求工作生产时,两段母线上负荷近似相等。负荷布置时,越是负荷大的越应靠近母线中间。3.1.4下井电缆的根数 下井电缆的
19、根数为4。 “1”为规程规定的必须的备用电缆。330-下井电缆经最高45温度修正后的安全载流量。3.1.5供电系统简图根据以上几点供电系统简图1如下:图3-1供电系统简图3.2短路计算3.2.1 短路危害系统短路是指供电系统中不等电位导体在电气上被短路,发生短路时,系统中总阻抗大大减小,短路电流可能达到很高数值,强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使设备受到破坏,短路点处电弧可能烧坏电气设备,短路点附近电压显著降低,使供电系统受到严重影响或被迫中断。若在发电厂附近短路,还可能使全电力系统进行解裂,引起严重后果。不对称接地短路电流造成的零序电流,还会对邻近线路通讯造成干扰,危害人身及设备安全。
20、为了限制短路危害及缩小故障影响范围,在变电所设计中,必须进行短路电流计算3.2.2 短路等效电路图3.2.3基准值选取与计算: 3.2.4各种相对电抗的计算:架空线路相对电抗:X变压器电抗:=3.2.5 计算短路点的短路电流点短路,最大运行方式下:最小运行方式:点短路,最大运行方式下:最小运行方式下: 点短路, 主井提升,最大运行方式:最小运行方式下: 最大运行方式下: 最小运行方式下3.3 短路参数表其它短路参数计算相类似,计算结果见下表3-1:表3-1 短路计算统计表短路电流计算表最大运行方式最小运行方式(3) ishSd (3)(2)35母线4.5911.695293.53.713.21
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