学位论文-—矿区供配电设计.doc
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1、 毕 业 论 文 题 目: 矿区供配电设计 系 : 自动控制系 专 业: 电气自动化技术 2013 年 5 月 矿区供配电设计摘 要:全矿总降压变电所及配电系统设计,是根据各个部门负荷数量和性质及其对负荷的要求,以及负荷布局,结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能问题。矿上如果供电电断,不仅会影响产量,而且有可能发生人身事故或设备损坏,严重时会造成 矿井的破坏,由于矿山生产环境复杂,自然条件恶劣。 供电设备容易受损害,可能造成触电及电火花引起的火灾和瓦斯煤尘爆炸等事故,所以供电一定要可靠与安全。在满足可靠与安全的前提下,还应保证供电质量技术合理,还要做到供电系统简单,安装、运
2、行操作方便,使建设投资少和运行费用低。关键词:变电所 供电系统 设计 运行目录第一章 引言1第二章 设计资料2第三章 负荷计算和无功补偿33.1、负荷分析33.2、负荷计算33.3、无功补偿7第四章 变压器选择114.1、变压器型式选择114.2、变压器台数确定114.3、变压器容量确定12第五章 电气主接线设计135.1、电气主接线概述135.2、电气主接线设计原则135.3、电气主接线设计13第六章 短路计算156.1、概述156.2短路计算方法156.3、短路计算16第七章 电气设备的选择及校验207.1、电气设备选择的一般条件207.2、断路器的选择及校验227.3、隔离开关的选择及校
3、验237.4、电流互感器的选择及校验247.5、电压互感器的选择及校验267.6、母线的选择267.7、导线的选择26第八章 线路保护318.1、变压器保护318.2、母线保护33第九章 结论35致谢36参 考 文 献37南京铁道职业技术学院(毕业设计)第一章 引言电力工业的发展直接影响我国社会主义现代化建设,与人民生活息息相关,因此,提高电力系统运行的可靠性,保证安全供电是从事电力设计的重要任务。电气设备除要承受正常工作电压、电流外,还要承受异常和故障情况下的过电压、电流外。电力系统在运行中可能发生各种故障或出现各种不正常运行状态,从而在电力系统中引发事故,故障一旦发生,能迅速而有选择性切除
4、故障元件,是保证电力系统安全经济运行的有效方法之一。本次设计是在学习工厂供配电设计专业学科的基础上,结合实际对35kV变电所电气部分供电方案进行经济性、可靠性的综合比较,着重对负荷计算、一次系统图的设计、变压器选择及变电所布置、短路电流计算、导线及电缆的选择、整定二次保、护高低压设备选择选择及校验进行阐述,了解工矿企业变电所接线方式以及绘制变电所的主接线,保护回路二次接线等,本次设计是的宗旨是设计变电所,我通过在对四年的学习进行总结和应用,在本次设计中找到一个理论联系实践的切入点,提高了本人深化和巩固所学的理论知识,提高综合分析能力和独立工作能力。了解和熟悉设计方法和设计过程,初步掌握设计技巧
5、。能较熟练地看懂有关专业的工程设计图。由于时间仓促和本人水平有限,设计中难免有不足之处,恳求老师提出宝贵的意见,谢谢!第二章 设计资料编号设备名称电动机型式电动机额定容量kW安装台数/工作台数设备容量kW需用系数cos计算容量年最大工作小时数安装容量工作容量有功功率kW无功功率kvar视在功率kVA12345678910111213一123二三四123456五六1234七123456 地面高压主井提升机副井提升机压风机南风井北风井地面低压机修厂家属区工业广场排矸系统洗煤厂水源井井下高压主排水泵(最大涌水量)主排水泵(最小涌水量)井下低压350变电所430变电所520变电所井底车场统计计算结果全
6、矿合计全矿计算负荷电容器补偿容量补偿后负荷主变压器损耗全矿总负荷绕线绕线同步同步同步2000160060016001600125012501/11/13/22/12/15/3 5/2 2000160018003200320062506250200016001200160016008887351879.61277.131641753750250091290589964223226.70.90.80.80.930.930.40.50.6780.650.60.80.850.850.60.60.620.60.8840.9530.9310.850.850.90.950.950.650.70.7730.7
7、270.80.80.850.850.70.70.70.83000150036008760876020002000543540005000200050004200420042004200第三章 负荷计算和无功补偿3.1、负荷分析根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为以下三类:1.一类负荷一类负荷,又称为一级负荷,是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染,造成经济上的巨大损失。如重要大型设备损失、重要产品或重要原料生产的产品大量报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复、造成社会秩序严重混乱或产生政治上的重大影响、重要的交通和通讯枢纽中断、国际社交场所没有照明
8、等。2.二类负荷二类负荷,又称为二级负荷,是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产、连续生产过程需要较长时间才能恢复、造成社会秩序混乱、在政治上产生较大影响、交通和通讯枢纽以及城市供水中断、广播电视、商贸中心被迫停止运营等。3.三类负荷三类负荷,又称为三级负荷,是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负荷。对于这类负荷,供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。用电负荷的分类,其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准,保证建成投入运行工程供电的可靠性,能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备,应有两个及以上的独立电源供电,并辅之一其他必要的非电保
9、安设施。二级负荷应由两回线供电,但当两回线路有困难时(如边远地区),允许有一回专用架空线路供电。三级负荷对供电无特殊要求,允许较长时间停电,可用单回线路供电。这次设计的变电所所带的负荷均为三级负荷,因此可以用单回线路供电。3.2、负荷计算一、负荷计算(一)地面高压1.主井提升机:2.副井提升机:3.压风机:(二)南风井:(三)北风井:(四)地面低压1.机修厂:2.家属区:3.工业广场:4.排矸系统:5.洗煤厂:6.水井源:(五)井下高压:1.主排水泵(最大涌水量):2.主排水泵(最小涌水量):(六)井下低压:1.350变电所:2.430变电所:3.520变电所:4.井下车场:二、全矿符合统计1
10、全矿总负荷为:2根据实际情况,全矿计算负荷应考虑到最大负荷同时工作情况,所以要乘以一个同时系数。平时去0.90.95之间,考虑是煤矿企业去0.9。计算负荷如下:编号设备名称电动机型式电动机额定容量kW安装台数/工作台数设备容量kW需用系数cos计算容量年最大工作小时数安装容量工作容量有功功率kW无功功率kvar视在功率kVA12345678910111213一123二三四123456五六1234七123456 地面高压主井提升机副井提升机压风机南风井北风井地面低压机修厂家属区工业广场排矸系统洗煤厂水源井井下高压主排水泵(最大涌水量)主排水泵(最小涌水量)井下低压350变电所430变电所520变
11、电所井底车场统计计算结果全矿合计全矿计算负荷电容器补偿容量补偿后负荷主变压器损耗全矿总负荷绕线绕线同步同步同步2000160060016001600125012501/11/13/22/12/15/3 5/2 2000160018003200320062506250200016001200160016008887351879.61277.131641753750250091290589964223226.70.90.80.80.930.930.40.50.6780.650.60.80.850.850.60.60.620.60.8840.9530.9310.850.850.90.950.950.
12、650.70.7730.7270.80.80.850.850.70.70.70.81800128096014881488355.2367.51274.36830.111898.414031872125547.2543557.38385.215391.71115.54793.26464.93489.06489.06415.27374.921045.85784.011423.81051985.431316.96556.25553.96568.63288.910301.42117.641505.881066.661566.311566.31546.465251648.581141.822373175
13、37502500781.71775.71796.25481.518736.130001500360087608760200020005435400050002000500042004200420042003.3、无功补偿 一、无功补偿概述电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备,如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载,在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大,必须有足够的无功电源,才能维持一定的电压水平,满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成:1.发电机可能发出的无功功率(一般为有功功率的40%50%)。
14、2.无功功率补偿装置(并联电容器和同步调相机)输出无功功率。3.110kV及以上电压线路的充电功率。电力系统中如无功功率小,将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时,将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力,电网的电能损失增大,并容易导致电网震荡而解列,造成大面积停电,产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%70%时,用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。所以进行无功补偿是非常有必要的。二、无功补偿计算1.补偿前变电所高压侧功率因数计算 变电所低压侧:变压器的损耗: 高压侧的计算负荷: 高压侧的功率因数为功率因数一般要满足90%以上,而82.1%90%,所以不满足,应
15、加以补偿,采用电力电容无功功补偿。在低压侧装无功功率补偿电容器,现高压侧的功率因数要求不低于0.9,考虑到无功损耗远大于有功损耗,因此低压侧的功率因数一般不得低于0.91-0.92,这里去来计算。2.选择电容器现低压侧,因此低压侧无功功率补偿容量为:根据补偿功率容量选择BWF10.5-120-1W型号电容器,选择个数为:(个),取38个。3.补偿后计算负荷和功率因数的计算,补偿后的功率损耗为:因此补偿后的变电所高压侧的计算负荷为:无功功率补偿后的高压侧的功率因数为:正好满足规定的要求 三、无功补偿装置无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿
16、装置、静补装置等几大类。 同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行,它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功,维持电网电压,并可以强励补偿容性无功,提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机,以便平滑调节电压和提高系统稳定性。静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率,电抗器可吸收无功功率,根据电压需要,向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功,降低电压波动和波形畸变率,全面提高电压质量,并兼有减少有功损耗,提高系统稳定性,降低工频过电压的功能。其运行维护简单,功耗小,能做到分相补偿,对冲击负荷也有较强的适应性,因此在电力系统中得到越来越广泛的应
17、用。但设备造价太高,本设计中不宜采用。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装,又可分散装设来接地供应无功功率,运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后,选择并联电容器作为无功补偿装置,并且采用集中补偿的方式。四、并联电容器装置的分组1.分组原则(1)对于单独补偿的某台设备,例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置,不必分组,可直接与该设备相连接,并与该设备同时投切。(2)配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。此时,为保证一定的功率因数,各组应能随负荷的变化实行自动投切。负荷变化不大时,可按主变压器台数分组,手动投切。(3)终端变电
18、所的并联电容器装置,主要是为了提高电压和补偿主变压器的无功损耗。此时,各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。2.分组方式并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器的等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式,分组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的要求,而且还要满足开断短路的要求,这种分组方式应用较多,因此采用等容量分组方式。五、并联电容器装置的接线并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形,在某种场合下,也有采用由三角形派生出的双三角形。从电力工程电气设计手册
19、(一次部分)502页表917可比较得出,应采用Y形接线,因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组,并且容易布置,布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧,主要是补偿主变和负荷的无功功率,为了在发生单相接地故障时不产生零序电流,所以采用中性点不接地方式。第四章 变压器选择4.1、变压器型式选择1.变压器的形式应根据其使用环境来选择。在具有可燃性及爆炸性场所,要选用符合要求的防爆型(隔爆型)变压器;在空间较小的车间内可选用干式变压器;在使用环境较好的场所应选用普通型的变压器;在新设计的变电所中尽可能地选用最新节能型的变压器。根据煤矿企业的工作环境我们应选择防爆型变压器。主变容量和台数的选择,应
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