变电所设计课程设计《矿山电工学》课程设计说明书设计题目: 35/6kv变电所设计助学院校: 河南理工大学自考助学专业: 机电设备与管理姓名: 聂梦栩自考助学学号: 040213200192 成绩: 指导教师签名:河南理工大学成人高等教育2O14 年 10 月 31 日目录摘要 (I)第一章负荷计算与功率因数补偿 (1)1.1 概述 (1)1.2 计算各组负荷与填表 (4)1.3 各低压变压器的选择与损耗计算 (6)1.3.1 机修厂、工人村与支农变压器 (6)1.3.2 地面低压动力变压器 (6)1.3.3 洗煤厂变压器 (6)1.3.4 各变压器功率损耗计算 (6)1.4 计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器 (7)1.5 功率因数补偿与电容器柜选择 (8)1.5.1 选择思路 (8)1.5.2 无补偿时主变压器的损耗计算 (8)1.5.3 35kV侧补偿前的负荷与功率因数 (9)1.5.4 计算选择电容器柜与实际补偿容量 (9)1.5.5 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数 (10)1.5.6 补偿后主变压器最大损耗计算 (10)1.5.7 补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验 (10)1.6 主变压器校验及经济运行方案 (11)1.7 全矿电耗与吨煤电耗计算 (11)1.8 拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图 (12)第二章供电系统短路电流计算 (14)2.1 概述 (14)2.2 选取短路计算点并绘制等效计算图 (15)2.3 计算各元件的标么电抗 (16)2.3.1 电源的电抗 (16)2.3.2 变压器电抗 (16)2.3.3 线路电抗 (17)2.4 计算各短路点的短路参数 (17)2.4.1 K35点短路电流计算 (18)2.4.2 K66点短路电流计算 (18)K点短路电流计算（折算到6kV侧） (19)2.4.3'212.4.4 井下母线短路容量计算（K7点） (20)2.5 设计计算选择结果汇总 (23)第三章35kV高压电气设备选择 (24)3.1 概述 (24)3.2 高压断路器的选择 (24)3.2.1 按当地环境条件校验 (24)3.2.2 按短路条件校验 (25)3.3 隔离开关的选择 (25)3.4 电流互感器选择 (26)3.5 电压互感器的选择 (27)3.6 35kV避雷器的选择 (28)3.7 6kV电气设备选择 (28)3.7.1 开关柜方案编号选择 (28)3.7.2 高压开关柜校验 (29)3.7.3 36kV母线选择 (30)3.7.4 6kV支柱绝缘子的选择 (31)3.7.5 穿墙套管的选择 (31)3.8 动稳定校验 (32)3.9 热稳定校验 (32)3.10 选择结果汇总 (33)3.10.1 35kV电气设备 (33)3.10.2 6kV电气设备 (33)第四章电力线路选择 (35)4.1 概述 (35)4.2 35kV电源架空线路选择 (35)4.2.1 架空导线型号选择 (35)4.2.2 按经济电流密度初选导线截面 (36)4.2.3 按长时允许负荷电流校验导线截面 (36)4.2.4 按机械强度校验导线截面 (37)4.3 主、副井提升机6kV电缆线路选择 (37)4.3.1 6kV电缆型号选择 (37)4.3.2 按经济电流密度选择主井、副井6kV电源电缆电截面 (37)4.3.3 按长时允许负荷电流校验 (38)4.3.4 按允许电压损失校验电缆截面 (38)4.3.5 按短路电流校验电缆的热稳定 (38)4.4 6kV下井电缆选择 (39)4.4.1 6kV下井电揽型号选择 (39)4.4.2 按经济电流密度选择下井电缆截面 (40)4.4.3 按长时允许负荷电流校验 (40)4.4.4 按允许电压损失校验电缆截面 (40)4.4.5 按短路电流校验电缆的热稳定 (41)4.5 压风机等其他负荷组6kV电缆线路选择 (41)4.6 扇风机1等其他负荷组6kV架空线路选择 (42)4.6.1 扇风机1架空导线型号选择 (42)4.6.2 按经济电流密度初选导线截面 (42)4.6.3 按长时允许负荷电流校验导线截面 (42)4.6.4 按允许电压损失校验导线截面 (43)4.6.5 按机械强度校验导线截面 (43)4.7 选择计算结果汇总 (43)课程设计的收获和建议 (48)参考文献 (48)第一章负荷计算与功率因数补偿1.1概述工矿企业负荷计算，首先需收集必要的负荷资料，按表1-1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６kV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0.9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1-1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：0.36 km ；冻土厚度： 0.35 m ； 矿井地面土质：一般黑土；两回35kV 架空电源线路长度： 12 6.5km L L ＝＝；两回35kV 电源上级出线断路器过流保护动作时间：12 2.5s t t ＝＝；本所35kV 电源母线上最大运行方式下的系统电抗：s min d 0.12100MVA X S ⋅＝（＝）；本所35kV 电源母线上最小运行方式下的系统电抗s.max d 0.22100MVA X S ：＝（＝）；井下6kV 母线上允许短路容量：100MVA al S ＝；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：35.a cos 0.9ϕ'≥；地区日最高气温： m 44θ＝℃； 最热月室外最高气温月平均值：m. o 42θ＝℃； 最热月室内最高气温月平均值：m. i 32θ＝℃； 最热月土壤最高气温月平均值：m. s 27θ＝℃。
全矿负荷统计分组及有关需用系数、功率因数等如表1-1所示。
表1-1 全矿负荷统计分组表注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。
1.2 计算各组负荷与填表利用表1-1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1-1中12～14列。
例如，对于主井提升机有ca.1d1N10.951000950 kW P K P ==⨯= ca.1ca.1tan 0.62950589 kvar Q P ϕ==⨯=ca 1118kVA S ===又如，对于扇风机1，由同步电动机拖动，表1-2中其cosφ标出负值，其原因是：同步电动机当负荷率＞0.9，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：ca.3d3N30.88800704 kW P K P ==⨯=ca.3ca.33 0.5tan 0.57040.46162 kvar Q P ϕ==⨯⨯=（）［（－）］－ca3722kVA S ===同理可得其余各组数据见表2－。
在表1-1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 kV A ，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。
表1-2 全矿负荷统计分组表注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1.3 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1-2中的计算视在容量按公式的原则进行。
1.3.1 机修厂、工人村与支农变压器查附表1分别选用S9-800，6／0.4kV 、S9-500，6／0.4kV 、S9-400，6／0.4kV 型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。
1.3.2 地面低压动力变压器选用两台S9-800，6／0.4kV 型铜线电力变压器。
1.3.3 洗煤厂变压器选用两台S9-800，6／0.4kV 型铜线电力变压器。
1.3.4 各变压器功率损耗计算单台变压器的功率损耗按公式计算；两台变压器一般为分列运行，其功率损耗应为按0.5β运行的单台变压器损耗的两倍；对于井下低压负荷，因表2－9中未作分组，故不选变压器，其损耗按近似公式计算。
例如，对于500kV A 工人村变压器，据附表1中的有关参数，可算得22042915 4.7500ca T K N T s KW p p p S ⋅⎛⎫⎛⎫∆=∆+∆=+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2022%% 1.4442950021.7var 100100100100500K NT U I S k Q T β⎛⎫⎛⎫∆=+=⨯+⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ 又如，对于地面低压两台800 kV A 变压器，同样可算得2201802221.457.2 6.522800ca T K N T S KW P P P S ⋅⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=∆+∆⨯=+⨯=⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦202%% 1.2 4.5805280037var 21001001001002800K N T T U I k Q S β⋅⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=+=⨯⨯+⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦井下低压负荷的变压器损耗,按近似公式计算，即T ca 0.0150.015220333 kW P S ∆==⨯= T ca 0.060.062203132 kvar Q S ∆==⨯=同理可得其它各低压变压器的损耗如表2－10所示。