矿山电工学课程设计指导书.doc

河南理工大学自考助学机电设备与管理专业矿山电工学课程设计指导书河南理工大学成人教育学院2014年6月目录1. 绪论(或前言)11.1设计目的和意义11.2 设计内容和要求11.3 原始资料12 负荷计算及变压器选择32.1负荷计算32.1.1计算各组负荷32.1.2 各低压变压器的选择与损耗计算32.2 计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器52.2.1 功率因数补偿与电容器柜选择52.2.2 主变压器校验及经济运行方案52. 3 拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图52.4 设计计算选择结果汇总63短路电流计算73.1选取短路计算点并绘制等效计算图73.2选择计算各基准值73.2.1计算各元件的标么电抗83.2.2计算各短路点的短路参数84电气设备选择9104.1 35kV电气设备的选择9104.2 6kV电气设备选择104.3 选择结果汇总105 结束语1012参考文献1013（根据自己设计内容更改目录）71. 绪论(或前言)1.1设计目的和意义掌握矿山供电系统中负荷统计计算、短路计算、电气设备的选择等设计环节，并进行初步的工程设计，为将来能够独立设计完成供电系统打下坚实的基础。*1.2 设计内容和要求本课程设计，主要包括负荷统计；功率因数提高；主变选择；电气主接线方案；绘制供电系统一次接线图；短路计算；主要电气设备的选择等。设计者接受任务后，应本着安全可靠、技术经济合理的精神，遵照有关规程规范，结合我国和矿上现状及条件，力求系统简单可靠，尽可能选用国产设备，并考虑一定的发展余地，同时注意吸取和采用国内外的先进技术，作出质量较高，满足工程要求的供电设计。设计说明书力求简洁，同类计算仅举一例，其余只需列出基本参数和计算结果于表内，设备选择与继电保护整定均按次原则处理。用2号图纸画供电系统图一张，注意整个图纸的结构布置及个设备图形符号的正确运用，开关设备应标出型号规格及继电保护整定的结果，电缆应标出型号、截面、总数和长度等等。*1.3 原始资料矿年产量：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：L1L26.5km ；两回35kV电源上级出线断路器过流保护动作时间：t1t22.5s ；本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统电抗：Xs.min0.12（Sd100MVA）；本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统电抗：Xs.max0.22（Sd100MVA）；井下6kV母线上允许短路容量：Sal100MVA；本所35kV母线上补偿后平均功率因数要求值：cos35.a0.9；地区日最高气温： m44 ；最热月室外最高气温月平均值：m.o42 ； 最热月室内最高气温月平均值：m.i32 ；最热月土壤最高气温月平均值：m.s27 。全矿负荷统计分组及有关需用系数、功率因数等如表1所示。表1 全矿负荷统计分组表设备名称负荷等级电压V线路类型电机类型单机容量kW安装台数工作台数工作设备总容量kW需用系数Kd功率因数cos离35kV变电所的距离km12345678910111 主井提升26000CY10001/110000.950.850.282 副井提升16000CY6301/16300.940.840.203 扇风机116000kT8002/18000.88-0.911.54 扇风机216000kT8002/18000.88-0.911.55 压风机16000CT2504/25000.9-0.890.366 地面低压1380C8700.720.780.057 机修厂3380C7500.60.70.208 洗煤厂2380K9200.750.780.469工人村3380K4800.760.852.010支农3380K3600.750.852.711主排水泵16000CX5005/315000.880.860.6512井下低压2660CX23780.70.76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356kV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。*2 负荷计算及变压器选择2.1负荷计算2.1.1计算各组负荷分别算出各设备或设备组的Pca、Qca、及Sca，并填入表2中1214列。例如，对于主井提升机有Pca.1=Kd1PN1=Qca.1=tanPca.1=*kVA*2.1.2 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2中的计算视在容量进行。1机修厂、工人村与支农变压器查附表1分别选用S9-800，60.4kV、S9-500，60.4kV、S9-400，60.4kV型三相油浸自冷式铜线电力变压器各一台。2地面低压动力变压器选用两台S9-800，60.4kV型铜线电力变压器。3洗煤厂变压器选用两台S9-800，60.4kV型铜线电力变压器。4各变压器功率损耗计算两台变压器一般为分列运行，其功率损耗应为按0.5运行的单台变压器损耗的两倍；对于井下低压负荷，因表2中未作分组，故不选变压器。例如，对于500kVA工人村变压器，据查工程手册有关参数，可算得kWkvar又如，对于地面低压两台800 kVA变压器，同样可算得kWkvar井下低压负荷的变压器损耗PT=0.015Sca=0.0152203=33 kWQT=0.06Sca=0.062203=132 kvar同理可得其它各低压变压器的损耗如表3所示。备注16cos超前cos超前cos超前T在所内三级负荷三级负荷三级负荷离35kV变电所的距离km150.280.21.51.50.360.050.20.462.02.70.65表2 全矿负荷统计计算表计算容量视在kVA14111870672272246580264388442931725872203S c a10986无功kvar13589385 -162-162-11550145955222616714751442Qca5357有功kW1295059270470445062645069036527021251665Pca注1：线路类型；C电缆线路；K架空线路。注2：电机类型；Y绕线式异步电机；T同步电机。9591tan110.620.65-0.46-0.46-0.510.81.020.80.620.620.590.866功率因数cos100.850.84-0.91-0.91-0.890.780.70.780.850.850.860.756需用系数Kd90.950.940.880.880.90.720.60.750.760.750.850.7工作设备总容量kW8100063080080050087075092048036025002378安装台数工作台数71/11/12/12/14/27/5电机容量kW61000630800800250500电机类型5YYTTTY线路类型4CCKKCCCKKKC电压kV3666660.380.380.380.380.386066设备名称2主井提升副井提升扇风机 1扇风机 2压风机地面低压机修厂洗煤厂工人村支农主排水泵井下低压合计编号1123456789101112表3 各低压变压器功率损耗计算结果负荷名称地面低压机修厂洗煤厂工人村支农井下低压ST.N，kVAPT，kWQT，kvar合计PT*kW；QT*kvar2.2 计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器*2.2.1 功率因数补偿与电容器柜选择设计要求35kV侧的平均功率因数为0.9以上，但补偿电容器是装设联接在6kV母线上，而6kV母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功率损耗，这里需要解决的问题是，6kV母线上的功率因数应补偿到何值才能使35kV侧的平均功率因数为0.9级以上?分析解决此问题的思路如下：先计算无补偿时主变压器的最大功率损耗，由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故停运的情况，据此计算35kV侧的补偿前负荷及功率因数，并求出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量，该数值就可以作为6kV母线上应补偿的容量；考虑到矿井35kV变电所的6kV侧均为单母线分两段接线，故所选电容器柜应为偶数，据此再算出实际补偿容量，最后重算变压器的损耗并校验35kV侧补偿后的功率因数。*2.2.2 主变压器校验及经济运行方案*2. 3 拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图拟定矿井地面供电系统图，应从35kV电源线开始，依次确定电源进线回路、35kV和6kV主接线，再考虑各6kV负荷的分配与联接来构思。至于下井电缆的回路数，主要由负荷电流和井下开关最大额定电流，并兼顾是否设置限流电抗器来统筹考虑。最后绘制地面供电系统一次接线图。*图1 某矿35kV地面变电所供电系统一次接线图2.4 设计计算选择结果汇总*3短路电流计算按给定的条件，对供电系统进行短路电流计算。要求计算出有关短路点最大运行方式下的三相短路电流、短路电流冲击值以及最小运行方式下的两相短路电流。*3.1选取短路计算点并绘制等效计算图一般选取各线路始、末端作为短路计算点，线路始端的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。故本题在图1中可选35kV母线，6kV母线和各6kV出现末端为短路计算点。由于本题35/6kV变电所正常运行方式为全分列方式，故任意点的短路电流由系统电源通过本回路提供，且各短路点的最大、最小短路电流仅与系统的运行方式有关，故可画得如图2所示的等效短路计算图。图2等效短路计算图3.2选择计算各基准值选基准容量Sd100MVA，基准电压Ud137kV，Ud26.3kV，Ud30.4kV 则可求得各级基准电流为3.2.1计算各元件的标么电抗1电源的电抗X*s.max*；X*s.min*2变压器电抗主变压器电抗 X*T1=Uk%=*地面低压变压器电抗 X*T5=Uk%=*3线路电抗35kV架空线电抗X*l =l X0=*下井电缆电抗*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*工人村馈电线路电抗*机修厂馈电线路电抗*支农馈电线路电抗*3.2.2计算各短路点的短路参数(一）K35点短路电流计算1最大运行方式下的三相短路电流*2最小运行方式下的两相短路电流*（二）K66点短路电流计算1最大运行方式下的三相短路电流*2最小运行方式下的两相短路电流*（三）点短路电流计算（折算到6kV侧）1最大运行方式下的三相短路电流*6kV侧的短路电流参数*2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*（四）井下母线短路容量计算（K7点）*4电气设备选择4.135kV电气设备的选择（一）高压断路器的选择*（二）隔离开关的选择*（三）电流互感器选择*（四）电压互感器的选择*（五）35kV避雷器的选择*4.26kV电气设备选择*（一）开关柜方案编号选择*（二）高压开关柜校验*（三）6kV母线选择*（四）6kV支柱绝缘子的选择*（五）穿墙套管的选择*4.3选择结果汇总*5 结束语收获、感想、致谢6 参考文献参考书。可选设计题目：采区供电设计第一步:准备一. 自学书上第六章采区供电设计计算二. 认真看懂原始资料第二步:封面和目录一. 封面设计（矿山电工学课设、班级、姓名、学号）二. 目录(按原始资料内的要求写)1 绪论-2 原始资料 -3 采区负荷计算-4 确定采区供电系统-5 进出线截面的选择-6 短路电流计算-7 高、低压开关选择及校验-8 继电保护的选择及整定-9 结束语及参考文献-第三步：内容一. 绪论(或前言)1. 设计题目:2. 设计内容和要求:绪论、原始资料；、采区负荷计算（确定变压器容量、台数及型号）；、确定采区供电系统（画出采区供电系统图2图纸）；、进出线截面的选择；（低压侧）、短路电流计算；（干线）、高、低压开关选择及校验；、继电保护的选择及整定；（干线）、结束语及参考文献。3. 采区供电的要求:4. 对井下电气设备的要求: 二 原始资料1、该矿为低沼气低涌水量矿井，年产量30万吨，煤层南北走向，倾角12度（北高南低），立井开拓，井深120米，煤质中硬，厚度1.8米，顶、低板中等稳定。2、采区为中间上山开采，采区分三个区段，区段总长度为345米，工作面长100米，东翼走向长度400米，采用国产80机组采煤，煤巷掘进为放炮落煤、皮带机运输，西翼最大走向长度280米，为炮采工作面。3、井下中央变电所配出电压为6KV，配出开关的断流容量为50MVA，其到上山巷道下部的距离为1600米，采区主要用电设备的电压660V，煤电钻和照明的电压为127V。4、采煤方法为长臂后退式普通机采和炮采，两班出煤，一班检修，日产量1000吨，采区服务年限为2年。5、采区巷道及设备布置见图1。6、采区用电设备负荷统计见表1。 2炮采面机采面 100m2 15m西采区变电所东345m2 2240m25m运输大巷280m400m采区巷道及设备布置图1采区用电设备负荷统计表1序号设备名称型号规格数量电动机备注台数容量KW电压V电流A功率因数负荷率K效率起动电流A1采煤机MLQ1-801180660910.830.80.914262机采面运输机SGW44A1222660260.840.60.89181头、尾各一台3下顺槽运输机SGW-404440660450.850.60.913154炮采面运输机SGW-221122660260.840.60.891815顺槽皮带机SPJ-8001130660330.880.60.92156上山皮带机SDJ-1501275660820.870.70.91533电机均在机头7上山绞车JTB-12001155660600.890.50.913888煤电钻MZ21. 210101212760.830.70.85329掘进巷局扇JBT52-22211660130.890.90.867510调度绞车JD11. 42211.4660140.870.50.868211回柱绞车JH2-174417660210.840.50.8610112掘进皮带机SPJ-8002230660330.880.60.9234注：照明负荷约4KW。三. 负荷计算及变压器选择:(在此之前,所置的选择,本题目已知,所以省略)1. 负荷分组及配电点确定:根据工作面分(如:机采炮采掘进等)根据设备性质分(如:采煤机运输机电钻等)考虑专用线(如:采煤机运输机提升机等)列出各配电点的设备及专用线所带设备2. 初步确定采区高压总体供电方式:采区高压供电系统的拟定原则和初步拟定高压系统画出采区高压供电方式图(如下图所示)，一个生产环节一台变压器的原则。至井下中央变电所 PB PB1 PB2 PB31 2 3炮采面掘进面机采面3. 负荷计算及变压器选择:负荷计算方法介绍(需用系数法的定义,公式介绍,系数的取值来源.)PN * KdeSac = -coswm 或式中: Sac - 各配电点用电设备的计算负荷KVA.PN - 配电点内具有相同需用系数的用电设备额定负荷之和KW.Coswm - 用电设备组的加权平均功率因数Kde - 需用系数,根据上面的供电方式求出各组的计算负荷并选择该组的变压器(如下所示)炮采面配电点组:.求出该电点总的计算负荷Sac(考虑照明负荷1KW).查表选择变压器(含电钻、照明变压器)掘进面配电点组: 方法同上。机采面配电点组: 方法同上。列出所选择的所有变压器的技术参数表(表中含有:负荷分组, 计算负荷,变压器型号, 技术参数等)，并标注到整个采区供电系统图(2图纸)中。四、确定采区低压供电系统:（根据分组情况）1、采区供电系统拟定原则: 2、采区供电系统图的拟定: (分三部分画) 炮采面配电点供电系统图的拟定 掘进面配电点供电系统图的拟定 机采面配电点供电系统图的拟定(如下图所示) 画出整个采区供电系统图(2图纸) PB33 QA3QA QAQAQAQASM SMSMSM QA SM第一配电点SM SMSM QA 第二配电点SM SMSMSMSMQA SM 五进出电缆的选择：(高、低压电缆)1电缆选择一般原则： 电缆型号选择原则 电缆长度确定原则 电缆芯线数确定原则