煤矿地面供电系统设计

煤矿地面供电系统设计目录摘要1 煤矿简介及负荷统计...........错误!未定义书签。

1.1煤矿简介 (4)1.2负荷统计 (4)2 负荷计算 (5)2.1负荷分级与负荷曲线 (5)2.1.1供电负荷分级 (5)2.1.2负荷曲线 (5)2.2 矿井用电负荷计算 (6)2.2.1设备容量的确定 (6)2.2.2多个用电设备组的计算负荷 (8)2.2.3负荷计算 (9)2.3 功率因数补偿 (12)2.3.1提高功率因数补偿的意义 (12)2.3.2提高功率因数的方法 (13)3 变电所主变压器选择 (14)3.1 变压器的选取原则 (14)3.2 变压器选择计算 (14)3.3 变压器损耗计算 (15)3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验163.5 变压器经济运行方案的确定 (16)4 电气主接线设计 (17)4.1 对主接线的基本要求 (17)4.2 本所电气主接线方案的确定 (18)4.2.1 确定矿井35kV进线回路 (18)4.2.2 35kV、6kV主接线的确定 (18)4.2.3下井电缆回数的确定 (18)5短路电流计算 (19)5.1 短路电流计算的目的 (19)5.2 短路电流计算中应计算的数值 (19)5.3 三相短路电流计算计算的步骤 (20)5.4短路电流计算过程 (20)5.5短路参数汇总表 (28)5.6 负荷电流统计表 (30)6变电所的防雷与接地 (31)6.1变配电所的防雷设计 (31)8.1.1 变电所的防雷措施 (31)6.2接地装置的设计及计算 (34)6.2.1 保护接地方案设计 (34)6.2.2 保护接地装置计算 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)摘要百灵煤矿已有百年多历史，许多设备都是原来引进国外的。

随着企业的发展，目前的供电系统不能安全、可靠的进行工作。

本次设计主要是现有的供电设计特点进行分析、改造来满足供电系统的可靠性。

本次设计主要有负荷计算、地面变电所设计、短路电流计算、地面高压选择、保护装置及地面避雷装置的选择等。

系统主线以最大方式计算，并对短路电流和方式进行计算。

以完全确保百灵煤矿井上供电系统全面、稳定的供电。

关键词：百灵煤矿；短路电流计算；负荷计算1 煤矿简介及负荷统计1.1煤矿简介内蒙古百灵煤矿位于阿左旗宗别立镇呼鲁斯太地区，东至乌海市60公里，西至巴彦浩特86公里，南距石嘴山市70公里，距汝银铁路呼鲁斯太火车站5公里，交通发达，运输方便。

矿区含主焦煤面积18平方公里，平均厚度36.58米，探明煤炭储量3亿多吨。

此煤矿属于高瓦斯矿井，所以对于矿山供电系统的设计，集团领导尤为看重。

本次设计针对百灵矿供电系统存在的安全隐患，通过引进先进的供电设备以及对负荷的合理布置，使百灵矿供电系统能够安全、可靠地对整个矿区供电。

1.2负荷统计表1-1全矿负荷统计分组注 1.线路类型：C 表示电缆线路； K 表示架空线路。

2.电机类型：Y 表示绕线异步； X 表示鼠笼异步； T 表示同步。

2 负荷计算2.1负荷分级与负荷曲线 2.1.1供电负荷分级工厂的供电负荷，根据《工业与民用供配电系统设计规范》（G B J 52修订本）规定，按其供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，分为以下三级：一级负荷：凡是突然断电，可能造成人身伤亡事故或重要设备损坏事故，给国民经济造成重大损失或造成不良影响的负荷。

又叫保安负荷。

二级负荷：凡中断供电造成大量减产或大量废品的形成较大经济损失的负荷。

三级负荷：一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。

一级负荷属重要负荷，如中断供电将造成十分严重的后果。

2.1.2负荷曲线[1]Pmax P P /k w 线31 T m a x 8760h日/日t /h图2--1 年每日最大负荷曲线 图2--2 年最大负荷和最大负荷利用小时数年最大利用小时是反应电力负荷特征的重要参数，它与企业的生产班制[2]有关系。

如一班制，T m a x ≈1800~3000h ;两班制，T m a x ≈3500~4800h ;三班制，T ma x ≈5000~7000h 。

年最大负荷：就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的而是全年至少出现2-3次）消耗电能最大的半小时平均功率。

并分别用符号[3]max P 、max Q 、max S 表示年有功最大负荷、年无功最大负荷和年视在功率最大负荷。

年最大负荷小时是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷max P 持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗电能，用max T 表示，如图2-2所示，年最大N P ∑负荷maxP [1]延伸到maxT [1]的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，既全年实际消耗的电能pA [1]。

因此年最大负荷利用小时：)(/max max h P A T p =（2-1）式中p A ——全年消耗的有功电能，k W h 。

而一般计算矿用最大负荷利用小时可以用公式近似计算：5max 1504W T = （2-2） 2.2 矿井用电负荷计算 2.2.1设备容量的确定用电设备铭牌上标出的功率（或称容量）称为用电设备的额定功率N P ，该功率是指用电设备（如电动机）额定的输出功率。

由于各用电设备并不是同时工作，因此，在计算负荷时，不能将其额定功率简单地直接相加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算成统一规定的工作制条件下的功率，称之为用电设备功率μN P 。

1 长期连续工作制这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定。

对这种用电设备有N N P P =μ （2-3）2 短时工作制这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。

对这类用电设备同样有N N P P =μ（2-4）3 短时连续工作制用电设备这类工作制的用电设备周期性地时而工作，时而停歇。

反复运行，工作周期一般不超过10m i n 。

负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用ε[3]表示为%100)/(%100/0⨯+=⨯=t t t T t ε（2-5）式中 T ——工作周期，s ；t ——工作周期内的工作时间，s ； t 0——工作周期内的停歇时间，s 。

断续周期工作制设备的设备容量，一般是对应于某一标准负荷持续率的。

εεε/N N P P =式中ε——负荷的持续率；N ε——与名牌容量对应的负荷持续率；εP ——负荷持续率为ε时设备的输出容量，k W 。

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、需用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，可以根据具体情况将用电设备分为若干组，再分别计算各用电设备组的计算负荷。

其计算公式为∑=Nd ca P K P k W（2-6）ϕtan ∑=N ca P Q k v a r（2-7）22ca ca ca Q P S += k V A（2-8）)3(N ca ca U S I =A（2-9）式中ca P 、ca Q 、ca S ——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；∑NP——该用电设备组的设备总额定容量，k Wn U ——额定电压，Vϕtan ——功率因数角的正切值ca I ——该用电设备组的计算负荷电流，A d K ——需用系数2.2.2多个用电设备组的计算负荷在配电干线上或矿井变电所低压母线上，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矿井变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数si K [3]。

具体计算公式如下：∑∑==mi Ni di si ca P K K P 1)((i =1,2,3,…,m )（2-10）∑∑==mi i Ni di si ca P K K Q 1)tan (ϕ（2-11）22ca ca ca Q P S +=（2-12）)3(N ca ca U S I = （2-13）式中：ca P 、ca Q 、ca S ——为配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在计算负荷；si K ——同时系数；m——为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数；di K 、i ϕtan 、∑NiP——分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角正切值，总设备容量；N U ——该干线或低压母线上的额定电压，V ； ca I ——该干线变电站低压母线上的计算负荷电流，A ；d K ——需用系数2.2.3负荷计算根据用电负荷表及负荷计算公式计算负荷，具体计算方法如下：1）主井提升机111.N d ca P K P ==0.87×710=617.7(k W )84.0cos =ϕ 65.0tan =ϕar)401.505(k v 617.765.01.tan 1.=⨯==Pca Qca φ)(72.736)505.401()7.617(2222.22.2.kVA Q P S ca ca ca =+=+=2）副井提升机)(34040085.0222.kw Pn Kd Pca =⨯==82.0cos =ϕ 70.0tan =ϕ238(k var)34070.02.tan 2.=⨯==Pca Qca φ)(02.4152383402222.22.2.kVA Q P S ca ca ca =+=+= 3) 扇风机1)(70480088.0333.kW P K P N d ca =⨯==83.0cos =ϕ 67.0tan =ϕ var)(47270467.0tan 3.3.k P Q ca ca =⨯==ϕ)(8484727042223.23.3.kVA Q P S ca ca ca =+=+=4) 扇风机2)(70480088.0444.kW P K P N d ca =⨯==83.0cos =ϕ 67.0tan =ϕ var)(47270467.0tan 4.4.k P Q ca ca =⨯==ϕ)(8484727042224.24.4.kVA Q P S ca ca ca =+=+= 5) 压风机)(5.65275087.0555.kw Pn Kd Pca =⨯==87.0cos =ϕ 57.0tan =ϕ(k var)925.7135.65257.05.tan 5.=⨯==Pca Qca φ)(751.06)925.371()5.652(2225.25.5.kVA Q P S ca ca ca =+=+= 6）工房)(36048075.0666.kW P K P N d ca =⨯==84.0cos =ϕ 65.0tan =ϕvar)(23436065.0tan 6.6.k P Q ca ca =⨯==ϕ)(4302343602226.26.6.kVA Q P S ca ca ca =+=+= 7) 修配厂)(27045060.0777.kW P K P N d ca =⨯==75.0cos =ϕ 88.0tan =ϕvar)(23827088.0tan 7.7.k P Q ca ca =⨯==ϕ)(3602382702227.27.7.kVA Q P S ca ca ca =+=+= 同理可得其他负荷的有功、无功、视在功率计算负荷为表2-1 其他设备的计算负荷设备名称)(kW P ca var)(k Q ca )(kVA S ca 地面低压576 461 738 洗煤厂847 661 1075 排水泵264 155.83 306.7 井下低压 1846 1533 2400则计算出井下6k V 母线上的有功、无功、视在功率计算负荷为：9.0=si K∑∑==mi Ni di si ca P K K P 1)(=(617.7+340+704+704+652.5+264)×0.9=2953.98(k W )∑∑==mi Pni Kdi Ksi Qca 1)(=(401.505+238+472+472+371.9+155.83)×0.9=1900.1115(k W ))(3512.31900.11152953.982222kVA Q P S ca ca ca =+=+=同理可得380V 线上各负荷的有功、无功、视在功率计算负荷如下：∑∑==mi Ni di si ca P K K P 1)(=（360+270+576+847）×0.9=1839.6k W ）∑∑==mi i Ni di si ca P K K Q 1)tan (ϕ=（234+238+461+661）×0.9=1434.6(k v a r )22ca ca ca Q P S +== 2332.38(k V A )z P =2953.98+1839.6=4793.58（k W ）z Q =1900.1115+1434.6=3334.7115(k v a r )z S =3512.3+2332.38= 5844.68(k V A )计算可得功率因数为：82.0cos =ϕ[1]。