第一章矿井(区)概况
一、概述
1、目的与任务
变电所是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足煤矿对生产发展的需要，提高供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建35k V 变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。此设计任务旨在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。
2、矿井概述：
本矿井位于七台河市茄子河区东部,地跨茄子河区、桃山区，东起铁东-新富附近，西止308省道；南自万宝村断层，北至华楠县边界。东西长40～150km，南北宽135k m左右，面积约127平方公里。百年最高洪水位0.2米,交通便利,地处山区, 所在海拔高度120M。最高年平均气温8摄氏度，月平均气温16摄氏度。该矿采用综合开拓方式，年产200万吨，服务年限为100年，瓦斯等级为2级，煤尘爆炸指数为0.15%
二、拟建变电站概况
1、本变电所电源以双回路与 5km外的电厂相连。该电厂为汽轮机发
电，带有电压自动调节，电压等级为35K V，电源容量为3000MVA。
2、电源出口相对阻抗为：
系统最大方式的容量为：2900 MV A，电抗为：0.518；系统最小的方
式为2100 M VA，电抗为：0.584；
系统最大负荷利用小时数为：T M=5660h
3、本矿变电所电源由双回LGJ-240架空导线与电厂相连，线路长度为5.3KM，架线是铁塔与水泥杆结合，跨跃部分用塔式，其它部分用水泥杆。地线采用复合地线，具有避雷、通迅作用。
三、变电所的任务和位置
1、矿区负荷的分布情况
（1）地面高压供配电
自35/6KV矿井地面变电所所有馈出线以电缆为主：其中电缆出为：主、副提升井，压风机房、地面低压配电所，选煤厂，锅炉房400V变电所，井下变电所各2回。架空馈出为：风井二回，污水处理厂、居住区各一回。
（2）地面低压配电
在锅炉房设置6.3/0.4KV变电所，装设S L7-6.3/0.4KV电力变压器两台，选用M CC配电屏一台，担负锅炉房动力及照明电源。
（3）、井下供电
自主变电所引两回电缆，经副井提升井进入井下变电所，采用矿用防爆变压器两台，矿用低压配电柜12台，分别向水泵，所内变压器，升下照明供电。
2、变电所任务
变电所任务是从电力系统接受电能、变换电压和分配电能，主要为井下煤碳生产提供电能而设，它负责主、副提升井绞车，地面主扇风机，井下的主排水泵，井底车场的动力及各采区提供电能，同进担负地面选煤厂，
生产锅炉，集中供热、宿舍及矿医院照明等，变电所是接受分配控制和保护的枢纽，是分配能源的接力站。
3、变电所的位置确定
其任务是将中央变电所送的高压电能变为低压电能，并将此电力配送到采掘工作面及附近用电设备。它的位置选择是否合理，对采区供电安全及供电质量有直接影响。采区变电所的位置决定于低压供电电压、供电距离、采煤方法及采区巷道布置方式、采煤设备的容量大小等因素。1 采区变电所位置确定原则(1)变电所处于负荷中心，使低压供电距离合理保证供电质量而又节省电缆。在铠装电缆截面不超过95mm、橡套电缆截面不超过70mm 的条件下，保证采区内供电电压不低于该设备额定电压的95％。(2)附近巷道应有轨道，便于运输采区变电所的大型电气设备。(3)变电所内通风良好。保证变电所硐室温度不超过附近巷道温度5~C。(4)变电所硐室围岩稳固，易于维护，防止淋水，顶底板坚固，顶板无滴水现象。(5)根据采区生产的特殊性要求，尽可能由一个变电所向采区全部电气设备供电。在采区内生产期间减少迁移次数。另外，采区变电所硐室不得设在工作面平巷中。根据以上要求，通常采区变电所设置在采区装车站附近，或设置在上(下)山与运输平巷交叉处，或两上(下)山之间的联络巷中。
本设计的矿山变电所，地面工业广场已统一考虑了压煤问题以及运输、通讯、水暖等设施，所以变电所的所址一般选择在靠近井口的工业广场边缘地带。
确定变电所的位置时，应在保证变电所安全的基础上，对几种可行方案，根据变电所所址的各项要求进行技术和经济比较，最后确定最佳方案。
第二章变压器的选择
一、用电负荷计算
1、负荷资料的来源
本设计用的负荷统计表是由矿山机电科和变电所提供，经指导教师审核而确定。
2、负荷计算的方法
计算用的所有参数如：功率因数，需用系数，不同时系数等其它参数，均由《电工手册》和教材查得，计算的方法是采用需用系数法。
负荷统计表如下：
全矿负荷统计及相关数据
三、无功功率补偿
电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。
1、变电所自然功率因数
由用电负荷的计算知变电所的自然功率因数为c osφ〈0.76〈0.95.补偿前功率因数低，需人工补偿。
2、功率因数低的影响 （1）、降低电力系统的供电能力。 （2）、增加电网的功率损耗。 （3）、增大电网中的电压损失，降低供电质量。 （4）、增加电能成本。
3、提高功率因数的措施
1)提高自然功率因数：未装设人工补偿装置时的功率因数称为自然功率因数。一般从设备选择和运行上采取减少无功功率需求量，如合理选择感应电动机，使其额定功率与拖动的负载相匹配；调整变压器负荷分配使其在最佳负荷状态下运行；合理安排和调整工艺流程，改善机电设备的工况；控制机床、电焊机等用电设备空载运行的时间；在生产条件允许的情况下，采用同步电动机代替感应电动机。
(2) 人工补偿：装用无功功率补偿设备进行人工补偿。电力用户常用的无功补偿设备是电力电容器，又称并联电容器、静电电容器。
4、功率因数的改变
经计算全矿功率因数cos Φ＝9194/11743=0.783<0.95
若功率因数偏低，在保证供用电设备的有功功率不便的前提下，电流将增大。这样电能损耗和导线截面增加，提高了电网初期投资的运行费用。电流增大同样会引起电压损失的增大。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。
需要电容器的容量： Qc ＝P z （tg Φ1－tg Φ2） (2-8) 式中 Q c ——补偿电容器的容量，单位：千乏
P z ——总有功功率， 单位：千瓦 tg Φ1——补偿前的功率因数， tg Φ2——补偿后的功率因数,
95
.0cos 789.0cos 21==??
计算可知，tgΦ1＝0.776, tgΦ2=0.329
Qc＝9194×(0.776-0.329)
=4109
选择G R-1C-08型电容柜，容量为270千法。需用电容柜的数量：
N=4109÷270=15.2 取16个柜
利用电力电容补偿容量为Qc＝270×16＝4320千法
补偿后变电所总无功功率：Qz＝7306-4320=2986千法
补偿后的功率因数：cos?＝0.951 满足要求。
由于煤矿变电所6千伏供电采用单母线分段，电容器分别安装在一、二，三段母线上。故每段补偿电容器容量1440千乏。分别安装5个电容柜。共计十六个电容柜。满足无功功率的补偿要求。
三、变电所主变压器的选择。
1、35/6.3K V变电所设计规范（GB50059-92）（主变台数的确定）
第3.1.2条在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。
第3.1.3条装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。
已知系统情况为系统通过双回35kV架空线路向待设计变电所供电，且在该待设计变电所的负荷中，同时存在有一、二级负荷，故在设计中选择两台主变压器。
2、主变压器容量的确定
（1）主变压器容量一般按变电所建成后5至10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10至20年的负荷发展。
（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压
器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和
二级负荷。
3、主变相数的选择
（1）变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。
（2）当不受运输条件限制时，在110kV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。
4、主变绕组连接方式
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。
连接；35kV亦采用Y连接，我国35kV及以上电压，变压器绕组都采用Y
其中性点多经过消弧线圈接地。35k V以下电压，变压器绕组都采用△连接。
/由于待设计变电站为35k V电压等级降压至6.3k V故绕组连接方式为Y
0△。根据该待设计变电所负荷分析确定：采用两台主变压器。
5、是否选择有载调压变压器
由于我国电力不足，缺电严重，电网电压波动较大，变压器的有载调压是改善电压质量，缺少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求35kv 及以上变电所至少采用一级有载调压变压器。
6、主变冷却方式
主变一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足情况下，为缩短占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术发展，在大容量变压器中，采用了强迫油循环导向冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。
据上所述因S总=96078.4317*0.6=57647.06KVA
7、所以选择变压器为
变压器型号SFZ9-35/30000（北京变压器厂）
S-在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组F-代表油浸风冷
Z-代表有载调压
J-代表油浸自冷
L-代表铝绕组或防雷
P-代表强迫油循环风冷
D-代表自耦，在第一位表示降压，在末位表示升压X-代表消弧线圈
第三章电气主接线的选择
一、电气主接线的依据
1.一般变电所多为终端和分支变电所。电压为35k V，但也有110kV。
2.变电所根据5至10年电力系统发展规划进行设计。
3.对于一类负荷，当失去一个电源时应保证不停电；对于二类负荷，当失
去一个电源时，应保证不全部停电；对于三类负荷可以只有一个电源。
4.系统中应有一定的备用容量，运行备用容量不应小于8%，以适应负荷突
增、机组检修和事故停运三种情况。设计主接线时，还应考虑检修母线或断路器时是否允许线路故障、变压器或发电机停运。故障时允许切除的线路、变压器的数量等。
5.当配电装置在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出线回路
数多时，宜采用双母线或双母分段的接线方式。
6.采用单母线或双母的35KV至110kV配电装置，当断路器为少油或压缩
空气时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路设施；当110k V出线在四回及以上、35kV出线在六回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。当断路器为S F6时，可根据系统的实际情况，有条件的可不设旁路设施；当需要设置旁路设施，且110kV出线在六回及以上、35k V 出线在八回及以上时，可采用带专用旁路断路器的旁路母线。
二、电气主接线的基本要求
可靠性：
1.断路器检修时不应影响对重要负荷供电；
2.断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时
间，并要保证对一类负荷和大部分二类负荷的供电；
3.尽量避免变电站全部停电的可能。
灵活性：
1.主接线应满足调度、检修及扩建时的灵活性；
2.调度时可以灵活的切除和投入变压器和线路，调配电源和负荷，满
足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求。
3.检修时，可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备，进行安全
检修而不影响电网的运行和对用户的供电。
4.扩建时可以容易的从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电
或停电时间最短的情况下，投入新装机组变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分改建的工作量最少。
经济性：
1.主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、
避雷器等一次设备；
2.继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；
3.能够限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型设备；
4.能满足系统安全和继电保护的要求。
三、主接线形式
1.单母线接线
只设一条母线，电源和线路接在一条母线上。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开全部电源，造成全所停电；此外，在检修断路器时，也造成该回路停电。故不采纳。
2.单母线分段接线
单母线分段接线借助分段断路器对单母线进行分段，对重要用户可以从不同分段上进行引接，有两个电源供电。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，提高了供电的可靠性和灵活性。不仅便于分段检修母线，而且可以减少母线故障影响范围。
但一段母线检修时，将会造成该母线上的变压器停运。
3.单母线分段带旁母接线
在单母线分段接线的基础上加装一条旁路母线，可以在检修出线断路器时不致中断该回路供电，提高了供电的可靠性，但倒闸操作复杂，可靠性差，对于该待设计变电站为终端变电站，出线回路数较多，此中接线方式不能达到可靠性和灵活性的要求。故不采纳。
4.双母线接线
双母线接线具有两组母线，每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别和两组母线相连，母线之间通过母线联络断路器连接，有了两组母线后运行的可靠性和灵活性得到了大大的提高。检修任意母线时，可以把全部电源和线路倒换到另一条母线上，不会停止对用户的供电。线路断路器停电检修时，可临时用母联断路器代替，但必须将该回路短时停电，用“跨条”将断路器遗留接口接通，然后投入母联断路器向该回路供电，对可以短时停电的负荷比较合适。但操作比较复杂，须接“跨条”，安全可靠性差，同时并不能避免对线路的停电。
5.双母线带旁母接线
在双母线接线方式的基础上增加一条旁路母线的接线方式不仅具有双母线的所有优点，而且可以避免双母线检修断路器时必须进行短时停电的缺点，充分保证供电的可靠性。对于出线较多的变电站，由于断路器检修故障较多，母联断路器长期被占用，对变电站的安全不利。可以增加一条旁路断路器代替检修或故障的断路器，由于现在线路保护多采用微机保护，更改定值十分方便，使旁路断路器可以发挥很大作用。可见双母线带旁母接线方式具有供电可靠，检修方便，调度灵活等优点。但该接线方式隔离开关较多，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，必须配合防误闭锁装置。故不采纳。
6.变压器——线路单元接线
该接线方式最简单、设备最少、不需要高压配电装置。适合只有一台变压器和一回线路时。当线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。故不采纳。
7.一台半断路器接线
两个元件引线用三台断路器接往两组母线组成一台半断路器接线。运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，具有较高的供电可靠性和灵活性，任一母线故障或检修均不致停电；除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其他任何断路器故障或检修时都不会中断供电；甚至两组母线同时故障或检修时，仍不会造成系统解裂。该接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器，不作为操作电器，提高了安全性。为进一步提高接线可靠性，并防止联
络断路器故障可能同时切除两组电源线路，可尽量把同名元件布置在不同串上，同时元件分别接入不同母线，即将变压器和出线同串交叉布置，但必须增加配电装置间隔。该接线方式运行灵活，可靠性高，但需增加较多断路器，占地面积较大，继电保护配置复杂，经济性差。故不采纳。
8.3～5角形接线
多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用2～5角形为宜。并且变压器与出线回路以对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。故不采纳。
单母线分段接线与双母线接线的技术经济比较：
总结：对比两种接线方式，我认为单母线分段接线方式较适合设计要求，故采用单母线分段接线方式。
主接线图如下所示
3、主接线的正常运行方式和故障检修间的运行方式
1）、正常情况下进线一供电。1#变压器运行供电，2#变压器备用。
2）、如果发生供电故障情况时，根据事故处理情况，1#变压器停止运行，2#变压器开始供电运行。
4、切换线路的操作顺序
在停送电操作时，应严格遵守“倒闸操作”的有关规定。
1）、断路器QF与隔离开关QS之间
送电时：先合QS，后合QF
停电时：先断QF，后断QS
2、两个隔离开关QS之间
送电时：先合母线侧QS，后合线路侧QS
停电时：先断线路侧QS，后断母线侧QS
为避免断路器QF与隔离开关Q S，隔离开关与隔离开关之间的误操作，在它们之间加装机械和电气连锁装置。
二、变电所屋内外的布置
1.变电所布置的一般要求
变压器一般采用落地式布置，安装在钢筋混第一节变电所布置的一般求
变电所布置的一般要求：
1设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。
2.各房间的位置年个安排合理。配电室的位置要便于进出线；低压配电室尽量靠近变压器室；电容器室尽量与高压配电室相毗邻；控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。
3.尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容室尽量避免西晒，控制室尽量可能超南。
4.配电室、控制室、值班室等地面，一般应比室外高出150m m~300mm，附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定
5.有人值班的变电所应单独的控制室或值班室，并设有其它辅助间及生活设施
2.当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口；当该长度为6~15m时，两端各设一个出口，当该长度超过15m时，除两端各设一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不超过15m 出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽超过3m时，则不受上述要求的限制。
3.屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于网状遮拦1.7m，栅栏1.2m。无孔遮拦1.7m。
4.无遮拦裸导体布置在走廊上方离地高度小于表(10－2)中的c值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m.。
3.低压配电室
1.低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距离墙不宜小于3m.
2.对采用集中控制的厂房或车间(如选煤厂等)允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不小于0.8m。
2.低压配电屏一般离墙布置，屏后维护走廊和正面操作走廊的宽度
见表(10－3)。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不的小于0.8m。当一侧靠墙时应留有200m m的间隙。
4.当屏的数量在3台及一下时，也可选用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距墙应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200m m的间隙。
5.当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。
6.用同一低压配电室供给给一类负荷用电时，母线分段处越南感设有防火隔板或防火隔墙，供给一类负荷的电缆不应通过同一电缆沟。
7.低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考以下尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度4~4.5m；与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.5~4m；配电室为电缆进线时，高度为3m.
8.配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔的同一中心线上。
4.变压器
1.变压器室的布置形式及主要尺寸与进、出线方式和采用设备有关。
变压器室在布置上有地坪抬高和不抬高两种，地坪抬高与否取决于变压器室的通风方式和通风面积，当变压器室的进出风窗面积不满足通风条件时，则应将变压器室的地坪抬高。一般“出风”影响变压器室的高度，“进风”影响变压器室的地坪。地坪不抬高时，变压器室的高度一般为3.5m~4.8m；地坪抬高时，地坪下面是进风洞，地坪抬高的高度一般为
0.8m、1.0m和1.2m三种，变压器室的高度一般相应地增加4.8m~5.7m 凝土基础上。
屋外相邻油浸变压器间，当油量超过2500kg时，其防火净距35kv不得小于5m；63kv不得小于6m；否则，应设防火隔墙。防火隔墙的高度不宜低于变压器油枕顶端，长度应大于贮油池两侧各0.5m。
当变压器油量在1000k g以上时，应在其下面设置能容纳100油量的贮
油池或20油量的贮油池或挡油墙。当没有20的贮油池或挡油墙时，应设油将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害，贮油池面积按设备外廓加1m计。贮油池内一般铺设厚度为250mm的卵石层(卵石直径宜为50mm~80mm)。为防止雨水流入贮油池，贮油池四壁高应高出地面100mm。并用水泥抹面。
屋外布置的其他充油设备，当单个油箱的油量达1000kg以上时，也应按上述要求设置贮油池。
变压器的布置位置，除应满足安全净距和防火距，还应考虑变压器各侧的引线长度尽量缩短。为此变压器的位置应与进线架构和6(10)k v配电室内的进线开关柜尽量布置在同一中心线上。
第四章短路电流的计算
一、短路电流的计算目的：
在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流的计算是一个重要环节。
其计算的目的主要有以下几个方面：
（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算；（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在计算屋外高压配电装置时，按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。
（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，须以各种短路时的短路电流为依据。
（5）接地装置的设计也需要进行短路电流的计算。
二、短路电流计算的一般规定：
（1）计算的基本情况：
1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；
2.所有同步电机都具有自动调整励磁装置；
3.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
4.所有电源的电动势相位角相同；
5.应考虑对短路电流值有影响的所有元件。但不考虑短路点的电弧电阻
对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值
时才予以考虑。
（2）接地方式：计算短路电流时所用的接地方式，应是可能发生最大短路电流的正常接地方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接地方式。
（3）计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展计划（一般考虑本工程建成后5～10年）
（4）短路种类：一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的情况校验。
（5）短路计算点：在正常接地方式时，通过电气设备的短路电流为最大的点成为短路计算点。对于6～10kv出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前，选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。
三、计算步骤：
（1）选择短路计算点；
（2）画出等值网络图；
（3）化简等值网络；
（4）求计算电抗；
（5）短路次暂态短路电流I″)3(、计算短路电流周期分量Ik3（6）计算短路电流冲击值Ik3；
（7）绘制短路电流计算结果表。
二、计算短路电路中各元件的电抗标幺值 架空线路 X1=0.4*25*100/36.75*36.75=0.7404 X2=0.4*15*100/36.75*36.75=0.4442 X3=0.4*4*100/10.5*10.5=1.4512 X4=0.4*7*100/10.5*10.5=2.5397 变压器 X1-2=10.5，X1-3=17.5，X 2-3=6.5 X 1=
2001（X1-2+ X1-3- X2-3）=
2001（10.5+17.5-6.5）=0.1075
X 2=2001（X1-2+ X2-3- X 1-3）=2001（10.6+6.5-17.5）=0
X 3=200
1（ X1-3+ X2-3-X1-2）=200
1（17.5+6.5-10.5）=0.0675
三、短路点短路电流计算
信息与电气工程学院 课程设计说明书（２01５/2016学年第一学期） 课程名称：企业供电系统工程设计 题目:杜家村煤矿3５kV变电所设计 专业班级： 学生姓名: 学号： 指导教师： 设计周数: 1周 设计成绩： 201６年1月１4日
目录 1 设计目的.................................................. 错误!未定义书签。 2 设计数据?错误!未定义书签。 2．1 给定数据............................................ 错误!未定义书签。 2.2 用电负荷数据?错误!未定义书签。 3 技术要求.................................................. 错误!未定义书签。 4 主要任务 (2) 5 变电所的设计?错误!未定义书签。 ５.1 负荷计算?错误!未定义书签。 地面６ｋV高压：?2 5．２短路电流计算?错误!未定义书签。 5．２.1 ３５kV母线K1点短路......................... 错误!未定义书签。 5.２.2 6ｋV母线K2点短路：?错误!未定义书签。 5．2.3 ６kV母线短路电流............................ 错误!未定义书签。 ５.3 供配电系统的设计方案技术及经济性对比................ 错误!未定义书签。 5.4 供配电系统图的拟定和绘制?错误!未定义书签。 5.4.1 一次侧的设计................................... 错误!未定义书签。 5．4.2 二次侧的设计.................................. 错误!未定义书签。 5．5 变压器的选择........................................ 错误!未定义书签。 5．6 主要电气设备的选择.................................. 错误!未定义书签。 5．6.1 高压设备的选择?错误!未定义书签。 5.6.2 选隔离开关..................................... 错误!未定义书签。 5.6.３低压设备的选择?错误!未定义书签。 ５．6.4 互感器的选择?错误!未定义书签。 ５.６．５高压熔断器的选择?错误!未定义书签。 5.７线缆的选择?错误!未定义书签。 5.7.1 母线的选择?9 5.7.2 各负荷电缆的选择?错误!未定义书签。 6 心得体会.................................................. 错误!未定义书签。 7 参考文献.................................................. 错误!未定义书签。 8 指导教师评语?错误!未定义书签。
摘要 本设计初步设计了煤矿地面35KV变电所的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、防雷与接地等。通过对煤矿35KV变电所的负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主接线方式、运行方式。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段接线。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据，选择了断路器、隔离开关、互感器等电气设备，并进行校验。 关键词：负荷计算；短路计算；变电所；运行方式
Abstract The coal mine ground 35KV transformer substation was designed. Design process is mainly including load calculate, the design of main electrical connection, short out calculate, electric equipment choose,lightning protection and grounding, etc. According to load statistics and the result of load calculation determine the quantity ,capacity and mode of the main voltage transformer .According to the characteristic of the coal electric system determine the main electrical connection and operation mode of the ground transformer substation .The side of 35KV is Full –bridge Connection and the bus of 6KV is single bus section .The two voltage transformers adopt the mode of split run .And according to the check–up of whole definite value and relevant data of the electric current , have chosen such electric equipment as the relay, voltage transformer ,etc. Keywords：Load calculation; short-circuit calculation; substations; operation mode
煤矿井下供电设计规范-GB--
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煤矿井下供配电设计规范 GB５0４17-２０07 中华人民共和国建设部 ２0０7年05月21日发布２007年12月01日实施 煤矿井下供配电设计规范
GＢ5０417-2007 20０7—0５—21 发布 2007—12—0１实施 中华人民共和国国家建设部联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国国家标准、中国煤炭建设协会主编、中华人民共和国建设部公告第6４6号，建设部关于发布国家标准《煤矿井下供配电设计规范》的公告，现批准《煤矿井下供配电设计规范》为国家标准,编号为 GB50417—２０0７,自２0０7年12月1日起实施。其中,第2.0.1、2.Ｏ.3、2.0.5、2.0.6、2.０.９、4.1.1、４.2．1、４.２.9、5.1.3、5.1．４（４.5．6)、6．1.4、６.3.1(4)、７.１.１、7.1．2、７．１.3、７．１.4、7.1．5、7.2.１、7.2．8 条(款)为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国建设部二OＯ七年五月二十一日 前言 本规范是根据建设部建标函[2005]12４号文件《关于印发“２０05年工程建设标准制定、修订计划(第二批）”的通知》的要求，由中煤国际工程集团武汉设计研究院会同有关单位共同编制完成的。本规范在编制过程中,编制组认真分析、总结和吸取了十几年来国内外煤矿井下供配电采用新技术、新装备的经验及新的科研成果。所引用的技术参数和指标，是生产实践经验数据的总结。特别是高产高效工作面近几年发展较快，其供配电系统有了比较成熟的运行实践经验。编制组广泛征求了有关单位意见,经反复修改，最后经审查定稿。本规范共8 章，内容涉及煤矿井下供电的各个方面，主要包括: 总则、井下供配电系统与电压等级、井下电力负荷统计与计算、井下电缆选择与计算、井下主(中央)变电所设计、采区供配电设计、井下电气设备保护及接地、井下照明等。适用于煤矿井下供电设计咨询的各个阶段。本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国煤炭建设协会负责日常管理,由中煤国际工程集团武汉设计研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验,如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄交中煤国际工程集团武汉设计研究院（地址：湖北省武汉市武昌区武珞路44２号，邮编:4300６4)，以便今后修订时参考。 本规范主编单位、参编单位和主要起草人。主编单位：中煤国际工程集团武汉设计研究院，参编单位：煤炭工业郑州设计研究院、煤炭工业合肥设计研究院，主要起草人：张建民周秀隆于新胜刘兴晖刘建平马自玫张焱杨敢李明胡腾蛟周桂华杨晓明 目次 1．总则
煤矿供电设计计算 煤矿供电设计计算 一、供电方案：见供电系统示意图 二、变压器选型计算 1﹑负荷统计与变压器的选择（动力）： ⑴﹑负荷统计表 负荷名称安装台数安装容量额定电压额定电流功率因数需用系数备注 刮板输送机3 55KW 660V 56.6 0.85 0.5 皮带1 55KW 660V 56.6 0.85 0.5 （2）﹑变压器容量的选择： 变压器视在功率：S=∑Pe×Kx/cos￠ =732.4×0.5/0.85 =430.82KV A 所选变压器为一台KSGB-500/6进行供电，满足要求。 式中：∑Pe—所有设备的额定功率之和：732.4KW cosφ—平均功率因数：0.85 Pn.max—该组用电设备中最大一台电动机的额定功率,55KW; ∑Pn—该组用电设备的额定功率之和,183.4KW; Kx—需用系数：K x=0.286+0.714×Pn.max/∑Pn =0.286+0.714×55/183.4 =0.5
2﹑负荷统计与变压器的选择（主风机） ⑴﹑负荷统计表 序号负荷名称安装台数安装容量额定电压额定电流功率因数需用系数备注 1 风机（主）1台2×30KW 660V 69A 0.85 1 2 风机（其它）1台60KW 660V 69A 0.85 1 单台 （2）﹑变压器容量的选择： 变压器视在功率：S=∑Pe×Kx/cos￠ =240×1/0.85 =282.35KV A ∑Pe—所有设备的额定功率之和：282.35KW 所选变压器为：KSGB- 315/6 一台，满足要求。 需用系数（Kx）：K x=1 ⑶﹑平均功率因数(cosφ)：0.85 三、电缆的选择： 1﹑馈电开关（1#）到（8#）开关 ①按长时允许电流选择电缆 A 选用MYP3×70+1×25电缆,70mm2电缆长时容许电流为215A 式中: Kx—电缆线路所带负荷的需用系数,0.42; ∑Pe—电缆所带负荷的额定功率183.4KW; Ue—电缆所在电网的额定电压,660V;
某煤矿（整合0.15Mt/a）供电设计 （仅供参考） 第一节供电电源 一、供电电源 某煤矿矿井双回路电源现已形成，其中：一回路电源由1#变电所10kV直接引入，LGJ-70型导线，距离矿区7公里；另一回路电源由2#变电所10kV直接引入，LGJ-120型导线，距离矿区20公里。 第二节电力负荷计算 经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1079.64kW，设备工作容量696.34kW，计算负荷为： 有功功率：513.24 kW 无功功率：425.94 kVar 自然功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：666.96 kVA 考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后： 全矿井用电负荷 有功功率：461.92 kW 无功功率：383.35 kVar 功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：600.27 kVA 矿井年耗电量约243.89万kW·h，吨煤电耗约16.26kW·h/t。 负荷统计见表1。 第三节送变电 一、矿井供电方案 根据《煤矿安全规程》要求，矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。根据本矿井现有的电源条件，设计在本矿井工业场地内建10kV变电所。两回10kV电源分别引自10kV 1#变电所
和2#变电所。 二、10kV供电线路 设计对线路导线截面，按温升、经济电流密度、线路压降等校验计算如下： 1、根据经济电流密度计算截面积 导线通过的最大电流：（两回10kV线路，当一回故障检修时，另一回10kV线路向本矿供电时，导线通过的电流最大） I j＝P／（3UcosΦ）＝513.24／（1.732×10×0.77）＝38.5A 导线经济截面： S＝I j／J＝38.5／0.9＝42.8mm2（J为经济电流密度） 通过计算，实际选用的钢芯铝绞线截面满足要求。 2、按电压降校验 由10kV1#变电所和2#变电所向本矿工业场地10kV变电所供电的两回10kV线路供电距离分别为7km和20km，正常情况下两回线路同时运行，当两回10kV线路中一回线路事故检修时，由另外一回10kV线路向本矿供电。按正常情况及事故情况对两回电源线路分别做电压降校验如下：1）正常情况下 两回10kV线路同时运行，线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.745×0.51324×7／2 ＝1.34％。 线路能满足矿井供电。 ⑵2#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.555×0.51324×20／2 ＝2.85％。 线路能满足矿井供电。 2）事故情况下 单回10kV供电线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失：
新临江煤矿（水井湾矿井） 供电设计 （一）矿井电源 设计矿井采用两回电源线路供电，一回、二回电源来自大竹木头变电 站不同电源母线端，电压 10kV ，供电距离 2km ，采用一趟 LGJ-3×70 型架 空线路输送至地面变电所。 （二）电源线路安全载流量及电压降校核 1、按经济电流密度选择电源线路截面 ? A e = n = = 60.14 mm 2 e J 1.15 来自大竹县木头变电站的不同母线段导线型号均采用 LGJ-3×70。 60.14 mm 2 <70mm 2 ,满足供电要求，并留有余地。 式中：矿井最大有功负荷 1078.2kW 。 2、按长时允许负荷电流校验电缆截面 线路 LGJ-3×70 允许载流量：环境温度为 25℃时为 275A （查表），考 虑环境温度 40℃时温度校正系数 0.81，则 Ix=275×0.81=222.75（A ） Ix=222.75A>I=69.17A 3、电源线路压降校核 供电线路LGJ-3×70/10kV 单位负荷矩时电压损失百分数：当cos ∮=0.9 时为 0.644%/MW.km （查表） 则电源线路电压降为：△U 1%=1.0523×2×0.644%=1.36%<5% 式中：电源线路长取 2km 。 全矿计算电流： 1078.2 3 10 0.9 = 69.17（A ）
来自大竹县木头变电站不同母线段两回电源线路电压降均符合要求。 （三）电力负荷 1、矿井采用机械化采煤，投产时期即为最大负荷时期。机电设备布置 及使用情况统计详见表 10-1。 设备总台数 47 台 设备工作台数 36 台 设备总容量 1653.25kW 设备工作容量 1421.65kW 有功负荷 1078.2kW 无功负荷 801.54kvar 视在功率 1346.33kVA 功率因数 0.82 按补偿后功率因数达到约 0.95，则所需补偿电容容量为 0.82 0.82 -1- 0.95 0.95 -1 =377.38kvar 考虑到电容易的配置及矿井负荷的变化情况，变电所电容易室安装 BFMR11-420-3W 型高压电容自动补偿装置 2 套，补偿无功功率 420kvar 。补 偿后： 无功功率： 381.54kvar 视在功率： 1145.24kVA 功率因数： 0.95 矿井投产时年耗电量：2632802kW.h ，吨煤电耗 29.24kW.h/t 。 Q =P cos 2 1 -1 1 -1 - cos 2 Q = 1078.2
煤矿35KV地面变电所供电系统设计毕业论文 目录 摘要............................................................ 错误!未定义书签。ABSTRACT ......................................................... 错误!未定义书签。目录........................................................................... I 第一章概述.. (1) 1.1电源 (1) 1.2基本地质气象资料 (1) 第二章负荷计算及变压器选择 (1) 2.1负荷分析 (1) 2.1.1 负荷分类 (1) 2.2负荷曲线 (1) 2.3矿井用电负荷计算 (2) 2.3.1 设备容量确定 (2) 2.3.2 需用系数的含义 (2) 2.3.3 本系统的负荷计算 (3) 2.3.4 原始资料 (5) 2.4.1 计算负荷： (8) 2.4.2 全矿负荷统计 (12) 2.5无功功率的补偿 (12) 2.6主变压器的选择 (14) 2.6.1 主变压器容量的确定 (14) 2.6.2 主变压器台数的确定 (14) 2.7全矿总负荷的计算 (15) 2.7.1 变压器损耗计算 (15) 2.7.2 全矿总负荷 (15) 第三章电气主接线的设计 (16)
3.1 电气主接线的概述 (16) 3.2电气主接线的设计原则和要求 (16) 3.2.1 电气主接线的设计原则 (16) 3.2.2 电气主接线设计的基本要求 (17) 3.3电气主接线方案的比较 (18) 第四章短路电流的计算 (21) 4.1短路电流计算的一般概述 (21) 4.1.1 短路的原因 (21) 4.1.2 短路的危害 (21) 4.1.3短路的类型 (22) 4.2短路电流计算 (22) 第五章电气设备的选择与校验 (27) 5.1高压电器设备选择的一般原则 (27) 5.1.1 按正常工作条件选择高压电气设备 (27) 5.1.2 按短路条件校验 (29) 5.2电气设备的选择和校验 (30) 5.2.1 高压断路器的选择和校验 (30) 5.2.2 低压隔离开关的选择和校验 (31) 5.2.3 电流互感器的选择及校验 (31) 5.2.4 母线 (32) 5.2.5 高压开关柜的选择 (34) 第六章导线的选择与敷设 (36) 6.1导线选择的条件 (36) 6.2电缆型号的含义 (37) 6.3导线截面的选择 (37) 6.4电缆的选择与计算 (38) 第七章主变压器的继电保护 (40) 7.1继电保护的任务和基本要求 (40) 7.2保护的装设原则 (41) 7.2.1 电力变压器应装设的保护装置 (41) 7.2.2 保护形式 (42) 7.2.3 变电所的室外布置 (46) 第二部分采区变电所 (47) 第一章采区变电所的负荷统计 (47) 第二章变压器的选择 (49) 2.1变压器的选择 (49) 第三章采区电缆的选择 (52) 3.1电缆型号的确定 (52) 3.1.1电缆选择的基本原则 (52) 3.1.2 型号的确定 (52) 3.2电缆截面的选择 (52) 3.2.1 采区变电所6kv电源，电缆的选择 (52) 3.2.2按长时允许电缆流校验电缆截面： (53) 3.2.3 按电压损失校验。 (53) 3.2.4 按热稳定条件校验。 (54)
第一章矿井(区)概况 一、概述 1、目的与任务 变电所是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足煤矿对生产发展的需要，提高供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建35k V 变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。此设计任务旨在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。 2、矿井概述： 本矿井位于七台河市茄子河区东部,地跨茄子河区、桃山区，东起铁东-新富附近，西止308省道；南自万宝村断层，北至华楠县边界。东西长40～150km，南北宽135k m左右，面积约127平方公里。百年最高洪水位0.2米,交通便利,地处山区, 所在海拔高度120M。最高年平均气温8摄氏度，月平均气温16摄氏度。该矿采用综合开拓方式，年产200万吨，服务年限为100年，瓦斯等级为2级，煤尘爆炸指数为0.15% 二、拟建变电站概况 1、本变电所电源以双回路与 5km外的电厂相连。该电厂为汽轮机发
煤矿井下供电设计指导书 （综采篇） 引文：本指导书主要依据GB50417-2007《煤矿井下供配电设计规范》中相关内容进行编制，严格执行《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》中的有关规定。 第一章井下综采供电设计概述 1、根据地质资料、巷口平面图以及采煤工艺，确定巷道及其设备布置，采煤方法，主要运输设备。 2、根据通风系统的要求，为确保工作面回采过程中通风系统的稳定，选择合适的通风方式，以及局扇通风设备。 3、根据工作面位置确定电源的取向，以及电压等级的确定。 表3 煤矿常用的电压等级及用途
4、根据地质部门提供的水文资料，选择排水设备。 第二章 井下电力负荷统计及计算 我矿工作面均为高产高效工作面，根据工作面基本参数，结合综采配套设备重新定型，电力负荷计算应符合下列规定： 1、能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率； 2、其他设备，一般采用需要系数法计算。 S= cos d K Pe φ ?∑ 式中：S —工作面的电力负荷视在功率（kV A ） ∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KW Kd —需用系数 Kd = r Klo Kt ηη ?? Klo —同时系数。该工作组在最大负荷时，工作着的用电设 备容量与该组用电设备总容量之比称为同时系数 Kt —负荷系数。该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备 实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74 r η—线路供电效率。线路末端功率与始端功率之比，一般 为0.95～0.98。
η—用电设备在实际运行功率时的效率,取0.9 cos Φ—加权平均功率因数,取0.85 第三章 变压器的选型 变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义，如果变压器容量选择得过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数值减小；如果变压器容量选择得过小，在长期过负荷运行情况下，铜损将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，既不安全也不经济。因此，正确的计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以重视。我矿根据多年来的实践经验，整合了一套计算方法，供有关单位及技术人员参考。 一、根据变压器二次侧实际工作负荷容量来计算 S b = cos d K Pe φ ?∑ 可知 式中:Sb —变压器计算容量,KV A ∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KW Kd —需用系数 Kd = r Klo Kt ηη ?? Klo —同时系数。该工作组在最大负荷时，工作着的用电设备容 量与该组用电设备总容量之比称为同时系数 Kt —负荷系数。该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际 所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74
煤矿井下供配电设计规范目次 1总则 2井下供配电系统与电压等级3井下电力负荷统计与计算 4井下电缆选择与计算 4·1电缆类型选择 4·2电缆安装及长度计算 4·3电缆截面选择 5井下主(中央)变电所设计5·1变电所位置选择及设备布置5.2设备选型及主接线方式 6采区供配电设计 6·1采区变电所设计 6·2移动变电站 6·3采区低压网络设计 7井下电气设备保护及接地7·1电气设备及保护 7·2电气设备保护接地 8井下照明 本规范用词说明 附：条文说明 1总则
1.0.1为在煤矿井下供配电设计中贯彻执行国家有关煤炭工业建设的法律、法规和方针政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、节约电能和安装维护方便，特制定本规范。 1.0.2本规范适用于设计生产能力0.45Mt／a及以上新建矿井的井下供配电设计。 1.0.3煤矿井下供配电设计应从我国国情出发，依靠科学技术进步，采用国内外先进技术，经实践检验成熟可靠的新设备、新器材，提高煤炭工业的装备水平和安全管理水平。 1.0.4煤矿井下供配电设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2井下供配电系统与电压等级 2.0.1下列用电设备应按一级用电负荷设计，其配电装置必须由两回路或两回路以上电源线路供电。电源线路应引自不同的变压器和母线段，且线路上不应分接任何其他负荷。 1井下主排水泵： 2下山采区排水泵： 3兼作矿井主排水泵的井下煤水泵： 4经常升降人员的暗副立井绞车； 5井下移动式瓦斯抽放泵站。 2.0.2下列用电设备应按二级用电负荷设计，其配电装置宜由两回电源线路供电，并宜引自不同的变压器和母线段。当条件受限制时，其中一回电源线路可引自本条规定的同种设备的配电点处。 1暗主井提升设备、主井装载设备、大巷强力带式输送机、主运输用的井下电机车充电及整流设备； 2经常升降人员的暗副斜井提升设备、副井井底操车设备、元轨运输换装设备； 3供综合机械化采煤的采区变(配)电所； 4煤与瓦斯突出矿井的采区变(配)电所； 5井下移动式制氮机； 6井下集中制冷站； 7不兼作矿井主排水泵的井下煤水泵、井底水窝水泵； 8井下运输信号系统； 9井下安全监控系统分站。
9矿山生产系统设计 9．4 供电系统设计 9.4.1 概述 一供电的重要性和基本要求 电力是企业生产的主要能源。对企业应做到可靠、安全全和生产的需要，企业对供电提出以下基本要求：供电安全、供电可靠、供电优质、供电经济。 1.供电安全 在电能的供应、分配和使用过程中，不应发生人身伤亡和设备损坏事故。对于煤矿生产来说，由于主要是地下作业，工作环境特殊，供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电、电气火灾和电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定进行供电，确保安全生产。 2.供电可靠 供电可靠就是要求供电具有连续可靠性。供电中断时不仅影响企业生产，而且可能损坏设备，产生废品，甚至发生人身伤亡事故。而煤矿一旦断电，不仅影响产量，还有可能引发瓦斯集聚、淹井、人身伤广和设备损坏，严重时将造成矿井的破坏。为了保证供电的可靠性，通常采用双电源。双电源可来自不同变电所或发电厂或同一变电所的不同母线上。对于煤矿，在一个电源发生故障的情况下，另一电源应能满足对主要个产设备的供电，以保证通风、排水以及生产的正常进行。 3.供电优质 在保证安全和可靠供电的前提下，还要保证供电的质量，用电设备在额定值下运行性能最好。因此要求供电质量方面有稳定的电压和频率，电压和频率足衡量电能质量的重要指标。 具体有以下4项指标： (1)电压：额定电压电压偏差不得超过允许值，电动机±5％，白炽灯+3％~-2.5。 (2)频率：额定频率50Hz，频率偏差不得大于±0.4％~±1％。 (3)波形：正弦波形，波形上不得有高次谐波产生的毛刺，以防造成电力污染。 (4)平衡度：三相电网电压平衡。 4．供电经济 一般考虑下列3个方面； (1)尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资。 (2)尽量降低设备材料及有色金属的消耗量。 (3)注意降低供电系统的电能损耗及维护费用。 此外，企业还要求有足够的电能。这不仅要求电力系统或发电厂能提供充裕的电能而且要求企业供电系统的各项供电设施具有足够的供电能力。 二电力负荷分类 为了满足电力用户对供电可靠性的要求，即停电所造成的影响不同．同时又考虑到供电的经济件，根据用电设备在企业中所处的重要地位，以方便在不同情况下区别对待，通常将电力负荷分为3类。 1．一类负荷(一级负荷) 凡因突然小断供电，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的或在政治上产生不良影响的负荷，均属于一类负荷。如钢厂炼
摘要 本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV 侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。 关键字：负荷计算; 变电站; 继电保护;运行方式
目录 摘要 (1) ABSTRACT .............................. 错误！未定义书签。 1 概述 (1) 1.1 设计依据 (1) 1.2 设计目的及范围 (1) 1.3 矿井基础资料 (1) 2 负荷计算 (4) 2.1 负荷计算的目的 (4) 2.2 负荷计算方法 (4) 2.3 负荷计算过程 (5) 2.3.1 各用电设备组负荷计算 (5) 2.3.2 低压变压器的选择与损耗计算 (8) 2.3.3 6kV母线侧补偿前总计算负荷 (11) 2.3.4 无功补偿计算及电容器柜选择 (11) 2.3.5 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验 . 12 3 变电所主变压器选择 (13) 3.1 变压器的选取原则 (13) 3.2 变压器选择计算 (13) 3.3 变压器损耗计算 (14) 3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验 (15) 3.5 变压器经济运行方案的确定 (15) 4 电气主接线设计 (16) 4.1 对主接线的基本要求 (16) 4.2 本所电气主接线方案的确定 (16) 4.2.1 确定矿井35kV进线回路 (16) 4.2.2 35kV、6kV主接线的确定 (17) 4.2.3下井电缆回数的确定 (17) 4.2.4 负荷分配 (18) 5 短路电流计算 (20) 5.1 短路电流计算的目的 (20) 5.2 短路电流计算中应计算的数值 (20) 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 (21) 5.5短路参数汇总表 (30) 5.6 负荷电流统计表 (32) 6 高压电气设备的选择 (33)
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 表1-1 工作面负荷统计表格式 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=...cos ...cos cos cos 212211???? 加权平均效率计算公式：
en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=......212211ηηηη 注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计 2、负荷计算 1）变压器需用容量b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ；（见变压器负荷统计中的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结 果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。0.8-0.9 2、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥ ―> 长时最大允许负荷电流应满足： K I I g y ≥，初步筛选出符合条件 的电缆 g I ——电缆的工作电流计算值，A ； y I ——环境温度为C o 25时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。
第一章电气 第一节供电电源 一、地方及矿区电力系统现状 山西煤炭运销集团张家湾煤业有限公司井田位于该矿位于大同市南郊区云岗镇白庙村西十里河北岸，行政隶属大同市新荣区上深涧乡管辖。该煤业有限公司当前供电源实际情况为：于该矿办公楼附近建有一座10kV变电所，其两回供电电源采用10kV 架空线，一回引自吴官屯35kV变电站10kV母线，供电距离9.5km，架空导线选用LGJ-70mm2；另一回引自上深涧35kV变电站10kV母线，供电距离8km，架空导线选用LGJ-70mm2。变电所安装S9-1000/10/6kV 1000kVA变压器2台，采用一用一备运行方式。 本矿周围电源情况： 于本矿东北面大约8km的上深涧乡建有1座35kV变电站，该变电站装有两台6.3MVA主变压器，配有10kV出线间隔，负荷率为40%；于本矿正东大约9.5km的吴官屯建有1座35kV变电站，该变电站装有两台6.3MVA主变压器，配有10kV出线间隔，负荷率为40%； 综上周围电源情况分析，矿井电源可靠，供电质量有保证；完全能够满足本矿生产生活供电的需要。 二、矿井供电电源 该矿现有10kV变电所设施已不满足本矿供电要求，考虑本矿的用电负荷大小、线路长度、允许电压损失等条件并结合矿井负荷地理分布和矿井周围电源情况，根据电力系统规划，本设计对该矿10kV变电所进行升级改造。该变电站两回电源分别为：其两回供电电源仍采用10kV架空线，一回引自吴官屯35kV变电站10kV母线，供电距离
9.5km，架空导线改用LGJ-185mm2；另一回引自上深涧35kV变电站10kV母线，供电距离8km，架空导线改用LGJ-185mm2。两回电源一回工作，另一回带电备用，完全能够满足本矿在供电安全性、可靠性、供电容量等方面的要求，矿井两回电源线路均为专线，严禁装设负荷定量器。 地区电力系统地理接线示意图见图11-1-1。 第二节电力负荷 本矿设备在矿井最大涌水时，经负荷统计计算电力负荷为： 矿井用电设备总台数： 149台 矿井用电设备工作台数： 118台 矿井用电设备总容量： 4216.8kW 矿井用电设备工作容量： 3462.75kW 补偿前矿井计算有功功率： 2438.31kW 补偿前矿井计算无功功率： 2223.33kVar 补偿前矿井计算视在容量： 3299.79kVA 补偿前矿井自然功率因数： 0.70 10kV母线补偿用电容器容量： 1500kVar 补偿后折算至10kV侧计算有功功率： 2438.31kW 补偿后折算至10kV侧计算无功功率： 723.33kVar 补偿后折算至10kV侧计算视在容量： 2543.34kVA 补偿后矿井功率因数： 0.96 全矿年耗电量： 755×104 kWh 吨煤电耗： 25.17kWh 具体电力负荷统计见表11-2-1。 变压器选择见表11-2-2。
XXXX煤矿 采区变电所设计 设计： 审核： 批准： 二0一三年二月五日
一、概况 -400西变电所位于-520水平上平台，负责-350水平变电所、西五采区、-520水平的供电，-350水平变电所负责西四采区和西三采区的供电；西五采区现有一个掘进工作面，一个采煤工作面，-520水平现有一个掘进工作面；各采区采掘均分开供电，并实行“三专两闭锁”，掘进工作面均采用双风机双电源，采区变电所设在大巷进风流中，高压供电电压为6kv，采区用电设备电压为660v，信号照明电压为127v。 二、采区设备负荷统计 1、-350水平变电所负荷统计 2、西五采区负荷统计 1、采煤设备负荷统计表
3、-520水平负荷统计
三、高压电缆截面确定 （1）-400西变电所电缆截面 按设计规定，初选MYJV 22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆，其主芯线截面A=35mm 2。电缆长度为实际敷设距离1900m 的1.05倍，为1995m 。 ①按照长时允许电流校验高压电缆截面 查表得这类电缆在25°的环境中的长时允许负荷电流为I g =148A ， pj pj e x e g U k P I ηcos 3∑ = ∑ e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和,kw ； x k ——需用系数；计算取0.5； e U ——高压电缆额定电压(V), 6000v ； pj cos ——加权平均功率因数， 0.6； pj η——加权平均效率，0.8-0.9； A U k P I pj pj e x e g 1365.61 760.55 0.90.661.7320.51.1521ηcos 3∑ ==××××= = 注：负荷统计中，包括三台水泵电机的负荷。 I g =136A<148A,故所选电缆能够满足长时工作发热需要。 ②按照经济电流密度校验高压电缆截面 24.6025 .2136 mm j I A n === ＞253mm 查表经济电流密度: 2 25.2mm A J = 所选电缆截面略小，不够经济，但能满足使用要求。
新临江煤矿(水井湾矿井) 供电设计 (一）矿井电源 设计矿井采用两回电源线路供电，一回、二回电源来自大竹木头变电站不同电源母线端，电压10kV ，供电距离2km ，采用一趟LGJ-3×70型架空线路输送至地面变电所。 （二）电源线路安全载流量及电压降校核 1、按经济电流密度选择电源线路截面 全矿计算电流： ） （A 17.699 .01032 .1078=??= I 14.6015 .117.69===J I A n e 2mm 来自大竹县木头变电站的不同母线段导线型号均采用LGJ-3×70。 2 mm ＜702 mm ,满足供电要求，并留有余地。 式中：矿井最大有功负荷。 2、按长时允许负荷电流校验电缆截面 线路LGJ-3×70允许载流量：环境温度为25℃时为275A （查表），考虑环境温度40℃时温度校正系数，则Ix=275×=（A ） Ix=＞I= 3、电源线路压降校核 供电线路LGJ-3×70/10kV 单位负荷矩时电压损失百分数：当cos ∮=时为%/(查表) 则电源线路电压降为：△U 1%=×2×%=%＜5% 式中：电源线路长取2km 。 来自大竹县木头变电站不同母线段两回电源线路电压降均符合要求。 （三）电力负荷 1、矿井采用机械化采煤，投产时期即为最大负荷时期。机电设备布置及使用情况统计详见表10-1。 设备总台数 47台 设备工作台数 36台 设备总容量 设备工作容量 有功负荷 无功负荷 视在功率 功率因数 按补偿后功率因数达到约，则所需补偿电容容量为 ??? ? ??---=1cos 11cos 1202??P Q ??? ? ??-?--?=195.095.01 182.082.012.1078Q = 考虑到电容易的配置及矿井负荷的变化情况，变电所电容易室安装BFMR11-420-3W 型高压电容自动补偿装置2套，补偿无功功率420kvar 。补偿后： 无功功率： 视在功率：
煤矿采区供电设计所需原始资料 煤矿采区供电设计所需原始资料 在进行井下采区供电设计时，必须首先收集以下原始资料，作为设计的依据。 (1)矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。 (2)采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。 (3)采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。 (4)采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。 (5)电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线上的短路容量等情况。 (6)采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。 此外，在做井下采区供电设计时还需要准备下述资料： 《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》、《矿井低压电网短路保护装置整定细则》、《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则》、《煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则》、《煤矿电工手册》第二分册(下)、《中国煤炭工业产品大全》、各类有关的电气设备产品样本、各类供电教材。煤矿采区供电设计供电系统的拟定
拟定采区供电系统，就是确定变电所内高、低压开关和输电线路及控制开关的数量。在拟定供电系统时，应考虑以下原则： (1)在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、起动器和电缆等设备最少； (2) 原则上一台起动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱只控制一个变压器。当高压配电箱或低压起动器三台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置两台进线高压配电箱。 (3)当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备；且变压器最好不并联运行； (4)由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电； (5)大容量设备的起动器应靠近配电点的进线端，以减小起动器间电缆的截面； (6)低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电； (7)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电； (8)局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。