煤矿地面变电所部分设计.docx
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煤矿地面变电所部分设计
物理与电气工程学院课程实践报告
兴华煤矿地面变电所部分设计
姓名****
学号*********
专 业电气工程及其自动化
班级11自动化1班
指导教师 *******
成绩
日 期 2013年12月20
本文是煤矿地面变电所供电系统的设计说明。
设计的目的是通过对该电力用户所处的地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析。
电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力。
电能在工业生产中的重要性，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
1.安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
2.可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
3.优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求
4.经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
关键字：
电能；供电系统；变电
1.3变电所主变压器运行方式8
1.3.1两台变压器一使一备（明备用）8
1.3.2两台变压器同时工作（暗备用）8
1.3.3两台工作，一台备用9
2.3.2主变压器的选择11
心得体会13
参考文献14
前言
变电所是连接发电厂、电网和电力用户的中间环节，主要有灰机和分配电力、操控操作、升降电压等功能，是供电系统中极其重要的组成部分。
同样作为矿山电力变电所的作用是不可低估的，所以正确选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。
一个完善的供电系统是企业能够安全稳定生产的基础，煤矿的变电所是接收变换分配电能的环节，是供电系统中极其重要的组成部分，所以合理的变电所设计是对一个企业的生产和发展是尤为重要的。
煤矿供电系统是否需建变电所的相对位置，矿区的配电方式和本地区电网的供电系统等等。
煤矿的变电所设计需要考虑许多因素。
本设计以兴华地面变电所设计为例，本设计就兴华煤矿地面变电所部分设计为例，根据所给煤矿数据，得出了变电所主接线方式，其中包括主变压器一、二次侧接线方式以及变电所主要变压器的运行方式，结合己知数据进行了负荷计算并选择出了补偿装置-电容器的容量。
原始资料来源于兴华煤矿，兴华煤矿年产80万吨，服务年限为30年，煤矿分为水平开采，-365米、-615米立井开采，井下流水量大，是超瓦斯矿井，本矿符合见附表2.本矿一回从发电厂直接供电距离20km，另一回路从发电厂经营主材开闭所，供电系统距离20km。
1.3变电所主变压器的运行方式
变电所主变压器运行方式主要有三种：
第一种是两台变压器一使一备，第二种是两台变压器同时工作，这种又可列和并列两种运行方式；第三种是两台工作，一台备用。
下面分别叙述这三种运行方式的特点：
1.3.1一台工作一台备用（明备用）
此时两台变压器均按100%的负荷选择。
该运行方式在实际中并不经济，因为电力部门是按照变压器台数及其容量收取电费而不管任一时刻有几台变压器工作，一台变压器工作，另一台停止运行作为备用。
此时两台变压均按最大负荷时变压器负荷率100%考虑。
此种方式只适用于小型工矿企业。
1.3.2两台变压器同时工作（暗备用）
两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担约全部的50％。
因此。
每台变压器的容量宜按全部最大负荷的70％选择。
一、并列运行
将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。
并列运行能提高变压器运行的经济性、提高供电可靠性、节约电能，实现节电增效。
变压器两台分开带几条线路运行时的缺点有出现大马拉小车的现象，另外线路负荷增大时，变压器过负荷。
并列运行需满足的条件：
1变压器的接线组别相同，2变压器的变比相同允许有±0.5的差值，3变压器的短路电压相等允许有±10的差值，4并列变压器的容量比不宜超过3:
1，这样就限制了变压器的短路电压值相差不致过大。
其主要优点集中体现在:
1.提高供电可靠性：
当某台变压器运行中发生故障时，从而系统中迅速切除后，并列运行的其他变电器可以继续供电，这一点对用户的一级重要负荷来说，显得尤为重要。
2.有利于经济运行：
变压器并列运行时，可以根据实际负荷的变化和需要，灵活调节投入的台数及容量，避免变压器承担过重或过轻负荷，降低电能损耗，提高系统功能因数。
3.便于安排计划检修：
当某台变压器需要检修时，可以根据负荷先并排上一台变压器，再将需要检修的变压器停下来，达到检修供电两不误。
4.减少初期投资：
变电所的负荷，一般总是逐渐增加起来的，如果采用变压器并联运行方式，可以根据负荷的发展分期安装多台变压器，从而减少基建工程的初期投资。
二、分列运行
分列运行是指两台变压器一次母线并列运行，二次母线用联络断路器联络。
正常运行时，联络断路是分断的，这时变压器通过各自的二次母线供给各自的负荷，这种运行方式的特点是在故障状态下的短路电流小。
其优点是短路电流小，继电保护装置简单便宜，冲击负荷电压波形的影响面积小。
1.3.3两台工作，一台备用
该方式变压器台数较多，开支较大，大多用于特大型工矿型企业。
通过综合分析，可知两台变压器分列运行时，继电保护简单，具有一定得可靠性。
当一台变压器故障时，另一台可保证全矿20%负荷的供电。
即可为一，二级负荷，减少停电，它们的母线开关即可隔离开关，即可采用断路器。
对可靠性要求较高或产量较大的矿井，主变压器一般采用两台，特殊情况下也可用三台。
当一台故障时，另一台必须保证安全或原煤矿产负荷的用电。
对于一用一备的变压器应用损耗的变压器，把损耗高的变压器作为备用。
综上所述，同时结合兴华煤矿的生产规模，在本设计中采用两台变压器分裂运行方式。
2变电所负荷统计、主变压器选择
2．1负荷计算方法的选择
变电所负荷计算，应力求准确可靠，并考虑矿井负荷的发展远景。
负荷大小是确定变电所的供电系统，选择变压器容量，导线截面和仪表容量的依据。
同时也是继电保护整定的重要数据，而设计的基本原始资料是工艺部门提供的，用电设备安装容易，但品种多，数量大，工作情况复杂，所以准确的估算将影响煤矿的整体。
负荷计算就是求计算负荷的这项工作。
在进行负荷计算时，往往要借助于负荷曲线求得系数。
可以分为需求系数法，利用系数法，形状系数法和附加系数法四种。
2．2负荷统计
负荷计算是为电气设备，输电导线和继电保护装置的选择提供重要的计算依据。
负荷计算的准确与否直接影响供电设计的质量。
负荷计算有很多如需用系数法，二项式法，利用系数法，单位产品电耗法等。
我们课本《供电技术》主要介绍目前设计部门广泛使用的需用系数法，本次设计采用需用系数法。
本设计将采用需要系数法予以确定。
所用公式有：
有功功率Pca=
（2-1）
式中
——设备组所有设备的容量之和
Kde——需用系数
无功功率
（2-2）
视在功率
（2-3）
下面根据式（2-1）至（2-4）以地面高压主井提升机为例计算负荷的大小：
则有功计算负荷为
=850KW
无功功率负荷为
Kvar
视在功率计算负荷
=1000Kvar
其他各组设备的负荷计算见设计附表
全矿负荷统计
（1）全矿高压负荷统计。
将全矿各组高压计算负荷相加，即
……+415=5736Kw
……+257=4302Kvar
（2）全矿计算负荷。
计算全矿6KV侧的计算负荷时，应考虑各组间的最大负荷同时系数，取
5736=5162.4KW
4302=3871.8Kvar
KVA
2.3静电电容器的补偿、主变压器
2.3.1静电电容的补偿
1）静电器所需补偿容量。
因全矿的自然功率因数
低于0.9，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数达到0.95以上，即
。
则全矿所需补偿容量为：
=1323.6Kvar
2）电容器个数及型号的确定。
补偿电容器拟采用双星型接线，接在变电所6KV的母线上，因此选用标量为12Kvar，额定电压为
KV的电容器。
每相并联电容无功功率为：
Kvar
由于变电所采用单母线分段方式主接线，故每段需分担的无功功率为：
=220.6Kvar
即需要电容器个数为：
n取36个
3）实际补偿容量
Kvar
4）人工补偿后的功率因数：
3087.43Kva
6015.20Kva
=0.86
2.3.2主变压器的选择
由前一节的计算负荷和矿山对供电可靠性的要求可确定主变压器的额定容量。
本设计采用两台变压器分列运行采取暗备用方式供电，其中一台故障时，切除不重要负荷另外一台可以保证安全和原煤生产，使其容量不少于全矿负荷的70%，即每台变压器的容量为：
式中
——故障系数，即故障时负荷的保障系数，根据一二级负荷比重决定，本次设计
=0.7
——全矿计算视在功率，Kvar
所以本次设计中：
0.7*6015.20=4210.64Kvar
查电工手册选出满足要求的变压器的型号为SL7-6300/35两台，有关数据如下：
型号
额定
容量
/KVA
额定
电压
（KV）
额定损耗（KW）
阻抗
电压
/%
空载
电流
/%
连接组
质量
/t
外形尺寸
高压
低压
空载
短路
长
宽
高
Sl7-6300/35
12500
63
6.3
8.2
41
7.5
0.9
Y,
D11
11.34
3350
2520
3760
心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关变电所部分设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
我认为，在这学期的供电技术的实验中，对变电所的设计有所帮助，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，
此次变电所部分设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
参考文献
【1】文成.供电技术第4版.：
机械工业，2010
【2】余建明.现代供电技术[M].：
清华大学，2006
【3】丁书文.变电站综合自动化技术.：
中国电力，2005
【4】唐志平.供电技术[M].：
电子工业.，2005
【5】景恩等编著.矿井供电煤炭工业，1996
【6】电力工程电气设计手册.水利水电，1987
【7】于健明等主编.供电技术，机械工业，2008
附表：
兴华煤矿负荷统计表
设备名称
电机形式
电机容量（kw）
安装
台数
工作台数
设备容量
需要系数（Kd）
cosφ
tanφ
计算容量
安装
容量
工作
容量
有功（kw）
无功（Kvar）
视在（KVA）
地面高压
主提升机
绕线
1000
2/1
2000
1000
0.85
0.85
0.62
850
527
1000
副提升机
绕线
800
2/1
1600
800
0.77
0.85
0.62
616
382
725
压风机
同步
400
3/2
1200
800
0.75
0.8
0.75
600
450
750
通风机
绕线
300
3/2
900
600
0.69
0.8
0.75
240
180
300
地面低压
造煤场
700
2/1
1400
700
0.65
0.8
0.75
455
341
569
机选长
600
2/1
1200
600
0.78
0.85
0.62
468
290
551
办公楼
700
2/1
1400
700
0.68
0.7
1.02
476
486
680
工人村
800
2/1
1600
800
0.52
0.7
1.02
416
424
594
浴池
500
2/1
1000
500
0.76
0.8
0.75
380
285
475
井下用电
主排水泵
绕线
700
3/1
2100
700
0.74
0.8
0.75
518
389
648
整流房
200
2/1
400
200
0.75
0.8
0.75
150
113
188
采掘用电
500
3/1
1500
500
0.83
0.85
0.62
415
257
488
井底车厂
400
2/1
800
400
0.38
0.65
1.169
152
178
234
全矿负荷总计
5736
4302
7170
全矿负荷计算
5163
3872
6454
人工补偿后负荷
5163
3087
6015
同期系数K∑=0.9
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