煤矿供电系统毕业设计论文

0毕 业 设 计（朝阳矿供电系统设计）姓 名 专 业 电气自动化 年 纪 1目 录第一章 绪论 .41.1朝阳矿供电系统简介 .41.2 本设计的原始资料 .41.2.1 电压等级 .41.2.2 设计 容量 .41.2.3 进出线及负荷情况 .51.2.4.环境条件 .5第二章 负荷计算 .62.1 负荷计算目的 .62.2负荷计算 .62.2.1 与负荷计算有关的物理量 .62.3 计算负荷的实用计算方法 .82.3.1求计算负荷 .8第三章 电气主接线选择设计 .143.1 几种常用主接线方式比较与选择(厂区供电) .143.1.1双母线接线 .143.1.2单母线分段接线 .143.2 变压器的选择 .153.2.1 变压器台数选择 .153.2.2 变压器 的选择计算 .16第四章 短路计算 .194.1短路计算的方法与步骤 .194.4.1 欧姆法 .194.4.2标幺值法 .194.2 短路计算 .19第五章 电气设备的选择 .235.1 导线截面的选择 .235.2 母线的选择 .275.3 断路器及隔离开关的选择 .305.3.1 断路器的选择 .3025.3.2 隔离开关的选择 .315.3.3 按短路条件进行校验 .31第六章 无功补偿 .336.1 功率因数的基本概念 .336.2 提高功率因数的方法 .336.3 并联电容器的补偿方式 .336.3.1 低压集中补偿 .336.4 无功功率补偿计算 .34第七章 防雷与接地 .377.1 避雷针 .377.1.1 避雷针的作用 .377.1.2 避雷针的装设原则 .377.2 避雷器 .387.2.1 避雷器的作用 .387.2.2 避雷器的工作原理 .387.3 保护接地 .387.3.1 工作原理 .387.3.2 适用范围 .397.3.3 接地类型 .39第八章 结 束 语 .40参 考 文 献 .413前 言毕业设计是我们本科结业最后一个综合性教学环节,它主要考察了我们两年多来对理论知识的掌握程度，是学习的深化和升华。通过毕业设计可以有力地衡量我们的独立思考、自行分析、理论应用以及现场实际操作能力。本论文题目是朝阳矿供电系统设计 ，是根据朝阳矿负荷的特点，就供电系统设计的主要内容展开说明，其内容包括电气主接线方案的比较和选择，负荷计算和统计，变压器的选择，三相短路计算，母线的选择和导线的选择、计算及校验，设备的选择，无功功率的补偿容量的计算和无功补偿方式的选择，防雷及接地。当然，在做毕业设计的过程遇到了许多的困难，为了更好的巩固所学的专业知识，解决毕业设计过程中出现的问题，我参考了电力工程设计手册 、 供电技术 、 电气工程 、 电力系统继电保护原理 、 发电厂电气部分等书籍 。同时得到了王老师的悉心指导和其他同学的帮忙，由于我的水平有限，在设计中难免有一些错误和不当之处，恳请各位老师批评指正。4第一章 绪论1.1朝阳矿供电系统简介矿区供电电源为 110KV双回路电源，一路由宝阳变电站采用 LGJ150型铝绞线供至矿区 110KV变电站，线路总长 23.8KM，混凝土杆；另一路由王寨变电站采用 LGJ185型铝绞线供至矿区变电站，线路总长 13.9KM。矿区变电站安装 2台 SFSL1型和 SFSL6型 2万千伏安变压器，主要担负矿区和附近农村用电，平时一台工作，一台备用。变压器输出 6KV供各井使用。一井供电由矿区 110KV变电站双回路(架空线号 LGJ-240)6KV供电至一井地面变电所，目前正准备安装 3回路。110KV 变电站往西风井扇风机房有两条专用高压线路。全井总装机容量 11140KW，其中地面 1640KW，井下 9600KW。高压电动机共安装 30台，最大负荷 5023KW。地面有一个变电所，井下两个水平面共四个变电所。地面往井下中央变电所共用 5趟铠装电缆，型号 ZLQP-3185型，长度 740米。-10 变电所往-250 变电所用三趟电缆，长度 779米。二井供电由矿区 110KV变电站双回路(架空线号 LGJ-185)6KV供电线路至地面变电所，长度为 1.04KM，全井总装机容量 6565KW。 ，其中地面 1890KW，井下 4675KW。高压电动机共安装 5台，最大负荷 2460KW。地面有一个变电所，井下两个采区共四个变电所。地面往井下中央变电所共用 2趟铠装电缆，型号ZLQP-395型，长度 900米。中央变电所往戊 2平台变电所用 2趟电缆，长度 1400米。戊 2平台变电所往戊 2采区变电所用 2趟电缆，长度 584米。三井供电由矿区 110KV变电站双回路(架空线号 LGJ-120)6KV供电线路供至地面变电所，长度为 1.67KM，全井总装机容量 2620KW，其中地面 1120KW，井下 1500KW。最大负荷 491KW。地面有一个变电所，井下共 2个变电所。矿井供电能力满足安全生产要求。地面往井下中央变电所共用 2趟铠装电缆，型号ZLQP-370型，长度 210米。中央变电所往采区变电所用两趟电缆，长度 480米。1.2 本设计的原始资料1.2.1 电压等级10KV/660V,380V； 51.2.2 设计容量拟设计安装五台主变压器；1.2.3 进出线及负荷情况(1)、由矿中央变电所引进两趟 110KV进线；(2)、变电所出线为电缆出线；(3)、负荷功率因数为 0.8左右；1.2.4.环境条件当地最高气温 37.6摄氏度，最低气温-25 摄氏度，最热月份平均温度23.3摄氏度，变电所所处海拔高度 200M，污秽程度中级。6第二章 负荷计算电力负荷的计算，对合理配置电源，合理布局供电线路，以及正确选择各种电器设备和导线、电缆等都是不可缺少的。负荷计算得准确，使设计工作建立在可靠的基础资料之上，得出的工程设计方案经济合理。反之，若负荷计算得过大或过小，则会造成投资和设备器材的浪费，或使设备承受不了符合电流而造成事故，影响安全供电。2.1 负荷计算目的在进行工厂供电设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，能否简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备呢?显然是不能的。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，供配电设计的第一步需要计算全厂和各车间的实际负荷。负荷计算主要包括：(1)求计算负荷(也称需用负荷)。目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络变压器容量和电器设备型号等。(2)算出尖峰电流。用与计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。(3)算出平均负荷。用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2.2负荷计算2.2.1 与负荷计算有关的物理量一 、 年 最 大 负 荷 和 最 大 负 荷 利 用 小 时 数年 最 大 负 荷 是 指 全 年 中 最 大 工 作 班 内 半 小 时 平 均 功 率 的 最 大 值 ， 并 用 符 号Pmax、 Qmax和 Smax分 别 表 示 年 有 功 、 无 功 和 视 在 最 大 负 荷 。所 谓 最 大 工 作 班 ， 是 指 一 年 中 最 大 负 荷 月 份 内 最 少 出 现 23次 的 最 大 负 荷7工 作 班 ， 而 不 是 偶 然 出 现 的 某 一 个 工 作 班 。年 最 大 负 荷 利 用 小 时 数 Tmax， 是 一 个 假 想 时 间 。 其 物 理 意 义 是 ： 如 果 用 户以 年 最 大 负 荷 Pmax持 续 运 行 Tmax小 时 所 消 耗 的 电 能 恰 好 等 于 全 年 实 际 消 耗 的 电能 ， 那 么 Tmax即 为 年 最 大 负 荷 利 用 小 时 数 。 如 图 22所 示 ， 年 持 续 负 荷 曲 线与 两 轴 所 包 围 的 面 积 等 于 Pmax与 Tmax的 乘 积 (即 面 积 I等 于 面 积 II)所 以 Tmax可 表 达 为Tmax=Wp/Pmax(h) (21)同 理Tmax(无 功 )=WQ/Qmax (22)式 中 W全 年 消 耗 的 电 量 ；Wp有 功 电 量 (kwh)；WQ无 功 电 量 (kvarh)；Tmax一 是 标 志 工 厂 负 荷 是 否 均 匀 的 一 个 重 要 指 标 。 这 一 概 念 在 计 算 电 能 损耗 和 电 气 设 备 选 择 中 均 要 用 到 。二 、 平 均 负 荷 和 负 荷 系 数(1) 平 均 负 荷平 均 负 荷 是 指 电 力 用 户 在 一 段 时 间 内 消 费 功 率 的 平 均 值 ， 记 作Ppj、 Qpj、 Spj。 如 图 21(b)所 示 为 平 均 有 功 负 荷 ， 其 值 为 用 户 在 由 0到 t时 间内 所 消 费 的 电 能 Wp(KWh)除 以 时 间 t， 即Ppj Wp/t (kw) (23)式 中 Wp由 0到 t时 间 内 消 托 的 有 功 电 能 Wp(kWh)。对 于 年 平 均 负 荷 ， 全 年 小 时 数 t取 8760， Wp是 全 年 消 费 的 总 电 能 。在 最 大 工 作 班 内 ， 平 均 负 荷 与 最 大 负 荷 之 比 称 为 负 荷 系 数 并 用 分、别 表 示 有 功 、 无 功 负 荷 系 数 。 其 关 系 式 为 Ppj/Pmax (24) Qpj/Qmax (25)(2) 负 荷 系 数负 荷 系 数 也 称 负 荷 率 ， 又 叫 负 荷 曲 线 填 充 系 数 。 它 是 表 征 负 荷 变 化 规 律 的一 个 参 数 。 其 值 愈 大 ， 则 负 荷 曲 线 愈 平 坦 ， 负 荷 波 动 愈 小 。 根 据 经 验 数 字 ， 一般 工 厂 负 荷 系 数 年 平 均 值 多 为 0 700 75； O 760 82。上 述 数 据 说 明 无 功 负 荷 曲 线 的 变 动 比 有 功 负 荷 曲 线 平 坦 。 除 了 大 量 使 用 电焊 设 备 的 工 厂 或 车 间 外 ， 一 般 值 比 值 高 10 一 15 左 右 。 相 同 类 型 的8工 厂 或 车 间 具 有 近 似 的 负 荷 系 数 。三 、 需 用 系 数 和 利 用 系 数在 工 厂 供 配 电 系 统 设 计 和 运 行 中 ， 常 使 用 需 用 系 数 和 利 用 系 数 ， 其 定 义 为需 用 系 数 Kx=Pn (26)利 用 系 数 KL= Pn (27)式 中 Pn额 定 功 率 。实 践 表 明 ， 同 类 型 的 工 厂 ， 需 用 系 数 Kx， 利 用 系 数 KL十 分 相 近 ， 可 以 分别 用 典 型 数 值 表 示 它 们 。2.3 计算负荷的实用计算方法常 用 的 计 算 方 法 有 需 用 系 数 法 、 二 项 式 法 、 利 用 系 数 法 等 。 在 实 际 工 程 供配 电 设 计 中 ， 广 泛 采 用 需 用 系 数 法 。 因 此 这 种 方 法 计 算 简 便 ， 多 用 于 方 案 估 算 、初 步 设 计 和 全 厂 、 大 型 车 间 变 电 所 的 施 工 设 计 。根 据 负 荷 类 型 ， 选 择 需 用 系 数 法 求 出 计 算 负 荷 。2.3.1求计算负荷一、设备容量的确定进行负荷计算时，需按性质将用电设备分为不同的用电设备组，然后确定设备容量(或称设备功率)。由于各用电设备的额定工作条件不同，有的长期工作，有的短时工作，因而在求计算负荷时，不能将额定功率直接相加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算为统一规定工作条件下的功率。这个功率称为用电设备的设备功率(或设备容量)，并用 PS 表示。其值分别为：(1)对长期工作制的用电设备，P SPn(额定功率)；(2)对短时但连续工作制的用电设备，P SPn；(3)以反复短时工作制的用电设备，设备功率是将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算为标准暂载率下的功率。所谓暂载率，是指用电设备工作时间与整个工作周期时间之比值，用 Jc表示Jc 100% (28)gxt式中 t g工作时间；9tx停歇时间。设备铭牌上所给的额定功率时的哲载率用 JCn表示，称额定暂载率。二、按需用系数法求计算负荷(1)用电设备各组的计算负荷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(29) )(3/var)(tn2AUSjsIkVQPjWKxsjs式中 Pjs、Q js、S js该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷；Ps该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量(kW)；Un额定电压(kv)；与运行功率因数角相对应的正切值；tanIjs该用电设备组的计算电流(A)；Kx该用电设备组的需用系数