煤矿供配电系统

xxx大学本科毕业设计（论文）-1-前言目前，电力已经被广泛应用于社会的各个领域。随着电力在国民经济和人们日常生活中的作用越来越重要，电力的安全、经济输送成了人们研究的一个重要课题。在我国，由于历史诸方面的原因，目前越来越多的出现某地某个电力系统面临着因用电负荷的快速大量增加而不能安全经济运行的局面。对存在类似这样的问题的供电系统进行合理的技术改造成了许多电力部门亟需解决的问题。本人不揣浅陋，在邹老师的指导下，通过对这一问题的研究，完成了本毕业设计。本毕业设计针对义（马）煤（业）集团新安煤矿供电系统存在的问题，提供了两种可供选择的技术改造方案，并对两种方案分别进行阐述和简单的对比。然后主要针对第二种方案展开技术论证。通过大量的相关技术参数的计算，内容翔实的方法论证和校验，可以证明第二种方案从技术上讲是完全可行的，它又能从根本上解决现有供电系统存在的问题。通过上述论述和与第一种方案的综合比较，作者主要突出第二种方案技术上的优势。作者的本意就是向煤矿方面推荐作者着重论述的第二种方案，希望煤矿方面能够从长远规划出发，采用第二种方案。限于作者的水平十分有限，再加上时间仓促，本毕业设计种难免出现不严密之处或这样那样的错误，恳请各位老师批评指正。xxx大学本科毕业设计（论文）-2-1概述要搞好这个设计题目，必须首先对供电系统中的某些知识有一个总体的了解，现简单介绍如下。1.1《煤矿安全规程》中的有关规定第441条矿井应有两回路电源线路，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。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分裂运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定容量。第442条对井下各水平中央变（配）电所主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。主要通风机、提升人员的上井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。本条上述设备的控制回路和辅助设备必须有与主要设备同等可能的备用电源。1.2供电系统的要求1.2.1一般用户对供电的要求保证供电安全可靠：安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸、火灾等重xxx大学本科毕业设计（论文）-3-大灾害事故。尤其是在一些高粉尘、高湿、有易爆、有害气体的特殊环境中，为确保供电安全，必须采取防触电、防爆、防潮、抗腐蚀等一系列技术措施，正确选用电气设备、拟定供电方案，并设置继电保护，使之不易发生电气事故，一旦发生，也能迅速切断电源，防止事故的扩大并避免人员的伤亡。供电的可靠性是指供电系统不间断供电的可能程度。为了保证供电系统的可靠性，必须保证系统中各电气设备、线路的可靠运行，为此应经常对设备、线路进行监视、维护，定期进行实验和检修，使之处于完好的运行状态。此外，对一、二级负荷采用两独立电源或双回路供电，则是最重要的设计措施之一。保证供电电能质量：对于用户，良好的电能质量是指电压偏移不超过额定电压的±5%。频率偏移不超过±0.2～0.5Hz，正弦交流的波形畸变极限值在3%～5%的允许范围之内。在电能的质量指标中，除频率一项用户不能控外，其余两项指标都可以在供电部门和用户的共同努力下，采用各种技术措施加以改善并达到允许范围之内。保证供电系统的经济性：该项要求供电系统的一次投资要少，运行费用要低。在满足前两项要求的前题下，尽可能节约电能和减少有色金属的消耗。总之，要在保证安全可靠的前题下，使用户得到具有良好质量的电能，并且在保证技术经济合理的同时，使供电系统结构简单、操作灵活、便于安装和维护。1.2.2矿区供电的一规定矿区总体供电应根据煤炭系统电力负荷的分布和发展情况，结合地区电力规划，照顾当地农用和其他需要，合理确定供电电源、电压等级、供电系统和建设顺序。供电系统应有利于分期建设，不建或少建临时工程。供电系统采用6、35千伏及以上电压，当两种电压的技术经济比较相差不多时，宜采用较高电压方案。在10千伏系统已经形成的矿区，经技xxx大学本科毕业设计（论文）-4-术经济比较，宜可采用10千伏供电。矿区电源一般取自电力系统，确有技术经济根据时，可建自备电场。每一矿井应有两回电源线路，当任一回发生故障停止供电时，另一回应能担负矿井全部负荷。矿井的两回电源线路上，都不得分接任何负荷；特殊情况，经省（区）煤炭局批准，其中一回可不在此限。由两回及以上线路供电时，其中一回停止运行，其余线路对矿井、露天应保证全部负荷，对其他用电单位应保证其全部负荷的75%。矿区或大型矿井变电所的数量、容量和所址位置的选择，除应接近负荷中心，便于进出线、有发展余地、不占或少占用农田、地形地质条件适宜尽量不压资源；运输、通讯、给水、采暖方便等条件外；尚应考虑分期建设、投资效果与矿区总体供电系统一起经方案比较后确定。矿区和主要企业送电线路的导线均应按经济电流密度选择，按允许电压损失及允许载流量的条件验算。矿区变电所主变压气一般选用两台。当一台停止运行时，尚应保证安全和原煤碳生产用电负荷，且不小于全部负荷的75%。对于经过审定的矿区逐年用电负荷发展计划，矿区供电系统分期建设规模等各项原则方案，必须与当地电力部门密切联系，共同协商，并进量取得协商纪要或书面协议。1.3架空导线截面的选择校验架空导线截面的选择对电网的技术、经济性能影响很大，在选择导线截面时，既要保证工矿企业供电的安全与可靠，又要充分利用导线的负荷能力。因此，只有综合考虑技术、经济效益，才能选出合理的导线截面。1.3.1高压架空线路截面选择计算1.3.1.1按长时允许电流选择导线截面电流通过导线将使导线发热，从而使其温度升高。当通过电流超过其允许电流时，将使导线过热，严重时将烧毁导线，或引起火灾和其他事故。为了保证架空线路安全可靠地运行，导线温度应限制在一定的允许范围。为此，通过导线的电流必须受到限制，保证导线的温度不超出允许范围。xxx大学本科毕业设计（论文）-5-选择导线截面应使线路长时最大工作电流Ica（包括故障情况）不大于导线的长时允许电流Iac，即Iac≥Ica裸导体的长时允许电流如表1－1所示。表1－1裸导体的长时允许电流（环境温度为25℃，导线最高允许温度70℃）铜线铝线钢芯铝线导线型号长时允许电流A导线型号长时允许电流A导线型号室外长时允许电流A室内室外室内室外TJ-45025LJ-1610580LGJ-16105TJ-67035LJ-25135110LGJ-25135TJ-109560LJ-35170135LGJ-35170TJ-16130100LJ-50215170LGJ-50220TJ-25180140LJ-70265215LGJ-70275TJ-35220175LJ-95325260LGJ-95335TJ-50270220LJ-120375310LGJ-120380TJ-70340280LJ-150440370LGJ-150445TJ-95415340LJ-185500425LGJ-185515TJ-120485405LJ-240610--LGJ-240610TJ-150570480------LGJ-300700TJ-180645550------LGJ-400800TJ-240770650----------一般决定导线允许载流量时，周围环境温度均取+25℃作为标准，当周围空气温度不是+25℃，而是θ′0时，导线的长时允许电流应按下式修正：KIIIacmmacal00(1－1)式中Ial——环境温度为θ′0时的长时允许电流，A；Iac——环境温度为θ０时的长时允许电流，A；θ′0——实际环境温度，℃；θ０——标准环境温度，℃；θm——导线最高允许温度，℃；Ｋ——称为电流修正系数。xxx大学本科毕业设计（论文）-6-现在我们根据上述理论计算本设计中所可能涉及到的几种截面的导线在常村煤矿的实地环境中的安全载流量。对导线截面为70mm2的架空线安全载流量的计算：AIal22625704070275对导线截面为95mm2的架空线安全载流量的计算：AIal27425704070335对导线截面为185mm2的架空线安全载流量的计算：AIal42225704070515对导线截面为240mm2的架空线安全载流量的计算：AIal50025704070610对导线截面为300mm2的架空线安全载流量的计算：AIal574257040707001.4有关电压损失的规定与计算公式电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，还产生电压损失等，影响电压质量。当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的电压过低，严重地影响用电设备的正常运行。所以，要保证设备的正常运行，必须根据线路的允许电压损失来选择导线截面。设一导线的电阻为R，电抗为Ｘ，当电流通过导线时，使线路两端电压不等。线路的电压损失是指线路始、末两端电压的有效值之差，以U表示，则U=1U-2U(1－2)如以百分数表示%100%21NUUUU(1－3)式中UN——额定电压，V。xxx大学本科毕业设计（论文）-7-为了保证供电质量，对各类电网规定了最大允许电压损失，见表1－2。表1－2电力网允许电压损失百分数电网种类及运行状态ΔUac%备注1.室内低压配电线路1～2.51、2两项总和不大于6％4、6两项之和不大于10％2.室外低压配电线路3.5～53.工厂内部供给照明与动力的低压线路3～54.正常运行的高压配电线路3～65.故障运行的高压配电线路6～126.正常运行的高压配电线路5～87.故障运行的高压配电线路10～12故障运行：例如双回路供电中，有一回路因故障停运，只剩另一回路运行时的情况。在选择导线截面时，要求实际电压损失ΔＵ％不超过允许电压损失ΔＵac％，即ΔＵ％≤ΔＵac％终端负荷电压损失计算三相对称系统的线电压损失ΔＵ为)sincos(3XRIU(1－4)式中I——负荷电流，A；R——线路每相电阻，Ω；X——线路每相电抗，Ω；——负荷的功率因数角。用功率表示时)(Pr00QxUlUQXPRUNN(1－5)式中P——负荷的有功功率，KW。xxx大学本科毕业设计（论文）-8-表1－3线路供电容量与距离电压架空线电缆容量（MW）距离（km）容量（MW）距离（km）6kv＜2.05～10＜3.0＜810kv＜3.08～15＜5.0＜1035kv＜1020～70xxx大学毕业设计（论文）-9-2现有高压供电系统存在的问题义马煤业（集团）新安煤矿是具有两个综合机械化采煤工作面，现年产200万吨原煤的大型国有企业，是从原设计30万吨/年逐步增容改造为60万吨/年、90万吨/年以至于现在的200万吨/年。目前，运行中的高压供电系统是根据1988年的生产规模（～90万吨/年）设计改造并建成使用的。15年来，随着矿井开采的延伸，产量的增大，大型千伏级综采工作面的投入，全矿总装机容量已从当时的1.25万kW增加至目前的2.3万kW，增幅近一倍，实际上年产量也增加了一倍，致使实际电力负荷亦增加了近一倍，而全矿高压供电系统除一些局部换导线的改造外，在整体上并无大的根本性的增容举措。目前新安矿高压供电系统的突出问题是：供电容量严重不足，造成停、限电安全隐患；线路电压损失超标，大容量电动机起动困难；线路电能损耗过大，6kV损耗电费近99万元。据集团供电公司、新安矿介绍，据实地勘察朝阳变电站的运行情况和运行记录，目前已造成朝阳变电站两台35kV，6300kVA主变压器满负荷并联运行、主干下井电缆超负荷运行、井下综采工作面2×400kW、500kW