设计供电系统1.docx
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设计供电系统1
第一节:
负荷统计及变压器选择
1、负荷统计表:
设备
名称
电机
型号
额定
功率
(KW)
工作
电压
(V)
工作
电流
(A)
启动
电流
(A)
电机
台数
(台)
总功率
(KW)
使用地点
负荷总计:
工作电流:
1、变压器二次电压为690V,容量有400KVA、315KVA、200KVA、系统短路容量按50MVA计算。
系统电抗Xx=0.0095Ω
高压电缆电阻Ro=0.588Ω/KM
高压电缆电抗Xo=0.078Ω/KM
高压电缆的电阻、电抗折算到低压侧计算公式:
∑R=Rg÷Kb2
式中:
∑R=高压侧折算到低压侧
Rg=Ro×LgXg=Xo×Lg
Lg=电缆实际长度、换算成千米Kb2=8.72
2、例题:
第一种短路电流的算法
6KV电缆Lg=0.02Km实际长度是20米换算成千米
Rg=0.588×0.02=0.01176ΩXg=0.078×0.02=0.00156Ω
把高压侧电阻、电抗折算到低压侧:
∑R=Rg÷Kb2+Rb=0.01176÷8.72+0.0077=0.007855Ω
∑X=Xx+(Xg÷Kb2)+Xb=0.0095+(0.00156÷8.72)+0.047=0.0565Ω
Id
(2)=Ue÷(2√(∑R)2+(∑X)2)=690÷(2×√0.007852+0.05652)=6045.86A
3、低压电缆MYP-3×70+1×16型电缆、电阻Ro=0.315Ω/KM电抗Xo=0.078Ω/KM
MYP-3×50+1×16型电缆、电阻Ro=0.448Ω/KM电抗Xo=0.081Ω/KM
MYP-3×16+1×16型电缆、电阻Ro=1.37Ω/KM电抗Xo=0.09Ω/KM
作为参考:
MYP-3×70+1×16型电缆、电阻Ro=0.267Ω/KM电抗Xo=0.078Ω/KM
MYP-3×25+1×10型电缆、电阻Ro=0.732Ω/KM电抗Xo=0.058Ω/KM
MYP-3×35+1×10型电缆、电阻Ro=0.522Ω/KM电抗Xo=0.084Ω/KM
4、例题:
第二种短路电流的算法:
变压器的电阻Rb电抗Xb
线路的电阻Rb电抗Xb
Rb=L÷(A×Y)
式中:
L=电缆长度A=电缆截面Y=电导率铜芯电缆取42.5,铝芯电缆取28.8
Xb=Xo×LXo=每千米电缆的电抗取0.08
L=电缆实际长度换算成千米
把变压器和线路的电阻、电抗相加:
∑R=Rb+Rb∑X=Xb+Xb
代人公式算出两项短路电流
Id
(2)=Ue÷(2√(∑R)2+(∑X)2)
灵敏度校验:
大于等于1.5为合格
Id(2÷Id>1.5
5、Ue电网的额定电压
Ue
Ue
Ue
1140V
660V
380V
1200V
693V
400V
6、KBSG400KVA变压器的电阻、电抗:
Rb=0.0077ΩXb=0.0470Ω
KBSG315KVA变压器的电阻、电抗:
Rb=0.0106ΩXb=0.0292Ω
KBSG200KVA变压器的电阻、电抗:
Rb=0.0202ΩXb=0093Ω
7、低压电缆换算502必须把电缆换算成50平方的电缆
电缆MM2
4
6
10
16
25
35
50
70
换算系数
11.97
8.11
4.75
3.01
1.91
1.37
1.0
0.73
8、低爆开关电流过载整定:
第一种计算方法
Ig=∑Ie×1.15
式中:
∑Ie=多台电动机的功率之和
Ig=过载电流
低爆开关短路电流整定:
Id=IQe+∑Ie
式中:
IQe=最大一台设备的启动电流
Id=短路电流整定
低爆开关两项短路电流计算:
可以参考以上两种方式计算。
9、低爆开关额定电流计算公式:
第二种计算方法向单台电机供电的线路按下公式计算
Ie=P÷(V×√3×cosQ)
Ie=额定电流P=电动机功率V=额定电压cosQ=功率因数
Ig=Ie×1.15Ig=过载电流1.15=系数
IQ=Ie×(4-7)IQ=电机的启动电流4-7=启动系数
Id=IQ+IeId=短路电流整定IQ=最大一台设备的启动电流
Ie=其他设备的额定电流
求功率因数:
陈广玉的资料查出
式中:
=功率因数P=额定功率
V=输出侧额定电压I=输出侧额定电流
向三台电机供电的线路长时工作电流按下公式计算
Ica=(Kde×∑PN×103)÷(√3×UN×cosQwm)
式中:
Kde=线路所带负载的需用系数
∑PN=线路所带用电设备额定功率之和。
KW
UN=线路的额定电压V
CosQwm=线路的加权平均功率因数
10、矿用橡套电缆长期容许电流表:
截面2
4
6
10
16
25
35
50
70
电流A
36
46
64
85
113
138
173
215
按电缆容许电流校验干线电缆截面:
IN=(∑PN×Kde×103)÷√3×UN×cosQ
选择的IN和电流表进行比对
11、变压器容量的选择:
第一种S=(∑PN×Kde)÷cosQ
式中:
S=变压器的容量∑PN=总负荷额定功率之和
Kde=需用系数采煤队取0.4-0.6,煤巷掘进工作面取0.3-0.4查书(32页)
cosQ=系数加权平均功率因数查表,采煤队取0.6,掘进工作面取0.6(32页)
例题:
选择变压器总功率=226KWKde=0.3cosQ=0.6
S=(226×0.3)÷0.6=113KVA200KVA变压器可以满足要求。
第二种把每台电动机的额定功率相加得出∑pn查记录本
Pn1+Pn2+Pn3--------=∑pn
有功功率Pca=Kde×∑pn
视在功率Sca=Pca÷cosQ得出的视在功率就可以选择变压器的容量
例题:
求功率三角形W=132KW需用系数Ke=0.7功率因数cosQ=0.9
P有功功率=Ke×W=0.7×132=92.4
S视在功率=P÷cosQ=92.4÷0.9=102.667
Q无功功率=SinQ×S=0.436×102.667=44.76
SinQ=√1-cosQ2=√1-0.92=0.436
求功率三角形公式:
查书(1-60页)
有功功率:
P=UI×cosQ=UR×I
无功功率:
Q=UI×SinQ=UL×I
视在功率:
S=U×I=√P2+Q2
功率因数:
cosQ=P÷S
需用系数的算法:
作为参考煤矿用电设备的需用系数和加权平均功率因数查书(32页)
用电设备名称
需用系数Kde
功率因数cosQ
备注
压风机房主电机
0.8-0.85
0.8-0.85
同步电机一般cosQ取0.9超前
斜井带式提升机
0.75
0.7
地面综合运输
0.7
0.7
绞车房辅助设备
0.7
0.7
锅炉房
0.6-0.7
0.65-0.7
机修厂
0.35-0.4
0.6-0.65
矿灯房
0.7
0.7
主通风机房辅助电动机
0.35-0.5
0.7
无主排水泵
有主排水泵
0.6-0.7
0.75-0.85
0.7
0.8
无机组缓倾斜工作面
有机组缓倾斜工作面
急倾斜采煤工作面
煤巷掘进工作面
0.4-0.6
0.6-0.75
0.6-0.65
0.3-0.4
0.6
0.6-0.7
0.6-0.7
0.6
采区
架线式电动车
蓄电池电车
输送机和绞车
井下照明
0.4-0.7
0.8
0.6-0.7-1
0.9
0.9
0.7
1
井下运输
总负荷统计表:
负荷名称
总负荷
电动机总容量
KW
需用系数
Kde
平均功率因数
cosQ
计算负荷
PQvarS
有功功率无功功率视在功率
风机
80
0.8
0.85
64
35
75.2
12、变压器的电压损失
若已知变压器折算到二次侧的每项电阻、电抗和变压器所带负荷的有关技术参数,则可直接用公式求出变压器的电压损失。
说明
短路保护整定值IZd
过载保护整定值IZg
有的短路保护与过载有关,取倍数关系
以下资料总结了目前所有见到的所有的整定方式,但尚未完全总结出规律,同样的保护方式下,瞬时的、反时限的、感应式(GL)、电子式(DL)、微电脑控制等几种样式如何做程序中区别开来
变压器短路保护1
瞬时动作的过电流继电器短路保护
(见《手册》下册952页并参考《细则》第13条)
或
:
可靠系数,1.2~1.4
:
电流互感器变流比
:
启动电流最大的电机的启动电流,A
:
其余电机额定电流之和,A
:
躲过变压器二次侧启动电流或变压器二次侧短路电流,A
变压器短路保护2
过电流继电器速断保护
:
变压器二次侧最大三相短路电流,A
:
对于Y/Y接线的变压器取1,对于Y/△接线的变压器取
过电流继电器短路保护的过电流速断倍数
变压器短路保护2资料
6-10KV变压器继电器保护整定计算
(1)电流速断保护整定计算
电流速断保护动作电流整定计算为:
式中:
可靠系数,取1.3
接线系数,对两相元件接线方式
变压器低压侧三相短路最大电流值
电流互感器变比
电流速断保护动作时间整定
电流速断保护动作时间整定为0秒,延时速断保护整定与相邻线路配合,比相邻线路保护第一断大△t
(2)过流保护整定计算
过流保护动作电流整定计算
过流保护动作电流按躲过变压器最大负荷电流整定
三相对称线路其线电压损失为:
第一种查书(166页)
△Uw=√3×I×(RcosQ+XsinQ)●
式中:
△Uw=线路的电压损失
I=流过线路的负荷电流A
Q=线路所带负载的功率因数角
R、X=线路每项电阻、电抗Ω
电压损失用功率表示时为:
△△Uw=(PR+QX)÷U=(PR+QX)÷UN
式中:
P、Q=线路所带负荷的有功功率,W:
无功功率var
因为电缆线路的电抗很小,与电阻相比可忽律不计,此时其电压损失为:
△Uw=√3×I×R×cosQ=(P×R)÷UN
将R=roL与X=xoL代人以上公式●
△Uw=√3×I×(rocosQ+xosinQ)
△Uw=L÷UN(Pro+Qxo)
△Uw=√3×I×L×cosQ=Pro×L÷UN
式中:
ro、xo=线路每千米电阻、电抗Ω/KM
L=线路的长度m
第二种按持续容许电流选择电缆截面:
Is=(Kde∑PN×103)÷(√3×UN×cosQ)
Is=电缆持续通过电缆截面的电流
Kde=需用系数采煤队取0.4-0.6,煤巷掘进工作面取0.3-0.4查书(32页)
∑PN=总负荷额定功率之和
103=1000
UN=供电线路的额定电压取1140、660、380
cosQ=系数加权平均功率因数查表,采煤队取0.6,掘进工作面取0.6(32页)
算出Is可以和电缆长时通过电流表进行比对,看是否符合要求。
第三种电缆的损失也可以说是电压降
△U=(Pca×R)÷(UN×Y×A)Pca=Kde×∑PN
△U=线路的电压损失V
R=电缆的实际长度m
Y=橡胶电缆的电导率42.5,铠装电缆的电导率48
A=电缆的截面
Kde=系数单台用0.6,多台不乘0.6
∑PN=总负荷额定功率之和
例题;∑PN=173KWPca=0.6×173
△U=(0.6×173×500)÷(0.66×42.5×50)=35V
△U=35V然后和容许电压降进行比对,不合格超过了容许电压降,解决的方法加大电缆的截面,或缩短电缆。
电网容许电压降
电网电压
220V
380V
660V
1140V
容许电压降
10V
19V
33V
57V
如果是多段电缆截面不同,可以分段按上公式计算,再相加得出总电压损失再进行比对。
水泵的选购:
净杨程(H)、需要杨程(H)、水泵额定杨程(H)的关系
一般矿井中,净杨程不能直接量出来,只知道坡度a和坡度L,那么H净=L·Sina.
例如:
坡长是110米,坡度23度,从三角函数表中查出Sin23°=0.391,这是H净=110×0.391=43米。
为了方便下表列出了斜井坡度Sin值。
a
Sin
a
Sin
a
Sin
a
Sin
15°
0.259
20°
0.342
25°
0.423
30°
0.500
16°
0.276
21°
0.358
26°
0.438
31°
0.515
17°
0.292
22°
0.375
27°
0.454
32°
0.530
18°
0.309
23°
0.391
28°
0.470
33°
0.545
19°
0.326
24°
0.407
29°
0.485
34°
0.559
需要杨程(H)=净杨程(H)+h损
h损的计算,下表列出了每百米钢管的管路损失杨程(米)供参考(朔料管子的管损约为钢管的0.7倍,胶管的管损与钢管基本相同,铸铁管道管损约为钢管的1.4倍)。
管径
15
流量
20
流量
25
流量
30
40
50
70
80
100
120
150
200
50
10
17
21
28
75
2
3
4
6
10
16.5
26
45
100
2
3
4
6
9
12
20
25
35
125
3
5
8
15
22
150
1
2
5
7
以上表中查出的除以100再乘以管路实际长度(米),就得到所求的h损。
例如:
钢管长为100米,管径75毫米,水泵流量为50m3/h,从表中查出百米管损为16.5米,那么h损=100×16.5=16.5,H需=H净+h损=43+16.5=59.5
选择水泵时,所需杨程H需水选定水泵杨程H的依据。
为了满足杨程需要,所选水泵的杨程H应等于或大于H需,即H≥(1~1.1)×59.5=59.5~65.5.可选QBK50-60型水泵。
水泵的选型计算
根据《煤矿安全规程》278条规定,必须有工作、备用和检修的水泵,工作水泵能力应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量,备用泵的能力不小于工作能力的70%。
工作泵和备用泵的总能力应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。
1、水泵的排水能力
矿井正常涌水量m3/h、矿井最大涌水量m3/h有生产部提供
正常涌水量:
QB=(24×Q正常)÷20
QB=水泵必须的排水能力Q正常=矿井正常涌水量m3/h
最大涌水量:
QBMAX=(24×Q最大)÷20
QBMAX=水泵必须的排水能力Q最大=矿井最大涌水量m3/h
2、水泵必须的杨程
式中:
HB=水泵的杨程Hp=排水高度,按生产设计垂直高度计算
Hx=吸水高度,取4m
=管路效率
=0.83
级
3、预选水泵型号
根据QB、、QBMAX、以及HB,选择水泵型号电机
其技术参数为杨程h=m,单极杨程hd=m,流量Q=/h,
吸程hx=m,电机功率P=KW.
(1)正常涌水时工作水泵的台数
N1=
=水泵正常时的排水能力
=选择水泵,好比D155的水泵,把155代人公式计算。
N1=选择水泵的台数
选择N1一台
(2)最大涌水时的备用水泵的台数
N2=
=水泵最大时的排水能力
=选择水泵,好比D155的水泵,把155代人公式计算。
N2=选择水泵的台数
选择N2一台
4、校验水泵的稳定性
排水高度,按生产设计垂直高度计算
=吸水高度
=
水泵每级排水的高度m
=水泵的级数
=水泵额定的排水高度m
校验:
≤应该小于
5、管径的计算
(1)排水管内径:
取经济流速:
=2.5m/S
则:
=
式中:
=水泵稳定流量
=经济流速
查表选取无缝管
(2)吸水管内径:
取
=
查表选取无缝管
6、排水管壁厚的验算
=3.89mm
因所选管子壁厚为5mm,大于3.89mm,故满足要求。
式中:
—管壁厚度
d—所选管的外径
P—水管内部压力,取P=1.1
N/
R—管材许用应力R=
N/
--排水杨程
C—附加厚度
121—按按生产设计垂直高度计算
6、电动机容量验算
水泵配套电机功率110KW,大于计算容量,满足要求。
根据以上计算,现在D155-30
5型离心泵2台,配套电机为110KW防爆电机,型号:
YB315S-4.
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- 设计 供电系统