煤矿企业地面35/6kV变电所初步设计
Sca?6?P2ca?6?Q2ca?6?88892?47092?10059KVA
补偿前功率因数
cos?6?Pca.68889??0.8850 Sca.610059根据矿井一、二级负荷占的比重大与Sca.6=10059kVA，可初选两台主变压器，其型号容量按附表2选为SF7-10000，35／6.3kV，由于固定电费按最高负荷收费，故可采用两台同时分列运行的方式，当一台因故停运时，另一台亦能保证全矿一、二级负荷的供电，并留有一定的发展余地。
1.5 功率因数补偿与电容器柜选择
1.5.1 选择思路
题意要求35kV侧的平均功率因数为0.9以上，但补偿电容器是装设联接在6kV母线上，而6kV母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功率损耗，这里需要解决的问题是，6kV母线上的功率因数应补偿到何值才能使35kV侧的平均功率因数为0.9级以上?
分析解决此问题的思路如下：先计算无补偿时主变压器的最大功率损耗，由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式应为一台使用，一台因故停运的情况，据此计算35kV侧的补偿前负荷及功率因数，并按参考文献[1]公式（2－52）求出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量，该数值就可以作为6kV母线上应补偿的容量；考虑到矿井35kV变电所的6kV侧均为单母线分两段接线，故所选电容器柜应为偶数，据此再算出实际补偿容量，最后重算变压器的损耗并校验35kV侧补偿后的功率因数。
1.5.2 无补偿时主变压器的损耗计算
按一台运行、一台因故停运计算，则负荷率为
??Sca.610059??1.0059 SN.T10000 8
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?PT??P0??2?PK?13.6?1.00592?53?66.6 kW
?QT?SN.T［I0%UK%?（）?2］?10000?(0.008?0.075?1.00592)?836.5 kvar 100100以上△P0、△PK、I0％、UK％等参数由参考文献[1]附表2查得。
1.5.3 35kV侧补偿前的负荷与功率因数
Pca.35?Pca.6??PT?8889?66?8955 kW Qca.35?Qca.6??QT?4709?836.5?5545.5 kvar
sca?35?2222pca?Q?8955?5545?10533KVA ?35ca?35cos?35?Pca.358955??0.8515 Sca.35105331.5.4 计算选择电容器柜与实际补偿容量
设补偿后功率因数提高到cos??35?0.9，则 tan??35?0.4843，取平均负荷系数
Klo?0.8，据公式可得
Qc?KloPca.35(tan?35－tan?'35)?0.8?8955?(0.5244－0.4843)?287 kvar
按参考文献[1]表2－7选用GR-1C-08型，电压为6kV每柜容量qc=270 kvar的电容器柜，则柜数
N?Qc287? ?1.06 qc270取偶数得Nf=6
实际补偿容量：Qc.f?Nfqc?6?270 ?1620 kvar 折算到计算补偿容量为
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Qc.ca?Qc.f1620? ? 2025 kvar K0.8lo1.5.5 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数
Q?ca.6?Qca.6－Qc.ca? 4709－2025 ? 2684 kvar
因补偿前后有功计算负荷不变，故有
S'ca?6?p2'288892?26842ca?6?Qca?6??9285KVA
cos??Pca.66?S??88899285 ? 0.957 ca.61.5.6 补偿后主变压器最大损耗计算
补偿后一台运行的负荷率略有减小
???S?ca.6S?100009285?0.9285 N.T?PT???P0???2?PK?13.6?0.92852?53?59.2 kW
?Q?I0%T?SN.T?［100?（UK0）??2］?10000?(0.008?0.075?0.92852)?725.2 kvar1.5.7 补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验
P?ca.35?Pca.6??PT? ? 8889?59.2? 8947.5kW Q?ca.35?Q?ca.6??QT?? 2684?725.2 ?3409.2 kvar S??P?2222ca?35ca?35?Qca??35?8947.5?3409.2?9548 kVA cos??P?ca?3535?S??8947.5?0.937?0.9 ca?35954810
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合乎要求。
1.6 主变压器校验及经济运行方案
由表1-1负荷统计计算表可知、全矿三级负荷约占总负荷的16.6%，故可取负荷保证系数Kgu=0.85。
则有SN?T?KguS?ca?35?0.85?9548?8115 kVA＜10000 kVA 合乎要求。 两台主变压器经济运行的临界负荷可由公式求出，即
Sec?SN?T2?P0?Kq?Q0?Pk?Kq?Qk
对于工矿企业变电所，可取Kq=0.06，上式ΔQ0、ΔQk由公式求得，临界负荷为
Sec?100002?13.6?0.06?0.008?10000?6128KVA
53?0.06?0.075?10000得经济运行方案为：当实际负荷Ss＜6128 kVA时，宜于一台运行，当Ss?6128 kVA时，宜于两台同时分列运行。
1.7 全矿电耗与吨煤电耗计算
按参考文献[1]表2-1，一般大型矿井取上限。中小矿井取下限，取年最大负荷利用小时T＝4500小时，故全矿年电耗 max'6AP?TmaxPmax?TmaxPca? 4500?8947.5?40.3?10kWh ?35吨煤电耗为
AP40.2?106At? ??40.2kWht
m10?1051.8 拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图
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拟定矿井地面供电系统图，应从35kV电源线开始，依次确定电源进线回路、35kV和6kV主接线，再考虑各6kV负荷的分配与联接来构思。至于下井电缆的回路数，主要由负荷电流和井下开关最大额定电流，并兼顾是否设置限流电抗器来统筹考虑。最后绘制地面供电系统一次接线图。
1．电源进线与主接线
按已知原始数据，上级变电所提供两回35kV架空电源线路，故电源进线回路为2。对于煤矿企业，因一、二级负荷占总量的2／3以上，故35kV侧宜用全桥接线，6kV则可采用单母线分两段的接线方式。
2．负荷分配
考虑一、二级负荷必须由联于不同母线段的双回路供电，而主、副井提升机因相距较近（～80m），可采用环形供电；将下井电缆与地面低压等分配于两段母线上，力图在正常生产时两段6kV母线上的负荷接近相等。具体分配方案见图1-1。
3．下井电缆回数确定
由表1-1中11、12行，考虑0.96的同时系数得井下总负荷为
Pca? 0.96??1995?1760? ?3604.8 kW Qca? 0.96??1038.4?1667.5? ?2597.7 kvar
Sca?P2?Q2?3604.82?2597.72?4443.2KVA
caca井下最大长时负荷电流（计算电流）
Ilo.m?Ica?Sca?4443.2?427.5 3UN3?6根据井下开关的额定电流最大为400A，而《煤矿安全规程》规定：下井电缆至少两回，当一回因故停止供电时，其它电缆应能满足井下全部负荷的供电。所以，本例至少应选用3回，考虑到负荷分配和运行的灵活性，最后确定4回下井电缆，两两并联后分列运行。
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