河南理工大学毕业（论文）设计说明书
1 概述
1.1本矿概况
九里山矿是焦煤集团主力生产矿井之一，位于焦作市马村区，其设计生产能力、入洗能力均达90万吨/年，预期服务年限为80年。矿井深450米左右，按其采煤量计算耗电总耗电时间是4000小时/年。
1.2供用电协议
矿井地面变电站距上级变电所8km，九里山矿电压等级为35/6kV，采用双回路架空输电线供电。出线过电流保护动作时间为2.5s。井下6kV母线上允许的短路容量为100MVA。电费收取方法采用两部电价制，在变电所35kV侧计量，固定部分按最高负荷收费，每千瓦6元，流动部分为每千瓦5分。
系统的电抗为:
最大运行方式: Xs*.min?0.12 最小运行方式:Xs*.max?0.22
1.3自然条件
（1）日最高气温44℃，日最低气温-16℃； （2）最热月室外最高气温月平均值42℃； （3）最热月室内最高气温月平均值38℃； （3）最热日土壤温度27℃；
（4）冻土层厚度为0.35m，变电站土质为一般黑土； （5）本矿主导风向为西北方向，最大风力8级； （6）地震烈度为7度。
1.4原始负荷资料
负荷资料见表1-1 全矿电力负荷统计表。
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表1-1负荷统计表
编号
设 备 名 称
负 荷
电 压
线
电
电机容量（KW）
安装台数/工作台数
设备总容量（KW）
需用系数(
Kd功率因数
cos?
离地面变电所的距离（KM）
路 机
类
等 (KV) 类级
)
型 型
1 主提升机
2 6 C Y 1200 1/1 1200 0.86 0.84 0.3
2 副提升机
1 6 C Y 1000 1/1 1000 0.84 0.81 0.25
3 4 5 6
扇风机1 1 扇风机2 1 压风机 综采车间
1 2
6 6 6 0.38
K K K C
T T _ -
800 800 250 -
2/1 2/1 4/2 -
800 800 500 500
0.86 0.86 0.88 0.7
-0.88 -0.88 -0.86 0.76
2.0 2.0 0.35 0.5
7 地面低压
1 0.38 C - 1250 - 1100 0.75 0.78 0.10
8 9 10 11 12
机修厂 洗煤厂 工人村 支农 主排水泵
3 2 3 3 1
0.38 0.38 0.38 0.38 6
C K K K C
- - - - X
700 1350 600 550 700
- - - - 5/3
600 1200 600 550 2100
0.60 0.76 0.80 0.75 0.85
0.70 0.80 0.85 0.85 0.83
0.20 0.45 2.5 3.0 0.65
13 井下低压
2 0.66 C X - - 2700 0.72 0.78 -
注1：线路类型：C—电缆线路；K—架空线
注2：最大容量电机型式：Y—绕线异步；X—鼠笼异步；T—同步 注3:主副提升机之间距离80米。
注4：cos?为正时，滞后，cos?为负时，超前。
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2 负荷计算
2.1 负荷定义及分类
连接在电力系统中的一切用电设备所消耗功率的总和称为电力系统的负荷。它们包括异步电动机、同步电动机、整流设备、电热电炉和照明设备等。电力系统的负荷分为：
一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。
二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。
三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。
2.2 负荷计算的目的和意义
计算负荷是一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，又称需要负荷或最大负荷，记作Pca。是根据已知的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。
负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。
2.3 负荷计算方法
2.3.1 常用负荷计算方法
（1）需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
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（2）利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。
（3）单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电法。前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。
2.3.2 负荷计算步骤
本设计采用需用系数法进行负荷计算，步骤如下： （1）用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。 （2）用电设备组计算负荷的确定。
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，可以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：
Pca?KdPn?
Qca?Pn?tan?(2-1)
Sca?Pca?Qca22
Ica?Sca(3Un)式中:
PcaPn?、
Qca、
Sca—该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；
—该用电设备组的设备总额定容量，kW； —额定电压，V；
Untan?—功率因数角的正切值；
IcaKd—该用电设备组的计算负荷电流，A； —需用系数。
（3）多个用电设备组的计算负荷
在配电干线上或矿井变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或矿井变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数Ksi。具体计算公式如下：
mPca?Ksi?(KdiPn?i)i?1 (i?1,2,3...m)
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mQca?Ksi?(KdiPn?itan?i)i?1（2-2）
Sca?Pca?Qca
22Ica?Sca(3Un)
式中
PcaKsi、Qca、Sca—配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在功率计算负荷； —同时系数；
m—为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数；
Un—该干线或低压母线上的额定电压，V； —该干线变电站低压母线上的计算负荷电流，A； —需用系数； 、
tan?iIcaKdKsiPn?i、—分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角的正切值、
总设备容量。
2.3.1各用电设备组负荷计算
由表1-1查出各用电设备组的需用系数和功率因数，根据要求及需用系数负荷计算公式（2-1），分别计算矿用负荷
（1）主井提升机
Pe?1200kwKd?0.86cos??0.84tan??tan(cos?1
cos?)?0.646
有功功率P10?KdPe?0.86?1200?1032kw 无功功率Q10?P10tan??1032?0.646?667kvar 视在功率S10?P10?Q10?1228.79kVA
22（2）副井提升机
Pe?1200kwKd?0.84cos??0.81 tan??tan(cos?1cos?)?0.724
有功功率P20?KdPe?0.84?1000?840kw 无功功率Q20?P20tan??840?0.724?608.16kvar 视在功率S20?P20?Q20?1037.04kVA
22用同样的方法可以计算出其他用电设备组的计算负荷，结果记入表2-1中。
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