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1、矿井概况花图沟煤矿矿井设计生产能力为120万吨，井田面积6平方公里，可采储量本为30Mt，可采年限25年。井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，行政区划属准格尔旗羊市塔镇管辖。地理坐标东经110331511034 15，北纬3920 15 392145。矿井与2007年开工建设，2009年3月份试生产，与6月份达产，并通过矿井验收。矿井基本概况（1）本区属典型的温带大陆性半干旱季风气候。冬季严寒，夏季炎热，昼夜温差大。据准格尔旗气象局资料：年最高气温38.3C， 年最低气温-30.9C，年平均气温57.8C，年降水量277.7544.1mm，平均401.6mm。年蒸发量1749.7243
2、6.2mm，平均2108.2mm。冬春两季多西北风，平均风速2.3m/s，最大风速20m/s，在春季易形成沙尘天气。雨季多集中在79月，并多为暴雨，易形成地表径流集中排泄，渗入量仅为1020%。无霜期平均165天，霜冻及冰冻期平均195天，结冰期在每年11月至次年45月，最大冻土深度1.50m。根据矿井开拓部署、提升及通风等要求，矿井设三个井筒。主井、副井、风井为斜井，设在井田东南部。矿井设计两个生产水平，五号煤和六号煤，开采煤层共计三层，分别是5号、6号和6上层煤。正常生产时综采工作面三个，五号煤未对拉工作面，六号煤设综采工作面一个。正常掘进队设计综掘五个，六号煤两个，五号煤三个，以保障正常
3、的生产接续。矿井采用斜井、平硐综合开拓方式。初期设主、副、风三条斜井。主斜井装备带宽1000mm的胶带输送机，带速3.15ms。副斜井采用防爆无轨胶轮车进行辅助运输矿井采用中央并列式通风系统，抽出式通风方式。矿井按低瓦斯矿井管理，按照井下各工作地点实际所需风量计算矿井总风量为95m3/s，装备2台FBCDZ-10-26B型对旋轴流式风机，一台工作，一台备用。副斜井井口标高 ： 1210.420m，倾角6，斜长561m，排水高度60米。井下中央变电站、水泵房设在副井井底，矿井设计正常涌水量60m3/h，最大涌水量100m3/h。中央水泵房装备3台MD85452型离心水泵，一台工作，一台备用，一台
4、检修，排水管路沿副井敷设。 压风机选用两台SRC200SA26.5/0.8Mpa螺杆式压风机，供给井下风动工具、主副井井口、井底气动设备及修理厂用风，其中三台工作，一台备用。花图沟井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，行政区划属准格尔旗羊市塔镇管辖。地理座标：东经11033151103415，北纬3920 15 392145。花图沟井田位于羊市塔镇北西2.5km，曹(曹家石湾)羊（羊市塔）公路从井田外东侧通过，在曹家石湾与109国道相连，壕（壕圪卜）羊（羊市塔）公路由井田北东侧通过，经沙圪堵镇在壕圪卜与109国道相接；经109国道可通往准格尔旗政府所在地薛家湾镇和呼和浩特市及山西大同市等
5、地。边（边家壕）府（陕西省府谷县）公路由井田北部花图沟通过，向西30km在边家壕与包（包头市）府（陕西省府谷县）公路相连，经该公路可通往鄂尔多斯市东胜区及包头市等地。以上公路均为沥青路，矿区交通较为便利煤矿企业供电具有广泛的普遍性也有一定的特殊性。现代化企业的动力是电力，要使企业正常生产，首先要满足企业对供电的基本要求：供电安全、可靠、经济与技术合理。本设计是一个中厚煤层开采的综采工作面供电系统设计，根据工作面设备的配置，对整个供电系统进行了计算和开关选型。第一章综采工作面概述矿井的开采方式为走向前长臂前进式采煤，本工作面是6上煤层的首采工作面，工作面的位置在矿井右翼。一巷道布置及开采方法：1
6、.6101综采工作面为近水平煤层，南北走向，煤层平均厚度2.2米，采用一次采全高方式采煤。巷道布置：6101综采工作面由6101运输巷及切眼构成，工作面长150m，走向长900m。采煤方法：采用走向长壁区内后退式。2.运输系统：工作面落煤由MG160/375-W型采煤机，经面SGZ-730/110W刮板机溜子，运输巷SZZ-730/90型转载机、顺槽一部DSJ-1000/275型可伸缩皮带机通过溜煤眼进入主井运输皮带，因主井主运输皮带机和主提升皮带机合并为一条，直接运输到地面筛分车间。3.电源及负荷情况顺槽皮带采用DSJ-1000/275落地支架皮带，运输巷KBSGZY-500KVA移变供电,
7、高压引自中央配电所。6101工作面由6101轨道巷KBSGZY-1000KVA移变供电，高压引自中央变电所。6101面轨道巷绞车供电由中央变电所1140V供给。用电设备负荷情况见（附表一）二、工作面开关站及移变位置的确定根据位置的确定原则，工作面开关站设在轨道巷具工作面切眼200米处。运输巷移变设在顺槽皮带机头处。三、供电系统的拟定根据供电系统的拟定原则，初步确定6101工作面供电、6101运输巷系统、6101轨道巷如设计图所示:工作面生产用设备、泵站电源采用移变供电，引自中央配电所高压。运输巷皮带电源采用移变供电，引自中央配电所高压。轨道巷绞车电源银制引自中央变电所低压。 第二章负荷统计及变
8、压器选择 一：工作面负荷统计见（附表二）二、选择工作面移变变压器的计算容量为：SKxPe/Cos=0.7(375+220+90+45+125)/0.75=798KVAKX取0.7 Cos取0.75选择KBSGZY-1000/10型矿用隔爆移动变电站一台其额定容量为Sm1000KVA，额定电压为101.2KV。大于容量798KVA，附和要求.三、选择运输巷移变变压器的计算容量为：SKxPe/Cos=0.8(150+22+90+11)/0.75=291KVAKX取0.8 Cos取0.75选择KBSGZY-500/10型矿用隔爆移动变电站一台其额定容量为Sm500KVA，额定电压为101.2KV。大
9、于容量291KVA，附和要求.第三章供电电缆的选择一：电缆使用情况（附表三）二：工作面供电电缆的选择1、确定工作面电缆的型号和长度根据电缆型号的确定原则及实际情况，选择电缆的型号如下：由中央配电所至移变的高压电缆，选用MYPTJ8.7/153*353*16/32.5型高压双屏蔽带监视层橡套电缆，运输巷用电设备干线及支线电缆均选用MCP型橡胶电缆。轨道巷电缆选用MYP型阻燃橡套电缆。根据电缆长度的确定原则，高压电缆实际距离乘以1.05的系数，低压电缆实际距离乘以1.1的系数，确定长度见供电系统图。2、工作面主芯线截面的选择（1）向工作面移变供电的高压电缆截面选择，按长时允许负荷电流选择。工作面移
10、变的额定电流96A，选用MYPTJ8.7/153*353*16/32.5的高压电缆,其最大长时工作电流135A，96A 135A，能满足要求。（2）低压电缆截面的选择A、选择支线电缆截面。支线电缆的截面按机械强度和长时允许电流选择和校验。煤机电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为95mm，查表知，其长时允许电流为273A，煤机额定电流262A。确定选用95mm2的电缆，其长时允许电流为273A，满足煤机额定电流，故选择95mm的电缆是合适的。工作面刮板机电缆：溜尾和留头电机电缆查表知，选择满足机械强度的最小截面为35mm，查表知，其长时允许电流为143A，工作面刮板机单台电机额定电流77A
11、。确定选用35mm2的电缆，其长时允许电流为77A，满足刮板机单台电机额定电流，故选择35mm的电缆是合适的。转载机电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为25mm，查表知，其长时允许电流为116A，转载机额定电流63A。确定选用25mm2的电缆，其长时允许电流为116A，满足转载机额定电流，故选择25mm的电缆是合适的。乳化泵负荷电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为25mm，查表知，其长时允许电流为116A，乳化泵额定电流88A。确定选用25mm2的电缆，其长时允许电流为116A，满足乳化泵额定电流，故选择25mm的电缆是合适的。喷雾泵负荷电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为1
12、6mm，查表知，其长时允许电流为84A，喷雾泵额定电流32A。确定选用16mm2的电缆，其长时允许电流为84A，满足喷雾泵额定电流，故选择25mm的电缆是合适的。B、选择干线电缆的截面,以工作面开关站，按允许负荷电流选其截面。IcaKxPe/Ue COS0.65855/1.140.75274A故选择双回路70mm2电缆，其允许负荷电流：448A274A，电缆截面符合要求。（3）根据电压损失校验电缆的截面A.干线电缆的电压损失Ug：移变距开关站总开关的距离30M，按电压损失校验所选电缆截面： Ug3V电压降3V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。以上式中：D导电系数，铜芯橡胶D42
13、.5，m/(mm2)； Pe电动机额定功率，KW； Sg干线电缆截面，mm2；Ue额定电压。Kx相应于Pe的需用系数；取0.65 Lg干线电缆长度，m。B.支线电缆的电压损失Uz：转载机电缆Uz25V电压降25V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。 工作面刮板机溜头电缆Uz20V电压降20V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。工作面刮板机溜尾电缆Uz12V电压降12V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。采煤机电缆Uz28V电压降28V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。式中：D导电系数，铜芯橡胶D42.5，m/(mm2)； Pe电动机额定
14、功率，KW；200KW。 Kf负荷系数；0.68。 Lz支线电缆长度，m；230 m。 Sz支线电缆截面，mm2；95 mm2。e电动机效率；0.8。Ue额定电压。1140V。备注：乳化泵和喷雾泵距离开关站距离短忽略不计算C.变压器的电压损失Ub：VR=(%) VX=(%)变压器的负荷率KloUb=式中：PNTXb变压器短路损耗（铜损） wVs短路电压（阻抗压降百分数）U2N变压器二次额定电压，KV。1.14KVD.电压损失合计:UUb+U2+Ug27+28+358V 允许的电压损失：UgUbe-Udy1200-0.951140117V经计算：电压损失117-5859V 电压高59V.可采取将
15、移变降低一挡，低压减少57V.调高后移变低压侧电压为：1140+59-571142V.故所选电缆截面满足要求.三：运输顺槽供电电缆的选择1、确定运输顺槽电缆的型号和长度根据电缆型号的确定原则及实际情况，选择电缆的型号如下：由中央配电所至移变的高压电缆，选用MYPTJ8.7/153*353*16/32.5型高压双屏蔽带监视层橡套电缆，运输巷用电设备干线及支线电缆均选用MCP型橡胶电缆。轨道巷电缆选用MYP型阻燃橡套电缆。根据电缆长度的确定原则，高压电缆实际距离乘以1.05的系数，低压电缆实际距离乘以1.1的系数，确定长度见供电系统图。2、工作面主芯线截面的选择（1）向运输顺槽移变供电的高压电缆截
16、面选择，按长时允许负荷电流选择。工作面移变的额定电流48A，选用MYPTJ8.7/153*353*16/32.5的高压电缆,其最大长时工作电流135A，48A 135A，能满足要求。（2）低压电缆截面的选择A、选择支线电缆截面。支线电缆的截面按机械强度和长时允许电流选择和校验。皮带机电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为35mm，查表知，其长时允许电流为143A，皮带机额定电流100A。确定选用35mm2的电缆，其长时允许电流为143A，满足皮带机额定电流，故选择35mm的电缆是合适的。回柱绞车电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为25mm，查表知，其长时允许电流为116A，回柱绞车额
17、定电流15A。确定选用25mm2的电缆，其长时允许电流为116A，满足皮带机额定电流，故选择25mm的电缆是合适的。B、选择干线电缆的截面,按允许负荷电流选其截面。IcaKxPe/Ue COS0.65183/1.140.7559A故选择50mm2电缆，其允许负荷电流：177A59A，电缆截面符合要求。（3）根据电压损失校验电缆的截面A.干线电缆的电压损失Ug：移变距总开关的距离30M，按电压损失校验所选电缆截面：Uz1V电压降1V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。以上式中：D导电系数，铜芯橡胶D42.5，m/(mm2)； Pe电动机额定功率，KW； Sg干线电缆截面，mm2；U
18、e额定电压。Kx相应于Pe的需用系数；取0.65 Lg干线电缆长度，m。回柱绞车距总开关的距离950M，按电压损失校验所选电缆截面：Uz9V电压降9V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。以上式中：D导电系数，铜芯橡胶D42.5，m/(mm2)； Pe电动机额定功率，KW； Sg干线电缆截面，mm2；Ue额定电压。Kx相应于Pe的需用系数；取0.65 Lg干线电缆长度，m。B.支线电缆的电压损失Uz：因电机距离开关距离较近，忽略不计算。C.变压器的电压损失Ub：VR=(%) VX=(%)变压器的负荷率KloUb=式中：PNTXb变压器短路损耗（铜损） wVs短路电压（阻抗压降百分数
19、）U2N变压器二次额定电压，KV。1.14KVD.电压损失合计:UUb+U2+Ug27+15+143V 允许的电压损失：UgUbe-Udy1200-0.951140117V经计算：电压损失117-4374V 电压高74V.可采取将移变降低一挡，电压降低57V.调低后移变低压侧电压为：1140+74-571157V.故所选电缆截面满足要求.四：轨道顺槽供电电缆的选择1、确定运输顺槽电缆的型号和长度根据电缆型号的确定原则及实际情况，选择电缆的型号如下：由中央配电所至综采运输顺槽的电缆，选用MCP3*35+1*16型橡胶电缆。根据电缆长度的确定原则，低压电缆实际距离乘以1.1的系数，确定长度见供电系
20、统图。2、轨道顺槽主芯线截面的选择（1）向运输顺槽移变供电的电缆截面选择，按长时允许负荷电流选择。轨道顺槽的额定电流85A，选用MCP3*35+1*16电缆,其最大长时工作电流143A，85A 143A，能满足要求。（2）低压电缆截面的选择A、选择支线电缆截面。支线电缆的截面按机械强度和长时允许电流选择和校验。调度绞车电机电缆：查表知，选择满足机械强度的最小截面为16mm，查表知，其长时允许电流为84A，调度绞车额定电流38A。确定选用16mm2的电缆，其长时允许电流为84A，满足皮带机额定电流，故选择16mm的电缆是合适的。B、选择干线电缆的截面,按允许负荷电流选其截面。IcaKxPe/Ue
21、 COS0.65121/1.140.7538A故选择35mm2电缆，其允许负荷电流：143A59A，电缆截面符合要求。（3）根据电压损失校验电缆的截面A.干线电缆的电压损失Ug：综采轨道顺槽绞车距中央变电所的总开关距离950M，按电压损失校验所选电缆截面：Uz20V电压降20V，小于电压降11400.05=57V附和供电要求。以上式中：D导电系数，铜芯橡胶D42.5，m/(mm2)； Pe电动机额定功率，KW； Sg干线电缆截面，mm2；Ue额定电压。Kx相应于Pe的需用系数；取0.65 Lg干线电缆长度，m。B.支线电缆的电压损失Uz：因电机距离开关距离较近，忽略不计算。C.变压器的电压损失
22、Ub：VR=(%) VX=(%)变压器的负荷率KloUb=式中：PNTXb变压器短路损耗（铜损） wVs短路电压（阻抗压降百分数）U2N变压器二次额定电压，KV。1.14KVD.电压损失合计:UUb+U2+Ug27+20+148V 允许的电压损失：UgUbe-Udy1200-0.951140117V经计算：电压损失117-4869V 电压高69V.可采取将移变降低一挡，电压降低57V.调低后移变低压侧电压为：1140+69-571152V.故所选电缆截面满足要求.按上述方法电缆截面的选择结果见供电系统图。第四章短路电流的计算电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路
23、)时流过的电流称为短路电流。短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂
24、并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下：一是做好短路电流的计算，正确选择及校
25、验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。确定电气主接线方案，进一步n研究短路对用户工作的影响 。二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。根据图表法，查得各点的两相短路电流见供电系统图第五章电器设备的选型一：电气设备的选择（附表四）中央配电所供移变的高防开关应选用具有短路、过载、失压、漏电和监视保护，其额定电流不应小于100A，移变的额定电流为95A，方能满足要求。二：.工作面设备控制开关选型工作面刮板机功率为220KW,额定电流154A，选用QJZ300/1140型磁力开关，其
26、额定电流300A，满足要求。采煤机功率375KW，额定电流260A，选用QJZ300/1140型真空磁力开关，其额定电流300A，满足要求。转载机功率为90KW额定电流63A，选用QBZ120/1140型真空磁力开关，其额定电流120A，满足要求。乳化泵功率是125KW,额定电流88A，可用Q BZ120/1140型真空磁力开关, 其额定电流120A，满足要求。喷雾泵功率是45KW,额定电流30A，可用Q BZ80/1140型真空磁力开关, 其额定电流120A，满足要求。三：运输巷设备控制开关选型皮带机的功率是150KW,额定电流105A，可用Q BZ200/1140型真空磁力开关, 其额定电
27、流200A，满足要求。皮带机张紧绞车的功率是4KW,额定电流3A，可用Q BZ80/1140型真空磁力开关, 其额定电流80A，满足要求。运输巷回柱绞车的功率是22KW,额定电流15A，可用QBZ80N/1140型真空可逆磁力开关, 其额定电流80A，满足要求。运输巷小水泵的功率是5.5KW, 额定电流4A，可用Q BZ80/1140型真空磁力开关, 其额定电流80A，满足要求。四：轨道巷设备控制开关选型轨道巷绞车的功率是55KW，额定电流38A，可用QBZ80N/1140型真空可逆磁力开关, 其额定电流80A，满足要求。轨道巷小水泵的功率是5.5KW, 额定电流4A，可用Q BZ80/114
28、0型真空磁力开关, 其额定电流80A，满足要求。工作面总负荷855KW，视在功率793KVA.额定电流555A，考虑到设备的负荷率能达到70-80，额定电流在444A左右。故选用KBZ400/1140型馈电开关2台，额定电流单台400A，满足要求。根据低压电气设备的选择原则，其它馈电开关、磁力开关的型号选择见供电系统图（开关电压等级必须是（1140v）。第六章 保护装置的整定计算一：工作面开关站总开关整定5#总开关负荷额定电流Ie304A 单台最大电机启动电流Iqe1078A 过载 IzIe304A 取 Iz300A 过流 IzIqe+ KxIe1078+0.7*304=1290.8A 取Iz
29、1200A整定为：300/1200A灵敏度校验 根据图表法，查的该线路最远点两相短路电流为 Id1 3221AK= Id1/Iz=3221/1200=2.681.5 满足要求6#总开关负荷额定电流Ie392A 单台最大电机启动电流Iqe1911A整定 过载 IzIe392A 取 Iz400A 过流 IzIqe+ KxIe1911+0.70.7(125+45)1994.3A 取Iz2000A 整定取：400/2000A灵敏度校验 根据图表法，查的该线路最远点两相短路电流为Id1 3863AK= Id1/Iz=3863/2000=1.931.5 满足要求二：移变高压侧过载按移变额定电流整定，短路按
30、躲过移变励磁涌流整定：1000KVA移变高压侧额定电流为96.2A，起动电流按4倍额定电流计算4*96.2=384.8A，整定取：100/400A。参考文献1、煤矿供电 （修订本）崔景泰 主编 煤炭工业出版社2、煤矿电工手册 第二分册（矿井供电） 煤炭工业出版社3、煤矿电工手册 第五分册（井下供电） 煤炭工业出版社4、煤矿地面高压供电设计技术规定 煤炭工业出版社5、煤矿地面配电设计技术规定 煤炭工业出版社6、电气图用图形符号 （GB4728） 国家标准局7、煤矿开采学（修订本）徐永圻 主编 中国矿业大学出版社 8、工厂供电设计手册 王容藩 主编 天津大学出版社致谢在论文完成之际，我首先要感谢导
31、师 教授对我的关心、指导和教诲。 本论文的全部研究工作均是在老师的悉心关怀和精心指导下完成的。从论文的选题、研究、实验结果的分析、到论文的撰写和审阅等都倾注了导师的巨大心血。老师渊博的知识，献身科学，对知识孜孜不倦地追求、精益求精的治学态度，给我留下了深刻的印象，也使我在半年多的学习期间受益匪浅。在此谨向导师表示最诚挚的谢意。 感谢在我的课题的准备阶段和进行过程中给予我许多帮助的各位老师和同学，使我的课题得以顺利完成。 感谢我的家人。他们辛勤的劳作和不求回报的关爱是我得以不间断求学的根本原因，他们的关心和对我一如既往地支持，则是我得以顺利进行学习和课题研究的力量源泉。最后，向所有评阅此论文的老师、教授、专家和学者表示崇高的敬意。
