xo煤矿采区供电设计.doc

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1、河南理工大学矿山供电课程设计说明书河南理工大学矿山供电课程设计说明书院 系： 能源科学与工程学院专 业： 采矿专业 班 级： 07-2班 姓 名： 学 号： 指导老师： 第 31 页 共 31 页目 录绪论 采区供电设计基本要求3第一章 采区供电设计任务6第二章 采区变电所位置的确定7第二章 拟定采区供电系统的原则8第三章 采区主要设备10第四章 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定11第五章 采区低压供电网络的计算13第六章 采区电气设备的选择23第七章 短路电流的计算26第八章 采区接地保护措施28第九章 采区漏电保护措施30第十章 采区变电所的防火措施30第十二章 设计总结32参 考 文

2、 献33绪论 采区供电设计基本要求拟定采区供电系统，就是确定变电所内高、低压开关和输电线路及控制开关的数量。在拟定供电系统时，应考虑以下原则：1) 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、起动器和电缆等设备最少；2) 原则上一台起动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱只控制一个变压器。当高压配电箱或低压起动器三台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置两台进线高压配电箱。3) 当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备；且变压器最好不并联运行；4) 由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线

3、式供电；供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电；5) 大容量设备的起动器应靠近配电点的进线端，以减小起动器间电缆的截面；6)低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电7) 瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电；8) 局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井

4、中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁)设施。因此，在掘进工作面的供电线路上应设一台闭锁用的磁力起动器，或专用的风电闭锁装置。9)局部通风机无论在工作或交接班时，都不准停风。因此要在专用变压器与采区变电所内其他任意一台变压器之间加设联络开关。平时断开，在试验局部通风机线路的漏电保护时，合上联络开关，以防局部通风机停电；10) 采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。当供电系统有多种可行方案时应经过技术经济比较后择优选择。第一章 采区供电设计任务一、原始资料：1、 井田设计能力50万吨/年。2、 井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。3、 矿井瓦斯等级：低等级。4

5、、 采区煤层倾角：1832/265、 设计煤层:K2=1.762.15m/2.15m。6、 年工作日：300天，日工作小时：14小时。7、 矿井电压等级及供电情况：该矿井供电电源进线采用双回路电源电压35kv，变电所内设有630kv，35/6.3kv变压器两台和400kv，6/0.4kv变压器两台，承担井下和地面低压用电负荷。用两条高压电缆线下井，电压等级为6kv，经中央变电所供给采区变电所。 二、设计要求：、 设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规程、煤矿井下供电设计技术规定。、 设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。、 设备选型时，应采用

6、定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，章约能源。、 设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。第二章 采区变电所位置的确定一、采区供电对对电能的要求1、电压允许偏差 电压偏差计算公式如下： 电压偏差100%电能质量供电电压允许偏差（GB 1232590）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：（1）35KV及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%5%；（2）10KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%7%；（3）低压照明用户为+5%10%。2、三相电压不平衡 根据电能质量三相电压允许不平衡度规定

7、：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。3、电网频率电能质量电力系统频率允许偏差（GB/T 155431995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。4、波形正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产

8、生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。5、供电可靠性供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。二、费用和环境要求采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5。 根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等

9、进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。第三章 拟定采区供电系统的原则一、采区高压供电系统的拟定原则1、工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，每个采区应为一回路；2、双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关；3、采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。二、采区低压供电系统的拟定原则1、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省；2、原则上一台起动器只能控制一台设备；3、当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷；4、变压器最好不要并联运行；5、从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；6、工作点配电点

10、最大容量电动机的起动器应靠近配电点进线；7、供电系统应尽量避免回头供电；8、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；9、局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）实施。第四章 采区主要设备根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型如下：采区主要设备选型表序号设备名称设备型号台数电动机安装地点功率kw电压v1上山绞车JBRO400M-61台110660工作面

11、2照明1.2127工作面3回柱绞车BJO2-71-43台17660顺槽4电钻MZ2-125台1.2127顺槽5局扇JBT52-25台11660顺槽6裝岩机DZ2B-171台17660顺槽7调度绞车JBJ-11.42台11.4660顺槽8喷浆机BJO2-51-61台5.5660顺槽第五章 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定一、变压器选择注意事项变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈

12、过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。二、台数的确定采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。但是，若采区变电所的供电负荷中有一级负荷（如采区内分区水泵等）时，则变压器台数不得少于两台，以便保证供电的可靠性。三、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。、 第一组:照明,上山绞车变压器容量及台数的确定选KBSG-2.5/0.66型变压器接照明PN=1.2+110=111.2KW采区为无机组缓倾斜工作面，查矿山供电续表2-2Kde =0.5 cosnat

13、=0.6SNT Pn Kde Kc / cosnat 111.20.51/0.692.67KVA式中：Pn该组用电设备额定功率之和 Kde需用系数，cosnt加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数，取1根据计算结果选择KSJ2-100/6变压器一台2、采区变电所变压器容量及台数的确定SNT =Kde Kc / cosnat =157.320.491/0.7 =131.08kva式中：PN变电所供电设备额定功率之和 PN317+51.2+511+17+211.4+5.5=157.32kwKde需用系数，Kx0.5cosnt加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数

14、，取1所以根据计算结果选择KJS135/6干式变压器一台。第六章 采区低压供电网络的计算一、电缆型号确定根据供电电压、工作条件、敷设地点环境，确定电缆型号为: MYP、MY、MYJV22 和MYCP型。其中MYP型电缆用于额定电压为1140V的设备，MYJV22型电缆用于高压开关至移变的电缆，MYCP用于采煤机组及工作面刮板运输机真空磁力起动器至电动机的电缆，其余所需电缆用MY型。二、电缆长度确定由式： LzLX式中: 系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05LX巷道实际长度m电缆长度计算结果表序 号地 点巷道长度（m）选取电缆长度（m）电 压备 注1G18088低压橡套2G1-18088低

15、压橡套3Z1-2300330低压橡套4Z2600660低压橡套5Z2-16066低压橡套6Z2-2100110低压橡套7Z2-36066低压橡套8Z2-4200220低压橡套9Z3600660低压橡套10Z3-1200220低压橡套11Z3-260660低压橡套12Z3-3100110低压橡套13Z3-46066低压橡套14Z4700770低压橡套15Z4-16066低压橡套16Z4-2100110低压橡套17Z4-3100110低压橡套18Z4-4100110低压橡套19Z4-5200220低压橡套20Z5700770低压橡套21Z5-16066低压橡套22Z5-2150165低压橡套23Z

16、5-3100110低压橡套24Z5-4150165低压橡套25G4-28088低压橡套26G3-5100110低压橡套27G410001050高压铠装28G3300315高压铠装三、选择支线电缆1、由机械强度初定电缆截面橡套电缆满足机械强度的最小截面用电设备名称最小截面（mm2）回柱绞车16-25上山绞车1625装岩机1625调度绞车46局部风机46煤电钻46照明2.54喷浆机44查书得各电缆截面的长时允许电流IP值如下：主芯线截面mm24610162535507095长期允许电流A36466485113173198215260各支线电缆的实际长时工作电流计算如下公式： In ( KxPe 1

17、03)/(1.732Uepjcospj ) 式中: In电缆中通过的实际工作电流AKx需用系数Pe 电缆所带负荷有功功率之和KWUe 电网额定电压Vpj电动机加权平均效率cospj加权平均功率因数1、满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为25mm2，其IP=173A。上山绞车电缆G1当中的实际长时工作电流Iz1( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.6110103/1.7326600.930.86 60.16AIP=113AIz160.16A上山绞车组初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以上山绞车电缆截面取25 mm2。、满足照明机械强度要求的截

18、面初步截面确定为4 mm2，其IP=36A。照明电缆G1当中的实际长时工作电流Iz2( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.61.2103/1.73212711 2.7AIP=36AIz22.7A照明初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以照明电缆截面取4mm2。3、满足回柱绞车机械强度要求的截面初步截面确定为16 mm2，其IP=85A。回柱绞车电缆Z3-1当中的实际长时工作电流Iz2( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.617103/1.7326600.8850.84 10AIP=85AIz310A回柱绞车初选电缆截面不能够

19、满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以回柱绞车电缆要更大些截面取25 mm2。4、满足电钻机械强度要求的截面初步截面确定为6mm2，其IP=46A。电钻电缆Z4-2当中的实际长时工作电流Iz4( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.61.2103/1.7321270.7950.79 4.34AIP=46AIz44.34A电钻初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以电钻电缆截面取6mm2。5、满足局扇机械强度要求的截面初步截面确定为6 mm2，其IP=46A。局扇电缆Z5-4当中的实际长时工作电流Iz5( KxPe 103)/(1.732Uepjcosp

20、j ) 0.611103/1.7326600.860.89 6.3AIP=46AIz56.3A局扇初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以局扇电缆要更大些截面取6 mm2。6、满足裝岩机机械强度要求的截面初步截面确定为25 mm2，其IP=113A。裝岩机机组电缆Z4-5当中的实际长时工作电流Iz6( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.617103/1.7326600.890.85 9.8AIPIz6裝岩机初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求。7、调度轿车机械强度要求的截面初步截面确定为6 mm2，其IP=46A。调度轿车组电缆Z3-4当

21、中的实际长时工作电流Iz7( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.611.4103/1.7326600.890.87 6.4AIPIz7调度轿车初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以调度轿车电缆截面要更大些取6 mm2。8、满足喷浆机机械强度要求的截面初步截面确定为35m2，其IP=173A。喷浆机车电缆Z4-5当中的实际长时工作电流Iz8( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.65.5103/1.7326600.850.8 3.5AIPIz8喷浆机初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求。设备可配电缆(型号,规格)上

22、山绞车ZQP20-1000 34+14照明UZ-500 34+14回柱绞车U-1000 325+110电钻UZ-500 34+14局扇U-1000 36+16裝岩机UCP-1000 316+14调度轿车U-1000 36+16喷浆机U-1000 36+16四、干线电缆的选择G处初选25mm 2 IP=113AI=60.16+2.7=62.86AIP可选U1000-325型号电缆Z2处初选6 mm 2 IP=46AI=4.34+6.3+6.4+3.5=20.54A IP可选U1000-36型号电缆Z3处初选2525mm 2 IP=113AI=10+4.34+6.3+6.4=27.04A IP可选

23、U1000-325型号电缆Z4处初选25mm 2 IP=113AI=10+4.3+6.32+9.8=36.74A IP可选U1000-325型号电缆Z5处初选25mm 2 IP=113AI=10+24.34+6.3=24.98A0.6Un=396回柱绞车起动时电网电压损失的计算：1回柱绞车支线电缆的电压损失：由于回柱绞车电动机的最小起动电压为457v，起动电流为90A，支线电压损失为5v回柱绞车起动时干线电缆的电压损失，除起动电动机外，其他用电设备的需要系数Kde=0.5，干线电缆电压损失为：Ums。t=（lms/（r Amin）（Istcosst+KdePN.re1000/UN）=7.58v

24、除回柱绞车外变压器所带其他用电设备的需要系数Kde=0.5Coswm。re=0.6 变压器内部损失：UT.st%=(1/I2nt)(ur%( Istcosst+KdePN.re1000/( UN)+Ux%（Istsinst+（KdePN.re1000/( UN)）tanwm。re）=5.8=UT.st%U2nt/100=5.8690/100=40回柱绞车起动时总电压损失为Ust=UT.st+Ums。t+Ub1st =40+7.58+5=52.6U2nt-Ust=690-52.6=637.4Ust.min2、Z3-5电缆的选择1:按机械强度选择,查矿山供电表5-18初选25mm22：按电压损失选

25、择干线电缆截面：Ub1=Kde PN Z4-2103/(UN RSC Ab1) =0.51766103/(66042.5250.885)=0.9V变压器电压损失：取coswn=0.6UT%=ST/SN.T(US%COST+UX%SINT) =(131.08/135)(1.780.6+4.130.8)=4.25UT=UT%/100U2NT=(4.25/100)690=29.3VUPms=UP-UT-Ub1=34.5-29.3-0.9=4.3vAmin=kdePNLMS10003/UNRSCUPms =0.5（172+1.23+17+112+11.4）881000/（66044.34.3）=28.

26、23mm2选芯线截面为35 mm2铜芯电缆.长时允许电流选择干线截面Ica=kdePn103/(1.732UnCOS)=28.23A 查矿山设计指导书表5-10：35mm2矿用橡套电缆长时允许电流为138A，确定选用U1000-335型电缆为Z3-5电缆采区高压电缆的选择G4长L=1050m，两台变压器的负荷容量S1=92.67KVA,S2=131.08KVA UN=6KV Imn=（ S1 + S2 ）/ （ UN ）=21.5A对于一般机采工作面取30025h查矿山供电表5-15Ied=1.73 Ae=Imn/Ied=21.5/1.73=12.43选U6000-350铠装电缆2）按长时允许

27、电流查矿山电工学表6-9选25C。时k=1及表6-7IP=49AKIPIca=Imn=21.5A3)按短路热稳定条件校验电缆截面Amin=（Iss/c ）-变电所导线短路容量可取50mvaUP-平均电压取6.3kvIss= Sd/( UP)=4582.2AAmin=23mm2Tj-短路电流作用的假想时间Tj =0.25sC-热稳定系数查供电指导书表16-5 C =904）根据允许电压损失校验UX=（SdCOS2）/(D S Ue)=（79.97+92.7）0.61575）/（28.85060）=32.71vD为电缆导体电导芯铜D=28.8UX%=UX/UP= 32.71/(600100)=0.

28、55% 因为UX%=0.55%=IST.M+IN IST.M=130A IN=32+32.4=64.4Isb=194.4 脱扣器整定范围200-600A 整定到200A2：灵敏度检验Kr=I/ Isb=367.62/200=1.831.5符合要求查表得I为配电点母线末端最小两相短路电流3：后备保护灵敏度 Kr=I3-1/ Isb=403.42/200=2.011.5高压配电箱过流不保护整定：（1） 反时限过流保护 1动作电流ISER=（1.2/KreKi）INT=1.248/(0.8550/5)=6.78AINT=500/(6)=48A 整定到ISER=7A2动作时限N=160.3/(750/

29、5)=2.29倍一般绞车电动机起动时间不会超过10s，故动作时限取10倍动作电流10s足以躲开起动电流速短：Isb.x=1.2(ISTM+IN)=2.17A整定到3A灵敏度:Kr=Is（2）/（Kt Ki Is3n）=2129.08/（3106000/690）=8.161.5后备保护：Kr=I/（Kt Ki Isbx）=479.2/（3106000/690）=2.61.5第九章 采区接地保护措施 井下保护接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成.井下保护接地网按第448第453条规定执行.第448条 36V以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气设备的金属外壳，构架

30、等必须有保护接地。电气保护接地工作，应按煤炭工业部颁发的有关矿井保护接地装置的安装、检查与测定工作细则执行。 第449条 接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2，每一个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或其他相当接地导线，一以下各条同）的电阻值不得大于1。 第450条 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铠皮、接地芯线）和局部接地装置都应同井下住接地接成一个总接地网。 井下主接地极应在主副水仓中各埋设一快。主接地极应用钢板或耐腐蚀的钢板制成其面积不大于0.7m2,厚度不小于5mm。 在钻孔中敷设的电缆，如果不能同主接地极相连接时应单独形成一分区接地网，其分区主接地极应设在地面。 第451条 下列地点应装设局