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1、毕业设计说明书课题:煤矿采区供电设计目录毕业设计任务书2前言3牛4第一章供电系统5IJ5第二节采区供电系统图5第二章负荷统计与变压器选择7第一节负荷统计7第二节变压器的选择7第三章低压电缆的选择9第一节支线电缆9第二节干线电缆的选择10第三节电缆的起动效验17第四节电缆的整定22第四章短路电流计算23第一节短路电流23第二节短路计算24第五章开关的选择26第二节馈电开关选择28第三节磁力启动器31第六章保护装置整定33第一节高压配电箱整定33第二节馈电开关整定35第三节磁力启动器36第七章采区变电所的洞室设计38设计总结39毕业设计任务书设计题目:煤矿采区供电设计条件及要求条件:1、供电方式图
2、;2、符合统计表;要求:1、绘制一张Al供电系统图,图中标出设备型号、电缆截面、长度、短路点、保护整定值。2、绘制一张A2采区变电所设备布置图;设计时间:自2010年6月20日至7月5日设计指导人:教务副院长:前言电力是现代化矿山企业生产的主要动力来源,煤矿的电气化为煤矿生产过程的机械化和自动化创造了有利条件,不断地改善矿工的劳动条件。现代的煤矿生产机械无不以电能作为直接(用电动机拖动)或间接(用气压驱动)的动力,矿山的照明、通讯和信号也都使用电能。对矿山企业进行可靠、平安、经济、合理的供电,对提高经济效益及保证平安生产方面都十分重要。本次设计的内容是采取供电。采区是井下动力负荷集中的地方,采
3、区供电是否平安、可靠、经济、合理将直接关系到人身、矿井和设备平安及采区生产的正常进行。由于井下工作环境十分恶劣,因此,此次设计在供电上即采用可靠的防止人身触电危险外,还正确选择了电气设备的类型及参数,并采用了合理的供电、控制和保护系统,以确保电气设备的平安运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。此次设计在张名忠老师的谆谆指导下和组员的配合下顺利完成,在此,代表全供电组向张名忠老师表示衷心的感谢!限于设计者的水平,设计中不周全的地方,望老师在批阅中指出和更正。设计者2021年7月设计条件一、供电方式图二、符合统计表设备号设备名称设备型号电机型号设备台数每台数台率K单功K额定电额定电流A启动电流A额定功-动
4、率数-启功因启动转额定效1皮带机KDS-40JDSB-40814066045.32720.90.52.5892调度绞车JD-25JBJQ-25312566027.51650.80.52.2883乳化泵XRB2-8DZB-I51115660191140.80.52854调度绞车.ID-40.DSB-40214066045.32720.90.52.5895河板输送用SGW-17JDSB-17111766027.51220.80.52.5876局扇JBT61-2JDSB-14111466015.894.80.90.52877耙斗机ZYPD-1/15DZB-152115660191140.80.528
5、58煤地钻(SGZ-4.0/1.14111.21279.5570.80.5289第一章供电系统第一节设备位置根据位置确实定原那么和本采区的具体情况,将采区变电所的位置设在采区上山的中部,位于轨道上山与运输上山之间的槽贯内,如图1所示。向机采或综采工作面供电的移动变电站设在距工作面15Om处的运输顺槽的入口处,距上山巷道20m处的地方。掘进配电点,设在距掘进头90m处,移动变电站设在掘进巷道入口处。第二节采区供电系统图拟定采区供电系统图:当采区变电所、工作面配电点、移动变电站的位置确定后,即可拟定供电系统图。对采区供电系统图的拟定应满足供电平安、可靠、经济、系统简单、操作方便等煤矿对供电的要求。
6、1、采区变电所双回路供电时,应分别设置电源进线开关。两回路供电时,当采用一回路供电,另一回路备用时,母线可不分段;当两回路同时供电时,母线应分断并设联络开关,确保正常分列运行;2、采区变电所的高压馈出线应设专用开关控制;3、在保证煤矿企业对供电要求的前提下,力求所用设备最少;4、一台启动器控制一台设备;5、当采区变电所变压器台数在两台及以上时,应合理分配负荷,原那么上一台变压器负担一个工作面的用电负荷;6、变压器尽量不并列运行;7、从变压器向各配电点或自配电点到各用电设备宜采用辐射式供电,上山及下顺槽输送机宜采用干线式供电;8、配电点启动器在三台以下时,一般不设配电点进线自动馈电开关;9、工作
7、面配电点最大容量电动机用的磁力启动器应靠近配电点进线;10、供电系统应尽量防止回头供电;11、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或与工作面分开供电;12、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)瓦斯(二氧化碳)突出的矿井中,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。经矿总工程师批准,也可采用装有选择性保护装置的供电线路供电,但每天有专人查一次,确保局部通风机可靠运转;13、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)与瓦斯突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦电闭锁)设
8、施。由以上原那么,可得开关布置图:图中,1*、2*、34为高压配电箱,共4台;5*、6、789101112*、13*、1415*、16、17*、18*为馈电开关(低压),共14台;19*、20*、21*、22*、23*、24*、25*、26:2728、29*、30*、31*、32*、33*、34#、35*、36*、37*为磁力启动器,共19台。供电系统图应单线图画出,图中应标出开关、启动器、变压器和动力设备的型号、容量或电流等,图中的电缆应标出型号、截面、芯数和长度。相关数据由后面相应章节得出。第二章负荷统计与变压器选择第一节负荷统计一、变压器Tl的负荷统计:2P“P2N+P6n+2P7nP2
9、5142式中:P、PmPaP8N为设备的额定功率,由负荷统计表查出。二、变压器T2的负荷统计:Pt2=8Pn+2P2n+P然+2PIN+P5N=840+14225+15+240+17=482KW式中:Pin、P2nPQPmP5n为设备的额定功率,由负荷统计表查出。第二节变压器的选择一、变压器型号确实定考虑到变压器的电压等级、巷道断面、运输条件、使用场所、配件来源等因数。该采区变电所内的电力变压器选用KS7系列低损耗矿用变压器。变压器容量确定1、计算容量T1:STl =KtnPN cos%n0.570.2 _ _05-= 50.14KVA4=芈j3Un.t36.KPn20.74821.2:STl
10、=482KVACOS20.71S2482.It,二=;=46.4A3Un.t36式中:PN一一变压器所带负荷额定功率之和PN1=7O.2KW,PN2=482KW,由负荷统计表查出。KdeI、COSesm2变压器所带负荷需用系数KdCl=OSKtlc2=0.7变压器平均功率因数CS051=0.7cosn2=0.7(由附表十查到)Unt变压器一次侧额定电压,6KV2、额定容量确实定由于变压器是用于采区变电所,考虑留有15%-25%的余量作为开展的余地,故:SN礴=(1+15%25%)STl=57.6662.675KVASN横=(1+15%-25%)St2=554.3602.5KVA查附表四(KS7
11、系列低损耗矿用变压器技术数据)取标准容量,Tl为KS7T00/6型;T2为KS7-630/6型。3、所选变压器的技术参数如下:额定容量KV额定电压额的电流额定损耗阻抗低压%空做电流%线圈阻抗连接型号高压KV低压V高压A低压A空载W短路WRX组别KS7-100/610066934009.681140320200042.60.1020.0340.1710.0571Y,yY.dllKS7-630/66306120069360.6299517130081004.520.03020.09910.0334Y,yoY.dllKS7-200/6200669340019.2160283540340042.40.
12、04260.08890.0295Y,yY.dll注:由于1#、2#高压配电箱灵敏度效验不合格,故加大TI的容量至200KvA以提高S21点的短路电流,从而使灵敏度到达要求。第三章低压电缆的选择电缆的选择是供电设计的重要内容之一,为保证供电的平安可靠、经济合理和供电质量的要求,必须合理的选择电缆的型号和截面积。电缆编号如下图。第一节支线电缆一、选择原那么1、按机械强度选择,查表十一2、按长时允许电流选择。KsoIopIca,查附表十二。式中:Ica长时工作电流,取电动机的额定电流;Iop电缆的长时工作电流;Kso不同温度的修正系数(本次设计取1)3、取两者中最大者为该电缆确实定型号及截面;注:控
13、制负荷相同的支线电缆可放在一一起选择。二、选择电缆代号控制设备额定电流原则一选原则二选电缆长时工作电流原则一选整定值电缆型号17、L5、I珀、Ll.、-nLl2,1.l3、Ll8、1-17*1-18皮带机45.325251132525U-100O-3X25+110L23乳化泵19646625U-100O-325+l10L21、L22、调度线不27.56466625U-100O-325+l10L27、调度绞车45.36466625U-100O-3X25+1X10L2、L3、刮板输送机27.525113252525U-100O-325+l10L30局廓15.86466625U-100O-325+l
14、X10L31、L32、耙斗机1925113252525U-100O-325+l10L34煤电钻9.5436444UZ-500-34+l4电缆的型号确定,除煤电钻需采用专用的Uz系列电缆外,其余的支线采用U系列橡套电缆;2、电缆电压等级确实定,除煤电钻(额定电压127V)使用500V外,其余电缆工作电压660V应采用100oV等级;3、整定值:是电缆选择结束时,为考虑购置方便、经济、可靠,故将截面小的电缆加大处理。在计算过程中还是按开始选定的截面进行选择。第二节干线电缆的选择一、干线式供电干线电缆的选择由供电系统图可知6#、7#、9#、11#馈电开关控制的回路为干线式供电。1、选择原那么(截面积
15、)按允许电流选,查附表十三a.对两台工作机械的电动机:U=In.+In2b.对三台及三台以上的工作机械:Ica=.kpn103(八)3UNCOSQjm式中:KdC,cos必需用系数KdeI=5Kde2=0.7加权平均功率因数CS01=0.7cos2=0.7EPN干线所带负荷额定功率之和,KWUn干线电缆平均电压,660V按正常工作允许电压损失效验截面对380V系统,允许电压损失4Up=39V;对660V系统,允许电压损失AUp=66V;允许电压损失AUnU+Ums+Ub;式中:AUzn变压器二次侧额定电压,693V2、按原那么进行选择6#开关控制回路所包含的干线有L6、L7、L8干线L6:Ic
16、a=In.+In2=45.3+45.3=90.6A查附表十三取16mm2,因干线电缆大于支线,所以取25mm2干线L7:IcaKdcPN1030.7340103百UNCOSeX660x0.7=104.9A查附表十三,取25mm2干线L8:Ica=KdCPn1030.744010375UNCOS0m百X660x0.7=140A查附表十三,取35mm27#开关控制回路所包含的干线有LI4、L15干线L14:Ica=In.+In2=45.3+45.3=90.6A查附表十三取16mm2,因干线电缆大于支线,所以取25mm2干线L15:ICaKdePnX1()3_0.7x3x40x1()35/3UNco
17、swm36600.7=104.9A查附表十三,取25mm29#开关控制回路所包含的干线有Ll9、L20干线L19:Ica=In.+In2=27.5+19=46.5A查附表十三取6mm2干线L20:Ica=KdcPnXlO30.765103V3UNCs11756600.7=56.86A查附表十三,取Iomm211#开关控制回路所包含的干线有L28、L32干线L28:IcaKdcPn1030.570.2103-J=-j=43.86A3UNCs1136600.7查附表十三,取6mm2,因干线电缆大于支线,所以取25mm2干线L32:ICa=KdCPnx1()30.5x31.2x103V3UNCsm3
18、6600.7=19.5A查附表十三,取4mm2,因干线电缆大于支线,所以取25mm23、按原那么进行效验:a、变压器的内部损失Tl:U=(tin%COS6omn+Uxi%si11秋师下)100Snt1v7=693x5014(2Xo7+3.460.714)=12.6V1001007Pnt2000ICC.Un%=100=100=2Snt1100103Mu%=J(m5%)2-(mh%)2=42-22=3.46UONT2,S2(T2:UT2=-(UH%COSom-2+Ux2%si110,m12)100Snt2=693X482(1.30.7+4.30.714)=21.26V100630v7APNT281
19、0011_Un%=100=100=1.3Snt2630103ux2%=麻)2_(吐)2=4.52-1.32=4.3式中:ST变压器容量。ST1=5O.14KVA,ST2=482KVA;SNT变压器额定容量。SNT1=1OOKVA,SNT2=630KVA;一变压器容量。U2N.T1=693V,U2N.T2=693V;Pnt变压器短路损耗。PnTi=2000W,Pnt2=8100Wcos_变压器平均功率因数COSQM=0.7、COSe(Im2=0.7其因数角正弦值sin加1=0.714sin%Mn2=0.714;us%一一变压器阻抗电压百分分数。us%=4,us2%=4.5b、供电回路中最大支线电
20、压损失6#回路:取支线L5、L12的电压损失。aitLn10340(160+10)103Ub=L=9.7VUnsc-Abi66042.5257#回路:取支线Ll3、L18的电压损失。ATTPbi-LbixlO340(300+10)103Uhi=L=17.7VUnscAbi66042.5259#回路:取支线L23的电压损失。attBi-LnxIO32510103Ub=1.5VUnsc-Abi66042.5611#回路:取支线L33的电压损失。attaLb1031560103Ub=1.3VUNiAm66042,525式中:B1一一最大支线所带负荷功率,KW;Un支线电缆平均电压,660V;Abi支
21、线电缆截面,mm2;Fscmlmrr,由附表十四查出。C、供电线路中干线电压损失及效验6#回路:干线L6、L7、L8的电压损失。nPn-LmsiXlO3JO340+40403i404OrVJQCuUms=-=160h160h300=82VUnIscAmsi66048.6252525效验截面积:Up=66yUt2+Ums+Ub=21.26+82+9.7=112.96(不适宜)采用同一截面,加大至95mm2,此时AUms=26.25VUp=66U2+Ums+Ub=21.26+26.25+9.7=57.21(适宜)效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原那么,确定选用ZQ20ToO0-3X95型铜芯铠
22、装电缆。7#回路:干线Ll4、L15的电压损失。natt-LinsiIO3103402.aa403OQwUns=-=X300H60=38.9VUnIscAmsi66048.62525效验截面积:Up=66yUt2+Ums+Ub=21.26+38.9+17.7=77.86(不适宜)采用同一截面,加大至50mm2,此时AUms=19.5VUp=66aUt2Ums+Ub=21.26+19.5+17.7=58.5(适宜)效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原那么,确定选用ZQ20-1000-3X50型铜芯铠装电缆。9#回路:干线LI9、L20的电压损失。nPSi-Lmsi103JO325+15.八25
23、2+15QnAlUms=-=400+800=245.3VUnIscAmsi66048.6_625效验截面积:Up=66yUt2+Ums+Ub=21.26+245.3+1.5=268.1(不适宜)采用同一截面,加大至50mm2,此时MJms=42.4VUp=66U2+Ums+Ub=21.26+42.4+1.5=65.2(适宜)效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原那么,确定选用2、20-1000-3乂50型铜芯铠装电缆。11#回路:干线L28、L32的电压损失。PNI三LmsiIO3111341070?“=:80+-429=40.7VUN11cAmsi66048.62525_效验截面积:Up=6
24、6U2+AUmS+Ub=12.6+40.7+1.3=54.6(适宜)效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原那么,确定选用ZQ20-1000-3义25型铜芯铠装电缆。式中:Psmw一一干线电缆所带负荷功率,KW;UN干线电缆平均电压,660V;Amsi干线电缆截面,mm2;FscmQm后,由附表十四查出;1.rnsi干线长度,Hl;由供电方式图选取。二、辐射式供电干线电缆的选择由供电系统图可知,8#、10#馈电开关控制的回路为辐射式干线供电。1、选择原那么:按允许电流选,查附表十三电缆的长时工作电流:La=KfPnX1O(八)J3UNCOSn式中:Kde,COSm=0.7R干线所带负荷额定功率之
25、和,KWUn干线电缆平均电压,660V按允许电压损失选择最小截面干线电压损失:Ums=Up-U-Ub;干线最小截面:Ai=KdeNRLsxOgm?)UnIscUms式中:AUms一干线允许的电压损失,V;AmMnm干线电缆最小截面,mm2;Amsi干线电缆截面,mm2;FsctnQmnr,由附表十四查出;1.ms干线长度,m;由供电方式图选取。2、按原那么进行选取8#开关回路所包含的干线有L25工“I0匚IKdcPn1030.780103(八十线L25:La=7=-f=70(八)J3UncOSm36600.7查附表十三,取10mm2;10#开关回路所包含的干线有Ll工“I1IKdcPnIO30
26、.757103.na/.干线LI:La=7=-J=49.9(八)J3Unco浴m3660x0.7查附表十三,取6mm2;因干线大于支线,取25mm2;3、按原那么进行选取a、回路允许的电压损失:AUp=66V;b、回路最大支线电压损失:8#回路:取L24、L32支线,attPbiLnl34070l03入Ubi=16.6VUnsc-Abi66042.5610#回路:取L33支线AUb1=B,.LblXlO-=17210xl0-=5JVUnsc-Abi66042.525c、回路中干线电压损失8#回路:Ums=Up-U-Ub=66-21.26-16.6=28.1410#回路:Ums=Up-U-Ubi
27、=66-21.26-5.1=39.64d、回路中干线损失最小截面MLi口aKdeEPnLHSXK)30.780400IO3(mm2)8#回路:Awmin=25UNIkAUms66048.628.14SaLwAKdePnL11XlO30.757450IO3rsM +2 1650.5 +KdePN re 1 0V3U N0.545.2103 660= 9.52Uns = AU % aU2n t = X 693 = 66V1()0IOO+ U % IStSinot +3U Nta0mrc+ 3.46fl650.87+ 8535.2.心 X 02-lI3660 JJT2:启动电压损失UT2St% =U
28、c % IstCOSfiXt +I2NT:KdCIJ re IO33UnciKlcPN-re 1 O4Ux2 %l IStSIn咨 46Utanm rc15T7,CCU0.7x44.2x1OnCCCr0.744.2103-1.3271.80.5hT=4.3271.80.87+尸1.02I3660)I3660=5.29ArTU2s%air5.29U:st=AUznt=693=36.7V100100式中:U2N.T、UN变压器二次侧额定电压693V,线路平均电压660V;变压器额定容量。I2N.T1=81A,I2N.T2=517A;变压器容量。U2N.T1=693V,U2N.T2=693V;1st
29、一一变压器所带负荷,功率最大的电动机启动电流;Sin的一一变压器所带负荷最大那台的启动功率因数角的正弦值;COS外一一变压器所带负荷最大那台的启动功率因数;Ur%一变压器电阻电压百分分数。U%=2,Un%=13;Ux%变压器电抗电压百分分数。Ux1%=3.46,Ux2%=4.3;tan变压器加权平均功率因数角的正切值;Kdc一一变压器所带负荷的需用系数;Pn一一变压器所带负荷的平均功率之和;二、各回路中电动机最小启动电压,AUsEno1、原那么:取最远、功率最大的那台作为该回路的计算设备。2、计算公式:AUa-min=Un-式中:Un电动机的额定工作电压;K一一温度校正系数,由附表十一查出;一
30、一电动机启动转矩与额定转矩之比,由负荷统计表查取;3、计算结果如下表:回路所诜设备额定电压Ka计算结果UStJiiin代号名称6”皮带机6601.22.5457.37#皮带机6601.22.5457.380调度绞车66()0.62.5323.39s调度绞车6600.62.2344.710刮板机6601.22.5457.3Ilff耙斗机6600.62.2344.7三、电动机启动时的电压损失。1、支线启动电压损失:计算电压损失最大的那一条,即:UbLst=百IbLStLbLCoSIscAbl式中:IbLSl支线所带电动机的实际启动电流,A;Abi支线电缆截面,mm2;CoS外电动机的启动功率因数,
31、由负荷表查出;Fsc支线电缆电导率,w(11);1.hi支线电缆长度,nn;计算过程如下表:回路所选设备额定电压计算结果代号LblAbir8cIslcosUrttl6s1-5L121702542.5271.80.5457.37aL13,1-183102542.5271.80.5457.38L24,L2770642.5271.80.5323.39”L22IO642.51650.5344.7oft1-2,L32102542.5122.40.5457.311Lm602542.51140.5344.72、干线电压损失按干线所带电动机最大一台启动,其他正常运行计算,即: USHl .SlLblIscAb
32、lV31siCS%t KQ RxlUn式中:Mm干线所带最大电动机的实际启动电流,A;Ams干线电缆截面,mm2;COS外一一电动机的启动功率因数,由负荷表查出;Fsc干线电缆电导率,w(1172);1.ms干线电缆长度,nn;Kde一干线所带负荷的需用系数;Pn一一变压器所带负荷的平均功率之和;UN电动机的额定工作电压;计算过程如下表:回路所选设备额定电压其他设备需用系数计算结果代号IMIINA111-bsIbl.NtCOSWfaPnUNKde6#U1609548.6271.80.5406600.79.65L?1609548.6271.80.5806600.711.09LB3009548.6
33、271.80.51206600.723.577Lh3005048.6271.80.5406600.734.29Ll5605048.6271.80.5806600.77.98cL254002548.6271.80.5406600.797.459#L194005048.61650.5156600.726L208005048.61650.5406600.761IOsLi4502548.6271.80.5176600.796.72411L284292548.61650.545.26600.762.5L32802548.61140.516.26600.77.33、各回路的启动电压损失。公Us=U,jr+
34、AUmsw+AkJbLsfAUt.s(最大电动机的启动时变压器的电压损失,V;Ums干线最大电动机的启动电压损失,V;Ubis.支线最大电动机的启动电压损失,V;6s7a89=10slla备注U.st36.736.736.736.736.766表中的数据有前面相应表中查出Uf11N.Nl44.2842.1997.458796.7269.8Ubl-St37.768.764.65.6215.6U8l118.68147.59198.75129.3154.42141.4四、起动条件效验电缆截面原那么:按线路最长、功率最大电动机启动时,取其端电压:U2N,T-Us.UsLmin按电动机启动时,磁力启动器
35、的吸合电压不小于启动器的最小吸合电压0.7UN)时,取:U2N.-U,st-Umst0.7Un式中:U2N.T变压器二次侧额定电压,693V;0.7Un启动器最小吸合电压,462VAUmSSt回路中电动机启动时,干线电压损失,V;AUmi电动机最小启动电压V,由前表查出;Ust电动机启动时电网电压损失,V;U.st电动机启动时变压器内部电压损失,V;效验如下表回路效验中用到参数原那么结果原那么结果UUUstUUN6#693462合格合格7#693462合格合格8s693462合格合格9#69387462合格合格10=693462合格2合格Hs693664622合格2合格第四节电缆的整定一、电缆
36、整定1、为方便电缆的购置与铺设,特将6mm2的所有电缆加大至25mm2;2、为方便施工和开关喇叭口对电缆的要求,特将95mm2的L6、L7、L8单线供电改为50mm2的双线供电;3、为满足开关灵敏度的检验,特将25mm2的Ll电缆加大至35mm2,以增大短电流来满足开关的灵敏度效验;4、其余电缆均满足要求。二、整定后的电缆汇总1、电缆的参数计算电阻:R=11)L电抗:X=XoL式中:ro电缆每千米电阻值Ckm,查表十三、十四选取;Xo电缆每千米电抗值。km,查表十三、十四选取;1.电缆长度,km.2、列表如下:代号电缆型号大欣技术参数备注LroRXI.1ZQ2010003354500.7250
37、.06620.3260.0301,2U-1000-325+1102000.7320.0880.1460.018L3、1-4*1.9、o、1.l1、Ll2、1.I6、LI7、1.I8、L21、1.22、L23、L2、L27100.7320.0880.0070.OOlLs1600.7320.0880.1170.014L%-7ZQ20-1000-3X50两根电缰并联使用1600.3630.06250.0580.OlOI-ZQ2O-1000-3X50两根电缴并联使用3000.3630.06250.1090.019L13U-1000-325+lX103000.7320.0880.2200.026L14ZQ20-1000-3503000.3630.06250.1090.019LlEZQ20-1000-350600.3630.06250.0220.004LioZQ2010003504000.3630.06250.1450.025L20ZQ20-1000-3508000.3630.06250.2900.050LNlU-1000-325+lX10