煤矿供电设计.docx

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煤矿供电设计

费用和环境要求--------------------------------------------------------1第二节拟定采区供电系统的原则-----------------------------------------1一采区高压供电系统的拟定原则-------------------------2二采区低压供电系统的拟定原则--------------------------------------2第三节采区主要设备-------------------------------------3第四节采区负荷的计算及变压器容量、台数确定-------------------3一变压器选择注意事项--------------------------------3二台数的确定----------------------------------------4三采区负荷的计算及变压器容量、台数确定----------------------4第五节采区低压供电网络的计算----------------------------------------5一电缆型号确定----------------------------------------------------------5二电缆长度确定----------------------------------------------------------5三选择支线电缆----------------------------------------------------------6四干线电缆的选择-------------------------------------------------------11第六节采区电气设备的选择----------------------------------------------17一采区高压开关柜的选择------------------------------17二矿用低压隔爆开关选择------------------------------18三磁力起动器的选择----------------------------------19第七节采区接地保护措施--------------------------------20第八节采区漏电保护措施-------------------------------------------------22第九节采区变电所的防火措施-------------------------------------------23第十节附表--------------------------------------------24第十一节附图----------------------------------------------------------------24参考文献---------------------------------------------29山西吕梁襄矿环能国鼎煤业有限公司100102采区供电设计第一节、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》（GB12325—90）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）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%；

（2）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：

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/T15543—1995）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%HZ—－5%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。

第二节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、供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，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、原则上一台启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、工作点配电点最大容量电动机的启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。

第三节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刮板输送机SGZ630/2201台2×1321140工作面2滚筒式采煤机6MG-200W1台2×3001140工作面3转载机SB730/751台132660顺槽4胶带输送机SDZ-1501台150660顺槽5破碎机PEM980×851台85660顺槽6乳化液泵站MRB-125/321套901140顺槽7喷雾泵站XPB-250/551套301140顺槽8液压安全绞车XAJ-221台22660顺槽9胶带输送机SD-80X1台160660上山第四节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、台数确定本工作面采用6MG-200W型滚筒式采煤机为综合机械化采煤，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。

1、采区电压等级为1140V变压器容量及台数的确定SB1＝∑PeKxKc/cosφpj＝984×0.58×1/0.7＝815KVA式中：

∑Pe——变电所供电设备额定功率之和∑Pe＝600+264+90+30＝984KWKx——需用系数，Kx＝0.4＋0.6×300÷984＝0.58cosφpj——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此变压器所接负荷中有大量的一级负荷，所以必需选择两台（或两台以上）变压器。

根据计算结果选择KBSG-800/10/1.2干式变压器一台和KBSG-500/10/1.2干式变压器一台。

2、采区变电所变压器容量及台数的确定SB1＝∑PeKxKc/cosφpj＝549×0.49×1/0.7＝384KVA式中：

∑Pe——变电所供电设备额定功率之和∑Pe＝132+150+85+22+160＝549KWKx——需用系数，Kx＝0.4＋0.6×80÷549＝0.49cosφpj——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所以根据计算结果选择KS7-500/10/0.693干式变压器一台。

第五节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启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：

Lz＝α•LX式中:

α—系数，橡套电缆取α＝1.1，铠装电缆取α＝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1Z1180200低压橡套2Z2185200低压橡套3Z3510低压橡套4Z45560低压橡套5Z53540低压橡套6Z66570低压橡套7Z790100低压橡套8Z810501105低压橡套9Z9180200低压橡套10G1120130低压铠装11G28590低压铠装12G3150160低压铠装三、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）采煤机组35—50可弯曲刮板输送机16—35一般输送机10—25回柱液压绞车16—25装岩机16—25调度绞车4—6局部风机4—6煤电钻4—6照明2.5—4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＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）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Vηpj——电动机加权平均效率cosφpj——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35mm2，其IP=173A。

采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流Iz1＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.6×600×103/1.732×1140×0.9×0.9＝112.5AIP=173A＞Iz1＝112.5A采煤机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，所以采煤机组电缆截面取35mm2。

2、满足喷雾泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4mm2，其IP=36A。

喷雾泵站电缆Z2当中的实际长时工作电流Iz2＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.61×30×103/1.732×1140×0.9×0.9＝11.4AIP=36A＞Iz2＝11.4A喷雾泵站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，所以喷雾泵站电缆截面取4mm2。

3、满足刮板输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16mm2，其IP=85A。

刮板输送机机组电缆Z3当中的实际长时工作电流Iz2＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.65×264×103/1.732×1140×0.9×0.9＝107.2AIP=85A＜Iz3＝107.2A刮板输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以刮板输送机机组电缆要更大些截面取25mm2。

4、满足乳化液泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4mm2，其IP=36A。

乳化液泵站电缆Z4当中的实际长时工作电流Iz4＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.61×90×103/1.732×1140×0.9×0.9＝34.3AIP=36A＞Iz4＝34.3A乳化液泵站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，所以乳化液泵站电缆截面取4mm2。

5、满足转载机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16mm2，其IP=85A。

转载机机组电缆Z5当中的实际长时工作电流Iz5＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.61×132×103/1.732×660×0.9×0.9＝86.9AIP=85A＜Iz5＝86.9A转载机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以转载机机组电缆要更大些截面取25mm2。

6、满足顺槽胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm2，其IP=64A。

顺槽胶带输送机机组电缆Z6当中的实际长时工作电流Iz6＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.75×150×103/1.732×660×0.9×0.9＝121.5AIP=64A＜Iz6＝121.5A顺槽胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以顺槽胶带输送机机组电缆截面应更大些取35mm2。

7、满足破碎机机组机械强度要求的截面初步截面确定为6mm2，其IP=46A。

破碎机机组电缆Z7当中的实际长时工作电流Iz7（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.7×85×103/1.732×660×0.9×0.9＝64.2AIP=46A＜Iz7＝64.2A破碎机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以破碎机机组电缆截面要更大些取16mm2。

8、满足液压安全绞车机械强度要求的截面初步截面确定为16m2，其IP=85A。

液压安全绞车电缆Z8当中的实际长时工作电流Iz8＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.7×22×103/1.732×660×0.9×0.9＝16.6AIP=85A＞Iz8＝16.6A液压安全绞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，但是由于液压安全绞车的供电距离较远，所以液压安全绞车电缆截面取25mm2。

9、满足上山胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm2，其IP=64A。

上山胶带输送机机组电缆Z9当中的实际长时工作电流Iz9＝（Kx∑Pe103）/（1.732Ueηpjcosφpj）＝0.75×160×103/1.732×660×0.9×0.9＝129.6AIP=64A＜Iz2＝129.6A上山胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以上山胶带输送机机组电缆截面应该更大取35mm2。

四、干线电缆的选择1、总电网的允许电压损失电压等级为1140V的电压允许损失ΔUP1＝U2NT－95%UN＝1200－95%×1140＝117V式中：

U2NT——变压器二次侧电压UN——电缆上的电压电压等级为660V的电压允许损失ΔUP1＝U2NT－95%UN＝693－95%×660＝66V式中：

U2NT——变压器二次侧电压UN——电缆上的电压2、各在线电的电压损失支线电缆的电压损失按公式ΔUZ＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）来计算。

式中：

Kf—负荷系数∑Pe——电缆所带负荷KWLZ——电缆实际长度mUe——电网额定电压Vγ——电缆导体芯线的电导率m/（Ω.mm2）Ax——电缆截面积mm2ηe——加权平均效率采煤机组Z1段电缆的电压损失ΔUZ1＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.6×600×200×103/1140×48.6×25×0.9＝57.7V喷雾泵站Z2段电缆的电压损失ΔUZ2＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.61×30×60×103/1140×48.6×4×0.9＝0.55V刮板输送机Z3段电缆的电压损失ΔUZ3＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.65×264×200×103/1140×48.6×25×0.9＝27.5V乳化液泵站Z4段电缆的电压损失ΔUZ4＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.61×90×10×103/1140×48.6×4×0.9＝2.75V转载机Z5段电缆的电压损失ΔUZ5＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.61×132×40×103/660×48.6×25×0.9＝4.5V顺槽胶带输送机Z6段电缆的电压损失ΔUZ6＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.75×150×70×103/660×48.6×35×0.9＝7.8V破碎机Z7段电缆的电压损失ΔUZ7＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.7×85×100×103/660×48.6×16×0.9＝12.9V液压安全绞车Z8段电缆的电压损失ΔUZ8＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.7×22×410×103/660×48.6×25×0.9＝23.5V上山胶带输送机Z9段电缆的电压损失ΔUZ9＝（Kf∑PeLZ103）/（UeγAxηe）＝0.75×160×200×103/660×48.6×35×0.9＝23.7V3、计算变压器的电压损失变压器的电压损失用ΔUB2%＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/SeΔUB2＝ΔUB2%×U2NT式中：

SB——变压器负载功率；Ur%——变压器电阻压降百分数；Ux%——变压器电抗压降百分数Se——变压器额定容量U2NT——变压器二次侧电压干式变压器KBSG—800/10/1.2ΔUB2%＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se＝616.5[0.8×0.7＋4.43×0.714]×100%÷800＝2.87%ΔUB2＝2.87%×1200＝34.44V干式变压器KBSG—500/10/1.2ΔUB2%＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se＝315.31[1.08×0.7＋4.83×0.714]×100%÷500＝2.65%ΔUB2＝2.65%×1200＝31.8V矿用KBS7—500/10/0.693ΔUB2%＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se＝384[1.13×0.7＋4.23×0.714]×100%÷500＝2.92%ΔUB2＝2.92%×693＝20.23V4、干线电缆的电压损失干线电缆G1的电压损失ΔUGMS＝UP1－UB2－ΔUZ＝117－34.44－（41.21+2.75）＝38.6V干线电缆G2的电压损失ΔUGMS＝UP1－UB2－ΔUZ＝117－31.8－（27.5+0.55）＝57.15V干线电缆G3的电压损失ΔUGMS＝UP2－UB2－ΔUZ＝66－31.8－（4.5+7.8＋12.9＋8.7）＝13.6V5、满足电压损失的最小截面A＝式中：

Kf—负荷系数∑Pe——电缆所带负荷KWLZ——电缆实际长度mUe——电网额定电压Vγ——电缆导体芯线的电导率m/（Ω.mm2）——干线电缆的电压损失Vηe——加权平均效率3、对电网对地电容电流进行有效的补偿，减小漏电电流值。

4、提高漏电保护装置和自动馈电开关的动作速度，采用超前切断电流装置等。

二、对低压电网漏电保护的要求1、正常情况监视电网的绝缘状态，当绝缘电阻降低到下列数值时，应切断供电电源；1140v电网——相对地绝缘电阻为30kΩ。

660v电网——相对地绝缘电阻为11kΩ.380v电网——相对地绝缘电阻为3.5kΩ2、动作速度。

3、检漏继电器只监视电网对地的绝缘电阻值，不反应电容大小。

4、电网的绝缘电阻值无论是对称下降还是不对称下降，动作电阻值不变。

5、检漏继电器内部阻抗值应很大，正常时保证电网对地的绝缘，不增加人身触电的危险6、动作灵敏可靠，既不拒绝动作也不误动作。

7、检漏继电器的动作电阻不受电网波动的影响。

8、对电网对地电容电流能够进行有效补偿。

9、送电前，发现漏电，应该将电源开关闭锁，以防向故障电网送电。

10、动作要有选择性，以便缩小故障范围。

第九节采区变电所的防火措施一、采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近5m之内的巷道支架应用耐火材料支护。

二、硐室出口出必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门能自动或手动关闭，对铁板门和铁栅门的要求符合《煤矿安全规程》第426条。

三、为了通风良好，《煤矿安全生产规程》规定硐室长度超过6m时，必须在硐室两边各设一个出口，出口处必须符合规程中第426条规定，硐室内最高温度不得超过附近巷道中温度5℃。

四、硐室敷设的电缆，根据《煤矿安全规程》规定要将其黄麻外皮剥掉，同时应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋、砂箱及干式灭火器材。

第十节附表表一采区机电设备一缆表表二电缆选择及电压损失计算结果一览表第十一节附图《采区供电系统图》《采区变电所平面布置图》第十二节设计总结毕业设计是我在半年中最重要的学习过程，是对我半年学习过程的检验和提高。

在设计过程中，我遇到了很多的问题面对困难时就是要求我通过自己对问题的认真理解、分析和查找相关资料对问题进行综合全面的解答。

通过此次设计之后，我能将之前所学的专业知识灵活运用、融会贯通，收获了很多宝贵的知识。

在设计过程中我不仅复习了过去所学的知识，还进一步掌握了如何综合运用知识去分析、解决问题，这对我今后的工作有非常重要的帮助作用。

这次设计过程中，除了自己努力以外更多的是来自学院老师的辅导报告。

为了使我们能搞好这次毕业设计学院老师放弃了很多休息的时间为我们作了多次详细、生动的辅导报告。

正是有了设计辅导老师的这种敬业精神，我对此次设计信心很足，相信在老师的大力帮助和自己的努力后能收获一个满意的成果表一采区机电设备一缆表序号设备名称设备型号数量（台）电动机安装地点备注功率KW电压V1滚筒式采煤机6MG-200W12X3001140工作面2刮板运输机SGZ630/22012X1321140工作面3破碎机PEM-980×85185660顺槽4转载机SB730/751132660顺槽5带式输送机SDZ-1501150660顺槽6带式输送机SD-80X1160660上山7乳化液泵MRB-125/321套901140顺槽8喷雾泵XPB-250/551套301140顺槽9液压安全绞车XAJ-22122660顺