采矿毕业设计采区供电设计.docx
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采矿毕业设计采区供电设计
采区供电设计目录
第一节采区变电所布局和供电系统的拟定…………………1
一、采区变电所位置的选择…………………………………....2
一、工作面配电点的位置及设备布置及系统图……….…..2
二、采区变电所硐室的设备布置……………………….......3
三、采区供电系统拟定的原则………………………….......3
四、向综采工作面的选择和供电特点………………….…..4
第二节采区供电计算………………………………….…....4
一、采区负荷统计及移动变电站的选择…………………...5
二、负荷电缆的选择…………………………………………....6
第三节低压控制电器的选择……………………………...….9
第四节保护装置的整定计算……………………………..….10
第五节对采区高压配电装置的保护整定………………..…12
总结………………………………………………………….….14
采区供电设计
采区供电是否安全可靠和经济合理，将直接关系到人身安全和矿井生产。
在开拓系统、采煤方法及采区生产机械确定之后，需要进行采区供电计算.其主要内容包括:
负荷计算、选择动力变压器或移动式变电站的容量、型号并确定台数、供电系统的拟定、电缆线路的计算、开关设备的选择,以及整定保护的计算。
对于上述涉及的计算内容必须满足以下两个方面提出的要求:
一、要保证供电的安全和经济合理。
二、要保证供电的质量和可靠性。
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，最后收集各开关，各移动变电站的资料和变电所内的布局对系统进一步的了解，对各种低压、高压开关的了解。
第一节采区变电所布局和供电局系统的拟定
一、采区变电所位置的选择
对于采区变电所的位置是由供电局电压等级，采煤方法，采区巷道布置方式和工作面机械化程序等因素决定的，所以选择变电所位置时应满足以下条件选择：
1、通风良好，顶板，底板稳定，并避免淋水；
2、进出线和运输设备方便；
3、尽量位于负荷中心；
4、最好用一个变电所向采区供电；
二、工作面配电点的位置及设备布置及供电系统
1、工作面设备布置（后附1）
2、工作面的供电系统和系统图
主要设备如下：
1、MXA-510/4.5型双滚筒采煤机容量为1020KW。
2、工作面的SGZ-730/500型可弯曲刮板运输机容量为1050KW
3、SZ2-730/110型转载机，容量为250KW。
4、下顺槽DSP-1080/200型带式运输机，容量为630KW
5、2PS1000型破碎机：
容量为200KW。
6、XRB型乳化液泵站，容量为840KW，3台。
7、XPB250/100型喷雾站容量为150KW，2台。
8、KSGZY-（10）型矿用移动变电站，共4台，设在下顺槽，每台容量为1600KVA。
顺槽皮带的移变容量为1000KVA。
9、BSKC9215组合开关。
10、QJZ-400型馈电开关。
11、DW80-350馈电开关
12、TK200型通迅信号装置。
13、系统图如下：
（后附2）
三、采区变电所硐室的设备布置。
采区变电所内的主要设备有：
BPG50-O2型高压隔爆开关，移动式干式变压器，照明综保和馈电开关。
采区变电所的设备布置
采区变电所的主要设备有：
动力变压器（移动式）、高压配电装置（选用矿用隔爆型高压配电柜）照明用的干式变压器。
变电所内的设备，通常是把高压设备集中布置在一侧，低压（照明）布置在另一侧，布置如下（主要以高压爆炸开关供电为主）
四、采区供电系统拟定的原则
采区供电系统的拟定要在可靠，经济合理的前担下，力求系统简单，操作灵活，便于检修，其原则如下：
1、在保证供电可靠前提下，力求所用的设备最省。
2、原则上一台起动器只控制一台设备。
3、对于从变电所向各配电点式供电时，可采用辐射式供电式。
五、向综采工作面供电的选择和供电特点：
1、现在所设计的是由11#采区变电所以10KV直接向综采工作面中的采煤机、三机和顺槽胶带机供电，主要采用的是KBSG-ZY-1600/10KV/3.KV供电。
2、综采供电的特点是：
（1）用电设备容量大。
综采工作面主要生产机械设备有：
采煤机、可弯曲刮板运输机、工作面液压支架、转载机、带式运输机等。
（2）电压高。
由于综采工作面的用电容量大，为了提高电网输送功率的能力，确保正常工作电压和大容量电动机最低机动电压（电动机的单机容量为1020KW，共有前后两台总容量为2040KW）必须提高供电电压（供电电压为3300V）或（1140V）。
（3）采用移动变电站
把电器设备组装在平车上，便于移动，以适应综采快速推进的需要，同时由10KV高压输送到综采工作面，缩短了低压电网络供电的距离，因而减少了电压损失。
（4）保护装置完善。
由于供电电压高，电气设备较多，必须提高供电的安全性，故设置比较完善的保护装置和指示装置，台短路、过负荷、断相、欠压、漏电闭锁和漏电保护等，并且有电压，电流故障指示等装置。
（5）采用屏蔽电缆。
主要是提高供电的安全性。
（6）设置必要的信号通迅系统。
为保证工作人员的人身安全，设置了起动预报信号，事故报警信号，为了便于指挥生产及工作人员相互联系设置了通迅装置（主要是井下用对讲机）。
第二节采区供电计算
一、采区负荷统计及移动变电站的选择
由于综合机械化采煤，综采工作面的采、装、运、支护和控制全部机械化，它与一般机采相比，大大的提高了产量和劳动生产效率。
根据主采区开拓，开采方法，系统的运行方式，负荷分配原则等，首先确定每台移变所担负的负荷。
每台移变的负荷计算方法，主要计算的是移变的变压器选择，因为供电分别由高爆向三台移变供电所以要计算变压器的选择，如公式：
S=
第一台移动变电站的负荷统计。
取Kx=0.7cos
=0.65
根据公式:
Sbf=
=
=1098.46
因为只一台带动采煤机,而采煤机的总功率为1020KW,所以变压器的总功率为1600KVA
第二台移动变电站的负荷统计为:
取取Kx=0.7cos
=0.65
Sbf=
=
=1130.8
因为只带动刮板机机头和机尾总功率为1050KW,所以变压器的总功率选择为1600KVA。
第三台移变站的负荷统计为：
设备名称
台数
电动机额定功率（KW）
额定电压（V）
破碎机
1
200
1140
转载机
1
250
1140
喷雾泵
2
2*75
1140
乳化泵
3
3*280
1140
根据负荷统计：
Kx=0.7cos
=0.65
Sbf=
=
=1227.7KVA
故先一台容量为1600KVA的移变型号为KBSGZY-1600/10/1140
二、负荷电缆的选择：
1、确定电缆的型号，因为采区供电为3300V和1140V，所以设备使用的电缆必须带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆。
2、电缆长度的确定。
因为使用了橡胶电缆所以按公式确定长度L=1.1
根据采煤机为另一配电点根据公式:
Lg1=（200+200+160+2181-119）*1.1=2300mm
配电点至采煤机组的支线长度
Lz11=（160+199）*1.1=350mm
（2）第二配电点胶带输送机支线长度
Lg2=（50+50+50+240-50）*1.1=429mm
Lz22=50*1.1=55m,实际50m
（3）第三配电点,三机使用移变支线长度
Lg3=（200+200+180+2181-110）*1.1=2300m
配电点至三机的支线长度:
Lz33=100*1.1=110m
3、电缆芯线数目确定：
因为生产机械的电动机采用远方控制，所以选用6芯电缆。
4、电缆截面选择的原则应满足下列条件：
（1）电缆正常工作时的实际温升不应超过电缆绝缘的最高温升
即：
电缆的正常工作电流应等于或小于电缆允许的持续电流。
（2）正常运行时，电动机的端电压不得低于其额定电压的95%，所以正常运行时的电缆线路的实际电压损失必须小于或等于线路系统所允许的电压损失
（3）离电源最远，容量最大的电动机起动时，必须保证电动机的最低起动电压和起动器，最小吸合电压要求
（4）对于电动机供电的支线橡胶电缆应满足机械强度要求最小截面。
（5）对于采区电缆短路时的热稳定，要考虑到真空接触器的额定电流应与电缆和截面相配合，如果配合不好，可能导致真空管被击穿或导致电缆过热。
5、电缆截面的选择及步骤：
5．1．1选择采煤机用的主要橡胶电缆（含屏蔽层）按正常工作时允许电压损失确定电缆截面,按长时间允许负荷电流进行计算检验。
5．1．2计算移动变电站的电压损失
因为移变站的型号为LBSGZY/10KV/3.3KVR6=0.0286
Xb=0.061
该电站只供给采煤机,用电设备额定容量为1600KVA
cos
=0.65则有
tg
=tgarccos0.65=1.1169
所以pbs=
1600*0.7=1120KW
Qbs=pbstg
=120*1.169=1309.28KVar
根据公式得:
=23.7V
5．1．3计算支线电费电压损失
采煤机支线电源容量最大的一条支线,其电压损失为
5．1．4计算干线线电压损失:
U8=
Uy-
Ub-
Uz=60-75-23.7-11.7=39.6v
5．1．5计算干线电缆截面
采煤机的总功率为1020KW
根据公式得出
S=
=63.5mm2
根据计算截面为63.5mm2所以选择标准截面为70mm2橡套电缆型号为UGSD-3*70+3*25/3+3*25
5．2．1选择三机用的主线电缆（含屏蔽层）要在正常工作时允许电压损失,确定电缆截面,按长时间允许负荷电流进行计算。
5．2．2计算移动变电站的电压损失
因为移变的型号为KBSGZY/10KV/1140KVRb=0.0286
Xb=0.061
该电站只供给三机，用电设备额定容量为1600KVA
取cos
=0.65则
tg
=tgarccos0.65=1.1169
所以pbs=
1600*0.7=1120KW
Qbs=pbstg
=120*1.169=1309.28KVar
=49.9V
5．2．3计算支线电缆截面
因为该干线路输出实际有功功率为:
Pgs=315*2+60+525*2+700+250+75+280*2+200+400=3425KW
根据公式:
S=
=65.9mm2
根据计算得截面为65.9mm2
所以选择标准截面为70mm2的橡套电缆型号为UGSP-3*70+3*25/3+3*25橡套高压电缆。
第三节低压控制电器的选择
1．根据采区工作环境，高、低压控制开关一律用矿用防爆型。
2．开关的额定电压和额定电流要大于或等于电网的额定电压和被控线路和最大负荷电流。
3．开关电器的切断电流不应不小于通过它的最大短路电流Id。
4．开关的构造应满足工作机械对控制的要求。
5．40KW及以上，起动频繁的控制电气设备，应使用真空接触器。
第四节保护装置的整定计算
煤矿井下一旦发生短路故障，不仅可能损坏电器设备，而且也有引起瓦斯或煤尘爆炸的可能，其后果不堪设想。
因此，如果有短路故障点,必须迅速的切除故障点的电源，井下各段保护装置都是瞬时动作的。
采区生产机械发生过负荷现象是常见的，应设过负荷保护。
为了充分利用电动机的过负荷能力和躲过电动机的起动时间允许过负荷带有一小段延时，动作于跳闸。
当电动机断相运行时，断线的一相电流为零，其它两相电流增大，引起电动机温升过高，可能导致绝橡损坏或中间短路。
为此，对断相应设相应的保护，以保证电动机的安全运转。
一、采煤机的组合开关整定
1、机组BSKC9215开关整定计算
过载保护，该开关用JRO60-3型热过电器保护，采用7号热元件，其动作电流整定14-18-22额定电流为22根据电动机的额定电流和600/5的变化，所以其动作电流整定值为Idz=
=17
短路保护:
Ire=
2、对于三机中的乳化泵开关选用BKD16-400/1140V真空开关和馈电的整定计算
2．1选择主刮板机机头机尾的组合开关整定
组全BSKC9215开关整定计算
过载保护,该开关用JR-00型热电器保护,采用7号热元件,其动作电流整定范围JRO-20/30动作电流为30A,根据电动机的整定电流和200/5的变化,所以其动作电流整定值为;
Idz=
短路保护:
Ire=
=156A
3、各开关的整定计算
3．1开关的整定计算开关选用的是QJZ-400/1140型真空开关,其额定电流为400A，额定电压为1140V
其过载保护选用CGP-6型综合保护进行保护,其过载保护为中间继电器保护,其动作值为1.0-3.0根据电动机的额定电流和160/5的变化,其动作值整定为
Idz=
=8.75
短路保护该开关用RTO-400/400型熔断器根据公式:
Ire=
故选用额定电流为150A的熔件。
馈电开关的整定为：
因为电动机的电流为400A，所以根据电动机的起动最大电流，取值为额定电流的4-7倍，所以起动电流为2800A，所以馈电开关整定为3000A
3．2转载机的馈电整定
因为转载机的额定功率为250KW所以根据电动机的起动最大电流取值为额定电流的4-7倍，所以起动电流为3500A所以整定3600A
第五节对采区高压配电装置的保护整定
并于进线柜的保护整定：
取Zminx=3.428
1、10KV=
线路阻抗：
ZXL=0.08*21=0.168
连断：
Idmin（37）=55/3.428=1604A
Idmin（27）=13.89A
IdZJ=Kk=
=17.4A
取IdZJ=18A
2、过流整定及延时整定：
（1）按采煤机组：
1020KV起动进行整定计算：
Iq1=
（2）
基本负荷:
P综=1020KW
I=1020/
*10.5*0.87=182A
Ideg=
T=0.5S
经过以上整定它的速断，过流，A延时经过测定完全可以延用所设计综采采煤机组的安全运行。
3、关于三机进线整定
Zminx=3.428
根据10KV
线路阻抗：
ZXL=0.08*21=0.168
连断Adman=55/3.428=1604A
Idmin（27）=13.89A
Adze=Kk=
=17.4A
所以取Idzj=18A
过流整定及延时整定：
Iq1=
4、
基本负荷:
P综=315*2+60+575*2+200+250+75+280*2+200+400=3425KW
I=3425/
*10.5*0.87=235A
Ideg=
T=0.5S
经过以上整定它的连断,过流A延时经过测定完全可以延用三机所有设备的安全运行。
总结:
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。
经过对采区变电供电的拟定,了解了供电要以保护人身的的安全和供电的要求,进行了采区高压低、压电缆选用和高、低压的整定计算,本设计只是有选择性的计算了一部分,通过计算，加深了对各开关，移动变电站的了解，采区供电是一项复杂的供电系统，要经过严格的选择和供电的布局，才能最终形成一个完整的采区供电。
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