采区高压供电系统供电设计——课程设计

题目采区高压供电系统供电设计第一节概述1已知资科某低瓦斯矿井的一个机械化采区的已知资料如下1采区开拓为中间上山，其倾角为17O，分东、西两翼，每翼走向长600M。采区分三个区段，每段长150M，工作面长130M。煤层厚度18M，煤质中硬，一次采全高。采用走向长壁后退式采煤方法，西翼开采，东翼掘进，掘进超前进行。两班出煤，一班修整。掘进三班生产。采区巷道布置如图61所示。2回采工作面采用MLS3170型采煤机，并用HDJA1200型金属铰接顶梁与DZ22单体液压支柱组成支架，支护煤层的顶板。回采工作面设有YAJ13型液压安全绞车。3煤的运输方式为在工作面内，采用SGW150型刮板输送机及SGZ40型转载机；在区段平巷内，采用DSP1040/800型带式输送机；在采区上山，采用胶带宽度为800M的SPJ800型带式输送机；在轨道上山，采用75KW单滚筒绞车。4煤巷掘进采用打服爆破装煤机装煤，调度绞车调车。上述采区各用电设备容量，技术规格列于表612采区高压供电设计步骤1根据采区地质条件、采媒方法、巷道布置以及采区机电没备容量、分布情况，定采区变电所及采掘工作面配电点位置。2采区用电设备的负荷统计，确定采匠动力变压器的容目型号、台效，3拟订采区供电系统图。（4选择高压配电装置和尚压电缆，7时高低压开关中的保护较置进行整定。8绘制采区供电系统图和采区变电所设备布置图。第二节变电所及配电点位置的确定1变电说位置的选择在第一章第二节中已对井下中央变电所、采区变电所以及配电点的设置原则进行过讨论。在这里仅结合本节实例具体进行讨论。根据采区变电所位置选择原则，采区变电所要位于负荷中心，顶底板稳定且无淋水、通风好、运输方便的地方。少的变电所向全采区供电的原则，此次我们采用的方案是一个采区变电所和一台移动变电站联合向全采区供电。即先在采区负荷中心的处建立一个固定采区变电所，另外再加一个移动变电站向回采工作面采煤机等设备供电。本方案虽有投资增加之缺点，但却可将高压深入负荷中心，具有提离供电质量的优点，因而选定这一方案。鉴于此矿井是西冀开采、东翼掘进，故拟参照上述移动变电站布置方式1和2，将其设在回来工作面运输平巷内。在此情况下，经过查资料可知，若采煤机电缆截面为50M，则其删低压于线的最大供电距离为182M。因计及除采煤机外，移动变电站还要向其他设备供电，故其实际最大供电距离要比由表16查到的值小，所以，最后考虑将移动变电站设在距工作面150M处的回来工作面运输平巷内。2工作面配电点的设置（1）采区用电设各的布置根据采区具体的开采情况，首先对题日给定的负荷作全团分析，从中了解其设备名称、数量、每台设备的电气性能，并了解它们在采区的分布情况及相互关系（2）采区配电点的配置关于此项内容因在本书第一章第二节中已有介绍，故此不再赘述。结合本题情况，采区工作面配电点的具体布置为回采工作面配电点设在运输平巷内它与工作面相距50M；工作面回风巷配电点距工作面7N；掘进工作面配电点有两个，它们分别设在东冀第一区段上、下部的平巷内，且距掘进头80M；在上山采区绞车房附近设一配电点。第三节负荷统计及变电所容量的选择1负荷统计（1）概述在按本章第二节介绍的过程确定了变电所的位置后，接下来就需进行采区用电负荷的统计，并据此决定采区变电所变压器的容量、型号及台数。变压器选择是否合适，与采区供电的技术、经济性能关系极大。若其容量偏小，将会使由它所带的电气设备和丁作机械不能正常运转，影响供电的安全、可靠；若其容量偏大则又会导致变电所投资的提高和变压器能量损耗的增加，造成浪费。很明显，若正确选定变压器，必先推确求得备用电设备的实际负荷。但是，由于备用电设备在运行中的负荷是随时变化的，巳不应超过其额定容里即铭牌功率，又由于备用电设备一般并不都同时出现，所以各用电设备的实际负荷之和，总是要比它们铭牌佰直接相加的数值低。因此，在选择变压器前，必须先介绍实际负荷的求取力祛。目前有多种计算实际负荷的方法其中由概率理论导出的需用系数法，得到了广泛的应用。（2）需用系数法需用系数法是一种借助于一些统计数据，通过计算手段，内各用电设备的额定功率求取计算负荷的方法，该法所使用的公式为式中SCA一组用电设备的计算负荷，KVZPN具有相同需用系数蜕的一组用电设备的额定负荷之和，KW；COS一组用电设备的加权平均功率因数，即各用电设备的功率与功率因数的乘积之和与它们的总功率之比；KSI同时工作系数，因一组用电设备中的各用电设备未必全能在满负荷下运行，故以其表示在最大负荷时，工作着的用电设备的实际所需功率与全部用电设备容量比值。要强调指出的是，虽然在上面分别介绍了需用系数X6中各项因子的含义，但在实际计算时，并不是根据它们求得需用系数。这是因为要计算式中的出于，不身就是眺囚服义复杂的。所以，通常的做法是根据统计实测，先将不同类型、不同工作条件下的用电设备的需用系数列成一个表，再根据实际情况查表求得。对于加权平均功率因数，也采用同样的方法处理。对于采煤机电动机，计算负荷时取长时容量；当有功率因数补偿时，取补偿后计算的功率因数。而在矿井电力负荷计算需要系数及加权平均功率因数中，我们一般采用急倾斜煤层（炮采工作面），需用系数为0506加权平均功率因数为07。矿井电力负荷计算需用系数及加权平均功率因数用电设备需用系数加权平均功率因数采煤工作面综合机械化工作面（单移）0406PMAX/PN07一般机械化工作面（单体）028607140607一般机械化工作面（倾斜）060750607缓倾斜煤层040506急倾斜煤层050607掘进工作面采用掘进机的050607非掘进机的030406电动机架线式电动机0506509蓄电池式电动机0809其他运输设备0507井底车场无主排水设备060707有主排水设备07508508（3）确定本例采区变压器的容量及台数（所参数的选择均是以上表为参考的）方案1台移动变电站，2台电力变压器。第一组采煤机、刮板输送机、转载机、喷雾泵2台、乳化泵2台、调度绞车、电钻变压器、小水泵。总负荷计算的结果大约为5466KW。根据公式算出的需用系数为0508但选取时选取06算出的负荷是462788KVA，所以选取KBSGZY500/6型移动变电站1台。第二组带式输送机、液压安全绞车、小水泵、调度绞车、采区上山带式输送机、煤电钻。算出的需用系数是05。加权平均功率因素是07。变压器的金算负荷是12614KWA。则选用KBSG200/6型变压器一台。第三组装煤机2台、局部通风机2台、调度绞车2台、电钻变压器2台、小水泵2台、采区上山绞车、照明变压器。总负荷1662KW，出表62选取需用系数O4，加权平均功率因素06则变压器计算负荷1108KVA。所以选择KBSG200/6型变压器1台。第四节采区高压供电系统的拟定1拟定采区供电系统图的原则1在保证供电可靠的前提下，力求所拟图中使用的开关、电缆等设备最省。2尽可能由一台变压器向一个生产环节或工作面的机械供电，以便缩小事故所引起的停电范围O3对单电源进线的采区变电所，当其变压器不超过两台且无高压馈出线时，通常可不设电源断路器；而当其变压器超过两台井有高压馈出线时，则应设进线断路器。4在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时应尽量采用双回路高压电源进线及两台或两台以上的变压器，使得当一回线路或一台变压器发生故障时另一回线路或另一台变压器仍能保证工作面正常生产及排水供电。5对第一类负荷为高压设备如高压水泵或变压器在4台以上即采掘工作面较集中的盘区的采区变电所，因其已处于能影响矿井安全的地位，故应按前述井下中央变电所的接线原则加以考虑。6变压器尽量采用分列运行。这是由于当采用并列运行时，线路对地电流的增加会对安全造成威胁；电网绝缘电阻的下降可使洞电继电器的运行条件恶化，在发生漏电事故时又因一台检阅继电器控制两台变压器的馈电开关，而使停电范围加大，从而使可靠性降低。7一个开关只能控制一种用电设备，容量愈大的开关，应排得离电源愈近。（8）为了防止采用局部通风机通风的工作面发生瓦斯爆炸事故，根据，风电瓦斯闭锁系统技术规范规定，对高瓦斯及瓦斯突出的矿井，局部通风机的供电系统应装设专用变压器，专用电缆，专用高低压开关配检漏继电器以及因停风或因瓦斯超限均需切断掘进工作面的电源闭锁系统。对低瓦斯矿井局部通风机，仅实行风电瓦斯闭锁。由于局部通风机独立于其他供电设备路线，股不受其他电气设备故障（如电路。漏电等）跳闸的影响。第五节高压配电装置及电缆选择1下井电缆截面的选择过程对主排水泵由井下中央变电所供电的下井电缆。1取矿井最大涌水量时井下的总计算负荷，按一回路不迭电情况，依允许载流量选择电缆截面。2取矿井正常涌水量时井下的总额定负荷，按全部下井电缆送电的情况依经济电流密度选择电缆截面。3按三相短路电流热稳定值，选择电缆截面。4取上述三个所选截面的最大者，再按正常涌水量时全部下井电缆送电水量时一回路不送电两种情况，分别校验电压损失。对主排水泵不由井下中央变电所供电的下井电缆按一回路不迭电，其余回路扣负井下总计算负荷的情况，依允许载流量选择电缆截面，同时使其符合全部下井电缆供电时的经济电流密度要求，并校验三相短路电流热稳定值及电压损失。井下中央变配电所至采区变电所高压电缆截面的选择过程应按“井下高压电缆截面选择方法”中所述选择、校验方法逐步进行。3选择实例现结合供电系统实例，选择采区变电所至KBSGZY500/6型移动变电站的高压电缆。1型号选择向移动变电站供电的高压电缆，应选UYPJ366型屏蔽监视型矿用橡套电线。矿用橡套电缆单位长度的电阻和电抗见表一，UYPJ366型屏蔽监视型矿用橡套电缆的规格见表二。2截面选择WT1，2干线电缆最大长时工作电流为由表611中选UYPJ366316/3325型屏蔽监视型矿用橡套电缆，其长时允许载流量IP121A参见表67，大于ICA4453A，满足发热条件。表一矿用橡套电缆的单位长度电阻与电抗3长度的确定电缆实际长度应按下式进行计算LCAKINKWALCA电缆实际长度，M；LCA电缆敷设路径长度，M；KIN增长系数，对核套电缆为11，对铅装电缆为105。表二UYPJ36/6型屏蔽监视型矿用橡胶电缆规格电缆外径/MM芯线截面/2主芯线导体结构根数/直径/2绝缘厚度/MM内护套厚度/MM外护套厚度/MM最小值最大值325316/3325196/04648708335316/3325275/04683743335316/3325396/0442555717777由于本题中在变电所内和变电所至第一区段工作面进风巷电缆的长度分别为20M及75M，采区一冀走向长度为600M，移动变电站与工作面的距离为150M，供货长度为150M/根，故每150M应设一截面/MM2阻抗0（KM1）4610162535507095电阻R0553693215913690863806160044840315102301电抗X0010100950092009000880084008100780075个中间接头，共设3个，且中间防爆接线盒两端又需增加3M的充裕量，并且考虑到软电缆应比巷道长度加长10。故可求得采区变电所至移动变电站的高压电缆总长度人M为LCA2075600一1503X23M11619M4校验1短路热稳定校验。满足热稳定条件的最小电缆截面AMIN按式279计算式中ISS通过电缆的最大短路电流，KA；C电缆芯线的热稳定系数，查表219可知，铜芯橡套绝缘电绩最高允许温度200度时的C值为145；根据公式得已知所选电缆主芯线截面为25MM2该截面满足热稳定条件允许通过大短路电流是相应的，满足该截面热稳定要求的最大短路容量为一般矿井地面变电所6KV母线短路容量均限制在50MVA以下，小于UYPJ型3X25MM2电缆热稳定要求的最大短路容量791MVA，满足短路热稳定要求。2按允许电压损失校验。允许电压损失，从地面变电所6KV母线到来区移动变电站高压端子的允许电压损失不允许超过7。电缆电压损失计算。A下井电缆的电压损失V1。本例假定在故障情况下每条下井电缆负荷功率1105KW，下井电缆长778M，截面为95MM2铜芯。由表69查得RO0226KM，XO0060/KM取下并负荷的功率因数065带入得依照上面相同的方法依次计算中央变电所至采煤区变电说的电压损失V2以及采区变电所至移动站的电压损失V3。带入公式可得则总的电压损失是从上的计算结果可知，符合要求，所以，选择UYPJ36/6325电缆作为向移动变电所的供电电缆。第六节过电流保护装置整定计算整定计算的具体步骤是首先，根据保护装置整定需要确定的短路点，然后计算出各短路点的短路电流；其次，对各类开关总开关、分路总开关、电动机控制开关、电钻照明控制开关等中的不同保护装置进行整定计算整定值，用最小两相短路电流校验保护装置灵敏度。1短路电流的计算计算短路电流前，我们给出井下主变电所6KV的母线短路容量SS50MVA。以向装煤机供电的电缆在场处短路为例，计算通过磁力起动器的最小两相短路电流。1短路回路阻抗计算1系统电抗。因为变压器二次侧空载电压即平均电压是960V，井下主变电所短路容量50MVA，所以由式得，系统电抗为2高压电缆阻抗。查表61，得高压电缆电阻、电抗值分别为00857/KM、0066/KM。已知这段电缆长为06KM、变压器变比913，求得折合到低压侧的电阻及及电抗又分别为33变压器的阻抗。查资料可得KBSG200/6型干式变压器的VS4,PN,T1400W；变压器额定电流I2N167A。3NSV2069KW（4）从短路点为至变压器问的低压电缆阻抗。经过查表所得的参数计算可知通过以上的可得低压电缆的总电阻分别是因此短路点每相总的电阻和总的电抗分别是04614和01776综上可知断流电流的值，将参数代入公式可知电流值分别是经过与上相同的方法，算得、变压器供电系统其它各短路点的短路电流值，并列入表三中。表三、变压器供电系统其它各短路点的短路电流值短路电流/A短路电流/A短路点2SI3SI短路点2SI3SIS25S1331663657S2911851369S1411311360S3020222335S159691119S31757874S1611021272S32425491S1713541564S33633731S18651752S34S4029/992S1911351311S3511791362S2011351311S3616571914S21635733S37698806S2231/153S38412476S23852984S39617713S24809934S4123/117S2610931262S4220922416S2710521215S4325202910S2832/1692KBSGZY500/6型移动变电站的短路电流计算。1求系统屯抗和高压电缆的换算长度（1）系统电抗换算长度LST，我们假定井下中央变电所6KV母线短路电容是500MVA。对于660系统，换算长度是209M。（2）求高压电缆换算长度。由井下中央变电所至采区变电所高压电缆的换算长度式中KCT,GL高压电缆