井下供电系统设计论文

1摘 要通过煤矿矿井供电系统工作面选定的配套机械设备，正确选择配套的电气设备，以保证综采设备能够正常地投入运行。煤矿矿井供电系统工作面供电是否安全、可靠、技术和经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。由于煤矿井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确地选择电气设备的类型及参数，并采用合理的供电、控制和保护系统，加强对电气设备的维护和检修，以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。煤矿矿井供电系统工作面供电系统设计中，遵循煤矿企业对供电的基本要求及煤矿井下供电设计技术规定 。根据工作面用电设备的技术参数，对移动变电站进行选择计算、高压低压电缆进行选择计算、高压低压开关进行选择、短路计算及继电保护装置进行整定。关键词：综合机械化采煤；负荷统计计算；设备选型；移动变电站 2目录绪论 .11 采区供电系统及变电所位置的确定 .21.1 采区变电所位置的确定 .21.2 电压等级的确定 .21.3 采区负荷计算及变压器、台数的确定 .22 变压器的选择 .42.1 负荷统计 .42.2 变压器的选择 .53 供电系统的拟定 .84 高压电缆的选择 .94.1 高压电缆选择原则 .94.2 高压电缆计算 .115 低压电缆的选择 .155.1 电缆的选择原则 .155.2 上山绞车低压电缆选择 .155.3 对掘进工作面配电点干线电缆进行选择 .195.4 对第一炮采工作面干线电缆选择 .205.5 对第二炮采工作面干线电缆选择 .226 采区高低压开关的选择 .236.1 选择按照下列一般原则进行 .236.2 采区选择的隔爆型高压配电箱 .246.3 采区低压开关选择及保护装置整定 .24结论 .35致谢 .36参考文献 .37附录 A.38山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 33绪论 全矿概貌1) 地质储量 600 万吨；2) 矿井生产能力：设计能力 12 万 t/年，实际数 11 万 t/年；3) 年工作日：300 天，日工作小时：14 小时；4) 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为 35KV，变电所内设有 630KVA,10/6.3 变压器两台和 400KVA，10/0.4 变压器两台，承担井下和地面低压用电负荷。用两条高压电缆下井，电压等级均为 6KV，经中央变电所供给采区变电所。采区资料采区设计年产量 6 万吨，水平标高从+830 至+755，下山道两条，一条轨道下山，一条人行下山，倾角为 25；分 4 个区段开采，方式为炮采，区段高 20-30m。整个采区现为一掘两采。表 1-1 采区电气设备技术特征采区设备设备名称 设备型号额定容量Pe(KW)额定电压Uc(V)额定电流Ie(A)额定起动电流IQe (A)功率因数cos效率 j台数上山绞车 JT1600/1224 110 380 121 242 0.86 0.93 1照明 1.2 127煤电钻 MZ2-12 1.2 127 9 54 0.79 0.795 2回柱绞车 YB3160M-4 11 660 14.5 87 0.84 0.885 2喷浆机 YB112M-4 4 660 5.08 30.5 0.80 0.85 1局部扇风机 BKY60-4 4 660 4.7 32.9 0.80 0.85 6耙斗装岩机 Ybb-10-4 11 660 12.1 72.6 0.75 0.80 1充电机 KGCA10-90/40 16 660 21 0.75 0.88 3山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 441 采区供电系统及变电所位置的确定1.1 采区变电所位置的确定根据采区变电所位置确定原则，采区变电所位置选择要依靠低压供电电压，供电距离，采煤方法，采区巷道布置方式，采煤机械化程度和机械组容量大小等因素确定。1.2 电压等级的确定根据本采区提供的数据电压等级分为两种，一种是 660V,另一种是 380V。1.3 采区负荷计算及变压器、台数的确定根据机械设备位置、功率电压及供电情况把用电设备分成三组。具体的分组情况见下表 1-1、表 1-2、表 1-3。表 1-1 1 号变压器供电设备设备名称 台数电动机型号额定容量Pe（KVA）额定电压/V额定电流/A额定功率因数上山绞车 1 JT1600/1224110 380 121 0.86照明 1.2 127表 1-2 2 号变压器供电设备设备名称 台数 电动机型号额定容量Pe（KVA）额定电压/V额定电流/A额定功率因数煤电钻 2 MZ2-12 1.2 127 9 0.79回柱绞车 2 YB3160M-4 11 660 14.5 0.84喷浆机 1 YB112M-4 4 660 5.08 0.80耙斗装岩机 1 Ybb-10-4 11 660 12.1 0.75山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 55充电机 3KGCA10-90/40 16 660 21 0.75表 1-3 3 号变压器供电设备表设备名称 台数 电动机型号额定容量Pe（KVA）额定电压/V额定电流/A额定功率因数局部扇风机 6 BKY60-4 4 660 4.7 0.80根据电压等级设备情况选用三台变压器，第一台变压器供上山绞车和照明使用，第两台变压器供煤电钻、回柱绞车、喷浆机、耙斗装岩机、充电机使用，第三台供局部扇风机使用。山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 662 变压器的选择2.1 负荷统计按各组用电要求，采区用电设备负荷统计采用需用系数法。该计算方法是借助一些统计数据，由各用电设备的额定功率求取一组用电设备的计算负荷。一组用电设备的计算负荷容量 为式：1(2-1)wmNdecaPKSos式中：S ca-一组用电设备的计算负荷，kw；NP-具有相同需用系数 de的一组用电设备额定功率之和，kw；deK-需用系数；wmcos-一组用电设备的加权平均功率因数，即各用电设备的额定功率 nNP与额定功率因数 nN的乘积之和与他们总功率之比，按下式求得。 2wmcs nnNNNNPP211 coscoscos （2-2）由于该采区为炮采工作面用电设备的需用系数 可按下式计算。1deKdeK0.286+ 0.714 Nmax （2-3）式中： maxP- 一组设备中容量最大一台电动机额定功率，kw。矿井及采区其它用电负荷的需用系数 和加权平均功率因数 见表 2-1：1de 1coswm山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 77表 2-1 矿井用电负荷计算需用系数和加权平均功率因数用 电 设 备 需用系数 deK加权平均功率因数 wmcos采煤工作面综合机械化工作面自移支架一般机械化工作面单机支架一般机械化工作面倾斜机采面缓倾斜煤层炮采工作面急倾斜煤层炮采工作面0.4 + 0.6 P/P0.286 + 0.714 P/P0.60.750.40.50.50.60.70.60.70.60.70.60.7掘井工作面采用掘井机不采用掘井机的0.50.30.40.60.70.6井下运输蓄电池电机车其他运输设备如输送机、绞车等架线电机车0.80.50.50.650.90.70.9井底车场有主排水设备无主排水设备0.60.70.750.80.70.82.2 变压器的选择通常情况下，采区变电所采用多台变压器方可满足供电要求。变压器容量应根据设备的布置、电压等级，确定几个分组方案，分别求出各方案下的各组计算容量，初选变压器的额定容量及台数，确定最优分组方案。变压器的额定容量 NS应大于等于一组负荷的计算容量 ，即：1caS（2-4）caNS1 号变压器选择 1 号移变压器拟向上山绞车，照明，负荷计算容量为：山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 889.02174.0286.714.0286.max NdePKcaS wmeos KVA.9选用 1 台 KSJ -180/6/0.4 变压器用于上山绞车及照明供电，变压器技术数据见表 2-22。表 22 变压器技术数据额定电压（V）阻抗电压（） 损耗（W）线圈阻抗（）型号一次 二次额定容量Se(KVA)Ud Ur Ux 空载 短路 R X重量（KG）参考价格 /元KSJ 2-180/6/0.46000 400 180 4.5 2.27 3.88 830 30700.02670.0461200 4 万2 号变压器选择2 号变压器拟向 2 个炮采面 1 个掘进面供电，负荷计算容量为：deK0.286+ 0.714 NPmax0.286+ 0.714 0.414.8716caS wmNeos =45.94KVA78.041选用 1 台 KSJ -100/6/0.693 变压器用于 2 个炮采面 1 个掘进面供电，变压器技术数2据见表 2-3。表 23 变压器技术数据额定电压（V）阻抗电压（） 损耗（W）线圈阻抗（）型号一次 二次额定容量Se Ud Ur Ux 空载 短路 R X重量（KG）参考价山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 99(KVA) 格 /元KSJ 2-100/6/0.6936000 660 100 4.5 2.5 3.74 490 18750.1590.2369503.1万3 号变压器的选择3 号变压器拟向 6 台局部扇风机供电，负荷计算容量为：deK0.286+ 0.714 NPmax0.286+ 0.714 0.40524= wmNecos = 12.15KVAaS80.245选用 1 台 KSJ -50/6/0.693 变压器用于局部扇风机，变压器技术数据见 2-4。2表 24 变压器技术数据额定电压（V）阻抗电压（） 损耗（W）线圈阻抗（）型号一次 二次额定容量Se(KVA)Ud Ur Ux 空载 短路 R X重量（KG）参考价格 /元KSJ 2-50/6/0.6936000 660 50 4.5 2.83 3.54 250 8500.4460.5626502.5万山西煤炭职工联合大学太原分校-13 级成人大专机电班毕业设计 10103 供电系统的拟定本采区一共有 2 个炮采工作面，1 个掘进工作面及一个绞车硐室，设立 4 个配电点，2 个炮采工作面各一个配电点，掘进工作面一个配电点，绞车硐室一个配电点。拟定原则：1 在保证供电安全可靠的前提下，力求减少电缆的根数和长度，尽量避免回头供电；功率相对较大，宜采用单独电缆供电。2 工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式线路供电工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。3 低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有掘进工作面的局扇机械装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。4 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。5 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