采区变电所毕业设计.doc

内蒙古科技大学矿业与煤炭学院毕业设计(矿山机电)目 录目 录1摘 要32、采区变电所位置的确定92.1、采区供电对对电能的要求92.1.1、电压允许偏差92.1.2、三相电压不平衡92.1.3、电网频率92.1.4、波形92.1.5、供电可靠性102.2费用和环境要求103、 拟定采区供电系统的原则103.1、采区高压供电系统的拟定原则103.2、采区低压供电系统的拟定原则104、 采区主要设备115、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定135.1、变压器选择注意事项135.2、台数的确定135.3、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定135、 采区低压供电网络的计算165.1、电缆型号确定165.2、电缆长度确定165.3、选择支线电缆165.3.1、采煤机支线电缆的确定165）支线电缆的选择参见表六185.4、干线电缆的选择185.4.1、总电网的允许电压损失185.4.2、各在线电的电压损失185.4.3、计算变压器的电压损失195.4.4、按启动条件校验电缆截面205.5、高压电缆的选择型号215.5.1、综采移变供电的高压电缆的选择215.5.2掘进工作面移变供电高压电缆的选择236、电气设备的选择266.1、高压配电装置的选择266.1.1、高压配电箱选型计算266.2、启动器和低压配电装置的选择296.2.1、根据电缆的长时工作电流选择磁力启动器。306.2.2、采煤机启动器电流保护装置的整定317、短路电流的计算327.1、三相短路的计算328、 采区接地保护措施348.1对采区接地保护的要求：348.2煤矿井下接地极的安装细则：369、 采区漏电保护措施389.1、 变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施。389.2、对低压电网漏电保护的要求3810、 采区变电所的防火措施3811、 井下照明设计3911.1、照明设计的原则与要求3911.2、照明光源于灯具的选择与布置3911.2.1、 照明光源与灯具的选择4011.3、照度计算4011.4、照明系统的拟定4011.4.1、照明供电电压4011.4 2、照明供电方式4011.5照明附属设备、保护装置及导线的选择4011.5. 1、照明附属设备与保护装置的选择4011.5.2.照明线路导线的选择41第十二节 附表、图41第十三节 设计总结49第 52 页 共 52 页摘 要采区变电所是采区供电中心，它担负着整个采区的受电、配电、变电任务。采区变电所的基本组成有；高压配电箱、防暴型干式变压器或移动变电站，高低压自动馈电开关等主要部分。本次设计论的是采区变电所移动变电所移动变电站、工作面配电点、采区变电所硐室等如何确定；负荷的统计及变压器型号、容量、台数的选择；高、低压电缆的选择及开关的确定等；最后来设计整套的采区供电系统。关键词：供电系统；移动变电站；电缆Pick toMining area in power substation is a mining center, it is laden with the entire mining area of electricity, power distribution, substation. The basic parts of a mining area substation; High voltage distribution box, riot type dry type transformer or mobile substation, high and low voltage automatic feeder switch and other major parts. The design of substation is mining area mobile substation mobile substation, face distribution points, such as how to determine the mining area substation cavern; Load of statistics and the selection of transformer model, capacity and the Numbers; High and low voltage cable selection and determination of switch, etc.; The last to design a complete set of power supply system of mining area.Key words: power supply system; Mobile substation; cable 1、油房渠煤矿采区供电设计任务书一、原始资料(一)地理概况1.位置油房渠煤矿位于内蒙古自治区伊金霍洛旗旗政府所在地阿勒腾席热镇南东约33km处，行政区划隶属于伊金霍洛旗纳林陶亥镇管辖。其地理坐标为：东经：11017541101640北纬：3933593935462.地形地貌本矿井位于鄂尔多斯高原东部，区域性分水岭“东胜梁”南侧。最高点位于井田北部边界4号拐点附近，海拨标高1422.5m，最低点位于井田东南边界2号拐点附近，海拨标高1288.5m，高差134m。区内植被稀少，是典型的高原侵蚀丘陵地貌。3.水系河流井田内无常年地表径流，区内最大沟谷为束会川，位于矿区的西部。次一级沟谷分布在矿区的南部和北部，均为束会川的支沟。这些沟谷均为季节性沟谷，旱季干涸无水，雨季暴雨后，可形成溪流或洪流，而后分别流入束会川。4.气象本区属半沙漠、干旱半干旱高原大陆性气候；年最高气温36.6，年最低气温-29.6；年均降水量350mm，且多集中在79月，年均蒸发量2492.1mm；主导风向西北风，平均风速3.2m/s，最大风速达24m/s；无霜期一般139170天，最大冻土深度为2.04m。5.地震烈度据中国地震动峰值参数区划图：本区地震动峰值加速度(g)为0.05，对照烈度为6度。属弱震区范围。 (二)自然灾害目前在井田内未发现规模较大的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，地质构造简单。井田目前的主要灾害是水土流失。从瓦斯测试成果可看出，本区主要可采煤层可燃物中气体含量很低,为0.080.16mg/克燃，煤层中自然瓦斯成分（可燃气）CH4含量在5.6312.10%，CO2含量在4.8011.69%，N2含量在76.2189.57%，瓦斯分带属二氧化碳氮气带和氮气沼气带。另根据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司2011年6月21日提交的伊金霍洛旗纳林陶亥镇油房渠煤矿矿井瓦斯等级鉴定报告（报告编号：2011-WJ-鄂Q030），矿井瓦斯绝对涌出量1.136m3/min1.924m3/min，属低瓦斯矿井。据煤尘爆炸试验结果：各煤层火焰长度均大于400mm，抑制爆炸的最低岩粉填加量为80%。表明各煤层均有煤尘爆炸危险性。另根据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司2011年12月9日提交的煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告（报告编号：内安X/MBR11/K-177），本矿井5号煤层煤尘有爆炸性。本区煤主要为低变质的不粘煤。煤中丝炭含量高，吸氧性强，煤中水分含量低，挥发分产率高，化学活性好，自燃发火倾向强。根据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司2011年12月9日提交的煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告（报告编号：内安X/MBR11/K-177），本矿井5号煤层属于级容易自燃。 (三)资源/储量1、矿井地质资源量根据内蒙古自治区东胜煤田四道柳找煤区油房渠煤矿煤炭资源储量核实报告，本矿井赋存3层可采煤层，编号分别为4、5、6号煤层，截止2011年9月30日，查明资源储量3386万吨，消耗资源储量862万吨，保有资源储量2524万吨，在保有资源储量中，控制的经济基储量（122b）340万吨，推断的内蕴经济资源量（333）2184万吨。2、矿井设计可采储量根据国土资发2002271号文件精神，根据勘探程度，可采资源储量计算过程中，对于控制的经济基储量（122b）按100计入采用资源储量，推断的内蕴经济资源量（333）按90计入采用资源储量。（四）矿井设计生产能力与服务年限1.矿井工作制度矿井设计年工作日为330天，采用“四、六”制工作制，三班生产，一班检修，日净提升时间16h。地面采用“三、八”制工作制。2.矿井设计生产能力矿井设计生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量、煤层赋存条件、采煤机械化装备水平等诸多因素有关。随着国家西部大开发战略的实施，我国中西部地区煤炭资源开发速度明显加快。按照国家产业政策，在条件许可的情况下，应以建设高产高效的大型矿井为主。采用技术先进可靠的采煤设备，可保证综采工作面产量达到60万吨/年。4.采煤工艺及主要设备1）采煤工艺本矿井首采4号煤层，煤层平均厚度3.34m，根据煤层的赋存条件及矿井的设计生产能力，设计采用走向长壁采煤法，采煤工艺为综采，在4号煤层布置一个综采工作面。2）主要设备工作面采用MG250/600-WD型采煤机割煤，SGZ730/320型可弯曲刮板输送机运煤。工作面支护选用ZY6800/22/38型液压支架支护，同时配过渡液压支架和端头支架等设备。3）工作面参数的确定（1）工作面长度根据本矿井的开采技术条件和所用生产设备及煤层赋存状况。设计确定综采工作面的长度为150m。（2）工作面采高本矿井4号煤层平均厚度3.34m，采高取3.34m。（3）工作面推进长度根据确定的井田开拓布置情况，工作面推进长度一般在500930m，首采工作面推进长度约720m。（五）供配电1.供电电源本矿井位于鄂尔多斯市东胜区境内，行政区划隶属伊金霍洛旗纳林陶亥镇管辖。距本矿约5 km有朱尔克110kV变电站，朱尔克110kV变电站主变容量225000 kVA，电压等级110 kV 、35kV，10kV。变电站给本矿留有供电容量和10kV出线间隔,因此，矿井双回路供电有可靠的保证。根据供电协议，确定矿井10kV双电源引朱尔克110kV变电站10kV侧不同母线段。双回路供电线路现已形成，采用LGJ-240mm2线路，供电距离5km，电压损失百分数为4.7%，满足供电需求。双回路电源互为热备用，当任何一回发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。在矿井工业场地已建有10kV箱式变电站。2.矿井地面变电所10kV变电所位置考虑了电源进线，10kV及380V配出线路进出线方便和尽可能接近负荷中心以及位于污染源上风侧等因素，具体位置详见矿井总平面布置图。10kV变电所设高压配电室，低压配电室，主控室。10kV配电选用KYN28A-12(Z)成套高压开关柜17台，开关柜采用VS1-12真空断路器，直流操作，采用CT弹簧储能操作机构。电动分合闸。选用S9-630/10/0.4，630kVA，10/0.4kV变压器两台，供地面380V设备及照明用电，变压器室内安装，中性点直接接地。低压配电选用GCS-380成套低压配电柜9台，低压室与主控室合建。380V设电容补偿装置，电容器单台补偿装置容量120 kvar。10kV侧设集中电容补偿，选用电容器补偿装置两套，不单独设电容器室。电容器单台补偿装置容量1200kvar。3.井下供配电系统本矿井在5号煤层井底附近设中央变电所，在4号煤层设采区变电所。1）井下供电电源井下供电电源以2回10kV电缆线路引自地面10kV变电所，采用MYJV22 -8.7 /10-395mm2电缆，由主井井筒引至井下，引入5煤井下中央变电所， 4煤设采区变电所。2） 5煤井下中央变电所5煤井下供配电电压采用10kV、1140V、660V和127V四种电压等级。5煤井下中央变电所已设置KBSG-500/10/0.69矿用干式变压器2台，主要担负主排水泵、井底车场设备及5煤运输皮带及5煤注氮机的配电。（八）二水平机械设备布置图二、 设计要求：（一）设计原则1.设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范、煤矿井下供电设计规范。2.设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。3.设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，节约能源。4.设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。（二）设计内容1.采区变电所位置的确定2.拟定采区供电系统3.采区负荷的计算及变压器容量、台数确定4.采区低压电缆选型计算5.采区电气设备的选择6.采区接地保护7.采区保护装置整定油房渠煤矿采区供电设计2、采区变电所位置的确定2.1、采区供电对对电能的要求2.1.1、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（GB 1232590）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）35KV及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%5%；（2）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%；（3）低压照明用户为+5%10%。2.1.2、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荷分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。2.1.3、电网频率电能质量电力系统频率允许偏差（GB/T 155431995）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% HZ5% 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。2.1.4、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。2.1.5、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。2.2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。3、 拟定采区供电系统的原则3.1、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。3.2、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、工作面配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线；7、供电系统严禁回头供电；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必须实行三专（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。4、 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可弯曲刮板输送机SGZ-730/3201台21601140工作面2滚筒式采煤机MG250/600-WD1台23001140工作面3转载机SZZ764/3151台1101140顺槽4破碎机PCM1601台1601140顺槽5阻化剂泵3WH-361台2.2660顺槽6乳化液泵站MRB-400/31.51套250660顺槽7喷雾泵站BPW-125/5.51套151140顺槽8回柱绞车JM-282台45660顺槽9小水泵BQS15-30-4/B2台4660上山10掘进机EBZ-352台4951140掘进工作面11可伸缩胶带输送机DSJ/62/2752台2751140掘进工作面12喷雾泵站BPW125/5.52台15660顺槽13局部通风机PBD2152台215660顺槽14湿式除尘风机SCF-62台2.2660顺槽15小水泵BQS15-30-4/B 2台4660顺槽16可伸缩胶带输送机DSJ120/100/21251套21251140运输顺槽17煤大巷胶带输送机DSJ120/120/22201套22201140运煤大巷18小水泵BQS15-30-4/B 3台4660顺槽19喷浆泵PS711套7.5660顺槽5、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定5.1、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。5.2、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。5.3、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定本工作面采用MG250/600WD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移动变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 11900。71/0.71190KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 600+320+110+1601190KWKx需用系数，Kx0.40.660011900.cospj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根据计算结果选择KBSGZY-1600/10/1.2干式变压器一台2、采区电压等级为660V的移动变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 369.20.811/0.7422KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 2.2+90+42+4+250+15369.2KWKx需用系数，Kx0.40.6250369.20.81cospj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KBSGZY-500/10/0.693干式变压器一台。3、综掘电压等级为1140V移动变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 6450.851/0.7783KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 495+275645KWKx需用系数，Kx0.40.64956540.85cospj加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数，取14、综掘电压等级为660V的移动变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 66.90.56/0.753.52KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 1518.5+10+4+10+4+11.4+466.9KWKx需用系数，Kx0.40.618.566.90.56cospj加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7所以根据计算结果选择KBSGZY-100/10/0.693干式变压器一台 5、采区变电所电压等级为1140的变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 6900.78/0.7771KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 2125+2220690KWKx需用系数，Kx0.40.64406900.78cospj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KBSG-800/10/1.2干式变压器一台 6、采区变电所电压等级为660的变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 19.750.63/0.717.57KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 7.5+4319.5KWKx需用系数，Kx0.40.67.519.50.63cospj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所以根据计算结果选择KBSG-50/10/0.693干式变压器一台 5、 采区低压供电网络的计算5.1、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。5.2、电缆长度确定由式： LzLX式中: 系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05LX巷道实际长度m5.3、选择支线电缆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 ( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 式中: In电缆中通过的实际工作电流A Kx需用系数Pe 电缆所带负荷有功功率之和KWUe 电网额定电压Vpj电动机加权平均效率cospj加权平均功率因数5.3.1、采煤机支线电缆的确定1、 满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为35 mm2，其 IP=173A。 采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流Iz1( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.75600103/1.73211400.90.85 298A IP=173iiml=5.47KA 式中：Iiml=2.55 短路热稳定性校验由于保护装置瞬时肚子且配电箱才有真空断路器，其短路电流的假想作用时间为ti=ts+0.05=0.2 根据教材式:热稳定性满足要求最后确定选择PBG1-100/10型高压真空配电箱（4）综采660V设备配电箱的选型计算： 额定电压的选择：UnUn.w=10KV 所以选择高压配电箱额定电压Un=10KV 总功率=369.2KW 视在功率=386KW额定电流的选择：InIca=22.28A故选择PBG1-50/10型高压配电箱一台额定断流能