综采工作面供电的毕业设计.doc

综采工作面供电的毕业设计综采工作面供电的毕业设计目 录摘要IABSTRACTIII目 录V1 绪论11.1 综采工作面供电概述11.1.1 概述11.1.2 综采工作面负荷统计22 选择变压器32.1 1#变压器容量的选择32.2 2#变压器容量的选择32.3 3#变压器容量的选择43 选择高压电缆53.1 计算公式及参数：53.1.1 电缆：1#移变53.1.2 电缆: 2#移变63.1.3 电缆：3#移变64 选择低压电缆94.1 低压电缆长度的确定原则：94.2 计算公式及参数：94.3 正常运行时回路电压损失校验115 短路电流计算156 选择低压开关、起动器196.1 低压开关型号的确定196.2 分断能力校验197 高压开关整定217.1 1#移变高压开关的整定217.2 2#移变高压开关的整定217.3 3#移变高压开关的整定228 低压开关和移变低馈保护装置整定258.1 移变低馈过流保护装置整定258.2 磁力启动器过流保护装置的整定259 结论与展望29致 谢31参考文献33附 录35声 明.37CONTENTSCONTENTS1Preface.1 1.1 Mechanized mining face Supply Overview11.1.1 Overview.1 1.1.2 Mechanized mining face Load Calculation. 22 Select transformer 3 2.1 1#Transformer capacity choice .3 2.2 2#Transformer capacity choice.3 2.3 3# Transformer capacity choice.43 Selec thigh-voltage cable. 53.1Formula and the parameters.5 3.1.1Cable: conveyor, crusher, loader.5 3.1.2 Cable: shearer, milk pump, spray pump 6 3.1.3 Cable: Belt 64 Select low-voltage cables. 9 4.1 Low voltage cable length to determine the principles.9 4.2Formula and the parameters.9 4.3 Normal operation circuit voltage loss calibration.115 Short-circuit current calculation.156 Select low-voltage switch, starter 19 6.1 Low switch models determine19 6.2 Check breaking capacity.197 High-pressure switch setting21 7.1 1# Variant high-pressure switch setting.21 7.2 2# Variant high-pressure switch setting.21 7.3 3# Variant high-pressure switch setting.228 Low-voltage switches and Variant low feed protection setting .25 8.1 Variant low fed overcurrent protection device tuning 25 8.2 Magnetic starter overcurrent device tuning 259 Conclusion and Outlook .29Acknowledgements.31 References.33 Appendix.35Declaration.360结论与展望绪论随着煤炭工业的现代化，综采工作面机械化程度越来越高，综采工作面机电设备的单机容量增大，综采工作面总容量由几百千瓦增加到了几千千瓦。机械化程度的提高，加快了工作面的推进速度。使综采工作面供电出现新的问题。为解决这一供电问题，都采用了提高供电电压等级和缩短低压供电距离的方法，采用移动变电站供电方式，将工作面各用电设备有效距离缩短，从而使低压电缆的电压损失下降，保证了供电的质量及设备的正常运行。设计的主要内容有：根据所设计综采工作面设备选型情况，选定移动变电站与各配电点位置；确定变压器容量、型号、台数图；确定电缆型号、长度和截面；选择高低压开关；做继电保护的整定计算。设计要求：设计应符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范和煤矿井下供电设计技术规定；设备应选用定型产品并尽量选用新产品和国产设备；设计要保证技术先进、经济合理、安全可靠。1.1 综采工作面供电概述1.1.1 概述1）综采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。2）随着煤炭工业的现代化，综采工作面机械化程度越来越高，机电设备的单机容量和工作面总容量都有了很大的增加。以采煤机为例从70年代初期的150KW左右，增加到现在的3752KV，目前国外采煤机单机功率已超过1000KW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到20003000KW。由于机械化程度的提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为在一定的工作电压下，输送功率越大，电网的电压损失也就越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：增大电缆截面，但有一定限制，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变压站使高压电深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可使电压质量得到较大的提高；提高用电设备的电压等级也是一个提高电压质量的相当有效的措施。目前我国综采工作面用电设备的电压等级已提高到1140V，而且还将继续提高。 3）高产高效工作面供电、控制系统有以下几个特点： （1）变压器容量大。（2）电压等级高。（3）向工作面供电的变压器中性点采用不接地的方式，并与保护装置配合，以减小单相接地时的故障电流。（4）变压器一次侧和二次侧均采用六氟化硫（SF6）断路器或真空断路器，具有可靠、灵敏的保护和试验功能，并且可以指示和观察断路器的工作状态及各种保护的动作情况，还具有直观的故障查询系统，有些还带有自动重合闸装置，迅速回复供电。（5）控制负荷的组合开关可同时控制多台负载电动机，最多可配有12个出线模块，每个出线模块包括真空接触器和控制，保护装置。（6）使用微机控制技术，如在各控制开关上采用可编程控制器等进行控制和通信，增强了这些设备的功能，可以实现多种控制方案。1.1.2 综采工作面负荷统计 表1-1 综采工作面负荷统计报表 负荷 名称设备台数 电动机需用系数 加权平均 功率因数同时系数 额定 功率额定电压采煤机170011400.60 0.71.00刮板输送机140021140带式输送机116021140转载机13151140破碎机11601140喷雾泵2451140乳化液泵站22501140选择变压器按照煤矿井下供电设计技术规定,综采工作面移动变电站需用容量按下式计算: (2-1) (2-2) 式中: - 变压器计算容量(视在功率)，； Kr-需用系数； -移动变电站供电系统中所有用电设备额定功率之和，KW； -加权平均功率因数，综采工作面取0.7； Pnmax-移动变电站供电系统中最大的一台电动机额定功率，KW。1.2 1#变压器容量的选择变压器编号:1#,型号:刮板输送机、破碎机、转载机、变 KBSGZY-1600/6 变压器容量为：16001414选择变压器为：KBSGZY-1600/61.3 2#变压器容量的选择变压器编号：2#,型号:采煤机、乳泵、喷雾泵、变KBSGZY-1250/6 2#变压器容量为：12501166选择变压器为：KBSGZY-1250/61.4 3#变压器容量的选择变压器编号：3#，型号：胶带输送机、变KBSGZY-500 #变压器容量为：500457选择变压器为：KBSGZY-500/6表2-1 低压开关统计报表编号型号额定电压(KV)数量1#KBSGZY-1600/6 612#KBSGZY-1250/6613#KBSGZY-500/661选择高压电缆1.5 计算公式及参数：(A) （3-1） （V） （3-2）式中：Igmax-线路最大工作电流； -需用系数；-电缆负荷功率(KW)；-电压；-功率因数； U-电压损失； Ro-电缆电阻； Xo-电缆电抗。1.5.1 电缆：1#移变1)电缆基本参数编号：1#；型号：UGSP-3x50；长时载流量：170（A）；长度：2200 m；电压：6（KV）；电缆负荷功率：1275（KW）；2)按持续工作电流计算与校验= = 136170（A）校验结果：合格3)按电压损失计算与校验电压损失绝对值： = = 188.150（） (3-3)校验结果：合格5)按热稳定性计算与校验计算所得电缆截面：= = 14.5550（） (3-4)校验结果：合格1.5.2 电缆:2#移变1)电缆基本参数： 编号：2#；型号：UGSP-3x50；长时载流量：170（A）；长度：2200m；电压：6（KV）；电缆负荷功率：1166（KW）；由于采煤机、乳泵、喷雾泵高缆长度与刮板输送机、破碎机、转载机高缆长度相等，且负荷小于刮板输送机、破碎机、转载机，根据以上刮板输送机、破碎机、转载机电缆经校验合格，故采煤机、乳泵、喷雾泵电缆合格。1.5.3 电缆：3#移变1)电缆基本参数编号：3#；型号：UGSP-3x10；长时载流量：72（A）；长度：2200 m；电压：6（KV）；电缆负荷功率：320（KW）2)按持续工作电流计算与校验= = 4472（A）校验结果：合格3)按电压损失计算与校验电压损失绝对值： = =264.3410（）校验结果：合格5)按热稳定性计算与校验计算所得电缆截面： = = 11.2150（）校验结果：合格表3-1 高压电缆统计报表 编号型号额定电压（Kv）长度(m)1#UGSP-3x50622002#UGSP-3x50622003#UGSP-3x5062200选择低压电缆1.6 低压电缆长度的确定原则：（1）电缆长度巷道长度1.1（2）移动设备用的橡套软电缆：使用长度机头部分的活动长度（3-5m）1.7 计算公式及参数：长时负荷电流计算公式： (A) （4-1）Iw-长时负荷电流；-需用系数；-电缆负荷功率(kW)；-工作电压(V)；-功率因数。1）电缆编号：1#.型号：UCPQ-0.66/1.14370+116+46；工作电压：1140(V) 。电缆负荷功率：700(kW) = = 208.16215（A）按照双根70平方经校验合格选择电缆为：1#，长度为：370m；校验结果：合格2）电缆编号：2#、3#型号：UPQ-0.66/1.14310+110；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：45(kW) = = 26.7664（A）选择电缆为：2#，长度为：10m；3#，长度为15m 校验结果：合格3）电缆编号：4#、5#型号：UPQ0.66/1.14-350+116；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：250(kW) = = 148.68173（A）选择电缆为：4#，长度为：25m；5#，长度为30m 校验结果：合格4）电缆编号：6#型号：UCPQ-0.66/1.14395+135+46；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：400(kW) = = 221.68260（A）选择电缆为：6#，长度为：360m；校验结果：合格5）电缆编号：7#型号：UPQ0.66/1.14-395+125；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：400(kW) = = 221.68260（A）选择电缆为：7#，长度为：160m；校验结果：合格 6）电缆编号：8#、型号：UCPQ-0.66/1.14395+135+36；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：315(kW) = = 174.58260（A）选择电缆为：8#，长度为：420m;校验结果：合格7）电缆编号：9#.型号：UCPQ-0.66/1.14350+110+34；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：160(kW) = = 88.67138（A）选择电缆为：9#，长度为：390m； 校验结果：合格8）电缆编号：10#型号：UPQ0.66/1.14-395+125；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：320(kW) = =221.40260（A）；选择电缆为：10#，长度为：50m；校验结果：合格9）电缆编号：11#.12#.型号：UPQ0.66/1.14-325+116；工作电压：1140(V)。电缆负荷功率：160(kW) = = 110.70113（A）选择电缆为：11#，长度为：10m；12#，长度为：10m;校验结果：合格1.8 正常运行时回路电压损失校验原则：正常运行时，回路的电压损失应额定电压的7%计算公式及参数：电压损失： (V) （4-2）式中:Iw-长时负荷电流；-电缆长度；-每公里电阻；- 每公里电抗；-需用系数；-电缆负荷功率(kW)；-工作电压(V)； -功率因数。1）回路编号：L3第一段低电缆编号：1# 电压损失绝对值： =39.74（V）第二段低电缆编号：3#电压损失绝对值： =1.10（V）第三段低电缆编号：5#电压损失绝对值： =2.87（V）回路电压总损失: 39.74+1.10+2.87 = 43.7179.8 (V);校验结果：合格。2）回路编号：L4 第一段低电缆编号：6#电压损失绝对值： =31.40（V）第二段低电缆编号：7#电压损失绝对值： =13.22（V）第三段低电缆编号：8#电压损失绝对值： =2.86（V）第四段低电缆编号：9#电压损失绝对值： =21.03（V）回路电压总损失: 31.40+13.22+2.86+21.03 = 68.5179.8 (V)校验结果：合格。 3）回路编号：L5第一段低电缆编号：11# 电压损失绝对值： =2.68（V）回路电压总损失: 2.684380A,满足要求。 （2）2#移变，低压馈电开关为DZKD-660/1140-300A型，分断能力为7500A4380A,满足要求。（3）3#移变，低压馈电开关为DZKD-660/1140-300A型，分断能力为7500A2771A,满足要求。 2)磁力起动器分断能力校验 (1)采煤机磁力起动器为QJZ-630/1140型，分断能力为6000A2570A,满足要求。 (2)乳泵磁力起动器为QJZ-3000/1140型，分断能力为6000A4240A,满足要求。 (3)喷雾泵磁力起动器为QJZ-300/1140型，分断能力为6000A3974A,满足要求。 (4)工作面刮板输送机磁力起动器为QJZ-400/1140型，主回路还装有快速熔断器，其分断能力为10000A3670A,满足要求。 (5)装载机磁力起动器为QJZ-400/1140型，主回路还装有快速熔断器，其分断能力为10000A2746A,满足要求。 (6)破碎机磁力起动器为QJZ-300/1140型，主回路还装有快速熔断器，其分断能力为10000A2286A,满足要求。 (7)皮带软起动器为QJZ-400/1140R型，主回路还装有快速熔断器，其分断能力为10000A4234A,满足要求。高压开关整定1.11 1#移变高压开关的整定1)开关编号：1#型号：KBSGZY-1600/6 ； 额定电压：6000 V；额定电流：200A；互感器变比：40； 互感器二次侧额定电流：5A；变压器一次侧额定电流：139.2A； 变压器变压比：5 (1)过载保护动作电流：过载保护动作电流整定计算值： (7-1)过载保护动作电流实际整定值：0.8倍 (2)速断保护动作电流：变压器二次侧最小两相短路电流：4380A变压器二次侧最小两相短路电流折算到高压侧：876满足能保护线路末端最小两相短路电流的最小灵敏度系数：1.5；速断保护整定计算值： (7-2)速断保护动作电流实际整定值：3倍 (3)漏电保护（零序电流型）：被保护电缆线路总长L：2.2；零序电流互感器变比：1；单相接地保护动作电流整定计算值： (7-3)单相接地保护动作电流实际整定值：21.12 2#移变高压开关的整定 2)开关编号：2#型号：KBSGZY-1250/6； 额定电压：6000 V；额定电流：200A；互感器变比：40； 互感器二次侧额定电流：5A；变压器一次侧额定电流：119.4A； 变压器变压比：5 (1)过载保护动作电流：过载保护动作电流整定计算值： 过载保护动作电流实际整定值：0.7倍 （2)速断保护动作电流：变压器二次侧最小两相短路电流：4380A变压器二次侧最小两相短路电流折算到高压侧：876满足能保护线路末端最小两相短路电流的最小灵敏度系数：1.5；速断保护整定计算值： 速断保护动作电流实际整定值：3倍 （3）漏电保护（零序电流型）：被保护电缆线路总长L：2.2；零序电流互感器变比：1；单相接地保护动作电流整定计算值： 单相接地保护动作电流实际整定值：31.13 3#移变高压开关的整定3)开关编号：3#型号：KBSGZY-500/6； 额定电压：6000 V；额定电流：100A；互感器变比：20； 互感器二次侧额定电流：5A；变压器一次侧额定电流：38.4A； 变压器变压比：5 (1)过载保护动作电流：过载保护动作电流整定计算值： 过载保护动作电流实际整定值：0.5倍 (2)速断保护动作电流：变压器二次侧最小两相短路电流：2771A变压器二次侧最小两相短路电流折算到高压侧：554.2满足能保护线路末端最小两相短路电流的最小灵敏度系数：1.5；速断保护整定计算值： 速断保护动作电流实际整定值：4倍 (3)漏电保护（零序电流型）：被保护电缆线路总长L：2.2；零序电流互感器变比：1；单相接地保护动作电流整定计算值： 单相接地保护动作电流实际整定值：2低压开关和移变低馈保护装置整定1.14 移变低馈过流保护装置整定1) 1#移变低馈过流保护装置整定。低馈为DZKD-660/1140-300A,电子保护，过流保护装置的动作电流为： IsbIst,M+In=5.4*2*190+190+96=2338A过流保护装置整定电流取 4In=4*600=2400A2338A灵敏系数,满足要求。 2) 2#移变低馈过流保护装置整定。低馈为DZKD-660/1140-300A,电子保护，过流保护装置的动作电流为： IsbIst,M+In=5.4*400+153+30=2343过流保护装置整定电流取 4In=4*600=2400A2343A 灵敏系数,满足要求。 3) 3#移变低馈过流保护装置整定。低馈为DZKD-660/1140-300A,电子保护，过流保护装置的动作电流为： IsbIst,M+In=6*2*98=1176A过流保护装置整定电流取 4In=4*400=1600A1176A灵敏系数,满足要求。1.15 磁力启动器过流保护装置的整定 1)刮板输送机控制开关，QJZ-400/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=220A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*220=1188A （8-1）取整定值Isb,s=8In,m=8*190=1520A1188A （8-2）灵敏系数 （8-3）满足有要求。过载整定电流Isb,o=190A(要求接近额定电流) 2)装载机控制开关，QJZ-400/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=190A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*190=1026A取整定值Isb,s=8In,m=8*190=1520A1026A灵敏系数，满足有要求。过载整定电流Isb,o=190A(要求接近额定电流) 3)破碎机控制开关，QJZ-300/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=96A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*96=518.4A取整定值Isb,s=8In,m=8*96=768A518.4A灵敏系数，满足有要求。过载整定电流Isb,o=100A(要求接近额定电流) 4)采煤机控制开关，QJZ-630/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=400A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*400=2160A取整定值Isb,s=8In,m=8*400=3200A灵敏系数，不满足有要求，移变低馈过载保护来完成其功能。过载整定电流Isb,o=400A(要求接近额定电流) 5)乳泵控制开关，QJZ-300/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=150A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*150=810A取整定值Isb,s=8In,m=8*150=1200A灵敏系数，满足有要求。过载整定电流Isb,o=150A(要求接近额定电流) 6)喷雾泵控制开关，QJZ-300/1140型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=30A, 启动电流倍数为5.4。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=5.4*30=162A取整定值Isb,s=8In,m=8*30=240A灵敏系数，满足有要求。过载整定电流Isb,o=30A(要求接近额定电流) 7)皮带输送机控制开关，QJZ-400/1140R型磁力启动器，额定电流In=400A，电子保护，电动机额定电流In,m=196A, 启动电流倍数为6。过流保护装置动作电流Isb,sIst,n=6*196=1176A取整定值Isb,s=8In,m=8*196=1568A灵敏系数，满足有要求。过载整定电流Isb,o=150A(要求接近额定电流)结论与展望随着机械化采煤的发展, 综采工作面机械化程度越来越高，机电设备的总装机容量和单机容量在不断增加，加快了工作面推进速度，这就要求采区走向长度加长，使供电距离越来越长 , 造成电压损失的相对额定值Ue 增大。这就要求相应地增大电缆的截面或提高用电器的额定电压。由于搬运和制作等要求, 电缆截面不能提高很大, 在国内外采区工作面的供电中均采用移动变电站的供电方式及提高电压等级的方法。在保持电压损失的相对值Ue、电缆截面S、送电功率P 不变的条件下, 提高供电系统的额定电压Ue, 采区工作面的供电距离L 可以显著地延长。但随着电压等级的提高, 设备的防爆性能、绝缘性能都要求相应提高。 向综采工作面供电的高压6kv及1140v电源线路的电缆截面应和其它高压线路一样按经济电流密度初选