煤矿回采工作面供电设计.doc

太 原 理 工 大 学毕业设计说明书课题：煤矿回采工作面供电设计 班级: _ 姓名: _ 指导: _毕业设计任务书 专业班级： 姓 名：设计题目：设计条件及要求条件：1、供电系统图 2、负荷统计表要求：1、设计中附有供电系统图纸，图中标出设备型号、电缆截面及长度、短路点、保护整定。 2、设计中附有回采工作面设备布置图。设计时间：2012年5月25日至6月10日 设计指导人： 教务副院长： 时 间：前 言电力是现代化矿山企业生产的主要动力来源，煤矿的电气化为煤矿生产过程的机械化和自动化创造了有利条件，不断地改善矿工的劳动条件。现代的煤矿生产无不以电能作为直接或间接的动力，矿山的照明、通讯和信号也都使用电能。对矿山企业进行可靠、安全、经济、合理的供电，为提高经济效益及保证安全生产方面都十分重要。本次设计的内容是回采工作面供电。供电是否安全、可靠、经济、合理将直接关系到人身、矿井和设备安全及生产的正常进行。由于井下工作环境十分恶劣，因此，此次设计在供电上既采用可靠地防止人身触电危险外，还正确的选择了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，以确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。此次设计在指导老师谆谆的教导下顺利完成，在此，表示衷心的感谢！限于设计者的水平，设计中不周的地方，望老师给予指导。 设计者： 2012年6月2日- 23 -目录一、2-104工作面概况及设备配置：- 1 -1、2-104工作面概况：- 1 -2、2-104工作面供配电初步拟定：- 1 -3、对于供配电设备保护接地及供电系统接地网要求：- 1 -4、2-104工作面机电设备统计表：- 3 -5、2-104工作面供电系统图、设备布置图：- 4 -6、2-104工作面各种设备技术数据：- 4 -二、供电设备选型及整定：- 5 -（一）移动变电站负荷计算：- 5 -（二）高压真空配电装置选型：- 6 -（三）电缆选择与校验：- 7 -三、短路电流计算：- 11 -1、800KVA移变二次出口对端短路电流Id1计算：- 11 -2、800KVA移变二次出口对端短路电流Id2计算：- 11 -3、采煤机电机的短路电流Id3计算：- 12 -4、刮板输送机电机短路电流Id4 、Id5计算：- 12 -5、皮带巷水泵（最远）短路电流Id8计算：- 13 -四、低压防爆开关的选择及整定：- 14 -低压防爆开关的选择- 14 -(一)800KVA移变二次侧总开关整定：- 15 -(二)800KVA(10000/690)移变低压系统整定：- 17 -五、电器设备整定值数据：- 18 -1、高压开关保护：- 18 -2、低压各类防爆开关整定值：- 19 -煤矿属过渡生产型低瓦斯矿井，开采煤层为2#，平均煤层厚度1.28m,煤种属肥煤，煤层倾角8-12度，年产原煤30万吨。现有2-108回采工作面已接近尾声，2-104工作面已完成掘进形成备采工作面，正准备安装设备。现就2-104回采工作面供进行电设计。一、2-104工作面概况及设备配置：1、2-104工作面概况：2-104工作面位于2#煤一采区，距离采区变电所很近，该工作面为高档普采工作面，工作面切眼为104米。两巷道走向长度：皮带运输巷（进风巷）为560米，材料运输巷(回风巷)为580米，采面呈下山趋势。2、2-104工作面供配电初步拟定：2-104工作面供电计划分为两个电压等级，其中：工作面的采煤机、刮板机为远距离大负荷，供电电压为1140V；胶带机、转载刮板机、泵站、调度绞车、水泵回柱车等设备，供电电压为660V。2-104回采工作面供电系统详见附图一。3、对于供配电设备保护接地及供电系统接地网要求： 根据煤矿安全规程中井下电器设备保护接地的要求如下：1）电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。2）接地网上任意一保护接地点的接地电阻值不得超过2。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地所用电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1。3）所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。4）下列地点应装设局部接地极：（1）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。（2）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。（3）低压配电点或有3台以上电气设备的地点。（4）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷），至少应分别设置1个局部接地极。（5）连接高压动力电缆的金属连接装置。5）连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线，或截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的镀锌扁钢。电气设备的外壳与连接母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的镀锌扁钢。6）橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外不得兼做他用。7）采区变电所、配电点所有馈电开关及各支线总开关均需安设主、辅助接地，并打好接地极。（1）主接地线采用截面不小于50mm2的镀锌铁线连接；（2）辅助接地线采用截面不小于2.5mm2带绝缘护套的软铜线连接；（3）接线头全部用与连接导线截面相同的铜线鼻子压接； 8）送电线路中所有660V、1140V、接线接线盒外壳全部接地，连接线采用截面不小于50mm2的镀锌铁线连接。9）对于移动式电气设备，应采用橡套电缆的接地芯线进线连接，并要求每一移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过1。此外与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，也应可靠接地。低于或等于127V的电气设备的接地导线和连接导线，可采用截面不小于6mm2的裸铜线。10）以上接地极最好设置在巷道旁的水沟内，以减小接地电阻。如无水沟时，则应埋在潮湿的地方。接地极可采用管径不小于35mm、长度不小于1.5m的铁管，管子上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，或用管径不小于22mm、长度不小于0.75m的铁管2根，每根管子上至少钻10个直径不小于5mm的透眼，以降低接地电阻值。11）井下所有接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线禁止采用铝导体材料。4、2-104工作面机电设备统计表：序号设备名称规格型号计量单位数量安设地点1采煤机MG150/345-WDK台12-104工作面切眼处2刮板输送机SGZ-630/220部12-104工作面切眼处3皮带输送机DSJ-800/2*40部12-104皮带巷4刮板输送机SGB-620/2*40部12-104皮带巷5乳化液泵站BRW125/31.5套22-104轨道巷（一用一备）6水泵BQW20-50-7.5台32-104皮带巷和轨道巷7回柱绞车JH-14台22-104皮带巷和轨道巷8水泵BQS60-100/37台22-104皮带巷和轨道巷9调度绞车JD-1.6台32-104皮带巷和轨道巷10照明综保ZBZ-4.0台22-104皮带巷和轨道巷5、2-104工作面供电系统图、设备布置图： 见附图一、二：6、2-104工作面各种设备技术数据：负载设备技术数据：如下表；序号设备名称设备型号容量KW或KVA额定电压V额定电流A额定启动电流A数量1采煤机MG150/345-WDK3451140231138612刮板输送机SGZ-630/22021101140274244413刮板输送机SGB-620/2*40806609255214皮带输送机DSJ-800/2*40806609255215乳化液泵站BRW125/31.5756608651616水泵BQW20-50-7.57.56608.65137回柱绞车JH-1418.56602112628调度绞车JD-1.6256602917439水泵BQS60-100/373766043255210照明综保ZBZ-4.04127171022二、供电设备选型及整定：（一）移动变电站负荷计算：根据煤矿电工手册中第二分册井下供电下册查得煤矿井下移动变电站的负荷可按式：S=PNKrcos进行计算：其中： PN为所有用电设备（不含备用）的额定功率之和。Kr需用系数；（,其中Ps为最大电动机功率KW）cos参加计算的电力负荷的平均功率因素. 1、1140V系统变压器的选型： 800KVA按照计算结果，应选择变压器容量为500KVA，即可使用。2、660V系统变压器的选型： 46.19A,满足负荷要求。2、高压真空开关校验及整定（1）高压真空开关整定计算：已知高压真空配电装置母线三相短路电流最大值为IK(3)=4.8kA,s(短路容量)= ，高压真空开关的短路容量为200MVA，应按其铭牌额定容量的一半进行校验：83.14MVA 计算合格，可以使用。对于1140V供电系统:其中： 1.2可靠系数；Kb变压器的变压比；（1140V的Kb1=10/1.2=8.33； 660V的Kb1=10/0.9610.42）。KL高压真空配电装置电流互感器的变流比：KL=200/5=40（一台控制）。IQe为最大容量电机起动电流；Ie其余电机额定电流之和;根据以上计算值得：Iz=Iz1=2.96A。取保护器额定电流工作值为2.96A。（2）计算高压真空配电装置三相短路电流： （三）电缆选择与校验：1、按机械强度选择：对1140V电缆校验：因采煤机功率最大，故应对采煤机电缆进行校验（电缆型号MYP-3*95+1*25+4*10/1140(660)），查下表得：该电缆截面符合要求。根据不同设备，选择电缆截面不小于橡套电缆满足机械强度要求的最小截面，见表：橡套电缆满足机械强度的最小截面用电设备名称最小截面/mm2用电设备名称最小截面/mm2采煤机组35-50调度绞车4-6可弯曲输送机16-35煤电钻4-6一般输送机10-25照明设备2.5-4回柱绞车16-252、按正常工作时的允许电压损失选择电缆截面因采煤机功率最大，故应对采煤机电缆进行校验（电缆型号U）。（1）采煤机支线电缆，已知截面，,电网电压1140V可得：式中： 变压器中的电压损失V；干线电缆中的电压损失V；支线电缆中的电压损失V； 支线电缆实际长度，km;电动机的额定电流 ，A； 电动机的额定功率，W; 支线电缆单位长度的电阻和电抗； 电网的额定电压，V；、电动机的额定功率因数及相应的正弦、正切。（2）干线电缆电压损失，已知截面。干线电缆实际长度，km; 干线电缆所通过的工作电流，A；干线电缆所供负荷的计算功率，KW;（3）变压器中的电压损失：其中： %=0.78； 其中：阻抗电压百分数；变压器的电阻压降百分数；变压器电抗压降百分数；变压器的短路损耗。（4）供电系统总电压损失为:V为保证采煤机电机正常运行，其端电压不得低于90%得： V 114090%=1026V合格。实际计算电流： 1.5 满足灵敏度要求。2、（1）采煤机过电流保护整定： K=0.81.6 以后所有取K1=1.2则： 过载电流输入值取323A。（2）短路保护动作值整定： K=18 以后所有取K2=68倍。（A）短路保护输入为6倍数值。（3）校验灵敏度系数：移变二次出口短路电流10526（A） 1.5 满足灵敏度要求。(二)800KVA(10000/690)移变低压系统整定：1、移变二次侧总开关整定： KJZ5-400/660型智能真空馈电开关过流短路保护整定；（1）过电流保护整定： K=0.81.6 以后所有取K1=1.2则： 过载电流输入值取320A。（2）短路保护动作值整定： K=18 以后所有取K2=68倍。（A）短路保护输入为6倍数值。（3）校验灵敏度系数：移变二次出口短路电流（A） 1.5 满足灵敏度要求。2、QBZ-200真空电磁起动器整定计算：皮带电机：P=80KW； Ie=92(A)（1）过流电动机综合保护器整定：IZ1=Ie=92 (A)过载电流输入值取92A。（2）短路电动机综合保护整定： IZ2=6Ie=692=552(A) 短路保护整定值取552A。（3）校验灵敏度系数： 1.2 满足灵敏度要求。（4）刮板输送机的过流、短路保护的整定计算值与皮带机相同。灵敏度校验：1.2 满足灵敏度要求。3、其余QBZ-80 真空电磁起动器均为电机综合保护，其整定值计算与上类同。五、电器设备整定值数据：通过对2-104工作面供电系统的计算设计，对所有电器设备保护整定值得出如下结果。电器设备整定值数据；如下：1、高压开关保护：（1）漏电保护：（高压真空开关）二次零序电压取值为：5.0V一次零序电流取值为：1.0A动作时间取值为：0.5秒监视线与地线间回路电阻值取：1.6K监视线与地线间绝缘电阻值取：2.8K（2）欠压保护：高压真空开关欠压保护整定为65%额定电压值，动作时间2秒。（3）不平衡保护：高压真空开关不平衡系数值取65%，动作时间取6秒。2、低压各类防爆开关整定值：（1）短路保护及整定值：序号设备名称设备型号过流整定值（A）短路电流值（A）动作灵敏度控制设备备注1真空开关QJZ-400/1140(660)2311386合格345采煤机2真空软起QJR-400/1140(660)74444