矿山机电毕业设计-煤矿采区供电设计

毕业设计说明书 课题：煤矿采区供电设计 毕业设计 题 目 矿山采区供电 专 业 矿山机电 学生姓名 刘日明 指导教师 吴佩飞 学号 20130397 毕业设计 煤矿供电 第 1 页 共 31 页 目录 毕业设计任务书 . 错误 !未定义书签。 前言 . 错误 !未定义书签。 设计条件 . 错误 !未定义书签。 第一章 供电系统 . 4 第一节 设备位置 . 错误 !未定义书签。 第二节 采区供电系统图 . 错误 !未定义书签。 第二章 负荷统计与变压器选择 . 错误 !未定义书签。 第一节 负荷统计 . 错误 !未定义书签。 第二节 变压器的选择 . 错误 !未定义书签。 第三章 低压电缆的选择 . 4 第一节 支线电缆 . 4 第二节 干线电缆的选择 . 5 第三节 电缆的起动效验 . 10 第四节 电缆的整定 . 13 第四章 短路电流计算 . 14 第一节 短路电流 . 14 第二节 短路计算 . 15 第五章 开关的 选择 . 16 第一节 高压配电箱 . 16 第二节 馈电开关选择 . 18 第三节 磁力启动器 . 19 第六章 保护装置整定 . 20 第一节 高压配电箱整定 . 20 第二节 馈电开关整定 . 22 第三节 磁力启动器 . 23 第七章 采区变电所的硐室设计 . 25 设计总结 . 26 毕业设计 煤矿供电 第 2 页 共 31 页 第一章 供电系统 第一节 设备位置 根据位 置的确定原则和本采区的具体情况，将采区变电所的位置设在采区上山的中部，位于轨道上山与运输上山之间的槽贯内，如图 1所示。向机采或综采工作面供电的移动变电站设在距工作面 150m 处的运输顺槽的入口处，距上山巷道 20m 处的地方。掘进配电点，设在距掘进头 90m 处，移动变电站设在掘进巷道入口处。 第二节 采区供电系统图 拟定采区供电系统图：当采区变电所、工作面配电点、移动变电站的位置确定后，即可拟定供电系统图。对采区供电系统图的拟定应满足供电安全、可靠、经济、系统简单、操作方便等煤矿对供电的要求。 1、采区变电所 双回路供电时，应分别设置电源进线开关。两回路供电时，当采用一回路供电，另一回路备用时，母线可不分段；当两回路同时供电时，母线应分断并设联络开关，确保正常分列运行； 2、采区变电所的高压馈出线应设专用开关控制； 3、在保证煤矿企业对供电要求的前提下，力求所用设备最少； 4、一台启动器控制一台设备； 5、当采区变电所变压器台数在两台及以上时，应合理分配负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电负荷； 6、变压器尽量不并列运行； 7、从变压器向各配电点或自配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及下顺槽输送机宜采 用干线式供电； 8、配电点启动器在三台以下时，一般不设配电点进线自动馈电开关； 9、工作面配电点最大容量电动机用的磁力启动器应靠近配电点进线； 10、供电系统应尽量避免回头供电； 11、低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路或与工作面分开供电； 12、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）瓦斯（二氧化碳）突出的矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电。经矿总工程师批准，也可采用装有选择性保护装置的供电线路供电，但每天有专人查一次，确保局部 通风机可靠运转； 13、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）与瓦斯突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦电闭锁）设施。 毕业设计 煤矿供电 第 3 页 共 31 页 第二章 负荷统计与变压器选择 毕业设计 煤矿供电 第 4 页 共 31 页 第三章 低压电缆的选择 电缆的选择是供电设计的重要内容之一，为保证供电的安全可靠、经济合理和供电质量的要求，必须合理的选择电缆的型号和截 面积。电缆编号如图所示。 第一节 支线电缆 一、选择原则 1、 按机械强度选择，查表十一 2、按长时允许电流选择。 ，查附表十二。 式中： 长时工作电流，取电动机的额定电流； 电缆的长时工作电流； 不同温度的修正系数（本次设计取 1） 3、 取两者中最大者为该电缆的确定型号及截面； 注：控制负荷相同的支线电缆可放在一起选择。 二、选择 毕业设计 煤矿供电 第 5 页 共 31 页 电缆代号控制设备额定电流（ A)原则一选（ 则二选（ 电缆长时工作电流原则一选（ 定值（ 、 L 5 、L 9 、 L 10 、L 11 、 L 12 、L 13 、 L 16 、L 17 、 L 18皮带机 5 25 113 25 25U - 1000 25+1 10L 23 乳化泵 19 6 46 6 25U - 1000 25+1 10L 21 、 L 22 、L 29 、调度绞车 46 6 6 25U - 1000 25+1 10L 24 、 L 26 、L 27 、调度绞车 46 6 6 25U - 1000 25+1 10L 2 、 L 3 、刮板输送机 5 113 25 25 25U - 1000 25+1 10L 30 局扇 46 6 6 25U - 1000 25+1 10L 31 、 L 32 、耙斗机 19 25 113 25 25 25U - 1000 25+1 10L 34 煤电钻 36 4 4 4 500 4+1 4注： 1、电缆的型号确定，除煤电钻需采用专用的 列电缆外，其 余的支线采用 2、电缆电压等级的确定，除煤电钻（额定电压 127V）使用 500V 外，其余电缆工作电压 660V 应采用 1000V 等级； 3、整定值：是电缆选择结束时，为考虑购买方便、经济、可靠，故将截面小的电缆加大处理。在计算过程中还是按开始选定的 截面进行选择。 第二节 干线电缆的选择 一、干线式供电干线电缆的选择 由供电系统图可知 6#、 7#、 9#、 11#馈电开关控制的回路为干线式供电。 1、选择原则（截面积） 按允许电流选，查附表十三 21 Ac o 式中： m 需用系数 d e 2d e 1 、 加权平均功率因数 m 21 、m 干线所带负荷额定功率之和， U 干线电缆平均电压， 660V 按正常工作允许电压损失效验截面 对 380V 系统，允许电压损失 =39V； 对 660V 系统，允许电压损失 =66V； 对 1140V 系统，允许电压损失 =117V； 允许电压损失 ； 式中： 2 变压器 二次侧额定电压， 693V 毕业设计 煤矿供电 第 6 页 共 31 页 2、按原则进行选择 6#开关控制回路所包含的干线有 线 1 A 查附表十三取 16因干线电缆大于支线，所以取 25线 1 0 4 . 9 76 6 03104030 . 7c o 查附表十三，取 25线 1 4 0 76603104040 . 7c o 查附表十三，取 35 7#开关控制回路所包含的干线有 线 1 A 查附表十三取 16因干线电缆大于支线，所以取 25线 1 0 4 . 9 76 6 03104030 . 7c o 查附表十三，取 25 9#开关控制回路所包含的干线有 线 1 A 查附表十三取 6干线 7660310650 . 7c o 查附表十三，取 10 11#开关控制回路所包含的干线有 线 5c o 查附表十三，取 6干线电缆大于支线，所以取 25线 76 6 5c o 查附表十三，取 4干线电缆大于支线，所以取 25、按原则进行效验： a、变压器的内部损失 毕业设计 煤矿供电 第 7 页 共 31 页 %2100101002000100SP%s c 22223 %s c 22223式中： 变压器容量。 82 变压器额定容量。 0030 变压器容量。 93V,93V； 变压器短路损耗。 8100 0 0 W ,P 变压器平均功率因数 m 21 、m 其因数角正弦值 m 21 、m ； % 变压器阻抗电压百分分数。 5.4% b、供电回路中最大支线电压损失 6#回路 :取支线 电压损失。 9 . 7 . 5660 1010160400 7#回路 :取支线 电压损失。 1 7 . 7 . 5660 1010300400 9#回路 :取支线 电压损失。 1 . 5 . 5660 1010250 11#回路 :取支线 电压损失。 毕业设计 煤矿供电 第 8 页 共 31 页 1 . 3 . 5660 1060150 式中： 最大支线所带负荷功率， 支线电缆平均电压， 660V； 支线电缆截面， 支线电缆电导率， ,由附表十四查出。 C、供电线路中干线电压损失及效验 6#回路 :干线 4016025 34016025 40404 8 00m s s （不合适） 采用同一截面，加大至 95时 （合适） 效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原则，确定选用 95型铜芯铠装电缆。 7#回路 :干线 电压损失。 4030025 2404 8 00m s s 效验截面积： （不合适） 采用同一截面，加大至 50时 （合适） 效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原则，确定选用 50型铜芯铠装电缆。 9#回路 :干线 电压损失。 52254006 15254 8 00m s s （不合适） 采用同一截面，加大至 50时 （合适） 效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原则，确定选用 50型铜芯铠装电缆。 11#回路 :干线 电压损失。 00m s s 毕业设计 煤矿供电 第 9 页 共 31 页 效验截面积： （合适） 效验合格。根据电缆型号和芯线数确定的原则，确定选用 25型铜芯铠装电缆。 式中： 干线电缆所带负荷功率， 干线电缆平均电压， 660V； 干线电缆截面， 支线电缆电导率， ,由附表十四查出； 干线长度， m；由供电方式图选取。 二、辐射式供电干线电缆的选择 由供电系统图可知， 8#、 10#馈电开关控制的回路为辐射式干线供电。 1、选择原则： 按允许电流选，查附表十三 电缆的长时工作电流： Ac o 式中： m 需用系数 ，加权平均功率因数 m 干线所带负荷额定功率之和， U 干线电缆平均电压， 660V 按允许电压损失选择最小截面 干线电压损失： ； 干线最小截面：i n 0 （ 式中： 干线允许的电压损失， V； 干线电缆最小截面， 干线电缆截面， 支线电缆电导率， ,由附表十四查出； 干线长度， m；由供电方式图选取。 2、按原则进行选取 8#开关回路所包含的干线有 线 o 查附表十三，取 10 10#开关回路所包含的干线有 线 o 查附表十三，取 6因干线大于支线，取 25 毕业设计 煤矿供电 第 10 页 共 31 页 3、按原则进行选取 a、回路允许的电压损失： =66V； b、回路最大支线电压损失： 8#回路：取 线， . 5660 1070400 10#回路：取 线 . 5660 10210710 c、回路中干线电压损失 8#回路： . 1 41 6 . 62 1 . 2 666 10#回路： 5 66 d、回路中干线损失最小截面 8#回路： 0 104 0 0i n （ 10#回路： 0i n （ 4、选择标准截面，确定型号 干线 择 25据电缆型号和芯线数原则，确定选用 25型铜芯铠装电缆； 干线 择 25据电缆型号和芯线数原则，确定选用 25 型铜芯铠装电缆； 第三节 电缆的起动效验 取干线最长，电动机功率最大的干线进行起动效验（在不好确定时，应每条回路都进行效验）。如该干线满足起动条件，其他干线必能满足要求。 一、系统中最大电动机起动时的电压损失 动 电压损失 a s t s i n%s t c os% 动电压损失 毕业设计 煤矿供电 第 11 页 共 31 页 a s t s i n%s t c os% 式中： 变压器二次侧额定电压 693V，线路平均电压 660V； 变压器额定容量。 1A,17A； 变压器容量。 93V,93V； 变压器所带负荷，功率最大的电动机启动电流； 变压器所带负荷最大那台的启动功率因数角的正弦值； 变压器所带负荷最大那台的启动功率因数； % 变压器电阻电压百分分数。 3.1% ； % 变压器电抗电压百分分数。 3.4%u,46.3% ； 变压器加权平均功率因数角的正切值； 变压器所带负荷的需用系数； 变压器所带负荷的平均功率之和； 二、各回路中电动机最小启动电压， 。 1、原则：取最远、功率最大的那台作为该回路的计算设备。 2、计算公式： 式中： 电动机的额定工作电压； K 温度校正系数，由附表十一查出； 电动机启动转矩与额定转矩之比，由负荷统计表查取； 3、计算结果如下表： 回路所选设备额定电压 K 计算结果代号 名称6 # 皮带机 660 皮带机 660 调度绞车 660 调度绞车 660 刮板机 660 耙斗机 660 t . m i 、电动机启动时的电压损失。 1、支线启动电压损失： 计算电压损失最大的那一条，即： 毕业设计 煤矿供电 第 12 页 共 31 页 l .s tb l .s t c o 式中： 支线所带电动机的实际启动电流， A； 支线电缆截面， 电动机的启动功率因数，由负荷表查出； 支线电缆电导率， 2 ； 支线电缆长度， 计算过程如下表： 回路所选设备 额定电压 计算结果代号 L bl r st L 5 ,L 12 170 25 L 13 ,L 18 310 25 L 24 ,L 27 70 6 L 22 10 6 65 L 2 ,L 3 210 25 L 33 60 25 14 t . m 、干线电压损失 按干线所带电动机最大一台启动，其他正常运行计算，即： m . s t 10c 式中： 干线所带最大电动机的实际启动电流， A； 干线 电缆截面， 电动机的启动功率因数，由负荷表查出； 干线电缆电导率， 2 ； 干线电缆长度， 干线所带负荷的需用系数； 变压器所带负荷的平均功率之和； 电动机的额定工作电压； 计算过程如下表： 回路所选设备 额定电压 其他 设备 需用系数 计算结果代号 L ms r P N U N K 6 160 95 0 660 160 95 0 660 300 95 20 660 14 300 50 0 660 5 60 50 0 660 25 400 25 0 660 19 400 50 65 5 660 6L 20 800 50 65 0 660 110#L 1 450 25 7 660 28 429 25 65 60 2 80 25 14 60 t . m i 业设计 煤矿供电 第 13 页 共 31 页 3、各回路的启动电压损失。 公式： b l .m s . 最大电动机的启动时变压器的电压损失， V； 干线最大电动机的启动电压损失， V； 支线最大电动机的启动电压损失， V； 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 备注 U 6 表中的数据有前面相应表中查出 U 7 1 、起动条件效验电缆截面 原则：按线路最长、功率最大电动机启动时， 取其端电压 ： s 按电动机启动时，磁力启动器的吸合电压不小于启动器的最小吸合电压（ ，取： Nm s .s 式中： 变压器二次侧额定电压， 693V； 启动器最小吸合电压， 462V 回路中电动机启动时，干线电压损失， V； 电动机最小启动电压 V，由前表查出； 电动机启动时电网电压损失， V； 电动机启动时变压器内部电压损失， V； 效验如下表 回路 效验中用到参数 原则 结果 原则 结果 U U U U U # 693 62 合格 合格 7# 693 62 合格 合格 8# 693 62 合格 合格 9# 693 7 462 合格 合格 10# 693 62 合格 合格 11# 693 6 62 合格 合格 第四节 电缆的整定 一、电缆整定 1、为方便电缆的购买与铺设，特将 6所有电缆加大至 252、为方便施工和开关喇叭口对电缆的要求，特将 95 0双线供电； 3、为满足开关灵敏度的检验，特将 25 缆加大至 35增大短电流来满足开关的灵敏度效验； 4、其余电缆均满足要求。 二、整定后的电缆汇总 1、电缆的参数计算 电阻： o 毕业设计 煤矿供电 第 14 页 共 31 页 电抗： o 式中： 电缆每千米电阻值 ，查表十三、十四选取； 电缆每千米 电抗值 ，查表十三、十四选取； L 电缆长度， 2、列表如下： 代号 电缆型号大量技术参数备注L r o x o R 0 - 1000 - 3 35 450 L 2U - 1000 - 3 25+1 10200 L 3 、 L 4 、L 9 、 L 10 、L 11 、 L 12 、L 16 、 L 17 、L 18 、 L 21 、L 22 、 L 23 、L 26 、 L 2710 L 5 160 L 6 、L 70 - 1000 - 3 50两根电缆并联使用160 L 80 - 1000 - 3 50两根电缆并联使用300 L 13 U - 1000 - 3 25+1 10 300 L 14 0 - 1000 - 3 50 300 L 15 0 - 1000 - 3 50 60 L 19 0 - 1000 - 3 50 400 L 20 0 - 1000 - 3 50 800 L 24 U - 1000 - 3 25+1 10 60 L 25 0 - 1000 - 3 50 400 L 28 0 - 1000 - 3 25 429 L 29 U - 1000 - 3 25+1 10 50 L 30 U - 1000 - 3 25+1 10 20 L 31 U - 1000 - 3 25+1 10 50 L 32 0 - 1000 - 3 25 80 L 33 U - 1000 - 3 25+1 10 60 L 34 500 - 3 4+1 4 60 第四章 短路电流计算 第一节 短路电流 供电系统中发生短路的主要原因有：由于电气设备的导电部分绝缘老化损坏、电气设备受机械损伤绝缘损坏、过电压使电气设备的绝缘击穿所造成；运行人员误操作；线路断电等等都会造成短路。发生短路。它产生电流的热效应、电流的电动效应、电流的磁效应、电流产生电压降，都会对供电系统的安全、可靠运行带来影响。 毕业设计 煤矿供电 第 15 页 共 31 页 一、计算短路电流的目的 1、对高压配电箱，三相短路电流用于效验其分断能力、动稳定性和热稳定性； 2、对于低压开关，三相短路电流用于效验开关的分断能力； 3、两相短路电流用于效验保护装置的灵敏度。 二、短路点的选择 1、效验开关分断能力、动稳定性、热稳定性的短路点选在开关所在处； 2、效验保护装置的灵敏度的短路点，选在开关保护范围末端； 3、选择结果如图； 第二节 短路计算 一、计算回路的总阻抗 1、短路回路电阻包括变压器、电缆、电弧电阻；阻抗包括变压器、电缆。 2、计算公式 电阻： 电抗： 式中： 变压器电阻值， ； 变压器电抗值， ； 回路所包含电缆电抗之和， ； 回路所包含电缆电阻之和， ； 电缆每千米电阻值 ，查表十三、十四选取； 注：由于 1#、 2#高压配电箱灵敏度效验不合格，故加大 容量至 20021 点的短路电流，从而使灵敏度达到要求。 二、短路计算 1、计算公式 两相短路电流： 222N 三相短路电流： 222N 式中： 变压器二次侧额定电压， 693V； 短路回路电阻值 ,电抗值 ； 2、计算如下表： 毕业设计 煤矿供电 第 16 页 共 31 页 短路点 变压器电缆电弧 总阻抗两相短路电流三相短路电流代号 值 代号 值 代号 值 代号 值 代号 值 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X