矿井综采工作面供电系统设计

aa技术学院设计题目：综采工作面供电系统设计 a：：：：毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计(论文)，是我个人在指导教，指导教师签名： 日日使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定，即：按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版，并提供aa作者签名： aa允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位 aa指导教师评阅书一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格□优□良□中□及格□不及格□优□良□中□及格□不及格案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)？□优□良□中□及格□不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格a□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格 年月日a评阅教师评阅书一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)？□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格 年月日aa教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价：1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格况□优□良□中□及格□不及格□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)？□优□良□中□及格□不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格a□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格 教研室主任(或答辩小组组长)：(签名)年月日a年月日a前a言为期两年的学习，使我掌握了本专业的相关知识。我设计的题目是：综采工作面供电设计。综采工作面机电设备的容量增大，机械化程度的提高，为加快工作面的推进速度，提高生产效率，对煤矿供电设备选择有了更严格的要求设计的主要内容有：主变压器的选型，供电系统的拟定、低压电缆的选择、低压开关及过流保护动作值的计算和整定等。在相关的设计计算中，设计过程中遇到很多新问题，通过查阅资料本人水平有限，加之时间仓促，在设计中缺漏和不妥之aa 一工作面概况 3煤层情况 3采煤方法 4 第二章采区变电所位置的确定 4 第三章采区供电系统的拟定原则 5一采区高压供电系统的拟定原则 5二采区低压供电系统的拟定原则 5 第四章采区负荷的计算及变压器容量、台数确定 9一采区主要设备 9二综采工作面供电系统负荷计算 9第五章高压配电箱与高压电缆截面选择 12aa 二、高压电缆选择 12第六章低压供电电缆的选择 14、低压电缆主芯线截面必须满足的条件 14 三、选择采煤机机组供电的电缆 15 第九章综采工作面低压保护装置的整定计算 25 结束语 32 第一章综采工作面概况一工作面概况aa工作面走向长1064米，倾斜长度平均为139米，总面积为147937二煤层情况2.3米。中间较薄，采煤方法aaaa。ZZ第二章采区变电所位置的确定一采区供电对电能的要求 (1)6KV以上高压和对低压有特殊要求的用户为额定电压的+7%~-7%。 (2)低压照明用户为+5%~-10%。2相电压不平衡得aa3供电系统安全、可靠、经济、质量。aa二费用和环境要求硐室荷中心(采区工作面)进行供电。第三章采区供电系统的拟定原则一采区高压供电系统的拟定原则进线开关；二采区低压供电系统的拟定原则aa三采取系统设备布置图a班级高矿电083123序号液压支架82双滚筒采煤3刮板输送机104破碎机115液压绞车126电磁起动器137转载机14a矿用高压配电箱来至中央变电所移动变电站移动变电站液压泵站液压绞车采煤机刮板输送机破碎液压泵站液压绞车aaa第四章采区负荷的计算及变压器容量、台数确定一采区主要设备1)工作面设备煤机2)工作面运输巷设备ZGZ-90型乳化液泵站乳化液箱XRXTA2台二综采工作面供电系统负荷计算1)电压等级的容量与布置，采用660V和1140V两种电压等级供电，照明灯电压为aa2)负荷统计表额定电压成组负荷计算负变压器负荷计算算容量1机绞车1110.60.752031210.8390计功同率时/K系W数额定功率aa00.530.7522277机机机站23)变压器容量及台数的确定ST＝∑PNKdeKs/cosφTwmaaaKs——采区重合系数，取1aaaST＝∑PNKdeKs/cosφTwmKs——采区重合系数，取1aa第五章高压配电箱与高压电缆截面选择选择aaaa (1)配电装置额定电压：选定为6KV。 (2)配电装置额定电流应大于移动变电站的最大长时工作电流。I＝SNT/3VNT=400÷(1.73×6)=38AN，根据需要选用BGP41-6(10)400-B型隔爆真空配电箱三台，其主要技控制负荷名称控制负荷名称型号额定电流/AKBSGZY-400/6移变BGP41-6(10)400-B400额定短路开断电流/KA额定电压/KV6所选高压配电箱，其断流容量为100MVA，是国内最大容量，比设1)型号选择BGP00-B型隔爆真空配电箱向工作面移动变电2)按长时允许持续电流的截面选择aaaa：a缆，其长时允许载流量I=121A。pI=121A＞I=43A(满足发热条件)Pca3)长度的确定mmmm工作面走向长度1064m，采区变电所到综采工作面运辅顺槽移动变电mm4)校验mm4)校验 (1)按允许电压损失校验采区变电所至移动变电站的电缆电压损失计算caca00NI——电缆中的负荷电流，A，前面已计算出为43A。caL——电缆线路长度，km，前面已知9.9km。acaaaR、X——电缆线路单位长度的电阻及电抗，00Ω/km。经查表可知，6kv级3×25mm2(铜芯)电缆的R＝0.01Ω0/km、X＝0.0019Ω/km。0NNYPJKV型型高压配电柜~1#移动变电高压配电柜~2#移动变电第六章低压供电电缆的选择一、低压电缆主芯线截面必须满足的条件所以应保证流过电缆的最长时工作电流不得超过其充许持续电流。2、正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在额定电压的aa95%-105%范围内，个别特别远的电动机端电压充许偏移8%-10%。aa3、距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常启动，并保证其启动器有足够的吸持电压。aa4、所选电缆截面必须满足机械强度的要求。定1)对于一般移动设备，其供电电缆可选4芯的，其中3芯作为向电动2)对于采煤机组，工作面刮板输送机和转载机等移动设备，一般选6缆1)型号选择2)按机械强度选择截面采煤机机组低压电缆保证强度在35~50mm23)按长时允许持续电流的截面选择a==37V电缆，其长时允许载流量I=205A。pI=205A＞I=173A(满足发热条件)Pca4)长度的确定mmmm5)按正常工作时的允许电压损失选择电缆截面 (1)变压器的电压损失U为T变压器电压损失变压器电压损失表(查《煤矿电工学》中的变压器的技术数据表得电阻电抗压降百分比和二次侧电压)加权平均功率因数(Φ0.7/0.71二次侧额4008740.61(V)变压器计算负荷容量(KVA)比5.4790ΔU=NTa负荷集中的干线电缆线路的电压损失负荷集中的干线电缆线路的电压损失(查《煤矿电工手册》中电缆的电导率表)式中S---变压器的计算负荷容量,KVATS---变压器的额定容量(查所选变压器的技术数据)，VNTU---变压器二次侧额定电压(查《煤矿电工学》中的变压器的技术2NT数据表)ur%、ux%---变压器电阻压降百分比，电抗降压百分比，可查《煤矿电工学》中的变压器技术数据表φT---变压器所带负荷的加权平均功率因数角， (2)负荷集中的干线电缆线路的电压损失ΔUms线路所线路所在定电压所带负荷的计算功率(KW)312称负荷集中的干线电缆线路主芯线截面积mm2(V)导电率m/长度(m)374msUyANscms=28VP---干线电缆所带负荷的计算功率，KW；caA---干线电缆的长度、m,主芯线截面积，mm2；msar---干线电缆导电率(查《煤矿电工手册》中电缆的电导率表)，sc (3)支线电缆电压损失ΔUbl支支线电缆电压损失(查《煤矿电工手册》中电缆的电导率表)线路所在n(V)支线电缆3123707011405327所带负荷的计算功率Pca 导电率m/ΔUbl(V)主芯线面积Ams长度Lms(m)式中P---支线电缆所带负荷的计算功率，KV；blU路所在电网的额定电压，V；Nr---支线电缆导电率(查《煤矿电工手册》中电缆的电导率表)，sc由上述计算可得，全部低压电网的总电压损失ΔU应为ΔU=ΔU+ΔU+ΔUTmsbl=37V+28V+27V=92VTΔU---干线电缆的电压损失，V;msaaΔU---支线电缆的电压损失。bl2)低压电网的充许电压损失按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。为了保证用电设备的供电质量，低压电网的充许电压损失为N2NT允许电压损失UUPΔU=U-0.95×UP2NTN=117V在正常工作时，采区低压电网的总电压损失ΔU应不大于低压电网的充许电压损失ΔU,即PΔU≤ΔU=117VP1140V电网允许电压损失为117V>92V，所以电缆截面满足电压损失的要求(经计算，至采煤机电动机的总电压损失小于92V)。3)按允许电压损失选择干线电缆截面干线电缆的充许电压损失：aa干干线电缆的充许电压损失支线电缆电压1140V电网允损失U许电压损失UT2711753干线电缆充许电压损失变压器电压UTaaΔU=ΔU-ΔU-ΔUpmsPTbl=(117-37-27)V=53V式中ΔU---干线电缆的充许电压损失，V;pmsΔU、ΔU---分别是变压器和支线电缆的电压损失，V;Tbl根据干线电缆的允许电压损失，得出其满足电压损失的最小截面为：计算电压损失的最小截面计算电压损失的最小截面Ams.minms(m)(V)Ams.min数KU(V)NPNA=ms.minKPL103UyUNscpms式中A---干线电缆满足允许电压损失的最小截面，mm2ms.minL---干线电缆的长度，m；ms经上述计算结果可得选用的电缆是符合要求的，a额额定电流计算额定功率(KW)额定电压(V)额定电流(A)刮板输送机机液泵站经上述计算结果查《煤矿电工学》中的查表选出：采煤机的电缆截面为50mm2；刮板输送机的电缆截面为25mm2；皮带输送机的电缆截面为转载机的电缆截面为破碎机的电缆截面为25mm2；液压泵站的电缆截面为aaaaa刮板输送机的电缆皮带输送机的电缆转载机的电缆破碎机的电缆液压泵站的电缆第七章采区低压短路电流的计算一、综采工作面短路电流计算图。a采取变电所a采区配电点采煤机组1111液压泵站11转载机11X---电源电抗;x---变压器电抗;x---干线电缆的电抗;x---支线电G1msblaa---变压器电阻；R---干线按电缆的电阻；R---支线电缆的电阻。1msbl二、短路回路阻抗计算变压器的电阻，变压器的电阻，电抗计算(变压器电阻压降百分比,电抗降压百分比，可查变压器技术数据表)1.20.0220.197分比分比(MVA)0.615.4740010u%U2R=r2N.NTS10u%U2X=2NNx.TS=0.197式中u%、u%---变压器电阻压降百分比，电抗降压百分比，可查变压rx器技术数据表aamsR=Lms/γms=990÷(42×25)=0.94X=xLms0ms=0.07х0.99=0.041Rbl=Lb1/γA=374÷(53х70)=0.1X=xLbl0bl=0.07х0.374短路回路的总电阻、电抗计算短短路回路的总电阻、电抗计算变压器干线电支线电变压器干线电支线电短路回路短路回路的电阻缆电阻缆电阻的电抗缆电抗缆电抗的总电阻的总电抗0.0220.940.10.1790.0410.0261.0620.246∑R=R+R+RTblmsaa=0.022+0.94+0.1=1.062∑X=X+X+XTblms=0.179+0.041+0.026=0.246两项短路电流的计算UI(2)=2N.Ts2R2+X2==521A式中I(2)---两相短路电流，As∑X---短路回路内一相电抗值的总和，三相短路电流的计算I(3)=1.15I(2)=599Ass第八章采区低压电器选择1、按综采工作环境选择：高、低压控制开关一律采用矿用矿用隔爆aaaa2、按工作机械对控制的要求选择：1)供电线路总开关和分路开关，一般选用低压自动馈电开关；2)对不需要远方控制或不经常启动的小容量机械，如小水泵等，一般选用手动启动器；3)对需要远方控制、联锁控制的机械，如采煤机、运输机等，一般选用电磁启动器；4)对需要经常正、反转运行的机械，如调度绞车等，一般选用可逆器；5)40KW及以上电动机的控制设备，应使用真空电磁启动器。6)当电缆长度不够或电路需要有分支时，应选择电缆插销、电缆连接器或电缆接线盒。3、开关的保护装置要适应电网和工作机械对保护的要求：1)变压器二次侧低压总馈电开关应设短路、过载和漏电保护；2)变电所内其他分路配出开关和配电点的总开关应设短路、过载保护和有选择性漏电保护；3)直接控制电动机的各种启动器，应设短路、过载、断相和漏电闭锁，其中对于控制小功率的启动器，可不设过负荷保护(如回柱绞车)；4)控制煤电钻的设备，必须选用具有漏电、短路、过载、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护装置。aa3、综采工作面低压开关型号的确定经上述计算结果查《煤矿电工学》表7-14矿用隔爆型电磁启动器技术数据，选用了BXB1-500/1140型隔爆自动馈电开关3台，采煤机的电缆FYQC—300G-1140/660隔爆型电磁启动器7台。第九章综采工作面低压保护装置的整定计算综采工作面低压保护装置的主要有过载保护和短路保护两种，因开关的不同而设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。过载保护的动作值按照大于额定电流整定，短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。一、熔断器熔体的选择计算在选择井下低压开关设备时，熔断器的型式和电压等级已经确定，在此只需要选择熔体的额定电流，并校验熔体的灵敏度和熔断器的分断能力。1、按正常条件选取熔体额定电流1)井下采、掘运机械常用电动机的额定电流和额定启动电流，可按电动机额定电流的5-7倍近似的估算其额定启动电流，电动机功率较大者I=(5-7)I≈6IN.stNNaa=894AN2)保护电缆支线对于笼型电动机，熔断器作短路保护，熔体的额定电流I894I≈1.8~2.5---当电动机启动时，保证熔体不熔化的系数，在不经常启动或负荷较轻.启动较快的条件下，系数取2.5；而对于频繁启动或负荷较重.启动时间较长的电动机，系数取1.8~2；N.FI---电动机的额定启动电流，A；若被保护的是几台同时启动的电N.st动机，则此电流为这几台电动机的额定启动电流之和。2)保护干线电缆保护干线电缆熔体的额定电流为：保护干线电缆熔体的额定电保护干线电缆熔体的额定电流启动电流最大的一台电机外，其余电动机的额定电流之和(A)被保护干线中启动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台笼型电动机的启动电流(A)保护干线电缆熔体的额定电流(A)I≈N.F≈ +612a=969.6A式中1.8~2.5---系数的意义与取值同式∑I---除被保护干线中启动电流最大的一台电机外，其余电动N.re机的额定电流之和，A；I---被保护干线中启动电流最大的一台或同时启动电流最大N.st的多台笼型电动机的启动电流，A；由于电动机的实际启动电流通常小于额定启动电流值，故上式中按额定启动电流计算结果偏大，在选择熔体额定电流时，宜取接近或略小于计3)保护照明变压器和电钻变压器 (1)保护照明变压器(保护装在一次侧)，熔体额定电流电流(A)562和(A)N.FKNT=62A式中I---熔体的额定电流，A；N.FI---照明负荷的额定电流之和，A；NaaKT---变压器的变压比；1.2~1.4---可靠系数。 (2)保护电钻变压器，熔体额定电流保护电钻变压器熔体额定电流的计算称变压器所带负荷起动电流最大的一台电钻电动机额定启动电流(A)其余负荷额定电流之和(A)变压器的变压比电钻变压器，熔体额定电流 8946125254I=N.F KT (IN1.2894=(+612)62=254A式中1.8~2.5---系数的意义与取值同式I---变压器所带负荷起动电流最大的一台电钻电动机额定启N.st动电流，A；∑I---其余负荷额定电流之和，A；N.re其余符号和系数的意义同前。4)保护127V的照明线路，熔断器作过载和短路保护，熔体的额定aaNFN式中∑I---照明灯额定电流之和，A。N1、按最小两相短路电流校验灵敏度熔体的灵敏度按下式校验：K＝s==5.3≥(4~7)SI254NF式中ISC－--被保护线路末端的最小两相短路电流，A；I---所选熔体的额定电流，A；N.FK---熔体的灵敏度系数；S4~7---保证熔体在短路故障出现时能够及时熔断的系数，《矿山供电》中表4-2在照明变压器和电钻变压器一次侧，所装熔体的额定电流值最大不的超过《矿山供电》中表4-2的规定，否则就不能保护变压器二次侧端子发生的两相短路故障。2、熔体额定电流与电缆截面的配合为了不使电缆在短路时时过热损坏，要求熔体的额定电流应与其所保护的电缆截面相配合。熔体的额定电流与电缆的最小截面相配合的关系见表3、熔断体分断能力的校验aa校验熔断体的分断能力，目的在于保证熔断器能够将其保护范围内的最大三相短路电流切断，并使电弧可靠地熄灭。熔断器的分断能力可按下I≥I(3)RFSC.maR.FI(3)---保护范围内的最大三相短路电流，A。SC.ma一般熔断器的分断能力多比较大，特别RTO系列熔断器，在380V电压下，它的极限分断电流可达50kA，井下低压电网短路电流都不会超过这个数值，可不必校验。但是对于像RM1和RM10系列15A和60A的熔断器，它的分断能力比较小，假若把它设置在采区变电所及其附近，只要变压器容量稍微大一点，二次侧的短路电流就可能超过它，并使其损坏。在使用时应引起注意，务必进行校验。二、过电流继电器的整定计算瞬时动作的过电流继电器或过电流脱扣器作短路保护，只需按短路保护整定即可。电子式过电流保护装置具有过载、断相、短路等多种保护功能。路保护。由于智能型开关中各种保护的整定值由程序按过载保护动作值自行设定，故只需设定过载保护的动作值即可。对于各短路保护还需按实际整定值进行灵敏度校验。aa1、保护装置动作值的整定计算保护单台或同时启动的多台笼型电动机支线1)过载保护：过负荷保护的整定的电流I=I=149AaN式中I---过载保护的动作电流值，A；a.0I---单台或同时启动的多台电动机的额定电流，AN法可精确整定在149A，所以其实际整定值也为149A2)短路保护：启动器短路保护的动作电流值为其过负荷保护实际整定值的8倍，所以其短路保护的实际整