采区供电系统毕业设计

设计条件与要求1.独立完成与毕业设计说明书配套的毕业设计0号图纸（或折合为0号图纸）一张（不包括毕业设计说明书中的插图）以上。

2. 把各章节中的计算、分析、比较以与最后确定的内容系统地加以说明。

3.毕业设计说明书一份7000字以上。

4.绘制一张A0供电系统图。

摘要电力是现代化矿山企业生产的主要动力来源，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方式双满足生产的需要。

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。

现代的煤矿生产机械无不以电能作为直接（用电动机拖动）或间接（用气压驱动）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，对提高经济效益与保证安全生产方面都十分重要。

本次设计的内容是采区供电。

井下采区变电所是井下各个动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济、合理将直接关系到人身、矿井和设备安全与采区生产的正常进行。

所以，在对采区变电所的位置选择以与供电设备的选择上必须有严格的要求，这样才能保证生产的顺利进行由于井下工作环境十分恶劣，因此，此次设计在供电上即采用可靠的防止人身触电危险外，还正确选择了电气设备的类型与参数，并采用了合理的供电、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。

本设计变压器选用矿用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站；高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空开关和低压矿用隔爆型真空馈电开关，各种设备的开关选用矿用隔爆型真空起动器。

高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。

通过短路电流、开关继电保护整定的计算和保护接地的确定，使其设计可靠性高、功能完善、组合灵活，以与功耗低，保证采区供电安全、经济、高效平稳运行。

关键词：变电所，电力，供电方式，采区变电所第一章采区变电所的发展采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全与采区生产的正常运行。

由于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，还必须正确的选择电器设备的类型和参数，并采取合理的供电、控制和保护系统，加强对电器设备的维护和检修工作，确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。

随着煤炭工业现代化的发展，采掘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。

以采煤机为例，从20世纪70年代初期的150kW 左右，增加到了现在的375×2kW，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2000－3000kW。

由于机械化程度的不断提高，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。

因为供电电压等级一定时，输送的功率越大，电网的电压损失越大，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：加大电缆截面，但有一定的限度，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变电站使高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可是供电电压质量得到较大的提高；提高用电设备的等级也是一个提高电压质量的有效措施。

目前国内生产的综采工作面电气设备电压等级为1140V，而且还将继续提高，现正研制3kV的采掘运电气设备，以适应生产发展的需要。

提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了供电质量，而且还降低了电网输电损耗。

机械化程度的提高无疑带动了采区用电的发展，则合理的设计采区变电所也是当前的重要任务。

第二章采区变电所位置的确定2.1采区变电所位置的确定采区变电所是采区供电的中心，它担负着整个采区的受电、配电、变电任务。

采区变电所的位置决定于低压供电电压、供电距离、采煤方法与采区巷道布置方式、机械化程度、采煤机组的容量大小等因素。

2.1.1 采区供电对对电能的要求（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》（gb12325—90）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：1.10kv与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%；2.压照明用户为+5%—－10%。

（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序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求（3）电网频率《电能质量电力系统频率允许偏差》（gb/t15543—1995）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%hz—－5%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。

（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。

（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2.1.2 对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、掘进与回采等进行供电。

所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处2.1.3 采区各级供电电压的范围在确定采区变电所的位置时，首先应按工作面的机械化程度和供电质量要求，选择采区供电电压以与移动变电站的设置地点。

根据机械化工作面采煤机组功率大、供电距离比其他机械设备远，且启动频繁、重载启动等特点，要求工作面输送机和采煤机组电动机启动时允许电压损失符合要求，保证机组启动时有足够启动力矩。

同时，要求保证机组控制开关在机组电动机启动时有足够吸合能力。

一般来说，炮采工作面选择380V或660V供电；普通机械化采煤工作面选择660V供电；综合机械化采煤工作面选择1140V供电；高产高效矿井综采工作面选择3300V供电。

另外，综采工作面均采用移动变电站供电。

2.1.4 采区变电所硐室的位置确定在采区巷道中要具体确定采区变电所硐室的位置，还要按以下原则确定：（1）变电所尽量接近负荷中心，保证与距离最远、容量最大的用电设备之间的电压损失在允许范围之内。

（2）应尽量少设变电所，并减少变电所的迁移次数。

在保证电压损失不超过允许范围条件下，一个采区最好只设一个采区变电所对全采区供电。

（3）通风良好，进出线与设备运输方便。

（4）顶、底板稳定并避免淋水。

采区变电所硐室不得设在工作面平巷中，一般设在盘区运输斜巷与轨道斜巷之间的联络巷内。

采区变电所硐室不需要另留保安煤柱，利用运输巷与轨道巷的煤柱即可。

在分层开采的盘区中，经过电压损失验算与硐室费用的比较，也可以将变电所设在压力稳定的岩层中，由它向各层工作面供电，而不必每层工作面都开凿变电硐室。

在开拓采区工作面巷道时，一般由采区变电所向掘进工作面供电，不另设掘进变电所。

当掘进大巷时，根据供电质量的要求，可利用联络巷作变电所。

如掘进速度较快，又无永久性采区变电所或联络巷可作掘进变电所时，应采用防爆移动变电站供电；采取安全措施，并经有关部门批准，也可在大巷一侧加宽巷道作临时掘进变电所用。

2.2 采区变电所的硐室与设备布置2.2.1对采区变电硐室要求(1)采区变电硐室应用不燃性材料支护，其通风，防水，防火，通道等安全措施要与其中央变电所相同。

(2)变压器可与变电设备布置在同一硐室内。

(3)采区变电所的、高低压设备一般应分开布置在不同侧。

(4)检漏继电器应放置在固定于硐室墙壁的支架上。

有备用电源线路或变压器，以保证供电的可靠性。

(5)各设备之间、设备于墙壁之间要留有维护和检修通道，不同侧面和背后检修的的设备不留通道。

(6)无值班人员的采区变电所必须关门加锁。

(7)大的变压器等设备直接通过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℃。

2.2.2采区变电所的设备布置采区变电所的硐室与设备布置基本同井下中央变电所，不同的时底板不需抬高。

不需留有备用开关位置。

高压设备和低压设备在两侧分布；也可将高、低压设备同侧布置，由变压器隔开。

如图2-1为采区变电所的布置图。

采区变电所内的主要电气设备与井下中央变电所基本相同，只是没有整流装置。

图2-1 采区变电所的布置第三章 采区变电所负荷统计与变压器的选择3.1 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。

3.2 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。

3.3负荷统计3.3.1变压器T1的负荷统计ΣPN T1=P1+P2=635+137=772 KW式中：P1、P2为采一与掘一工作面机电设备的额定功率。

3.3.2 变压器T2的负荷统计ΣPN T2=P3+P4=665+149=814 KW式中： P3 P4为采二与掘二工作面机电设备的额定功率。

3.4变压器容量确定1、计算容量A 9.210314.50U 3S I KVA 4.5517.07725.0cos P K S :T N.T T T ωm N d1T 111111=⨯===⨯=∑=ϕA 9.47103814U 3S I KVA 8147.08147.0cos P K S :T N.T T2T ωm2N2de2T 221=⨯===⨯=∑=ϕ式中：ΣPN ——变压器所带负荷额定功率之和ΣPN1=772 KW,ΣPN2=841 KW 。

ωm2de1cos K ϕ、——变压器所带负荷需用系数7.0K 5.0K de2de1==、 变压器平均功率因数7.0cos 7.0cos ωm21==ϕϕω、m （由附表十查到）N.T U ——变压器一次侧额定电压，10KV3.5变压器型号的确定经计算，考虑变压器的电压等级、巷道断面、运输条件、使用场所、配件来源等因数，该采区变电所内的电力变压器选用KBSG-500系列矿用干式变压器两台。