矿山供电设计

新疆工业高等专科学校课程设计说明书题目名称：某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计系别：专业班级：学生姓名：指导教师：完成日期：新疆工业高等专科学校机械工程系课程设计评定意见书设计题目：某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计学生姓名：专业：班级：设计时间：评定意见；评定成绩：指导教师（签名）：年月日新疆工业高等专科学校机械工程系课程设计任务书教研室主任（签名）系部主任（签名）年月日目录第一章采区变电器的选择 (1)第一节采区变电器的容量计算 (1)第二节设计依据 (1)第二章电缆的选择计算公式 (3)第一节按负荷电流选择电缆截面 (3)第二节按正常允许运行的电压损失选择电缆截面 (4)第三章电缆计算过程 (7)第一节顺槽胶带运输机的电缆计算 (7)第二节矿用干式照明变压器的电缆计算 (8)第三节上山胶带输送机的电缆计算 (9)第四节局扇的计算过程 (10)第五节装煤机的电缆计算过程 (11)第六节水泵的电缆计算过程 (12)第七节调度绞车的电缆计算过程 (13)第四章井下低压电网电流的计算 (14)第一节井下低压电网短路电流的计算 (14)第二节算井下低压网络短路电流计算公式 (15)第五章井下低压电网短路电流计算过程 (17)第一节上山胶带输送机的短路电流计算过程 (17)第二节顺槽胶带输送机的短路电流的计算过程 (18)第六章采区低压保护装置整定计算 (19)第一节上山胶带输送机继电器的整定计算 (19)第二节顺槽胶带输送机的继电器的整定计算 (20)前言采区供电计算首先要了解采区开拓系统；采煤方法及使用的生产机械设备；按生产机械设备的布置；似定采区供电系统图。

在此基本上；在选择变压器；电缆，电器设备’并计算短路电流及整定各种保护装置。

根据煤矿所能取得的点电源及矿用电荷的实际情况，并适当考虑到煤矿年生产的发展，安装安全可靠，技术合理性经济合理性。

变电站综合自动化是一个广泛采用微机化保护和危机运动技术，并对变电所的模拟量，脉冲量，开光状态量以及一些非电量信号量分别精心采集，经过功能的重新组合，并按照预定的程序和要求对变电所实现自动化监视，测量。

控制的集合体和全过程。

变电所综合自动化是将变电所的二次设备（包括测量仪表，信号系统，继电保护，自动装置，以及远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术，现在计算机技术，现代电子技术，通信技术和信号处理技术实现对全变电站的主要设备，配点线路和自动自动监视，测量和自动控制以及危机保护。

以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息。

利用计算机的告诉计算机能力和逻辑判断能力，可方便的监视和控制变电站内各种设备的运行和操作，变电站综合自动化正朝着以下几个方面发展：(1)功能综合化。

变电站综合自动化技术是建立在计算机硬件技术，数据通信技术，模块化软件上发展起来的。

它取代了变电所电磁式保护，监控装置综合了仪表屏，操作屏，模拟屏和变速器，远动装置，有载调压舞动补偿，中央信号系统和光子牌，微机保护和监控装置一起综合故障和故障测距。

小电流接地等装置。

(2)结构微机化。

综合自动化系统内主要部件是危机化的分布式结构，网络总线连接，将危机保护，数据采集控制等CPU同时并行运行。

（3）才做监视屏幕化，不管有人值班还是无人值班操作人员不是在变电所内就是在操作站内。

而对彩色大屏幕显示器惊醒变电所的方位全方位监视与操作。

常规方式下的指针表读数被屏幕数据取代。

常规庞大的模拟屏幕被CRT屏幕上的事实接线画面取代。

常规操作屏幕上完成的跳闸操作被CRT屏幕上的光标操作取代。

简而言之，面对计算机的色彩屏幕可以监视整个变电所内的瞬间变化。

煤矿生产包括开采，控制，运输，同分，排水，供电，洗选，装运，安全等多个环节。

在我国各处煤矿监控系统的基本要求。

考虑到通信的可靠行事煤矿安全的基本保障，着重分析了现在几种通信方式的优劣，并给出了该系统事实的基本框架从而使整个煤矿供电系统内部设备之间实现可靠快速通信成为可能，为最终实现井下危险地方无人守职提供良好条件。

目前监控系统任处于相互独立状态。

个环节自成体系。

信息孤立，系统量大，整体可靠性差，信息不能综合利用。

难以进行统一的自动化调度管理。

根据电力系统的通信化技术的法杖，为更好的对煤矿供电系统实现准确实时的监控。

设计了具有一定的使用价值的煤矿综合自动化监控系统。

根据煤矿供电系统的特殊性要求，和信贷系统的发展。

所以对煤矿井下采区中央变电所的配电系统进行课程设计。

第一章 采区变压器的选择 第一节 采区变压器的容量计算采区动力变压器的容量决定于该采取变电所供电负荷的大小。

由于准确的计算的计算供电负荷时一个比较困难的问题，因此，目前对煤矿供电负荷的计算任采用需要系数法，并用下列公式确定动力变压器的计算容量：wmk p S den ca φcos ∑=cA S —变压器的计算容量，KVAN p ∑—由该变压器的宫殿设备的额定总功率KW de k —需用系数wm φcos —加权平均功率因数第二节 设计依据煤矿负荷情况：本煤矿采区开拓为中间上山，其倾角为︒17分东西两翼第一向长600M 。

采区分为三个区段，每区段长250M ，工作面长130M ，煤层厚度1.8M ，煤质中硬，采用走向长壁后退式采煤方法，动翼掘进超前进行，两班出煤，一班修正，掘井三班生产。

局扇上山胶带输送机順槽胶带输送机煤电站小水泵调度绞车装煤机KVA wm k p Sca e d n 8.22365.057.05.255cos =⨯=∑=φ变压器容量—223.8KVA选择变压器的型号是——矿用动力变压器（K ——315/6） KS7型矿用动力变压器这是新型低能矿用动变压器。

油箱形状力变压器有长圆形和长方形两种，底部无滚轮但装有撬板，其余外部结构与KSJ 型相同，KS7型矿用动力变压器在线圈设计和绕制上进行了改革，使变压器得空载损耗和负载耗大大降低，为节约电能，应尽量推广使用线路供电系统图表4-2 2号变压器负荷统计表（P-112页）第二章 低压电缆的选择电缆芯线具有一定的阻抗，电流流过电缆时过电缆时会产生电压降，消耗一定的电能并使电缆发热，为保证电缆及电动机的正常运行，在确定低压电缆截面时选择。

第一节 按允许负荷电流选择电缆截面按允许负荷电流选择电缆截面公式为：ca p I I ≥式中：p I ——电缆长期允许符合电缆电流A ca I ——电流电缆的实际工作电流A 电缆的实际工作电流的计算： 向单台电动机供电的电缆 单台：N ca I I =WNN de bl U P K I ϕcos 3103∑⨯=式中：de K ——需用系数 WN φcos ——加权平均功率第二节 按正常运行允许的电压损失选择电缆截面采区低电压网的允许电压损失等于变压器二次额定电压减去电动机最小允许电压MO N p U U U -=2式中：p U ∆——采区电网允许电压损失VN U 2——动力变压器的二次额定电压VMO U ——电动机最小额定电压V表4-7 采区低电压网的允许电压损失：（1）求支线橡套电缆的电压损失=∆N U ()bl bl bl bl bl X R I ϕϕsin cos 3=对于低电压电缆网络，bl R x ≤ 可忽略bl Xbl bl bl R I ϕcos 3U bl = V将ALRγ带入式（1-1） 式中 bl U ——配电点中线路最长且负荷最大的支线电路电压损失γ——电缆材料的电系，铜53 铝取32bl I ——流过电缆的负荷电流A bl L ——该支线电缆的长度bl A ——该支线电缆的截面bl ϕcos ——该支负荷的功率因数如果用负荷功率代替负荷电流；mobl N N jo U p K I ηϕ⨯⨯=cos 3103V A U p K U MON N io bl ηγ310⨯=∆式中 io K ——负荷系数 N p ——电动机额定功率 mo η——电动机效率（2） 求变压器电压损失△bl U()T T T T bl X R IcaT U ϕϕsin cos 3+=∆式中 IcaT ——变压器计算电流AT R T X ——变压器换算相绕组，电抗，在变压器枝术数据中查表T ϕcos ——变压器功率因数等于（4-2） T ϕsin ——与T ϕcos 对应的弦值（3）按干线电流的允许电压损失ptl U ∆选择干线电流截面tl A求出T U ∆和tl p U ∆后，可根据式（4-10）求出干线电缆点的损失。

=∆ptl U -∆p U （U ∆+bl U ∆）式中△bl U 供电局里最远，负荷最大支线电流的损失。

（4）计算干扰电缆电压损失公式为△=n UptlN tl N de U U L p K ∆⨯∑γ310式中 △n U ——干线电缆的电压损失Ade K ——需用系数∑Np——电缆负荷的额定总功率tl L ——干线电路的长短γ ——导电系统，2/mm M ΩN U ——定电压Vtl A ——干线电缆的截面2mm根据已知求出的△ptl U 和式（4-17）可求出干线电缆的截面为：ptlN tl N de tl U U L p K A ∆⨯=∑γ310第三章 电缆计算过程第一节 带输送机的电缆计算过程（1） A p K I de bl 9589.09.06603103=⨯⨯⨯⨯=∑查表（4-4） U-000-3⨯25矿用橡套电缆，其长时允许电流113A（2）计算直流的电压损失△bl Uνγ6.2681.0256605310231009.03=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=∑ptlN tlN bl bl U U L p K U 1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压负荷系数 71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I K I n ot i cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（3）变压损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失()()1.426.183.263=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失23322.0466053102301009.010mm A U p K U mo N N io bl =⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆ηγ选标准截面502mm 的5031000⨯==ZQ 由表4-6的1.51=N I 根据表4-3电缆的长允许工作电流190A第二节 矿用干式照明变压器的电缆计算过程向固定设供电支线电缆允许负荷来选择。

根据式： （1）查表（4-4） 选U-1000-3⨯4 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算支线电电压损失bl U ∆AA U p K U mo N N io bl 3.24660501020028.01033=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆λγ （3）计算变压器电压损失T U ∆从列表1-5中选6/3157ks 型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0242.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5） 变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()1.426.183.263=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失：33322.0466053102301009.010mm A U p K U mo N N io bl =⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆ηγ选标准截面 2.53mm 的5.231000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流32AA WN U p K I mo N de bl 7.195.09.066031028.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ηφ第三节 上山胶带输送机的电缆计算过程（1）A WN U p K I moN de bl 1.8089.009.0660310809.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∑ηφ 查表（4-4） 选U-1000-3⨯25 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（3）计算支线电电压损失N U ∆A A U p K U mo N N io bl 7.289.0256605310300809.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆λγ（3）计算变压器电压损失T U ∆从列表1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5）变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()9.486.187.263=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失3333.299.4866053102301009.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑选标准截面353mm 的3531000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流32A（1）查表（4-4） 选U-1000-3⨯25 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（2）计算直流电压损失bl U ∆νηγ82.288.0256605310100208.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆mo N N io bl A U p K U（3）计算变压器的电压损失T U ∆从列表1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5）变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()ν76.417.1887.263=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失2332.176.4166053102010088.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑ 选标准截面42mm 的431000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流42A A WN U p K I mo N de bl 8.1988.088.06603102088.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ηφ（1）A WN U p K I moN de bl 1.8085.0660*******.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯=⨯=∑ηφ 查表（4-4） 选U-1000-3⨯25 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（3）计算支线电电压损失N U ∆νηγ91.489.02566053101503085.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆mo N N io bl A U p K U（3）计算变压器电压损失T U ∆从列表1-5中表7S -315/6型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()ν49.396.1891.463=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失33376.249.3966053103015085.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑选标准截面42mm 的431000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流42A（1）A WN U p K I moN de bl 76.395.075.0660310475.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ηφ查表（4-4） 选U-1000-3⨯4 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算直流电压损失bl U ∆νηγ61.389.046605310160475.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆mo N N io bl A U p K U（3）计算变压器的电压损失T U ∆从列表1-5中表6/3157-KS 型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5）变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()ν79.406.1861.363=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失23386.279.4066053103016085.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑选标准截面42mm 的431000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流42A（1）A WN U p K I moN de bl 7.1789.087.0660*******.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ηφ查表（4-4） 选U-1000-3⨯4 用橡套电缆，其长允许电流为：36A （2）计算直流电压损失bl U ∆νηγ51.189.0466053101201887.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆mo N N io bl A U p K U（3）计算变压器的电压损失T U ∆从列表1-5中表6/3157-KS 型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5）变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()ν37.486.1851.163=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失23392.237.4866053101812087.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑选标准截面42mm 的431000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 19.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第四章 煤电站的电缆计算第一节 煤电站的电缆计算（1）A WN U p K I moN de bl 44.386.0289.06603102.187.0cos 31033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ηφ查表（4-4） 选U-1000-3⨯4用橡套电缆，其长允许电流为：36A （2）计算直流电压损失bl U ∆νηγ87.086.0466053101002.187.01033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∆mo N N io bl A U p K U（3）计算变压器的电压损失T U ∆从列表1-5中表6/3157-KS 型变压器该变压器的线阻抗查表Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X变压器负荷系数71.03158.223===∆N cat ot i T S S K U 变压器计算电流A I k I n iot cat 2.18325871.02=⨯=⨯=（=n I 2258 差表1-5）变压器损失()νφ6.1876.00574.065.00240.02.18330cos 3=⨯+⨯⨯==bl bl bl bl R I U（4）计算干线电缆的允许电压损失：()()ν4.436.1887.063=+-=∆+∆-∆=∆bl ptl U U Up U（5）计算干线电缆的允许电压损失233082.04.4366053102.112087.0310mm U U p K A ptlN de bl =⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=∑选标准截面42mm 的431000⨯--ZQ 由表4-6的A I N 18.2=根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第二节 算井下低压网络短路电流计算公式4-3中为假定选择S 点位短路点，则S 点的三相短路电流计算()()()A X R U Z U IS NN2222233∑∑+==S 点的两相短路电流为()()()A X R U Z U IS NN2222223∑∑+==式中 ()2IS ——分别为短路S 处的两相短路电流和三相 短路电流AN U 2——变压器的二次额定电压VZ ——由电源到短路点每相的阻抗Ω∑R ∑X ——短路回路每相的总电阻，总电ΩT ∑Ω++=++=ca T ca L T R L R R R R R R 0 Ω+=+=∑L X X X X X T L T 0T T X R ,——变压器计算到低压绕组的每项电阻，电抗Ω L L X R ,——电缆线路至短路点的每项电阻，电抗Ω 00,X R ——电缆芯线每公里的电阻，电抗ΩL ——由电源到短路点的电缆长度Kea R ——短路点的电弧电阻，取Ω=01.0ea R查表4-8 1000 以内铠装电缆的电阻值，电抗值；查表2-9矿用橡胶电缆电阻值和电抗值；第五章 井下低压电网短路电流的计算过程第一节 上山胶带输送机的短路电流计算过程查表1-57ks 6/315型的电阻变压器每项绕组，电抗为； Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X查表253-1000-9U -4⨯橡套支线电缆每项芯线的电阻，电抗值分别为Ω0.732和.088.0Ω支线电缆的电阻Ω⨯=⨯⨯==--330103.1810732.025R L R bl bl支线电缆的电抗Ω⨯=⨯==-30102.2088.025X L X bl bl查表50310008420⨯----ZQ 铠装电缆每相芯线的电阻，电抗值分别为Ω517.0和Ω0637.0干线电缆的电阻Ω=⨯==16.0517.03.00R L R tl tl干线电缆的电抗Ω=⨯==02.00637.03.00X L X tl tlS 点短路时的短路回路阻抗∑Ω=+++=+=+=2123.001.00240.00183.016.0ca t bl tlR R R RR∑Ω=++=++=0796.00022.002.00574.0bl xl tX X XX()()∑∑∑Ω=+=+=23.00796.002123.02222X R ZS 点的两相短路电流()A Z U IS N 1500223.0690222=⨯==第二节 顺槽胶带输送机查表1-5-7ks —6/315型的电阻变压器每项绕组，电抗为； Ω=0240.0T R Ω=0574.0T X查表253-1000-U -9-4⨯橡套支线电缆每项芯线的电阻，电抗值分别为Ω0.732和.088.0Ω支线电缆的电阻Ω⨯=⨯⨯==--330103.1810732.025R L R bl bl支线电缆的电抗Ω⨯=⨯⨯==--330102.210088.025X L X bl bl查表50310008420⨯----ZQ 铠装电缆每相芯线的电阻，电抗值分别为Ω363.0和Ω0625.0干线电缆的电阻Ω⨯=⨯⨯==--330106.3610732.050R L R bl bl干线电缆的电抗Ω⨯=⨯⨯==--330104.410088.050X L X bl blS 点短路时的短路回路阻抗∑Ω=+++=+=+=23.001.00240.00366.016.0ca t bl tlR R R RR∑Ω=++=++=064.00044.00022.00574.0bl xl tX X XX()()∑∑∑Ω=+=+=24.0064.023.02222X R ZS 点的两相短路电流()A Z U IS N 7.1437224.0690222=⨯==第六章 采区低压保护装置整定计算第一节 上山胶带输送机继电器的整定计算上山胶带输送机线路中磁力启动 容件，并整定20080-DW 开关的电磁过流断电器。