矿山供电课程设计

矿山供电课程设计

Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

矿山供电课程设计说明书设计题目：采区供电设计

学院：职业技术学院

专业：矿山机电

班级： 2010级

学号：

学生姓名：

指导教师：高虹老师

2012年 11月 18日

目录

一、设计任务书 (1)

二、前言 (5)

三、6

四、采区 (7)

五、负荷统计与9

12

14

八、电气设备选择 (16)

九、保护装置的整定计算 (22)

十、井下保护接地系统 (22)

十一、变电所硐室及设备布置 (24)

十二、设计总结 (25)

十三、参考文献 (26)

一、课程（设计）目标及内容：

1、煤矿采区概况：本采区为缓冲倾斜煤层，东西走向，向南倾斜，倾角为10°，煤层 m，一次采全高，采区分为三个区段，区段垂高166 m，其中工作面长150 m。东西两翼布置工作面，走向长度为1000m；采煤方法采用长壁区内后退式，东西两翼各设一个综采工作面，采煤机用可调高的MLS3-340型双滚筒采煤机组，支护用

ZY35型支撑掩护式液压支架。井下中央变电所至采区变区距离为2000m，配电低压为6KV,中央变电所母线短路容量最大为60MVA,最小为50MVA.

2、采区设备布置如下：（1）—乳化泵XRB-110/30，（2）—SGB-764/264W刮扳机，17KW，（3）—电煤钻，，（4）—回柱绞车JH-14，17KW，（5）—局扇JKB-52-2，，（6）—装载机，132KW，等,..具体数据见统计表.,熟悉系统参数，建立系统的设计方案，写出部分的设计过程，画出电气主接线图；

3、学习和熟悉电气样本，特别注意对电气设备的选择。建立供配电系统的实际设计方案；

4、分析系统设计的特点，写出设计说明书（论文）。

课程（设计）要求：

1.分阶段程：

：布置设计任务，提出具体要求，讲解设计方法和思路

：学查阅设计资料文献

：定系统设计方案

：设计步骤进行各项目的计算设计

：撰写课程设计报告及绘制图纸

答辩。

2．主要参考文献

（1）《矿山供电》李树伟中国矿业大学出版社 2006 （2）《煤矿安全规程》 2009

（3）《矿山电力装置设计规范》

（4）《煤矿工业设计规范》

（5）《煤矿井下供电设计计算规定》

（6）《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则》

其他说明：

无

负荷统计表

二、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，对提高经济效益及保证安全生产方面都十分重要。本次设计的内容是采取供电。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、矿井和设备安全及采区生产的正常进行。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及参数，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。此次设计在高老师的谆谆指导下和组员的配合下顺利完成，在此，代表全供电组向高老师表示衷心的感谢限于设计者的水平，设计中不周全的地方，望老师在批阅中指出和更正。

设计者：

2012 年 11月 18日

三、采区、工作面概况

煤矿采区概况：本采区为缓冲倾斜煤层，东西走向，向南倾斜，倾角为10°，煤层 m，一次采全高，采区分为三个区段，区段垂高166 m，其中工作面长150 m。东西两翼布置工作面，走向长度为1000m；采煤方法采用长壁区内后退式，东西两翼各设一个综采工作面，采煤机用可调高的MLS3-340型双滚筒采煤机组，支护用

ZY35型支撑掩护式液压支架。井下中央变电所至采区变区距离为2000m，配电低压为6KV,中央变电所母线短路容量最大为60MVA,最小为50MVA.

四、采区供电系统图拟订

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）

如图一

五、负荷统计与变压器的选择

1、负荷统计如下表：

负荷统计表

2、变压器的选择

变压器型号的确定考虑到变压器的电压等级、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KBSG9系列矿用隔爆型干式变压器。

（1）、负荷统计一、a、变压器 T11 的负荷与T12负荷统计：∑PN11= ∑PN12=1257kw；

Kde11=Kde2=;cosθ=;

由变压器的计算容量公式得：ST11=ST12=1042 KVA

由《煤矿电工学》负荷统计表7--1查出:

变压器 T11、T12应选用：KBSG9-1250/6;

b、变压器 T21与T22 的负荷统计:

∑PN21= ∑PN22=340 KW;

Kde21= Kde22=1; cosθ=;

由变压器的计算容量公式得：ST21=ST22= KVA

由《煤矿电工学》负荷统计表7--1查出:

变压器 T21与T22 应选用：KBSG9-400/6;

c、变压器 T31与T32 的负荷统计:

∑PN31= ∑PN32=;

Kde31= Kde32=; cosθ=;

由变压器的计算容量公式得：ST31=ST32= KVA

由《煤矿电工学》负荷统计表7--1查出:

变压器 T31与T32 应选用：KBSG9-250/6;

d、变压器 T41与T42 的负荷统计:

∑PN41= ∑PN42=656 KW;

Kde41= Kde42=; cosθ=;

由变压器的计算容量公式得：ST41=ST42= KVA

由《煤矿电工学》负荷统计表7--1查出:

变压器 T41与T42 应选用：KBSG9-500/6;

e、变压器 T51与T52 的负荷统计:

∑PN51= ∑PN52=656 KW;

Kde51= Kde52=; cosθ=;

由变压器的计算容量公式得：ST51=ST52= KVA

由《煤矿电工学》负荷统计表7--1查出:

变压器 T51与T52 应选用：KBSG9-50/6;

六、电缆选择

电缆的选择是供电设计的主要内容之一，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及面积。电缆编号如图所示。

1、选择原则

a、按长时允许电流选择。

b、按机械强度校验。

注意：控制负荷相同的支线电缆可放在一起选择。

2 、选择

型号确定，

除煤电钻需

采用专用的

Uz系列电

缆外，其

余的支线采

用U系列

橡套电缆；

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。

七、短路电流的计算

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。

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；短路计算：一、计算回路的总阻抗

八、电气设备选择

型号的确定 1、井下使用的高压配电箱应选用隔爆型； 2、根据矿井设备真空化的要求，应选用具有真空断路器的配电箱； 3、从设备对保护装置的要求看，控制和保护高压电动机及变压器的高压配电箱应具有短路、过负荷、欠压释放保护、漏电保护； 4、条件限制时，至少应具有短路和欠压保护； 5、配电箱喇叭口的数目和内径需满足电网的接线要求。喇叭口的数目分类有：双电源式，共有三个喇叭口；单电源式，有两个喇叭口；联合使用时，仅有一个负荷电缆喇叭口。根据以上原则，选用；该型号配电箱具有短路、过载、漏电、失压和绝缘监视保护。

采区高压开关柜的选择的原则

(1)供电线路用总开关、分路开关和配电点进线开关，应选用隔爆型真空馈电开关。

(2)不需要进行远方控制及不经常启动的小型机械，一般选用手动启动器或插销式开关。

(3)需要进行远方控制、集中联锁控制或频繁启动的机械应选用磁力启动器。

(4)需要经常正反转的机械；应选用可逆磁力启动器。

(5)40kW 及以上的启动频繁的低压设备应选用真空磁力启动器。 2、选择计算公式及选择条件

1） 负荷长期工作电流

In= e n U S 3=10000

310)3.384815(3

??+= A

式中 In —长期工作电流，

Sn —受控制负荷计算容量，KVA ； Ue —电网额定电压，KV 。

根据负荷的长时工作电流选择KYGC-Z-25矿用一般手车式高压开关柜。

采区低压电气设备的选择

按照采掘机械设备配置情况，应选择安全、经济、合理的电气控制设备，依据“安全规程”教课书等要求，具体选择如下表：

3、根据电缆的长时工作电流选择低压开关

1）矿用一般开关适用于无沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井底车场几主要进风巷道中。矿用增安型开关适用于有沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井底车场几主要进风巷道和通风良好的硐室中。

2）矿用隔爆型开关可使用于沼气突出矿井的任何地点及有沼气和煤尘爆炸危险矿井的采区进风巷、回风巷道以及采掘工作面。矿用本质安全型和矿用隔爆兼本质安全型开关的应用范围同矿用隔爆型开关。

3）在选用矿用低压隔爆型开关时，其额定电压必须小于或等于被控制线路的额定电压，其额定电流要大于或等于被控制线路的负荷

长期最大实际工作电流。同时应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值。

4）矿用低压开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控线路所选用的电缆的条数及内径要求。一个喇叭口只允许接一条电缆。

4、根据电缆的长时工作电流选择低压开关。

低压隔爆开关的选择表如下：

5 磁力起动器的选择

1、选择原则

1）磁力起动器的额定电压必须大于或等于受控电动机的额定电压，其额定电流应大于或等于受控电动机的最大工作电流。同时要根据过流保护需要对过流保护需要对过流继电器选定适当的整定电流值。

2）磁力起动器进出线及控制线喇叭口内径必须符合连接电缆的最大外径要求，并且一个喇叭口只能接一条电缆。

3）工作机械不要求带负荷改变旋转方向时，可选用不可逆的磁力起动器。

4）磁力起动器必须具备良好的隔爆性能及可靠的过载和短路保护装置。对使用环境的要求与隔爆自动馈电开关相同。

磁力起动器的选择表：

九、保护装置的整定计算（略）

十、保护接地系统

1 保护接地系统应遵循下述原则：

(1)36V以上的由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、架构等，都必须有保护接地。

铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆和塑料电缆的接地芯线等均须接地。

(2)所有需要接地的电气设备，均应通过其专用的连接导线直接与接地网(接地母线或辅助接地母线)或铠装电缆的金属铠装层、铅护套相连接，禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。井下主接地极应在主副水箱中各埋下一块，主接地极应用钢板或者耐腐蚀的钢板制成，其面积不大于平方米，厚度不小于5毫米。在钻孔中敷设的电缆，如果不能够同主接地极相接时，应该单独形成一分区的极地网，其分区的主接地极应设在地面。

(3)所有必须接地的设备和局部接地装置，都应同井下主接地扳接成

一个总接地网。从井上独立的供电(包括钻孔供电)分区，如果不能阿主接地极连接时，可单独在井下或井上设置分区的主接地极，形成一个分区接地网。但其总接地网的接地电阻应满足要求。，

(4)主接地极应在主、副水仓中各埋设一块；矿井有几个水时，每个水平的总接地网都要与主、副水仓中的主接地极接。

(5)每个装有电气设备的碉室和配电点应设置辅助接地母线。

（6）下列地点应装设局部接地极，每个装有电气设备的硐室。

每个单独装设的高压电气设备。

每个低压配电点，如果采煤工作面的机巷，回风巷和掘进巷内无低压配电点时，上述巷道内至少应分别设置一个局部接地极。

连接动力铠装电缆的每个接线盒：

局部接地极可设在巷道水沟内或其它就近的潮湿处，设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于平方米，厚度不小于3毫米的钢板或者具有相同有效面积的钢管制成，并平放于水沟深处，设置在其它地点的局部接地极，可用直径不小于35毫米，长度不小于米的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5毫米的透眼，并垂直埋入底下。

（7）接地网上任一保护接地极点测得的接地电阻不得超过2欧姆，每一个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或者其它相当接地导线）的电阻值不得大于1欧姆。

（8）连接主接地的接地网线，应用截面不小于50平方毫米的铜线，截面不小于100平方毫米的镀锌铁线或者厚度不小于4毫米，