0 前言
本设计书是根据辽工大职院《机电设备维修与管理》毕业设计要求与图纸配套而编写的毕业设计说明书。
学校安排的毕业设计，是对我们所学习专业知识的总结和运用，培养我们的自学能力和独立设计能力，机电设备维修与管理专业的设计是采用煤矿井下供电理论知识，具体解决煤矿井下供电设计的有关技术问题。
本设计是以清河门矿井下采区模拟负荷的资料为基础，遵循《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》、《煤矿井下供电设计规定》等技术要求，在保证安全、可靠的基础上进行经济技术比较，选择最佳方案。设备选型应采用定型成套设备，尽量采用新产品，积极采取措施减少损耗，节约能源。
本设计书共分六章，第一章阐明了井下供电设计的目的、任务和要求;第二章按井下供电技术程序，对设计环节进行分析、阐明;第三章对井下高低压电缆的选择进行确定、并对支线和干线电缆的选择进行效验，电缆芯线截面按机械强度和允许电压损失进行选择;第四章对井下短路电流进行计算，并对高、低压电网的短路参数进行计算;第五章对井下电气设备高低压进行选择，分别按工作条件、工作电压、短路容量、动热稳定性条件进行校验;第六章对井下漏电保护及接地系统的整定，并对采区供电设计的几个问题进行分析，并提出解决方法。
由于编者知识水平有限，本设计书难免有错误和不妥之处，恳求广大读者批评指正。
编者：
2008年6月20日
1采区供电技术概况
1.1 采区供电技术的目的、要求及任务
采区供电是整个井下供电的一个重要组成部分，同时也是井下采煤机械化，电气化的物质基础，他对整个采区的正常生产和安全影响极大。因此，正确地进行采区供电设计是十分必要的.
1.1.1采区供电设计的目的
井下采区供电设计的目的是应用煤矿井下供电理论知识具体解决井下供电的技术问题，使学生学会查阅技术资料和各种文献的方法，培养计算数据，绘制图表，编写技术资料的能力，掌握井下供电技术的技术经济政策及安全规程的规定，完成井下采区供电设计的内容及对机电技术员的基本训练。采区用电设备技术特征表如表1-1。
1-1 采区设备技术特征表
Table1-1 mining area equipment technical characteristics of table
1.1.2 对井下采区供电设计的基本要求
1）设计要符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电》等规程和技术资料
2）设计遵循煤矿工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选择最佳方案。
3）设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术，新产品，国产设备，积极
用电设备名称 电动机型号
设备台数
电动
机额定功率/kw
每台
设备电动机数
额定电压
额定电流/A
额定功率因
数
工作
启动 工作 启动 综采设备 SML3-340采煤机 DMB-170S 2 170 2 1140
100.1 688 0.86 SGB-764/264型可弯曲刮板运输机 YBYC132K
W-4 2
110
2
1140
68.6
779
0.85
SSJ100/|125可伸缩带式输送机 JDSB-125 2 125 1 660
32.9 213.8 0.86 XR213-45乳化泵 JB3-250m-4 4 45 1 1140 26.8 187.7 0.83 JD11.4调度绞车 JBJQ-11.4 6 11.4 1 660
12.9 72 0.87 SZB-764/132型转
载机 YBYC132K
W-4 2 110 1 1140
65.5 458.8 0.85 JH-14J 回柱绞车 BJQ271-6 2 17 1 660 19
93
0.85 XPB250/喷雾泵 JB3-180L-4 2 30 1 660 31.24 218.7 0.84 BZ80-2.5煤电钻 MZ2-12
2 1.2 1 660 3.2 0.84 上山运输设备
SDJ-800皮带机
DSB-75
2
40
2
1140
23.56 164.9
0.86
采取措施，减少电能损耗，节约能源。
4）技术质量确定技术的先进性，经济的合理性，安全的适用性。
1.1.3采区供电设计的任务
1）采区变电所和工作面配电点位置的确定。
2）采区供电系统的拟订。
3）采区变电所的负荷统计及变压器容量、型号、台数的选择。
4）采区高压电缆的选择。
5）采区低压电缆的选择。
6）采区电网短路电流的计算。
7）采区高低压配电装置的选择。
8）采区高、低压开关保护装置的整定计算。
9）井下漏电保护及井下保护接地系统。
10）采区变电所的硐室及设备布置。
11）编制设计说明书及绘制图纸的要求。
1.1.4 采区供电设计说明要求
1）设计说明书应反映出设计人员的基本设计思想，设计方法和步骤，给出主要计算公式和设备选择结论及技术特征。
2）设计中设备选择结果应以表格形式反映，避免重复。
3）设计说明书内容完整，计算准确，字迹清晰，图示清楚按规定格式打印输出，设计图纸清晰整洁。
4）设计说明书须附英文内容摘要。
2 采区变电所的位置、供电系统及主变压器的选择确定
2.1变电所及配电点位置的确定
2.1.1采区变电所的位置确定
采区变电所是采区供电的中心，它担负着整个采区的采电、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、采煤方法及采区巷道布置方式、机械化程度、采区机组的容量大小等因素。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及移动变电所的设置地点。根据机械化工作面采煤机组功率大小，供电距离比其他机械设备远且启动频率，重载启动等特点，要求工作面输送机、采煤机和采煤机组的电动机启动允许电压损失应符合要求。保证机组启动时有足够的启动力矩。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，我们本次设计的采煤工作面为综采工作面，采用移动变电站供电。
本设计把采区变电所的位置设置在运输斜巷与轨道斜巷之间的联络巷内。
2.1.2移动变电站位置确定
移动变电站是由特制的高压配电箱，干式变压器和低压配电装置组成的整体，安放在平车上，可在平巷的轨道上移动。采用移动变电站供电的优势是缩短低压供电距离，减少电压损失，随工作面的移动而移动。一般用于综采工作面供电。
移动变电站一般设置在工作面平巷，距工作面150m-300m，工作面每向前推进100m-200m,变电站向前移动一次，使综采工作面的低电压供电距离不超过500m。移动变电站的设置原则是靠近负荷中心，同时考虑安全性和经济性。
设置在运输平巷，其优点是靠近负荷中心；缺点是加大巷道断面，增大开拓费用和维护费用。
设置在回风平巷，其优点是不需要专设轨道和增大巷道断面；缺点是远离运输平巷的输送机，而且在专用回风巷内不得设置移动变电站。
设置在下一个工作面的回风平巷与本工作面运输平巷的联络巷内，其优点是既能位于负荷中心，又不需增大巷道断面；缺点是必须在采掘可以衔接的情况下选用。
设置在运输平巷的入口处轨道上山与材料上山的联络巷内，其优点是不需要增大巷道断面；缺点是距离工作面较远，在供电质量满足要求的情况下选用。
本设计采用布置方式的第一种，设置在运输平巷中。
2.1.3工作面配电点位置的确定
工作面配电点是将移动变电站送来的1140V或660V电能分配给采区工作面或掘进工作面的用电设备。
1）工作面配电点的位置及设备布置：
为保证安全，采煤工作面配电点一般设在距工作面50m-70m处的巷道中，工作面设备的控制开关应放在工作面配电点，采用远方控制。本次设计把采煤工作面配电点设置距工作面70m处巷道内。
2）配电点开关的设置：
工作面配电点设在控制工作面各种设备的电磁启动器以及煤电钻综合保护装置处。3台以及以上开关的配电点都需要设置自动馈电开关。实现断电检修和维护，保证人身安全。
2.1.4采区变电所硐室及设备布置
1）对硐室的要求：
①采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近地区5m之内的巷道支架应用耐火材料支护。
②硐室出口处必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门应能自动或手动关闭。
③为了通风良好，《煤矿安全规程》规定硐室长度超过6m时，必须在硐室两端各设一个出口，硐室内最高温度不得超过巷道中温度的5℃。
④硐室内敷设的电缆，根据《煤矿安全规程》规定要将黄麻外皮剥除掉，同时应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋，砂箱及干式灭火器材。
2）硐室内设置布置的要求：
①硐室内的高低压配电设备应分开设置，其间应留有大于0.8m的过道，电缆线路沿硐室墙壁敷设。
②硐室内所有电器设备的外壳要求有良好的接地，接地干线沿硐室内墙壁敷设，距地面一般0.5m，接地极埋设在附近水沟硐室中或有潮湿的地段，接地干线与井下主接地系统相联。
③变电所硐室尺寸，按设备数量及布置方式确定，一般不留设备位置。硐室内一不设电缆沟，电缆沿墙壁挂设。穿过硐室密门处需用Ф60mm的焊接钢管保护。
④硐室内照明设备采用KBY-15型15W127V的照明灯，灯距为4m，采用V-1000型电缆沿硐室拱顶敷设。
⑤硐室内高压电气设备必须在明显处挂有“高压危险”的告示牌，在硐室入口处应挂有类似告示牌，无人值班的硐室必须关门加锁。
⑥安装在巷道内的移动变电站或平车上的综合机械化采煤工作面的机电设备，对突出部分应根据《煤矿安全规程》与巷道支护之间的距离不小于0.25m，同输送机的距离应满足设备检查、检修的需要，并不得小于0.7m。
2.2 采区变电所的负荷统计及变压器型号、容量、台数的选择确定
2.2.1移动变电站台数的选择
使用采区变电所负荷统计，根据采区开拓、开采方法、系统的运行方式、负荷原则首先确定每台变压器担负的负荷进行负荷统计列表2-2。
用需要系数法统计：
由于工作条件的变化用电设备实际负荷随时都在变化，又由于生产环节的不同，在一组电气设备中，同时工作的实际台数可能小于其总台数。所以每组用电设备总的实际负荷ΣP，总是小于该组总的额定负荷ΣPn。将实际负荷与额定负荷的比值用需用系数Kde 表示。
综合机械化采煤工作面需用系数按经验公式计算见《煤矿电工学》19页（7-1）
表2-2移动变电站的选择结果及负荷统计
Table2-2 Mining District equipment technical characteristics of table
Kde=0.4+0.6
Pn
Pn max
(2-1)
式中：Pnmax —所带负荷中容量最大的一台电动机额定功率KW ΣPn —所带负荷的额定功率之和
根据需用系数即可求出成组负荷，称之为计算负荷Pca,其计算公式为：
Pca= Kde ·ΣPn （2-2） 式中：Pca —成组负荷的计算功率 KW Kde —成组负荷的需用系数
成组负荷的计算：
第一组： Kde=0.4+0.6
∑Pn
Ps
=
840
2170?×0.6+0.4=0.64KW
ΣPn= 170×2+110×2+40×2+45×2+110=840KW Pca= Kde ΣPn=0.64×840=537.6KW 第二组计算方法同上，结果为： Pca=157.62KW
变压器（移动变电站）型号的选择确定原则：
在确定移动变电站型号时，应考虑国产矿用变压器的电压等级和容量，同时应根据巷道断面、运输条件及备用容量等因素，对选用方案进行经济比较，选取最佳方案。
矿用动力变压器：目前我国煤矿井下主变电所及采区变电所内使用的动力变压器主要是KSJ 及KSJL 系列。均为矿用一般型设备，允许安装在无易燃，易爆性气体的环境中。矿用隔爆型干式变压器：KSG 及KSGLZ 系列矿用隔爆干式变压器主要用于有易燃及易爆性危险的场合，如井下采掘工作面等处。KSGB 矿用隔爆型干式变压器用于有甲烷混合气体和煤尘，具有爆炸危险的矿井中，作为煤矿井下综合机械化采掘成套设备的主要供配电装置。
隔爆移动变电站：KSGZY 型矿用隔爆千伏级移动变电站是根据我国煤矿井下采煤方式，由炮采及普通机械化采煤逐渐向综合机械化发展的需要而研制的一种成套高档供电设备，该设备即可用于综合机械化采煤工作面，也可在普通机械化660V 采区推广。
2.2.2移动变电站的台数的确定
移动变电站的容量选择：
1#移动变电站输出电压为0.692KV ，给SSJ1000/125型可伸缩带式输送机、JD11.4调度绞车、JH-14J 回柱绞车、XPB250-55型喷雾泵、B280-2.5煤电钻供电。
2# 移动变电站输出电压为1.2kv ，给SML 3-340型采煤机，SGD630/220可弯曲刮板输
送机，SDJ800型固定带式输送机，顺槽转载机，XR213-45型乳化泵。
选择向工作面供电的移动变电站（2#移动变电站）:
Kde=0.4+0.6
∑
n
s
P P 计算需用系数 （2-3）
ΣP n =170×2+110×2+40×2+45×2+110=840kW
K de =0.4+0.6
∑
Pn
Ps
=
64
.04.06.0840
2170=+??KW
Ps —容量最大的电动机的额定功率（因两台电动机同时启动故按一台对待）
Sca
MVA wm
Pn
Kde
7687
.0840
64.0cos =?=
∑? （2-4）
Ica=
A Un
Sca 38038/01140
732.17683==?=
（2-5）
?
cos wm —变压器负载的加权平均功率因数，查表2-2得?cos wm=0.7《工矿企业供电》
查表选择KBSGZY-800/6型隔爆移动变电站1台，其额定容量Sn.t=800，额定电压为6KV/1.2KV
选择向顺槽供电的移动（1#
移动变电站）计算方法同上，查表选择KBSGZY-315/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量S t n .=315，额定电压为6/0.693KV 。
KBSGZY-800/6型移动变电站的计算
移动变电站的负荷率： 48.0800
27682.=?=
=
t
n ca S S β
移动变电站的有功损耗： 2βnt it t P P P ?+?=?
=2.3+5.2×0.482
=3.49
移动变电站的无功率损耗 : 2
..0100
%100
%βt n t n S Ue S I Qt +
=
?
=
2
48
.0800100
5.5800100
5.1??+
?
=22.14 KBSGZY-315/6型移动变电站的计算:
移动变电站的负荷率： 36.0315
217.2252.=?=
=
t
n ca S S β
移动变电站的有功损耗： 2.βt n it t P P P ?+=?
=1.4+2.2×0.362 =1.68 移动变电站的无功损耗： 2
..0100
%100
%βt n t n S Ue S I Qt +
=?
=
2
36
.03151004
5.31100
5.2??+
?
=7.875+1.632 =9.6
3 高低压电缆的选择
3.1 井下高压动力电缆的选择确定
3.1.1井下高压电缆选择确定原则
1）按经济电流密度计算选定电缆截面，对于输送容量较大，年最大负荷利用小时数较高的高压电缆尤其应按经济电流密度对其截面进行计算。
2）按最大持续负荷电流校验电缆截面，如果向单台设备供电时，则可按设备的额定电流校验电缆截面。
3）按系统最大运行方式时，发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性，一般在电缆首端（馈出变电所母线）选定短路点。
4）按正常负荷及有一条电缆发生故障时，分别校验电缆的电压损失。
5）固定敷设的高压电缆型号应该按以下原则确定：
①在立井井筒倾角45°及其以上的井道内，应采取钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆。
②在水平巷道或倾角45°以下的井巷道内，采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆或钢带铠装铅包纸电缆
③在进风斜井下，井底车场及其附近，主变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铝芯，其他地点必须采用铜芯电缆。
④ 移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。
3.1.2选择计算步骤
1 确定电缆的长度：
根据电缆长度的确定原则，确定电缆的长度：
以采区变电所，移动变电站和采煤机的供电为例。确定电缆的长度。
从采区变电站到移动变电站电缆的长度：
L=20+20+1000-150=890M
从中央变电站到配电所的长度是：
L=1.1×6000=6600M
2 采区变电所至第一台变压器之间的电缆选择（1000m）
按工作条件选电缆型号：见《工矿企业供电》P157页表7—6，选MYPTJ型电缆。
按经济电流密度选定电缆截面
ed
mn e I I A =
(3-1)
式中
A e —导线经济截面积
mn I —线路正常工作时最大长时工作电流/A ed I —经济电流密度A/2mm
n
mn U S
I ?=
∑3 (3-2)
式中: ∑S —负荷统计表总容量 A I mn 8.961000
6348.1000=??=
ed
I 根据《工矿企业供电》P171取2.25A/2mm
ed
mn e I I A =
=43.52mm
选取标准截面积502mm 电缆
按长时最大工作电流校验:502mm 电缆工作电流148A ＞mn I =96.8A 按允许电压损失校验：高压配电线路允许电压损失取5%。?cos 中取0.75
电压损失为： ?yz U =6000?0.05=300V 线路实际电压损失为：
?U=3IR ?cos =3I
μ
L
?
cos (3-3)
式中：I — 高压电缆最大长时工作电流/A R — 各线段单位长度电阻Ω/kM S — 各线段的导线截面2mm L — 各线段的导线的长度kM
μ— 电缆芯线的导电率Ω2mm /m.
?U=60
75.05
.425010008.963=???
?V
按短路条件校验热稳定性
要求 S ＞S min (3-4)
S min =
i t C
I
)
3( (3-5)
式中 I )3(— 电缆首端最大运行方式时的三相短路电流为9.6kA 。
C — 导体材料的热稳定系数C=s p av sc C .τγγ，它与导体的电导率、密度、热容量和最大短时允许温升有关。
i t —短路电流的假想作用时间，s 。
S min =
i t C
I
)
3(=42.52
mm
故S=502mm ＞S min =42.52mm 合格满足要求。
3.2 采区低压动力电缆的选择
正确的选择低压动力电缆的型号，直接关系到供电的安全性、可靠性和经济性。
3.2.1 选择确定原则
1）在正常工作时电缆芯线的实际温度不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。电缆芯线的实际温升决定它所流过负荷电流，因此，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不超过它所允许的负荷电流。
2）正常运行时电缆线路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失，其端电压不得底于额定电压的95%。否则电动机等电气设备将因电压过低而过流，甚至过热而烧毁。
3）距离电源最远、容量最大的电动机时，因启动电流过大而对电网造成的电压损失也最大。因此必须校验大容量电动机启动时，是否能保证其他用电设备所必须的最低电压，即进行启动条件校验。
4）电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。根据现场长期工作经验，对不同用电设备要求电缆机械强度的允许截面见表2—23。采区经常移动的橡胶电缆支线的截面选择，一般按机械强度求的最小截面选取即可，不必进行其它项目的校验。对
于干线电缆，则必须首先按允许电压损失计算确定电缆截面，然后再按长时允许电流及启动条件进行校验。
5）对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足其要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。
选择计算步骤：
低压支线电缆的选择：
根据《煤矿井下供电设计指导》1章2节所拟定的供电系统，确定系统中各段的电缆长度，在确定电缆长度时，橡胶电缆按10%余量考虑，铠装电缆按5%余量考虑。
第一台移动变电站到采煤机的电缆的选择
根据《工矿企业供电》P172表7—20，选择满足机械强度的最小截面为752
mm。采煤机的额定电流为200A，根据《工矿企业供电》P165表7—12，选择满足其电流的值选择截面702
mm，其载流量为205A＞额定电流200A，允许长时允许电流。考虑到用电设备的实际负荷一般均小于其额定负荷，所以选择702
mm的电流是合适的。再考虑到控制上的要求，最后确定选用MCP—0.66/1.14—3?70+1?35+3?6型采煤机用屏蔽橡套软电缆。
从移动变电站供电的电缆，一般每段长100m。用插销式电缆连接器连接，这样可随移动变电站的移动方便的将电缆拆除或接入，所以选9段，总长度900m，考虑到电缆中间有8个接头及其两端与移动变电站的选择，电缆所需总长度为890+6?9=944m。因此选择总长度为1000m的电缆满足了供电距离的要求。
3.2.2选择计算步骤
向采煤机供电的支线电缆，考虑工作面长度150m，配电点与工作面的距离70m，则电缆长度L=K
l=1.1?（150+70）=242m。再增加机头活动长度5M和启动器连接处3m，所im
0t
以确定电缆长度为250m
刮板输送机的电缆长度： L=1.1×（150+70）=242m
带式输送机的电缆长度： L=1.1×70=77M，最后确定为80m
转载机电缆的长度为80m
固定带式输送机的电缆长度为1000m
乳化泵到配电点的距离为30m
从第一台变压器到可弯曲的刮板输送机支线电缆的选择
根据《工矿企业供电》P172表7—20，选择满足机械强度的最小截面为162
mm。刮板输送机的额定电流为137.2A，根据《工矿企业供电》P165表7—12，选择满足其电流值，选择面积为352
mm，其载流量148A＞额定电流137.2A。考虑到用电设备的实际负荷一般均小于其额定负荷，所以选择352
mm的电流是合适的。再考虑到控制上的要求，最后确定选用M YP—0.66/1.14—3×35—245m
其他支线电缆截面积的选择方法同上，见表3-1
表3-1电缆的型号
Table3-1 madel of cable
用电设备电缆型号长度/m 乳化液泵MYP-0.66/1.14-3×16 30
刮板输送机MYP-0.66/1.14-3×35 242
采煤机MYP-0.66.1.14-3×70-1×35 250
带式输送机MYP-0.66/1.14-3×10 70
转载机MYP-0.66/1.14-31×6 80
固定胶带机MYP-0.66/1.14-3×16 1000
煤电钻MYP-0.66/1.14-3×10 2200
回柱绞车MYP-0.66/1.14-31×6 2170
调度绞车MYP-0.66/1.14-3×16 30
4 井下短路电流的计算
4.1 高压电网短路电流的计算
4.1.1 计算短路电流的目的
供电系统中，故障最多的是短路，尤其以三相短路最为严重，为了校验电气设备在短路电流作用下的电动力效应和热效应，避免短路事故扩大，因此，在井下供电系统中应计算三相短路电流，用来对高压配电装置切断电流值、断流容量值、热稳定性及高压的热稳定值进行校验。
4.1.2 画出短路系统计算电路图
图4—1 短路系统计算电路
Table 4-1 Short-circuit system calculates circuit
变电所母线电源系统的电抗：
X=
S
av S U 2
=
100
3
.62
=0.4Ω
中央变电所到配电站的电抗：
R 1=R 0L=6×0.301=1.806Ω X 1=X 0L=0.06×6=0.36Ω
采区变电所到1#移动变电站电缆的阻抗值：
R 2=0.732×1=0.732Ω X 2=0.06×1=0.06Ω
1#移动变电所到2#
移动变电站的阻抗值：
R 3=0.732×0.003=0.0022Ω X 3=0.07×0.003=0.00021Ω
计算短路电流：
858
.176
.0806
.133
.632
2
)
3(1
=+?=
=Z
U I d kA
kA I d 363.182
.0538
.233.62
2
)
3(2
=+?
=
kA I d 36.182
.054
.233
.62
2
33=+?
=
I d1(2)=1.858×0.866=1.61kA
I d1(3)=1.858×2.55=4.74kA I d2(2)=0.866×1.363=1.18kA I d2(3)=1.363×2.55=3.47kA I d3(2)=0.866×1.36=1.18kA
I d3(3)=1.363×2.55=3.47kA
计算短路容量：
S d1(3)=1.732U e I d1(3)=1.732×6.3×1.858=20.27MVA S d2(3)=1.732×6.3×1.363=14.87MVA S d3(3)≈S d 2(3)=14.87MVA
表4—1 短路点的计算
Tabal 4—1 Short-circuit system calculates
短路点 1d 2d 3d
最大运行方式
)
3(d
I 1.858 1.363 1.36 )
2(d
I
1.61 1.18 1.18 d X 1.96
2.67 2.67 )
3(d
i
4.74 3.47 3.47 )()
3(MVA S d
20.27
14.87
14.87
4.2 低压电网短路电流的计算
4.2.1 计算短路电流的目的
1）为了正确的选择和校验电气设备，满足对短路电流的动稳定性和热稳定性要求，对于低压开关设备和熔断器等，还应按短路电流校验分断能力。
2）正确整定计算继电保护装置，是在短路故障发生能够准确可靠的运行。
4.2.2短路电流的计算
现在以采煤机三相短路为例计算三相短路电流，计算如图4—2。
图4—2 短路系统计算电路
Table 4-2 Short-circuit system calculates circuit
短路回路阻抗计算：因变压器容量较大，有因S 5 点处于千伏级电网变压比较小，因此高压系统的阻抗不宜忽略。
中央变电所母线的电源系统的电抗：
X 4.0100
3
.62
2
1==
=
Ss
U av Ω
中央变电所至采区变电所高压电缆的阻抗：
806.1301.062=?=R Ω
36
.0606.002=?==L X X Ω
采区变电所到1#移动变电站高压电缆的阻抗：
732
.01732.003=?==l r R Ω
06
.0106.003=?==L X X Ω
1#移动变电站到2#移动变电站高压电缆的阻抗：
0022.0003.07312.04=?=R Ω
00021.0003.007.04=?=X Ω
高压系统总阻抗：
5402.20022.0732.0806.104321
=+++=+++=∑R R R R
R Ω
092.0)
2
.13.6(540.22
2
'
==
=
t
k R R Ω
信息与电气工程学院 课程设计说明书（２01５/2016学年第一学期） 课程名称：企业供电系统工程设计 题目:杜家村煤矿3５kV变电所设计 专业班级： 学生姓名: 学号： 指导教师： 设计周数: 1周 设计成绩： 201６年1月１4日
目录 1 设计目的.................................................. 错误!未定义书签。 2 设计数据?错误!未定义书签。 2．1 给定数据............................................ 错误!未定义书签。 2.2 用电负荷数据?错误!未定义书签。 3 技术要求.................................................. 错误!未定义书签。 4 主要任务 (2) 5 变电所的设计?错误!未定义书签。 ５.1 负荷计算?错误!未定义书签。 地面６ｋV高压：?2 5．２短路电流计算?错误!未定义书签。 5．２.1 ３５kV母线K1点短路......................... 错误!未定义书签。 5.２.2 6ｋV母线K2点短路：?错误!未定义书签。 5．2.3 ６kV母线短路电流............................ 错误!未定义书签。 ５.3 供配电系统的设计方案技术及经济性对比................ 错误!未定义书签。 5.4 供配电系统图的拟定和绘制?错误!未定义书签。 5.4.1 一次侧的设计................................... 错误!未定义书签。 5．4.2 二次侧的设计.................................. 错误!未定义书签。 5．5 变压器的选择........................................ 错误!未定义书签。 5．6 主要电气设备的选择.................................. 错误!未定义书签。 5．6.1 高压设备的选择?错误!未定义书签。 5.6.2 选隔离开关..................................... 错误!未定义书签。 5.6.３低压设备的选择?错误!未定义书签。 ５．6.4 互感器的选择?错误!未定义书签。 ５.６．５高压熔断器的选择?错误!未定义书签。 5.７线缆的选择?错误!未定义书签。 5.7.1 母线的选择?9 5.7.2 各负荷电缆的选择?错误!未定义书签。 6 心得体会.................................................. 错误!未定义书签。 7 参考文献.................................................. 错误!未定义书签。 8 指导教师评语?错误!未定义书签。
第六章采区供电设计 一、采区变电所位置的选择 采区变电所的位置一般设在两条采区上山之间，在特殊情况下，也可以设在其它合适的地方，采区变电所的位置应遵循下述原则： 1、应尽量靠近采区用电设备的负荷中心； 2、顶底板条件好，且无淋水及地质构造影响； 3、通风条件好、设备运输方便，且进出线易于敷设。 二、确定供电电压及供电方案 1、采区及设备的供电回路确定 采区用电设备的供电回路数，决定于用电设备的负荷等级。采煤工作面或掘进工作面的所有机电设备，如果由于某种原因对它们停电，仅仅对产量有所影响，而不会引起人员生命发生危险等重大事故，此时，可采用单回路供电。 对于采区变电所的电源进线回路数要通过分析决定，如果一个矿井的采区较多，那么某一采区停电一段时间，对整个矿井的产量影响并不大，对这样的采区供电时，采用一路电源的供电系统便可满足要求了，不需要设置备用电源。 对于采用综合机械化采煤的矿井，如果仅设置一个或两个采煤工作面就能完成全矿的计划产量，频繁停电，必将影响全矿生产任务的完成，因此对这类采区供电时，便可考虑设置备用电源，采用双回路或环形供电系统。 对采区中的每一台机电设备来讲，如果停电，仅局部影响生产，采用一路电源对它们供电即可。 对于个别设置了地位十分重要的分区水泵的采区，由于这样的水泵属于一类负荷，如果它和采区机电设备由同一个采区变电所供电，那么对这样的采区变电所供电时，必须设置备用电源，而且由采区变电所对这些水泵供电时，也必须采用双回路或环形供电系统。 2、供电电压等级的确定 目前，在采区供电设计中，采区变电所的入线电压，一般采用6000V。对出线电压，380V 的电压已逐步淘汰。由于设备的功率越来越大，为了减少线路的电能损失，一般在660V与1140V电压之间。对于功率较大的设备，要尽可能选用1140V的电压等级。对一般功率的设备，要视具体情况而定。部分大型现代化矿井综采工作面电牵引采煤机组已使用3000V电压。 三、负荷分析与统计 为了正确地设计一个新采区供电系统，首先必须对采区的负荷情况进行全面分析，其内容包括：用电设备的名称、数量、电压等级、功率、功率因数、负荷系数等有关参数，另外
某煤矿（整合0.15Mt/a）供电设计 （仅供参考） 第一节供电电源 一、供电电源 某煤矿矿井双回路电源现已形成，其中：一回路电源由1#变电所10kV直接引入，LGJ-70型导线，距离矿区7公里；另一回路电源由2#变电所10kV直接引入，LGJ-120型导线，距离矿区20公里。 第二节电力负荷计算 经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1079.64kW，设备工作容量696.34kW，计算负荷为： 有功功率：513.24 kW 无功功率：425.94 kVar 自然功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：666.96 kVA 考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后： 全矿井用电负荷 有功功率：461.92 kW 无功功率：383.35 kVar 功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：600.27 kVA 矿井年耗电量约243.89万kW·h，吨煤电耗约16.26kW·h/t。 负荷统计见表1。 第三节送变电 一、矿井供电方案 根据《煤矿安全规程》要求，矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。根据本矿井现有的电源条件，设计在本矿井工业场地内建10kV变电所。两回10kV电源分别引自10kV 1#变电所
和2#变电所。 二、10kV供电线路 设计对线路导线截面，按温升、经济电流密度、线路压降等校验计算如下： 1、根据经济电流密度计算截面积 导线通过的最大电流：（两回10kV线路，当一回故障检修时，另一回10kV线路向本矿供电时，导线通过的电流最大） I j＝P／（3UcosΦ）＝513.24／（1.732×10×0.77）＝38.5A 导线经济截面： S＝I j／J＝38.5／0.9＝42.8mm2（J为经济电流密度） 通过计算，实际选用的钢芯铝绞线截面满足要求。 2、按电压降校验 由10kV1#变电所和2#变电所向本矿工业场地10kV变电所供电的两回10kV线路供电距离分别为7km和20km，正常情况下两回线路同时运行，当两回10kV线路中一回线路事故检修时，由另外一回10kV线路向本矿供电。按正常情况及事故情况对两回电源线路分别做电压降校验如下：1）正常情况下 两回10kV线路同时运行，线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.745×0.51324×7／2 ＝1.34％。 线路能满足矿井供电。 ⑵2#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.555×0.51324×20／2 ＝2.85％。 线路能满足矿井供电。 2）事故情况下 单回10kV供电线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失：
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
毕业设计（论文） （说明书） 题目：煤矿采区供电设计 姓名： 编号： 平顶山工业职业技术学院 年月日
平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 姓名何俊华 专业矿山机电 任务下达日期年月日 设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月日设计（论文）题目： A．编制设计 B．设计专题（毕业论文） 指导教师 系(部)主任 年月日
平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 电力工程系矿山机电专业，学生何俊华于年月日 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目：煤矿采区供电设计 专题（论文）题目：煤矿采区供电设计 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生何俊华毕业设计（论文）成绩为。 答辩委员会人，出席人 答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委
员：，，， ，，， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语 第 1 页 毕业设计（论文）及答辩评语：
煤矿采区供电设计 摘要 电力是煤矿企业的主要能源，由于井下特殊环境，为了减少井下自然灾害对人身和设备的危害，这就要求我们对煤矿企业采取一些特殊的供电要求和管理方法。由于电能够方便而经济地有其他形式的能量转化而得，又能简便而经济地转化成其他形式的能量供应使用;无论是工业还是居民生活，电能的应用极为广泛，一旦中断可能造成人员伤亡、设备损坏、生产停顿、居民生活混乱。所以搞好供电工作对工矿企业生产和职工生活的正常进行具有十分重要的意义。 此次设计注重能力和技能训练的原则，结合工业企业电气化、电气工程自动化电气控制的目标，以供电设计基础能力为主兼顾供电系统的运行和设备维护与管理等知识。设计搜索、总结了供电方面的知识，为供电设计提供了参考依据。 本次设计的对象是——平煤股份六矿公司采区供电，由于矿区开采煤层深、用电负荷大井下涌水量大、机械程度高所以选用深井供电系统。 采取供电要求——采区供电是否安全可靠，技术和经济合力将直接关系到人身，矿井和设备的安全及正常生产，由于矿井工作环境特殊，正确选择电气设备和导线，并采用合理供电控制和保护系统，以确保电气设备安全和防止瓦斯煤尘爆炸。 关键词：电力，供电，采区，设计
9矿山生产系统设计 9．4 供电系统设计 9.4.1 概述 一供电的重要性和基本要求 电力是企业生产的主要能源。对企业应做到可靠、安全全和生产的需要，企业对供电提出以下基本要求：供电安全、供电可靠、供电优质、供电经济。 1.供电安全 在电能的供应、分配和使用过程中，不应发生人身伤亡和设备损坏事故。对于煤矿生产来说，由于主要是地下作业，工作环境特殊，供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电、电气火灾和电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定进行供电，确保安全生产。 2.供电可靠 供电可靠就是要求供电具有连续可靠性。供电中断时不仅影响企业生产，而且可能损坏设备，产生废品，甚至发生人身伤亡事故。而煤矿一旦断电，不仅影响产量，还有可能引发瓦斯集聚、淹井、人身伤广和设备损坏，严重时将造成矿井的破坏。为了保证供电的可靠性，通常采用双电源。双电源可来自不同变电所或发电厂或同一变电所的不同母线上。对于煤矿，在一个电源发生故障的情况下，另一电源应能满足对主要个产设备的供电，以保证通风、排水以及生产的正常进行。 3.供电优质 在保证安全和可靠供电的前提下，还要保证供电的质量，用电设备在额定值下运行性能最好。因此要求供电质量方面有稳定的电压和频率，电压和频率足衡量电能质量的重要指标。 具体有以下4项指标： (1)电压：额定电压电压偏差不得超过允许值，电动机±5％，白炽灯+3％~-2.5。 (2)频率：额定频率50Hz，频率偏差不得大于±0.4％~±1％。 (3)波形：正弦波形，波形上不得有高次谐波产生的毛刺，以防造成电力污染。 (4)平衡度：三相电网电压平衡。 4．供电经济 一般考虑下列3个方面； (1)尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资。 (2)尽量降低设备材料及有色金属的消耗量。 (3)注意降低供电系统的电能损耗及维护费用。 此外，企业还要求有足够的电能。这不仅要求电力系统或发电厂能提供充裕的电能而且要求企业供电系统的各项供电设施具有足够的供电能力。 二电力负荷分类 为了满足电力用户对供电可靠性的要求，即停电所造成的影响不同．同时又考虑到供电的经济件，根据用电设备在企业中所处的重要地位，以方便在不同情况下区别对待，通常将电力负荷分为3类。 1．一类负荷(一级负荷) 凡因突然小断供电，可能造成人身伤亡事故或重要设备损坏事故，给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷，均属于一类负荷。如钢厂炼
摘要 随着矿井开采深度的不断延伸和采掘设备容量的不断增大，工作面的耗电量骤增。如果继续采用以往由采区变电所用低压向工作面供电的方式，显然是不经济、不合理的。为此，专门设计、制造了移动变电站，移动变电站可以放在采掘工作面附近平巷的轨道上，可随工作面的推进而移动，并将采区变电所送来的高压电降为与采掘设备电压等级相符的电压后，供给采掘设备使用。供电距离大大缩短，可大幅减少电压损失，提高供电质量和供电的经济性。本设计通过对采区负荷的分析和计算选取变压器，根据短路电流的计算，选择并校验高压配装置和低压保护箱。最后，选取并校验了电力电缆，进行了必要的继电保护整定，完成了整个设计。 关键词：高压配电装置；干式变压器；低压保护箱 I
ABSTRACT As the depth of mining equipment to extend the capacity of growing, the consumption leve l face.if you continue to be used to face with low power,that is not the economy and unreasonal. In this regard, special design making mobile substations, and move parts can be placed in orbit around face, but in the face of moves and power is reduced to a level consistent with equipment of the voltage on, the supply of equipment using.Power distance is shorten,can significantly reduce the voltage loss, improve the quality of power supply and power supply of the economy. This design through to the mining area load analysis and calculation of the selection transform according to the calculation of short-circuit current, Select and check high pressure devices and low voltage protection case.In the end, select and check the power cable, the necessary of relay protection setting, to complete the whole design. KEY WORDS: High voltage power distribution equipment；Dry type transformer；Low voltage protection case II
煤矿35KV地面变电所供电系统设计毕业论文 目录 摘要............................................................ 错误!未定义书签。ABSTRACT ......................................................... 错误!未定义书签。目录........................................................................... I 第一章概述.. (1) 1.1电源 (1) 1.2基本地质气象资料 (1) 第二章负荷计算及变压器选择 (1) 2.1负荷分析 (1) 2.1.1 负荷分类 (1) 2.2负荷曲线 (1) 2.3矿井用电负荷计算 (2) 2.3.1 设备容量确定 (2) 2.3.2 需用系数的含义 (2) 2.3.3 本系统的负荷计算 (3) 2.3.4 原始资料 (5) 2.4.1 计算负荷： (8) 2.4.2 全矿负荷统计 (12) 2.5无功功率的补偿 (12) 2.6主变压器的选择 (14) 2.6.1 主变压器容量的确定 (14) 2.6.2 主变压器台数的确定 (14) 2.7全矿总负荷的计算 (15) 2.7.1 变压器损耗计算 (15) 2.7.2 全矿总负荷 (15) 第三章电气主接线的设计 (16)
3.1 电气主接线的概述 (16) 3.2电气主接线的设计原则和要求 (16) 3.2.1 电气主接线的设计原则 (16) 3.2.2 电气主接线设计的基本要求 (17) 3.3电气主接线方案的比较 (18) 第四章短路电流的计算 (21) 4.1短路电流计算的一般概述 (21) 4.1.1 短路的原因 (21) 4.1.2 短路的危害 (21) 4.1.3短路的类型 (22) 4.2短路电流计算 (22) 第五章电气设备的选择与校验 (27) 5.1高压电器设备选择的一般原则 (27) 5.1.1 按正常工作条件选择高压电气设备 (27) 5.1.2 按短路条件校验 (29) 5.2电气设备的选择和校验 (30) 5.2.1 高压断路器的选择和校验 (30) 5.2.2 低压隔离开关的选择和校验 (31) 5.2.3 电流互感器的选择及校验 (31) 5.2.4 母线 (32) 5.2.5 高压开关柜的选择 (34) 第六章导线的选择与敷设 (36) 6.1导线选择的条件 (36) 6.2电缆型号的含义 (37) 6.3导线截面的选择 (37) 6.4电缆的选择与计算 (38) 第七章主变压器的继电保护 (40) 7.1继电保护的任务和基本要求 (40) 7.2保护的装设原则 (41) 7.2.1 电力变压器应装设的保护装置 (41) 7.2.2 保护形式 (42) 7.2.3 变电所的室外布置 (46) 第二部分采区变电所 (47) 第一章采区变电所的负荷统计 (47) 第二章变压器的选择 (49) 2.1变压器的选择 (49) 第三章采区电缆的选择 (52) 3.1电缆型号的确定 (52) 3.1.1电缆选择的基本原则 (52) 3.1.2 型号的确定 (52) 3.2电缆截面的选择 (52) 3.2.1 采区变电所6kv电源，电缆的选择 (52) 3.2.2按长时允许电缆流校验电缆截面： (53) 3.2.3 按电压损失校验。 (53) 3.2.4 按热稳定条件校验。 (54)
福建邵武煤业有限公司 采区供电设计 一、原始资料： 1、井田设计能力50万吨/年。 2、井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。 3、矿井瓦斯等级：低等级。 4、采区煤层倾角：18°─32°/26° 5、设计煤层:K2=1.76－2.15m/2.15m。 6、年工作日：300天，日工作小时：14小时。 7、矿井电压等级及供电情况：该矿井供电电源进线采用双回路电 源电压35kv，变电所内设有630kv，35/6.3kv变压器两台和400kv，6/0.4kv变压器两台，承担井下和地面低压用电负荷。用两条高压电缆线下井，电压等级为6kv，经中央变电所供给采区变电所。二、设计要求： １、设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规程、煤矿井下供电设计技术规定。 ２、设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。 ３、设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，节约能源。 ４、设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。
目录 第一节采区变电所位置的确定-------------------------------------------4 一采区供电对对电能的要求----------------------------- 5 二费用和环境要求--------------------------------------------------------5 第二节拟定采区供电系统的原则-----------------------------------------6 一采区高压供电系统的拟定原则------------------------- 7 二采区低压供电系统的拟定原则--------------------------------------7 第三节采区主要设备------------------------------------- 7 第四节采区负荷的计算及变压器容量、台数确定-------------------8 一变压器选择注意事项-------------------------------- 8 二台数的确定---------------------------------------- 8 三采区负荷的计算及变压器容量、台数确定----------------------9 第五节采区低压供电网络的计算----------------------------------------9 一电缆型号确定----------------------------------------------------------10 二电缆长度确定----------------------------------------------------------10 三选择支线电缆----------------------------------------------------------11 四干线电缆的选择-------------------------------------------------------15 第六节采区电气设备的选择----------------------------------------------21 一采区高压开关柜的选择------------------------------ 22 二矿用低压隔爆开关选择------------------------------ 22 第七节短路电流的计算----------------------------------------------------24
新临江煤矿(水井湾矿井) 供电设计 (一）矿井电源 设计矿井采用两回电源线路供电，一回、二回电源来自大竹木头变电站不同电源母线端，电压10kV ，供电距离2km ，采用一趟LGJ-3×70型架空线路输送至地面变电所。 （二）电源线路安全载流量及电压降校核 1、按经济电流密度选择电源线路截面 全矿计算电流： ） （A 17.699 .01032 .1078=??= I 14.6015 .117.69===J I A n e 2mm 来自大竹县木头变电站的不同母线段导线型号均采用LGJ-3×70。 2 mm ＜702 mm ,满足供电要求，并留有余地。 式中：矿井最大有功负荷。 2、按长时允许负荷电流校验电缆截面 线路LGJ-3×70允许载流量：环境温度为25℃时为275A （查表），考虑环境温度40℃时温度校正系数，则Ix=275×=（A ） Ix=＞I= 3、电源线路压降校核 供电线路LGJ-3×70/10kV 单位负荷矩时电压损失百分数：当cos ∮=时为%/(查表) 则电源线路电压降为：△U 1%=×2×%=%＜5% 式中：电源线路长取2km 。 来自大竹县木头变电站不同母线段两回电源线路电压降均符合要求。 （三）电力负荷 1、矿井采用机械化采煤，投产时期即为最大负荷时期。机电设备布置及使用情况统计详见表10-1。 设备总台数 47台 设备工作台数 36台 设备总容量 设备工作容量 有功负荷 无功负荷 视在功率 功率因数 按补偿后功率因数达到约，则所需补偿电容容量为 ??? ? ??---=1cos 11cos 1202??P Q ??? ? ??-?--?=195.095.01 182.082.012.1078Q = 考虑到电容易的配置及矿井负荷的变化情况，变电所电容易室安装BFMR11-420-3W 型高压电容自动补偿装置2套，补偿无功功率420kvar 。补偿后： 无功功率： 视在功率：
浅谈煤矿供电系统存在的问题和解决办法 文章在分析淮南矿业集团现有大型煤矿供电系统现状的基础上，指出了继电保护整定困难、谐波污染严重、系统谐振、电气连接部分发热、电压波动范围大是煤矿供电系统存在的主要问题，并给出了具体的解决方法。这些方法已在各新建矿井应用，取得了较好的效果。 标签：煤矿供电系统继电保护谐波谐振 0 引言 煤矿生产中比较关键的辅助系统就是煤矿供电系统，煤矿供电系统安全、可靠的运营对煤矿的正常生产及运行有十分重要的意义。目前，煤炭生产技术的迅速发展，大大提高了矿井煤炭的产量，煤矿作业中也运用了大功率采煤机组和运输设施，井下供电系统承担的负荷就越来越多，这就要求整个供电系统必须提高供电质量。笔者根据淮南矿业集团现有煤矿供电系统的现状，分析了煤矿供电系统中常见的问题，并给出了具体的解决方法。 1 矿井供电系统存在的问题 目前，大功率采煤机组和运输设备被广泛采用，也获得了很好的发展，这就要求整个煤矿供电系统应该提升自身的供电质量。 同时，新设备的广泛运用也为煤矿供电系统制造了困扰，比如井下压降过大、系统谐波和谐振、电力设备发热以及继电保护整定值配合等问题。在某些情况下，这些问题会威胁到整个矿井的安全生 产。 1.1 继电保护整定困难 继电保护的整定及配置技术在目前的电力部门的输配电系统中的应用已相当成熟。煤矿供电系统在自身的运营结构及方法的基础上，适当引进了供电部门配电系统的继电保护整定和配置原则，但煤矿供电系统的运行结构和方式都有自己的特点，如井下线路级数多、每条线路相对要短、负荷量大等。 1.2 谐波污染加重 电力电子技术在最近几年获得较快的发展，很多功率较大、性能较高的开关器件被广泛应用于煤矿生产活动中。其中，很多电力电子设施也被逐步采用，如变频器、可控硅等，但同时也制造了很多谐波，造成电网电压产生波形畸变。很多变电所供电系统注入3次、5次、7次、11次谐波电流超标。
煤矿采区供电设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
内蒙古蒙发煤炭有限责任公司 呼和乌素煤矿煤矿 4101综采工作面供电设计 单位：机电科 编制：张东东 日期： 2012年8月1日 呼和乌素煤矿采区供电设计 一、原始资料： 1、井田设计能力120万吨/年。 2、井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。 3、矿井瓦斯等级：低等级。 4、采区煤层倾角：0°─5° 设计煤层:4#。 2 / 24 二、设计要求： １、设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规程、煤矿井下供电设计技术规定。 ２、设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。 ３、设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，节约能源。 ４、设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。
目录
第一节、采区移动变电站位置的确定 一、采区供电对电能的要求 1、电压允许偏差 电压偏差计算公式如下： 电压偏差＝ 额定电压 额定电压 —实际电压×100% 《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—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）35KV 及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%—－5%； （2）10KV 及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%； （3）低压照明用户为+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/T 15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为，当系统容量较小时，偏差值可放宽
摘要 本设计为南二下延采区供电设计。从实际出发进行系统分析，除满足一般设计规程及规范要求外，还满足《煤矿安全规程》的具体要求和标准。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，以及功耗低，保证采区供电安全、经济、高效平稳运行。 关键词：供电设计选用变压器开关电缆
目录 摘要............................................................................................................... I 1采区供电设计的原始资料.. (1) 1.1采区地质概况 (1) 1.2采煤方法 (1) 1.3采区排水 (1) 1.4采区设备及材料的运输 (1) 1.5煤炭的运输 (1) 1.6采区压气系统 (2) 1.7采区通风系统 (2) 2采区供电系统及变电所位置的确定 (3) 2.1变电所位置的确定 (3) 2.2电压等级的确定 (3) 2.3采区负荷计算及变压器、变电站容量、台数的确定 (3) 2.3.1向临时施工的普掘I工作面供电变压器确定 (3) 2.3.2向普掘II工作面供电的变压器（变电站）确定 (4) 2.3.3向煤仓供电的变压器确定 (4) 2.3.4向综采工作面供电的变压器（变电站）确定 (5) 2.3.5向采煤生产准备面设备供电变电站确定 (7) 2.3.6向采区主提升绞车等设备供电变压器确定 (8) 2.3.7专用风机变压器的选择确定 (8) 2.4采区变电所供电系统的确定 (8) 3采区的设备选型 (11) 3.1低压电缆的选择计算 (11) 3.1.1电缆的选择原则 (11) 3.1.2电缆型号的确定 (11) 3.1.3电缆长度的确定 (12) 3.1.4低压电缆截面的选择计算 (13) 3.2高压电缆的选择计算 (23) 3.2.1电缆型号与长度的确定 (23) 3.2.2电缆截面的选择与校验 (23) 3.3采区高、低压开关的选择 (28) 3.4低压电网的短路电流计算 (28) 3.5高、低开关的继电保护整定计算 (30)
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ... cos ... cos cos cos 2 12 2 1 1 ?? ? ? 加权平均效率计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ...... 2 12 2 1 1η η η η 注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计
2、负荷计算 1）变压器需用容量 b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ； （见变压器负荷统计中的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。0.8-0.9 2、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥ ―> 长时最大允许负荷电流应满足： K I I g y ≥ ，初步筛选出符合条件的电缆 g I ——电缆的工作电流计算值，A ； y I ——环境温度为C o 25时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。 不同环境温度下的电缆载流量修正系数K
煤矿采区变电所设计指导书 第一节矿井变电所 《煤矿安全规程》对煤矿井下供电的主要要： （1）《煤矿安全规程》（2010年版）第四百四十二条规定：井下各水平中央变（配）电所、采区变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房的供电线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。向局部通风机供电的井下变(配)电所应采用分列运行方式。 向煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路。上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。上述设备的控制回路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源。 （2）《煤矿安全规程》（2010年版）第一百二十八条规定：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动。其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备备用局部通风机，但必须采用三专供电。 使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障，切换到备用局部通风机工作时，该局部通风机供风围应停止工作，排除故障；待故障排除，恢复到正常工作的局部通风机后方可恢复工作。 一、矿井地面变电所概述 矿井供电系统主要由地面变电所、井下中央变电所和采区变电所三级变电所构成。 地面变电所的受电电压为6~110kV；井下配电高压为6kV或10kV，用电设备电压多为660V和1140V，大功率电动机采用6kV或10kV供电。 地面变电所是矿井供电系统的枢纽。 地面变电所一般设置在矿井工业广场边沿，离井口较近，远离储煤场和矸石山的地方。 为了保证供电可靠性，变电所有两条电源进线。大中型煤矿电源电压多为35kV，特大型煤矿可采用110kV。变电所通常设置两台主变压器，主变压器二次侧电网额定电压为6kV或10kV。用两条或两条以上的电缆线路向井下和其他一级负荷供电。变电所设置两台低压变压器供应地面380/220V动力和照明用电。小型煤矿电源电压多为6kV或10kV，变电所不设置主变压器。 地面变电所35kV侧有两种设备布置方式。一是把开关、互感器、母线等电气设备置于室外，安装在由钢筋混凝土或钢材制成的门架上，二是在室用高压开关柜组成。新建矿井地面变电所多采用此方式。 地面变电所6（10）kV侧采用高压开关柜组成。 地面变电所的主要电气设备有隔离开关、断路器、变压器、互感器、避雷器等。 地面变电所的主要用户有井下负荷、矿井主通风机、矿井主井提升机、矿井副井提升机、矿井压风机、地面低压变压器、其他辅助生产设施等。 二、煤矿井下变电所的结线与硐室布置 1.井下中央变电所 井下中央变电所是井下供电系统的核心，其主结线如图1-1所示。 根据《煤矿安全规程》的规定，井下中央变电所的供电线路，不得少于两回路，当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。所以，为了保证井下供电的可靠性，由地面变电所引至中央变电所的电缆数目至少应有两条，并分别引自地面变电所的两段6（10）kV母线。 中央变电所的高压母线采用单母线分段结线方式，母线段数与下井电缆根数对应，各段母线通过高压开关联络。正常时联络开关断开，母线采用分列运行方式，当某条下井电缆故障退出运行时，合上母线联络开
煤矿供电设计规范 Jenny was compiled in January 2021
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 表1-1 工作面负荷统计表格式 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ... cos ... cos cos cos 2 12 2 1 1 ?? ? ? 加权平均效率计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ...... 2 12 2 1 1η η η η
注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计 2、负荷计算 1）变压器需用容量b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ；（见变压器负荷统计中 的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结 果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥
煤矿井下电力监测监控系统设计方案 一、系统组成 1．1 数据交换中心 此部分主要由数据采集服务器和两台互为冗余的网路交换机组成。 数据采集服务器：主要通过井下隔爆交换机把井下各个电力监控分站的数据采集汇总到此服务器，完成数据处理及数据备份。 选用了IBM X3500服务器一台，做了RAID5磁盘镜像。 网路交换机：采用了双交换机、冗余设计，保证了地面集控站与数据交换中心的数据链路安全。 选用了CISC029系列的两台网络交换机。 1．2 地面集控站 此部分主要配置包括两台互为双机热备的电力监控服务器(选用IBM X3500服务器)和两台操作员站(选用DELL工控机)。 主要根据采集的电网数据和友好的软件平台，实现电网的运行监视和控制管理。另外，地面集控站预留了视频及WEB接口，便于将来扩充视频服务器和WEB服务器。视频服务器主要用于将井下和地面的配电室及变电所现场安装的摄像头采集的视频信号进行监视和保存；WEB服务器则用于将系统采集的电网数据以网页的形式发布到公司的办公系统网络中，公司领导只要在自己的办公室打开电脑就可以观看到全矿的电网实时数据。 综述，以上体系结构符合集控系统的体系结构原理，满足了系统功能和性能要求，并且符合实时性、安全性和可靠性原则。关键设备用了冗余配置。 二、系统软件 2．1 系统组态软件 选用了具有良好的开放性和灵活性的SIMATIC WinCC组态软件，布置在地面集控站的监控服务器上，实现用户的监控需求。采用此软件主要有以下优点： (1)包括所有的SCADA功能在内的客户机／服务器系统。最基本的WINCC系统仍能够提供生成可视化任务的组件和函数，而且最基本的WINCC系统组件即涵盖了画面、脚本、报警、趋势和报表的各个编辑器。 (2)强大的标准接口。WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等接口，可以很方便地与其他应用程序交换数据。 (3)使用方便的脚本语言。WINCC可编写ANSI-C和Visual Basic脚本程序。 (4)具有向导的简易(在线)组态。WlNCC提供了大量的向导来简化组态工作。在调试阶段还可以进行在线修改。 2．2 系统数据库软件 系统选用了力控实时数据库，它以其强大的功能，为企业信息化建设提供了完整的实时管理工具，能够提供及时、准确、完整的产生和统计信息，为实施企业管控一体化提供稳固的基础和有力的保证。其性能主要有： (1)真正的分布式结构，同时支持C／S和B／S应用； (2)实时数据库系统具有高可靠性和数据完整性； (3)灵活的扩展结构可满足用户各种需求； (4)高速的数据存储和检索性能；