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页脚. 摘要
煤炭是我国主体能源，是能源安全的基石，摸清煤炭的资源储量，评价煤炭资源储量开发利用前景，有利于我国煤炭工业规划的制定，有利于煤炭资源节约保护和合理开发利用。随着煤炭工业的现代化，综采工作面机械化程度越来越高，综采工作面机电设备容量不断增大，机械化程度的提高，为加快工作面的推进速度，提高生产率，对煤矿电气设备有了更高的要求，同时煤矿运行的生命线就是电。本次设计主要是为呼伦贝尔市扎赉诺尔区灵露矿进行井下综采工作面设备选型和供电设计，设备选型以主要设备为主，通过选型负荷来确定井下供电系统，合理的选型不仅为工矿安全打下了结实的基础，而且在经济效益上也有显著提升。
关键词：
采煤机刮板输送机负荷统计变压器整定保护
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页脚. Abstract
Coal is the main energy in China, is the cornerstone of energy security, find out the coal resources reserves, the exploitation and utilization of coal resources and reserves evaluation of prospects, conducive to the development of China's coal industry planning, is beneficial to saving the protection and rational development and utilization of coal resources. With the modernization of the industry, fully mechanized working face of increasingly high degree of mechanization, capacity of electromechanical equipment in fully mechanized mining face is increasing, the degree of mechanization raise, to speed up the working face advancing speed, improve the productivity, there are more requirements on the coal mine electrical equipment, at the same time the lifeline of run of mine coal is electric. This design is mainly for the Inner Mongolia Hulun Buir City District of Zhalainuoer dew mine fully mechanized mining face underground equipment selection and power supply design, selection of equipment to the main equipment, to determine the underground power supply system through the selection of load, the reasonable selection for the industrial and mining safety not only laid a solid foundation, but also a significant increase in economic benefit.
Keywords:
Shearer scraper conveyor load statistics of transformer protection setting
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页脚. 目录
摘要.............................................................. I Abstract ......................................................... II 绪论.. (1)
一、课题背景 (1)
二、课题意义 (1)
三、课题来源.................................................................. .. (1)
第1章矿井基本概况 (3)
1.1矿井基本概述 (3)
1.2矿井煤层情况 (3)
1.3设计方案确定.................................................................. .. (4)
第2章井下主要设备选型设计 (5)
2.1滚筒采煤机的选型 (5)
2.2 液压支架的选型 (9)
2.3刮板输送机的选型 (12)
2.4 胶带输送机的选型 (15)
2.5乳化液泵站与机的选择 (19)
2.6喷雾泵站与破碎机水泵的选择 (19)
第3章矿井供电系统设计 (20)
3.1 矿井供电简介 (20)
3.2 采取变电所位置的确定 (21)
3.3 拟定采区供电系统的原则 (22)
3.4 采区主要设备 (22)
第4章采区变电所设备选型 (24)
4.1 采区负荷计算及变压器容量台数确定 (24)
4.2 电缆型号及长度的确定 (26)
第5章采区电气设备选择校核 (34)
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5.1 采区高压开关柜的选择 (34)
5.2 矿用低压隔爆开关选择 (34)
5.3 真空磁力起动器的选择 (35)
5.4 保护装置的整定计算 (36)
第6章采区低压短路电流的计算 (38)
6.1 综采工作面短路计算图.................................................................. . (39)
第7章井下照明、信号 (40)
7.1 井下固定照明 (40)
7.2 采区接地保护措施 (41)
结论.................................................................. .. (43)
参考文献.................................................................. (44)
致 (45)
附录.................................................................. .. (46)
(图纸另附)
页脚.
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页脚. 绪论
一、课题背景
煤炭行业是国民经济的一个重要支柱，目前乃至未来相当长一段时期是我国的主要能源之一。煤炭工业是我国经济建设的重要基础，随着技术的进步，机械与电气设备不断的更新换代，而井下的供电线路设备也在不断地在淘汰，所以经济合理的设计引进新的电气设备是非常有必要的，同时也要做到安全可靠的进行采区工作面的供电设备布置，所以对矿井采取工作面的设备选型以及供电设计具有重要意义。
二、课题意义
(1)实际应用的角度
世界十大高危行业中，煤矿企业就属于其中一种高危行业，其中许多事故都是由于矿井供电系统设计不合理引起的。
煤矿中如果突然供电中断，不仅会影响生产效率，而且有可能发生大型设备损坏，严重时会出现人身事故。
由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备容易受到损坏，可能出现漏电或产生电火花导致火灾和瓦斯煤尘爆炸等事故。所以井下供电一定要可靠、安全。在满足可靠与安全的前提下，还应保证供电质量技术的合理性。同时，还要做到供电系统简单，安装、运行操作方便，使建设投资小和运行费用低。设计本着安全性、可靠性、合理性、经济性四个方面对矿井供电系统进行设计，以保证矿山企业能够安全生产的同时能做到简操作低能耗。
(2)毕业生的角度
本次设计是大学四年专业知识学习的综合体现，通过这次设计能够让我们熟练掌握机械设备的选型和矿井供电系统的设计，这样有效的把机械与电气融合在一起，体现出本专业的特点。同时，也在设计中提高课外自主查阅资料的能力，了解我国现在煤炭行业前沿供电技术。有助于自己以后在机械、供电领域从事工作。
三、课题来源
在呼伦贝尔市扎赉诺尔区灵露矿进行毕业实习，为期15天，我们对灵露矿进行了大量的数据收集。本次设计是根据灵露矿的地质概况，设计生产量，煤层厚度，煤层倾角等进行设备初步选型，根据选型设备进行负荷统计，进行
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矿井供电设计。
通过本次矿井主要设备选型及供电系统设计，使我们能够了解国家各项技术经济政策，掌握有关井下设备选型和供电的规程、规定；能够正确的选择和使用各项设备，为选择与维护奠定良好的基础；能够正确合理的分析、设计和确定选型供电设计方案，选择、计算和整定、试验各类保护装置；能够正确合理的布置各种设备；能够对设计中的各种方案进行技术经济指标的分析和比较，确定最佳方案。通过本次设计让我们学会设备选型，供电方法，学会如何运用所学知识解决实际问题，使我们具有煤矿企业的设计能力。
页脚.
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页脚. 第1章矿井基本概况及设计方案确定
1.1矿井基本概述
灵露矿位于满洲里市扎赉诺尔煤田向斜西翼的中部，井田南北走向长3.86km，东西倾斜宽3.27km，面积12.35km2。2009年7月8日建井，2013年11月26日进行试生产，井田有地质资源量为590.5Mt，可采储量278.3Mt，矿井设计年生产能力为300万吨，矿井服务年限为71.4年。
矿井采用斜井、多水平、分层组方式开拓。矿井共有三条井筒，分别主斜井1199m(13°47′、宽 3.7m、断面12.4㎡)，副斜井920m(13°42′、宽4.2m、断面14.0㎡)、风井486m(25°、宽4.2m、断面14.0㎡)。
本矿井属于瓦斯矿井，一采区煤层煤尘具有爆炸的危险性，煤尘爆炸指数为39.11%，Ⅱ煤层自燃倾向等级为一类容易自燃煤层。矿井CH4相对涌出量为0.498m3/t，CO2相对涌出量为 1.676m3/t，CH4绝对涌出量为0.389 m3/min，CO2绝对涌出量为 1.309m3/min。无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险，无冲击地压现象。
本矿井采用中央并列式的通风方式，采用主斜井辅助进风、副斜井主进风，回风斜井回风，矿井采用抽出式通风方法。
巷道均按规定设有三通阀门，净化水幕，隔爆水袋，并定期进行消尘，粉尘检测。综采工作面采煤机外喷雾，液压支架移架喷雾，各点喷雾齐全完好。各掘进工作面采用净化水幕，隔爆水棚，喷雾降尘，冲洗巷帮降尘，个人防护等综合防尘措施。
1.2矿井煤层情况
1.3 设计方案确定
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在经过经济和技术比较以后，初步确定设计方案。
方案一：
1. 灵露矿煤层最大厚度14m，最小厚度7m，属厚煤层，煤层倾角6°，属近水平煤层根据煤质疏松度，选择普通采煤机一次采全高。
2. 液压支架采用综采放顶煤液压支架。
3. 采区工作面采用双回路电源供电，单母线接线，分列运行。一但发生故障采区电路采用并列运行。
方案二：
1. 灵露矿煤层最大厚度14m，最小厚度7m，属厚煤层，煤层倾角6°，属近水平煤层根据煤质疏松度，选择普通采煤机分层开采。
2. 液压支架采用综采普通液压支架。
3. 采区工作面采用双回路电源供电，双母线分段接线。
方案比较：在巷道前期准备中分层开采工作量要大于一次采全高，而且在采煤过程中，分层开采要远远小于一次采全高的采煤效率，根据灵露矿煤质疏松所以采用一次采全高采煤工艺。在液压支架方面综采放顶煤液压支架能达到更好地支护效果。在矿井供电系统设计中，双回路电源供电是煤矿安全规程中的规定，在接线方面，双母线接线虽然更能达到安全可靠的供电的效果，但是在操作过程中，接线复杂，投资费用大。而单母线接线有更好地灵活性。
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页脚.
第2章 井下主要设备选型设计
设计依据：煤层倾角6o，工作面长度约175m ，矿井设计生产率300万吨，矿井工作制度：年工作日为330d ，每天为三班出煤，一班检修，每班工作6h ，每天提升时间是6h 。灵露矿采用长臂采煤法，综采放顶煤工艺。为保证回采工作的顺利进行，开采过程中需留 1.0m 底煤用以护底，0.5m 顶煤用以保顶。因此实际开采厚度为12.5m 。
2.1滚筒采煤机的选型
2.1.1滚筒直径的选择
根据灵露矿煤质实际情况及目前我煤机生产现状及使用情况设计选用双滚筒采煤机。
双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高h max 的一半，一般可按D=(0.52～0.6)h max 选取，采高大时取小值，采高小时取大值。目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化，所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。
D=0.52×3.5=1.82(m )
根据计算值，设计选取2m 。 2.1.2截深的选择
截深的选择，受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响。中厚煤层一般选取0.6m ～0.8m ，同时考虑到我国生产的采煤机大部分截深在0.6m 左右，但是灵露矿煤层厚度大，设计选取截深为0.8m 。 2.1.3滚筒转速及截割速度
滚筒转速的选择，直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。转速过高，不仅煤尘产生量大，且循环煤增多，效率降低，截煤比能耗降低。根据新型采煤机直径2.0m 左右的滚筒转速多为25～40r/min 左右，直径小于1.0m 的滚筒转速可高达80r /min 。
滚筒直径为2m ，转速取35r /min ，则可计算出截割速度。
根据公式: 60
Dn v j
π=
式中： v i --截割速度， m /s
D--滚筒直径, m*
n --滚筒转速，r /min
. .
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67.360
5
.324.3=??=
v j m /s 2.1.4采煤机最小设计生产率
采煤机最小设计生产率与采煤机有效开动率有关。虽然综合机械化开采在我国厚煤层一次采全高工作面的应用已经成熟，机械设备的生产加工技术也比较完善，设备可靠性也大大提高，但采煤工作面煤层潜在的变数及机械设备的检修等的各种因素均影响采煤机有效开动率，我国平均水平在40％左右。设计取正常开动率为45％。
采煤机最小设计生产率由下式计算：45
.024min ?=W
Q
式中：
Q min ——采煤机最小设计生产率，t /h ，
W ——采煤工作面的日平均产量，3000000÷330=9091(t) 取采煤机的有效开动率为0.4，则采煤机最小设计生产率为：
)/(75.84145
.0249091
4.024min h t W Q =?=?=
2.1.5采煤机在截割时的牵引速度及生产率
采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产效率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产效率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多，采煤机牵引速度在零到某个值围变化，选择截煤机时的牵引速度，要根据下述几个方面因素，综合考虑。 1.根据采煤机最小设计生产率Q min 决定的牵引速度V 1,
γ
···60min
1B H Q V =
(m /min ) 式中：Q min ——采煤机最小设计生产率，841.75t /h ，
H ——采煤机平均采高，3.5m ， B ——采煤机截深，0.8m
γ——煤的容重，1.35t /m 3
m in)/(71.335
.18.05.36075.841···60min 1m B H Q V =???==γ
2.根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V 2，
采煤机截割过程中，是滚筒以一定的转速n ，同时又以一定的牵引速度V 2
. .
页脚.
沿工作面移动，切削厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m ，则截齿最大的切削厚度h max 在月牙中部，可用下式求出。
n 10002
max ?=m V h mm
上式中，m 为叶片上每条截线的截齿数，一般取3，n 根据上面的计算取35r /min 。一般来说，h max 应小于截齿伸出齿座长度的70％，根据国产采煤机的实际情况，取45mm 。
则：1000n max
2h m V ??= m /min
式中：h m a x ——截齿在齿座上伸出长度的70％，取45mm 。
则：min)/(725.4100045
3531000n max 2m h m V =??='??=
综上所述，采煤机的牵引速度取V=4.7m /min
2.1.6采煤机小时生产能力计算
工作面按年产 3.0Mt ，每年按330d 计算，工作方式为“四六制”，即三班出煤，一班检修，工作面长度按175m 计算，要求采煤机平均落煤能力为：
式中： Q m ——采煤机平均落煤能力，t /h ；
Q r ——采煤机平均日产量，2121.2 t /d ；
L ——工作面长度，175m ；
L s ——输送机弯曲段长度，20m ；
L m ——采煤机两滚筒中心距，12.81m ；
γ——煤层实体煤容重，1.35t /m 3； C ——工作面回采率，93%； T d ——采煤机返向时间，1min ； B ——采煤机截深，0.8m ； H ——平均采高，3.5m ；
K ——采煤机平均日开机率，0.45。 带入参数计算得采煤机平均落煤能力为：
[]γ
???-???++??=
H B Q T C L K L Ls L Q Q r
d m r m 31440260
. .
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[]h t Q m /4.27935
.15.38.02
.21210.1393.017545.0144081.122021752.212160=???
?-???+?+??=
2.1.7采煤机平均割煤速度
工作面是否达到预定的产量，主要取决于采煤机的切割速度。
γ???=H B Q V m C 60min /23.135.15.38.0604
.279m =???=
2.1.8采煤机最大割煤速度和最大生产能力
采煤机最大割煤速度：
c c V K V ?=max 采煤机最大生产能力：
m c Q K Q ?=max 式中：
max V
——采煤机最大割煤速度，m /min ；
max Q
——采煤机最大落煤量，t /h ；
c K
——采煤机割煤不均衡系数，取1.45。 Vmax ＝1.45×1.23＝1.78 m /min Qmax ＝1.45×279.4＝405.3t /h 2.1.9采煤机截割功率
按采煤机单位能耗计算采煤机的截割功率为：
式中： N ——采煤机截割功率，kW ；
b K ——备用系数，取b K =1.25； w H ——采煤机割煤单位能耗，
w H =0.55～ 0.85kWh/m 3，取w H =0.75kWh/m 3,则工作面采煤机截割功率为：
N=60×1.25×0.8×3.5×1.78×0.7=261.7kW 根据以上计算初步选取型号为MG 450/1040-WD 的采煤机。 主要参数如下：
w b H V H B K N ????=m ax 60
. .
页脚.
MG 450/1040-WD 采煤机主要参数列表
1. 理论生产率：
h t B H V Q q t
/8.197035.169.88.05.36060=????=????=ρ
式中： Q t --理论生产率， t /h H --工作面平均采高，m
V q --采煤机截割时的最大牵引速度，m /min
ρ--煤的实体密度，ρ=1.3～1.4t /m 3，一般取1.35t/m 3
2. 技术生产率
Q =Q t ?K L =1970.8?0.6=1182.48t /h
式中： Q --技术生产率
K L --与采煤技术的可靠性和完备性的系数，一般取0.6 3. 实际生产率
Q m =Q ?K2=1182.48?0.6=709.48t /h
采区综放工作面的实际开采厚度为12.5m ，采煤机割煤高度为3.5m ，放煤高度为9m ，采放比为1:2.57。采取放顶煤工艺，所以符合要求。
2.2 液压支架的选型
2.2.1 工作面支架选型
根据灵露矿的地质概况和给定设计参数，初步选择型号为ZF 12000/23/37型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架。 液压支架的主要参数如下：
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支护强度和工作阻力
根据上覆岩层压力计算：
综采工作面液压支架受力，主要是受上覆可垮落下位岩层(直接顶)的静压力和上位岩层(老顶)来压时的动压力的影响。为安全起见，煤层开采后，可及时垮落的上岩层形成对支架的静压力一般按煤层开采后所需的垮落高度来计算。煤层开采后，上位岩层最大可垮落高度为：
m M H 3.33145.10.1511=-=-=?
式中： 1H —可及时垮落的上覆岩层厚度(m)；
?—直接垮落后未经压实的碎胀系数，取?=1.45； M —煤层最大采高，M =15m 。
1. 支护强度和工作阻力
尽管直接顶和部分老顶能够随采随冒，但是上位岩层的周期性断裂时，仍然对支架有一定的动载荷。支架支护强度可按下式估算：
MPa KN H k p m 851.08513.213.332.121==??=??=γ 式中： k —老顶来压时动载荷系数，取：k =1.2；
1H —可及时垮落的上覆岩层厚度，取：H 1=33.3m ；
γ—岩层容重，取：γ=21.3kN/m 3
。 2. 确定支架的支护强度之后，即可根据支架的控顶围和支架的结构型式，确定支架的工作阻力。
P =n ×L min ×B ×p /(η1×η2)
=1.2×5090×1.75×0.851/(0.95×0.95)＝10079kN/架 式中： B —架间距，B ＝1.75m ；
η1—支护效率，取η1＝0.95；
η2—安全阀波动系数，取η2=0.95；
p —支护强度，0.851MPa ； L min —最小控顶距，5090mm ；
. .
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n —安全系数，取1.2。
3. 支架的初撑力
支架的初撑力一般应等于或大于工作阻力的90%即： 10079×90%=9071.1KN < 10128KN 4. 支架的调高围
支架的最大结构高度
H 大=M 大+S 1 =3.5+0.3 =3.8m H 小=M 小+S 2 =2.4+0.35
=2.75m
式中：S 1——伪顶冒落的最大厚度一般取0.2～0.3,取S 1=0.3
S 2——顶板周期来压的最大下沉量，移架时支架的下降量和顶梁 上、底座下的浮矸、浮煤厚度之和一般取0.25—0.35m ，0.35
M 大与M 小——为最大、最小采高3.2m 和1.8m 5. 支架的伸缩量和伸缩比
支架的伸缩量 S =H 大－H 小 =3.8-2.75
=1.05m < 1.4m 支架的伸缩比 m =H 大/H 小 =3.8/2.5 =1.38 < 1.8 符合要求
6. 支架数目的计算
A
L
n =
75
.1175
= =100（个） 式中: n ——支架个数 L ——支护长度，m A ——中心距，m
. .
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根据验算，煤层可选用ZF 12000/23/37型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架
2.2.2 其他液压支架的选型
根据采区工作面情况及和ZF 12000/23/37型支架的配套选择，选用端头支架选择为ZTZ 30356/20/42型，过渡支架选择为ZFG 13000/23/37、ZFG 13000/23/40型，超前液压支架选择为ZTC 40000/23/42、ZW 30400/23/37型。
工作面前、后超前支护采用单体支柱配合π型顶梁进行支护，选用DW 型外注式单体液压支柱，工作阻力为200～300kN ，棚距为0.8m ，超前支护长度为20～30m 。
2.3刮板输送机的选型
刮板输送机选型
设计生产率： A=60hbv k ?
=60×3.5×0.8×4.7×1.35 =1065.96t/h
式中： h ---煤层开采厚度 b ---截深
v k ---采煤机牵引速度 ?---煤的实体密度
由于是方顶煤开采工作面初步选用SGZ —1000/1400型刮板输送机 其主要参数如下：
2.3.1 运输能力计算
αtan 2
12121a a ab F +=
=1/2×1×0.352+1/2×1×1/2××0.577
=0.32㎡
. .
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式中 F ——溜槽装煤最大截面积，㎡ a ——中部槽宽度，m b ——中部槽高度，m
α——煤的堆积角，一般取20°～30°，取30° Q =3600Fρ?V
=3600×0.32×1×1×1.30 =1497.4t/h
式中 Q ——刮板输送机的运输能力，t/h
ρ——煤的松散密度，取
?——装满系数，水平及向下运输取0.9～1，取?=1 V —刮板链运行速度，m/s 1497.4 = Q < 2500 所以符合要求
2.3.2 运行阻力的计算
刮板输送机的实际运输能力为1497.4t/h Q =3.6qV
V Q
q 6.3=
=
30
.16.34
.1497?
=319.9kg/m 1. 直线段运行阻力
W zh =g （qw+q 0w 0）Lcosβ－（q+q 0）Ls inβ
=10（319.9×0.8+41.5×0.35）200×0.95－10（319.9+41.5）×200?0.33 =275321.5N =275.3215KN
W k =gLq 0（w 0cosβ+sinβ）
=10×200×41.5（0.35×0.95+0.33） =54987.5N =54.9875KN 式中 W zh ——重段阻力，KN
W k ——空段阻力，KN
. .
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q 0——刮板链单位长度质量，kg/m w ——煤在溜槽中运行阻力系数，0.8 w 0——刮板链在溜槽中运行阻力系数，0.35 2. 牵引力计算
S 1=S min =2×(2000－3000） S 1=2×3000=6000N=6KN S 2=S 1+W k =6+54.98=60.98KN
S 3=1.07S 2=1.07×60.98=65.25KN S 4=S 3+W zh =65.25+275.32=275.32KN 主动轮的牵引力为：
W 0=(S 4-S 1)+(0.03～0.05)(S 4+S 1) =269.32+11.25 =280.57KN 总牵引力为：
W 0=1.1W f （W k +W zh )
=1.1×1.1（54.98+275.321） =399.66KN
式中: W f 为附加阻力系数，取1.1 W 0为牵引力 2.3.3 电动机功率计算 1. 最大功率值
η10000max V
W p =
%90100030
.1399660??=
=577KW
式中 P ——电动机轴上的功率，最大功率值，KW W 0——输送机的总牵引力，N V ——刮板链牵引速度，m/s η——传动装置的效率，90% 2. 最小功率
. .
页脚.
η
βωω1000)cos 1.1(200min Vg
L q P f =
%
90100010
12.1)95.035.02005.411.11.1(2????????=
=96.46KN 3. 等效功率
2
min min max 2max 6.0P P P P P d ++=
22)46.96(46.96577)577(6.0+?+= =378.47KW 2.3.4 刮板链强度验算
max S S N k p
λ=
95
.127610
85.02??=
=8.1>4.2
S max =S 4 链子强度足够，所以可以使用。 式中 k ——刮板链抗拉强度安全系数 N ——链条数，取2
S p ——链条破断力
S max ——刮板链实际承受的最大力值，KN
2.4 胶带输送机的选型
胶带输送机选型
该工作面顺槽初步选用DSJ 120/160型可伸缩胶带输送机，其主要参数如下：
DSJ 120/160型可伸缩胶带输送机主要参数
2.4.1 输送能力与胶带宽度 1. 输送能力
C V B 2m K ρ'=带Q
. .
页脚.
135.115.3)2.1(3002????= =1837.08t/h
式中 Q ——带式输送机输送能力，t/h K m ——货载断面系数，取 Km=300
K m =)2sin 2(08
.0+33600[0.069sin 2
θθ
-a ] B ——带宽，m
V ——带式输送机运行速度，m/s
ρ′——煤的松散密度，1.3～1.4t/m 3 C ——输送机倾角系数，取1 Q>Q 刮 符合要求 2. 胶带宽度
如给定使用地点的设计运输生产率为A ，则A=Q 刮=709.48t/h ，则可满足设计运输生产率要求的最小胶带宽度为 C
V A
B K m ρ'=
1
35.115.330048
.709???=
=0.56m
对于未过筛的松散货载（如原煤） B≥2a max +200 1200≥2×500+200 B≥3.3a p +200 1200≥3.3×300+200
式中：a max ——货载最大块度的横向尺寸，查表取500mm a p ——货载平均块度的横向尺寸， 查表取300mm
经验算，符合要求 2.4.2 运行阻力的计算 1. 直线段运行阻力
m kg g G q t
/67.165
.125g L ==''=' （承载托辊转动部分线密度）
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。
摘要 本设计初步设计了煤矿地面35KV变电所的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、防雷与接地等。通过对煤矿35KV变电所的负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主接线方式、运行方式。其中35KV侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段接线。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据，选择了断路器、隔离开关、互感器等电气设备，并进行校验。 关键词：负荷计算；短路计算；变电所；运行方式
Abstract The coal mine ground 35KV transformer substation was designed. Design process is mainly including load calculate, the design of main electrical connection, short out calculate, electric equipment choose,lightning protection and grounding, etc. According to load statistics and the result of load calculation determine the quantity ,capacity and mode of the main voltage transformer .According to the characteristic of the coal electric system determine the main electrical connection and operation mode of the ground transformer substation .The side of 35KV is Full –bridge Connection and the bus of 6KV is single bus section .The two voltage transformers adopt the mode of split run .And according to the check–up of whole definite value and relevant data of the electric current , have chosen such electric equipment as the relay, voltage transformer ,etc. Keywords：Load calculation; short-circuit calculation; substations; operation mode
煤矿供电计算公式 井 下 供 电 系 统 设 计 常 用 公 式 及 系 数 取 值
目录： 一、短路电流计算公式 1、两相短路电流值计算公式 2、三相短路电流值计算公式 3、移动变电站二次出口端短路电流计算 （1）计算公式 （2）计算时要列出的数据 4、电缆远点短路计算 （1）低压电缆的短路计算公式 （2）计算时要有计算出的数据 二、各类设备电流及整定计算 1、动力变压器低压侧发生两相短路，高压保护装值电流整定值 2、对于电子高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流（5A）的1-9倍分级整定的计算公式 3、照明、信号、煤电钻综合保护装置中电流计算 （1）照明综保计算公式 （2）煤电钻综保计算公式 4、电动机的电流计算 （1）电动机额定电流计算公式 （2）电动机启动电流计算公式 （3）电动机启动短路电流 三、保护装置计算公式及效验公式 1、电磁式过流继电器整定效验 （1）、保护干线电缆的装置的计算公式 （2）、保护电缆支线的装置的计算公式 （3）、两相短路电流值效验公式 2、电子保护器的电流整定 （1）、电磁启动器中电子保护器的过流整定值 （2）、两相短路值效验公式 3、熔断器熔体额定电流选择 （1）、对保护电缆干线的装置公式 （2）、选用熔体效验公式 （3）、对保护电缆支线的计算公式 四、其它常用计算公式 1、对称三相交流电路中功率计算 （1）有功功率计算公式 （2）无功功率计算公式 （3）视在功率计算公式 （4）功率因数计算公式 2、导体电阻的计算公式及取值
3、变压器电阻电抗计算公式 4、根据三相短路容量计算的系统电抗值 五、设备、电缆选择及效验公式 1、高压电缆的选择 (1) 按持续应许电流选择截面公式 (2) 按经济电流密度选择截面公式 (3) 按电缆短路时的热稳定（热效应）选择截面 ①热稳定系数法 ②电缆的允许短路电流法（一般采用常采用此法） A、选取基准容量 B、计算电抗标什么值 C、计算电抗标什么值 D、计算短路电流 E、按热效应效验电缆截面 (4) 按电压损失选择截面 ①计算法 ②查表法 (5)高压电缆的选择 2、低压电缆的选择 （1）按持续应许电流选择电缆截面 ①计算公式 ②向2台或3台以上的设备供电的电缆，应用需用系数法计算 ③干线电缆中所通过的电流计算 （2）按电压损失效验电缆截面 ①干线电缆的电压损失 ②支线电缆的电压损失 ③变压器的电压损失 (3) 按起动条件校验截面电缆 (4) 电缆长度的确定 3、电器设备选择 （1）变压器容量的选择 （2）高压配电设备参数选择 ①、按工作电压选择 ②、按工作电流选择 ③、按短路条件校验 ④、按动稳定校验 （3）低压电气设备选择
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：
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 ? A e = n = = 60.14 mm 2 e J 1.15 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。 60.14 mm 2 <70mm 2 ,满足供电要求，并留有余地。 式中：矿井最大有功负荷 1078.2kW 。 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 0.81，则 Ix=275×0.81=222.75（A ） Ix=222.75A>I=69.17A 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 ∮=0.9 时为 0.644%/MW.km （查表） 则电源线路电压降为：△U 1%=1.0523×2×0.644%=1.36%<5% 式中：电源线路长取 2km 。 全矿计算电流： 1078.2 3 10 0.9 = 69.17（A ）
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 1653.25kW 设备工作容量 1421.65kW 有功负荷 1078.2kW 无功负荷 801.54kvar 视在功率 1346.33kVA 功率因数 0.82 按补偿后功率因数达到约 0.95，则所需补偿电容容量为 0.82 0.82 -1- 0.95 0.95 -1 =377.38kvar 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： 381.54kvar 视在功率： 1145.24kVA 功率因数： 0.95 矿井投产时年耗电量：2632802kW.h ，吨煤电耗 29.24kW.h/t 。 Q =P cos 2 1 -1 1 -1 - cos 2 Q = 1078.2
摘要 本设计初步设计了煤矿地面35kV变电站的设计。其设计过程主要包括负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备选择、继电保护方案、变电所的防雷保护与接地等。通过对煤矿35KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV 侧为全桥接线，6KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。 关键字：负荷计算; 变电站; 继电保护;运行方式
目录 摘要 (1) ABSTRACT .............................. 错误！未定义书签。 1 概述 (1) 1.1 设计依据 (1) 1.2 设计目的及范围 (1) 1.3 矿井基础资料 (1) 2 负荷计算 (4) 2.1 负荷计算的目的 (4) 2.2 负荷计算方法 (4) 2.3 负荷计算过程 (5) 2.3.1 各用电设备组负荷计算 (5) 2.3.2 低压变压器的选择与损耗计算 (8) 2.3.3 6kV母线侧补偿前总计算负荷 (11) 2.3.4 无功补偿计算及电容器柜选择 (11) 2.3.5 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验 . 12 3 变电所主变压器选择 (13) 3.1 变压器的选取原则 (13) 3.2 变压器选择计算 (13) 3.3 变压器损耗计算 (14) 3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验 (15) 3.5 变压器经济运行方案的确定 (15) 4 电气主接线设计 (16) 4.1 对主接线的基本要求 (16) 4.2 本所电气主接线方案的确定 (16) 4.2.1 确定矿井35kV进线回路 (16) 4.2.2 35kV、6kV主接线的确定 (17) 4.2.3下井电缆回数的确定 (17) 4.2.4 负荷分配 (18) 5 短路电流计算 (20) 5.1 短路电流计算的目的 (20) 5.2 短路电流计算中应计算的数值 (20) 5.3 三相短路电流计算计算的步骤 (20) 5.4短路电流计算过程 (21) 5.5短路参数汇总表 (30) 5.6 负荷电流统计表 (32) 6 高压电气设备的选择 (33)
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
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)
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
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：
煤矿供电设计计算 煤矿供电设计计算 一、供电方案：见供电系统示意图 二、变压器选型计算 1﹑负荷统计与变压器的选择（动力）： ⑴﹑负荷统计表 负荷名称安装台数安装容量额定电压额定电流功率因数需用系数备注 刮板输送机3 55KW 660V 56.6 0.85 0.5 皮带1 55KW 660V 56.6 0.85 0.5 （2）﹑变压器容量的选择： 变压器视在功率：S=∑Pe×Kx/cos￠ =732.4×0.5/0.85 =430.82KV A 所选变压器为一台KSGB-500/6进行供电，满足要求。 式中：∑Pe—所有设备的额定功率之和：732.4KW cosφ—平均功率因数：0.85 Pn.max—该组用电设备中最大一台电动机的额定功率,55KW; ∑Pn—该组用电设备的额定功率之和,183.4KW; Kx—需用系数：K x=0.286+0.714×Pn.max/∑Pn =0.286+0.714×55/183.4 =0.5
2﹑负荷统计与变压器的选择（主风机） ⑴﹑负荷统计表 序号负荷名称安装台数安装容量额定电压额定电流功率因数需用系数备注 1 风机（主）1台2×30KW 660V 69A 0.85 1 2 风机（其它）1台60KW 660V 69A 0.85 1 单台 （2）﹑变压器容量的选择： 变压器视在功率：S=∑Pe×Kx/cos￠ =240×1/0.85 =282.35KV A ∑Pe—所有设备的额定功率之和：282.35KW 所选变压器为：KSGB- 315/6 一台，满足要求。 需用系数（Kx）：K x=1 ⑶﹑平均功率因数(cosφ)：0.85 三、电缆的选择： 1﹑馈电开关（1#）到（8#）开关 ①按长时允许电流选择电缆 A 选用MYP3×70+1×25电缆,70mm2电缆长时容许电流为215A 式中: Kx—电缆线路所带负荷的需用系数,0.42; ∑Pe—电缆所带负荷的额定功率183.4KW; Ue—电缆所在电网的额定电压,660V;
太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）纸 第一章矿井(区)概况 一、概述 1、目的与任务 变电所是电力配送的重要环节，也是煤矿生产供电的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足煤矿对生产发展的需要，提高供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建35kV 变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。此设计任务旨在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。 2、矿井概述： 本矿井位于七台河市茄子河区东部,地跨茄子河区、桃山区，东起铁东-新富附近，西止308省道；南自万宝村断层，北至华楠县边界。东西长40～150km，南北宽135km左右，面积约127平方公里。百年最高洪水位0.2米,交通便利,地处山区, 所在海拔高度120M。最高年平均气温8摄氏度，月平均气温16摄氏度。该矿采用综合开拓方式，年产200万吨，服务年限为100年，瓦斯等级为2级，煤尘爆炸指数为0.15% 二、拟建变电站概况 1、本变电所电源以双回路与 5km外的电厂相连。该电厂为汽轮机发
高压供电设计步骤及公式、参数说明（试行）
地面供电系统高压供电设计程序、步骤 一、供电设计报告说明 1-1矿井概述 1-2矿井供电系统概述 1-2-1矿井地面供电系统 1-2-2矿井井下供电系统 1-3电气安全技术措施 二、矿井负荷统计（每条线路） 2-1地面电源线路负荷参数统计 2-2供电线路负荷参数统计（供单台变压器可按其容量计算） 三、短路电流、电压损失计算 3-1短路电流计算 （绘制图、表，供井下变电所设计、计算时采用）3-2电压损失计算 （矿井高压供电线路最远的两个点） 四、矿井电源线路及高压电气设备选择、校验 4-1矿井电源线路选择、校验 4-2高压电气设备选择、校验 五、整定保护 （整定值列表汇总并与上级整定核对、防止下级整定大于上级整定。）5-1 注：高压供电设计要求有目录，页码
井下变电所高压供电设计程序、步骤 （建议由末级变电所向上逐级设计、计算）一、供电设计报告说明 1-1变电所概述 1-2变电所供电系统概述及高压供电系统确定 1-3电气安全技术措施 二、负荷统计 （列表说明） 三、高压电气设备的选择、校验 四、高压电缆的选择、校验 五、继电保护整定计算（计算结果、整定情况列表标明）
采用的公式、系数等参数说明 变压器的容量选择及校验 一、采区负荷统计及变电站台确定 负荷统计表 名称 设备型号 台数 电 动 机 备 注 额定功率kW 额定电压kV 额定 电流 A 注：启动电流、功率因数、额定效率、负荷系数等按实际情况进行选取 二、 变压器容量、型号的确定 移动变电站负荷统计： S b ＝dj K P x e φcos ?∑（KVA ） （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-1 ） ∑? +=e X P P K max 6.04.0 （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-3 ） 式在：S ——所计算的电力负荷总的视在功率，KVA ； ∑P ——参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，KW ； Φcos ——参加计算的电力的平均功率因数；参照表10-3-1综采工作面取0.7; X K ——需用系数；其中： P max ——最大电动机的功率，KW ； 三、选用变压器的主要技术数据表 型号 额定容量kVA 额定电流（A ） 额定电压kV 损耗K Ｗ 阻抗电压％ 备注 高压 低压 空载 负载 四、变电站电压损失：（低压供电设计中已经计算，可省略）
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。
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 212211???? 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 ++++++=......212211ηηηη 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。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。
目录 第一章系统概况 ......................... 错误!未定义书签。 第一节供电系统简介 .............................................................. 错误!未定义书签。第二节中央变电所高压开关及负荷统计 .............................. 错误!未定义书签。 一、G-03高压开关负荷统计：............................................ 错误!未定义书签。 二、G-04高压开关负荷统计：............................................ 错误!未定义书签。 三、G-05高压开关负荷统计：............................................ 错误!未定义书签。 四、G-07高压开关负荷统计................................................ 错误!未定义书签。 五、G-08高压开关负荷统计................................................ 错误!未定义书签。 六、G-09高压开关负荷统计................................................ 错误!未定义书签。第三节中央变电所高压开关整定计算 .................................. 错误!未定义书签。 一、计算原则......................................................................... 错误!未定义书签。 二、中央变电所G-01、G-06、G-11高爆开关整定：....... 错误!未定义书签。 三、中央变电所G-03高爆开关整定：............................... 错误!未定义书签。 四、中央变电所G-04、G-08高爆开关整定：................... 错误!未定义书签。 五、中央变电所G-05、G-07高爆开关整定：................... 错误!未定义书签。 六、中央变电所G-09高爆开关整定：............................... 错误!未定义书签。 七、中央变电所G-02、G-10高爆开关整定：................... 错误!未定义书签。 八、合上联络开关，一回路运行，另一回路备用时Ⅰ、Ⅱ段高压开关整定 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 九、定值表（按实际两回路同时运行，联络断开）：....... 错误!未定义书签。第四节井底车场、硐室及运输整定计算............................. 错误!未定义书签。 一、概述................................................................................. 错误!未定义书签。 二、供电系统及负荷统计..................................................... 错误!未定义书签。 三、高压系统设备的选型计算............................................. 错误!未定义书签。第五节660V系统电气设备选型............................................. 错误!未定义书签。 一、对于3#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 二、对于2#变压器................................................................ 错误!未定义书签。第六节660V设备电缆选型..................................................... 错误!未定义书签。 一、对于3#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 二、对于2#变压器................................................................ 错误!未定义书签。第七节短路电流计算 .............................................................. 错误!未定义书签。 一、对于3#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 二、对于2#变压器................................................................ 错误!未定义书签。第八节低馈的整定 .................................................................. 错误!未定义书签。 一、对于3#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 二、对于2#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 三、对于1#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 四、对于4#变压器................................................................ 错误!未定义书签。 五、对于YB-02移变............................................................. 错误!未定义书签。 六、对于YB-04移变............................................................. 错误!未定义书签。