矿山机电专业毕业论文集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
摘要:供电系统可靠性直接体现供电系统负载的供电能力,加强供电可靠性的技术管理工作,不断提高可靠性指标是供电系统永恒的主题,是系统安全经济运行的重要保证。本论文是在煤矿实习的基础上完成的。通过对太岳煤矿的实地考察，结合该矿现有生产水平和未来发展前景，在原有供电系统的基础上根据煤炭生产行业的有关规定进一步规范和完善。
太岳煤矿系120万吨煤矿，供电系统设计内容包括：地面变电所设计、井下供电设计、短路电流计算、地面及井下高低压设备选择、保护装置、地面及井下接地等。本设计主供电系统由来自不同地方的两路35kV线路供电，经主变压器变为10kV，由单母分段的接线方式分别向地面和井下供电。根据煤矿供电系统特点，本设计系统主线路均以最大运行方式进行整定，并以此对线路及其设备进行选择。
太岳煤矿35kV供电系统包括井上供电系统和井下供电系统两个部分。为保证供电的安全、可靠，又考虑太岳煤矿服务的年限，从经济和技术两个方面对本矿进行整体设计，以达到满足对太岳煤矿供电的合理性。
关键词：太岳煤矿 35KV 供电设备选择
目录
第一章概述 (1)
1.1矿井简介 (1)
1.2采区变电所及配电点位置的确定 (1)
第二章采区供电系统的拟定 (2)
2.1井下电压等级的确定 (2)
2.2采区供电系统的拟定 (2)
第三章继电保护 (5)
3.1变电所继电保护的配置情况 (5)
3.2主变压器的继电保护 (5)
第四章电气设备的选择 (7)
4.1按使用场所选择电气设备的类型 (7)
4.2高压配电箱的选择 (7)
4.3低压电气设备的选择 (8)
4.4低压电气设备电气参数的选择 (9)
参考文献 (10)
矿山机电专业综合实践报告
第一章概述
1.1矿井简介
太岳煤矿地处太岳山东麓，山西省中南部，长治市西北部，东邻沁县，南接屯留、安泽、古县，西连霍州、灵石，北靠介休、平遥,系晋中、晋南、晋东南的交界处。太岳煤矿四面环山，西北高而东南低，海拔最高2523米，最低939米，平均海拔1400米左右。本矿井煤炭可通过汽车运往该装车站装火车运往全国各地，矿区交通便利。
1.2采区变电所及配电点位置的确定
1、尽量位于负荷中心，以减少低压线路长度和电压损失，保证采区设备的供电质量。
2、每个采区最好只设一个变电所，对整个采区和掘进工作面供电，并且尽量不迁移或少迁移变电所，减少变电所硐室的开拓费用。如一个变电所不能满足要求时，可在下一区段增设变电所，初期向掘进供电，后期向回采供电。
3、变电所内要求通风良好，温度不得超过附近巷道温度5℃。
4、设备运输要方便，便于电缆进出，地质条件好，顶底板稳定，无淋水。
分析上述四项要求可见，后两个要求容易满足，但前两个要求相互矛盾因此，在确定采区变电所的位置时，应全面分析，综合考虑。一般先根据后两个要求确定变电所的位置范围，然后再根据前两个要求确定变电所的位置。在确定变电所的位置时，一般要列出几种可行方案，进行技术经济比较后择优选用。方案比较应列表表示。
1、采区变电所的位置一般设在上(下)山的运输斜巷和轨道斜巷的横贯内，或在甩车场附近的巷道内。当采用矿用一般型变压器时，不得设在回风巷或工作面进风顺槽内。
2、在多煤层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变电所，应
经过技
术经济比较后决定。
3、当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷横贯巷道设置掘进变电所。如大巷为单巷而无横贯巷道利用时，可采用移动变电站。
1、采用移动变电站供电的条件
随着采掘机械化的发展，工作面的电气设备多、容量大，工作面走向长，如仍采用固定的采区变电所供电，既不经济，又满足不了电压质量的要求。因此，属下列情况的采区供电宜采用移动变电站
(1)综采工作面的供电。
(2)普采工作面由采区固定变电所供电困难或不经济时。
(3)大巷单巷掘进附近无变电所可利用时。
2、移动变电站位置的确定
移动变电站的位置一般按下列原则确定：
(1)向回采工作面供电的移动变电站位置，一般设在距工作面100 m～150 m的巷道中。
(2)当下一个工作面尚未开采，而其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经过联络巷、运输巷向上工作面供电。
(3)低瓦斯矿井的回采工作面移动变电站，可设置在该回采工作面的回风巷内。
1、回采工作面配电点一般设在距工作面50m-70m处的巷道中。
2、掘进工作面配电点距掘进头80m-100m，一般配电点至掘进设备的电缆长度以不超过100m为宜。
3、在电缆分叉点应设有配电点，此配电点在巷道交汇处附近。
4、压入式局部扇风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10m。
第二章采区供电系统的拟定
2.1井下电压等级的确定
井下各级配电电压和各种电气设备的额定屯压等级应符合下列要求：
1、高压不应超过10kV，一般为6kV。
2、低压不应超过1140V。炮采工作面一般采用660V，高档普采和综采根据具体情况和采用的机械设备可采用660V或1140V。井低车场一般采用660V。手持电气设备、固定照明采用127V，亦可采用220V。
2.2采区供电系统的拟定
2.2.1高压供电系统的拟定
1、电源回路数的确定
供综合机械化采煤的采区变电所及有下山排水设备的采区变电所,应采用双电源进线。一般的采区变电所,应采用单电源进线。
2、高压开关的配置
(1)单电源进线的采区变电所，当变压器不超过两台且无高压出线时，可不设电源进线开关；当变压器超过两台或有高压出线时，应设置进线开关。
(2)双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关。当其经常为一回路供电，一回路备用时，母线可不分段；当两回路电源同时供电时，母线应分段并设联络开关，正常分列运行。
(3)采区变电所的高压馈出线，宜用专用的开关柜。
2.2.2低压供电系统的拟定
在拟定供电系统时，应将采区内的用电设备按电压等级、生产环节和安装地点分组，各组尽量分开供电。在用电设备分组时，还应考虑到各组用电负荷的大小、巷道布置情况和电缆敷设的路线。各组用电负荷不能过大，以保证受电端的电压质量。巷道有分叉点时，应装有开关或电缆接线盒。确定电缆的敷设路线时，应注意回采工作面(机采除外)、
轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。
在具体拟定供电系统时还应考虑以下原则：
1、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等设备最少。
2、原则上一台启动器只控制一台设备。
3、当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备。
4、变压器最好不并联运行。
5、由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电。
6、供电线路应走最短的路线，并尽量避免回头供电。
7、如配电点距电源供电点较近或启动器数量少于三台时，一般不设配电点进线自动馈电开关。
8、大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。
9、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供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电。
10、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，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。
11、局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁)设施。因此，为了实现风电闭锁，在掘进工作面的供电线路上应设一台闭锁用的磁力启动器。
12、局部通风机无论在工作面或交接班时，都不准停风。因此要在专用变压器与采区变电所内其他任意一台变压器之间加设联络开关。平时断开，在试验局部通风机线路的漏电保护时，合上联络开关，以防局部通风机停电。
13、采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。井下中央变电所、采区变屯所的电源进线以及变电所的供配电系统，当有多种
可行方案时，应经过技术经济比较后择优选择。
第三章继电保护
煤矿35kv变电所是矿山的重要组成部分，故障时对系统的正常运行会产生严重影响，因此必须专门装设保护。保护应满足选择性、快速性、灵敏性、可靠性的要求。
3.1变电所继电保护的配置情况
3.1.1变压器的常用保护装置
1、瓦斯保护：分为重瓦斯保护和轻瓦斯保护，瓦斯保护用于反应变压器油箱内部的各种故障。当内部故障轻微时产生的气体少，使轻瓦斯保护动作并发出信号，当内部故障严重时，重瓦斯保护立即动作，式变压器退出运行。
2、过电流保护：作为外部短路及变压器内部短路的后备保护。
3、纵联差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线间短路的主保护。
4、过负荷保护：变压器过负荷发出报警信号。
5、温度保护：作用于变压器超温报警
3.1.2架空线路保护：采用时限过流保护作为主保护，无时限速断保护为辅助保护。
3.1.3电缆线路保护：定时限过电流保护为主保护，速断保护为辅助保护。零序电流保护作为报警信号。
3.2主变压器的继电保护
主要讨论变电所单侧电源、单独运行的35/6kv，y/△-11电力变压器的继电保护方式，整定计算及保护原理接线图等。
3.2.1变压器的瓦斯保护变压器的内部故障如匝间或层间短路，接地短路等。保护原理：QJ3-80型瓦斯继电器，当发生轻微故障时产生气体上升，聚集在继电器上部，使油面下降，开口杯随油面降低而下沉，使磁铁靠近干簧接点，干簧接点闭合，发出轻瓦斯信号。当变压器油箱内
发生严重故障时，产生大量的气体，使挡板及开口杯一起转动，接点闭合，使断路器跳闸。瓦斯保护的优
点是：动作迅速，灵敏度高，接线和安装简单，能反应变压器油箱内部各种类型的故障。缺点是：不能反应外部套管和引出线的短路故障，因而还必须与其他保护装置配合使用。
保护的整定：1、轻瓦斯保护的动作整定值可通过调整开口杯动作所需要的瓦斯继电器顶部的气体体积确定，一般瓦斯继电器可调节的最大范围为250-300cm3。2、重瓦斯的整定是调节挡板上的弹簧压力，该压力已换算成相应的油气流的流速，标注在弹簧的调节杆旁边，一般可调节的范围为0.6—1.5m/s。
3.2.2变压器的过电流保护
变压器的过电流保护装置安装在变压器的电源侧，他既能反应变压器的外部故障，又能作为变压器内部故障的后备保护，同时也作为下一级线路的后备保护。为提高灵敏度应采用三相三继电器接线。
过电流保护的动作电流，应按躲过变压器的最大负荷电流来整定，即
IOP=Kk/Kre*Iw.max
式中：Iw.max为变压器的最大负荷电流，Kk为可靠系数，取 1.2---1.3；Kre为返回系数，一般取0.85。
保护装置的灵敏度应按下式校验
Kr=Is2.min/Iop≥1.5
式中：Is2.min为最小运行方式下，保护范围末端最小两相短路电流。保护装置的动作时限按阶梯原则整定，即比下一级保护装置大一个时限级差△t。
3.2.3变压器的过负荷保护
变压器过负荷属于不正常运行状态，不算故障，一般经过延时后作用于信号来通知运行值班人员。因为变压器的过负荷电流是对称的，所以只需在某一相上装一只电流继电器来反应变压器的过负荷。
过负荷保护装置的动作电流按躲过变压器的额定电流整定，即
IOP=Kk/Kre*IN.T=1.05/0.85*1466.3=1811A
式中：IN.T为变压器的额定电流，Kk为可靠系数，取1.05，Kre为返回系数，
取0.85。
为防止短路时和大负荷起动时误发信号，过负荷保护应装设一个延时环节，他要大于变压器的过电流保护的动作时间，一般取10S。
第四章电气设备的选择
4.1按使用场所选择电气设备的类型
井下电气设备类型的选择应符合《煤矿安全规程》)的规定，各类矿用电气设备的使用场所见教材《工矿企业供电》
4.2高压配电箱的选择
矿用高压配电箱的型号应根据下述情况，并结合矿井的实际条件选择。
(1)矿用高压配电箱有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器三种。根据矿井设备真空化的要求，应优先选用真空断路器的高压配电箱。
(2)矿用一般型高压配电箱(又称高压开关柜)有固定式和手车式两种。固定式价格较低，但维护检修不如手车式方便；手车式维护检修方便，故障时可更换备用手车迅速恢复供电，但价格较固定式高。设计时，应根据矿井的具体条件进行选择。
(3)考虑到设备对保护的要求，根据《煤矿安全规程》的规定，所选高压配电箱应具有下述保护：
①井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。
②供移动变电站的高压馈电线，应有短路、过负荷、欠电压释放和高压电缆监视保护,此外，还必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。
选择方案时，应首先根据其用途确定选择哪种形式的开关柜，然后根据负荷的种类、负荷的重要性和馈出线的数量等，本着安全、可靠、操作方便、经济的原则，根据变电所接线的需要进行合理地组合，选择出合
适的一次接线方案。具体选择时一般应遵循以下几点原则：
1、井下变电所的馈出线必须选择装有断路器的开关柜。对双回路供电的重要负荷，断路器两侧均应装有隔离开关。
2、当开关柜直接控制高压电动机时，可根据其启动的频繁程度选择带真空接触器的开关柜或带有断路器的开关柜。当高压电动机需串电抗器启动时，还应选择启动电抗器柜；当电动机容量不大时，启动电抗器可与其控制开关安装在一个柜子中。
3、对进线开关柜一般应装有断路器。对馈出线少(一般不超过8条)、进线总数不超过二回路的中央变电所，且上一级变电所属本企业管理时，亦可只用隔离开关。
4、母线联络开关一般也采用断路器，对中央变电所当馈出回路数不超过8条时，也只用隔离开关联络。
5、当变电所采用电动操作时，为了保证有足够的所用电能，应选择所用变压器柜。
6、为了测量和保护的需要，开关柜中还应有足够的电流互感器；变电所每段母线上还应装有电压互感器。
7、二次接线方案的确定
开关柜的二次接线方案可根据保护和测量的要求及所选一次接线方案来选择。
(1)对需要装设过负荷保护或具有动作时限的过电流保护的线路，应选择具有反时限过流保护装置的二次接线方案。对只装设瞬时过电流保护的线路，可选用只有瞬时过电流脱扣器的二次接线。需进行失压保护的，还应装有失压脱扣线圈。
(2)进线开关柜中一般应装设电流表和有功、无功电度表。对馈出线一般应装设电流表；对用电负荷较大的线路一般还应苯设有功电度表；需要了解其功率因数等情况时，还应装设无功电度表。变电所的每段母线上均应装设电压表。
4.3低压电气设备的选择
1、低压电气设备型号的选择
低压电气设备的型号除按使用场所选择外，还应考虑以下几点：
按工作机械对控制的要求选择
(1)供电线路用总开关、分路开关和配电点进线开关，应选用隔爆型真空谭电开关。
(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、按电网和用电设备对保护的要求选择
(1)变压器二次侧低压总开关应有短路、过负荷、失压、漏电跳闸和漏电闭锁保护，至少必须有短路和漏电跳闸保护。
(2)各分路配电开关应有短路、过负荷、失压、漏电闭锁保护(或选择型漏电保护)，至少必须有短路保护。
(3)大型设备的启动器应有短路、过负荷、失压、断相和漏电闭锁保护，至少必须有短路、失压和过负荷保护。
(4)小型设备的启动器应有短路、过负荷和断相保护，至少必须有短路保护。
(5)控制煤电钻的设备必须选用具有短路、过负荷、漏电跳闸保护和远距离停送电控制的综合保护装置。
3、考虑电缆的外径和根数
所选电器的电缆接线喇叭口的数目不得少于接线电缆的根数，喇叭口的内径要适应电缆接线的要求。
4.4低压电气设备电气参数的选择
低压电气设备的额定电压应不小于所在电网的额定电压。电气设备的额定电流应不小于其所控制线路的最大长时工作电流；开关设备的极限分断电流应不小于通过该设备的最大三相短路电流。选择时所用计算公式与高压配电箱相同。
当低压开关按极限分断电流选择合格后，一般不再校验动、热稳定性。