某某矿山供电系统设计.doc

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1、设计说明书前言本设计说明书是根据所学专业及煤矿井下供电设计指导、煤矿安全规程及矿山供电等书编写。全书共分为7部分：1 矿井概述；2 采区变电所和工作面配电点；3 采区变电所负荷计算；4 采区变电所网络计算；5 短路电流的确定；6高低压开关的选择及整定；7 井下保护接地系统。在编写过程中收集了大量的资料数据，听取了现场意见建议，为本设计奠定了基础，在编写过程中还得到了指导老师大力的支持和指导，在此表示衷心的感谢。由于本人水平有限，说明书中难免有不妥之处，恳请各位老师批评指正。目录1 矿井概述 11.1 矿井自然条件和交通位置 11.2 矿井生产能力及供电系统 21.2.1 电源线路 21.2.2

2、 原煤产量 32 采区变电所和工作面配电点 42.1 采区变电所和工作面配电点位置确定 42.1.1位置的选择原则 42.1.2采区自然条件概况42.2采区变电所供电系统的拟定 53 采区变电所负荷计算 73.1变压器的选择 73.2 供电变压器的确定74 采区变电所网络计算114.1电缆的选择 114.1.1高压电缆的选择 114.1.2 低压电缆的选择 135 短路电流的确定175.1采区变电所 175.2 采区配电点 186高低压开关的选择及整定 206.1高低压开关的选择 206.2 整定值计算 267 井下保护接地系统34351 矿井概述1.1 矿井自然条件和交通位置井田位置：大隆井

3、田位于辽宁省铁岭市铁法矿区，铁法煤田的中部。井田概况：大隆矿井田面积14.52Km2，地质储量238285Kt，可采储量171586 Kt，煤层倾角4-6度，开采条件比较好，煤质好，为低硫低磷长焰煤和气煤。开拓方式：开拓方式为三个立井（主井、副井、风井）、二个水平，布置上下山采区，现正在第一水平开采。交通情况：在矿区东部有大青编组站，大隆矿距离大青编组站约6.6km，大青编组站距铁岭车站20km，与长大线接轨通至全国各地，铁康公路横穿大隆井田。在矿区内，大隆井田与调兵山、大明、王千采石场、大青编组站有铁路相通，大隆井田与调兵山、大明、王千采石场等单位亦有公路相通，交通便利。地形地势：本井田地势

4、平坦，标高均在+70m左右，仅在小明安碑、娘娘庙与海房屯之间有一高岗，标高最高达到+90.97m。井田范围内无大河流，一般均为季节性小溪，水量较小，其中较大的有两条，一条是由调兵山、南岭流经娘娘庙，另一条是由施荒地流经兴隆屯，两者至前小明安碑村西汇合一体，然后向东南经田家窝棚，邓家窝棚流出本井田。气象：本区位于松辽平原东侧，属大陆性气候，风多雨少。春、冬两季多西北风，夏、秋两季多西南风，最大风速可达78级，一般为23级，降雨量较少，降雨季节集中在7、8、9三个月，年平均降雨量为500600mm，最大为1009.1mm，年平均气温为7左右，最高气温为33.3最低为-32.1。结冰期自10月末至翌

5、年4月，最大冻结深度为1.4m。地震烈度：铁法煤矿矿区地震基本烈度为度地质特征：辽宁地区位于巨型纬向斜构造体系的阴山天山构造带，新化夏系巨型隆起带，沉降带的交接复合部位。铁法煤田系阴山天山降起带受新化夏系切割形成的断焰盆地，第二沉降带的交接复合部位。而大隆煤田又处在调兵山，西营盘两基底岩层露头的连接上，这一区域构造位置与大隆井田所产生的构造现象密切相关。1.2 矿井生产能力及供电系统1.2.1 电源线路大隆矿井供电由大隆区域变电所供电，高压60kv电源线路有调隆甲乙；热隆甲乙；铁隆甲乙共6路电源，一次侧采用双母线接线方式，变电所内设两台主变压器，容量为：16000KVA，变压器型号为：SF-9

6、 16000/66型，中性点不接地。二次侧电压6Kv，采用并联接线，单台变压器容量可满足矿井生产用电需要。矿井主要通风、提升、排水、压风、瓦斯泵等全部为双路电源供电。1）、中央主扇： 14#、46#：电缆型号为：VLA29-3120 L=355m，来自大隆区域变电所。2）、风井主扇： 26#、37#， 架空线型号为：GLJ-370 L=2300m，来自大隆区域变电所。3）、主井绞车： 6#、13#，电缆型号为：YJV29-3120 L=338m，来自大隆区域变电所。4）、副井绞车： 24#、35#，电缆型号为：VLA29-3120 L=325m，来自大隆区域变电所。5）、压 风 机： 22#、

7、42#， 电缆型号为：YJV 29-395 L=417m，来自大隆区域变电所。6）、中央瓦斯泵：33#、43#，电缆型号为： ZQD20 -395 L=410m，来自大隆区域变电所。7）、风井瓦斯泵： 25#、38#，架空线型号为：GLJ-370 L=2300m，来自大隆区域变电所。8）、中央变电所：三路电源 4#、5#、15#。入井电缆型号分别为： YJV22-3185 L=300m和ZQD30 -3185 L=500m一条；ZQD50 -3185 L=800m 两条，来自大隆区域变电所1.2.2 原煤产量大隆矿主井绞车主轴装置和电控系统在2000年5月改造完成，设备运行可靠，电机在2005

8、年5月更换，保护设施完好、齐全。每日检修时间按有关规定为4小时，每日非生产时间（系统或设备故障）平均按2小时计算，日生产时间为18小时。2006年全年原煤产量为：280万吨。2007年预计生产原煤为：290万吨。按公式：P=Q*3600*Tr*Tn/Ts*104Is：主井绞车一次提升循环时间为：101秒。Tr：日提升时间按18小时计算。Tn：年生产日期按330日计算。Q：提升箕斗载重量为：15吨。则日提升能力为： Q日=15183600101=9623吨）则年提升能力为： Q年=330Q日104=317.5（万吨）Q年 An 满足需要，合格2 采区变电所和工作面配电点2.1 采区变电所和工作面

9、配电点位置确定2.1.1位置的选择原则采区变电所位置选择要依据供电电压，供电距离采煤方法，采区巷道布置方式，采煤机械化程度和机组容量大小等因素确定。一、供电电压。随着回采工艺的发展，采煤机械化的提高，电气设备容量不断增大，因此考虑采区变电所机组最大供电距离就由采煤机组主电机起动时允许电压损失确定，以保证有足够的起动力矩。二、根据煤矿井下供电设计技术规定：采区变电所位置一般在采区上（下）山的运输巷与轨道斜巷之间的横贯内或在甩车场附近的巷道内。三、每个采区最好只设一个采区变电所，对整个采区掘进工作面供电尽量少设变电所，尽量减少变电所迁移次数。四、采区变电所要求通风良好，温度不得超过附近巷道5度，进

10、出线和运输方便。五、顶板、底板稳定无淋水。2.1.2采区自然条件概况采区地点：W2-706煤层厚度：7.6米煤层倾角：2度16度工作面长度：225米走向长度：742米采煤方法：综采放顶可采期限：9个月瓦斯等级：高瓦斯通风方式：负压2.2采区变电所供电系统的拟定采区变电所供电系统是根据采区机械配备图拟订，应符合安全经济、操作灵活、系统简单、保护完善、便于维修等要求。拟订原则：一、保证供电可靠，力求减少开关、电缆数量。二、原则上一台起动器控制一台设备。三、采区变电所动力变压器应合理分配变压器负荷，变压器最好不并联运行。四、采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及下

11、顺槽输送机宜采用干线式供电。五、配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线馈电开关。六、供电系统尽量减少回头供电。七、工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。 图（1）3 采区变电所负荷计算3.1变压器的选择一、选择变压器的意义变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要的意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器的容量选择过小，在长期的过负荷运行下，铜损耗将增大，使线圈过热加速老化，缩短使用寿命，既不安全也不经济。因此，正确的计算负荷和选用

12、合适的变压器是井下供电的重要组成部分。二、变压器台数的确定原则：采区供电变压器在一般情况下是按照计算容量选择，不留备用量，其原因是为了尽力减少硐室的开拓量，降低供电成本。但是如果供电负荷中有一类负荷（如分区水泵、瓦斯抽放风机等）时，则变压器台数应按实际需要确定，以保证供电可靠性。3.2 供电变压器的确定W2采区供电负荷统计情况如表（1）：用电设备电动机技术特征设备明称电动机型 号台 数设备总电机数每设备备备备备备备额定容量( KW )额定电压( V )额定工作电流( A )额定起动电流（A）额定功率因数COS效率n采煤机截 割牵引100kva油 泵11 2221250355.511403801

13、140165703.633042025运输机YQSD400/200-4/822400/2001140248.5/1761615/11440.82转载机YBSS-31511315/1601140204/1521326/9880.82破碎机YSB-16011160114097.16310.82乳化液泵YBYB-250212501140147.69590.83喷雾泵DYB-551155114040.22410.83皮带机YBYB-20022200114021614040.84皮带机SYS-1601216066018411960.82调动绞车YBK2-280S-4B35317566080.65230.

14、87调动绞车YB280M-63155660634100.85调动绞车YBJ-402140660452920.85调动绞车YBQJ-252125660281820.85调动绞车DJB-11.43111.466013780.85回柱绞车YB280M-61155660634100.83回柱绞车JBHJ-17-81115660171100.85引排风机1226660291880.83钻 机YB180M-42118.5660211360.83潜 水 泵215.56606.337.80.8表（1） 矿用变压器技术参数表 （二）型 号额定容量KVA额定电压 V 额定电流( A )接线图阻抗电压(%)损耗（瓦

15、）线圈阻抗（欧）UaUrUx铁损铜损RXZXZ8-4413317.3Y./KBSGZY500693416.5y.y0/y.d114.50.723.93230036000.00690.0377KBSGZY10001190481.1Y-Y-1260.595.97270059000.00850.0860KBSGZY12501190606.4Y-Y-1260.615.97310076000.00700.0676表（2）一、变电站的负荷计算公式 KX=0.4+0.6式中 S 所计算的电力负荷总的视在功率，千伏安 参加计算所有用电设备额定功率之和，千瓦Pd 用电设备最大额定功率，千瓦参加计算的电力负荷的平

16、均功率因数，千瓦KX 需用系数二、工作面负荷统计：581+8002+315+2502+160+55+2004+1602+7.52+4+753+555+402+252+15+11.43+18.52+5.52+262=5129.2kw三、变电站的选择：1、采煤机、转载机、乳化液泵、喷雾泵用变电站D4：=581+315+250+55=1201kwKX=0.4+0.6=0.69= 选用KBSGZY-1250KVA 6/1.19移动变电站。2、前运输机、乳化液泵D5：=800+250=1050 kw = 选用KBSGZY-1250KVA 6/1.19移动变电站。3、后运输机、破碎机D6：=800+160

17、=960 kw =选用KBSGZY-1250KVA 6/1.19移动变电站。4、3#皮带用变电站D1:1602+4+55=379 kw选用KBSGZY-500 KVA 6/0.66移动变电站。5、运顺、回顺绞车用变电站D2:=753+554+402+252+15+11.43+18.52+5.52=672.2kw=选用KBSGZY-600KVA 6/0.66移动变电站。6、2#、3#皮带用变电站D3：4002+7.52=815kw选用KBSGZY-1000KVA 6/1.19移动变电站。7、W2-706风机、备用风机变压器选用KSGB-500-6/0.69 变电站4 采区变电所网络计算4.1电缆

18、的选择确定原则：一、在正常工作时电缆芯线的实际温升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使用寿命或迅速损坏，电缆芯线的实际温升决定于它所流过的负荷电流。二、正常运行时，电缆网络的实际电压损失必须不大于网络所允许的电压损失。三、距离远、容量最大的电动机起动时因起动电流过大，对电网造成的电压损失也最大。四、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。4.1.1高压电缆的选择 一、按长时计算工作电流选择（1）中央变电所至西二变电所段电缆验算现使用ZQD20-3150电缆载流量为350A满足要求。（2）西二变电所至1#皮带头段电缆验算选用MYJV22-3.6/6 3150电缆载

19、流量为400A满足要求。（3）1#皮带头至2#皮带头段电缆验算选用MYJV22-3.6/6 3120电缆载流量为350A满足要求。（4）2#皮带头去工作面变电列车三根MYPTJ电缆截面积相同，选负荷最大的前运输机电缆计算选用MYPTJ-3.6/6 350+325/3+32.5电缆,载流量为173A 109 A。二、短路热稳定效验电缆截面。式中 电缆短路时热稳定要求的最小截面， 三相最大稳态短路电流，A 短路电流作用的假想时间，S C 热稳定系数。中央变电所母线在最大稳态短路电流为4.8 KA。3、计算电压损失： 地ZQD3185 700m ZQD-3150 1200m MYJV3150 450

20、m MYJV3120 510m MYPTJ350 1000m面 COS=0.7 COS=0.7 COS=0.7 COS=0.7 COS=0.86 U1 中央变 U2 W=变电 U3 1#皮带 U4 2#皮带 U5 工作面 2745kw 2440kw 2414kw 2269kw 903kw式中 K 每兆公里负荷矩电缆中电压损失百分数 P 电缆输送的有功功率，兆瓦U1%=2.7450.700.491%=0.9%U2%=2.4401.200.566%=1.6%U3%=2.4140.450.568%=0.6%U4%=2.2690.510.671%=0.7%U5%=0.9031.001.274%=1.1

21、%U%=0.9+1.6 +0.6+0.7+1.1=4.9% 5% 合格4.1.2 低压电缆的选择变压器到电动机全系统允许的电压损失：对于1140V系统：Ur%= Uze- U=1200-0.951140=117V对于660V系统：Ur%= Uze- U=690-0.95660=63V对于380V系统：Ur%= Uze- U=380-0.95380=39V一、采煤机、转载机、乳化液泵、喷雾泵用变电站D4：选用KBSGZY-1250KVA 6/1.19移动变电站变电站阻抗电压 Ud%=6短路损耗：7600W变压器绕组电阻压降百分值Ur%=0.6变压器绕组电抗压降百分值Ux%=5.96变压器所带负荷

22、的加权平均功率因数取COSpj=0.7 SIN pj=0.71变压器电压损失：Ub% = =4.1Ub = Ub%1200/100=49.2V支线允许电压损失：Ugr =UrUb=11749.2=67.8V 28.2mm2按机械强度要求选用 MCP 370 125+46 电缆长期允许负荷电流215A 165A转载机及泵站计算方法相同结果如图：图（2）同理后运输机、破碎机D6；前运输机、乳化液泵D5： 图（3）二、选择供电距离远，负荷大的回顺电缆计算干线电缆选择：工作电流：选用电缆为MYP-0.38/0.66 370+125载流量215A 162A。 2、电压损失计算： 负荷系数=0.69 70

23、2 - 500m 702 -570m 702 -200m 252 -40m 62 -10m COS=0.7 COS=0.7 COS=0.7 COS=0.7 COS=0.8Ub U1 U2 U3 U4 U5 500KVA 116kw 68kw 31.5kw 24kw 18.5kwUb%=0.69(0.720.7+3.930.71)%=2.2%U1%=1160.50.091=5.2%U2%=680.570.091=3.5%U3%=31.50.200.091=0.5%U4%=240.040.221=0.2%U5%=18.50.010.863=0.1%U%=2.2+5.2+3.5+0.5+0.2+0.

24、1=11.7% 不合格 将变压器抽头调-5%,允许电压损失为97V，合格。5 短路电流的确定计算短路电流的目的和要求：1、目的：为了正确选择和效验电气设备，满足对短路电流的动稳定性和热稳定性的要求。对于低压开关设备和熔断器等还应按照短路电流效验分断能力。正确计算继电器保护装置，使在故障发生时能够准确可靠的动作。2、要求：计算最大三相短路电流，效验开关装置的分断能力，短路点选择在变压器的二次侧端上。计算两相短路电流，效验继电保护装置整定值的可靠性。5.1采区变电所：计算D点的短路电流：已知采区变电所在最小运行方式下短路容量为50MVA，中央变电所到采区变电所为1700米，电缆为ZQD20-315

25、0。D1点短路电流的计算：电源系统电抗=0.720.24310.822三相短路电流：=4041A两相短路电流：=3515A同理计算其他短路电流值D2： D3：=7979A =9176AD4：=104A =119AD5：=1597A =1837AD6：=813A =935AD7：=7979A =9176A5.2 采区配电点图表法计算两相短路电流，以变压器的容量表示其不同的阻抗值，而以电缆的长度表示电缆相应的阻抗。又因为电网是由不同截面的电缆所组成，故为了方便，按阻抗相等的原则，将不同截面的电缆换算成同一截面。当然换算后的电缆长度与原来实际长度就不一样了。换算长度计算公式：Leq=KL式中：L 电

26、缆的实际长度，米； Leq 换算成标准截面以后的电缆长度，米； K 换算系数计算结果如表：两相短路电流值表短路点电缆换算长度m两相短路电流A网络电压 V短路点电缆换算长度m两相短路电流A网络电压 Vd1286630646000d171174305660d2225830706000d1807979660d330732211140d193501886660d410652111140d204081645660d58054701140d214381578660d621244791140d223142088660d721244791140d235111356660d821938631140d247309

27、75660d92962101140d257311004660d102962101140d261085667660d112762101140d272772337660d1236528491140d28788906660d1339526401140d29819884660d141066701660d3012970127d151145642660d3145522127d16157334660 表（3）6 高低压开关的选择及整定高低压开关的选择原则根据煤矿安全规程规定，矿用隔爆型高压配电箱，适用于煤（岩）与瓦斯突出的矿井井底车场主要变电所及所有采区变电所中，作为配电开关或控制保护高压电动机及变压器用。

28、在选用高压开关时除考虑使用场合外，其额定电压必须符合井下高压电网的额定电压等级，额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流。高压开关在选择使用中，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。6.1高低压开关的选择一、本设计高压开关采用BGP9L/6AK系列矿用隔爆型高压真空配电装置，采用ZBT-11型高压综合保护器。BGP9L/6AK系列矿用隔爆型高压真空配电装置适用于具有爆炸性危险气体的煤矿井下，对额定电压6KV，额定频率50HZ，额定电流至630A的三相交流中性点不直接接地的供电系统进行控制、保护和测量，并可作为直接启动高压电动机之用。主要技术指标：额定电压：6KV最高工作电压：7.2KV

29、额定电流：50、100、200、300、400、500、630A额定频率：50HZ额定短路开断电流：12.5KA（有效值）额定短路关合电流：31.5KA（峰值）额定热稳定电流：12.5KA（有效值）分闸时间0.1S平均分闸速度：0.81.2m/s平均合闸速度：0.61.0m/sZBT-11型高压综合保护器：ZBT-11高开综合保护器配置了如下保护：三段式过流保护包括短路保护、过流保护、过载保护。一般来说，终端线路只投入短路保护和过载保护，而电源进出线，需要上下级配合，以防止越级跳闸，需要投短路保护和过流保护，而一般不投过载保护。反时限过流保护有些负载允许过电流通过的时间与其电流大小成反比，即过

30、电流值越大，允许通过的时间越短，而过电流值越小，允许通过的时间越长，这就是反时限特性。对于这些负载采用反时限过流保护将优于定时限的过流保护。一般来说，电动机的过载保护宜采用反时限过流保护。一般反时限： 非常反时限： 极度反时限： Tp-定值表中的时间常数，一般设为1，或根据具体电动机的特性曲线选择；Ip-定值表中的门坎电流，一般设为电动机的额定电流；I-曲线上某点的电流值；t-曲线上某点对应的时间值。 延时时间过载电流 一般反时限强反时限极强反时限1.05Ie1.20 Ie38S67.5S181S1.50 Ie17S27S64S2.00 Ie10S13.526.6S6.00 Ie3.84S2.

31、7S2.29S表（4）电压保护电压保护包括母线过电压和失压保护。零序保护零序保护包括零序过压保护和两段式零序电流保护。零序保护也称漏电保护。零序过压保护零序过压保护主要用于在单线接地时或叫漏电发生时，发出告警。零序过压保护一定要设定110秒的延时，以保证零序过压告警的可靠性。零序过压不投跳闸只告警，以免在发生单相接地时，所有开关全部跳闸，造成不必要的大面积停电。两段式漏电保护两段保护主要是为了实现先告警后跳闸。漏电告警可以用很小的定值用于告警，漏电保护可以设以较大的定值，并且设置投跳闸。对于三相对称性很好，几乎不存在不平衡电流的线路，零序I段（即漏电保护）定值按躲过本线路本身的容性电流的10倍

32、整定（10为可靠系数），电缆线路零序电流按每公里0.06A估算，则漏电保护定值为：I0dz I= k* 0.06* L； k为可靠系数取10，L为电缆线路的公里数零序II段（即漏电告警）定值按躲过本线路本身的容性电流的1.5倍整定，则漏电告警定值为：I0dz II= k* 0.06* L； k取4对于不平衡电流较大的线路，零序过流I段（即漏电保护）定值按如下原则整定：I0dz I= k* (Ibp+0.06* L)； k取1.2，Ibp为线路最大不平衡电流，L为电缆线路的公里数零序II段（即漏电告警）定值按躲过本线路本身的容性电流的1.5倍整定，则漏电告警定值为：I0dz II= k* 0.06* L； k取4零序过流保护可以投方向。电缆绝缘监视在双屏蔽电缆屏蔽芯线与屏蔽地线之间装一个1K的电阻，然后zbt-11来测量该电阻值Rd，当Rd2.5K时，为绝缘开路，当Rd1.2 符合规定 G1、BGP9L-6GZ 300A过载整定：0.4倍 = 120 A速断整定：381A 取1.6倍=480A校验： = 5.9 1.2 符合规定G2、BGP9L-6GZ 400A过载整定：= 228A 取 0.6倍=240 A速断整定： =920A 取3倍=1200A校验： = 1.8 1.2 符合规定P1、PBG-250/6000B 过载整定： 48