矿井供电系统设计煤矿机电专业毕业论文.doc

职业技术学院职业技术学院 成人教育学院成人教育学院 毕毕 业业 论论 文文 姓姓 名 名 层层 次 次 专业专业班班级级 机机电电一体化一体化 设计题设计题目 目 矿井供电系统设计矿井供电系统设计 指指导导教教师师 职职称 称 2014 年年 11 月月 20 日日 摘摘 要要 本设计讲述供电系统中各电气设备的设计过程 如高压配电箱 变压器 电缆的 选择方法 并对其的整定及校验 书中详细叙述了电缆及设备的选择原则 井下供电 系统采取各种保护的重要性 本设计方案根据 煤矿安全规程 煤矿工业设计规范 坚持从实际出发 联系 理论知识 在设计过程中 通过各方面的考虑 选用新型产品 应用新技术 满足供 电的可靠性 安全性 经济性及技术合理性 通过设计并与本矿实际相结合 了解了煤矿供电系统运行和供电设备管理情况和 煤矿生产管理的基本知识 使自己具有一定的理论知识的同时 又具有较强的实际操 作能力及解决实际工程问题的能力 根据矿井的实际情况 在老师和单位技术员的指 导下 并深入生产现场 查阅了有关设计资料 规程 规定 规范 听取并收录了现 场许多技术员的意见及经验 对矿所需设备的型号及供电线路等进行设计计算 关键词 矿井 供电 系统 设计 目录目录 绪 论 1 第一章 井田概况 2 1 1 交通位置 2 1 2 地形 地貌及水文 3 1 3 气象及地震 3 1 4 矿区经济状况 4 第二章 地质特征 6 2 1 地层 6 2 2 构造 10 2 3 煤层 13 2 4 矿井水文地质 14 2 5 矿井开采条件 15 第三章 供电系统 16 3 1 供电电源 16 3 2 电源线路截面选择 16 3 3 矿井 10KV 变电所 21 第四章 采区低压控制电器的选择 28 4 1 低压电器电器选择原则 28 4 2 低压电器电器容量及整定计算 28 第五章 低压保护装置的选择和整定 30 5 1 低压电网短路保护装置整定细则规定 30 5 2 保护装置的整定与校验 30 第六章 高压配电箱的选择和整定 34 6 1 高压配电箱的选择原则 34 6 2 高压配电箱的选择 34 6 3 高压配电箱的整定和灵敏度的校验 35 第七章 井下漏电保护装置的选择 36 7 1 井下漏电保护装置的作用 36 第八章 井下保护接地系统 38 结 束 语 39 致 谢 词 40 参考文献 41 0 绪绪 论论 一 本设计的目标 通过矿井的技改扩能 让我们知道矿井原供电系统不能满足技改后矿井的需 要 为了有一个更完善的供电系统 并在 以风定产 一通三防 的前提条件下 我 们深深地清楚供电对矿井的重要性 以致通过供电系统的优化设计 来实现安全高效 矿井 供电系统全以技改后进行设计 二 本设计内容体系结构 通过供电理论方面的学习并与我矿矿井供电系统实际相结合 对矿井供电系统资 料的掌握 来优化原有不足的供电系统 使设计出的供电系统达到最大优化 设计内 容体系具体如下 1 矿井概况 介绍矿井的地理位置 生产现状 通风结构 劳动组织等 2 矿井电气设备的设计过程 如高压配电箱 变压器 电缆的选择方法 并对其 的整定及校验 3 概算供电费用 本着经济合理的原则 以最低的成本来换取最丰厚的利益 4 井下供电系统各种保护的整定及校验 1 第一章第一章 井田概况井田概况 1 1 交通位置交通位置 煤矿位于 市昭阳区 15 方向 直距约 20km 属昭阳区靖安乡管辖 矿 权区长约 1 24Km 平均宽约 0 80Km 面积 0 9950Km2 为 含煤区一小矿 图 1 交通位置示意图 红岩煤矿 2 其地理坐标为 东经 103 49 45 103 50 32 北纬 27 36 01 27 36 38 煤矿有简易公路与 213 国道相连 距 213 国道 7 公里 距 市区约 44km 距内 内江 昆 昆明 铁路 站约 47km 交通条件较好 详见交通位置示意图 1 2 地形 地貌及水文地形 地貌及水文 煤矿地处云贵高原北部斜坡地带 境内山峦起伏 沟壑纵横 属高寒山区 地势东高 西低 地形高差较大 山脉走向与地层走向大致相同 为北东至南西向的 线状山脉 西部陡峭 东部较缓 山高谷深 地形切割剧烈 沟谷两岸陡峻 多形成 V 谷 最高点为矿区东南部大尖山 海拔高程为 3014m 最低点为矿区西北侧的沟 谷 海拔高程为 1895m 最大相对高差为 1119m 地貌类型属高中山构造侵蚀溶蚀地 貌 区内沟谷发育 无大的地表水体 仅在矿区外围西南有季节性溪流干海沟 箐沟 汇入矿区西侧的百顺小河 百顺小河自南往北汇入大观河 地表水靠大气降雨补给 比 降大 流量动态变化大 雨季和强降雨时 河水猛涨 旱季节则流量较小 甚至断流 矿区区域上处于大观河和落泽河分水岭地带 地表水和地下水以分水岭的西界分别流 入矿区西侧的大关河上游支流 属大关河流域金沙江水系 1 3 气象及地震气象及地震 区内属高原性气候区 由于高差较大 气候的垂直分带较为明显 河谷地带常年 炎热 高海拔地区则常常阴雨绵绵 雾罩期长 据当地气象资料 全年无云晴天较多 年最多日照可达 210 220 天 而 11 月至次年的 5 月为旱季 气候干燥 风沙大 雨 季集中 5 11 月份 占全年降雨量的 89 以上 年平均降雨量为 850 1000mm 11 月 至次年 3 月似为霜期 其余月份多为雨雾蒙蒙天气 历年平均气温 11 2 1 月气温 最低 月平均气温 2 7 月气温最高 月平均气温 19 8 极端最高气温 35 5 最 3 低气温 3 7 刮风时间较多 一般为 2 3 级 以西北风为主 东南风次之 其潮 湿寒冷气候显示出滇东北高寒山区气候特征 地区位于我国地震活动最强的南北向地震带东翼 境内断裂发育 地震活动 频繁 根据云南省地震局资料 有历史记载以来 地区发生过多次地震 其中 5 0 级 地震以上有 6 次 1844 年 8 月在永善的长坪发生过 6 5 级强烈地震 1917 年 7 月 31 日在大关县吉利镇发生过 6 5 级强烈地震 1974 年 5 月 10 日 地区发生过 7 1 级强 烈地震 云南省永善 大关 盐津 绥江等县和四川省的雷波县受到不同程度的破坏 地区 2003 年 11 月 27 日曾发生 5 1 级地震 波及镇雄 威信两县 地区 2003 年 8 月 10 日下午 6 时 26 分 在鲁甸县桃源一带发生 5 6 级强烈地震 全市十一县区 均有震感 2004 年 8 月 10 日 市鲁甸县发生 5 6 级地震 造成鲁甸 昭阳等地受 损 2006 年 7 月 22 日 市盐津县发生 5 1 级地震 建筑物损坏较为严重 内昆铁 路中断 地震波及 市盐津县大部分乡镇和邻近的大关 彝良 永善等县 周围其 他县区也有强烈震感 根据云建抗 1993 第 44 号 本区抗震设防基本烈度为七度 设计地震高峰加速度 值为 0 15g 1 4 矿区经济状况矿区经济状况 云南省昭阳区人口众多 是 市经济较为发达的地区 交通相对方便 平坝河 谷地区经济发展相对较快 工业基础较好 但山区自然条件较恶劣 经济较落后 工 矿企业单一且不发达 是国家重点扶持的县区 为此 云南省 市昭阳区政府在未 来的发展战略中着重把丰富的煤炭资源开发列在优先位置 以实现资源优势转化为经 济优势 并将其培育为全区经济发展的支柱产业 以此带动其他产业的发展 实现全 区经济的快速发展 矿区为偏远山区 以汉族为主 有少量的苗族 彝族 回族等杂居 人口较多 劳动力较充沛 工农业不发达 经济条件较差 主产玉米 洋芋 荞麦 主要经济作 物为油菜籽 产野生天麻 三七 杜仲等名贵中药材 1 5 水源和电源 目前矿井正在建设双回路供电 电源来自靖安乡供电所 供电距离 9km 矿井备 4 用电源配备了两台备用柴油发电机组 一台 300KW 型号 JSI300 专供地面用电 另一台 500KW 型号 JSI500 14 专供井下用电 型号为 BF V 626 功率为 456kW 发电机供电能够满足井下通风 提升 排水 运输等需求 拟扩矿区位于北顺村的箐沟 该沟为季节性溪沟 水量不稳定 主平硐探井 D3 岩溶含水层涌水量平均为 10342 08m3 d 最大为 13065 m3 d 水质清澈 水化学类 型为 HCO 3 Ca2 Mg2 目前由于尚未进行建井和开采 用水量较少 矿井水直接排 放未于利用 在今后建井和开采时 可将矿井水直接利用为生产和生活用水 水量足 以满足矿山使用 但在作为生活用水使用时 建议定期做水质化验 5 第二章第二章 地质特征地质特征 2 1 地层地层 区内出露地层由新至老有 新生界第四系 Q 及古生界二叠系上统峨眉山玄武 岩组 P2 古生界二叠系下统茅口组 P1m 栖霞组 P1q 梁山组 P1l 石炭 系中统威宁组 C2Wn 石炭系下统摆佐组 C1b 上司 旧司组 C1sh js 万寿 山组 C1w 金子沟组 C1j 泥盆系上统 D3 泥盆系中统曲靖组 D2 q 详见 表 2 表表 2 区区 域域 地地 层层 表表 时代地层名称厚度 m 岩 性 简 述 Q第四系0 30为坡积物 残积物和冲积物 不整合于以下各地层 P2 峨眉山 玄武岩组 18 516 以暗绿色杏仁状玄武岩为主 夹凝灰岩薄层 与下 伏地层呈假整合接触 P1m茅口组112 641 为灰 灰白色灰岩夹泥灰岩 与下伏地层呈整合接 触 P1q栖霞组76 430 为浅灰 灰白色夹白云岩及生物碎屑灰岩 与下伏 地层呈整合接触 P1l梁山组2 100 为灰黑 黄绿 紫红色泥质粉砂岩 粉砂岩 泥岩 夹煤线 与下伏地层呈假整合接触 C2W n 威宁组33 386 为灰 灰白色灰岩夹生物碎屑灰岩 与下伏地层呈 整合接触 C1b摆佐组63 182 为灰 灰白色灰岩夹白云岩 与下伏地层呈整合接 触 C1sh上司组68 129 为灰黑 灰色灰岩 含燧石灰岩 泥岩 与下伏地 层呈整合接触 C1js旧司组32 94 为灰 灰黑色灰岩 燧石灰岩夹泥岩 与下伏地层 呈整合接触 6 C1w万寿山组35 145 为灰黑 褐黄色砂岩 粉砂岩 泥岩夹煤层 与下 伏地层呈整合接触 C1j金子沟组41 609 为灰白 深灰色灰岩含燧石灰岩及白云岩 与下伏 地层呈整合接触 D352 289 为灰 深灰色结晶白云岩 灰色灰岩 与下伏地层 呈整合接触 D2q曲靖组137 1081 为浅灰色白云岩 生物碎屑灰岩夹紫色细砂岩 泥 岩 照片照片 3 煤矿区地层剖面示意图煤矿区地层剖面示意图 一 第四系 Q 主要由坡 残积和冲 洪积物等构成 多分布在坡麓 低洼地 沟谷及河床边滩 部位 成份为玄武岩碎石 杂色粘土 亚粘土 砂粒等 一般厚 0 30m 与下伏各地 层呈不整合接触 二 二叠系 P 一 二叠系下统峨眉山玄武岩组 P2 7 主要分布在勘探区东部 地形上多形成缓坡地带 火山喷发熔岩 灰绿色 深灰 色 风化后呈黄褐 黄绿色 致密 坚硬 气孔状 杏仁状玄武岩 局部含孔雀石 偶见细小长石斑晶 其成份主要由基性斜长石和玻璃质组成 次为绿泥石 方解石等 与下伏地层假整合接触 出露厚度约 630m 二 二叠系下统茅口组 P1m 广泛分布于勘探区中部和东南部 地形上呈带状分布 多形成陡岩 常见溶蚀形 成的洼地 漏斗等 为一套浅海相碳酸盐沉积 以深灰 灰黑色细晶质厚层状灰岩为 主 夹灰白色隐晶中厚层状灰岩及生物碎屑灰岩 局部含较多筵类 珊瑚 腕足类 瓣腮类动物化石 Neoschwagerina sp Verbeekina verbeeki Geinitz Yabeina sp V Armenina sp Schwagerina sp Verbeekina sp Chusenlla sp 等 与下伏地层呈整合接触 厚度 242 13 371 25 m 平均厚度 287 67m 三 二叠系下统栖霞组 P1q 分布于勘探区中部和东南部 地形上呈带状分布 多形成陡岩 为浅海相碳酸盐 沉积 以灰 灰白色隐晶 细晶质厚层状灰岩为主 夹生物碎屑灰岩和少量白云岩 钙质白云岩 假鲕状灰岩薄层 显水平层理 局部灰岩具白云岩化 显虎斑状构造 局部含燧石结核 上部含筵类 珊瑚 苔癣等化石 底部夹灰白色薄 中厚层状粉砂 岩 含蜓 Misellina sp Nankinella cf inflata Staffella sp Pisolina sp 珊瑚 Protomichelinia sp Wentzelella sp Yatsengia sp 腕足类 Dictyoclostus sp Linoproductus sp 瓣鳃类 Auiculopecten sp 苔藓类 Pseudobatostomella sp 等化石 与下伏地层 呈整合接触 厚 196 69 233 62m 平均厚度 209 65m 四 二叠系下统梁山组 P1l 主要分布于勘探区西部 地形上呈带状分布 由于抗风化能力弱 地表多形成缓 平台 为陆相沉积 以浅灰 紫红色泥岩 粉砂岩 细砂岩为主 下部为紫红色薄 中厚层状粉砂岩 泥岩夹泥质灰岩 粉砂中含少量的钙质结核 上部为浅灰色薄 中 厚层状粉砂岩 泥岩及煤线 并含黄铁矿结核及植物化石 Lepidodendron 勘探区北部 局部地段见厚约 2m 左右的菱铁矿层 与下伏地层呈假整合接触 该组地层厚 9 48 38 53m 平均厚度 28 77m 三 石炭系 C 8 一 石炭系中统威宁组 C2wn 主要分布于勘探区西部 地形上呈带状分布 多形成陡岩 为一套浅海相碳酸盐 沉积 为灰 灰白色厚层状细晶 粗晶质灰岩 白云岩 见图版 照片 3 1 5 夹生物碎 屑灰岩 块状微粒灰岩薄层 底部含少量燧石团块 含珊瑚 Lithosthotionanellatingi Chi Carinophyllum sp 蜓 Staffella sp Profusulinella rhoboisdes Lee et Chen P sp 化石 与下伏地层呈整合接触 该组地层厚 47 12 65 89m 平均厚度 59 51m 二 石炭系下统摆佐组 C1b 主要分布于勘探区西部 地形上呈带状分布 多形成陡坎 为海相碳酸盐沉积 下部为灰白色带肉红色厚层状隐晶质块状钙质灰岩夹黄绿色泥岩薄层 见图版 照片 3 1 6 中部灰白色中厚层状灰岩及紫红色粗晶钙质白云岩 上部灰白色厚层状生物碎 屑灰岩 白云岩 含白色燧石团块 局部见假鲕状构造 含珊瑚 Caninia sp Syringopora sp 蜓 Eostaffella sp Millerella sp 腕足类 Linoproduclus sp 化石 与 下伏地层呈整合接触 地层厚 77 92 165 79m 平均厚度 146 80m 三 石炭系下统上司 旧司组 C1sh js 主要分布于勘探区西部 地形上多形成斜坡地带 为浅海相碳酸盐沉积 下部为 灰黑色中 厚层状隐晶质生物碎屑灰岩夹黑色燧石薄层及黄色钙质页岩薄层 中部为 灰色厚层状细晶生物碎屑灰岩夹灰色泥岩薄层 上部为灰黑色中厚层状粗晶质鲕状灰 岩 夹黄色钙质砂岩薄层 含蜓 Eostaffella sp 珊瑚 Palaeosmilia cf sororia reed Syringopora sp Arachnolasma sp Millerella sp 腕足类 Pugilis cf humanesis Ozaki 化石 与下伏地层呈整合接触 地层厚 87 39 106 98m 平均厚 度 92 19m 四 石炭系下统万寿山组 C1w 为勘探区内主要含煤地层 地形上呈带状分布 由于抗风化能力弱 多形成缓平 台 主要为灰色 灰黑色 深灰色薄 中厚层状泥岩 粉砂质泥岩 粉砂岩 细砂岩 钙质粉砂岩 炭质泥岩及煤组成 局部含蜓 Eostaffella sp 珊瑚 Palaeosmilia cf sororia reed Syringopora sp Arachnolasma sp Millerella sp 腕足类 Pugilis cf humanesis Ozaki 化石 由南向北地层有变薄现象 含煤 3 8 层 其中可采煤层 1 层 一般厚约 2m 可采煤层赋存于下部 与下伏地层整合接触 地层厚 9 36 80 47 17m 平均厚度 42 80m 五 石炭系下统金子沟组 C1j 分布于勘探区西部 下部深灰 灰白色厚层状灰岩及块状含燧石钙质白云岩 含 燧石结核 上部灰 灰白色薄层灰岩夹白云岩 产珊瑚 Sgringopora cf gracilis Keyserling 腕足类 Camarotoechia cf xuanchengensis Ching 等化石 与下伏地层假 整合接触 地层厚 22 2 33 02m 平均厚度 27 61m 四 泥盆系 D 泥盆系上统 D3 分布于勘探区西部 出露不全 为浅海 海湾相沉积 下部为 黑灰色厚层状粗晶质白云岩 灰色中厚层状灰岩夹黄色泥岩 灰黑色中粒中厚层状白 云岩 中部深灰色厚层白云岩 灰黑色中厚层状粗晶白云岩 上部灰色 灰白色中厚 层状白云质灰岩 夹薄层状灰岩及灰黑色硅质岩 产腕足类 Yunnanella sp Camarotoechia sublivoniforms Productella sp Chsikua ngshanensis var bifurcata 珊瑚 Disphy llumirr Yoh D cf longiseptatum Yoh Pexiphyllum 瓣鳃类 Posidonia Sp 化石 与下伏地层整合接触 2 2 构造构造 本区构造位于川滇南北向构造带北段东缘与滇东北北东向构造带的交接部位 大 地构造单元属扬子准地台 一级 滇东台褶带 二级 滇东北台褶束 三级 主要构 造格架为燕山期运动的产物 以南北向构造 北东向构造最为明显 二者以明显的联 合 复合关系交织在一起 构造总体以北东向展布为主 北西南东向展布次之 构造 形式主要表现为断裂和褶皱 详见区域构造示意图 图 4 10 现将与矿区相关的构造简述如下 五寨向斜 自唐家沟起往北东经五寨至老君山北 该向斜两翼出露不对称 南东 翼被新寨子断裂所切 北西翼保存完好 地层走向北东 倾角较平缓 为 10 15 中段变陡 为 35 50 南西段被上第三系及第四系不整合覆盖 枢扭起伏不大 轴 线方向为北东向 为一舒缓开阔的向斜 煤矿位于五寨向斜的北西翼 矿区位于五寨向斜的北西翼 地层走向为北东向 倾向东南 80 135 倾角 14 36 之间 一般为 25 为一单斜构造 含煤地层沿走向和倾向有一定起伏变化 形成次级小褶曲 在矿井中未发现大的断层 仅见落差小于 10m 的正断层 1 条 见照 11 片 8 对煤矿开采影响不大 地表共发现落差 15m 以上断层 3 条 详见断层特征一览 表 表 3 2 1 各断层特征简述如下 表表 5 煤矿断层特征一览表煤矿断层特征一览表 产状 度 控制程度断 层 编 号 断层 性质 延伸 长度 km 倾向 倾角 落差 m 两盘接触 关系 上盘 下盘 对采煤 影响程 度 有效控制 结 论 F1 正断 层 2 5 0 30 6070 75 50 上盘 P1m P2 与下盘 P1m P1I q 直接接 触 对深部 煤层开 采影响 较大 地面 12 个点 基 本 查 明 F2 逆断 层 0 7 0 1806520 下盘 P1q 与上盘 C2wn 直接 接触 对深部 煤层开 采影响 不大 地面 8 个 点 基 本 查 明 F3 正断 层 0 452206015 上盘 C1j 与下盘 C1w 直接 接触 对浅部 部煤层 开采有 影响 地面 3 个 点 井下 1 个点 查 明 f1 正断 层 0 209570I 41 98A 电源线路安全载流量符合要求 2 按电压损失校验电源线路截面 查表得线路 LGJ 3 50 型钢芯铝绞线单位负荷矩电压损失百分数 当 cos 0 9 时为 0 824 MW KM 计算有功电力负荷 654 4KW 来至荥经县木梯岩电站电源线路电压降 长度 8Km U1 0 6544 8 0 824 4 31 5 合格 来至荥经县皇仪乡岗上电站电源线路电压降 长度 3Km U2 0 6544 3 0 824 1 62 5 合格 根据以上计算结果 矿井双回路电源线路选用 LGJ 3 50 型钢芯铝绞线 并能为 矿井后期扩能留有余量 矿井采用双回路电源线路 当任一回路出现故障或检修时 另一回路可承担井下所供范围内全部负荷用电 3 2 电力负荷 设备总台数 43 台 设备工作台数 34 台 设备总容量 1383 3kW 设备工作容量 1006 4kW 有功负荷 654 4kW 无功负荷 396 24kVAR 功率因数 0 76 补偿用电容器总容量 150kVAR 补偿后无功负荷 246 24kVAR 补偿后功率因数 0 94 吨煤耗电量 37 9kW h t 附电力负荷统计表 17 电力负荷计算表 数量 台 设备容量 kw 计算负荷 有功 无功视在 序 号 用电设备名称 电压 V 总 数 工 作 总容 量 工作容 量 需 要 系 数 cos tg kw kvarkvA 最大 负荷 利用 小时 数 年耗电 量 kw h 选用变 压器 kvA 一 井下负荷 1 刮板输送机 660226060 0 6 8 0 7 1 0 2 40 841 62 3960 161568 2 煤电钻 127424 82 40 50 6 1 3 3 1 21 60 660792 3 刮板转载机 660112222 0 6 8 0 7 1 0 2 14 9615 26 396059241 6 4 提升车绞车 6603366660 60 7 1 0 2 39 640 40 66026136 5 局部通风机 6604244220 90 8 0 7 5 19 814 8518 00792015681650 6 乳化液泵 6601155550 70 80 738 528 88 132050820 18 5 7 探水钻 66011440 40 7 1 0 2 1 61 63 8 潮式喷浆机 660115 55 50 40 7 1 0 2 2 22 24 9 信号及照明 127 220 90 9 0 4 8 1 80 87 792014256 小计 2117 365 5 341 1 230 5 4 207 5 1 310 1 7 2 400 电力负荷计算表 数量 台 设备容量 kw 计算负荷 有功 无功视在 序 号 用电设备名称电压 V 总 数 工 作 总容量 工作容 量 需要 系数 cos tg kw kvarkvA 最大负 荷利用 小时数 年耗电 量 kw h 选用变 压器 kvA 二风井负荷 1 主要通风机 380213001500 90 80 75135101 25 87601314000 2 空压机 38021150750 80 80 756045 00 3300247500 19 3 其他 380 220 10100 70 71 0277 14 180018000 小计 63610310 0 8 265 8201 20333 33 补偿后 0 93 265 8105 20285 86 2 400 补偿电容 96 三地面负荷 1 提升绞车 380111101100 80 71 028889 78 3300363000 2 木工加工房 380 220 12 812 80 40 61 335 126 83 198025344 3 矿灯充电 220 4 54 50 80 80 753 62 70 462020790 4 生活设施 380 220 25250 90 850 6222 513 94 231057750 5 机修车间 380 2206636360 40 61 3314 419 2 23760 6 其他 380 220 20200 50 71 021010 202 165033000 合计 1010246 3246 3 0 760 86165162 75231 8 2460204 补偿后 0 93 16566 75178 0 2 250 补偿电容 96 全矿合计 20 3 3 矿井矿井 10kV 变电所变电所 一 电气主接线 煤矿地面 10kV 变电所设于主斜井工业广场内 根据配电所负荷 电 源及出线回路数 变电所的 10kV 母线采用单母线分段接线 二 主要电气设备选择及安装布置 煤矿地面 10kV 变电所 10kV 配电装置选用 GG 1A F 型户内交流金属 铠装中置式开关设备 配用 VD4 12 型真空断路器 配电所为单层布置 10kV 配电系统开关柜采用单列双通道布置 10kV 电容补偿采用 xyGWKJ 600 10 50AK 型高压无功智能补偿成套装置 分别接于 10kV 不同母线段上 装置布置 于 10kV 配电室一侧 10kV 电源进线线路均采用架空进线方式 其余全部进出 线均采用电缆方式出线 三 所用电源及直流电源 煤矿地面 10kV 变电所用电设所用电屏 电源进线为两回 电源进线 接自主变电所内低压配电室不同母线段 可互为备用 自动切换 煤矿地面 10kV 变电所操作电源选用 GZDW 型智能高频开关直流电源 柜 直流系统电压为 220V 容量 40AH 以作为配电所 保护 自动装置 信号 及事故照明之用 四 控制 保护及测量系统 煤矿地面 10kV 变电所设成套微机综合自动化系统 变电所 10kV 断路 器 10kV 母线分段 主变压器出线 10kV 电容器组出线断路器 各馈出线路 断路器均可在主控制室集中操作 也可就地操作 根据变电所线情况及继电保 护规程规范要求 变电所电气设备继电保护及自动装置配置如下 1 10kV 馈出线设置二相三段式电流保护 小电流接地报警 跳闸 2 10kV 母联设置二相三段式电流保护 合闸后保护自动退出 3 10kV PT 设置母线接地信号 PT 断线 PT 切换互锁保护 4 10kV 进线设置过流保护 五 过电压保护及接地装置 为防止直击雷及雷电波侵入 过电压等设置相应的保护设施 变电所设置 避雷网进行防雷保护 变电所各段及 10kV 母线均设有过电压保护器 21 变电所设主接地网 其工频接地电阻不大于 4 电气设备金属外壳 设 备构架 支架 开关柜及控制保护屏基础槽钢或角钢 电缆金属外皮等均就近 与主接地网连接 六 配电所照明 变电所常用照明采用交流 220V 电源 10kV 配电室及电容器室采用墙壁式 组合灯具 其余各室内及室外照明均采用普通荧光灯 白炽灯 工厂灯等进行 直接照明 室外变压器 配电设备及道路等 采取分散局部照明 事故照明采用直流 220V 电源 事故照明灯正常时由交流供电 事故时自 动切换至直流电源供电回路 10kV 配电室 380V 配电室 室内走廊等装设事 故照明 3 4 地面供配电 3 4 1 地面供配电系统 矿井地面供配电采用 10kV 和 380 220V 两级电压 一 二级用电负荷采用 双电源供电 当矿井一回供电电源发生故障 另一电源可担负矿井全部负荷容 量 在矿井地面设有一座矿井变电所和一个风井房变电亭 地面变压器为中性点接地方式 地面电器设备为保护接零 零线重复接地 地面变电所设接地网 其接地电阻植不大于 4 1 矿井变电所 在 2136m 主井工业广场设一座 10 0 4kV 矿井地面变电所 该所建筑面积 180m2 包括高压开关间 低压配电间 控制室 检修材料及工具存放间等 矿井主变电所的 10kV 母线为单母线分段接线 母联开关为真空断路器 10kV 选用 GG 1A F 型户内交流金属铠装中置式开关设备 共 14 台 其中进线 柜 2 台 馈出柜 8 台 其中至井下 2 台 地面工广场 2 台 风井 2 台 电容柜 2 台 母联柜 2 台 PT 柜 2 台 14 台柜成单列双通道排列 10kV 线路终端设 户外式隔离开关和氧化锌避雷器各 1 组 10kV 进线为架空进线 出线采用电 缆 且沿电缆沟敷设 该变电所担负向全矿井供配电任务 矿井变电所低压配电室 0 4kV 为单母线分段接线 0 4kV 低压开关柜选用 22 GGD1 型组合式开关柜 共 8 台 向矿灯房 机修车间 办公楼及职工生活区 供电 压风机房 机修车间 矿灯房 办公室 职工住宅等处设低压配电点 各配电点的电源由矿井地面变电所以 0 4KV 单回路电缆馈出压风机房双回路供 电 低压电缆沿电缆沟与高压电缆同沟敷设 8 台低压配电柜组成单列双通道 排列 矿井变电所设有 2 台 S11 MR 250 10 0 4 型变压器 中性点为接地方式 地 面电气设备为保护接零 零线重复接地 矿井地面变电所设接地网 其接地电 阻值不大于 4 变压器均为室外布置 并设围栏 地面照明电压为 220V 采用三相四线制 矿井的生产照明和生活照明分开 供电 充电房 住宅及办公室采用荧光灯 机修车间 木工房等机器房采用白 炽灯 地面变电所和化验室用混光灯 道路及工业广埸用高压汞灯或高压钠灯 照明 地面变电所 压风机房 调度室设应急照明 矿井地面低压配电所自然功率因数为 0 74 补偿后功率因数为 0 93 选用 GGJ1 01 型电容器自动补偿柜 作低压母线集中补偿 补偿静电电容器 96kVar 附地面变电所供电系统图 2 风井房变电亭 在 1049m 回风平硐井口附近 80m 处设置一座 10 0 4kV 风井房变电亭 风 井房变电亭两回路电源接自矿井地面 10kV 变电所不同母线段上 供电线路采 用 LGJ 35 型架空线 单回路线路长 2 1km 变压器进线侧采用户外跌落式熔断 器进行保护 变压器选用 S11 MR 400 10 型变压器 2 台 所内设有 GGD1 型配 电柜 共 7 台 0 4kV 母线采用单母线分段结线 母联开关为空气断路器 0 4kV 低压配电柜采用单列双通道布置 主要通风机 瓦斯抽放泵和空气压缩 机分接在不同的低压母线段上 风井房变电亭变压器均为室外布置 并设围栏 风井房变电亭变压器中性点为接地方式 地面电气设备为保护接零 零线 重复接地 风井变电所设接地网 网内设水平均压带 接地网的总接地电阻值 小于 4 23 风井变电亭自然功率因数为 0 79 补偿后功率因数为 0 93 风井变电所选 用 GGJ1 01 型电容器自动补偿柜 作低压母线集中补偿 补偿静电电容器 48kVar 附风井房变电亭供电系统图 3 5 井下供配电 1 下井电压及电源 1 经统计井下设备工作容量 459 1kW 有功功率 316 97kW 无功功率 273 94kVar 视在功率 418 94kvA 功率因数 0 75 2 根据统计的井下用电负荷量和矿井开拓开采部署 设 2 回电缆下井至 818m 水平中央变电所 电缆采用吊钩悬挂 悬挂点间距为 3m 2 下井高压电缆选择 1 选择原则 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 用的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 在电缆首端选定短路点 井下主变电所馈出线的最小截面 如果采用的铝芯电 缆时 应该不小于 50mm2 4 按正常负荷及有一条井下电缆发生故障时 分别校验电缆的电缆的电压 损失 5 固定敷设的高压电缆型号按以下原则确定 在立井井筒或倾角 45 及其以上的井筒内 应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 钢丝铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢丝 铠装铅包纸绝缘电缆 在水平巷道或倾角 45 以下的井巷内 采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电 缆 钢带铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢带铠装铅包纸绝缘电缆 在进风斜井 井底车场及其附近 主变电所至采区变电所之间的电缆 可 以采用铅芯电缆 其它地点必须采用铜芯电缆 24 6 移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆 2 选择步骤 1 按经济电流密度选择电缆截面 A1 In nJ 24 4 1 2 25 10 84 mm2 式中 A 电缆的计算截面 mm2 In 电缆中正常负荷时持续电流 In SB1 Ue cos 316 97 3 10 0 75 24 4 3 n 同时工作的电缆根数 n 1 J 经济电流密度 A mm2 见 设指 表 2 18 铜芯电缆取 J 2 25 A mm2 由 设指 表 2 9 查取电缆型号为 MYJV22 8 7 10 3 35 煤矿用交联聚 乙烯钢带铠装电缆 2 校验方法 1 按持续允许电流校验电缆截面 KIP 60 345 180 9 A Ia 24 4A 式中 IP 环境温度为 25 度时电缆允许载流量 A 由 设指 表 2 8 查 取 IP 135 K 环境温度不同时载流量的校正系数 由 设指 表 2 6 查取 0 447 K 1 34 Ia 持续工作电流 Ia 316 97 10 0 75 24 4 A 3 KIp 60 345 180 9 A Ia 符合要求 2 电缆短路时的热稳定条件检验电缆截面 取短路点在电缆首端 取井 下主变电所容量为 50MVA 则 Id 3 Sd Up 3 50 103 10 3 25 4582 1 A Amin Id 3 C tj 4582 1 159 0 25 14 41mm2 A1 35 mm2 符合要求 式中 Amin 电缆最小截面 mm2 Id 3 主变电所母线最大运行方式时的短路电流 A tj 短路电流作用假想时间 S 对井下开关取 0 25S C 热稳定系数 由 设指 查取 C 159 3 按电压损失校验电缆截面 U KPL 1000 1 836 316 97 1 1000 0 582 7 故满足要求 式中 U 电缆电缆中电压损失的百分数 K 兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数 由 设指 表 2 15 查取 10KV 铜芯电缆兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失 K 1 836 P 电缆输送的有功功率 7 允许电压损失百分数 根据以上计算结果 考虑矿井的后续发展 入井双回路高压电缆选用 MYJV22 8 7 10 3 35 煤矿用交联绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆 采用电 压降校验电缆截面 单回路承担所供范围内的全部负荷时 电缆电压降为 0 582 所选电缆符合要求 双回路电缆 当任一回路出现故障或检修时 另一回路可 承担井下所供范围内全部负荷用电 3 井下供电系统 1 中央变电所 中央变电所设置在主斜井下部车场附近 中央变电所和中央水泵房联布置 中央变电所主要为中央水泵房和 775m 水平水泵房提供 660V 低压供电电 源 26 为一带区变电所提供 10kV 高压供电电源 中央变电所全长为 26m 硐室断面 宽 4 2m 设出入口两处 硐室砌碹刷白 并装设向外开的防火铁门及铁栅栏门 818m 水平中央变电所内的 10kV 高压母线为单母线分段接线 10kV 开关 选用 PBG 10 型矿用隔爆型智能化高压真空配电装置 7 台 变电所内利用现有 2 台矿用隔爆型干式变压器 型号为 KBSGZY 200 10 型 10 0 69kV 200kVA 变压器 正常运行时 2 台变压器分列运行 故障时可互为备用 变电所内 0 69kV 母线为单母线分段接线 0 69kV 进线总开关选用 KBZ 400 型矿用隔爆真空馈电开关 馈出开关选用 KBZ 200 型矿用隔爆真空馈电开 关 KBZ 系列开关具有漏电闭锁和选择性漏电保护功能 能达到对 0 69kV 系 统的绝缘监测及选择性漏电保护 818m 水泵房水泵选用 QJZ 300J 55 矿用隔爆型自耦减压起动器控制 775 水泵房水泵选用 QBZ 30D 矿用隔爆型真空磁力起动器控制 附中央变电所供电系统图 2 带区变电所 带区变电所内的 10kV 高压母线为单母线分段接线 10kV 开关选用 PBG 10 矿用隔爆型智能化高压真空配电装置 6 台 变电所内设 3 台矿用隔爆型干式 变压器 其中 2 台型号为 KBSG 400 10 型 10 0 69kV 400kVA 变压器 正常 运行时 2 台变压器分列运行 故障时可互为备用 1 台型号为 KBSG 50 10 型 10 0 69kV 50kVA 变压器 该变压器为局部通风机 三专 供电专用变压器 变电所内 KBSG 400 10 型侧 0 69kV 母线为单母线分段接线 0 69kV 进线 总开选用 KBZ 400 型矿用隔爆真空馈电开关 馈出开关选用 KBZ 200 型矿用 隔爆真空馈电开关 变电所内 KBSG 50 10 型侧 0 69kV 母线为单母线接线 馈 出总开关和分开关选用 KBZ 200 型矿用隔爆真空馈电开关 KBZ 系列开关具有 漏电闭锁和选择性漏电保护功能 能达到对 0 69kV 系统的绝缘监测及选择性漏 电保护 附带区变电所供电系统图 27 第四章第四章 采区低压控制电器的选择采区低压控制电器的选择 4 1 低压电器电器选择原则低压电器电器选择原则 1 按环境要求 采区一律选用隔爆型或隔爆兼本质安全型电器 2 按电器额定参数选择 低压控制电器的额定电流要大于或等于用电设备的持续工作电流 其额定 电压也应与电网的额定电压相符合 控制电器的分断能力 电流应不小于通过它的最大三相短路电流 3 工作机械对控制的要求选择 1 工作线路总开关和分路开关一般选用自动馈电开关 如新系列的 KBZ 型自动馈电开关 2 不需要远方控制或经常起动的设备 如照明变压器 一般选用手动 起动器 如 QBZ 型等 3 需要远方控制 程控或频繁起动的机械 如采煤机 装岩机 输送 机等一般选用 QBZ 型磁力起动器或新系列隔爆型磁力起动器等 4 需要经常正 反转控制的机械 如回柱绞车 调度绞车等 一般选 用 QBZ 80N 型或新系列可逆磁力起动器等 开关电器的保护装置 要适应电网和工作机械的保护要求 变压器二次的总开关要有过电流和漏电保护 变电所内各分路的配出开关及各配电点的进线开关要有过电流保护 28 大型采掘机械 如采煤机组 掘进机组等需要短路保护 过负荷保护 有 条件的增设漏电闭锁保护 一般小型机械 如电钻 局扇 回柱绞车及小功率输送机等需要有短路保 护和断相保护 开关电器接线口的数目要满足回路和控制回路接线的要求 其内径应与电 缆外径相适应 4 2 低压电器电器容量及整定计算 低压电器电器容量及整定计算 1 计算开关的工作电流 Ig 以带区变电所 6101 工作面馈电开关例 Ig Kf Pe 103 Ue cos e e 3 0 8 98 103 660 0 75 0 85 3 107 56A Pe 6101 工作面最大负荷 98KW 2 开关的选择结果 根据 Ig Ue 查 煤矿电工手册矿井供电 下 表 11 1 17 选带区变电所 6101 工作面馈电开关选 KBZ 200 馈电开关一台 其余馈电开关选择均按以上计算方法选择 55KW 乳化液泵站控制开关的选择 Ig Kf Pe 103 Ue cos e e 3 0 8 55 103 660 0 75 0 80 3 64 17 A 根据 Ig Ue 查 煤矿电工手册矿井供电 下 表 11 1 1 选 QBZ 80 型磁 力起动器一台 其余控制开关选择均按以上计算方法选择 1 2KW 煤电钻控制开关的选择 S Pe cos e 1 2 0 79 1 52KVA 根据 S7 符合要求 式中 Id 2 被保护线路末端最小两相短路电流 A 7 灵敏度系数 可参考 工矿企业供电设计指导书 表 3 39 Idz 线路末端最小两相短路整定电流 A 其余各开关短路点 短路电流及灵敏度校验均按以上计算方法校验 33 第六章第六章 高压配电箱的选择和整定高压配电箱的选择和整定 6 1 高压配电箱的选择原则高压配电箱的选择原则 1 配电装置的额定电压应符合井下高压网络的额定电压等级 2 配电装置的额定开断电流应不小于其母线上的三相短路电流 3 配电装置的额定电流应不小于所控设备的额定电流 4 动作稳定性应满足母线上最大三相短路电流的要求 6 2 高压配电箱的选择高压配电箱的选择 1 中央变电所电源总开关负荷长期工作电流 34 In Sn Ue cos e 3 316 97 10 0 75 3 24 4 A Use Ux 10kv Ise Ig 24 4A Sse Sd 3 50MVA 式中 Sn 受控制负荷的计算容量 KVA Ue 电网额定电压 KV Use 高压开关额定电压 KV Ise 高压开关额定电流 KA Sse 高压开关铭牌上标示的额定断流容量 KVA 根据以上这些计算结果 按 煤矿安全规程 的规定选用 查 设指 表 2 62 选择高压配电箱型号为 PBG 10 其技术数据如下 高压配电箱技术数据表 型号 额定电 压 KV 最高工作 电压 KV 额定电流 A 额定开断 电流 KA 额定动稳 定电流 KA 额定短路开 合电流 KA 10S 热稳 定电流 KA PBG 1010125012 531 531 512 5 6 3 高压配电箱的整定和灵敏度的校验高压配电箱的整定和灵敏度的校验 1 中央变电所电源总开关的整定 In Sn Ue cos e 3 316 97 10 0 75 3 24 4 A 查 设指 表 2 83 取 Idz 25 35 灵敏度校验 Id 2 1245A Km Id 2 KT Ki Idz 1245 10 25 4 98 1 5 符合要求 式中 Ki 电流互感器的变流比 Ki 50 5 10 其它高压开关选择 整定 灵敏度校验均按以上计算方法进行 第七章第七章 井下漏电保护装置的选择井下漏电保护装置的选择 7 1 井下漏电保护装置的作用井下漏电保护装置的作用 1 工作电表经常监视电网的绝缘电阻 以便进行预防性