童亭煤矿S1095综采工作面供电设计毕业设计

1、 摘要煤矿井下工作环境复杂，矿井的井下供电系统要保证煤矿能够安全供电，维持矿井生产正常运行，减少事故的发生。木文根据童亭矿的特点及生产现状，做出了井下安全供电系统设计。根据开采方法、巷道布置以及选用的机械设备，拟定井下供电系统，确定井下变电所配电点的位置；根据负荷计算选择变压器；选择电缆的长度、型号及芯线截而并进行了校验；选择高低压开关设备、通过计算短路电流整定保护装置，确定了井下保护接地系统；进行了变电所硐室及设备布置，并作出井下供电的经济计算。本设计为童亭煤矿s1095综采工作面供电设计。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，还要满足煤矿安全规程的具体要求和标准。通过短路

2、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1第一章 绪论4第一节 概述4第二节 主要设备配置4第二章 供电系统的选择确定4第一节 供电变电所4第二节 供电系统构成5第三章 负荷统计及移动变电站选择5第一节 负荷统计5第二节 移动变电站选择5第四章 电气设备的选型6第五章 高、低压电缆选择与校验6第一节高压电缆的选择计算6第二节 3300v系统电缆选型7第三节 按允许电压损失校验电缆截面8第四节 1140v设备电缆选型、校验9第六章 短路电

3、流计算13第一节 1回路（煤机）13第二节2回路（工作面运输机供电系统）14第三节 2回路（1140v供电系统）15第七章 高压开关的热稳定校验及开关断能力校验16第八章 过电流保护装置的整定计算与校验17第一节 移变低馈的整定17第二节 移变高压保护的整定18第三节高爆开关的整定与校验19第四节3300vke3002型开关计算整定20第五节 低压馈电开关和启动开关计算整定21结束语24参考文献251 绪论1.1概述s1095工作面位于109采区，其机巷设计长1675米，切眼长166米，机联巷长94米。移变、乳化液泵站等设备安设在s1095机联巷内，这样可便于检修和管理；3台ke3002开关安

4、装在距离工作面100米处的移动配电平板车上；s1095综采工作面供电电源来自s109变电所馈出的两台移变，主要设备电源为3300v和1140v，3300v系统由两台1600kw移变供给，一台带1130kw采煤机组；一台带800kw工作面运输机及两台250kw乳化液泵(其中一台备用)；。1140v系统由一台1000kva移变供给，带200kw转载机及160kw破碎机及两台45kw排水泵(其中一台备用)、机巷三部2125kw皮带机。瓦斯电闭锁电源为660v供电系统，闭锁s1095机巷动力电源1#、2#、3#移动变电站。详见供电系统图后附。第二节 主要设备配置1、采煤机：mg-500/1130-wd

5、型双摇臂采煤机 1部2、工作面刮板运输机：sgz-800/2400型刮板运输机 1部3、皮带机：std100/100/2*125 3部4、转载机：szz-830/200 1部5、破碎机：plm-1500 1部6、喷雾泵：bpw-320/6.3 2台(备用一台)7、乳化泵：mrb-315/31.5 2台(备用一台)8、移动变电站：kbsgzy-1000/6 1台 kbsgzy-1600/6 2台第二章 供电系统的选择确定第一节 供电变电所s1095综采工作面位于85陈楼块段109采区，109采区s1095综采工作面供电电源由s109变电所馈出，供电电压为1140v和3300v。 第二节 供电系统

6、构成s1095工作面供电电源由s109变电所馈出，高压电缆由变电所经109大巷到s1095高压配电点；配电后经s1095机巷至s1095综采工作面。供电系统由三台移动变电站供给，配电点位于s1095机联巷内，主要设备电源为3300v和1140v，3300v系统由两台1600kw移变供给，一台带1130kw采煤机组；一台带800kw工作面运输机及两台250kw乳化液泵(其中一台备用)；。1140v系统由一台1000kva移变供给，带200kw转载机及160kw破碎机及两台45kw排水泵(其中一台备用)、机巷三部2125kw皮带机。第三章 负荷统计及移动变电站选择第一节 负荷统计：（负荷统计表后附

7、）第二节 变压器的选择1、1#移变的选择（3300v）kx0.40.6pe/pn0.40.6（500/1130）0.67sbpekx/cospi 11300.67/0.71082kva故选用一台kbsgzy1600/6移动变电站。其额定容量为1600kva1082kva，满足供电要求。2、2#移变的选择（3300v）kx0.40.6pe/pn0.40.6（400/1050）0.63sbpekx/cospi 10500.63/0.7945kva故选用一台kbsgzy1600/6移动变电站。其额定容量为1600kva945kva，满足供电要求。3、3#移变的选择（1140v）kx0.40.6pe/

8、pn0.40.6（250/1173.5）0.528sbpekx/cospi 1173.50.528/0.7885kva故选用一台kbsgzy1000/6移动变电站。其额定容量为1000kva885kva，满足供电要求。第四章 电气设备的选型（详见供电系统图）第五章 高、低压电缆选择与校验第一节 高压电缆的选择计算： 1、电缆长度的确定 从采区变电所到移动变电站l200米 2、按长时允许负荷电流选择电缆截面高压1回路至1（1600kva）移变：ifhpkx103/cospiue（11300.67103）/（1.7320.70.96000） 115.6a 初选myjv226 350 型矿用6kv交

9、联聚乙稀电缆。 iy=173aifh115.6a高压2回路至2（1600v）移变和3（1000kva）移变： ifhpkx103/cospiue （10500.63103）+（1173.50.528103）/（1.7320.70.96000） 195.7a 初选myjv226 395型矿用6kv交联聚乙稀电缆。 iy275aifh195.7a 3、按经济电流密度校验ajifh/ij 1回路：ajifh/ij115.6/2.2551mm250mm2 所选电缆截面满足要求 2回路：ajifh/ij195.7/2.2587mm295mm2 所选电缆截面满足要求 4、热稳定校验电缆截面： 依据矿井保护

10、计算说明书，109采区变电所6kv母线上最大短路容量为30mva其最大三相稳态短路电流为i(3)sd/（1.732u）（30106）/（1.7326000）2886.8a amini(3)tj /c c：热稳定系数165tj：短电流的假想时间0.7s 则amin2886.80.7/16546.3mm2 故所选50mm2和95mm2高压电缆能满足供电热稳定要求。第二节 3300v系统电缆选型 3300v系统选用两台kbgzy1600/6移变，其中一台控制采煤机。 pe1130kw 另一台移变控制工作面运输机及一套乳化泵 pe800+2501050kw（一）、1移变馈出主干线选择ikxp/（1.7

11、32uecos）0.671130/（1.7323.30.7）189.2a 考虑组合开关ke3002进线喇叭嘴进线最大线径，故馈出线选用两根 mypt-1.9/3.3350+325/3 mm2 电缆共同供电。 i189.2a 2iy2173346a满足要求（二）、2移变馈出主干线选择 1、至乳化液泵 ikxp/（1.732ucos）0.7250/（1.7323.30.7）43.7a 故选用一根mypt-1.9/3.3350+325/3 mm2电缆供电。 i43.7a iy173a满足要求 2、至工作面刮板机 ikxp /（1.732ucos）0.7800/（1.7323.30.7）140a 考虑

12、组合开关ke3002进线喇叭嘴进线最大线径，故馈出线选用两根mypt-1.9/3.3350+325/3 mm2 电缆共同供电。 i140a 2iy2173346a满足要求（三）、采煤机负荷支线的选择 izkxp/（1.732ucos） 0.671130/（1.7323.30.7） 189.2a 故选用mcptj1.9/3.3395+125+32.5采煤机专用橡套电缆。 l300m。 iz189.2a iy273a满足要求（四）、运输机支线的选择 izp/（1.732uecos）400/（1.7323.30.85）82.3a 故选用mcp1.9/3.3335+116+44 机尾两根300m，机头

13、两根100m。 iz82.3aiy138a满足要求（五）、乳化泵支线的选择 izp/(1.732uecos)250/(1.7323.30.85)51.5a 故选用mcp1.9/3.3335+116+44 l20m iz51.5a iy113a满足要求第三节 按允许电压损失校验电缆截面采区用电设备一般属于间歇性负荷。 允许电缆损失为uyu2e0.95u34500.953300315v1600kva移变阻抗：r0.0451 x0.272 根据以上数值计算： ub1kxpe(r+xbtan)/ue 0.671130（0.04510.2721.02）/3.3 74v ub2kxpe(r+xbtan)/

14、ue 0.631050（0.04510.2721.02）/3.3 64.7v煤机干线电压损失：ug1.732 ig lg(rocox+xosin) 1.732189.2（1.6/2） (0.4120.7+0.0680.71) 88v刮板机干线电压损失：ug1.732 ig lg(rocox+xosin) 1.732160（1.6/2） (0.4120.85+0.0750.53) 86v 支线电压损失： uzpel/dsue （由于电抗值较小，计算时只考虑电阻） 式中pe：负荷额定功率 s：电缆截面 d：电缆电导率煤机： uz(1130300103)/(53953300) 20v工作面刮板机（尾

15、）损失： uz(400300103)/(533523300) 9.8v工作面刮板机（头）损失： uz(400100103)/(533523300)3.3v所以有：煤机电机端子压降：u74+88+20182uy 315v满足运输机尾电机端子压降：u64.7+86+9.8160.5vuy 315v满足运输机头端子压降：u64.7+86+3.3154uy 315v满足乳化泵因距移变距离较近，故不校验压降。第四节1140v设备电缆选型、校验（1） 、1140v系统采用一台kbsgzy1000/6移变供电，带喷雾泵、三部皮带机。1、 皮带机干线：ikxpe /（1.732uecos）250/（1.732

16、1.140.85）149a 选用myp0.66/1.14 395+125mm2电缆。 i149a iy275a 满足要求2、破碎机、转载机、排水泵干线：ikxpe /（1.732uecos） (0.7405)/（1.7321.140.85）169a故选用一根myp0.66/1.14 395+125mm2电缆。i169a iy273a 满足要求（二）、各负荷支线选择 1、喷雾泵： izpe /（1.732ucos） 45/（1.7321.140.85） 25.4a选用一根myp0.66/1.14316+110mm2电缆 l50miz25.4a iy85a 满足要求 2、皮带机： izkxpe /

17、（1.732uecos） 125/（1.7321.140.85） 74.5a 选用一根myp0.66/1.14335+116mm2电缆 l20miz74.5a iy138a 满足要求 3、张紧绞车： izpe /（1.732ucos）5.5/（1.7321.140.85） 3.3a选用一根myp0.66/1.1434+14mm2电缆 l20miz3.3a iy36a 满足要求 4、转载机： izpe /（1.732ucos） 200/（1.7321.140.85） 119a故选用根myp0.66/1.14350+116mm2电缆l50m iz119a iy173a 满足要求5、破碎机： izp

18、e /（1.732ucos） 160/（1.7321.140.85） 95.3a选用一根myp0.66/1.14335+116mm2电缆 l50m iz95.3a iy138a满足要求6、排水泵： izpe /（1.732ucos）45/（1.7321.140.85） 25.4a选用一根myp0.66/1.14316+110mm2电缆 l50miz25.4a iy85a 满足要求 7、回柱绞车： izpe /（1.732ucos）18.5/（1.7321.140.85） 11a选用一根myp0.66/1.14316+110mm2电缆 l50miz11a iy85a 满足要求(三)、电缆截面的校

19、验按正常允许电压损失检验、系统允许损失电压uu2n0.95ue12000.951140117v整个系统电压损失为uub+ u+uz1000kva 3#移变电压损失为：u2e1200vr0.0101 x0.0931根据以上数值计算： ub3kxpe(r+xbt)/ue 0.5281173.5（0.01010.09311.02）/1.2 54.2v1、至破碎机、转载机、排水泵电缆干线l1600m ug=1.732iglg（rocosx0sin）1.7321690.8（0.230.70.0750.71）50v2、转载机支线电压损失l50m：ux1pel/dsue20050/（53501.14）3.3

20、1v3、破碎机支线电压损失：ux2pel/dsue16050/（53351.14）3.78v4、排水泵支线电压损失：ux3pel/dsue4550/（53161.14）2.32v5、回柱绞车支线电压损失：ux3pel/dsue18.550/（53161.14）0.96v6、三部皮带机干线损失： ug=1.732iglg（rocosx0sin） 1.7321491.02（0.230.70.0750.71） 56.1v7、皮带机支线电压损失：ux3pel/dsue25020/（53351.14）2.4v所以有：u（转载机）54.2503.31107.5v117v（合格）u（破碎机）54.2503.

21、78108v117v（合格）u（喷雾泵）54.2502.32106.5v117v（合格）u（回柱绞车）54.2500.96105.2v117v（合格）u（三部皮带机）54.256.12.4112.7v117v（合格）一部、二部皮带机供电距离较近，故不需再校验压降。第六章 短路电流计算第一节1回路（煤机）依据矿井保护计算说明书，变电所母线短路容量为30mva则xxup/s=6.32/301.323 折算到3.3kv侧xx（3.45/6.3）21.3230.39675 50 mm2 6kv 高压电缆 l200米 r00.429 x00.063 所以 r， 0.4290.20.0858 x， 0.0

22、630.20.0126折算到3.3kv侧 rr，（3.45/6.3）20.0858（3.45/6.3）20.0257 x x，（3.45/6.3）20.0126（3.45/6.3）20.0038 1600kva移动变电站的阻抗 rb0.0451 xb0.272煤机干线电缆阻抗50mm2 双根并用l1.6kmr00.412 x00.075 r0.4120.80.3296x0.0750.80.06煤机支线电缆阻抗95mm2一根l0.3kmr00.217 x00.069r0.2170.30.0651x0.0690.30.0207所以采煤机电机端子两相短路电流：r0.0257+0.0451+0.329

23、6+0.06510.4655x0.39675+0.0038+0.272+0.06+0.02070.753id1(2)up/2(r2+x2)3450/2（0.46552+0.7532）1948 a 移变二次侧短路电流：r0.0257+0.04510.0708x0.39675+0.0038+0.2720.673 id2(2)up/2(r2+x2)3450/2（0.07082+0.6732）2551 a 第二节2回路（工作面的运输机供电系统） 依据矿井保护计算说明书，变电所母线短路容量为30mva则xxup/s=6.32/301.323 折算到3.3kv侧xx（3.45/6.3）21.3230.39

24、675 95 mm2 6kv 高压电缆 l200米 r00.226 x00.06 所以 r， 0.2260.20.0452 x， 0.060.20.012折算到3.3kv侧 r r，（3.45/6.3）2 0.0452（3.45/6.3）20.0136 x x，（3.45/6.3）20.012（3.45/6.3）20.00361600kva移动变电站的阻抗：rb0.0451 xb0.272刮板机干线电缆阻抗50mm2 双根并用l1.6kmr00.412 x00.075 r0.4120.80.3296x0.0750.80.061、刮板机机头支线电缆阻抗35mm2一根l0.1kmr00.683 x

25、00.084r0.6830.10.0683x0.0690.10.0069所以刮板机机头电机端子两相短路电流：r0.0136+0.0451+0.3296+0.06830.4566x0.39675+0.0036+0.272+0.06+0.00690.739id3(2)up/2(r2+x2)3450/2（0.45662+0.7392）1985a 2、刮板机机尾支线电缆阻抗35mm2一根l0.3kmr00.683 x00.084r0.6830.30.2049x0.0690.30.0207所以刮板机机尾电机端子两相短路电流：r0.0136+0.0451+0.3296+0.20490.593x0.3967

26、5+0.0036+0.272+0.06+0.02070.753id4(2)up/2(r2+x2)3450/2（0.5932+0.7532）1800a 3、乳化泵干线电缆阻抗50mm2l0.05km r00.412 x00.075 r 0.4120.050.0206 x 0.0750.050.00375乳化泵支线电缆阻抗35mm2 l0.02kmr00.683 x00.084r0.6830.020.01366x0.0840.020.00168所以乳化泵电机端子短路电流：r0.0136+0.0451+0.0206+0.013660.093x0.39675+0.0036+0.272+0.00375+

27、0.001680.678 id5(2)up/2(r2+x2)3450/2（0.0932+0.6782）2521a第三节2回路（1140v供电系统）（一）1140v供电系统用查表法计算短路电流：1、 经计算s109采区变电所6kv母线上短路容量为27.79mva（见井下保护整定计算书），为计算方便取30 mva，折算到1140v侧电缆换算长度lx=105.4(查表得)1140v供电系统短路电流计算表短路点编号电缆换算长度(m)两相最小短路电流ad6lh=105.42000.018100.0368000.53=533.42112d7lh=105.42000.018100.036200.53=120

28、4956d8lh=1201200.53201.37=2113949d9lh=1201200.532+2011.97=4252524d10lh=1205000.53201.37=412.42582d11lh=1205000.532=3872706d12lh=1205000.532+2011.97=626.41849d13lh=12010200.53201.37=6881707d14lh=12010200.532+2011.97=9021343d15lh=533.450=583.41963d16lh=533.4501.37=6021912d17lh=533.4503.01=6841715d18lh

29、=12010200.532=662.61762第七章 高压开关的热稳定校验及开关断能力校验s109变电所母线短路容量为30mva则id（3）sd/(1.732up)30/（1.7326.3） 2.749kaich2.55id1(3)2.552.7497kaich1.52id1(3)1.522.7494.18ka开关额定短路开断电流为：10ka4.18ka合格开关额定短路关合电流为：25ka7ka 合格第八章 过电流保护装置的整定计算与校验第一节 移变低馈的整定（一）、过负荷保护的整定1#移变：（1600kva） igz1052+5.96+12.7=228.66a移变低压侧采用的是bxbd-50

30、0/3300型隔爆低压保护箱，额定电流为500a，其实际整定值为：igz250a228.66a 合格2#移变：（1600kva） igz288.77+52229.54a移变低压侧采用的是bxbd-500/3300型隔爆低压保护箱，额定电流为500a，其实际整定值为：igz230a229.54a 合格3#移变：（1000kva） igz1173.50.528/(1.7321.140.85)=369a移变低压侧采用的是bxbd-800/1140型隔爆低压保护箱，额定电流为800a，其实际整定值为：igz380a369a合格（二）、短路保护的整定1#移变： idz1057+105+5.96+12.7

31、=871a开关短路保护装置整定范围为310倍的开关额定电流，将短路整定电位器调在4倍位置，此时短路保护的实际整定值为：idz4250=1000a871a 满足要求2#移变 双速电机，刚开始是机尾400kw低速启动，然后是机头400kw低速启动，再经过18-25s切换到高速。idz88.77826+52=1117a根据开关保护动作范围，将其调在5倍位置上，其实际整定值为：idz=5230=1150a1117a 满足要求3#移变 idz（2505+923.50.7）/(1.7321.140.85)=1130a开关短路保护装置整定范围为3-10倍的开关额定电流，将其调为5倍，其实际整定值为：idz3

32、380=1140a1130a 满足要求（三）、灵敏度校验：1#移变 kid1（2）/iz=1948/10001.951.5 满足要求2#移变 kid4（2）/iz=1800/11501.571.5 满足要求3#移变 kid6（2）/iz=2112/11401.851.5 满足要求第二节 移变高压保护的整定（一）、过负荷保护的整定1#移变：（1600kva） igz（1052+5.96+12.7）/1.74=131.4a取igz145a131.4a igz145a250/1.74=144a 合格2#移变：（1600kva） igz(288.77+52)/1.74132a取igz145a132a

33、igz145a230/1.74=132a 合格3#移变：（1000kva） igz（1173.50.528）/(1.73260.85)=70取igz85a70a igz75a380/5=76a合格（二）、短路保护的整定1#移变： idz(1057+105+5.96+12.7)/1.74=501a开关短路保护装置整定范围为3-10倍的开关额定电流，将短路整定电位器调在4倍位置，此时短路保护的实际整定值为：idz4145=580a1000/1.74=574a501a 满足要求2#移变: idz(88.77826+52)/1.74=642a根据开关保护动作范围，将其调在5倍位置上，其实际整定值为：i

34、dz=5145=725a1150/1.74=661a642a 满足要求3#移变 idz1130/5=226a开关短路保护装置整定范围为3-10倍的开关额定电流，将其调为3倍，其实际整定值为：idz385=255a226a idz255a1140/5=228a 满足要求（三）、灵敏度校验：1#移变 kid2（2）/iz=2551/(5801.74)2.531.5 满足要求2#移变 kid5（2）/iz=2521/(7251.74)2.01.5 满足要求 3#移变 kid7（2）/iz=4956/(2555)3.91.5 满足要求第三节 高爆开关保护整定和校验1、2、3移变全部选用pbg6型高压真

35、空开关控制。1、 1移变选用1#pbg200/6高压真空开关。过负荷保护：igz154a（变压器一次侧额定电流）过载整定0.8倍2000.8160154a145a合格短路保护： idz1.2(iqe+ie)/kb1.2(1057+105+5.96+12.7)/(6/3.45)600a短路整定3倍2003600a580a合格短路校验：kid2（2）/（kbidz） 2551/（6/3.45）600 2.41.5合格2、 2和3移变选用2#pbg200/6高压真空开关。过负荷保护：igz（2223.50.51）/(1.7326.30.85) 122.3a过载整定0.8倍2000.8160122.3

36、a合格短路保护： idz1.2(iqe+ie)/kb 1.2（8004+1423.50.7）/(1.7326.30.85)543a短路整定3倍2003600543a合格短路校验：kid7（2）/（kbidz） 4956/(6005) 1.651.5合格第四节 3300vke3002型开关计算整定1、1#ke3002型开关 过负荷保护： igz1052+5.96+12.7=228.66a 取：igz240a228.66a 合格短路保护： idz1057+105+5.96+12.7 =871a 取：idz4240=960a871a 满足要求 灵敏度校验：kid1（2）/iz=1948/9602.0

37、1.5 满足要求2、2#ke3002型开关 过负荷保护： igz52a 取：igz55a52a 合格短路保护： idz527 =364a 取：idz755=385a364a 满足要求 灵敏度校验： kid5（2）/iz=2521/3856.51.5 满足要求3、3#ke3002型开关 过负荷保护： igz88.7a 取：igz90a88.7a 合格短路保护： idz88.77 =621a 取：idz790=630a621a 满足要求灵敏度校验： kid4（2）/iz=1800/6302.91.5 满足要求第五节 低压馈电开关和启动开关计算整定（一）、低压馈电开关计算整定1、1#kbz-400

38、过负荷保护：igzie ie0.7500/(1.7321.140.85)=208a 取：igz230a短路保护：idz=iqeie idz1495+149 =894a 取：idz4230=920a745a 满足要求 灵敏度校验： kid11（2）/iz=2706/9202.91.5 满足要求2、2#kbz-400 过负荷保护：igzie ie250/(1.7321.140.85)=149a 取：igz150a短路保护：idz=iqeie idz1495 =745a 取：idz5150=750a745a 满足要求 灵敏度校验： kid18（2）/iz=1762/7502.31.5 满足要求（二）

39、、低压启动开关计算整定1、qbz-400r开关,负荷250kw皮带机. ieif ie=250/(1.7321.140.85)=149a 取：150a一部灵敏度校验： ks= id8(2)/8 iz=3949/（8150）=3.31.2 满足要求二部灵敏度校验： ks= id10(2)/8 iz=2582/（8150）=2.21.2 满足要求三部灵敏度校验： ks= id13(2)/8 iz=1707/（8150）=1.421.2 满足要求2、qbz7-80n开关,负荷4kw皮带机张紧绞车. ieif ie=3.3a 取：5.5a一部灵敏度校验： ks= id9(2)/8 iz=2524/（85.5）=57.41.2 满足要求二部灵