煤矿工作面供电设计毕业设计

1、南京工业大学毕业论文永固煤矿3414工作面供电设计 姓    名 孟 繁 光 学    院 南京工业大学专    业 电气自动化 摘 要本设计初步设计了永固煤矿3414工作面的供电设计。其设计过程主要包括负荷计算、电缆选型计算、电气保护整定计算、供电方案等。通过对永固煤矿3414工作面的负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，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3414工作面的供电方案。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

2、荷计算; 电缆选型;供电方案;电气保护目 录一. 摘要2二. 概述4（一）设计依据4（二）设计目的及范围4（三）矿井基础资料4三. 供电方案5四. 电力负荷计算6（一）负荷计算的目的6（二）负荷计算的方法6（三）供电系统总电压损失7五. 电缆选型10（一）工作电流10（二）按持续允许电流选择电缆截面11（三）启动条件效验电缆截面11六. 电气保护整定计算12工作面供电系统图15致谢16参考文献17二、概述本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要

3、。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿工作面供电系统是整个煤矿供电的主心骨，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。（一）、设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。2、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。3、煤矿电工手册。（二）、设计目的及范围本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力。本论文的设计范围包括：（1）供电方案的选择； （2）电力负荷

4、计算；（3）电缆选型；（4）电气保护整定。（三）矿井基础资料永固煤矿位于安徽省萧县境内，行政区划属永固镇，即闸河煤田中部：在萧县东南16 km。北以18勘探线为界，南至12勘探线。东起煤层露头，西至向斜轴。矿区中心点坐标为X=3769500，Y=39495700，面积3km2，开采深度-50m至-500m，矿区地理坐标：东经116°5939，北纬34°0313。矿区内有公路北通萧县、徐州，南至宿州，连霍、徐合高速公路在矿区的北侧、东侧经过；铁路有符夹线从矿区西边通过，并与陇海线、津浦线相连，交通十分便利。矿区位于闸河平原，地势平坦，地面标高为3237.60m，由西向东逐渐增

5、高，过渡到皇藏峪复式背斜，即平原与低山的分界，东西两侧为千山相山山脉，一般海拔在200350m，矿区西北侧及西部有闸河由北向南流过。永固煤矿是华润天能徐州煤电有限公司和萧县人民政府联办的国有煤矿。1987年2月20日破土兴建，1990年12月24日建成投产。设计生产能力9万吨/年，2007年经安徽省经济委员会及安徽省煤炭安全监察局核定生产能力为18万吨/年。矿井采用三路6kv电源供电，一、二路电源来自淮北矿务局石台煤矿35kv变电所两段不同的6kv母线 ，线路长度均为5.8km。一回路主供井下；二回路带电热备用；三回路来自永固35KV变电所，线路长度1.5km，三回路主供地面。通过联络开关三路

6、电源均能独立担负全矿井负荷。矿井现有六个固定变电所，即地面变电所、150变电所、中央采区300变电所、南翼采区300变电所、450变电所、341采区变电所。入井高压为6kv，井下中央变电所均为两路电源供电。矿井抽风机、主提升机、主排水泵等重要负荷均采用双回路供电。井下采掘工作面供电电压为660V，采掘工作面采用专用线路供电，局扇另设一条备用电源，工作面主局扇电源和备用局扇电源分别由不同的变压器供电。工作面供电均设有风电闭锁（使用局扇的工作面）和瓦斯电闭锁装置，局扇开关全部配置主备自换开关，当其中一路停电时可自动切换到另一路供风，保证工作面供风不中断。三、供电方案：工作面溜子道设备：信号综保、皮

7、带机、22kW溜子、40 kW溜子、11.4绞车电源，由341采区变电所变压器66号馈电开关提供。在341皮带运输巷处（进风侧）安装一台真空开关作为电源开关，并兼作瓦斯电闭锁开关。工作面材料道设备：乳化泵、潜水泵、11.4绞车电源，由341采区变电所变压器65号馈电开关提供。在341皮带运输巷处（进风侧）安装一台真空开关作为电源开关，并兼作瓦斯电闭锁开关。供电电压等级均为660V。供电线路长度：溜子道电源线路：干线长度：150m，支线长度（最远）：510m材料道电源线路：干线长度：150m，支线长度（最远）：780m电缆敷设路线：溜子道电源线路：-341采区变电所-341皮带运输巷（断路）-工

8、作面溜子道材料道电源线路：-341采区变电所-341皮带运输巷（断路）-工作面材料道四、电力负荷计算（一）负荷计算的目的：为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电

9、设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。（二）负荷计算的方法：供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值，经过几十年的统计和积累，数值比较完整和准确，查取方便，因而为我国设计部门广泛采用。溜子道电源：表4-1电力负荷统计表设备名称规格型号 数量 备 用 电机功率（kW） 额定电压（V）皮带D

10、ST-50-22366660皮带DST-50-7.5215660溜子SGB-420/22122660溜子SGB-420/40140660信号综保ZBZ-4.0MII14660绞车 JD-11.4311.4660合计158.4（取需用系数Kx=0.6 Cos=0.6 ）则：P=Kx×p=0.6×158.4=95kW材料道线路：表4-2电力负荷统计表 设备名称规格型号 数量 备 用 电机功率（kW） 额定电压（V）信号综保ZBZ-4.0MII14660绞车 JD-11.4311.4660乳化泵BRW125/31.5X2137660潜水泵BQS50/25/7.5N17.5660合

11、计59.5（取需用系数Kx=0.6 Cos=0.6 ）则：P=Kx×p=0.6×59.5=35.94kW（三）供电系统总电压损失：1、溜子道电源：a、变压器的电压损失U变变压器的电压损失计算UB=S/Se(Ur% cospj+Uxsinpj)式中：S变压器二次侧实际负荷容量之和，KVA；Se变压器额定容量；Ur%变压器额定负荷时，电阻压降百分数；Ux变压器额定负荷时，电抗压降百分数。式中：Pd变压器短路损耗。式中：Ud%变压器额定负荷时,阻抗压降百分数。式中：U2e变压器二次侧额定电压。对KBSG2-T-315/6型变压器的电压损失为KBSG2-T-315/6型变压器短路损

12、耗Pd=2200W, 变压器额定负荷时，阻抗压降百分数Ud%=4。 取cospj=0.6, sinpj=0.8Ur%=UB=(Ur% cospj+Uxsinpj)=0.51×（0.69×0.63.94×0.8）=1.8186=690×b、干线电缆的电压损失U干干线电缆中的电压损失值的计算UG=式中：SG-干线电缆导线截面，mm2；LG-干线电缆长度，m；Pe-电缆负荷的总额定功率，kW；-电导率m/mm2。UG=c、支线电缆的电压损失U支 支线电缆中的电压损失值的计算UZ=式中：SZ电缆导线截面，mm2；LZ支线电缆长度，m；PZ电动机的额定功率，kW；

13、Kf负荷率；d电动机效率。UZ=Vd、总电压损失UU=UB+UG+UZ12.51025=47.5V660V供电系统中允许电压损失96V。即：UY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96VU=47.5V<UY=96V故本线路的电缆选择合格,能够满足运行要求。2材料道电源：a、变压器的电压损失U变变压器的电压损失计算UB=S/Se(Ur% cospj+Uxsinpj)式中：S变压器二次侧实际负荷容量之和，KVA；Se变压器额定容量；Ur%变压器额定负荷时，电阻压降百分数；Ux变压器额定负荷时，电抗压降百分数。式中：Pd变压器短路损耗。式中：Ud%变压器额定负荷时,阻抗压降

14、百分数。式中：U2e变压器二次侧额定电压。对KBSG2-T-315/6型变压器的电压损失为KBSG2-T-315/6型变压器短路损耗Pd=2200W, 变压器额定负荷时，阻抗压降百分数Ud%=4。 取cospj=0.6, sinpj=0.8Ur%=UB=(Ur% cospj+Uxsinpj)=0.51×（0.69×0.63.94×0.8）=1.8186=690×b、干线电缆的电压损失U干干线电缆中的电压损失值的计算UG=式中：SG-干线电缆导线截面，mm2；LG-干线电缆长度，m；Pe-电缆负荷的总额定功率，KW；-电导率m/mm2。UG=c、支线电缆的

15、电压损失U支 支线电缆中的电压损失值的计算UZ=式中：SZ电缆导线截面，mm2；LZ支线电缆长度，m；PZ电动机的额定功率，KW；Kf负荷率；d电动机效率。UZ=Vd、总电压损失UU=UB+UG+UZ12.56.330.6=49.4V660V供电系统中允许电压损失96V。即：UY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96VU=49.4V<UY=96V故本线路的电缆选择合格,能够满足运行要求。五、电缆选型计算（一） 工作电流：A溜子道电源：Ig = P×1000/（1.732×Un×Cos ） =95×1000 / 1.732

16、15;660×0.6 =138AB材料道电源：Ig = P×1000/（1.732×Un×Cos ） =58.7×1000 / 1.732×660×0.6 =86A（二）按持续允许电流选择电缆截面：表5-1橡套电缆长时允许负荷电流表芯线截面mm246101625355070长期允许电流A36466485113138173215根据长期允许电流及我矿现有电缆情况，以及今后负荷变化。选择50mm2非延燃型矿用橡套电缆作为干线电缆和支线电缆。（其长期允许电流为173A）能够满足要求。（三）启动条件效验电缆截面溜子道电源：（按最远处

17、溜子启动，其它设备同时运行时计算） 确定电机的最小电压启动电流 查煤矿电工手册表10-5-8得=MQe/Me=2.7 K=1.3 则：最小启动电压为UQZX=Ue×K/=458V 最小电压启动电流为： IQZX = IQe × UQZX / Ue =40×6×458/660=166A 启动电流在各段中的电压损失 a、干线中电压损失UQ干= 3 × I QZX × L干×Cos/（×S干） =1.732×166×150×0.6/（42.5×50） =12Vb、支线中的电压损失：

18、UQ支= 1.732 ×I QZX × L支×Cos/（×S支） =1.732×166×780×0.6/（42.5×50） =63V最远一部溜子启动，其余设备正常运转时的实际启动电压为：UQ=U e-UQ=660-47.5-12-63=537.5V458V 合格材料道电源：（按最远处乳化泵启动，其它设备同时运行时计算）确定电机的最小电压启动电流 查煤矿电工手册表10-5-8得=MQe/Me=2.7 K=1.3 则：最小启动电压为UQZX=Ue×K/=458V 最小电压启动电流为： IQZX = IQe &

19、#215; UQZX / Ue =75×6×458/660=312A 启动电流在各段中的电压损失 a、干线中电压损失UQ干= 3 × I QZX × L干×Cos/（×S干） =1.732×312×150×0.6/（42.5×50） =22Vb、支线中的电压损失：UQ支= 1.732 ×I QZX × L支×Cos/（×S支） =1.732×312×200×0.6/（42.5×50） =30V最远一部溜子启动，其余设

20、备正常运转时的实际启动电压为：UQ=U e-UQ=660-49.4-22-30=558.6V458V 合格六、电气保护整定计算溜子道电源：1、工作面断路开关处的两相短路电流I（2）da电缆的实际长度： 150米50mm2，折算长度为150米。b查表得两相短路电流为：I（2）d =3380A2、工作面最后一台设备处两相短路电流I（2）da电缆的实际长度：干线150米50mm2；支线电缆780米50mm2（折算长度为930米）b查表得两相短路电流为：I（2）d =777A3、变电所内3414溜子道电源馈电开关（66号）馈电开关整定计算：Ie=124A 取变电所内馈电开关 过载整定值为：160A 短

21、路整定值为：800A 灵敏效验：K=3380/800=4.221.5 合格4、工作面断路开关整定计算：已知：Ie=124A IzIeI（2）d/8 Iz1.2灵敏效验：777/8*80=1.21合格取断路开关整定值为：80A 序号设备名称整定值（A）备注1工作面断路开关802DST-50-22皮带机243DST-50-7.5皮带机94SGB-420/22溜子245SGB-420/40溜子486ZXZ-4.0MII信号综保97JD-11.4绞车13表6-1溜子道电气设备整定表5、材料道电源：断路开关处的两相短路电流I（2）da电缆的实际长度： 150米50mm2，折算长度为150米。b查表得两相

22、短路电流为：I（2）d =3380A材料道最后一台设备处两相短路电流I（2）da电缆的实际长度：干线150米50mm2；支线电缆510米50mm2（折算长度为660米）b查表得两相短路电流为：I（2）d =1056A变电所内3414材料道电源馈电开关（65号）馈电开关整定计算：Ie=100A 取变电所内馈电开关过载整定值为：120A 短路整定值为：800A 灵敏效验：K=3380/800=4.21.5 合格断路开关整定计算：已知：Ie=100A IzIeI（2）d/8 Iz1.2灵敏效验：1056/8*100=1.32合格取断路开关整定值为：100A序号设备名称整定值（A）备注1材料道断路开关1002ZXZ-4.0MII信号综保93JD-11.4绞车134BQS50/25/7.5N潜水泵95BRW125/31.5X乳化泵44表6-2材料道电气设备整定表图1工作面供电系统图致 谢在本论文设计过程中我的指导老师给予了悉心的指导。在毕业设计期间，他给予了我极大的指导和帮助，为我指明了方向，他那认真负责的工作作风、诲人不倦的精神风范、严谨求实的治学态度给了我很大的鼓舞和激励。通过本次设计我不仅对电气自动化专业知识有了一次系统的学习，巩固了我三年来所学的各门学科的知识，而且也真切感受到了老师的学识渊博以及老师