礦山供電課程設(shè)計2

1、 礦山供電課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 采區(qū)供電設(shè)計 學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 礦山機電 班 級： 2010級 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 高虹老師 2012年 11月 18日 目錄 一、 設(shè)計任務(wù)書.1二、前言.5三、采區(qū)、工作面概況 .6四、采區(qū)供電系統(tǒng)圖擬訂.7五、負(fù)荷統(tǒng)計與變壓器選擇 .9六、電纜的選擇 .12七、短路電流計算.14八、電氣設(shè)備選擇.16九、保護裝置的整定計算.22十、井下保護接地系統(tǒng).22十一、變電所硐室及設(shè)備布置.24十二、設(shè)計總結(jié).25十三、參考文獻.26 一 、課程（設(shè)計）目標(biāo)及內(nèi)容： 1、煤礦采區(qū)概況：本采區(qū)為緩沖傾斜煤層，東西走向，向南傾斜，傾角為

2、10，煤層2.5 m，一次采全高，采區(qū)分為三個區(qū)段，區(qū)段垂高166 m，其中工作面長150 m。東西兩翼布置工作面，走向長度為1000m；采煤方法采用長壁區(qū)內(nèi)后退式，東西兩翼各設(shè)一個綜采工作面，采煤機用可調(diào)高的MLS3-340型雙滾筒采煤機組，支護用ZY35型支撐掩護式液壓支架。井下中央變電所至采區(qū)變區(qū)距離為2000m，配電低壓為6KV,中央變電所母線短路容量最大為60MVA,最小為50MVA. 2、采區(qū)設(shè)備布置如下：（1）乳化泵XRB-110/30，（2）SGB-764/264W刮扳機，17KW，（3）電煤鉆，1.2KW，（4）回柱絞車JH-14，17KW，（5）局扇JKB-52-2，5.5

3、KW ，（6）裝載機，132KW，等,.具體數(shù)據(jù)見統(tǒng)計表.,熟悉系統(tǒng)參數(shù)，建立系統(tǒng)的設(shè)計方案，寫出部分的設(shè)計過程，畫出電氣主接線圖； 3、學(xué)習(xí)和熟悉電氣樣本，特別注意對電氣設(shè)備的選擇。建立供配電系統(tǒng)的實際設(shè)計方案； 4、分析系統(tǒng)設(shè)計的特點，寫出設(shè)計說明書（論文）。 課程（設(shè)計）要求：1.分階段程： 11.19：布置設(shè)計任務(wù)，提出具體要求，講解設(shè)計方法和思路 11.20：學(xué)查閱設(shè)計資料文獻 11.21：定系統(tǒng)設(shè)計方案 11.22-11.27：設(shè)計步驟進行各項目的計算設(shè)計 11.28-11.29：撰寫課程設(shè)計報告及繪制圖紙 11.3答辯。 2主要參考文獻 （1）礦山供電 李樹偉 中國礦業(yè)大學(xué)出版社

4、 2006 （2）煤礦安全規(guī)程 2009 （3）礦山電力裝置設(shè)計規(guī)范 （4）煤礦工業(yè)設(shè)計規(guī)范 （5） 煤礦井下供電設(shè)計計算規(guī)定 （6）礦井保護接地裝置安裝、檢查、測定工作細(xì)則 其他說明： 無 負(fù)荷統(tǒng)計表設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)額度功率kw額定電壓V額定電流A額定功率因數(shù)額定效率MLS3-340可調(diào)高雙滾筒采煤機2170211401080.860.93SGB-764/264W可彎曲刮板輸送機21322114084.60.880.935SZB-764/132型刮板裝載機2132114084.60.880.935LSP-1000型破碎機21101140720.850.91XRB-110/30型乳化泵4751

5、14047.50.860.92XPB-250/55型噴霧泵43066032.90.860.92DSP-1063/1000型可伸縮膠帶輸送機21256601380.870.9煤電鉆41.212790.7920.795照明0.6660JH2-14型回柱絞車21766020.10.840.885JD-11.4型調(diào)度絞車811.466012.90.870.894BA-18A型小水泵45.56606.30.880.865 二 、前言 電力是現(xiàn)代化礦山企業(yè)生產(chǎn)的主要動力來源，煤礦的電氣化為煤礦生產(chǎn)過程的機械化和自動化創(chuàng)造了有利條件，不斷地改善礦工的勞動條件。現(xiàn)代的煤礦生產(chǎn)機械無不以電能作為直接（用電動機拖

6、動）或間接（用氣壓驅(qū)動）的動力，礦山的照明、通訊和信號也都使用電能。對礦山企業(yè)進行可靠、安全、經(jīng)濟、合理的供電，對提高經(jīng)濟效益及保證安全生產(chǎn)方面都十分重要。 本次設(shè)計的內(nèi)容是采取供電。采區(qū)是井下動力負(fù)荷集中的地方，采區(qū)供電是否安全、可靠、經(jīng)濟、合理將直接關(guān)系到人身、礦井和設(shè)備安全及采區(qū)生產(chǎn)的正常進行。由于井下工作環(huán)境十分惡劣，因此，此次設(shè)計在供電上即采用可靠的防止人身觸電危險外，還正確選擇了電氣設(shè)備的類型及參數(shù)，并采用了合理的供電、控制和保護系統(tǒng)，以確保電氣設(shè)備的安全運行和防止井下瓦斯和煤塵爆炸。 此次設(shè)計在高老師的諄諄指導(dǎo)下和組員的配合下順利完成，在此，代表全供電組向高老師表示衷心的感謝 限

7、于設(shè)計者的水平，設(shè)計中不周全的地方，望老師在批閱中指出和更正。 設(shè)計者 ： 2012 年 11月 18日三、采區(qū)、工作面概況 煤礦采區(qū)概況：本采區(qū)為緩沖傾斜煤層，東西走向，向南傾斜，傾角為10，煤層2.5 m，一次采全高，采區(qū)分為三個區(qū)段，區(qū)段垂高166 m，其中工作面長150 m。東西兩翼布置工作面，走向長度為1000m；采煤方法采用長壁區(qū)內(nèi)后退式，東西兩翼各設(shè)一個綜采工作面，采煤機用可調(diào)高的MLS3-340型雙滾筒采煤機組，支護用ZY35型支撐掩護式液壓支架。井下中央變電所至采區(qū)變區(qū)距離為2000m，配電低壓為6KV,中央變電所母線短路容量最大為60MVA,最小為50MVA. 四、采區(qū)供電

8、系統(tǒng)圖擬訂 當(dāng)采區(qū)變電所、工作面配電點、移動變電站的位置確定后，即可擬定供電系統(tǒng)圖。對采區(qū)供電系統(tǒng)圖的擬定應(yīng)滿足供電安全、可靠、經(jīng)濟、系統(tǒng)簡單、操作方便等煤礦對供電的要求。 1、采區(qū)變電所雙回路供電時，應(yīng)分別設(shè)置電源進線開關(guān)。兩回路供電時，當(dāng)采用一回路供電，另一回路備用時，母線可不分段；當(dāng)兩回路同時供電時，母線應(yīng)分?jǐn)嗖⒃O(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，確保正常分列運行； 2、采區(qū)變電所的高壓饋出線應(yīng)設(shè)專用開關(guān)控制； 3、在保證煤礦企業(yè)對供電要求的前提下，力求所用設(shè)備最少； 4、一臺啟動器控制一臺設(shè)備； 5、當(dāng)采區(qū)變電所變壓器臺數(shù)在兩臺及以上時，應(yīng)合理分配負(fù)荷，原則上一臺變壓器負(fù)擔(dān)一個工作面的用電負(fù)荷；6、變壓器盡量

9、不并列運行； 7、從變壓器向各配電點或自配電點到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電，上山及下順槽輸送機宜采用干線式供電； 8、配電點啟動器在三臺以下時，一般不設(shè)配電點進線自動饋電開關(guān)； 9、工作面配電點最大容量電動機用的磁力啟動器應(yīng)靠近配電點進線； 10、供電系統(tǒng)應(yīng)盡量避免回頭供電； 11、低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風(fēng)機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路或與工作面分開供電； 12、瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）瓦斯（二氧化碳）突出的礦井中，掘進工作面的局部通風(fēng)機都應(yīng)實行三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）供電。經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)，也可采用裝有選擇性保護裝置的供電線路供電，但每天有專人查一次

10、，確保局部通風(fēng)機可靠運轉(zhuǎn)； 13、局部通風(fēng)機和掘進工作面中的電氣設(shè)備必須裝有風(fēng)電閉鎖裝置。在瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井中的所有掘進工作面應(yīng)裝設(shè)兩閉鎖（風(fēng)電閉鎖、瓦電閉鎖） 如圖一 五、負(fù)荷統(tǒng)計與變壓器的選擇 1、負(fù)荷統(tǒng)計如下表： 負(fù)荷統(tǒng)計表設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)額度功率kw額定電壓V額定電流A額定功率因數(shù)額定效率MLS3-340可調(diào)高雙滾筒采煤機2170211401080.860.93SGB-764/264W可彎曲刮板輸送機21322114084.60.880.935SZB-764/132型刮板裝載機2132114084.60.880.935LSP-1000型破碎機211011

11、40720.850.91XRB-110/30型乳化泵475114047.50.860.92XPB-250/55型噴霧泵43066032.90.860.92DSP-1063/1000型可伸縮膠帶輸送機21256601380.870.9煤電鉆41.212790.7920.795照明0.6660JH2-14型回柱絞車21766020.10.840.885JD-11.4型調(diào)度絞車811.466012.90.870.894BA-18A型小水泵45.56606.30.880.8652、變壓器的選擇 變壓器型號的確定 考慮到變壓器的電壓等級、巷道斷面、運輸條件、使用場所、配件來源等因數(shù)。該采區(qū)變電所內(nèi)的電力

12、變壓器選用KBSG9系列礦用隔爆型干式變壓器。（1）、負(fù)荷統(tǒng)計一、a、變壓器 T11 的負(fù)荷與T12負(fù)荷統(tǒng)計： PN11= PN12=1257kw； Kde11=Kde2=0.56;cos=0.7; 由變壓器的計算容量公式得：ST11=ST12=1042 KVA 由煤礦電工學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計表7-1查出:變壓器 T11、T12應(yīng)選用：KBSG9-1250/6; b、變壓器 T21與T22 的負(fù)荷統(tǒng)計: PN21= PN22=340 KW; Kde21= Kde22=1; cos=0.86; 由變壓器的計算容量公式得：ST21=ST22=395.348 KVA由煤礦電工學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計表7-1查出:變壓器 T

13、21與T22 應(yīng)選用：KBSG9-400/6;c、變壓器 T31與T32 的負(fù)荷統(tǒng)計: PN31= PN32=259.2KW; Kde31= Kde32=0.69; cos=0.87; 由變壓器的計算容量公式得：ST31=ST32=205.6 KVA由煤礦電工學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計表7-1查出:變壓器 T31與T32 應(yīng)選用：KBSG9-250/6; d、變壓器 T41與T42 的負(fù)荷統(tǒng)計: PN41= PN42=656 KW; Kde41= Kde42=0.64; cos=0.866; 由變壓器的計算容量公式得：ST41=ST42=484.8 KVA由煤礦電工學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計表7-1查出:變壓器 T41與T4

14、2 應(yīng)選用：KBSG9-500/6; e、變壓器 T51與T52 的負(fù)荷統(tǒng)計: PN51= PN52=656 KW; Kde51= Kde52=0.7; cos=0.792; 由變壓器的計算容量公式得：ST51=ST52=3.03 KVA由煤礦電工學(xué)負(fù)荷統(tǒng)計表7-1查出:變壓器 T51與T52 應(yīng)選用：KBSG9-50/6; 六、電纜選擇 電纜的選擇是供電設(shè)計的主要內(nèi)容之一，為保證供電的安全可靠、經(jīng)濟合理和供電質(zhì)量的要求，必須合理的選擇電纜的型號和及面積。電纜編號如圖所示。 1、選擇原則 a、按長時允許電流選擇。 b、按機械強度校驗。注意：控制負(fù)荷相同的支線電纜可放在一起選擇。2 、選擇電纜代

15、號控制設(shè)備按長時允許電流選擇（平方毫米）按機械強度校驗（平方毫米）整定值電纜型號L1采煤機959595UCPL2照明2.52.52.5L3小水泵2.52.52.5L4調(diào)度絞車2.544L5回柱絞車2.51616L6噴霧泵444L7膠帶輸送機505050L8刮板輸送機707070L9轉(zhuǎn)載機252525L10破碎機161616L11乳化泵站101010L12煤電鉆2.52.52.5UZL13煤電鉆2.52.52.5UZ 電纜的型號確定，除煤電鉆需采用專用的Uz系列電纜外，其 余的支線采用U系列橡套電纜； 2、電纜電壓等級的確定，除煤電鉆（額定電壓127V）使用500V外，其余電纜工作電壓660V應(yīng)

16、采用1000V等級； 3、整定值：是電纜選擇結(jié)束時，為考慮購買方便、經(jīng)濟、可靠，故將截面小的電纜加大處理。在計算過程中還是按開始選定的截面進行選擇。 七、短路電流的計算 供電系統(tǒng)中發(fā)生短路的主要原因有：由于電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分絕緣老化損壞、電氣設(shè)備受機械損傷絕緣損壞、過電壓使電氣設(shè)備的絕緣擊穿所造成；運行人員誤操作；線路斷電等等都會造成短路。發(fā)生短路。它產(chǎn)生電流的熱效應(yīng)、電流的電動效應(yīng)、電流的磁效應(yīng)、電流產(chǎn)生電壓降，都會對供電系統(tǒng)的安全、可靠運行帶來影響。 一、計算短路電流的目的 1、對高壓配電箱，三相短路電流用于效驗其分?jǐn)嗄芰?、動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性； 2、對于低壓開關(guān)，三相短路電流用于效驗開關(guān)的

17、分?jǐn)嗄芰Γ?3、兩相短路電流用于效驗保護裝置的靈敏度。 二、短路點的選擇 1、效驗開關(guān)分?jǐn)嗄芰?、動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性的短路點選在開關(guān)所在處； 2、效驗保護裝置的靈敏度的短路點，選在開關(guān)保護范圍末端； 短路計算：一、計算回路的總阻抗 八、電氣設(shè)備選擇 型號的確定 1、井下使用的高壓配電箱應(yīng)選用隔爆型； 2、根據(jù)礦井設(shè)備真空化的要求，應(yīng)選用具有真空斷路器的配電箱； 3、從設(shè)備對保護裝置的要求看，控制和保護高壓電動機及變壓器的高壓配電箱應(yīng)具有短路、過負(fù)荷、欠壓釋放保護、漏電保護； 4、條件限制時，至少應(yīng)具有短路和欠壓保護； 5、配電箱喇叭口的數(shù)目和內(nèi)徑需滿足電網(wǎng)的接線要求。喇叭口的數(shù)目分類有：雙電源式

18、，共有三個喇叭口；單電源式，有兩個喇叭口；聯(lián)合使用時，僅有一個負(fù)荷電纜喇叭口。 根據(jù)以上原則，選用；該型號配電箱具有短路、過載、漏電、失壓和絕緣監(jiān)視保護。采區(qū)高壓開關(guān)柜的選擇的原則 (1)供電線路用總開關(guān)、分路開關(guān)和配電點進線開關(guān)，應(yīng)選用隔爆型真空饋電開關(guān)。 (2)不需要進行遠方控制及不經(jīng)常啟動的小型機械，一般選用手動啟動器或插銷式開關(guān)。 (3)需要進行遠方控制、集中聯(lián)鎖控制或頻繁啟動的機械應(yīng)選用磁力啟動器。 (4)需要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機械；應(yīng)選用可逆磁力啟動器。 (5)40kW及以上的啟動頻繁的低壓設(shè)備應(yīng)選用真空磁力啟動器。 2、選擇計算公式及選擇條件1） 負(fù)荷長期工作電流In= =69.24

19、A式中 In 長期工作電流，Sn 受控制負(fù)荷計算容量，KVA；Ue 電網(wǎng)額定電壓，KV。根據(jù)負(fù)荷的長時工作電流69.24A選擇KYGC-Z-25礦用一般手車式高壓開關(guān)柜。 采區(qū)低壓電氣設(shè)備的選擇按照采掘機械設(shè)備配置情況，應(yīng)選擇安全、經(jīng)濟、合理的電氣控制設(shè)備，依據(jù)“安全規(guī)程”教課書等要求，具體選擇如下表：使用地點電器名稱型號數(shù)量用途變電所礦用隔爆型高壓配電箱BGP-65高壓進線變壓器KBSG-200/61供電變壓器KBSG-31.5/61供電變壓器KBSG-31.5/61供電礦用隔爆型饋電開關(guān)DW80-2003總開關(guān)采煤工作面礦用隔爆型磁力啟動器QC810-601乳化液泵礦用隔爆型磁力啟動器BQ

20、Z1-120N5刮板輸送機煤電鉆綜合保護裝置ZB82-127/201煤電鉆工作回風(fēng)巷煤電鉆綜合保護裝置ZB82-127/201煤電鉆礦用隔爆型磁力啟動器QC83-301回柱絞車掘進工作面礦用隔爆型磁力啟動器QC83-301局扇礦用隔爆型磁力啟動器QC83-301裝載機煤電鉆綜合保護裝置ZB82-127/201煤電鉆上山絞車房 礦用隔爆型磁力啟動器BQD4-80N1絞車3、根據(jù)電纜的長時工作電流選擇低壓開關(guān)1）礦用一般開關(guān)適用于無沼氣和煤塵爆炸危險的礦井和無沼氣突出的井底車場幾主要進風(fēng)巷道中。礦用增安型開關(guān)適用于有沼氣和煤塵爆炸危險的礦井和無沼氣突出的井底車場幾主要進風(fēng)巷道和通風(fēng)良好的硐室中。2

21、）礦用隔爆型開關(guān)可使用于沼氣突出礦井的任何地點及有沼氣和煤塵爆炸危險礦井的采區(qū)進風(fēng)巷、回風(fēng)巷道以及采掘工作面。礦用本質(zhì)安全型和礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)的應(yīng)用范圍同礦用隔爆型開關(guān)。3）在選用礦用低壓隔爆型開關(guān)時，其額定電壓必須小于或等于被控制線路的額定電壓，其額定電流要大于或等于被控制線路的負(fù)荷長期最大實際工作電流。同時應(yīng)根據(jù)控制線路需要選定過流保護繼電器的整定電流值。4）礦用低壓開關(guān)的接線喇叭口數(shù)目及內(nèi)徑要符合受控線路所選用的電纜的條數(shù)及內(nèi)徑要求。一個喇叭口只允許接一條電纜。4、根據(jù)電纜的長時工作電流選擇低壓開關(guān)。低壓隔爆開關(guān)的選擇表如下：序號名 稱型 號長時工作電流A開關(guān)型號電壓備注1滾筒采

22、煤機MG300-W152DWKB80-40011402刮板運輸機SGB-764/264133.7DWKB80-20011403轉(zhuǎn)載機ZYC-28115.4DW81-2006604帶式輸送機SDZ-150131.4DW81-200660順槽5破碎機PEM9808574.3DW80-1206606乳化液泵站xRB-110/3045.6DWKB80-20011407噴霧泵站XPB-250/5515.2DWKB80-200 11408回柱絞車JH-1419.2DW80-1206609帶式輸送機SD-80X140DW81-200660上山5 磁力起動器的選擇1、選擇原則1）磁力起動器的額定電壓必須大于或

23、等于受控電動機的額定電壓，其額定電流應(yīng)大于或等于受控電動機的最大工作電流。同時要根據(jù)過流保護需要對過流保護需要對過流繼電器選定適當(dāng)?shù)恼娏髦怠?）磁力起動器進出線及控制線喇叭口內(nèi)徑必須符合連接電纜的最大外徑要求，并且一個喇叭口只能接一條電纜。3）工作機械不要求帶負(fù)荷改變旋轉(zhuǎn)方向時，可選用不可逆的磁力起動器。4）磁力起動器必須具備良好的隔爆性能及可靠的過載和短路保護裝置。對使用環(huán)境的要求與隔爆自動饋電開關(guān)相同。 磁力起動器的選擇表： 九、保護裝置的整定計算（略） 十、保護接地系統(tǒng) 1 保護接地系統(tǒng)應(yīng)遵循下述原則： (1)36V以上的由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼、架構(gòu)等，都必

24、須有保護接地。鎧裝電纜的金屬鎧裝層、橡套電纜和塑料電纜的接地芯線等均須接地。 (2)所有需要接地的電氣設(shè)備，均應(yīng)通過其專用的連接導(dǎo)線直接與接地網(wǎng)(接地母線或輔助接地母線)或鎧裝電纜的金屬鎧裝層、鉛護套相連接，禁止將幾臺設(shè)備串聯(lián)接地，也禁止將幾個接地部分串聯(lián)。 井下主接地極應(yīng)在主副水箱中各埋下一塊，主接地極應(yīng)用鋼板或者耐腐蝕的鋼板制成，其面積不大于0.7平方米，厚度不小于5毫米。 在鉆孔中敷設(shè)的電纜，如果不能夠同主接地極相接時，應(yīng)該單獨形成一分區(qū)的極地網(wǎng)，其分區(qū)的主接地極應(yīng)設(shè)在地面。(3)所有必須接地的設(shè)備和局部接地裝置，都應(yīng)同井下主接地扳接成一個總接地網(wǎng)。 從井上獨立的供電(包括鉆孔供電)分區(qū)

25、，如果不能阿主接地極連接時，可單獨在井下或井上設(shè)置分區(qū)的主接地極，形成一個分區(qū)接地網(wǎng)。但其總接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿足要求。 ， (4)主接地極應(yīng)在主、副水倉中各埋設(shè)一塊；礦井有幾個水時，每個水平的總接地網(wǎng)都要與主、副水倉中的主接地極接。 (5) 每個裝有電氣設(shè)備的碉室和配電點應(yīng)設(shè)置輔助接地母線。（6）下列地點應(yīng)裝設(shè)局部接地極，每個裝有電氣設(shè)備的硐室。每個單獨裝設(shè)的高壓電氣設(shè)備。每個低壓配電點，如果采煤工作面的機巷，回風(fēng)巷和掘進巷內(nèi)無低壓配電點時，上述巷道內(nèi)至少應(yīng)分別設(shè)置一個局部接地極。連接動力鎧裝電纜的每個接線盒：局部接地極可設(shè)在巷道水溝內(nèi)或其它就近的潮濕處，設(shè)置在水溝中的局部接地極應(yīng)用面積不小于0.6平方米，厚度不小于3毫米的鋼板或者具有相同有效面積的鋼管制成，并平放于水溝深處，設(shè)置在其它地點的局部接地極，可用直徑不小于35