煤礦工作面供電設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、南京工業(yè)大學畢業(yè)論文永固煤礦3414工作面供電設(shè)計 姓    名 孟 繁 光 學    院 南京工業(yè)大學專    業(yè) 電氣自動化 摘 要本設(shè)計初步設(shè)計了永固煤礦3414工作面的供電設(shè)計。其設(shè)計過程主要包括負荷計算、電纜選型計算、電氣保護整定計算、供電方案等。通過對永固煤礦3414工作面的負荷統(tǒng)計，用需用系數(shù)法進行負荷計算，為電氣設(shè)備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點，制定了3414工作面的供電方案。并根據(jù)電流整定值以及相關(guān)數(shù)據(jù)的校驗，選擇了斷路器、隔離開關(guān)、繼電器、變壓器等電氣設(shè)備。關(guān)鍵字：負

2、荷計算; 電纜選型;供電方案;電氣保護目 錄一. 摘要2二. 概述4（一）設(shè)計依據(jù)4（二）設(shè)計目的及范圍4（三）礦井基礎(chǔ)資料4三. 供電方案5四. 電力負荷計算6（一）負荷計算的目的6（二）負荷計算的方法6（三）供電系統(tǒng)總電壓損失7五. 電纜選型10（一）工作電流10（二）按持續(xù)允許電流選擇電纜截面11（三）啟動條件效驗電纜截面11六. 電氣保護整定計算12工作面供電系統(tǒng)圖15致謝16參考文獻17二、概述本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力及實際工程設(shè)計的基本技能。電力是現(xiàn)代煤礦的動力，首先應該保證供電的可靠和安全，并做到技術(shù)和經(jīng)濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要

3、。由于煤礦生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的要求，尤其是煤礦工作面供電系統(tǒng)是整個煤礦供電的主心骨，對整個煤礦供電的安全，可靠，經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。針對礦井負荷的用電要求，根據(jù)需要系數(shù)法進行了負荷計算。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。（一）、設(shè)計依據(jù)1、中華人民共和國建設(shè)部及國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布的礦山電力設(shè)計規(guī)范。2、電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）。3、煤礦電工手冊。（二）、設(shè)計目的及范圍本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。本論文的設(shè)計范圍包括：（1）供電方案的選擇； （2）電力負荷

4、計算；（3）電纜選型；（4）電氣保護整定。（三）礦井基礎(chǔ)資料永固煤礦位于安徽省蕭縣境內(nèi)，行政區(qū)劃屬永固鎮(zhèn)，即閘河煤田中部：在蕭縣東南16 km。北以18勘探線為界，南至12勘探線。東起煤層露頭，西至向斜軸。礦區(qū)中心點坐標為X=3769500，Y=39495700，面積3km2，開采深度-50m至-500m，礦區(qū)地理坐標：東經(jīng)116°5939，北緯34°0313。礦區(qū)內(nèi)有公路北通蕭縣、徐州，南至宿州，連霍、徐合高速公路在礦區(qū)的北側(cè)、東側(cè)經(jīng)過；鐵路有符夾線從礦區(qū)西邊通過，并與隴海線、津浦線相連，交通十分便利。礦區(qū)位于閘河平原，地勢平坦，地面標高為3237.60m，由西向東逐漸增

5、高，過渡到皇藏峪復式背斜，即平原與低山的分界，東西兩側(cè)為千山相山山脈，一般海拔在200350m，礦區(qū)西北側(cè)及西部有閘河由北向南流過。永固煤礦是華潤天能徐州煤電有限公司和蕭縣人民政府聯(lián)辦的國有煤礦。1987年2月20日破土興建，1990年12月24日建成投產(chǎn)。設(shè)計生產(chǎn)能力9萬噸/年，2007年經(jīng)安徽省經(jīng)濟委員會及安徽省煤炭安全監(jiān)察局核定生產(chǎn)能力為18萬噸/年。礦井采用三路6kv電源供電，一、二路電源來自淮北礦務(wù)局石臺煤礦35kv變電所兩段不同的6kv母線 ，線路長度均為5.8km。一回路主供井下；二回路帶電熱備用；三回路來自永固35KV變電所，線路長度1.5km，三回路主供地面。通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)三路

6、電源均能獨立擔負全礦井負荷。礦井現(xiàn)有六個固定變電所，即地面變電所、150變電所、中央采區(qū)300變電所、南翼采區(qū)300變電所、450變電所、341采區(qū)變電所。入井高壓為6kv，井下中央變電所均為兩路電源供電。礦井抽風機、主提升機、主排水泵等重要負荷均采用雙回路供電。井下采掘工作面供電電壓為660V，采掘工作面采用專用線路供電，局扇另設(shè)一條備用電源，工作面主局扇電源和備用局扇電源分別由不同的變壓器供電。工作面供電均設(shè)有風電閉鎖（使用局扇的工作面）和瓦斯電閉鎖裝置，局扇開關(guān)全部配置主備自換開關(guān)，當其中一路停電時可自動切換到另一路供風，保證工作面供風不中斷。三、供電方案：工作面溜子道設(shè)備：信號綜保、皮

7、帶機、22kW溜子、40 kW溜子、11.4絞車電源，由341采區(qū)變電所變壓器66號饋電開關(guān)提供。在341皮帶運輸巷處（進風側(cè)）安裝一臺真空開關(guān)作為電源開關(guān)，并兼作瓦斯電閉鎖開關(guān)。工作面材料道設(shè)備：乳化泵、潛水泵、11.4絞車電源，由341采區(qū)變電所變壓器65號饋電開關(guān)提供。在341皮帶運輸巷處（進風側(cè)）安裝一臺真空開關(guān)作為電源開關(guān)，并兼作瓦斯電閉鎖開關(guān)。供電電壓等級均為660V。供電線路長度：溜子道電源線路：干線長度：150m，支線長度（最遠）：510m材料道電源線路：干線長度：150m，支線長度（最遠）：780m電纜敷設(shè)路線：溜子道電源線路：-341采區(qū)變電所-341皮帶運輸巷（斷路）-工

8、作面溜子道材料道電源線路：-341采區(qū)變電所-341皮帶運輸巷（斷路）-工作面材料道四、電力負荷計算（一）負荷計算的目的：為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設(shè)備與導線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電

9、設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。（二）負荷計算的方法：供電設(shè)計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。溜子道電源：表4-1電力負荷統(tǒng)計表設(shè)備名稱規(guī)格型號 數(shù)量 備 用 電機功率（kW） 額定電壓（V）皮帶D

10、ST-50-22366660皮帶DST-50-7.5215660溜子SGB-420/22122660溜子SGB-420/40140660信號綜保ZBZ-4.0MII14660絞車 JD-11.4311.4660合計158.4（取需用系數(shù)Kx=0.6 Cos=0.6 ）則：P=Kx×p=0.6×158.4=95kW材料道線路：表4-2電力負荷統(tǒng)計表 設(shè)備名稱規(guī)格型號 數(shù)量 備 用 電機功率（kW） 額定電壓（V）信號綜保ZBZ-4.0MII14660絞車 JD-11.4311.4660乳化泵BRW125/31.5X2137660潛水泵BQS50/25/7.5N17.5660合

11、計59.5（取需用系數(shù)Kx=0.6 Cos=0.6 ）則：P=Kx×p=0.6×59.5=35.94kW（三）供電系統(tǒng)總電壓損失：1、溜子道電源：a、變壓器的電壓損失U變變壓器的電壓損失計算UB=S/Se(Ur% cospj+Uxsinpj)式中：S變壓器二次側(cè)實際負荷容量之和，KVA；Se變壓器額定容量；Ur%變壓器額定負荷時，電阻壓降百分數(shù)；Ux變壓器額定負荷時，電抗壓降百分數(shù)。式中：Pd變壓器短路損耗。式中：Ud%變壓器額定負荷時,阻抗壓降百分數(shù)。式中：U2e變壓器二次側(cè)額定電壓。對KBSG2-T-315/6型變壓器的電壓損失為KBSG2-T-315/6型變壓器短路損

12、耗Pd=2200W, 變壓器額定負荷時，阻抗壓降百分數(shù)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、干線電纜的電壓損失U干干線電纜中的電壓損失值的計算UG=式中：SG-干線電纜導線截面，mm2；LG-干線電纜長度，m；Pe-電纜負荷的總額定功率，kW；-電導率m/mm2。UG=c、支線電纜的電壓損失U支 支線電纜中的電壓損失值的計算UZ=式中：SZ電纜導線截面，mm2；LZ支線電纜長度，m；PZ電動機的額定功率，kW；

13、Kf負荷率；d電動機效率。UZ=Vd、總電壓損失UU=UB+UG+UZ12.51025=47.5V660V供電系統(tǒng)中允許電壓損失96V。即：UY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96VU=47.5V<UY=96V故本線路的電纜選擇合格,能夠滿足運行要求。2材料道電源：a、變壓器的電壓損失U變變壓器的電壓損失計算UB=S/Se(Ur% cospj+Uxsinpj)式中：S變壓器二次側(cè)實際負荷容量之和，KVA；Se變壓器額定容量；Ur%變壓器額定負荷時，電阻壓降百分數(shù)；Ux變壓器額定負荷時，電抗壓降百分數(shù)。式中：Pd變壓器短路損耗。式中：Ud%變壓器額定負荷時,阻抗壓降

14、百分數(shù)。式中：U2e變壓器二次側(cè)額定電壓。對KBSG2-T-315/6型變壓器的電壓損失為KBSG2-T-315/6型變壓器短路損耗Pd=2200W, 變壓器額定負荷時，阻抗壓降百分數(shù)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、干線電纜的電壓損失U干干線電纜中的電壓損失值的計算UG=式中：SG-干線電纜導線截面，mm2；LG-干線電纜長度，m；Pe-電纜負荷的總額定功率，KW；-電導率m/mm2。UG=c、支線電纜的

15、電壓損失U支 支線電纜中的電壓損失值的計算UZ=式中：SZ電纜導線截面，mm2；LZ支線電纜長度，m；PZ電動機的額定功率，KW；Kf負荷率；d電動機效率。UZ=Vd、總電壓損失UU=UB+UG+UZ12.56.330.6=49.4V660V供電系統(tǒng)中允許電壓損失96V。即：UY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96VU=49.4V<UY=96V故本線路的電纜選擇合格,能夠滿足運行要求。五、電纜選型計算（一） 工作電流：A溜子道電源：Ig = P×1000/（1.732×Un×Cos ） =95×1000 / 1.732

16、15;660×0.6 =138AB材料道電源：Ig = P×1000/（1.732×Un×Cos ） =58.7×1000 / 1.732×660×0.6 =86A（二）按持續(xù)允許電流選擇電纜截面：表5-1橡套電纜長時允許負荷電流表芯線截面mm246101625355070長期允許電流A36466485113138173215根據(jù)長期允許電流及我礦現(xiàn)有電纜情況，以及今后負荷變化。選擇50mm2非延燃型礦用橡套電纜作為干線電纜和支線電纜。（其長期允許電流為173A）能夠滿足要求。（三）啟動條件效驗電纜截面溜子道電源：（按最遠處

17、溜子啟動，其它設(shè)備同時運行時計算） 確定電機的最小電壓啟動電流 查煤礦電工手冊表10-5-8得=MQe/Me=2.7 K=1.3 則：最小啟動電壓為UQZX=Ue×K/=458V 最小電壓啟動電流為： IQZX = IQe × UQZX / Ue =40×6×458/660=166A 啟動電流在各段中的電壓損失 a、干線中電壓損失UQ干= 3 × I QZX × L干×Cos/（×S干） =1.732×166×150×0.6/（42.5×50） =12Vb、支線中的電壓損失：

18、UQ支= 1.732 ×I QZX × L支×Cos/（×S支） =1.732×166×780×0.6/（42.5×50） =63V最遠一部溜子啟動，其余設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時的實際啟動電壓為：UQ=U e-UQ=660-47.5-12-63=537.5V458V 合格材料道電源：（按最遠處乳化泵啟動，其它設(shè)備同時運行時計算）確定電機的最小電壓啟動電流 查煤礦電工手冊表10-5-8得=MQe/Me=2.7 K=1.3 則：最小啟動電壓為UQZX=Ue×K/=458V 最小電壓啟動電流為： IQZX = IQe &

19、#215; UQZX / Ue =75×6×458/660=312A 啟動電流在各段中的電壓損失 a、干線中電壓損失UQ干= 3 × I QZX × L干×Cos/（×S干） =1.732×312×150×0.6/（42.5×50） =22Vb、支線中的電壓損失：UQ支= 1.732 ×I QZX × L支×Cos/（×S支） =1.732×312×200×0.6/（42.5×50） =30V最遠一部溜子啟動，其余設(shè)

20、備正常運轉(zhuǎn)時的實際啟動電壓為：UQ=U e-UQ=660-49.4-22-30=558.6V458V 合格六、電氣保護整定計算溜子道電源：1、工作面斷路開關(guān)處的兩相短路電流I（2）da電纜的實際長度： 150米50mm2，折算長度為150米。b查表得兩相短路電流為：I（2）d =3380A2、工作面最后一臺設(shè)備處兩相短路電流I（2）da電纜的實際長度：干線150米50mm2；支線電纜780米50mm2（折算長度為930米）b查表得兩相短路電流為：I（2）d =777A3、變電所內(nèi)3414溜子道電源饋電開關(guān)（66號）饋電開關(guān)整定計算：Ie=124A 取變電所內(nèi)饋電開關(guān) 過載整定值為：160A 短

21、路整定值為：800A 靈敏效驗：K=3380/800=4.221.5 合格4、工作面斷路開關(guān)整定計算：已知：Ie=124A IzIeI（2）d/8 Iz1.2靈敏效驗：777/8*80=1.21合格取斷路開關(guān)整定值為：80A 序號設(shè)備名稱整定值（A）備注1工作面斷路開關(guān)802DST-50-22皮帶機243DST-50-7.5皮帶機94SGB-420/22溜子245SGB-420/40溜子486ZXZ-4.0MII信號綜保97JD-11.4絞車13表6-1溜子道電氣設(shè)備整定表5、材料道電源：斷路開關(guān)處的兩相短路電流I（2）da電纜的實際長度： 150米50mm2，折算長度為150米。b查表得兩相

22、短路電流為：I（2）d =3380A材料道最后一臺設(shè)備處兩相短路電流I（2）da電纜的實際長度：干線150米50mm2；支線電纜510米50mm2（折算長度為660米）b查表得兩相短路電流為：I（2）d =1056A變電所內(nèi)3414材料道電源饋電開關(guān)（65號）饋電開關(guān)整定計算：Ie=100A 取變電所內(nèi)饋電開關(guān)過載整定值為：120A 短路整定值為：800A 靈敏效驗：K=3380/800=4.21.5 合格斷路開關(guān)整定計算：已知：Ie=100A IzIeI（2）d/8 Iz1.2靈敏效驗：1056/8*100=1.32合格取斷路開關(guān)整定值為：100A序號設(shè)備名稱整定值（A）備注1材料道斷路開關(guān)1002ZXZ-4.0MII信號綜保93JD-11.4絞車134BQS50/25/7.5N潛水泵95BRW125/31.5X乳化泵44表6-2材料道電氣設(shè)備整定表圖1工作面供電系統(tǒng)圖致 謝在本論文設(shè)計過程中我的指導老師給予了悉心的指導。在畢業(yè)設(shè)計期間，他給予了我極大的指導和幫助，為我指明了方向，他那認真負責的工作作風、誨人不倦的精神風范、嚴謹求實的治學態(tài)度給了我很大的鼓舞和激勵。通過本次設(shè)計我不僅對電氣自動化專業(yè)知識有了一次系統(tǒng)的學習，鞏固了我三年來所學的各門學科的知識，而且也真切感受到了老師的學識淵博以及老師