煤矿供电系统设计

-I-摘要本设计为煤矿采区供电设计。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，还满足《煤矿安全规程》的具体要求和标准。本设计变压器选用矿用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站；高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空开关和低压矿用隔爆型真空馈电开关，各种设备的开关选用矿用隔爆型真空起动器。高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。通过短路电流、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2目录摘要.......................................................I1采区供电设计的原始资料......................................11.1采区地质概况..........................................11.2采煤方法..............................................11.3采区排水..............................................11.4采区设备及材料的运输..................................11.5煤炭的运输............................................11.6采区压气系统..........................................21.7采区通风系统..........................................22采区供电系统及变电所位置的确定..............................32.1变电所位置的确定......................................32.2电压等级的确定........................................32.3采区负荷计算及变压器、变电站容量、台数的确定..........32.3.1向临时施工的普掘I工作面供电变压器确定..........32.3.2向普掘II工作面供电的变压器（变电站）确定.......42.3.3向煤仓供电的变压器确定..........................42.3.4向综采工作面供电的变压器（变电站）确定..........42.3.5向采煤生产准备面设备供电变电站确定..............72.3.6向采区主提升绞车等设备供电变压器确定............72.3.7专用风机变压器的选择确定........................72.4采区变电所供电系统的确定..............................83采区的设备选型.............................................103.1低压电缆的选择计算...................................103.1.1电缆的选择原则.................................103.1.2电缆型号的确定.................................103.1.3电缆长度的确定.................................123.1.4低压电缆截面的选择计算.........................123.2高压电缆的选择计算...................................223.2.1电缆型号与长度的确定...........................223.2.2电缆截面的选择与校验...........................223.3采区高、低压开关的选择...............................273.4低压电网的短路电流计算...............................283.5高、低开关的继电保护整定计算.........................293.6采区的保护接地.......................................334结论.......................................................363致谢………………………………………………………………………..36参考文献………………………………………………………………………3711采区供电设计的原始资料1.1采区地质概况南二下延采区，北起F71断层，南到F70号断层，东起DF02断层，西为-700水平，走向约300米倾斜东西宽约1000米，该采区可采煤层有：16#、17#、18#煤层，每个煤层可布置一个倾斜长壁回采工作面。其中17#煤层最厚，平均厚度为3.76米。1.2采煤方法由于该采区走向长度短，倾向长度长，煤层平均倾角19°，采用走向长壁后退式采煤方法，煤层被划分多个块段，煤柱损失量大、工作面搬家频繁、效率低，所以三个工作面均采用倾向长壁后退式采煤方法，采煤方式为综合机械化采煤，但区别在于采用的工作面机械设备不同。1.3采区排水根据南二上采区及南二下延采区的水文观测，并参照公式Q=FqF，推断本采区的正常涌水量为60~80m3/h，最大为100~120m3/h。由于该采区为上山采区，该采区的自然涌水及生产过程中的废水自然流向南二下采区-700，再由-700集中排水泵排往南翼-500大巷，所以该设计中可以不考虑采区排水的用电负荷。1.4采区设备及材料的运输该采区的三个采煤工作面及初期巷道掘进所需的设备、生产材料等的运输路线：副井口→-500石门→南翼采区运输大巷→南二下延采区提升上山→各煤层工作面下料道→采掘工作面。1.5煤炭的运输工作面采煤机落煤→工作面运输机→工作面转载机→工作面上山皮带2→南二下延煤仓→三吨底卸式矿车→主井底煤仓→主井箕斗→地面煤仓。1.6采区压气系统由于文该采区煤炭覆存量少，采区服务年限短，所以该采区不安设压风机房，采区掘进用风由南翼压风机房提供，所以该采区供电设计不考虑压风系统负荷。1.7采区通风系统该采区虽然服务年限短，但采区生产能力大。采区用风采用轨道上山兼做主要入风道，采区乏风由采区回风上山排入南翼采区主排风道。各工作面的通风线路：-500南翼大巷→下延采区提升上山→各煤层工作面皮带道→各煤层工作面→各工作面下料道→-375车场及风道→南四回风道→南二回风上山→主井。32采区供电系统及变电所位置的确定2.1变电所位置的确定根据《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规范》的要求，结合该采区实际的地质条件在该采区提升机房右侧设一处采区变电所，并且与提升机房相连通。2.2电压等级的确定根据2007版《煤矿安全规程》的要求和现有采、掘工作面设备技术水平确定：变电所高压及采、掘工作面移动变电站电源侧电压为6000V；综采工作面机电设备及掘进综掘机的电压为1140V（其中：17#层采煤工作面采用MG400/940-WD型采煤机和SGZ-800/2*400型刮板运输机，电压等级为3300V），电源取自工作面移动变电站；掘进工作面设备及采煤工作面的生产辅助设备电源电压为660V，电源取自变电所低压变压器或工作面移动变电站；各工作面的煤电钻、信号及照明电压为127V。2.3采区负荷计算及变压器、变电站容量、台数的确定按工程设计采区为四个同时施工的掘进工作面，其中在采区上部临时施工的两个掘进工作面设备由该变电所供电，另外两个沿煤上山掘进皮带道和下料道的工作面设备由-700变电所供电，该设计中不做计算说明。该采区同时只有一个生产工作面，另有一个采煤生产准备面。设计时依据采区最大生产负荷时期（17#煤层采煤工作面生产时期）确定变压器、变电站的容量和台数。2.3.1向临时施工的普掘I工作面供电变压器确定由于该工作面设备少，负荷容量小，采用变电所低压变压器器供电。852.03.1064539.0cospjeXBPKS=56.63KVA式中：BS——变压器计算容量，KVA；XK——由变压器供电的设备的需用系数,4edXPPK714.0286.0=0.4539；eP——由变电所供电的设备额定功率之和，KW；eP=106.3KW（查负荷统计表见表2-1）pjcos——变压器供电的设备加权平均功率因数。根据以上计算，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。2.3.2向普掘II工作面供电的变压器（变电站）确定该巷道施工距离长运输设备多负荷大，施工地点距变电所远，采用移动变电站向工作面设备供电。841.05.327529.0cospjeXBPKS=206.1KVA式中：edXPPK6.04.0=0.529eP=327.5KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，选用KSGZY-315/6型移动变电站满足要求，电压为660V。2.3.3向煤仓供电的变压器确定89.0551cospjeXBPKS=61.8KVA式中：由于变电站仅向一台设备供电，XK=1eP=55KW（查负荷统计表见表2-1）监测电源的负荷容量忽略不计。根据以上计算，并考虑电站对线路最远端的短路保护和现有设备来源，选用KBSG-315/6型变压器，满足要求，电压为1140V。2.3.4向综采工作面供电的变压器（变电站）确定由于综采工作面设备分布广、设备多、容量大、电压等级多样，故采用多台移动变电站、变压器向工作面设备供电。(1)、带一台皮带的变压器：587.01501cospjeXBPKS=172.41KVA式中：由于变压器仅向一台设备供电，XK=1；eP=150KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。(2)、带二台皮带的变电站：87.04001cospjeXBPKS=459.77KVA式中：由于变电站仅向一台设备供电，XK=1eP=400KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求，选用KSGZY-630/6型移动电站满足要求，电压为1140V。(3)、带三台皮带的变电站：同理，带第三台皮带的移动变电站也选用KSGZY-630/6型移动变电站满足要求，电压为1140V。(4)、带皮带道下半部分设备的变电站：由于初采时工作面距离变电所较远，超过1000米，考虑到最远端设备及电缆的短路保护，在皮带道中部设置一台移动变电站。856.0138494.0cospjeXBPKS=79.64KVA式中：edXPPK714.0286.0=0.494eP=138KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，选用KSGZY-315/6型移动变电站满足要求，电压等级为660V。(5)、带破碎机及乳化泵的变电站：856.0400733.0cospjeXBPKS=342.52KVA6式中：edXPPK6.04.0=0.733eP=400KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，选用KSGZY-630/6型移动变电站满足要求，电压等级为1140V。(6)、带转载机及乳化泵的变电站：854.06008.0cospjeXBPKS=562.06KVA式中：edXPPK6.04.0=0.8eP=600KW（查负荷统计表见表2-1）根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求，选用KSGZY-800/6型移动变电站满足要求，电压等级为1140V。(7)、带机组的变电站：86.09401cospjeXBPKS=1093KVA式中：由于变电站仅向一台设备供电，XK=1