1、 湖 南 科 技 大 学 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题 目 浅谈煤矿供电技术 作 者 瞿 兵 层 次 专 科 专 业 矿山机电 学 号 指导教师 二 0 一五年 十一 月 二十五 日 湖南科技大学 毕业设计（论文）任务书 高等函授学院 学生姓名 : 瞿 兵 学号 : 专业 : 矿山机电 1 设计（论文）题目及专题： 浅谈煤矿供电技术 2 学生设计（论文） 时间： 自 2015 年 11 月 25 日开始至 2016 年 2 月 10 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 1 袁亮等 . 煤矿总工程师技术手册 .煤炭工业出版社 ,2011. 2 王林祥等 . 煤矿机电工程师技术手册
2、.煤炭工业出版社 ,2011. 3佟熙田 ，雷芳清等 . 煤矿井下供电设计指导 .煤炭工业出版社 ,1989. 4张学成等 . 工矿企业供电设计指导书 .中国矿业大学出版社 ,1998. 5 纪银光主编 . AutoCAD2008 电气设计基础与典型范例 M.北京： 电子工业出版社 ,2007. 6 赖昌干 ，等 .矿山电工学 M.北京：煤炭工业出版社， 2006. 7 邹有明，张根现，等 .工矿企业漏电保护技术 M.北京：煤炭工业出版社， 2005. 8 唐志平 .供配电技术 M.北京：煤炭 工业出版社， 2005. 9 张根现，邹有明，等 .矿山过流保护技术 M.北京：煤炭工业出版社， 2
3、006. 4 设计（论文）完成的主要内容： 1矿井电源及送电线路； 2矿井主变电所； 3地面供电系统； 4地面建（构）筑物防雷及雷电波侵入井下； 5应急照明设施的设置； 6井下供电系统； 7井下电气设备保护接地； 8井下照明、信号； 9井下电气事故原因分析及其防范技术措施； 10矿井通信。 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 1 要求认真、独立完成毕业论文（设计）的写作 2 要求按照学校规定的论文（设计）格式撰写论文（设计） 3 要求及时同指导老师进行沟通，按步骤 完成论文（设计）的写作和答辩工作。 6 发题时间： 2015 年 11 月 25 日 指导教师： （签名）
4、 学 生： （签名） 湖南科技大学成人高等教育 毕业论文（设计）评审表 姓名 瞿 兵 性别 男 学号 院系 高等函授学院 专业 矿山机电 指导老师 答辩（或完成）日期 年 月 日 论文题目 浅谈煤矿供电技术 摘要 本设计初步对金河煤矿设计了井上、下供电系统及供电设备、线路、设施等。其设计过程主要包括矿井电源及送电线路、矿井主变电所负荷计算、主接线设计、短路计算、主变压器及电气设备选择、继电保护方案、应急照明设施的设置、变电所的防雷保护与接地、井下照明及信号、井下电气事故原因分析及其防范技术措施等。通过对煤矿 10KV 变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出 该站主
5、变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，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，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中 35KV 侧为全桥接线， 10KV 主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。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。 毕 业 论 文 评 语 建议评定等级： 指导老师签字： 年 月 日 评 阅 老 师 评 语 评阅老师签字： 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 毕业答辩成绩： 签字： 年 月 日 注：此表一式二份，与学籍表一起进入学员毕业档案 浅谈煤矿供电技术
6、 摘要： 本设计初步对金河煤矿设计了井上、下供电系统及供电设备、线路、设施等。其设计过程主要包括矿井电源及送电线路、矿井主变电所负荷计算、主接线设计、短路计算、主变压器及电 气设备选择、继电保护方案、应急照明设施的设置、变电所的防雷保护与接地、井下照明及信号、井下电气事故原因分析及其防范技术措施等。通过对煤矿 10KV 变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，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，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中 35KV 侧为全桥接
7、线， 10KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。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。 关键词： 井上、下供电系统设计 ;主变电站 ;负荷计算 ;整定校验 ;电气设备选型 ;继电保护 ; 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。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。 本论
8、文根据变电所的设计原则 ，围绕金河煤矿井上、下供电系统设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作： 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。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计：高压 35kV 采用全桥接法 ,10kV 母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。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。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事 故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是
9、变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所装设避雷针。 1 概 述 1.1 矿井电源及送电线路 1.1.1 矿井供电电源及可靠性分析 1.1.1.1 矿井供电电源 一、电源分布 金河煤矿位于盘县西北部柏果镇小寨村境内，该地区供电电源主要矿区西北边 6km 处有盘县矿区 35kV 变电站，矿区东北边 5km 处有柏果 35kV 变电站，矿区北边 2km 处有清水 35kV 变电站（自备变电站），容量 2 12500kvA。本区电网系统合理，供电电源可靠，能够为金河矿井提供可靠的供电电源。 该矿井建设有瓦斯发电机组，考虑瓦斯发电机组的供电的不可
10、靠因素，瓦斯发电不接入矿井生产供电电网，瓦斯发电主要补充民用供电。 二、供电电源 矿井建设规模为 45 万吨 /a，根据矿井附近电网现状及煤矿安全规程第四百四十一条的规定，矿井应有两回电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。 恒 鼎公司为扩建金河煤矿专门构建了清水 35kV 变电站，从清水 35kV 变电站不同的母线段设二回路 10kV 线路引至矿 10kV 变电站，导线采用 LGJ-240，线路长度约为 2km，该矿井供电电源图 电源地理接线图 1.1.2 供电电源运行方式及要求 矿井必须有两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷
11、。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时，另一回路必须带电备用，以保证矿井供电的连续性。 当 任一回路停止供电时，其余回路仍可保证全部负荷供电。 1.1.3 备用电源自动投入装置 备用电源自动投入装置的作用是当正 常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时，它将负荷自动、迅速切换至备用电源上，使供电不至中断，从而确保正常运行，把停电造成的经济损失降到最低程度，这种装置简称为 APD 装置。 1.1.4 施工电源及过渡期供电 矿井 施工期间及过渡期供电电源 利用矿井扩建前已建成的电源。 1.2 供电线路可靠性及保证措施 1.2.1
12、供电线路可能产生的事故分析 由于覆冰、凝冻、外力破坏、山体滑坡等原因可能引起断线、倒杆、短路事故；由于雷击、污闪、线路下方或旁边的树木可能引起短路、漏电事故；由于长期冰雪低温气候可能引 起覆冰、凝冻事故；由于操作工素质差业务不熟练或责任心不强、传授电指令不清可能引起误操作等事故等。 1.2.2 供电线路可靠性及保证措施 1）输配线至地面、建筑物或构筑物的距离应符合有关规程规定。严格按照电力部门架空送配电线路设计技术规程进行设计和施工。 2）架空线路防止雷击过电压、闪烁接地事故的措施： (1)在架空线路的进出终端及线路制高点安装氧化锌避雷器 (2)安设架空避雷线：在 35KV 及以上电源供电线路
13、上方同杆架设架空避雷线，使电源导线置于避雷线防雷保护范围之内，以防止直接雷击。 (3)变电所各进 出线路控制柜增设过电压吸收器。 3）矿井电源架空线路路径的选择，应尽量利用井田境界或断层煤柱，避免通过塌陷区或初期开采区。且线路沿途无滑坡、泥石流等自然灾害，同时尽量避开河流、农田、建筑物、严重污染源等地段。 4）该矿井所处地区最高气温： +40；最低气温： -4；年平均气温： +15。覆冰时气温：-5；最大风速： 30m/s；覆冰时风速： 15m/s；最大覆冰： 15mm。 该井田历史地震少且弱，历史上未有超过震级为度地震发生的记载。根据中华人民共和国国家标准（ GB18306-2001），该井
14、田地震动峰值加 速度 0.05g。调查时井田内未见滑坡、地裂缝、泥石流等地质灾害发生。 结合年平均运行应力限制和档距双重条件控制，该矿架空电力线路运行时最大应力不超过钢芯铝绞线瞬间破坏应力的 40%，年平均运行应力不超过钢芯铝绞线抗拉强度的 18%，允许有轻度的环境污秽。 金河煤矿位于盘县煤田盘西矿区。核实区内地貌属高原低中山地貌，区内地势总体上中部高，四周低。最高海拔点为矿区中部的大坡山顶，高 +1816.20m；最低海拔点为矿区东北角的拖长江河谷地带，高约 +1510m；最大高差 306m 左右。区内地层受向斜构造影响，总体倾向南 西、南及东，倾角变化大，为 13 65，整体呈单面山地貌。
15、但在山间和山头多平台。浮土深度 0.007.66m。根据以上地形地貌及供电电压等级选择钢筋混泥土拨梢杆（铁横担），梢径 190，长度12m。 导线选型依据矿井的用电最大负荷设计，为提高导线强度，防止断线，设计选用钢芯铝绞线，并在大跨度档距加设防震锤。 5）双电源线路保证可靠的运行方式，两回路电源线路不得共杆架设，线路上不得分接任何负荷，并禁止装设负荷定量器。 6）设计选择线径时充分考虑机械强度要求和自然灾害因素，最大设计风速按 15 年一遇的最大值，覆冰 按 20 年一遇的最大值进行设计。 7）线路绝缘子个数、绝缘子串或横担的单位泄电距离、供电线路导线与杆塔间的空气间隙严格按有关规定设计和施工
16、。 8）在变电所区域设避雷针。 9）线路应尽量避免交叉，如因条件限制出现线路交叉，则交叉距离、交叉保护用的接地装置等必须满足规定要求。 10）加强定期巡视检查，维护检修，并在雷雨季前作好每年度的检测、试验，确保线路完好，处于良好的运行状态。 2 矿井主变电所 2.1、主变电所负荷 该矿采用 10kV 电源直接供电，不设 35kV 主变电所。 一采区生产时全矿共安装设备 台，设备安装总容量 ，设备工作总容量 。 1、主变电所 投产 生产时负荷 ） 高压侧母线计算负荷：有功功率 ；无功功率 ；视在功率；自然功率因数 。 ）高压侧母线无功补偿后计算负荷：无功补偿容量高压集中补偿 ，矿井功率因数；低压
17、分区补偿总量 ，矿内各低压电网功率因数为 。 ）电耗：全年电耗考虑功率因数补偿及变压器损耗情况矿井全年用电量 ；吨 煤电耗 。 矿井电力负荷统计详见表 2-1。 表 地面主斜井场地电力负荷统计表 序号 名称 电压（ V） 设备额定容量（ kW） 设备数量 设备容量 需用系数 COS tan 使 用容量 每年工件时数（ h） 每年消耗电量（ kwh） 备注 总数 工作 数 总容量 工 件容量 有功 无功 视在 台 台 kW kW kW kvar kvA 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 二 主斜井工业场 地 主斜井皮带 10000 630 1 1 6
18、30 630 0.75 0.8 0.75 472.50 354.38 590.63 1) 空压机 380 132 4 3 528 396 0.75 0.8 0.75 297.00 222.75 371.25 2) 选矸楼 380 88 5 5 88 88 0.6 0.7 1.02 52.80 53.86 75.42 3) 污水处理 站 380 136.5 6 5 136.5 81.5 0.6 0.7 1.02 48.90 49.88 69.85 4) 煤质采样化验设备 380 30 10 10 22 22 0.6 0.7 1.02 13.20 13.46 18.86 5) 行政福利楼 380/
19、220 14 14 60 60 0.6 0.7 1.02 36.00 36.72 51.42 6) 安全监测监控系统 380/220 10 10 0.6 0.7 1.02 6.00 6.12 8.57 7) 锅炉房 380 22 3 3 22 22 0.6 0.7 1.02 13.20 13.46 18.86 8) 照明 380220 30 30 0.6 0.95 1.02 18.00 18.36 25.71 9) 充电房 380 14 14 10 10 0.6 0.7 1.02 6.00 6.12 8.57 10) 主斜井场地机修车间 380/220 8 8 30 30 0.5 0.6 1.02 15.00 15.30 21.43 11) 架空乘人装置 380 22 1 1 22 22 0.6 0.7 1.02 13.20 13.46 18.86 12) 其他负荷 380 8 8 30 30 0.5 0.6 1.02 15.00 15.30 21.43 13) 小计 74 72 1633.5 1446.5 1015.80 828.35 1310.73 14) 考虑 0.85同时系数 863.43 704.1 1114.12
