1、 1 摘 要 通过煤矿矿井供电系统工作面选定的配套机械设备，正确选择配套的电气设备，以保证综采设备能够正常地投入运行。 煤矿矿井供电系统 工作面供电是否安全、可靠、技术和经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。由于煤矿井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确地选择电气设备的类型及参数，并采用合理的供电、控制和保护系统，加强对电气设备的维护和检修，以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。 煤矿矿井供电系统 工作面供电系统设计中，遵循煤 矿企业对供电的基本要求及煤矿井下供电设计技术规定。根据工作面用电设备的技术参数，对移动变
2、电站 进行 选择计算、高压低压电缆 进行 选择计算、高压低压开关 进行 选择、短路计算及继电保护装置 进行 整定。 关键词 ： 综合机械化采煤 ； 负荷统计计算 ； 设备选型 ； 移动变电站 2 目录 绪论 . 3 1 采区供电系统及变电所位置的确定 . 4 1.1 采区变电所位置的确定 . 4 1.2 电压等级的确定 . 4 1.3 采区负荷计算及 变压器、台数的确定 . 4 2 变压器的选择 . 6 2.1 负荷统计 . 6 2.2 变压器的选择 . 7 3 供电系统的拟定 . 10 4 高压电缆的选择 . 11 4.1 高压电缆选择原则 . 11 4.2 高压电缆计算 . 13 5 低压
3、电缆的选择 . 17 5.1 电缆的选择原则 . 17 5.2 上山绞车低压电缆选择 . 17 5.3 对掘进工作面配电点干线电缆进行选择 . 21 5.4 对第一炮采工作面干线电缆选择 . 22 5.5 对第二炮采工作面干线电缆选择 . 24 6 采区高低压开关的选择 . 25 6.1 选择按照下列一般原则进行 . 25 6.2 采区选择的隔爆型高压配电箱 . 26 6.3 采区低压开关选择及保护装置整定 . 26 结论 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 附录 A . 40 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 3 3 绪论 全矿概貌 1) 地质储量
4、600 万吨； 2) 矿井生产能力：设计能力 12万 t/年，实际数 11 万 t/年； 3) 年工作日： 300 天，日工作小时： 14 小时； 4) 矿井电压等级及供电情况 ：该矿井供电电源进线采用双回路电源电压为 35KV，变电所内设有 630KVA,10/6.3 变压器两台和 400KVA， 10/0.4 变压器两台，承担井下和地面低压用电负荷。用两条高压电缆下井，电压等级均为 6KV，经中央变电所供给采区变电所。 采区资料 采区设计年产量 6 万吨，水平标高从 +830 至 +755，下山道两条，一条轨道下山，一条人行下山，倾角为 25 ；分 4 个区段开采，方式为炮采，区段高 20
5、-30m。整个采区现为一掘两采。 表 1-1 采区电气设备技术特征 采区设备 额定 容量 Pe (KW) 额定 电压 Uc(V) 额定 电流 Ie(A) 额定起动 电流 IQe (A) 功率因数 cos 效率 j 台数 设备名称 设备型号 上山绞车 JT1600/1224 110 380 121 242 0.86 0.93 1 照明 1.2 127 煤电钻 MZ2-12 1.2 127 9 54 0.79 0.795 2 回柱绞车 YB3160M-4 11 660 14.5 87 0.84 0.885 2 喷浆机 YB112M-4 4 660 5.08 30.5 0.80 0.85 1 局部扇
6、风机 BKY60-4 4 660 4.7 32.9 0.80 0.85 6 耙斗装岩机 Ybb-10-4 11 660 12.1 72.6 0.75 0.80 1 充电机 KGCA10-90/40 16 660 21 0.75 0.88 3 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 4 4 1 采区供电系统及变电所位置的确定 1.1 采区变电所位置的确定 根据采区变电所位置确定原则，采区变电所位置选择要依靠低压供电电压，供电距离，采煤方法，采区巷道布置方式，采煤机械化程度和机械组容量大小等因素确定。 1.2 电压等级的确定 根 据本采区提供的数据电压等级分为两种，一种是
7、 660V,另一种是 380V。 1.3 采区负荷计算及变压器、台数的确定 根据机械设备位置、功率电压 及供电 情况把用电设备分成 三 组。具体的分组情况见下表 1-1、表 1-2、 表 1-3。 表 1-1 1 号 变压器 供电设备 设备名称 台数 电动机型号 额定 容量Pe（ KVA） 额定电压/V 额定电流/A 额定功率因数 上山绞车 1 JT1600/1224 110 380 121 0.86 照明 1.2 127 表 1-2 2 号 变压器 供电设备 设备名称 台数 电 动机型号 额定 容量Pe（ KVA） 额定电压/V 额定电流/A 额定功率因数 煤电钻 2 MZ2-12 1.2
8、127 9 0.79 回柱绞车 2 YB3160M-4 11 660 14.5 0.84 喷浆机 1 YB112M-4 4 660 5.08 0.80 耙斗装岩机 1 Ybb-10-4 11 660 12.1 0.75 充电机 3 KGCA10-90/40 16 660 21 0.75 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 5 5 表 1-3 3 号变压器供电设备 表 设备名称 台数 电动机型号 额定 容量Pe（ KVA） 额定电压/V 额定电流/A 额定功率因数 局部扇风机 6 BKY60-4 4 660 4.7 0.80 根据电压等级设备情况选用三台变压器，第一
9、台变压器供上山绞车和照明使用，第两台变压器供煤电钻、回柱绞车、喷浆机、 耙斗装岩机、充电机使用，第三台供局部扇风机使用。 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 6 6 2 变压器的选择 2.1 负荷统计 按各组用电要求，采区用电设备负荷统计采用需用系数法。该计算方法是借助一些统计数据，由各用电设备的额定功率求取一组用电设备的计算负荷。一组用电设备的计算负荷容量 1 为 式 ： wmNdeca PKS cos (2-1) 式中 ： Sca-一组用电设备的计算负荷， kw； -具有相同需用系数de的一组用电设备额定功率之和， kw； deK-需用系数 ； wmcos-一
10、组用电设备的加权平均功率因数，即各用电设备的额定功率 nNP与额定功率因数 nN2 的乘积之和与他们总功率之比，按 下 式求得。 wmcos nnnNNNNNNNN PPP PPP 212211 coscoscos （ 2-2） 由于该采区为炮采工作面 用电设备的需用系数 1deK 可按 下 式计算。 K 0.286+ 0.714 NPPmax（ 2-3） 式中 ：maxP- 一组设备中容量最大一台电动机额定功率， kw。 矿井及采区其它用电负荷的需用系数 1deK 和加权平均功率因数 1cos wm 见表 2-1： 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 7 7 表
11、 2-1 矿井用电负荷计算需用系数和加权平均功率因数 用 电 设 备 需用系数deK 加权平均功率因数 wmcos 采煤工作面 综合机械化工作面自移支架 一般机械化工作面单机支架 一般机械化工作面倾斜机采面 缓倾斜煤层炮采工作面 急倾斜煤层炮采工作面 0.4 + 0.6 P/P 0.286 + 0.714 P/P 0.6 0.75 0.4 0.5 0.5 0.6 0.7 0.6 0.7 0.6 0.7 0.6 0.7 掘井工作面 采用掘井机 不采用掘井机的 0.5 0.3 0.4 0.6 0.7 0.6 井下运输 蓄电池电机车 其他运输设备如输送机、绞车等 架线电机车 0.8 0.5 0.5
12、0.65 0.9 0.7 0.9 井底车场 有主排水设备 无主排水设备 0.6 0.7 0.75 0.8 0.7 0.8 2.2 变压器的选择 通常情况下 ，采区变电所采用多台变压器方可满足 供电要求 。变压器容 量应根据设备的布置、电压等级，确定几个分组方案，分别求出各方案下的各组计算容量，初选 变压器的额定容量及台数，确定最优 分组方案。 变压器 的额定容量NS应大于等于一组负荷的计算容量 1caS ，即 ： caN SS （ 2-4） 1号变压器选择 1号移 变压器 拟向 上山绞车，照明 ，负荷计算容量为 ： 99.02.1 1 11 1 07 1 4.02 8 6.07 1 4.02
13、8 6.0 m a x Nde PPK caS wmNde PK cos KV A01.12886.0 2.11199.0 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 8 8 选用 1台 KSJ2 -180/6/0.4变压器用于上山绞车及照明供电，变 压器技术数据见表 2-2。 表 2 2 变压器技术数据 型号 额定电压（ V） 额定容量Se (KVA) 阻抗电压（） 损耗（ W） 线圈阻抗（） 重量（ KG） 参考价格 /元 一次 二次 Ud Ur Ux 空载 短路 R X KSJ2-180/6/0.4 6000 400 180 4.5 2.27 3.88 830 30
14、70 0.0267 0.046 1200 4 万 2号变压器选择 2号变压器 拟向 2 个炮采面 1 个掘进面供电，负荷计算容量为： deK 0.286+ 0.714 NPPmax 0.286+ 0.714 4.8716 0.41 caS wmNde PK cos 78.0 4.8741.0 =45.94KVA 选用 1 台 KSJ2 -100/6/0.693 变压器用于 2 个炮采面 1 个掘进面供电，变压器技术数据见表 2-3。 表 2 3 变压器技术数据 型号 额定电压（ V） 额定容量Se (KVA) 阻抗电压（） 损耗（ W） 线圈阻抗（） 重量（ KG） 参考价格 /元 一次 二次
15、 Ud Ur Ux 空载 短路 R X KSJ2-100/6/0.693 6000 660 100 4.5 2.5 3.74 490 1875 0.159 0.236 950 3.1万 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 9 9 3号变压器的选择 3号变压器 拟向 6 台局部扇风机供电，负荷计算容量为： deK 0.286+ 0.714 NPPmax 0.286+ 0.714 244 0.405 caS =wmNde PK cos 80.0 24405.0 = 12.15KVA 选用 1 台 KSJ2 -50/6/0.693 变压器用于局部扇风机，变压器技术数据见
16、 2-4。 表 2 4 变压器技术数据 型号 额定电压（ V） 额定容量Se (KVA) 阻抗电压（） 损耗（ W） 线圈阻抗（） 重量（ KG） 参考价格 /元 一次 二次 Ud Ur Ux 空载 短路 R X KSJ2-50/6/0.693 6000 660 50 4.5 2.83 3.54 250 850 0.446 0.562 650 2.5万 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 10 10 3 供电系统的拟定 本采区一共有 2个炮采工作面， 1 个掘进工作面及一个绞车硐室，设立 4个配电点， 2个炮采工作面各一个配电点，掘进工作面一个配电点，绞车硐室一个
17、配电点。 拟定原则： 在保证供电安全可靠的前提下，力求减少电缆的根数和长度，尽量避免回头供电；功率相对较大，宜采用单独电缆供电 。 工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式线路供电 工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。 低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有掘进工作面的局扇机械装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、起动器和电缆等设备最少。 原则上一台起动器只控制一台低压设备；
18、一台高压配电箱只控制一个变压器。 采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，且变压器最好不并联运行。 由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的 输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，并尽量避免回头供电。 低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电。 瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤 (岩 )与瓦斯 (二氧化碳 )突出矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专 (专用变压器、专用开关、专用线路 )供电。 局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤 (岩 )与瓦斯 (二氧化碳 )突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁 (风电闭锁、瓦斯电闭锁 )设施。因此，在掘进工 作面的供电线路上应设一台闭锁用的磁力起动器，或专用的风电闭锁装置。
