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1、宁夏职业工业学院二零零七届机电专业毕业设计宁夏工业职业学院毕业论文题目：羊场湾煤矿Y162综放工作面供电系统设计专业： 机电一体化 学号： 116 学生姓名： 李宝山 指导教师： 徐惠宁 2009年10月10日宁夏工业职业学院毕业论文任务书专业：机电一体化_学号：_116_学生： 李宝山指导教师： 徐惠宁 2009年10_ 月 10 日一. 论文题目羊场湾煤矿Y162综放工作面供电系统设计。二. 内容提要设计一个安全、可靠、经济实用的井下供电系统，对保证井下安全生产有重大意义。依据采区供电设计步骤：1根据采区地质条件、采煤方法、巷道布置以及采区机电设备容量、分布情况，确定采区变电所及采掘工作面
2、配电点位置。2 采区用电设备的负荷统计，确定采区动力变压器的容量、型号、台数。3 选择采区供电高压配电装置和高压电缆。4 选择采区低压电缆。5 选择采区供电系统中的低压开关、启动器。6 对高低压开关中的保护装置进行整定。7 绘制采区供电系统图和设备布置图。我对以上问题进行了计算设计。 采区机电设备容量为4561KW。共选用4台移动变电站进行供电。考虑一台高压开关柜和一条高压电缆长时允许电流不够，设置两台高压开关柜分别控制1#、2#和3#、4#移动变电站，相应设置2条高压电缆供电。低压电缆的型号及电压等级，要在符合煤矿安全规程的前提下，根据实际用电设备的要求，电缆的用途和敷设场所等情况加以确定。
3、当电网电压为1140V时，必须选用带分相屏蔽的橡胶绝缘专用电缆，如UCPQ或UPQ系列。低压电气开关的选择要求其额定电压为1140/660V，额定电流必须大于其所控制的设备或线路的最大工作电流。三. 目的要求设计应解决下列各主要问题：1、工作面的供电方式。2、各区段电缆选择。3、低压控制电气的选择。4、短路电流计算。5、保护接地。四. 附有图纸、图表1、Y162综放工作面供电系统图。2、Y162综放工作面设备布置图。毕业论文评语 指导教师(签字): 年 月 日目 录第一章 工作面概况6第二章 工作面供电方式8第三章 各区段电缆的选择13第四章 低压电气选择21第五章 整定电流及短路电流计算22
4、第六章 保护接地24结束语 26参考文献 27第一章 工作面概况1.1工作面位置及毗邻关系Y162综放工作面位于本矿工业广场东南部, 矿新排水管路出水口向南100m1876m范围内。1.2地质概况1.2.1煤层及顶底板岩性变化：Y162综放工作面煤层为2#煤层，煤层普氏系数f=1.61.9，黑色块状，节理较发育；煤层平均厚度8.35米，含1层夹矸，集中分布在煤层下部，距煤层底板0.9米之上夹一层厚0.3米的粉砂质泥岩。煤层直接顶为0.98米厚的粉砂岩，老顶为6.81米厚的细砂岩，局部发育0.150.44米厚的碳质泥岩伪顶。煤层直接底为粉砂岩厚0.72m，老底为细砂岩，厚2.35m。1.2.2地
5、质构造：1）煤层倾角614，平均9；1.2.3.水文地质：Y162综放工作面在开采过程中，预计局部可能有滴水、淋水现象。预计该区域的正常涌水量为210m3/h，最大涌水量220m3/h。1.2.4.瓦斯及煤尘情况：瓦斯相对涌出量：0.24m3/；煤尘爆炸指数：34.3%；煤层自燃发火期：13个月。1.3.巷道断面及支护Y162综放工作面风巷、机巷及切眼均为矩形断面，均采用树脂加长锚固组合锚杆支护系统，并采用锚索进行加固。风巷净断面为： 净宽净高=3.22.8平方米机巷净断面积为：净宽净高=5.43.0平方米，为机轨合一巷道。切眼净断面积为：净宽净高=7.82.8平方米。1.4.安装工程概述Y1
6、62综放工作面设备安装工程主要包括整个工作面设备安装安装及供电供液系统的安装等三个环节。二、变电站位置选择：移动变电站可将高压深入负荷中心，高压10KV电源来自+1050井下中央变电所，为了缩短低压供电距离应采用移动变电站供电，具有提高供电质量的优点。将移动变电站设置在顺槽内，由平巷供电。设其在距工作面200m左右。 第二章 工作面供电方式2.1.供电方式的拟定高压10KV电源来自+1050井下中央变电所，为了缩短低压供电距离应采用移动变电站供电，而且移动变电站设在运输机巷内，在运输机侧敷设一条专供变电站移动的轨道，把移动变电站防在距工作面80m100m的位置。2.2.供电负荷统计Y162综放
7、工作面供电设备负荷统计表序号名 称型 号台数电压 (V)电流 (A)功率 （kw）备注1电牵引采煤机MG400/920-WD11140V9202前部输送机SGZ800/80011140V24003后部输送机SGZ900/80011140V24004转载机SZZ960/40011140V4005破碎机PLM220011140V2006带式输送机SSJ1200-235511140V4007乳化液泵站RB400/31.521140V22508喷雾泵WPB315/1621140V21109喷雾泵WPB320/6.321140V24510连续牵引车SQ-12001660V7511提料绞车JM-14266
8、0V218.512回柱绞车JD-252660V22513水泵1660V3714信号、照明综保BZZ-441140V/660V4415煤电钻综保BZX-441140V/660V4416合计45612.2.负荷计算及移动变电站的选择2.2.1.供采煤机、破碎机移动变电站（1#）选择计算采用需用系数法进行计算：S=PNKr/COS式中S视在功率，KVA；PN参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；COS参加计算的用电设备平均功率因数，取0.7；Kr需用系数，取0.75。PN=920+200=1120KWS=PNKr/COS =11200.75/0.7=1200KVA。根据电压要求，选用KBSGZY
9、-1250/10/1.2移动变电站1台。2.2.2.供工作面前、后部刮板输送机移动变电站（2#）选择计算采用需用系数法进行计算：S=PNKr/COS式中S视在功率，KVA；PN参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；COS参加计算的用电设备平均功率因数，取0.7；Kr需用系数。 PN=2400+2400 =1600KWKr=0.4+0.6Pmax/PN =0.4+0.6400/1600 0.549;S=PNKr/COS =16000.549/0.7 =1260KVA式中，Pmax参加计算的用电设备中功率最大设备的功率，KW。根据电压要求，选用KBSGZY-1250/10/1.2移动变电站1台
10、。2.2.3.供转载机、乳化液泵站、皮带运输机移动变电站（3#）选择计算采用需用系数法进行计算：S=PNKr/COS式中S视在功率，KVA；PN参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；COS参加计算的用电设备平均功率因数，取0.7；Kr需用系数。PN=2250+2200+2110+400 =1520KWKr=0.4+0.6Pmax/PN =0.4+0.6400/1520 0.56;S=PNKr/COS =15200.56/0.71211.4KVA。2.2.4.机巷、风巷660V供电系统移动变电站（4#）选择计算采用需用系数法进行计算：S=PNKr/COS式中S视在功率，KVA；PN参加计算的
11、所有用电设备额定功率之和，KW；COS参加计算的用电设备平均功率因数，取0.7；Kr需用系数。 PN=75+218.5+225+37+44+44 =231KWKr=0.4+0.6Pmax/PN =0.4+0.675/231 0.59;S=PNKr/COS =750.59/0.7196.2KVA。根据电压要求，选用KBSGZY-200/10/0.69移动变电站1台。第三章 高压开关柜及各区段电缆的选择3.1.高压开关的选择：高压开关柜设在+1050中央变电所内，用作控制中央变电所向工作面矿用移动变电站供电的10KV线路，要求额定电压10KV，额定电流大于其所控制的设备或线路的最大工作电流。 Ig
12、总=S/3Up =(31250+200)/3 10 228.1A即所选高压开关柜的额定电流大于228.1A，则符合要求；且用一条高压电缆向4台移动变电站供电。另外，考虑一台高压开关柜和一条高压电缆长时允许电流不够，可以设置2台高压开关柜分别控制1#、2#和3#、4#移动变电站，相应的设置2条高压电缆供电，其额定电流应大于Ig1和Ig2。Ig1=S1/3Up =21250/1.73210 144.34A；Ig2=S2/3Up =（1250+200）/1.73210 83.7A。3.2.各区段电缆的选择3.2.1.中央变电所高压开关柜至移动变电站高压10KV干线电缆选择。（1）方案：即用1条电缆向
13、4台移动变电站供电。1）计算长时工作电流。PN=4561KWKr=0.4+0.6Pmax/PN=0.4+0.6400/45610.453S=PNKr/COS =45610.453/0.72951.6KVA。Ig=S/3Up=2951.6/1.73210170.4A2）按持续工作电流选择电缆截面。查煤矿电工手册，可选用UYPJ-10000V-370+325/3+32.5电缆1条，其长时连续负荷允许载流量Iy=205A，电缆长度为2000M。3）按电压损失校验电缆截面。U=PL/10UN2（R0+X0tg） 式中，U电缆线路电压损失百分数；UN电缆线路的额定电压，KV；R0、X0分别为每公里电缆线
14、路的有效电阻及电抗值，/km;P线路通过的有功功率； L电缆长度，km； tg当COS=0.7时，tg=1.02。 U=45612/10102（0.294+0.0721.02） =3.04 7.该电缆满足要求。4）按短路电流校验电缆的热稳定性。满足热稳定性条件的最小电缆截面Amin=Id(3)tj/C 式中，Amin短路时电缆最小热稳定截面，mm2； Id(3)三相短路电流稳定值，A；tj短路电流的假想时间，并开关跳闸时间tj=0.25s；C电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆截面满足热稳定条件允许通过的最大短路电流Imax s为：Imax s= Id(3)= AminC/=70145/=20300
15、A。 相应的满足该截面热稳定要求的最大短路容量Smax s为； Smax s=UpImax s=1.7321020.3=351.6MVA 查+1050中央变电所高压开关柜的短流216.5MVA，小于370电缆热稳定允许的最大短路容量351.6MVA，则满足要求。（2）方案：用2条高压电缆向移动变电站供电，验算1#、2#移动变电站。1）计算长时工作电流。PN=3130KW，Kr=0.4+0.6Pmax/PN=0.4+0.6400/31300.477，S=PNKr/COS=31300.477/0.72131.43KVA。Ig=S/Up=2131.43/1.73210123.1A2）按持续工作电流选
16、择电缆截面。查煤矿电工手册，可选用UYPJ-10000V-350+325/3+32.5电缆1条，其长时连续负荷允许载流量Iy=160A，电缆长度为2000M。3）按电压损失校验电缆截面。U=PL/10UN2（R0+X0tg） 式中，U电缆线路电压损失百分数；UN电缆线路的额定电压，KV；R0、X0分别为每公里电缆线路的有效电阻及电抗值，/km; P线路通过的有功功率；L电缆长度，km； tg当COS=0.7时，tg=1.02。 U=31302/10102（0.301+0.0931.02） =5.037该电缆满足要求。4）按短路电流校验电缆的热稳定性。满足热稳定性条件的最小电缆截面Amin=Id
17、(3)tj/C式中，Amin短路时电缆最小热稳定截面，mm2；Id(3)三相短路电流稳定值，A；tj短路电流的假想时间，并开关跳闸时间tj=0.25s；C电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆截面满足热稳定条件允许通过的最大短路电流Imax s为：Imax s= Id(3) = AminC/j =50145/=14500A。 相应的满足该截面热稳定要求的最大短路容量Smax s为； Smax s=UpImax s=1.7321014.5=251.14MVA 查+1050中央变电所高压开关柜的短流216.5MVA，小于350电缆热稳定允许的最大短路容量251.14MVA，则满足要求。另外1条350电缆长
18、800M，计算方法同上，满足要求。3.2.2.工作面低压电缆的选择（1）采煤机电缆（装机功率为920KW，其中截割功率为2400KW），选用UCPQ-1140-395+125型采煤机用电缆2条，每条长100M，其长时允许电流为260A，2条电缆的长时负荷电流和为520A。 1）按长时允许负荷选择校验。Ig=KxPe103/3UepjCOSpj=0.66920103/1.73211400.90.7=488.1A520A.式中，Kx需用系数，Kx=0.4+0.6400/920=0.66。 pj平均效率，一般pj=0.80.9，取0.9。COSpj平均功率因数，取0.7。2）按长时电压损失校验。 对
19、于1140V电网，允许电压损失为UY=EZE-0.9UE= 1190-0.91140=164V；式中，EZE变压器二次额定电势，V； UE低压电网额定电压，V。 UR=3IQLRCOSR/rSR =1.73224561000.4/9542.5 =25.2V164V。式中，COSR采煤机起动时的功率因数，0.4。（2）工作面运输机、转载机、破碎机、皮带机的电缆选择计算。计算方法同采煤机的电缆选择，根据压降要求、机械强度要求及便于管理，电缆均选择为UPQ-1140-395+125，因装机功率都小于采煤机，故计算过程略去。工作面运输机选用2条，皮带机选用1条，转载机、破碎机各选用1条，每条均为100
20、M。（3）泵站（装机功率分别为2250KW，2110KW，245KW），选用UPQ-1140-350+116型电缆6条，每条100M。（4）机巷660V系统电缆选择（装机功率325+318.5=129.6KW）。Ig=KxPe103/3UepjCOSpj =129.61030.52/1.7326600.850.7=98.3A；式中，Kx需用系数，Kx=0.4+0.625/129.6=0.52。 pj平均效率，一般pj=0.80.9，取0.85。 cospj平均功率因数，取0.7。根据压降要求及机械强度要求，选用U-1000-350+110电缆1条，长度为1500M，长时允许负荷电流为173A。
21、（5）风巷660V系统电缆选择（装机功率75+318.2+18.5=148.1KW）。Ig=KxPe103/3UepjCOSpj =0.7148.1103/1.7326600.850.7 =153.3A；式中，Kx需用系数，Kx=0.4+0.675/148.1=0.7。 pj平均效率，一般pj=0.80.9，取0.9。 cospj平均功率因数，取0.7。根据压降要求及机械强度要求，选用U-1000-350+110电缆1条，长度为1500M，长时允许负荷电流为173A。（6）工作面水泵电缆选择。按机械强度要求，可选用U-1000-34+14电缆，实际长度根据水泵位置确定。（7）连续牵引绞车电缆的
22、选择。Ig=Pe103/Ueecose =7510/1.7326600.850.7 =110.3A；式中，e效率，一般e=0.80.9，取0.85。 cose功率因数，取0.7。按机械强度要求，选用U-1000-325+110电缆1条，其长时允许电流为113A，长度根据绞车的位置确定。（8）调度绞车电缆选择。Ig=Pe103/Ueecose=25103/1.7326600.850.7 =36.8A；式中，e效率，一般e=0.80.9，取0.85。 cose功率因数，取0.7。按机械强度要求，选用U-1000-310+16电缆1条，其长时允许电流为64A，长度根据绞车的位置确定。（9）信号、照明
23、电缆的选择。按机械强度要求，选用U-500-32.5+12.5电缆，实际长度和条数根据选用的信号、照明系统确定。（10）煤电钻电缆的选择。选用专用的UZ-500型橡胶电缆。第四章 低压电气开关选择低压电气开关的选择要求其额定电压为1140/660V，额定电流必须大于其所控制的设备或线路的最大工作电流。附：低压电气开关表。序 号型 号用 途1BKD9-200分 馈2BKD16-400总 馈3BQD5-80D喷雾泵站4QJZ-400采煤机、皮带输送机5QJZ-400S输送机、转载机6QBZ-200D乳化液泵7BXX-4通讯、照明综保8BZZ-2.5煤电钻综保9QC83-80N绞 车第五章 移动变电
24、站及各低压开关的整定5.1.移动变电站整定5.1.1.1#移动变电站（1）高压侧 IgG1=Kx1Pe103/Uepjcospj =0.6(920+245)103/1.732100000.90.7 =66.5A； 取整定倍数为0.4倍。（2）低压侧 IGd1= IgG1104/1140 =583.6A； 取整定值倍数为0.8倍。5.1.2.2#移动变电站（1）高压侧 IgG2=Kx2Pe103/Uepjcospj =0.551600103/1.732100000.90.7 =80.6A； 取整定倍数为0.4倍。（2）低压侧 IGd2= IgG2104/1140 =707A； 取整定值倍数为0.
25、9倍。5.1.3. 3#移动变电站（1）高压侧 IgG3=Kx3Pe103/Uepjcospj =0.561520103/1.732100000.90.7 =78A； 取整定倍数为0.4倍。（2）低压侧 IGd3= IgG3104/1140 =557A； 取整定值倍数为0.7倍。5.1.4. 4#移动变电站（1）高压侧 IgG4=Kx4Pe103/Uepjcospj =0.59231103/1.732100000.90.7 =12.5A； 取整定倍数为0.2倍。（2）低压侧 IGd4= IgG4104/1140 =189.4A； 取整定值倍数为0.5倍。5.2.各低压开关的整定。见“供电系统图
26、”。第六章 安全措施 6.1保护接地6.1.1高压电缆连接器及移动变电站的高、低压侧接地螺栓上，采用截面为252的铜线与接地母线或局部接地极连接。6.2.2各配电点开关的外壳采用截面为252的铜线与接地母线或局部接地极连接。6.3.3机巷电气平台各开关的外壳均采用截面为25*2的铜线与接地母线或局部接地极连接。6.4.4经测试各接地极的接地电阻均小于2，符合要求。6.2安全技术措施（1）机电设备必须有产品合格证、煤矿矿用产品安全标志、防爆设备还（2）必须有防爆合格证（3）全矿机电设备综合完好率90%（4）大型在用固定设备台台完好（5）防爆电气设备及小型电器防爆率100%（6）小型电器合格率95
27、%（7）电缆吊挂合格率95%（8）矿灯完好率95%，井下在用矿灯无红灯、（9）灭灯设备待修率5%（10）机电事故率1%（11）设备更新改造有计划并按计划执行（12）安全保护装置齐全、可靠，合格率100%（13）有合格的供电系统设计及保护整定校验。（14）高压隔爆开关应安装：1）欠压释放保护2）短路保护3）过负荷保护4）选择性接地保护装置5）真空高压隔爆开关还应装过电压保护（15）矿用一般型高压开关应安装：1）欠压保护2）短路保护（16）低压电机装设短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护及远程控制装置（17）40kW及以上电机应使用真空电磁起动器控制，并使用电动机综合保护（18）127v供电系统（
28、包括信号照明、煤电钻等）使用综合保护（19）局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装有风电闭锁装置（20）机房硐室、机道和电缆沟内外清洁卫生，窗明几净、无杂物，无积水、无油垢，电缆排列整齐，无锈蚀。防火器材，电工操作绝缘用品齐全合格（21）煤巷掘进工作面必须装设风电闭锁装置、瓦斯电闭锁装置结 束 语本设计在老师的细心指导下完成。通过这次设计，学到了书本上学不到的东西，巩固了所学的知识。这次设计使我认识到设计一个安全可靠经济实用的井下采区供电系统，对保证井安全生产有着重要的意义。尽管这次设计已经完成，但一定存在不足之处。再此，感谢老师的指导！参考文献1、煤矿电工手册 煤炭工业出版社2、煤矿安全规程 煤炭工业出版社3、矿井供电 李进恩等编 煤炭工业出版社4、矿山电工学 赖昌干等编 煤炭工业出版社5、综采电器设备 于慕松等编 煤炭工业出版社27