某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计

新疆新疆工程学院课程设计说明书 题目名称： 某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计 系 别：机 械 工 程 系 专业班级：矿山机电08-5（3）班 学生姓名： 聂雅茹 （20082735）指导教师：吾 布 里 完成日期： 2010-7-9 新疆工程学院机械工程系课程设计评定意见书设计题目： 某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计 学生姓名：聂雅茹 专业： 矿 山 机 电 班级： 08-5（3）班 设计时间： 20010 年 6 月 28 日— 2010年 7月 9日评定意见；评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日新疆工程学院机械工程系课程设计任务书 2010学年 第一学期 2010年6月28日专业矿山机电班级08-5（3）班课程名称矿山供电设计题目某煤矿井下采区中央变电所的配电系统设计指导教师吾布里起止时间2010-6-28/2010-7-9周数二周设计地点合堂教室四指导思想和目的：1贯彻理论联系实际的教学原则，巩固和扩大已学过的煤矿电工学知识，为理论基础课和专业课程的学习建立初步的感性认识并提高学习的工程计算能力。

2掌握配电站（变电所）设计选择变压器基本方法3了解采区低压电缆，低压电网短路电流计算，整定采区供电系统电磁过流继电器，过热继电器保护装置进行整定 4了解写设计论文的方法，整定设计说明书学会格式方案 5培养学生的计算观念，加强组织性和纪律性，促进学生综合素质的全面提高设计任务或主要技术指标；1.煤矿负荷情况：本矿采区开拓为中间上山，其倾角为17度分东，西两翼，低翼走向长600米采区分三个区段，每段长250米，工作面长130米，煤层厚度1.8米，煤质中硬，一次采全高，采用走向长壁后退式采煤方法西翼开采，东翼掘进，掘进超前进行，两班出煤，一班休整掘进三班生产2 .根据煤矿所能取得的电源及矿用电负荷的实际情况，并适当考虑到煤矿年生产的发展，按照安全可靠，技术合理性，经济合理的要求确定变电所的位置与型式，确定变电所主要变压器的台数与容量、类型和型号，按负荷电流选择电缆截面并选择整定继电保护装置，最后按求写出资料说明书，绘出设计图样设计进度与要求：第一周、根据负荷要求计算选择有关设备；要求：初步设计，计算负荷无功补偿，选择变压器校验，计算短路电流，选择一次设备和二次回路第二周，绘制结先电路图。

修改，整理依据，编写论文计算机打字打印说明书和结线图，装订设计说明书检查设计内容，准备答辩主要参考书及参考资料：1.矿山供电 中国矿业大学出版社 李树伟 主编2006年7月1日版2.工厂供电设计与实验 中央广播电视大学用书 天津大学出版社王荣藩编著1992年4月第三次印刷3.工厂供电设计指导 刘介才主编 机械工业出版社2003年6月第一版第5次印刷教研室主任（签名） 系部主任（签名） 年 月 日目录第一章 采区变电器的选择…………………………………………………………1第一节 采区变电器的容量计算……………………………………………1第二节 设计依据……………………………………………………………1第二章 电缆的选择计算公式………………………………………………………3第一节 按负荷电流选择电缆截面…………………………………………3第二节 按正常允许运行的电压损失选择电缆截面………………………4第三章 电缆计算过程………………………………………………………………7第一节 顺槽胶带运输机的电缆计算………………………………………7第二节 矿用干式照明变压器的电缆计算…………………………………8第三节 上山胶带输送机的电缆计算………………………………………9第四节 局扇的计算过程……………………………………………………10第五节 装煤机的电缆计算过程……………………………………………11第六节 水泵的电缆计算过程………………………………………………12第七节 调度绞车的电缆计算过程…………………………………………13第四章 井下低压电网电流的计算…………………………………………………14第一节 井下低压电网短路电流的计算……………………………………14第二节 算井下低压网络短路电流计算公式………………………………15第五章 井下低压电网短路电流计算过程…………………………………………17第一节 上山胶带输送机的短路电流计算过程……………………………17第二节 顺槽胶带输送机的短路电流的计算过程…………………………18第六章 采区低压保护装置整定计算………………………………………………19第一节 上山胶带输送机继电器的整定计算………………………………19第二节 顺槽胶带输送机的继电器的整定计算……………………………20前言采区供电计算首先要了解采区开拓系统；采煤方法及使用的生产机械设备；按生产机械设备的布置；似定采区供电系统图。

在此基本上；在选择变压器；电缆，电器设备’并计算短路电流及整定各种保护装置根据煤矿所能取得的点电源及矿用电荷的实际情况，并适当考虑到煤矿年生产的发展，安装安全可靠，技术合理性经济合理性变电站综合自动化是一个广泛采用微机化保护和危机运动技术，并对变电所的模拟量，脉冲量，开光状态量以及一些非电量信号量分别精心采集，经过功能的重新组合，并按照预定的程序和要求对变电所实现自动化监视，测量控制的集合体和全过程变电所综合自动化是将变电所的二次设备（包括测量仪表，信号系统，继电保护，自动装置，以及远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术，现在计算机技术，现代电子技术，通信技术和信号处理技术实现对全变电站的主要设备，配点线路和自动自动监视，测量和自动控制以及危机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息利用计算机的告诉计算机能力和逻辑判断能力，可方便的监视和控制变电站内各种设备的运行和操作，变电站综合自动化正朝着以下几个方面发展：(1)功能综合化变电站综合自动化技术是建立在计算机硬件技术，数据通信技术，模块化软件上发展起来的它取代了变电所电磁式保护，监控装置综合了仪表屏，操作屏，模拟屏和变速器，远动装置，有载调压舞动补偿，中央信号系统和光子牌，微机保护和监控装置一起综合故障和故障测距。

小电流接地等装置2)结构微机化综合自动化系统内主要部件是危机化的分布式结构，网络总线连接，将危机保护，数据采集控制等CPU同时并行运行3）才做监视屏幕化，不管有人值班还是无人值班操作人员不是在变电所内就是在操作站内而对彩色大屏幕显示器惊醒变电所的方位全方位监视与操作常规方式下的指针表读数被屏幕数据取代常规庞大的模拟屏幕被CRT屏幕上的事实接线画面取代常规操作屏幕上完成的跳闸操作被CRT屏幕上的光标操作取代简而言之，面对计算机的色彩屏幕可以监视整个变电所内的瞬间变化煤矿生产包括开采，控制，运输，同分，排水，供电，洗选，装运，安全等多个环节在我国各处煤矿监控系统的基本要求考虑到通信的可靠行事煤矿安全的基本保障，着重分析了现在几种通信方式的优劣，并给出了该系统事实的基本框架从而使整个煤矿供电系统内部设备之间实现可靠快速通信成为可能，为最终实现井下危险地方无人守职提供良好条件目前监控系统任处于相互独立状态个环节自成体系信息孤立，系统量大，整体可靠性差，信息不能综合利用难以进行统一的自动化调度管理根据电力系统的通信化技术的法杖，为更好的对煤矿供电系统实现准确实时的监控设计了具有一定的使用价值的煤矿综合自动化监控系统。

根据煤矿供电系统的特殊性要求，和信贷系统的发展所以对煤矿井下采区中央变电所的配电系统进行课程设计第一章 采区变压器的选择第一节 采区变压器的容量计算采区动力变压器的容量决定于该采取变电所供电负荷的大小由于准确的计算的计算供电负荷时一个比较困难的问题，因此，目前对煤矿供电负荷的计算任采用需要系数法，并用下列公式确定动力变压器的计算容量：—变压器的计算容量，KVA—由该变压器的宫殿设备的额定总功率KW—需用系数—加权平均功率因数第二节 设计依据煤矿负荷情况：本煤矿采区开拓为中间上山，其倾角为分东西两翼第一向长600M采区分为三个区段，每区段长250M，工作面长130M，煤层厚度1.8M，煤质中硬，采用走向长壁后退式采煤方法，动翼掘进超前进行，两班出煤，一班修正，掘井三班生产变压器容量—223.8KVA选择变压器的型号是——矿用动力变压器（K——315/6）KS7型矿用动力变压器 这是新型低能矿用动变压器油箱形状力变压器有长圆形和长方形两种，底部无滚轮但装有撬板，其余外部结构与KSJ型相同，KS7型矿用动力变压器在线圈设计和绕制上进行了改革，使变压器得空载损耗和负载耗大大降低，为节约电能，应尽量推广使用线路供电系统图额定电容额定电压额定电流额定损耗阻抗电压空载电流绕组阻抗连接组高压低压高压低压空载短路RBXBKS7315/6315600063940030.3258446760480042.30.0240.0080.05740.0192Y,YOY,D11用电设备名称台数额定功率额定效率需用系数功率因数顺槽胶带输送机11000.920.570.87上山胶带输送机1800.890.510.9局扇1200.880.340.88装煤机1300.920.370.85调度绞车1180.890.340.87小水泵140.850.2970.75煤电站11.20.860.2890.8矿用干式照明变压器120.960.290.8表4-2 2号变压器负荷统计表（P-112页）第二章 低压电缆的选择 电缆芯线具有一定的阻抗，电流流过电缆时过电缆时会产生电压降，消耗一定的电能并使电缆发热，为保证电缆及电动机的正常运行，在确定低压电缆截面时选择。

第一节 按允许负荷电流选择电缆截面按允许负荷电流选择电缆截面公式为：式中：——电缆长期允许符合电缆电流A ——电流电缆的实际工作电流A电缆的实际工作电流的计算：向单台电动机供电的电缆单台：式中：——需用系数 ——加权平均功率矿用橡套电缆的长时允许负荷电流表2-1主芯线截面4610162535507095长时允许负荷电流36466485113138173215260第二节 按正常运行允许的电压损失选择电缆截面采区低电压网的允许电压损失等于变压器二次额定电压减去电动机最小允许电压式中：——采区电网允许电压损失V——动力变压器的二次额定电压V——电动机最小额定电压V表4-7 采区低电压网的允许电压损失：3804003163966069062763114012001083117（1）求支线橡套电缆的电压损失对于低电压电缆网络， 可忽略 V将带入式（1-1）式中 ——配电点中线路最长且负荷最大的支线电路电压损失——电缆材料的电系，铜53 铝取32——流过电缆的负荷电流A——该支线电缆的长度——该支线电缆的截面——该支负荷的功率因数如果用负荷功率代替负荷电流；式中 ——负荷系数 ——电动机额定功率 ——电动机效率（2） 求变压器电压损失△式中 ——变压器计算电流A ——变压器换算相绕组，电抗，在变压器枝术数据中查表——变压器功率因数等于（4-2）——与对应的弦值（3）按干线电流的允许电压损失选择干线电流截面求出和后，可根据式（4-10）求出干线电缆点的损失。

式中△供电局里最远，负荷最大支线电流的损失 （4）计算干扰电缆电压损失公式为 △ 式中 △——干线电缆的电压损失A ——需用系数——电缆负荷的额定总功率 ——干线电路的长短 ——导电系统， ——定电压V ——干线电缆的截面根据已知求出的△和式（4-17）可求出干线电缆的截面为： 第三章 电缆计算过程第一节 带输送机的电缆计算过程（1） 查表（4-4） U-000-325矿用橡套电缆，其长时允许电流113A（2）计算直流的电压损失△1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表 变压负荷系数 变压器计算电流（3）变压损失（4）计算干线电缆的允许电压损失（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面50的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流190A第二节 矿用干式照明变压器的电缆计算过程向固定设供电支线电缆允许负荷来选择根据式：（1）查表（4-4） 选U-1000-34 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算支线电电压损失（3）计算变压器电压损失从列表1-5中选型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失：选标准截面2.5的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流32A第三节 上山胶带输送机的电缆计算过程（1）查表（4-4） 选U-1000-325 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（3）计算支线电电压损失（3）计算变压器电压损失从列表1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面35的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流32A第四节 局扇的电缆计算过程（1）查表（4-4） 选U-1000-325 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（2）计算直流电压损失（3）计算变压器的电压损失从列表1-5中表KS-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面4的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第五节 装煤机的电缆计算过程（1）查表（4-4） 选U-1000-325 用橡套电缆，其长允许电流为：113A（3）计算支线电电压损失（3）计算变压器电压损失从列表1-5中表-315/6型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面4的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第六节 小水里的电缆计算过程（1）查表（4-4） 选U-1000-34 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算直流电压损失（3）计算变压器的电压损失从列表1-5中表型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面4的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第七节 调速绞车的电缆计算过程（1）查表（4-4） 选U-1000-34 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算直流电压损失（3）计算变压器的电压损失从列表1-5中表型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面4的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第四章 煤电站的电缆计算第一节 煤电站的电缆计算（1）查表（4-4） 选U-1000-34 用橡套电缆，其长允许电流为：36A（2）计算直流电压损失（3）计算变压器的电压损失从列表1-5中表型变压器该变压器的线阻抗查表 变压器负荷系数变压器计算电流（ 差表1-5）变压器损失（4）计算干线电缆的允许电压损失：（5）计算干线电缆的允许电压损失选标准截面4的由表4-6的根据表4-3电缆的长允许工作电流42A第二节 算井下低压网络短路电流计算公式4-3中为假定选择S点位短路点，则S点的三相短路电流计算S点的两相短路电流为式中 ——分别为短路S处的两相短路电流和三相 短路电流A——变压器的二次额定电压V ——由电源到短路点每相的阻抗 ——短路回路每相的总电阻，总电 ——变压器计算到低压绕组的每项电阻，电抗——电缆线路至短路点的每项电阻，电抗——电缆芯线每公里的电阻，电抗——由电源到短路点的电缆长度——短路点的电弧电阻，取查表4-8 1000 以内铠装电缆的电阻值，电抗值；阻抗相电缆类型截 面2.54610162535507095电阻铜芯7.2534.3523.0221.8131.1330.7250.5170.3630.2580.191铝芯12.227.6385.0923.0551.9090.2210.8720.6110.4360.322电抗铜芯1.1020.0950.0900.0730.0670.0660.0630.0620.0610.060铝芯1.1020.0950.0900.0730.0670.0660.0630.0620.0610.060查表2-9矿用橡胶电缆电阻值和电抗值；阻抗相电缆型号截 面2.546101625355070电阻UZ0.835.39U,UP_4.663.131.831.160.7320.5220.3800.267UC,UCF__1.851.250.7940.5790.416电抗0.1010.950.0920.0900.0880.0840.081第五章 井下低压电网短路电流的计算过程第一节 上山胶带输送机的短路电流计算过程查表1-5型的电阻变压器每项绕组，电抗为； 查表橡套支线电缆每项芯线的电阻，电抗值分别为和 支线电缆的电阻 支线电缆的电抗 查表铠装电缆每相芯线的电阻，电抗值分别为和 干线电缆的电阻 干线电缆的电抗S点短路时的短路回路阻抗S点的两相短路电流第二节 顺槽胶带输送机查表1-5-—型的电阻变压器每项绕组，电抗为； 查表橡套支线电缆每项芯线的电阻，电抗值分别为和 支线电缆的电阻 支线电缆的电抗 查表铠装电缆每相芯线的电阻，电抗值分别为和 干线电缆的电阻 干线电缆的电抗S点短路时的短路回路阻抗S点的两相短路电流第六章 采区低压保护装置整定计算第一节 上山胶带输送机继电器的整定计算上山胶带输送机线路中磁力启动 容件，并整定开关的电磁过流断电器。

1） 选择磁力启动器中熔断器的容件： 荣间的不熔断系数按轻载启动，启动时间不大于10s选取则 根据型磁力启动器中熔断器容件的规格选择的容件在列4-3中已求出 符合要求根据容件的额定电流与所保护的电缆的电缆截面互相配合，查表4-17得；橡套电缆缆芯线允许的最小截面，故原选矿用橡套电缆改选为矿用橡套电缆2） 整定开关的电磁过流继电器根据上山输送机电动机的额定启动电流，过流继电器的动作电流继电器的动作灵敏度： 符合要求第二节 顺槽胶带输送机继电器的整定计算顺槽胶带输送机线路中磁力启动器熔断器容件，并开关的电磁过流断电器1） 选择磁力启动器中熔断器的容件：山上胶带输送机的电动机额定启动电流为荣间的不熔断系数按轻载启动，启动时间不大于10s选取则 根据型磁力启动器中熔断器容件的规格选择的容件在列4-3中已求出 符合要求根据容件的额定电流与所保护的电缆的电缆截面互相配合，查表4-17得；橡套电缆缆芯线允许的最小截面，故原选矿用橡套电缆改选为矿用橡套电缆2）整定开关的电磁过流继电器根据上山输送机电动机的额定启动电流，过流继电的动作电流继电器的动作灵敏度： 符合要求结语 根据电力系统和通信技术的发展，为更好的对煤矿供电系统实现准确实时的监控，设计了具有一定实用价值的煤矿综合自动化监控系统。

根据煤矿供电系统的特殊性要求和现代通讯的发展，给出了煤矿监控系统的基本要求考虑到通讯的可靠性是煤矿供电系统的安全保障，着重分析了现在几种通信方式的优劣，并给出了该系统实施的基本框架从而使整个煤矿供电系统内部设备之间实现可靠，快速的通信成为可能，为最终实现井下无人职守提供良好的条件参考文献书名 煤矿电工学主编 岳文鑫 张萌培 贾在忠 王红俭责任编辑 胡玉雁出版社 中国矿业大学出版社版次印次 1994年2月第一版。