采区高压供电系统供电设计课程设计.docx

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采区高压供电系统供电设计课程设计

采区高压供电系统供电设计——课程设计

题目：

采区高压供电系统供电设计

第一节概述

1.已知资科

某低瓦斯矿井的一个机械化采区的已知资料如下：

（1）采区开拓为中间上山，其倾角为17o，分东、西两翼，每翼走向长600m。

采区分三个区段，每段长150m，工作面长130m。

煤层厚度1．8m，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，一班修整。

掘进三班生产。

采区巷道布置如图6—1所示。

（2）回采工作面采用MLS3—170型采煤机，并用HDJA-1200型金属铰接顶梁与DZ22单体液压支柱组成支架，支护煤层的顶板。

回采工作面设有YAJ—13型液压安全绞车。

（3）煤的运输方式为：

在工作面内，采用SGW-150型刮板输送机及SGZ-40型转载机；在区段平巷内，采用DSP1040/800型带式输送机；在采区上山，采用胶带宽度为800m的SPJ-800型带式输送机；在轨道上山，采用75kW单滚筒绞车。

（4）煤巷掘进采用打服爆破．装煤机装煤，调度绞车调车。

上述采区各用电设备容量，技术规格列于表6—1

2.采区高压供电设计步骤

（1）根据采区地质条件、采媒方法、巷道布置以及采区机电没备容量、分布情况，定采区变电所及采掘工作面配电点位置。

（2）采区用电设备的负荷统计，确定采匠动力变压器的容目．型号、台效，，

（3）拟订采区供电系统图。

（4）选择高压配电装置和尚压电缆，

（7）时高低压开关中的保护较置进行整定。

（8）绘制采区供电系统图和采区变电所设备布置图。

第二节变电所及配电点位置的确定

1.变电说位置的选择

在第一章第二节中已对井下中央变电所、采区变电所以及配电点的设置原则进行过讨论。

在这里仅结合本节实例具体进行讨论。

根据采区变电所位置选择原则，采区变电所要位于负荷中心，顶底板稳定且无淋水、通风好、运输方便的地方。

少的变电所向全采区供电的原则，此次我们采用的方案是：

一个采区变电所和一台移动变电站联合向全采区供电。

即先在采区负荷中心的Ⅱ处建立一个固定采区变电所，另外再加一个移动变电站向回采工作面采煤机等设备供电。

本方案虽有投资增加之缺点，但却可将高压深入负荷中心，具有提离供电质量的优点，因而选定这一方案。

鉴于此矿井是西冀开采、东翼掘进，故拟参照上述移动变电站布置方式

（1）和

（2），将其设在回来工作面运输平巷内。

在此情况下，经过查资料可知，若采煤机电缆截面为50m㎡，则其删低压于线的最大供电距离为182m。

因计及除采煤机外，移动变电站还要向其他设备供电，故其实际最大供电距离要比由表1—6查到的值小，所以，最后考虑将移动变电站设在距工作面150m处的回来工作面运输平巷内。

2.工作面配电点的设置

（1）采区用电设各的布置

根据采区具体的开采情况，首先对题日给定的负荷作全团分析，从中了解其设备名称、数量、每台设备的电气性能，并了解它们在采区的分布情况及相互关系．

（2）采区配电点的配置

关于此项内容因在本书第一章第二节中已有介绍，故此不再赘述。

结合本题情况，采区工作面配电点的具体布置为：

回采工作面配电点设在运输平巷内．它与工作面相距50m；工作面回风巷配电点距工作面7N；掘进工作面配电点有两个，它们分别设在东冀第一区段上、下部的平巷内，且距掘进头80m；在上山采区绞车房附近设一配电点。

第三节负荷统计及变电所容量的选择

1．负荷统计

（1）概述

在按本章第二节介绍的过程确定了变电所的位置后，接下来就需进行采区用电负荷的统计，并据此决定采区变电所变压器的容量、型号及台数。

变压器选择是否合适，与采区供电的技术、经济性能关系极大。

若其容量偏小，将会使由它所带的电气设备和丁作机械不能正常运转，影响供电的安全、可靠；若其容量偏大．则又会导致变电所投资的提高和变压器能量损耗的增加，造成浪费。

很明显，若正确选定变压器，必先推确求得备用电设备的实际负荷。

但是，由于备用

电设备在运行中的负荷是随时变化的，巳不应超过其额定容里（即铭牌功率），又由于备用电设备一般并不都同时出现，所以各用电设备的实际负荷之和，总是要比它们铭牌佰直接相加的数值低。

因此，在选择变压器前，必须先介绍实际负荷的求取力祛。

目前．有多种计算实际负荷的方法．其中由概率理论导出的需用系数法，得到了广泛

的应用。

（2）需用系数法

需用系数法是一种借助于一些统计数据，通过计算手段，内各用电设备的额定功率求取计算负荷的方法，该法所使用的公式为：

式中Sca——一组用电设备的计算负荷，kv·z

∑PN——具有相同需用系数蜕的一组用电设备的额定负荷之和，kw；

cos——一组用电设备的加权平均功率因数，即各用电设备的功率与功率因数的乘积之和与它们的总功率之比；

KSi----同时工作系数，因一组用电设备中的各用电设备未必全能在满负荷下运行，故以其表示在最大负荷时，工作着的用电设备的实际所需功率与全部用电设备容量比值。

要强调指出的是，虽然在上面分别介绍了需用系数x6中各项因子的含义，但在实际计算时，并不是根据它们求得需用系数。

这是因为要计算式中的出于，不身就是眺囚服义复杂的。

所以，通常的做法是：

根据统计实测，先将不同类型、不同工作条件下的用电设备的需用系数列成一个表，再根据实际情况查表求得。

对于加权平均功率因数，也采用同样的方法处理。

对于采煤机电动机，计算负荷时取长时容量；当有功率因数补偿时，取补偿后计算的功率因数。

而在矿井电力负荷计算需要系数及加权平均功率因数中，我们一般采用急倾斜煤层（炮采工作面），需用系数为0.5——0.6加权平均功率因数为0.7。

矿井电力负荷计算需用系数及加权平均功率因数

用电设备

需用系数

加权平均功率因数

采煤工作面

综合机械化工作面（单移）

0.4+0.6Pmax/∑PN

0.7

一般机械化工作面（单体）

0.286+0.714~~

0.6~0.7

一般机械化工作面（倾斜）

0.6~0.75

0.6~0.7

缓倾斜煤层

0.4~0.5

0.6

急倾斜煤层

0.5~0.6

0.7

掘进工作面

采用掘进机的

0.5

0.6~0.7

非掘进机的

0.3~0.4

0.6

电动机

架线式电动机

0.5~0.65

0.9

蓄电池式电动机

0.8

0.9

其他运输设备

0.5

0.7

井底车场

无主排水设备

0.6~0.7

0.7

有主排水设备

0.75~0.85

0.8

（3）确定本例采区变压器的容量及台数（所参数的选择均是以上表为参考的）

方案：

1台移动变电站，2台电力变压器。

第一组：

采煤机、刮板输送机、转载机、喷雾泵2台、乳化泵2台、调度绞车、电钻变压器、小水泵。

总负荷计算的结果大约为546.6kw。

根据公式算出的需用系数为0.508.但选取时选取0.6.算出的负荷是462.788kv﹒A，所以选取KBSGZY——500/6型移动变电站1台。

第二组：

带式输送机、液压安全绞车、小水泵、调度绞车、采区上山带式输送机、煤电钻。

算出的需用系数是0.5。

加权平均功率因素是0.7。

变压器的金算负荷是126.14kw﹒A。

则选用KBSG——200/6型变压器一台。

第三组：

装煤机（2台）、局部通风机（2台）、调度绞车（2台）、电钻变压器（2台）、小水泵（2台）、采区上山绞车、照明变压器。

总负荷166.2kW，出表6—2选取需用系数o.4，加权平均功率因素0.6则变压器计算负荷110.8kv﹒A。

所以选择KBSG——200/6型变压器1台。

第四节采区高压供电系统的拟定

1.拟定采区供电系统图的原则

（1）在保证供电可靠的前提下，力求所拟图中使用的开关、电缆等设备最省。

（2）尽可能由一台变压器向一个生产环节或工作面的机械供电，以便缩小事故所引起的停电范围o

（3）对单电源进线的采区变电所，当其变压器不超过两台且无高压馈出线时，通常可不设电源断路器；而当其变压器超过两台井有高压馈出线时，则应设进线断路器。

（4）在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时．应尽量采用双回路高压电源进线及两台或两台以上的变压器，使得当一回线路或一台变压器发生故障时．另一回线路或另一台变压器仍能保证工作面正常生产及排水供电。

（5）对第一类负荷为高压设备（如高压水泵）或变压器在4台以上（即采掘工作面较集中的盘区）的采区变电所，因其已处于能影响矿井安全的地位，故应按前述井下中央变电所的接线原则加以考虑。

（6）变压器尽量采用分列运行。

这是由于当采用并列运行时，线路对地电流的增加会对安全造成威胁；电网绝缘电阻的下降可使洞电继电器的运行条件恶化，在发生漏电事故时又因一台检阅继电器控制两台变压器的馈电开关，而使停电范围加大，从而使可靠性降

低。

（7）一个开关只能控制一种用电设备，容量愈大的开关，应排得离电源愈近。

（8）为了防止采用局部通风机通风的工作面发生瓦斯爆炸事故，根据，《风电瓦斯闭锁系统技术规范》规定，对高瓦斯及瓦斯突出的矿井，局部通风机的供电系统应装设专用变压器，专用电缆，专用高低压开关配检漏继电器以及因停风或因瓦斯超限均需切断掘进工作面的电源闭锁系统。

对低瓦斯矿井局部通风机，仅实行风电瓦斯闭锁。

由于局部通风机独立于其他供电设备路线，股不受其他电气设备故障（如电路。

漏电等）跳闸的影响。

第五节高压配电装置及电缆选择

1.下井电缆截面的选择过程

对主排水泵由井下中央变电所供电的下井电缆。

（1）取矿井最大涌水量时井下的总计算负荷，按一回路不迭电情况，依允许载流量选择电缆截面。

（2）取矿井正常涌水量时井下的总额定负荷，按全部下井电缆送电的情况．依经济电流密度选择电缆截面。

（3）按三相短路电流热稳定值，选择电缆截面。

（4）取上述三个所选截面的最大者，再按正常涌水量时全部下井电缆送电水量时一回路不送电两种情况，分别校验电压损失。

对主排水泵不由井下中央变电所供电的下井电缆

按一回路不迭电，其余回路扣负井下总计算负荷的情况，依允许载流量选择电缆截面，同时使其符合全部下井电缆供电时的经济电流密度要求，并校验三相短路电流热稳定值及电压损失。

井下中央变（配）电所至采区变电所高压电缆截面的选择过程应按“井下高压电缆截面选择方法”中所述选择、校验方法逐步进行。

3.选择实例

现结合供电系统实例，选择采区变电所至KBSGZY-500/6型移动变电站的高压电缆。

1）型号选择

向移动变电站供电的高压电缆，应选UYPJ—3．6／6型屏蔽监视型矿用橡套电线。

矿用橡套电缆单位长度的电阻和电抗见表一，UYPJ——3．6／6型屏蔽监视型矿用橡套电缆的规格

见表二。

2）截面选择

Wt1，2干线电缆最大长时工作电流为

由表6—11中选UYPJ——3．6／6-3×16/3+3×2.5型屏蔽监视型矿用橡套电缆，其长时允许载流量IP＝121A（参见表6—7），大于Ica＝44．53A，满足发热条件。

表一矿用橡套电缆的单位长度电阻与电抗

阻抗Ｚ0

（Ω·km-1）

截面/mm2

4

6

10

16

25

35

50

70

95

电阻R0

5.5

3.693

2.159

1.369

0.8638

0.6160

0.4484

0.3151

0.2301

电抗X0

0.101

0.095

0.092

0.090

0.088

0.084

0.081

0.078

0.075

3）长度的确定

电缆实际长度应按下式进行计算：

Lca=KinKwa

Lca——电缆实际长度，m；

Lca——电缆敷设路径长度，m；

Kin—增长系数，对核套电缆为1