煤矿6kv变电站供电系统设计毕业设计论文.docx

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煤矿6kv变电站供电系统设计毕业设计论文

毕业设计（论文）

（说明书）

题目：

煤矿6Kv变电站供电系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

毕业设计（论文）任务书

站别平顶山函授站年级专业2012电气工程自动化1班学生姓名宋乐天

一、设计（论文）题目：

煤矿6Kv变电站供电系统设计

二、设计（论文）任务与要求

1、收集原始资料，对煤矿用电负荷进行统计。

2、变电站主变的选择。

3、高压电气设备的选择。

4、导线、电缆的见面选择。

5、变电站的继电保护装置。

三、设计（论文）时间2014年3月1日至2013年5月4日

指导教师（签名）沈占彬

成教院院长（签名）

河南理工大学成人教育学院

毕业设计（论文）评定书

站别平顶山函授站年级专业2012电气工程自动化1班学生姓名宋乐天

一、设计（论文）题目：

煤矿6Kv变电站供电系统设计

二、设计（论文）说明书34页，附图0张。

三、审阅意见及评语

按照设计任务书的要求，基本完成了设计任务。

根据学院毕业设计管理的有关规定，同意（不同意）参加毕业设计（论文）答辩。

指导教师（签名）沈占彬

职称教授

工作单位平顶山工业职业技术学院

河南理工大学成人教育学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

平顶山函授站年级专业2012电气工程及自动化1班学生姓名宋乐天的（论文）于2014年5月日进行答辩。

设计（论文）题目：

煤矿6Kv变电站供电系统设计

答辩学生向毕业设计答辩委员会（小组）提交以下资料：

一、设计（论文）说明书共34页

二、设计（论文）图纸共0张

三、指导教师评阅意见共1张

根据学生所提供的毕业设计（论文）材料和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）作出如下决议：

一、毕业设计（论文）的总评语：

二、毕业设计（论文）的总评成绩：

毕业答辩委员会主任（组长）签字：

委员（成员）签字：

年月日

摘要

采用现场调研的方法，找出了原模拟电控系统存在的问题及解决问题的途径；采用实验分析的方法，对ASCS全数字控制技术和PLC双重保护技术进行了深入的研究，找出了模拟电控系统控制精度不高、系统不稳定、故障率高且难以查找的根本原因；采用ASCS全数字控制装置及双PLC保护系统代替原模拟电控装置和单PLC保护系统进行技术改造，改造后的电控系统运行稳定、可靠，故障率低且容易查找。

采用理论分析的方法，完成了基于速度、电流双闭环数字调节系统的研究，形成了速度、电流双闭环数字调节技术理论，弥补了原有模拟调节技术的不足，充实了直流调节电控技术的方式和方法。

采用理论计算的方法设计出了由单片机控制的调节控制电路，并开发出了ASCS全数字调节控制装置。

新产品具有较高的科技含量，在技术性能等各项指标上均达到或超过了国家或行业标准的要求。

采用现场工业性试验的方法，验证了ASCS全数字调节控制装置的工作可靠性、运行稳定性和技术先进性。

关键词：

提升机PLC可靠性全数字调节

第一章概述

十一矿位于平顶山矿区的西部，东与五矿、香山公司相临，西以59#勘探线为界。

南以各煤层露头为界，北以各煤层-800m底板等高线为界。

井田东西走向6.6Km，

南北倾斜宽3.56KM，面积约23.50Km2。

矿井于1972年10月15日动工，1979年1月1日简易投产。

矿井设计能力60万吨，1986年达到设计能力。

1996年四季度一期改扩建工程开工，2001年10月改扩建工程投产，设计生产能力300万吨/年。

目前，矿井在采煤层为丁5-6、戊9-0、己16-17三组六层煤。

十一矿煤炭的地质储量2.26亿吨，深部为无限井田、煤炭储量丰富，发展后劲充足。

1.1矿井开拓方式

矿井为立井开拓，四个立井两个水平开拓全井田。

一水平标高-180m，二水平标高-593m。

矿井现有三个生产采区，即己二采区、丁二采区、戊组采区。

1.2矿井瓦斯

十一矿自1984年鉴定为高瓦斯矿井以来，一直按高瓦斯矿井进行管理。

2007年度矿井瓦斯鉴定结果，矿井瓦斯绝对涌出量为36.49m3/min，相对涌出量为0.86m3/t.d。

我矿二水平生产的己二采区相对涌出量13.82m3/t.d，绝对量24.45m3/min，占全矿井的67%，属高瓦斯采区。

2005年4月集团公司委托煤炭科学研究总院抚顺分院对我矿煤与瓦斯突出危险性进行鉴定，鉴定结果认为我矿己16-17煤层为非突出煤层。

90年装备了KJ-4矿井瓦斯安全监测系统，1996、2001、2005年进行了改造，目前采、掘工作面瓦斯传感器和瓦斯闭锁装备率达100%。

主副风机均安装了开停传感器，随时监测风机运行状况。

在主要进风巷道安装了风速传感器，在采区主要车场风门安装了风门开停传感器。

采煤工作面安装了CO和温度传感器。

1.3矿井通风系统

矿井通风方式为中央混合抽出式，两个中央副井及新主井进风，中央风井（立井）和南风井（斜井）两个井筒回风。

矿井通风系统较为简单、稳定、可靠。

矿井采用机械通风，南风井主要通风机的型号为BDK-8-NO28（两台，一用一备，运转风机与备用风机具有同等能力），配套电机功率为500KW×2，转速为739r/min，额定电流62A。

中央风井新装备的两台主要通风机为ANN-2884/1400N型轴流式风机，额定转速为990r/min，叶片为11片。

主要通风机配套电机为Y560-6型电动机，额定转速990r/min，功率1250KW，额定电流140.7A。

南风井负压244mmH2O，双级-5°/-6.5°运行，主要通风机风量8290m3/min中央风井负压141mmH2O，30°运行，主要通风机风量9550m3/min，矿井有效风量15390m3/min，有效风量率86.3%，矿井等积孔8.1m2。

1.4防治自然发火情况

我矿所采的已组、戊组、丁组煤层均具有自然发火倾向性，已组煤层发火期只有1个月，丁、戊组煤层发火期2～3个月。

我矿坚持“预防为主、防治结合”的原则，在防治自然发火方面投入了大量的人力、物力、财力，从通风系统管理入手，合理配风，保持通风系统稳定，回采工作面结束及时高质量的进行封闭，减少采空区漏风防止自然发火。

地面灌浆站对采面进行随采随注，密闭和停采线注浆充填，做好预防性灌浆。

装备移动式制氮机两套，进行采空区预防性注氮。

束管监测系统更新换代后，实现了束管、气相色谱仪、计算机联网，可精确分析检测多种矿井气体成分。

坚持“3、6、9”防火普查制度，及时发现自然发火隐患、及时处理。

引进MEA防灭火剂等技术，治理巷道高冒高温点。

目前防火的重点是己16-17-22071综采面、己16-17-22101综采面和己组采空区。

己组采面风巷敷设注浆管路，机巷敷设注氮管路，坚持随采随注措施。

1.5综合防尘情况

矿制订完善了综合防尘管理制度和防尘岗位责任制，装备了（浅孔、长孔）煤体注水钻机、测尘仪等设备和仪器，采面做到随采随注、掘进工作面实现了湿式打眼。

除矿井总回风巷外，做到了有巷就有防尘管。

采区皮带上下山转载点安装了自动喷雾。

隔爆设施、净化水幕、转载点喷雾都严格按标准安装使用。

测尘合格率在80%以上。

1.6气象资料

日平均值：

最低气温-10度，最高气温32度。

年极值：

最低气温-15度，最高气温38度。

雷雨天数：

二十天。

月平均最气温：

24度。

1.铁路货车在运行过程中，并不总是直线运行，当列车在通过弯道时，依据铁轨特点，外侧与内侧之间有一倾角，其轮对轴承所受载荷分布不均，在轴向受力，使内圈与轴颈产生相对滑动，继而产生磨损导致配合松动。

2.轴承在压装过程中，因操作工人人为失误，造成轴承与轴颈配合过盈量选配不当，在运行中因相对滑动使轴颈尺寸发生变化，导致内圈与轴磨损。

3.随着重载运输的发展，轴重在不断增加，过去所使用的轴承在维修和运用安全性及可靠性方面存在的问题日益暴露出来。

第二章变电所位置及供电电源的确立

2.1变电所位置的确定

变电所位置合适与否，将直接关系到供电的可靠性，经济性和安全性。

因此变电所在地应条例以下几项要求：

1.尽量接近负荷中心；

2.交通运输方便；

3.便于各级电压线路的引入和引出

4.地质条件适宜（例避开滑坡、危岩压煤、躲开采空区等）

5.所址标高在家0年一遇的高水位上，应在水源的上侧，如煤场。

6.留有发展余地。

综合上述，结合单位所在地的实际情况将变电所建在标高160米处，综机厂南，主付井东，坑木厂东北。

2.2变电所供电电源的确定

2.2.1对供电电源的要求

1.电源一般取自然电源。

因煤矿是一类负荷企业，应由两回路独立电源供电。

2.对一类负荷的工矿的企业的两回路电源线路，当任一回路发生故障而停电时，另一回路应能担负起企业的全部负荷用电。

3.有一类负荷的工矿企业的两回路电源路上，不得分接任何负荷（特殊情况下，经有关部门批准，其一回路可受不分接负荷的限制）。

2.2.2供电电源及供电方式的确定

企业变电所的电源可从邻近的变电站和35KV母线T接。

通过平行双回路供电获得。

2.2.3电源进线方式的确定

确定两回路线路的运行方式，当一回路能担负起企业全部负荷，一回路备用。

第三章变电所的负荷统计与主变的选择

3.1变电所的负荷计算

负荷计算是为了选择变压器台数和容量，选择变电所电气设备和导线截面积。

确定测量仪表的量程，选择继电保护装置，提供重要的计算依据。

所以计算准确与否直接影响设计的供电质量。

根据我国设计部门现行工矿企业的供电设时常用需用系数法和二项系数法，本设计采用需用系数法。

3.1.1单组用电设备的负荷计算：

按下式计算：

Pca=KdeΣPn

Qca=Pcatgφmn

Sca=（Pca2+Qca2）1/2

式中：

Pca、Qca、Sca——该组用电设备的有功，无功视在功率计算值。

KW、kvar、kvA；

Kde——该组用电设备的需用系数。

该组用电设备的负荷电流按下式算：

Ica=Sca/1.732UN

Ica——该组用电设备的总负荷电流，A；

UN——电网的额定电压，KV

该组用是设备一年的耗电量是E=PcaTmax

E——该组用电设备全年和耗电量，KVA

Tmax——该组用电设备年最大负荷利用小时，KW.h

3.1.2变电所总计算负荷

将变电所务组用电设备的计算负荷相加，再来以组间最大负荷同时系数，即可求出变电所的总计算负荷。

PΣ=Ksd

QΣ=KSPΣQca

SΣ=（P2Σ+Q2Σ）1/2

PΣ,QΣ,SΣ—变电所负荷的总有功，无功，视在功率计算值KW,KVar,KVA

ΣPcaΣQca—变电所各组用电设备的有功，无功功率计算值之和。

Rsp,Ksq—各组用电设备最大负荷不能同进出现的组间最大负荷同时系数。

变电所的功率因数为

COSΦ=PΣ/SΣ

已某矿年产能力180万吨，地区电源为63KV

3.2负荷统计

3.2.1低压负荷的统计

负荷统计从线路末端开始逐级向电源统计。

然后参与全矿负荷统计。

下面是以地面工业广场进行计算.用电设备功率的确定。

由于煤矿大量负荷为长时工作制，其设备的功率的统计，等于其额定功率。

所用单相负荷按三相负荷记计算。

用电设备（组）的计算负荷。

用需用系数法。

现以主井提升辅助设备为例计算各组设备的计算负荷。

Kde=0.7COSΦWM=0.7则

Pca=KdeΣPN=0.7*259.8=181.9KW

Qca=QcatanΦWM=181.9×1.02=185.5KVar

Sca=（p2ca+q2ca）1/2=（181.92+185.52）1/2=259.8KVA

Ica=Sa/1.732UN=259.8/1.732×0.38=394.7A

地面工业广场低压负荷统计

ΣPca=181.9+158.8+...+256.0=1325.9RW

ΣQca=185.5+162.0+...+40.0=998.8KVAR

1）低压计算负荷：

工业广场低压计算

取KSP=0.95,KSQ=0.97

则：

pca1Σ=kspΣpca=0.95×1325.9＝1259.6kw

qcaΣ=kspΣqca=0.97×998.8=968.8kvar

bca1Σ=（p2ca+q2ca）1/2=（1259.62+968.82）1/2=1589.1kva

Ica1Σ=sca1Σ/1.732un=1589.1/1.732×0.38=2414.4

cosΦwm=pca1Σ/bca1Σ=1259.6/1589.1=0.793

配电变压器的选择。

因工业广场低压负荷有一类的辅助设备，为保证供电的可靠性须选两台变压器，每台变压器的计算容量为：

SNT≥ΣST=KtpScaΣ=0.7×1589.1=1112.4KVA

选SΦ—1250/10型变压器两台其技术数据。

变压器的负荷系数为

β=ScaΣ/2SNT

=1589.1/2×1250

=0.636

2）地面工业广场高压侧计算负荷。

工业广场低压计算负荷加配电变压器的功率损耗；即为6KV高压侧的计算负荷。

ΔPT=2×（Pit＋PNT2）

=2×（2.2＋11.8×0.636×0.636）

=13.9KW

ΔQT=2×（（I0%/100）SNT+（US%/100）SNTβ2）

=2×（1.3/100×1250+4.5/100×1250×0.6362）

=75.5KVAR

高压侧计算负荷：

PcaΣ=PcaΣ+ΔPT

=1259.6+13.9

=1273.5KW

QcaΣ=QcaΣ+ΔQT

=968.8+75.5

=1044.3KVar

ScaΣ=（P2caΣ+QcaΣ）1/2

=（1273.52+1044.32）1/2

=164.9KVA

IcaΣ=ScaΣ/1.732UN

=1346.9/1.732×6

=158.5A

COSΦWM=PcaΣ/ScaΣ

=1273.5/1646.9

=0.773

EΣ=ΣE=（636.7+714.6+...+55.6）=5305.0MW·h

将高压侧计算，参与全矿负荷统计，其它各组低压设备负荷计算同上。

全矿负荷统计

3.2.2高压用电设备（组）的计算负荷

其计算方法与上述辅助设备计算相同。

全矿高压负荷总计，将全矿各组高压侧计算负荷相加，即：

ΣPca=720+504+...+1212.8=9452.8KW

ΣQca=4464+313+...+1067.3=6512KVar

全矿计算负荷。

计算全矿6KV侧总的计算负荷应考虑各组间最大负荷相同时系数取Ksp=0.9，Ksq=0.95则:

PΣ=KspΣPac

=0.9×9452.8

=8507.5KW

QΣ=KspΣQca

=0.95×6512

=6186.4KVar

SΣ=（P2Σ+Q2Σ）1/2

=10519KVA

COΦNAT=PΣ/SΣ=8507.5/10519=0.809＜0.9

3.2.3功率因数的提高

电容器补偿容量计算

电容器所需补偿容量。

因全矿自然功率因数COSΦ=0.809低于0.9，所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.95以上即COPAT=0.95。

则全矿所需补容量为：

QC=PΣ（tanΦNAT-tanΦac）

=8507.5×（0.588-0.329）

=2203.4KVar

电容器柜数及型号的确定。

电容器拟采用双星接线按在变电所的二次线线上，因此先择标字为30RUAR。

额定电压为6.3/1.732KV的电容器。

装电容器柜中，每柜装15个。

每柜定为450KVAR，则电容器柜总数为

N=QC/qNC（UW/VNC）1/2

=2203.4/450×（（6÷1.732）/（6.3÷1.732））

≈6

由于电容器柜分接在两段母线上，且为了每段母线上的构成双星线，因此每段母线上的电容器应分成相待两组即N=N/4=6/4=1.5

取：

不小于计算整数N=5;变电所电容器总之为N=2×5=10台

电容器的实际补偿容量

Qac=qCN（UW/UNC）1/2

=450×10×（6÷1.732）／（6.3÷1.732）

=4081.6KVar

人工补偿后的功率因数

Qac=QΣ-QC=6186.05-4081.6=2105KVar

Sac=（P2Σ+Q2AC）1/2=8764.1KVA

COSΦac=PΣ/Sac=0.97

功率因数符合要求。

3.3主变压器的选择

由于本变电所有一类负荷，所以选择两台变压器。

当为两台同时工作时，每台变压器的容量SNT≥ST=Ktp×Sac=7888kVA经统计全矿一、二类负荷的计算有功功率8507.5KW无功功率2105KVar。

考虑到一段母线退出运行后，电容器补偿容量为总补偿容量