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1、矿井供电系统设计论文中国矿业科技大学毕业设计（论文）题 目：矿井供电系统设计摘要本设计讲述供电系统中各电气设备的设计过程，如高压配电箱、变压器、电缆的选择方法，并对其的整定及校验，书中详细叙述了电缆及设备的选择原则，井下供电系统采取各种保护的重要性。本设计方案根据煤矿安全规程、煤矿工业设计规范，坚持从实际出发、联系理论知识，在设计过程中，通过各方面的考虑，选用新型产品，应用新技术，满足供电的可靠性、安全性、经济性及技术合理性。通过设计并与本矿实际相结合，了解了煤矿供电系统运行和供电设备管理情况和煤矿生产管理的基本知识，使自己具有一定的理论知识的同时，又具有较强的实际操作能力及解决实际工程问题的

2、能力，根据矿井的实际情况，在老师和单位技术员的指导下，并深入生产现场，查阅了有关设计资料、规程、规定、规范。听取并收录了现场许多技术员的意见及经验，对矿所需设备的型号及供电线路等进行设计计算。关键词：矿井 供电 系统 设计绪 论一、本设计的目标 通过矿井的技改扩能，让我们知道矿井原供电系统不能满足技改后矿井的需要，为了有一个更完善的供电系统，并在“以风定产”“一通三防”的前提条件下，我们深深地清楚供电对矿井的重要性，以致通过供电系统的优化设计，来实现安全高效矿井；供电系统全以技改后进行设计。二、本设计内容体系结构通过供电理论方面的学习并与我矿矿井供电系统实际相结合，对矿井供电系统资料的掌握，来

3、优化原有不足的供电系统，使设计出的供电系统达到最大优化。设计内容体系具体如下：1）矿井概况。介绍矿井的地理位置、生产现状、通风结构、劳动组织等。2）矿井电气设备的设计过程，如高压配电箱、变压器、电缆的选择方法，并对其的整定及校验，3）概算供电费用。本着经济合理的原则，以最低的成本来换取最丰厚的利益。4）井下供电系统各种保护的整定及校验。第一章 井田概况11 交通位置荥经县皇仪乡六合煤厂位于荥经县皇仪乡渔泉河南岸，行政区划属荥经县皇仪乡杨湾村梁纸厂社，矿井位于渔泉公路旁，距荥经县城24km，荥经县至雅安市约45 km，雅安市至成都约130km，有高速公路和二级公路相通，交通较为方便。六合煤厂图1

4、-1-1荥经县皇仪乡六合煤厂交通位置图1、2 地形、地貌及水文矿区地处扬子准地台坳川西台陷之雅安凹褶束与龙门山宝兴褶断束的结合带边缘，为地质构造较复杂区。矿区及其周边地形地貌属构造侵蚀中至高山丘陵地貌，地貌分区为构造剥蚀串珠状中、高丘。地势南东高、北西低，顺层坡与陡坎交互，地形反差极大，地形切割中等强。区内海拔多在+950m以上，最高点位于井田中部，海拔+1402m，最低处位于主井西侧，海拔+950m，相对高差452m。地形坡度一般20左右，最大坡度约45。在矿区范围内无大的河流，均为溪流。地表水主要接受大气降水，其丰、枯取决于大气降雨量。矿区大气降雨较为丰富，地表水除部分沿岩石裂隙或层间渗入

5、地下外，大部分地表水是通过片流的形式汇入溪水，再汇入荥河，最终流入长江。地表水排泄为区内的重要排泄途径。1、3 气象及地震矿区地处四川盆地西缘，属中纬度偏南地带，为亚热带大陆性温湿季风气候区。其气象特征是：夏季炎热期长，冬季寒冷期短，潮湿多雨、雨量充沛。据县气象站的资料统计：多年平均降雨量为1267mm，68月为雨季，月平均最大降雨量为856.6mm(7月份)，月平均最小降雨量为0.2mm(12月份)，湿度大、云雾多、霜期短、日照少、秋雨连绵。冬春与夏秋，白天与早晚温差较大。荥经县多年平均气温15.3，最高气温为7月，达34.7，最低气温为1月，为-4.2，历年12月2月为冰冻降雪期。多年平均

6、相对湿度85%，最小为37%。矿区所在荥经县是一个地震多发区，地震震级一般为2.5-3.5级，震中多在荥经县城北及北西，最大一次地震为5.5级，自2002年至今，有小于3.5级地震记录5次。荥经县及附近地区，历史地震活动虽较频繁，但震级小，危害较轻，在四川省地震危险性强度分区表和地震烈度分区图上，该区划为危险性较小的C区，地震基本烈度区划属小于度区。据历史记载，区内未发生过灾害性地震，仅受到过少量微弱地震波及，震中远离矿区范围。1、4 矿区经济状况区内居住居民均为汉族，主要从事种植和采矿业。农作物以玉米、高梁、土豆、薯类等为主，经济作物有油菜籽、水果、茶叶等。1、5 水源和电源距该矿井8km有

7、荥经县木梯岩电站，距该矿井3km有荥经县皇仪乡岗上电站。荥经县木梯岩电站（属荥经县石滓皇仪供电所管理）和荥经县皇仪乡岗上电站己并入荥经县电网，六合煤矿己与荥经县皇仪乡岗上电站和荥经县石滓皇仪供电所签订了供电协议。本矿工业和生活用水水源取自主斜井侧溪沟水作为水源，该水源水质较好，经校核满足矿井扩建后的用水需要。第二章 地质特征2、1 地层区内出露地层不齐全，最老为中三叠系雷口坡组，最新为侏罗系及第四系松散堆积物，仅有4个正式地层单位。由老至新分述如下。（一）中三叠统雷口坡组（T2l）为区内出露的最老地层体。分布于西部（向斜西翼）武同庙、余家湾、红茶园一线，呈近南北向展布，与上覆须家河组平行不整合

8、接触，厚约250m（未见底）。岩性为：下部灰色细粗粒砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩夹煤线；中部灰色灰岩；上部紫色钙质粉砂岩薄层泥灰岩、灰色薄至中厚状泥灰岩与灰岩互层。（二）上三叠统须家河组（T3xj）分布于大部分地区，是区内的主要含煤地层，总厚约253811m，平均厚564m，与下伏雷口坡组平行不整合接触，与上覆自流井组整合接触。共划分为三段，各段岩性特征分别为：一段（T3xj1）：厚约105m左右，假整合于下覆雷口坡组之上。岩性为灰、黄灰色中至厚层粗细粒长石石英砂岩为主，次为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩夹煤层。旋回结构多而明显，下部各旋回的砂岩粒度粗，含砾石。个别具斜层理，旋回间冲刷接触明显

9、，由于冲刷作用使两旋回合为一体的现象时可见及，上部砂岩粒度变细，各旋回的泥质岩增多，此段含煤6-8层，多分布于中部及上部，均为局部可采煤层。二段（T3xj2）：厚约180m与一段整合接触，为区内主要含煤段。岩性为灰、深灰、黄灰色薄至中厚层中至细粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成。上部岩性稳定，以泥岩、砂质泥岩及粉砂岩为主，夹细砂岩及泥质细砂岩。下部砂岩层居多，粒度粗，发育斜层理及水平层理、波状层理，由具粗至细的旋回结构构成，岩相变化较大（常见河流向河床相横向接触）。此段含煤10余层，区域可采煤层主要是双龙和三荒四炭两层，其余均为局部可采煤层或煤线。在砂质泥岩、粉砂岩及泥岩中常见含

10、结核状或似层状菱铁矿，含新芦木、苏铁及蕨类等化石。三段（T3xj3）：发育于全区，且物质成份近似，厚约270m，与上覆及下伏二段整合接触。一般由灰、浅灰、黄灰、深灰色中至厚层中细粒长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、砂质页岩等组成多个沉积旋回。中下部产淡水瓣鳃化石，偶见煤线或团块。（三）中下侏罗统自流井组（J1-2z）出露于向斜核部，由紫、灰色泥岩、砂质泥岩及灰色砂岩、钙质砂岩等组成。与下覆须家河组三段整合接触，厚192-257m，厚度、岩性较稳定。以紫、紫灰色中至厚层状长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，砂岩与砂质泥岩或泥岩常互为夹层。（四）中侏罗统新田沟组（J2xt）为区内除第四系外的最

11、新地层，出露于向斜核部（矿区东部），与中下侏罗统自流井组整合接触，厚约360m。岩性为灰色中至厚层状细粒长石石英砂岩、薄层钙质细砂岩、紫色泥岩夹灰绿色薄层粉砂岩或泥质粉砂岩。上部砂岩中夹泥灰岩，砂岩具斜层理。（五）第四系：主要为现代坡、残积层及冲洪积层，后者普遍发育于各级沟、河谷地带，其厚度不等，一般5m左右。现代坡、残积层分布于较缓坡地带，地形较为平缓，以残积为主，为灰色含角砾砂土、亚粘土层，厚0.51m。有庄稼地及少量居民点。2、2 构造井田位于四川盆地西缘北端，区域上地处扬子准地台四川台坳川西台陷之雅安凹褶束与龙门山宝兴褶断束的接合带边缘，地质构造较复杂。区内为荥经大向斜南段倾伏端，两翼

12、为断裂切割。主要构造线为北西南东向、近南北向，部分北东向褶皱、断裂，褶皱背斜紧密，向斜开阔平缓。2、3 煤层区内含煤地层为上三叠统须家河组（T3x），含煤层位是须家河组第一、二段，共含煤九层，由上而下分别为：蛮炭、三荒四炭、大双龙、双龙、上连、下连、独连子、硬板炭和宽沙炭。其中三荒四炭、双龙煤层为区域可采煤层，其余为局部可采煤层。三荒四炭煤层层位全区稳定，上距蛮炭17.88m，下距大双龙煤层70.30m；双龙煤层位于煤组的中段，上距大双龙煤层28.04m，下距上连煤层6.2735.51m；下连煤层仅居于上连煤层之下，上距上连煤层4.63m，下距宽砂炭116.67m。本矿井批准开采双龙煤层，该煤

13、层赋存于须家河组第二段地层中，为全区可采煤层。煤层倾角812，一般由2个煤分层组成。上分层厚0.060.59m，平均0.42m；下分层厚0.060.47m，平均0.26m。开采区域煤层平均厚0.56m。夹矸多为泥岩及粉砂质泥岩，厚0.030.70m，平均厚0.33m。煤层顶板为薄层砂质泥岩夹粉砂岩，底板为砂质泥岩及粉砂岩2、4 矿井水文地质1、地表水在矿区范围内无大的河流，均为溪流。地表水主要接受大气降水，其丰、枯取决于大气降雨量。矿区大气降雨较为丰富，地表水除部分沿岩石裂隙或层间渗入地下外，大部分地表水是通过片流的形式汇入溪水，再汇入荥河。地表水排泄为区内的重要排泄途径。2、地下水矿区地下水

14、主要含水层各特征分别如下：1）、第四系孔隙含水层矿区第四系堆积物遍布全区，主要为坡残积层，由风化砂质粘土及岩石碎屑组成，厚度多在5米以内，其位置较高者为透水层，反之则为弱含水层。地下水多由此层分散泄出。2）、中下侏罗统自流井组、新田沟组孔隙、裂隙含水带主要由厚层状长石石英砂岩含水，厚度大于300米，其内泉水流量小于2公升/秒，呈下降泉泄出。水源主要由降水补给，本层整合于下伏煤系地层之上，其地下水可直接补给煤系层含水带。3）、上三叠统（须家河组）煤系层孔隙、裂隙含水带为矿区的含煤地层，主要由页岩、细砂岩、中粒长石石英砂岩组成，总厚大于300m，为一背斜构造，有数层不透水的页岩、泥质砂岩。深部断裂

15、不发育，形成自流水，接近地表处裂隙较发育，形成风化裂隙潜水带。埋深一般小于10m，其水主要由大气降水补给，并排泄于低洼地及沟谷。在下部中粗粒砂岩形成孔隙含水带，厚约200m。该层中地下水出露普遍，泉水流量一般小于3公升/秒，多沿层面裂隙或构造裂隙涌出。4）、中三叠统雷口坡组以泥质类岩为主，夹砂质页岩，结晶泥质灰岩厚大于50m，未见喀斯特现象，只有雨季在局部见有泉水流出，流量2.5公升/秒，旱季无水，属微弱至不含水层。上述岩层中，细砂岩、长石石英砂岩为含水层，页岩、泥质砂岩、泥岩为隔水层。综上所述，地下水类型主要为坚硬裂隙、孔隙水，由大气降水补给，水文地质条件属简单类型。据我矿测定，矿井+818

16、m水平正常涌水量10m3/h，最大涌水量20m3/h，矿井水主要来自斜井揭穿含水层水；+775m水平涌水量极少，正常涌水量0.3m3/h，最大涌水量0.6m3/h。2、5 矿井开采条件1、瓦斯依据雅市安监【2010】340号雅安市安全生产监督管理局对该市2010年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复：矿井CH4绝对涌出量为6.19m3/min，相对涌出量为53.03m3/t，属高瓦斯矿井。2、煤尘根据四川省煤炭产品质量监督检验站检测报告，本矿开采的双龙煤层煤尘无爆炸危险性。3、煤层自燃倾向性根据四川省煤炭产品质量监督检验站检测报告，本矿开采的双龙煤层自燃倾向性等级为级，属不易自燃煤层，历年开采未发生过

17、煤层自燃现象。4、地温矿井地温正常，无热害影响。5、冲击地压根据本矿井及周边矿井开采情况，矿井无冲击地压。第三章 供电系统3.1 供电电源设计矿井采用两回路电源供电。一回来至荥经县木梯岩电站（属荥经县石滓皇仪供电所管理），电压10KV，供电距离8km，采用一趟架空线路输送至地面变电所。另一回来至荥经县皇仪乡岗上电站，电压10KV，供电距离3km，采用一趟架空线路输送至地面变电所。正常情况下。矿井电源应采用分列运行方式。若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续行和可靠性。带电备用电源的变压器应热备用；若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行。3.2 电源线路截面选择1、按经济电流

18、密度选择电源线路截面: 开采后期井下最大负荷时计算有功电力负荷654.4KW. 电源线路截面;A1=In/J=41.98/1.15 =36.5 mm2式中： A电源线路计算截面, mm2；In电源线路中正常负荷时持续电流，In=SB1/(Ue cos) =654.4/( 100.9) =41.98；J经济电流密度，A/mm2,，钢芯铝绞线取J=1.15A/mm2由设指查取电源线路型号为：LGJ-350型钢芯铝绞线2、校验方法： （1）、按持续允许电流校验电缆截面： 查表得线路LGJ-350型钢芯铝绞线安全载流量；环境温度为25时为220A,考虑环境温度40时温度校正系数0.81，则IX2 =2

19、200.81=178.2(A),IX=178.2AI=41.98A, 电源线路安全载流量符合要求。(2)、按电压损失校验电源线路截面：查表得线路LGJ-350型钢芯铝绞线单位负荷矩电压损失百分数；当cos=0.9时为0.824%/MW.KM.计算有功电力负荷654.4KW.来至荥经县木梯岩电站电源线路电压降（长度8Km）U1%=0.654480.824%=4.31%5%.合格来至荥经县皇仪乡岗上电站电源线路电压降（长度3Km）U2%=0.654430.824%=1.62%5%.合格根据以上计算结果，矿井双回路电源线路选用LGJ-350型钢芯铝绞线，并能为矿井后期扩能留有余量。矿井采用双回路电源

20、线路，当任一回路出现故障或检修时，另一回路可承担井下所供范围内全部负荷用电。3.2 电力负荷设备总台数： 43台设备工作台数： 34台设备总容量： 1383.3kW设备工作容量： 1006.4kW有功负荷： 654.4kW无功负荷： 396.24kVAR功率因数： 0.76补偿用电容器总容量： 150kVAR补偿后无功负荷： 246.24kVAR 补偿后功率因数： 0.94吨煤耗电量： 37.9kW.h/t附电力负荷统计表。 电力负荷计算表序号用电设备名称电压（V）数量（台）设备容量（kw)需要系数costg计算负荷最大负荷利用小时数年耗电量(kw.h)选用变压器(kvA)总数工作总容量工作容

21、量 有功 无功视在 kw kvarkvA一、井下负荷A、带区变电所1刮板输送机6602260600.680.71.0240.841.6239601615682煤电钻127424.82.40.50.61.331.21.606607923刮板转载机6601122220.680.71.0214.9615.26396059241.64带式输送机6601140400.680.71.0227.227.7539601077125提升车绞车6603366660.60.71.0239.640.40660261366局部通风机6604244220.90.80.7519.814.8518.0079201568165

22、07截煤机6602260600.70.80.754231.501980831608乳化液泵6601155550.70.80.7538.528.881320508209探水钻66011440.40.71.021.61.6310泥浆泵660112.22.20.40.71.020.880.9011潮式喷浆机660115.55.50.40.71.022.22.2412信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256小计2117365.5341.1230.54207.51310.172*400B、中央水泵房1水泵66032135900.750.80.7567.550.633300

23、2227502信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256C、+775m水泵房1水泵6603222.5150.750.80.7511.258.443300371252信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256B、C合计64161.510982.3560.81102.379488892200井下合计2721527450.10.759312.89268.31 412.18 电力负荷计算表序号用电设备名称电压（V）数量（台）设备容量（kw)需要系数costg计算负荷最大负荷利用小时数年耗电量(kw.h)选用变压器(kvA)总数工作总容量工作容

24、量 有功 无功视在 kw kvarkvA二风井负荷1主要通风机380213001500.90.80.75135101.25876013140002瓦斯抽放泵38021150750.850.80.7563.7547.8133002475003空压机38021150750.80.80.756045.0033002475004其他380/22010100.70.71.0277.14180018000小计636103100.8265.8201.20333.33补偿后0.93265.8105.20285.862400补偿电容96三地面负荷1架空乘人器3801130300.50.71.021515.303

25、300990002提升绞车380111101100.80.71.028889.7833003630003木工加工房380/22012.812.80.40.61.335.126.831980253444矿灯充电2204.54.50.80.80.753.62.704620207905生活设施380/22025250.90.850.6222.513.942310577506煤翻车机38011440.80.80.753.22.4132052807矸翻车机38011440.80.80.753.22.4132052808机修车间380/2206636360.40.61.3314.419.2237609其他380/22020200.50.71.021010.202165033000合计1010246.3246.30.760.86165162.75231.82460204补偿后0.9316566.75178.02250补偿电容96全矿合计43341383.31006.40.76743.7440.26864.2有功0.88654.4396.24无功0.9补