煤矿工作面供电设计毕业设计.docx
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煤矿工作面供电设计毕业设计
南京工业大学毕业论文
永固煤矿3414工作面供电设计
姓 名孟繁光
学 院南京工业大学
专 业电气自动化
摘要
本设计初步设计了永固煤矿3414工作面的供电设计。
其设计进程要紧包括负荷计算、电缆选型计算、电气爱惜整定计算、供电方案等。
通过对永固煤矿3414工作面的负荷统计,用需用系数法进行负荷计算,为电气设备的选择及校验提供了数据。
依照煤矿供电系统的特点,制定了3414工作面的供电方案。
并依照电流整定值和相关数据的校验,选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。
关键字:
负荷计算;电缆选型;供电方案;电气爱惜
一.摘要2
二.概述4
(一)设计依据4
(二)设计目的及范围4
(三)矿井基础资料4
三.供电方案5
四.电力负荷计算6
(一)负荷计算的目的6
(二)负荷计算的方式6
(三)供电系统总电压损失7
五.电缆选型10
(一)工作电流10
(二)按持续许诺电流选择电缆截面11
(三)启动条件效验电缆截面11
六.电气爱惜整定计算12
工作面供电系统图15
致谢16
参考文献17
二、概述
本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识,培育分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的大体技术。
电力是现代煤矿的动力,第一应该保证供电的靠得住和平安,并做到技术和经济方面合理的知足生产的需要。
由于煤矿生产条件的特殊性,对供电系统有特殊的要求,尤其是煤矿工作面供电系统是整个煤矿供电的主心骨,对整个煤矿供电的平安,靠得住,经济具有举足轻重的作用。
针对矿井负荷的用电要求,依照需要系数法进行了负荷计算。
按安装地址、运行环境和利用要求对电气设备的规格型号进行选择,并对它们进行动稳固和热稳固校验。
(一)、设计依据
一、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的《矿山电力设计标准》。
二、电力工程电气设计手册(电气一次部份)。
3、煤矿电工手册。
(二)、设计目的及范围
本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识,培育分析问题、解决问题的能力。
本论文的设计范围包括:
(1)供电方案的选择;
(2)电力负荷计算;
(3)电缆选型;
(4)电气爱惜整定。
(三)矿井基础资料
永固煤矿位于安徽省萧县境内,行政区划属永固镇,即闸河煤田中部:
在萧县东南16km。
北以18勘探线为界,南至12勘探线。
东起煤层露头,西至向斜轴。
矿区中心点坐标为X=3769500,Y=39495700,面积3km2,开采深度-50m至-500m,矿区地理坐标:
东经116°59′39″,北纬34°03′13″。
矿区内有公路北通萧县、徐州,南至宿州,连霍、徐~合高速公路在矿区的北侧、东侧通过;铁路有符夹线从矿区西边通过,并与陇海线、津浦线相连,交通十分便利。
矿区位于闸河平原,地形平坦,地面标高为32~37.60m,由西向东慢慢增高,过渡到皇藏峪复式背斜,即平原与低山的分界,东西双侧为千山相山山脉,一样海拔在200~350m,矿区西北侧及西部有闸河由北向南流过。
永固煤矿是华润天能徐州煤电和萧县人民政府联办的国有煤矿。
1987年2月20日破土兴修,1990年12月24日建成投产。
设计生产能力9万吨/年,2007年经安徽省经济委员会及安徽省煤炭平安监察局核定生产能力为18万吨/年。
矿井采纳三路6kv电源供电,一、二路电源来自淮北矿务局石台煤矿35kv变电所两段不同的6kv母线,线路长度均为km。
一回路主供井下;二回路带电热备用;三回路来自永固35KV变电所,线路长度km,三回路主供地面。
通过联络开关三路电源均能独立担负全矿井负荷。
矿井现有六个固定变电所,即地面变电所、—150变电所、中央采区—300变电所、南翼采区—300变电所、—450变电所、341采区变电所。
入井高压为6kv,井下中央变电所均为两路电源供电。
矿井抽风机、主提升机、主排水泵等重要负荷均采纳双回路供电。
井下采掘工作面供电电压为660V,采掘工作面采纳专用线路供电,局扇另设一条备用电源,工作面主局扇电源和备用局扇电源别离由不同的变压器供电。
工作面供电均设有风电闭锁(利用局扇的工作面)和瓦斯电闭锁装置,局扇开关全数配置主备自换开关,当其中一路停电时可自动切换到另一路供风,保证工作面供风不中断。
三、供电方案:
工作面溜子道设备:
信号综保、皮带机、22kW溜子、40kW溜子、绞车电源,由341采区变电所变压器66号馈电开关提供。
在341皮带运输巷处(进风侧)安装一台真空开关作为电源开关,并兼作瓦斯电闭锁开关。
工作面材料道设备:
乳化泵、潜水泵、11.4绞车电源,由341采区变电所变压器65号馈电开关提供。
在341皮带运输巷处(进风侧)安装一台真空开关作为电源开关,并兼作瓦斯电闭锁开关。
供电电压品级均为660V。
供电线路长度:
溜子道电源线路:
干线长度:
150m,支线长度(最远):
510m
材料道电源线路:
干线长度:
150m,支线长度(最远):
780m
电缆敷设线路:
溜子道电源线路:
-341采区变电所----341皮带运输巷(断路)-----工作面溜子道
材料道电源线路:
-341采区变电所----341皮带运输巷(断路)-----工作面材料道
四、电力负荷计算
(一)负荷计算的目的:
为一个企业或用电户电,第一要解决的是企业要用多少度电,或选用多大容量的变压器等问题,这就需要进行负荷的统计合计算,为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、和继电器爱惜的整定等提供技术参数。
负荷计算的目的是为了解用电情形,合理选择供配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器等。
负荷计算过小,那么依此选用的设备和载流部份有过热的危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者阻碍供电系统的平安运行。
负荷计算偏大,那么造成设备的浪费和投资的增大。
为此,正确的负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统平安、经济运行的必要手腕。
(二)负荷计算的方式:
供电设计经常使用的电力负荷计算方式有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。
需用系数法计算简便,对任何性质的企业负荷均适用,且计算结果大体上符合实际。
公式简单,计算方便只用一个原始公式
就能够够表征普遍的计算方式。
该公式对用电设备组、车间变电站乃至一个企业变电站的负荷计算都适用。
对不同性质的用电设备、不同车间或企业的需用系数值,通过几十年的统计和积存,数值比较完整和准确,查取方便,因此为我国设计部门普遍采纳。
溜子道电源:
表4-1电力负荷统计表
设备名称
规格型号
数量
备用
电机功率(kW)
额定电压(V)
皮带
DST-50-22
3
66
660
皮带
2
15
660
溜子
SGB-420/22
1
22
660
溜子
SGB-420/40
1
40
660
信号综保
1
4
660
绞车
3
660
合计
(取需用系数Kx=0.6Cosφ=0.6)那么:
P=Kx×∑×1=95kW
材料道线路:
表4-2电力负荷统计表
设备名称
规格型号
数量
备用
电机功率(kW)
额定电压(V)
信号综保
1
4
660
绞车
3
660
乳化泵
2
1
37
660
潜水泵
1
660
合计
(取需用系数Kx=0.6Cosφ=0.6)那么:
P=Kx×∑×=kW
(三)供电系统总电压损失:
一、溜子道电源:
a、变压器的电压损失ΔU变
变压器的电压损失计算
ΔUB%=ΣSB/Se(Ur%cosφpj+Ux%sinφpj)
式中:
ΣSB—变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA;Se—变压器额定容量;
Ur%—变压器额定负荷时,电阻压降百分数;Ux%—变压器额定负荷时,电抗压降百分数。
式中:
Pd—变压器短路损耗。
式中:
Ud%—变压器额定负荷时,阻抗压降百分数。
式中:
U2e—变压器二次侧额定电压。
对KBSG2-T-315/6型变压器的电压损失为
β=
KBSG2-T-315/6型变压器短路损耗Pd=2200W,变压器额定负荷时,阻抗压降百分数Ud%=4。
取cosψpj=0.6,sinψ
Ur%=
ΔUB%=β(Ur%cosφpj+Ux%sinφpj)×××
=690×
b、干线电缆的电压损失ΔU干
干线电缆中的电压损失值的计算
ΔUG=
式中:
SG--干线电缆导线截面,mm2;LG--干线电缆长度,m;ΣPe--电缆负荷的总额定功率,kW;γ--电导率m/Ωmm2。
ΔUG=
=
c、支线电缆的电压损失ΔU支
支线电缆中的电压损失值的计算
ΔUZ=
式中:
SZ—电缆导线截面,mm2;LZ—支线电缆长度,m;PZ—电动机的额定功率,kW;Kf—负荷率;ηd—电动机效率。
ΔUZ=
=
V
d、总电压损失ΔU
ΔU=ΔUB+ΔUG+ΔUZ=12.5+10+25=V
660V供电系统中许诺电压损失96V。
即:
ΔUY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96V
ΔU=V<ΔUY=96V
故本线路的电缆选择合格,能够知足运行要求。
2材料道电源:
a、变压器的电压损失ΔU变
变压器的电压损失计算
ΔUB%=ΣSB/Se(Ur%cosφpj+Ux%sinφpj)
式中:
ΣSB—变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA;Se—变压器额定容量;
Ur%—变压器额定负荷时,电阻压降百分数;Ux%—变压器额定负荷时,电抗压降百分数。
式中:
Pd—变压器短路损耗。
式中:
Ud%—变压器额定负荷时,阻抗压降百分数。
式中:
U2e—变压器二次侧额定电压。
对KBSG2-T-315/6型变压器的电压损失为
β=
KBSG2-T-315/6型变压器短路损耗Pd=2200W,变压器额定负荷时,阻抗压降百分数Ud%=4。
取cosψpj=0.6,sinψ
Ur%=
ΔUB%=β(Ur%cosφpj+Ux%sinφpj)×××
=690×
b、干线电缆的电压损失ΔU干
干线电缆中的电压损失值的计算
ΔUG=
式中:
SG--干线电缆导线截面,mm2;LG--干线电缆长度,m;ΣPe--电缆负荷的总额定功率,KW;γ--电导率m/Ωmm2。
ΔUG=
=
c、支线电缆的电压损失ΔU支
支线电缆中的电压损失值的计算
ΔUZ=
式中:
SZ—电缆导线截面,mm2;LZ—支线电缆长度,m;PZ—电动机的额定功率,KW;Kf—负荷率;ηd—电动机效率。
ΔUZ=
=
V
d、总电压损失ΔU
ΔU=ΔUB+ΔUG+ΔUZ=12.5++=V
660V供电系统中许诺电压损失96V。
即:
ΔUY=U2e-0.9Ue=690-0.9×660=96V
ΔU=V<ΔUY=96V
故本线路的电缆选择合格,能够知足运行要求。
五、电缆选型计算
(一)工作电流:
A溜子道电源:
Ig=P××Un×Cosφ)
=95××660×
=138A
B材料道电源:
Ig=P××Un×Cosφ)
=××660×
=86A
(二)按持续许诺电流选择电缆截面:
表5-1橡套电缆长时许诺负荷电流表
芯线截面mm2
4
6
10
16
25
35
50
70
长期允许电流A
36
46
64
85
113
138
173
215
依照长期许诺电流及我矿现有电缆情形,和尔后负荷转变。
选择50mm2非延燃型矿用橡套电缆作为干线电缆和支线电缆。
(其长期许诺电流为173A)能够知足要求。
(三)启动条件效验电缆截面
溜子道电源:
(按最远处溜子启动,其它设备同时运行时计算)
①确信电机的最小电压启动电流
查《煤矿电工手册》表10-5-8得α=MQe/Me=2.7K=1.3那么:
最小启动电压为UQZX=Ue×√K/α=458V
最小电压启动电流为:
IQZX=IQe×UQZX/Ue=40×6×458/660=166A
②启动电流在各段中的电压损失
a、干线中电压损失
ΔUQ干=√3×IQZX×L干×Cos∮/(γ×S干)
×166×150××50)
=12V
b、支线中的电压损失:
ΔUQ支=1.732×IQZX×L支×Cos∮/(γ×S支)
×166×780××50)
=63V
最远一部溜子启动,其余设备正常运转时的实际启动电压为:
UQ=Ue-∑ΔUQ=660-47.5-12-63=V>458V合格
材料道电源:
(按最远处乳化泵启动,其它设备同时运行时计算)
①确信电机的最小电压启动电流
查《煤矿电工手册》表10-5-8得α=MQe/Me=2.7K=1.3那么:
最小启动电压为UQZX=Ue×√K/α=458V
最小电压启动电流为:
IQZX=IQe×UQZX/Ue=75×6×458/660=312A
②启动电流在各段中的电压损失
a、干线中电压损失
ΔUQ干=√3×IQZX×L干×Cos∮/(γ×S干)
×312×150××50)
=22V
b、支线中的电压损失:
ΔUQ支=1.732×IQZX×L支×Cos∮/(γ×S支)
×312×200××50)
=30V
最远一部溜子启动,其余设备正常运转时的实际启动电压为:
UQ=Ue-∑ΔUQ=660-49.4-22-30=V>458V合格
六、电气爱惜整定计算
溜子道电源:
一、工作面断路开关处的两相短路电流I
(2)d
a电缆的实际长度:
150米50mm2,折算长度为150米。
b查表得两相短路电流为:
I
(2)d=3380A
二、工作面最后一台设备处两相短路电流I
(2)d
a电缆的实际长度:
干线150米50mm2;支线电缆780米50mm2(折算长度为930米)
b查表得两相短路电流为:
I
(2)d=777A
3、变电所内3414溜子道电源馈电开关(66号)馈电开关整定计算:
∑Ie=124A
取变电所内馈电开关过载整定值为:
160A
短路整定值为:
800A
灵敏效验:
K=3380/800=>1.5合格
4、工作面断路开关整定计算:
已知:
∑Ie=124A
Iz≤∑Ie
I
(2)d/8Iz≥
灵敏效验:
777/8*80=1.21合格
取断路开关整定值为:
80A
序号
设备名称
整定值(A)
备注
1
工作面断路开关
80
2
DST-50-22皮带机
24
3
9
4
SGB-420/22溜子
24
5
SGB-420/40溜子
48
6
9
7
13
表6-1溜子道电气设备整定表
五、材料道电源:
①断路开关处的两相短路电流I
(2)d
a电缆的实际长度:
150米50mm2,折算长度为150米。
b查表得两相短路电流为:
I
(2)d=3380A
②材料道最后一台设备处两相短路电流I
(2)d
a电缆的实际长度:
干线150米50mm2;支线电缆510米50mm2(折算长度为660米)
b查表得两相短路电流为:
I
(2)d=1056A
③变电所内3414材料道电源馈电开关(65号)馈电开关整定计算:
∑Ie=100A
取变电所内馈电开关过载整定值为:
120A
短路整定值为:
800A
灵敏效验:
K=3380/800=>1.5合格
④断路开关整定计算:
已知:
∑Ie=100A
Iz≤∑Ie
I
(2)d/8Iz≥
灵敏效验:
1056/8*100=合格
取断路开关整定值为:
100A
序号
设备名称
整定值(A)
备注
1
材料道断路开关
100
2
9
3
13
4
9
5
44
表6-2材料道电气设备整定表
图1工作面供电系统图
致谢
在本论文设计进程中我的指导教师给予了悉心的指导。
在毕业设计期间,他给予了我极大的指导和帮忙,为我指明了方向,他那认真负责的工作作风、诲人不倦的精神风度、严谨求实的治学态度给了我专门大的鼓舞和鼓励。
通过本次设计我不仅对电气自动化专业知识有了一次系统的学习,巩固了我三年来所学的各门学科的知识,而且也真切感受到了教师的学识渊博和教师严谨认真的治学态度,我深知还有很多东西需要学习。
在以后的学习和工作中会加倍的尽力,争取以优良的成绩回报教师的教育之恩。
值此毕业论文完成之际,特向教师表示我最衷心的感激和祝愿。
我还要感激在我函授三年里所有的教师们,感激他们在这几年诲人不倦的教诲,他们那认真负责的态度,和优秀的职业道德是我学习的表率,在以后的工作中我将以他们我标杆端正自己的工作态度和职业道德。
正是得益于他们的辛勤培育,我才有能力完成这次毕业设计,在此特向所有恩师表示我最高贵的敬意和最真挚的谢意!
我在此还要感激帮忙我完成毕业设计的同事们,专门是窦志强和蒋萍同志,他们在我设计的进程中给予了我专门大的帮忙,对文档的编排和CAD的制图他们均给予了我专门大的帮忙和指导在此我特向他们表示由衷地感激!
参考文献
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