电工课程设计说明书.doc

河 南 理 工 大 学 课程设计说明书 题目：采区供电系统设计学 号： 411015722039姓 名： 郑 雄 兵班 级： 2010矿山机电指导老师： 杨 海 柱目录一、 概述- 1 -二、 采区变电所变压器的选择- 1 -三、 高压电缆的选择- 4 -四、 高压配电装置的选择- 6 -（一） 高压总进线配电装置的选择- 6 -（二） 各分路高压配电装置的选择- 7 -五、 所变及移动变电站低压馈电开关的选择- 7 -六、 各分馈开关出线干线橡套电缆的选择- 7 -七、 高低压开关的整定值的计算- 13 -（一） 低压馈电开关整定值的计算- 13 -（二） 高压配电装置整定值的计算- 14 -八、 供电系统图中所标各短路点的两相短路电流- 16 -九、 设计采区供电系统线路图- 18 -十、 设计小结 - 20 -采区供电系统设计一、 概述晋城矿区某煤矿随着开采深度的进一步加深，为延长矿井的使用服务年限，现准备开采六号煤层。根据该煤矿井田的布置，将井田范围内的六号煤层分为两个采区，即C16和C26采区。该矿生产技术部门已经把C26采区的工作面设计完成。现根据开采设计对C26区的供电系统进行设计。采区供电计算在开拓系统、采煤方法及采区生产机械确定之后才能进行。在进行计算时，根据巷道布置、采区变电所的位置及采区机械设备的分布来设计采区供电系统。并在此基础上，选择变压器的容量及型号，并确定其台数；选择采区供电电缆，计算短路电流；选择开关及对各种保护装置进行整定计算。二、 采区变电所变压器的选择 采区变压器的选择包括选择变压器容量、型号及确定台数； 变压器的需用容量选择过大会造成浪费，过小会使变压器过负荷运行。在设计中通常使用下列公式来确定变压器的需用容量SB.J: 式中: SB.J-变压器的计算需用容量;(KVA) Pe-联接到变压器的用电设备的总额定容量;(KW)Kf-负荷率.即用电设备的实际负荷与其额定负荷之比;对采区来说,一般取0.70.8,此处取0.75Kt-同时率;即采区同时运转的用电设备额定容量之和与全部用电设备额定容量之和的比值,此值通常小于1,一般取0.80.9,此处取0.80COSP.J-电动机的加权平均功率因数,一般可取0.80.9,此处取0.80p.J-电动机的加权平均效率, 一般可取0.80.9,此处取0.85 w-低压电网效率,此值通常取0.80.95,此处取0.92C16采区总的供电负荷见表一于是 =1242(KVA) 考虑到C216作面走向长达1300M,从采区变电所低压供电的干线电缆长达1600M,干线电缆的电压损失较大,无法保证供电质量。因此拟在C116工作面机巷设置移动变电站给C116工作面机巷及附近的所有机电设备供电。C216作面机巷移动变电站所带的负荷见表二表一 C26区供电负荷统计表设备名称型号台数额定功率工作负荷安装负荷排水泵125D25×8375KW150KW225KW胶带输送机DP1040/800390KW270KW270KW胶带输送机DP340/800240KW80KW80KW乳化液泵RB80/200437KW74KW148KW刮板输送机SGW-40T1155KW605KW605KW局部通风机JBT-52222/11KW33KW33KW调度绞车JD-25125KW25KW25KW调度绞车JD-11.4211.4KW22.8KW22.8KW潜水泵BQK-174KW28KW28KW煤电钻MZ-1291.2KW7.2KW10.8KW合计441295KW1447.6KW设备名称型号台数额定功率工作负荷安装负荷胶带输送机DP1040/800190KW90KW90KW胶带输送机DP340/800240KW80KW80KW刮板输送机SGW-40T5/155/40KW310KW310KW局部通风机JBT-52111KW11KW11KW耙斗机P-15B111KW11KW11KW调度绞车JD-11.4111.4KW11.4KW11.4KW潜水泵BQK-I44KW16KW16KW煤电钻MZ-1231.2KW3.6KW3.6KW合计18533KW533KW 表二 C216作面机巷移动变电站所带的负荷统计表1.C216机巷移动变电站所需容量的计算 : 2.C26变电所的变压器所需容量: 根据以上计算及磁窑堡煤矿现有变压器的情况, C116工作面机巷移动变电站可选用一台KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站; C26电所的变压器可选用两台KS7-400/6/0.69型矿用变压器。三、 高压电缆的选择 C26区变电所的高压电源由老井井下中央变电所引出, C16采区变电所距离老井井下中央变电所650M,考虑到两个变电所内电缆敷设的长度,高压电缆的总长度LGYLGY=1.1LSH =1.1×650 =715(M)按经济电流密度选择高压电缆截面： 式中： A-电缆截面，mm2 I-正常负荷时，井下总的持续工作电流，A n-不考虑入井电缆损坏时，同时工作电缆的根数，C26正常时为一根高压电缆供电； J-经济电流密度，A/mm2表三 电力电缆经济电流密度 年最大负荷利用时（h） 经济电流密度（A/mm2） 铜芯电缆 铝芯电缆 钢芯铝铰裸导线 10003000 2.5 1.93 1.65 30005000 2.25 1.73 1.15 5000以上 2 1.54 0.9正常负荷时，井下总的持续工作电流In: 式中： -线路的长时间最大工作电流,A -高压电缆所带用电设备的额定功率之和计算的需用容量C16采区SB.J =1242KW -高压额定电压, Ue=6.3KV 于是按经济电流密度选择的高压电缆最小截面Amin = =（mm2）根据以上计算,C16采区的高压电源电缆可选择主芯线截面为50 mm2的YJV223×50型交联聚乙烯高压电缆;四、 高压配电装置的选择 高压配电装置电气参数选择应符合下列条件:1.按正常条件选择额定电压和额定电流:井下高压配电装置的额定电压Ue,应与井下高压网络的额定电压等级相符,即设备的额定电压不应小于其装设处的额定电压。根据磁窑堡井下高压网络为6KV的额定电压,C26变电所内的高压配电装置额定电压Ue应与其相符,即Ue=6KV;2.井下高压配电装置的额定电流Ie,不应小于其所控制的设备的或线路的长时间最大工作电流Imax,即IeImax;3.动稳定校验:设备的额定切断电流im应大于或等于三相短路电流的冲击值id(3)即imid(3);（一） 高压总进线配电装置的选择从上面的计算,高压总进线配电装置通过的最大长时间工作电流Imax=113.8A,根据磁窑堡煤矿井下在用高压配电装置的情况,C16采区可选用BGP40-6型高压配电装置;BGP40-6型高压配电装置的主要技术指标:1.额定电压6KV;最高工作电压7.2KV;2.额定电流:50、100、200、300、400、500、630A;3.额定短路开断电流12.5KA(有效值);额定短路关合电流31.5KA(峰值);额定动稳定电流31.5KA(峰值);额定热稳定电流12.5KA(有效值); 4. 额定热稳定时间2S;（二） 各分路高压配电装置的选择 为保证高压配电装置的互换性, 各分路高压配电装置可选择与高压总进线配电装置相同的BGP40-6型高压配电装置。五、 所变及移动变电站低压馈电开关的选择 所变及移动变电站低压馈电开关的具体选择原则:1.用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符;开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际电流。2.作馈电的总开关或分路开关,应选用DW80系列自动馈电开关;3.采区变电所的总低压开关,应设有短路.过负荷和漏电保护装置;4.变电所内的分路开关,除需有短路、过载保护外,还应设有漏电闭锁或选择性检漏保护装置;5.开关的接线喇叭咀的数目,要满足电网接线的需求,而它们的出口内径则要与所用电缆的外径相适配;考虑到磁窑堡煤矿现所用的低压馈电开关,尤其是井下变电所内的馈电开关全部是DW80-350型,为保证设备的互换性,因此C26变电所内的及C216动变电站处的所有低压馈电开关全部选用DW80-350型 。六、 各分馈开关出线干线橡套电缆的选择1.011#、012#、013#、014#、022#、032#馈电开关由于干线供电距离较短,且所带负荷均不大,因此直接根据橡套电缆按机械强度要求的最小截面进行选择;(具体见供电系统图)2.024#馈电开关出线干线电缆截面的选择、变压器按所带负荷计算的所需容量 =380(kvA)式中: -需用率.缓倾斜煤层炮采取0.45 -加权平均功率因数,取0.6 =1321451121170.5=506.5KW 、计算变压器的负荷率:KfB=SB.J/SB.E =380/400 =0.95 、变压器的负荷电流: IB = KfB×IB.2e =0.95×334.7 =318(A)式中: IB.2e-变压器的二次侧额定电流.查变压器产品目录 得,KS7-400/6变压器为334.7A、变压器的电压损失UB为:UB =IB（RBcosBXBsinB） =1.732×318(0.0173×0.650.0476×0.76) =550.776×(0.0112450.036176)=550.776×0.047421 =26.12(v) 式中: RB、XB-KS7-400/6/0.69变压器的阻抗, RB=0.0173、XB=0.0476 cosB-变压器的功率因数,取0.65 、支线电缆的电压损失UZ为: 式中 -负荷率,单台设备取为0.8 -用电设备的额定功率,工作面上巷只有乳化液泵功率最大, Pe=37KW -支线电缆的长度,取100米 r-铜的电导率,为53 -用电设备的额定电压,为660伏 -支线电缆的主芯线截面,取16mm2 -电动机的效率,取0.9 、干线电缆允许的电压损失Ug: =UyUBUzUg1 =6326.125.879 =22.01(V)式中Uy-额定电压660V时,允许的电压损失为63VUg1-六号石门车场至C16下山变的的一段干线电缆的电压损失Ug1= KxPeLg×103/（rUeSg1）=0.45×117×300×1000/(53×660×50)=9(V) 、按干线电缆允许的电压损失计算所需最小截面 =39.9(mm2) 、干线电缆的长时工作电流IgIg=Pe×103/(UeCOSp.j) =62×1000/(1.732×660×0.6) =90.4(A) 根据以上计算可选择主芯线截面为50 mm2的U-1000 3×50 型的矿用橡套电缆(载流量173A)作为C116风巷的干线电缆。1.021#馈电开关出线干线电缆截面的选择:、变压器按所带负荷计算的所需容量: =380(kvA)式中: -需用率.缓倾斜煤层炮采取0.45 -加权平均功率因数,取0.6 =1321451121170.5=506.5KW、计算变压器的负荷率:KfB=SB.J/SB.E =380/400 =0.95、变压器的负荷电流: IB = KfB×IB.2e =0.95×334.7 =318(A)式中: IB.2e-变压器的二次侧额定电流.查变压器产品目录得,KS7-400/6变压器为334.7A、变压器的电压损失UB为: UB =IB（RBcosBXBsinB） =1.732×318(0.0173×0.650.0476×0.76) =550.776×(0.0112450.036176) =550.776×0.047421 =26.12(v) 式中: RB、XB-KS7-400/6/0.69变压器的阻抗, RB=0.0173、XB=0.0476 cosB-变压器的功率因数,取0.65 、支线电缆的电压损失为: 式中 -负荷率,单台设备取为0.8 -用电设备的额定功率,掘进巷只有溜子的功率最大, Pe=55KW -支线电缆的长度,取150米 r-铜的电导率,为53 -用电设备的额定电压,为660伏 -支线电缆的主芯线截面,取25mm2 -电动机的效率,取0.9 、干线电缆允许的电压损失Ug: =UyUBUz =6326.128.4 =28.48(V)式中Uy-额定电压660V时,允许的电压损失为63V 、按干线电缆允许的电压损失计算所需最小截面Sg 、干线电缆的长时工作电流IgIg=KxPe×103/( UeCOSp.j) =0.6×132×1000/(1.732×660×0.6) =115.5(A) 根据以上计算,可选择主芯线截面为70 mm2的U-1000 3×70型的矿用橡套电缆 (载流量为217A) 作为C136机巷掘进的干线电缆。同样,其它各馈电开关出线的干线电缆经计算所选择的矿用橡套电缆规格均已标注在供电系统图中。七、 高低压开关的整定值的计算 （一） 低压馈电开关整定值的计算 根据煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则低压馈电开关的整定值,按下式计算:Iz IQeKxIe式中 Iz-过电流保护装置的电流整定值,A IQe-容量最大的电动机的额定起动电流,一般IQe=(57)Ie Kx-需用系数,取1.0 Ie-其余电动机的额定电流之和,A 按照上面的计算公式,变电所及移动变电站的低压开关的整定值的最小计算值、整定值全部列于下表四中:表四 低压馈电开关的整定值计算表开关编号计算值（A）整定值（A）开关编号计算值（A）整定值（A） 010 1093A 1100A 023 446A 500A 011 425A 450A 024 453A 500A 012 603A 650A 030 1105A 1150A 013 505A 550A 031 489A 500A 014 621A 650A 032 621A 650A 020 1099A 1100A 033 502A 550A 021 468A 500A 034 443A 450A 022 684A 700A（二） 高压配电装置整定值的计算BGP40-6型高压配电装置采用电子式高压综合保护器，根据煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则，按电流互感器二次额定电流值（5A）的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，其整定值按下面的公式选择： 式中 -变压器的变压比，6000/690V时，Kb=8.7 、-含义同前面的公式 -高压配电装置的额定电流,A由于C16采区变电所的GZ-2、GZ-4#高压配电装置所控制的都是KS7-400/6/0.69型矿用变压器,其高压侧额定电流为38.5A, 根据煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则第14条的规定，可选择GZ-2、GZ-4#高压配电装置的额定电流为50A(电流互感比为50/5)；GZ-2# 高压配电装置所控制的是KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站,其高压侧额定电流为48.1A, GZ-2# 高压配电装置的额定电流可选择为50A(电流互感比为50/5)；而GZ-1、GZ-5#高压配电装置为高压总进线开关,其通过的最大额定电流为2×38.548.1=125.1A,因此其额定电流应选择为150A(电流互感比为150/5)；1. GZ-2#高压配电装置的整定倍数 取最接近于计算值的数值,即=32. GZ-4#高压配电装置的整定倍数 取最接近于计算值的数值,即=33. GZ-2#高压配电装置的整定倍数 取最接近于计算值的数值,即=34. GZ-1、GZ-5#高压配电装置的整定倍数 取最接近于计算值的数值,即=2八、 供电系统图中所标各短路点的两相短路电流 根据煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则第1条的计算方法两相短路电流以下式计算:R=R1/Kb2RbR2X=XxX1/Kb2XbX2 式中-两相短路电流,A R、X-短路回路内一相电阻、电抗值的总和, X-根据三相短路容量计算的系统电抗值， Xx=U2B.2e/Sd=0.692/50=0.0095() UB.2e-变压器二次侧平均电压,即UB.2e=0.69KV Sd-系统短路容量,按Sd=50KVA计算 R1、X1-高压电缆的电阻、电抗值,YJV22-3×50铜芯电缆 R1=0.412/km, X1=0.075/km R2、X2-低压电缆的电阻、电抗值。U-1000 3×501×10 型矿用橡套电 缆, R2=0.448/km, X2=0.081/km;U-1000 3×701×16型矿用橡套电缆 R2=0.315/km, X2=0.078/km; Kb-矿用变压器的变压比，6000/690V时为Kb=8.7 Rb、Xb-矿用变压器的电阻、电抗值,KS7-400/6/0.69型变压器Rb=0.0173、Xb=0.0476;KBSGZY-500/6型移动变电站Rb=0.0059、Xb=0.0376 Ue-变压器二次侧的额定电压,对于660V网络, Ue=690V1. 010#馈电开关在d11处短路时的短路电流: =690÷2÷ =345÷0.0632 =5456(A) 灵敏度系数校验: Id11(2)/I011z=5456/1100=4.961.5满足要求;2.014#馈电开关在d15处短路时的短路电流: =690÷2÷ =1933(A) 灵敏度系数校验: Id15(2)/I014z=1933/650=2.971.5满足要求;3 d1点短路时的短路电流 =690÷2÷ =5627(A) 参照上面的计算过程, 其它各短路电的两相短路电流利列于表五中:表五 各短路点的短路电流计算值总表短路点编号计算的两相短路电流值短路点编号计算的两相短路电流值d15627Ad231933Ad115456Ad24941Ad121536Ad25510Ad132177Ad36882Ad142491Ad316664Ad151933Ad321375Ad25627Ad331660Ad215293Ad34886Ad22949Ad351148A九、 设计采区供电系统线路图十. 设计小结 在同学的相互帮助之下，我按时完成了本次电工课程设计。对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。经过对采区变电供电的设计,了解了供电要以保护人身的的安全和供电的要求,进行了采区高压低、压电缆选用和高、低压的整定计算,本设计只是有选择性的计算了一部分,通过计算，加深了对各开关，移动变电站的了解，采区供电是一项复杂的供电系统，要经过严格的选择和供电的布局，才能最终形成一个完整的采区供电。 通过这次设计，我进一步了解到煤矿采区供电设计必须从煤矿采区的实际情况出发，依据规程中的有关规定，还要考虑经济效益，才能符合要求。 此次设计思想中最突出的是“合理”二字，本次设计达到了预期的目的，让我受益非浅。参考文献1、顾永辉等主编 煤矿电工手册北京 煤矿工业出版社 1998年2、赖昌干等主编 矿山供工电煤炭工出版设 2008年3、宋健雄等主编 低压电气设备运行与维修北京 高等教育出版社 1997年4、王显政等主编 煤矿安全规程北京 煤矿工业出版社 2004年