综采工作面供电设计毕业设计论文.doc
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1、摘 要 通过综采工作面选定的配套机械设备,正确选择配套的电气设备,以保证综采设备能够正常的投入运行。 综采工作面供电是否安全、可靠、技术和经济合理,将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。由于煤矿井下工作环境十分恶劣,因此在供电上除采取可靠地防止人身触电危险的措施外,还必须正确地选择电气设备的类型及参数,并采用合理的供电、控制和保护系统,加强对电气设备的维护和检修,以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。综采工作面供电设计中,根据工作面用电设备的技术参数,对移动变电站进行选择计算、高压低压电缆进行选择计算、高压低压开关进行选择、短路计算及继电保护装置进行整定。关键词:综合
2、机械化采煤;负荷统计计算;设备选型;移动变电站ABSTRACT Mechanized mining face by supporting selected mechanical equipment, electrical equipment supporting the right choice to ensure the fully mechanized mining equipment to normal operational.Fully mechanized coal mining face power supply is safe, reliable, technical and e
3、conomic rationality, will be directly related to the physical, mines and equipment, safety and production of normal mining area. As the coal mine working environment, is very bad, so in addition to the power supply on the risk of electric shock and reliable measures to prevent the physical, but also
4、 have the right to choose the type of electrical equipment and parameters, using reasonable power, control and protection of electrical equipment and to prevent gas and coal dust explosion.Working Face the design of power supply system, face of electrical equipment according to the technical paramet
5、ers of the mobile substation to select terms, selection and calculation of high voltage low voltage cables, high pressure low pressure switch to choose short-circuit calculations and protective device setting.Keywords:Mechanized coal mining; Load statistical computing; Equipment Selection; Mobile Su
6、bstation目 录1 综采工作面供电说明1 1.1已知资料1 1.2工作面设备选用及布置1 1.2.1工作面机电配备表1 1.2.2主要设备技术特征1 1.3工作面设备布置22 综采工作面供电系统负荷计算4 2.1电压等级4 2.2工作面供电系统负荷统计4 2.2.1负荷统计见表4 2.2.2供电系统的拟定原则5 2.3移动变电站的选择6 2.3.1移动变电站容量计算6 2.3.2移动变电站容量选择73 供电系统的拟定及高压电缆的选择10 3.1供电系统的拟定10 3.2高压电缆的选择10 3.2.1高压电缆型号的选择10 3.2.2高压电缆的主芯线截面的计算与校验104 低压电缆截面的选
7、择14 4.1低压电缆的选择14 4.1.1低压电缆型号的选择14 4.1.2低压电缆长度的确定16 4.1.3低压电缆的芯数的确定16 4.1.4低压电缆主芯线截面的选择16 4.2低压电缆主芯线截面的计算16 4.2.1按长时最大工作电流选择17 4.2.2各移动变电站向设备供电的电缆截面积算175 短路电流计算20 5.1计算短路电流的目的20 5.2短路电流的计算20 5.2.1移动变电站高压进线电缆短路电流的计算20 5.2.2低压电网短路电流计算21 5.2.3计算短路电流226 高低压配电装置选择及过电流保护装置整定计算28 6.1高低压配电装置的选择28 6.1.1高压配电装置
8、的选择28 6.1.2隔爆低压配电装置的选择29 6.2过电流保护装置整定30 6.2.1高压配电箱的过流保护装置的整定30 6.2.2低压配电箱的过流保护装置的整定31结 束 语33参考文献34致 谢351 综采工作面供电说明1.1 已知资料12-3#层301盘区是侏罗纪最下部煤层,属不稳定煤层,因为基底不平造成不稳定,顶底板岩性厚度变化大,煤层变化比较大。301盘区共设计12个综采工作面。8110工作面是大井12-3#层301盘区的第5个采煤工作面。工作面长160.5米,顺槽长为1094米。8110工作面煤层厚度为1.45-2.46m,平均厚度为2m。工作面倾斜长度为160m,走向长度为1
9、095m。为实现生产集约化,工作面采高为1.92.7m,确定选用MG300/700-QAWD采煤机,ZZS5600/14/28液压支架等配套综采设备。根据用电设备的容量与布置,采用660V和1140V两种电压等级供电,两巷的运输、排水设备仍采用660V供电,照明(信号)电压为127V,其供电电源来自12-3#层301盘区变电所。1.2 工作面设备选用及布置1.2.1 工作面机电配备表表1.1 工作面机电配备表序号设备名称型号单位容量数量1采煤机MG300/700-QAWD台700kW12刮板输送机SGZ764/630部2315kW13转载机SZZ830/200部200kW14顺槽皮带输送机SS
10、J1000/200部200kW25破碎机PCM160部160kW16乳化液泵BRW-200/31.5台125kW27水泵4DA89台45kW28回柱车JD214台18.5kW29调度绞车JD25台25kW810排沙泵BQW-100-150台45kW21.2.2 主要设备技术特征1.MG300/700-QAWD采煤机适用煤层 1.83.6米 适用煤层倾角 小于20煤质硬度 硬或中硬 截 深 800截割功率 500kW 牵引速度 6.4/7.9m/min机面高度 1487mm2.ZZS5600/14/28液压支架初 撑 力:4515 kN 工作阻力:5600 kN支护强度:0.720.76MPa
11、顶梁面积:6.38m2最低高度:1.4m 最大高度:2.8m支架宽度:1.45m 重 量:17.5T拉 架 力:404.4kN 推 溜 力:180.6kN通风断面:最小4.0 m2 ,最大10 m23.SGZ764/630型刮板输送机输送能力 1200T/H 装机功率 2315kW链 速 1.1m/s 链条破断负荷 1130kN中 部 槽 15007243351.3 工作面设备布置综采工作面供电设备布置一般根据运输巷道断面、顶底板地质情况及瓦斯含量等因素综合考虑确定。一般说来有三种布置方法:大 断面单巷道布置法、小断面双巷道布置法和定点布置发。三中方法各有利弊,现归纳如下:大断面单巷道布置法:
12、工作面配电点及乳化泵站等设备布置在可伸缩式输送机一侧并随工作面推进相应的移动供电设备及泵站,同时应该指出的是启动器通常放置在平板矿车上。这一布置方法的缺点很清楚,即为了保证巷道断面足够,开拓量也相应的很大,支护成本不菲;同时其有点也足够明显,即供电距离短,低压电缆损以及液压管路压力损失也相应较小,同时设备移动相对较为方便,也为相应的维护带来方便。小断面双巷道布置法:这一布置方法的特点是将移变、乳化泵站及喷雾泵站均布置在单独的辅助巷道且每隔相应的距离通过联络巷道与工作面运输巷道相连并向工作面供配电。这一方法有点同样清晰,因运输巷道断面要求小,开拓量相应的小,支护成本不高。这种方法特别适合下一个工
13、作面尚未回采但其回风巷已经开拓完毕的情况下,这时就可以将移变及泵站布置于回风巷道。定点布置法:这一方法特点是将供电设备安装在距离工作距离相对较远的短石门或者硐室中并随着工作面的推进而多次移动供电设备。适用于顶板比较破碎且巷道维护比较困难同时走向长度和工作面长度相对较短综采工作面。有点就是投资小,维护相对方便。当然除了这三种典型的方法以外,为了适应工作面复杂的工作环境也会采取其他相对更为合适的方法。总之工作面布置方法的典型方案或者不同于典型的其他方案的选择都是为了更好的服务于一个设计科学合理经济的综采工作面。例如本工作面的巷道布置利用的就是适应实际情况的一种非典型的巷道布置方法,本属12-3#层
14、301盘区,该盘区采用三巷布置,一条专用回风巷,一条轨道运输巷和一条皮带运输巷,这三条巷道均布置在煤层中,三条巷平行布置,每条巷间隔20m。三条巷道均与工作面顺槽巷正交。工作面布置附图1。2 综采工作面供电系统负荷计算 2.1 电压等级综采工作面电压等级的确定受多方面因素的影响,例如需要综合考虑日生产能力、单机或双机最大容量、总装机容量等方面,同时也要注意实际生产的相关其他影响因素。实际生产中总结得以下表格:表2.1 电压等级表电压等级/V适用采煤方法综采总容量/kW单机最大容量/kW双机最大容量/kW日生产量/(t)660薄煤层和部分中厚煤层5001000150170215021705001
15、0001140综煤10001500以上30040023753400100050003300一次全高厚煤层综采3000以上1000以上3400500010000同时煤矿安全规程第448条也有相关规定:“井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级,应符合下列要求:高压,不超过10kV;低压,不超过1140V;照明、信号、电话和手持式电气设备的供电电压,不超过127V;远距离控制线路的额定电压,不超过36V;采区电气设备使用3300V供电时,必须制定专门的安全措施。”综合考虑用电设备的容量与布置和一般适用情况及相关规定,本工作面最终决定采用660V和1140V两种电压等级供电,两巷的运输、排水设备
16、仍采用660V供电,照明(信号)电压为127V,其供电电源电压为6kV,来自12-3#层301盘区变电所。2.2 工作面供电系统负荷统计2.2.1 负荷统计见表负荷统计表如表2.2表2.2 工作面负荷序号设备名称规格型号数量额定功率(kW)额定电压(V)需用系数率因数1采煤机MG300/700-AWD170011400.60.852刮板输送机SGZ-764/6301231511400.60.73乳化液泵BRW-315/31.52212511400.60.74转载机SZZ-830/200120011400.60.75喷雾泵KPB-315/162211011400.60.76破碎机PCM-1601
17、16011400.60.77皮带输送机SSJ1000/2200222006600.60.78排沙泵BQW-100-15022456600.60.79回柱车JD2142218.56600.60.710水泵4DA8922456600.60.711调度绞车JD2588256600.60.7总计(KW)26621140V1845660V8172.2.2 供电系统的拟定原则1.在保证供电可靠的前提下,力求减少电缆的条数与长度,尽量减少回头供电,电缆截面不超过70 mm2。橡套电缆长度按敷设路径长度乘1.1,铠装电缆长度按敷设路径长度乘1.05。2.采煤机宜用单独电缆供电,综采工作面配电点到各用电设备宜用
18、辐射式线路供电,带式输送机可以用干线式线路供电。3.配电点的设置:一般都设置工作面集中配电点。对输送机及其它附属机械因位置分散也可分别设配电点。4.力求减少开关或起动器的使用量,原则上1台起动器控制1台电动机。对采煤机等重要生产机械应设置备用起动器即一用一备;对于刮板输送机起动器,宜按二用一备考虑。5.配电点起动器在3台以下并联配电时,可以不设置进线用总馈电开关。6.移动变电站低压侧已有低压馈电开关,而且保护齐全,可以不在移动变电站之外再设置低压总馈电开关。7.工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点的进线以减小起动器间连接电缆的截面。8.根据供电设备容量,供电系统一般都选用23台移动变
19、电站1#移动变电站向带式输送机及其它转运设备供电;2#移动变电站向采煤机、乳化液泵站和喷雾泵供电;3#移动变电站向刮板输送机、转载机等供电。2#、3#移动变电站的负荷可以根据需要适当调换。根据供电系统的拟定原则,拟选择4台移动变电站。2.3 移动变电站的选择2.3.1 移动变电站容量计算综采工作面变压器的容量计算一般用需用系数法(也叫需要系数法)。就整个供电系统来说,因为各类设备工作制度的不同以及设备自身的工作特点决定工作面的类设备在同一时间内一般不会同事都在工作,所以出于对供电系统设计经济原则的考虑,供电负荷计算不单纯是系统内全部的设备额定容量的简单加和。而出于简便负荷计算的考虑,总结实际生
20、产中各类设备的实际工作状况和其额定容量的差异,就得到了一个近似表示实际工作状态和设备额定工作状态并同时能够满足工程需要且方便进行负荷技术的一个系数,这是需用系数的由来也反映了需用系数法的计算原理。具体的说,需用系数法计算系统负荷所用的公式如下: (2-1)上式中:- 设备的计算负荷,单位是kVA。 - 具有相同需用系数的一组用电设备额定功率只和,单位是kW。 - 综采工作面用电设备的需用系数。一组设备的又可以按照以下公式进行计算: (2-2)上式中: - 最大一台电动机的额定功率。 - 一组用电设备的加权平均功率因数,即各用电设备的额定功率与功率因数的乘积之和与它们总功率之比,即 (2-3)采
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