矿山机电专业毕业论文浅谈煤矿供电技术大学论文.doc

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1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 浅谈煤矿供电技术 作 者 瞿 兵 层 次 专 科 专 业 矿山机电 学 号 指导教师 二0一五年 十一 月 二十五 日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书 高等函授学院 学生姓名: 瞿 兵 学号: 专业: 矿山机电 1 设计（论文）题目及专题： 浅谈煤矿供电技术 2 学生设计（论文）时间： 自 2015 年 11 月 25 日开始至 2016 年 2 月 10 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：1袁亮等. 煤矿总工程师技术手册.煤炭工业出版社,2011. 2王林祥等. 煤矿机电工程师技术手册.煤炭工业出版社,2011. 3佟熙田，

2、雷芳清等. 煤矿井下供电设计指导.煤炭工业出版社,1989. 4张学成等. 工矿企业供电设计指导书.中国矿业大学出版社,1998. 5纪银光主编. AutoCAD2008电气设计基础与典型范例 M.北京：电子工业出版社,2007. 6赖昌干，等.矿山电工学M.北京：煤炭工业出版社，2006. 7邹有明，张根现，等.工矿企业漏电保护技术M.北京：煤炭工业出版社，2005. 8唐志平.供配电技术M.北京：煤炭工业出版社，2005. 9张根现，邹有明，等.矿山过流保护技术M.北京：煤炭工业出版社，2006. 4 设计（论文）完成的主要内容：1矿井电源及送电线路； 2矿井主变电所； 3地面供电系统；

3、4地面建（构）筑物防雷及雷电波侵入井下； 5应急照明设施的设置； 6井下供电系统； 7井下电气设备保护接地； 8井下照明、信号； 9井下电气事故原因分析及其防范技术措施； 10矿井通信。 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 1要求认真、独立完成毕业论文（设计）的写作 2要求按照学校规定的论文（设计）格式撰写论文（设计） 3要求及时同指导老师进行沟通，按步骤完成论文（设计）的写作和答辩工作。 6 发题时间： 2015 年 11 月 25 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖南科技大学成人高等教育毕业论文（设计）评审表姓名瞿 兵性别男学号院系高等函授学院专业 矿山机电

4、指导老师答辩（或完成）日期 年 月 日论文题目浅谈煤矿供电技术 摘要 本设计初步对金河煤矿设计了井上、下供电系统及供电设备、线路、设施等。其设计过程主要包括矿井电源及送电线路、矿井主变电所负荷计算、主接线设计、短路计算、主变压器及电气设备选择、继电保护方案、应急照明设施的设置、变电所的防雷保护与接地、井下照明及信号、井下电气事故原因分析及其防范技术措施等。通过对煤矿10KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方

5、式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为全桥接线，10KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。毕业论文评语建议评定等级： 指导老师签字： 年 月 日 评阅老师评语评阅老师签字： 年 月 日答辩小组意见毕业答辩成绩： 签字： 年 月 日注：此表一式二份，与学籍表一起进入学员毕业档案浅谈煤矿供电技术摘要：本设计初步对金河煤矿设计了井上、下供电系统及供电设备、线路、设施等。其设计过程主要包括矿井电源及送电线路、矿井主变电所负荷计算、主接线设计、短路计算、主变压器及电气设备选择、继电保护方案、应急照明

6、设施的设置、变电所的防雷保护与接地、井下照明及信号、井下电气事故原因分析及其防范技术措施等。通过对煤矿10KV变电站做负荷统计，用需用系数法进行负荷计算，根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。用标幺值法对供电系统进行了短路电流计算，为电气设备的选择及校验提供了数据。根据煤矿供电系统的特点，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护方案。其中35KV侧为全桥接线，10KV主接线为单母分段。两台主变压器采用分列运行方式。并根据电流整定值以及相关数据的校验，选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备。关键词：井上、下供电系统设计;主变电站;负荷计算;整定校验;电气设备选

7、型;继电保护;本设计的目的是通过本次设计巩固所学的专业知识，培养分析问题、解决问题的能力及实际工程设计的基本技能。电力是现代煤矿的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方面合理的满足生产的需要。由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据变电所的设计原则，围绕金河煤矿井上、下供电系统设计这一课题展开了全面的设计与研究，主要完成以下工作： 针对矿井负荷的用电要求，根据需要系数法进行了负荷计算。据此对主变压器进行选择，并进行无功补偿。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主

8、接线进行设计：高压35kV采用全桥接法,10kV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法对供电系统进行了短路计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所装设避雷针。1 概 述1.1 矿井电源及送电线路1.1.1 矿井供电电源及可靠性分析1.1.1.1 矿井供电电源一、电源分布金河煤矿位于盘县西北部柏果镇小寨村

9、境内，该地区供电电源主要矿区西北边6km处有盘县矿区35kV变电站，矿区东北边5km处有柏果35kV变电站，矿区北边2km处有清水35kV变电站（自备变电站），容量212500kvA。本区电网系统合理，供电电源可靠，能够为金河矿井提供可靠的供电电源。该矿井建设有瓦斯发电机组，考虑瓦斯发电机组的供电的不可靠因素，瓦斯发电不接入矿井生产供电电网，瓦斯发电主要补充民用供电。二、供电电源 矿井建设规模为45万吨/a，根据矿井附近电网现状及煤矿安全规程第四百四十一条的规定，矿井应有两回电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。恒鼎公司为扩建金河煤矿专门构建了清水35kV变电站

10、，从清水35kV变电站不同的母线段设二回路10kV线路引至矿10kV变电站，导线采用LGJ-240，线路长度约为2km，该矿井供电电源安全可靠。电源地理接线见图1-1。图1-1 电源地理接线图1.1.2 供电电源运行方式及要求矿井必须有两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时，另一回路必须带电备用，以保证矿井供电的连续性。当任一回路停止供电时，其余回路仍可保证全部负荷供电。1.1.3 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置的作用是当正常供电电源因供电线路故障或电源本

11、身发生事故而停电时，它将负荷自动、迅速切换至备用电源上，使供电不至中断，从而确保正常运行，把停电造成的经济损失降到最低程度，这种装置简称为APD装置。1.1.4 施工电源及过渡期供电矿井施工期间及过渡期供电电源利用矿井扩建前已建成的电源。1.2 供电线路可靠性及保证措施1.2.1 供电线路可能产生的事故分析由于覆冰、凝冻、外力破坏、山体滑坡等原因可能引起断线、倒杆、短路事故；由于雷击、污闪、线路下方或旁边的树木可能引起短路、漏电事故；由于长期冰雪低温气候可能引起覆冰、凝冻事故；由于操作工素质差业务不熟练或责任心不强、传授电指令不清可能引起误操作等事故等。1.2.2 供电线路可靠性及保证措施1）

12、输配线至地面、建筑物或构筑物的距离应符合有关规程规定。严格按照电力部门架空送配电线路设计技术规程进行设计和施工。2）架空线路防止雷击过电压、闪烁接地事故的措施：(1)在架空线路的进出终端及线路制高点安装氧化锌避雷器(2)安设架空避雷线：在35KV及以上电源供电线路上方同杆架设架空避雷线，使电源导线置于避雷线防雷保护范围之内，以防止直接雷击。(3)变电所各进出线路控制柜增设过电压吸收器。3）矿井电源架空线路路径的选择，应尽量利用井田境界或断层煤柱，避免通过塌陷区或初期开采区。且线路沿途无滑坡、泥石流等自然灾害，同时尽量避开河流、农田、建筑物、严重污染源等地段。4）该矿井所处地区最高气温：+40；

13、最低气温：-4；年平均气温：+15。覆冰时气温：-5；最大风速：30m/s；覆冰时风速：15m/s；最大覆冰：15mm。该井田历史地震少且弱，历史上未有超过震级为度地震发生的记载。根据中华人民共和国国家标准（GB18306-2001），该井田地震动峰值加速度0.05g。调查时井田内未见滑坡、地裂缝、泥石流等地质灾害发生。结合年平均运行应力限制和档距双重条件控制，该矿架空电力线路运行时最大应力不超过钢芯铝绞线瞬间破坏应力的40%，年平均运行应力不超过钢芯铝绞线抗拉强度的18%，允许有轻度的环境污秽。金河煤矿位于盘县煤田盘西矿区。核实区内地貌属高原低中山地貌，区内地势总体上中部高，四周低。最高海拔

14、点为矿区中部的大坡山顶，高+1816.20m；最低海拔点为矿区东北角的拖长江河谷地带，高约 +1510m；最大高差306m左右。区内地层受向斜构造影响，总体倾向南西、南及东，倾角变化大，为1365，整体呈单面山地貌。但在山间和山头多平台。浮土深度0.007.66m。根据以上地形地貌及供电电压等级选择钢筋混泥土拨梢杆（铁横担），梢径190，长度12m。导线选型依据矿井的用电最大负荷设计，为提高导线强度，防止断线，设计选用钢芯铝绞线，并在大跨度档距加设防震锤。5）双电源线路保证可靠的运行方式，两回路电源线路不得共杆架设，线路上不得分接任何负荷，并禁止装设负荷定量器。6）设计选择线径时充分考虑机械强

15、度要求和自然灾害因素，最大设计风速按15年一遇的最大值，覆冰按20年一遇的最大值进行设计。7）线路绝缘子个数、绝缘子串或横担的单位泄电距离、供电线路导线与杆塔间的空气间隙严格按有关规定设计和施工。8）在变电所区域设避雷针。9）线路应尽量避免交叉，如因条件限制出现线路交叉，则交叉距离、交叉保护用的接地装置等必须满足规定要求。10）加强定期巡视检查，维护检修，并在雷雨季前作好每年度的检测、试验，确保线路完好，处于良好的运行状态。2 矿井主变电所2.1、主变电所负荷 该矿采用10kV电源直接供电，不设35kV主变电所。一采区生产时全矿共安装设备170台，设备安装总容量6747.5kW，设备工作总容量

16、5091.5kW。1、主变电所投产生产时负荷1）10KV高压侧母线计算负荷：有功功率3000.90kW；无功功率2536.99kvar；视在功率3929.63kVA；自然功率因数0.76。2）高压侧母线无功补偿后计算负荷：无功补偿容量高压集中补偿900kVar，矿井功率因数0.97；低压分区补偿总量768kVar，矿内各低压电网功率因数为0.90-0.93。3）电耗：全年电耗考虑功率因数补偿及变压器损耗情况矿井全年用电量15004705kW.h；吨煤电耗33.34W.h/t。 矿井电力负荷统计详见表2-1。 表2-1 地面主斜井场地电力负荷统计表序号名称电压（V）设备额定容量（kW）设备数量设

17、备容量需用系数COStan使用容量每年工件时数（h）每年消耗电量（kwh）备注总数工作数总容量工件容量有功无功视在台台kWkWkWkvarkvA123567891011121314151617二主斜井工业场地主斜井皮带10000630116306300.750.80.75472.50354.38590.631)空压机380132435283960.750.80.75297.00222.75371.252)选矸楼380885588880.60.71.0252.8053.8675.423)污水处理站380136.565136.581.50.60.71.0248.9049.8869.854)煤质采样

18、化验设备38030101022220.60.71.0213.2013.4618.865)行政福利楼380/220141460600.60.71.0236.0036.7251.426)安全监测监控系统380/22010100.60.71.026.006.128.577)锅炉房380223322220.60.71.0213.2013.4618.868)照明38022030300.60.951.0218.0018.3625.719)充电房380141410100.60.71.026.006.128.5710)主斜井场地机修车间380/2208830300.50.61.0215.0015.3021.4

19、311)架空乘人装置380221122220.60.71.0213.2013.4618.8612)其他负荷3808830300.50.61.0215.0015.3021.4313)小计74721633.51446.51015.80828.351310.7314)考虑0.85同时系数863.43704.11114.12续表2-1 地面副斜井场地电力负荷统计表序号名称电压（V）设备额定容量（kW）设备数量设备容量需用系数COStan使用容量每年工件时数（h）每年消耗电量（kwh）备注总数工作数总容量工件容量有功无功视在台台kWkWkWkvarkvA1235678910111213141516171

20、矿井地面负荷一副斜井工业场地1)扇风机400218004000.90.810.72360.00259.20443.602)瓦斯泵10000185213701850.70.80.75116.00117.00187.003)瓦斯泵10000220214402200.70.80.75154.00115.50192.504)机修厂161245450.40.651.1718.0021.0627.705)支柱修理车间380/2208630300.40.651.1712.0014.0418.476)材料库380/2206420200.40.651.178.009.3612.317)副斜井绞车380/2201

21、32111321320.60.80.7579.2059.4099.008)副斜井口380261126260.60.750.8815.6013.7320.789)照明38020200.80.950.3316.005.2816.8510)瓦斯发电电源22030300.70.750.8821.0018.4827.9711)余热回收装置222222110.60.750.886.605.818.7912)其他负荷8830300.60.651.1718.0021.0627.70小计380483721551244904.40689.921137.51续表2-1 井下一采区电力负荷统计表序号名称电压（V）设备

22、额定容量（kW）设备数量设备容量需用系数COStan使用容量每年工件时数（h）每年消耗电量（kwh）备注总数工作数总容量工件容量有功无功视在台台kWkWkWkvarkvA123567891011121314151617矿井井下负荷一一采区负荷一）运输设备1)1240机轨合一运输石门660902 2 90900.60.750.8854.0047.5271.932)一采区运输上山皮带6601321 1 1321320.60.750.8879.2069.70105.503)1418机轨合一运输石门660551 1 55550.60.750.8833.0029.0443.964)1418运输联络巷皮带

23、660221 1 22220.60.750.8813.2011.6217.585)1201运输巷皮带660751 1 75750.60.750.8845.0039.6059.946)一采区绞车6601601 1 1601600.60.750.8896.0084.48127.887)给煤机66018.51 1 18.518.50.60.750.8811.109.7714.79小计8 8 553 553 331.50291.72441.58二）局部通风机1)1202运输巷局扇660302 1 60300.90.820.7027.0018.9032.962)1202回风巷660302 1 60300

24、.90.820.7027.0018.9032.963)小计4 2 120 60 54.0037.8065.92三）掘进设备1）调度绞车66011.44 4 45.645.60.30.61.3313.6818.1922.762）喷浆机6607.52 2 15150.30.61.334.505.997.493）探水钻机66042 2 880.30.61.332.403.193.994）污水泵6607.52 2 15150.30.61.334.505.997.495）搅拌机660152 2 30300.30.61.339.0011.9714.986）耙矸机660112 2 24240.30.61.3

25、37.209.5811.987）电煤钻1271.22 2 2.42.40.30.61.330.720.961.20小计18 18 162 162 48.6064.6480.87四）采面负荷1)采煤机1140320113203200.640.70.88204.80180.22272.812)刮板机1140150111501500.640.70.8896.0084.48127.883)刮板转载机1140401155550.640.70.8835.2030.9846.895)乳化泵1140452190450.640.70.8828.8025.3438.366)喷雾泵1140371137370.640

26、.70.8823.6820.8431.54小计65652607388.48341.86517.48五）采面风巷1）调度绞车66011.41111.411.40.640.71.027.307.4410.422）回柱绞车6607.5117.57.50.640.71.024.804.906.863）煤层注水设备660221122220.640.71.0214.0814.3620.114）电煤钻1271.2111.21.20.640.71.020.770.781.10小计4442.142.126.9427.4838.49六）其他1）主排水泵100004503213509000.750.80.75675

27、.00506.25843.752）清仓水泵6607.51111110.60.71.026.606.739.433）清仓绞车6607.51111.411.40.60.71.026.846.989.774）其他6603340400.60.71.0224.0024.4834.285）照明12715150.90.950.3313.504.4614.228 7 1427 977 725.94548.89910.10一采区合计48 44 2956 2401 1575.461312.402050.48续表2-1 全矿负荷统计表序号名称电压（kV）设备额定容量（kW）设备数量设备容量需用系数COStan使用容

28、量每年工件时数（h）每年消耗电量（kwh）备注总数工作数总容量工件容量有功无功视在台台kWkWkWkvarkvA123567891011121312151617负荷统计1主斜井工业场地74721633.51446.51015.80828.351310.732副斜井工业场地483721551244904.40689.921137.513地面负荷合计1221093788.52690.51920.201518.272447.924井下负荷合计4844295924011575.461312.402050.485井上井下合计负荷1701536747.55091.53495.662830.674498.0

29、46计入0.85的同时系数2971.312406.073823.33变压器损耗合计29.63130.92134.23合计3000.942536.993929.6350001500470533.34表2-2 电气设备主要技术指标表序号电气设备指标矿 井1设备总容量（kW）6784.52工作设备总容量(kW)5091.53计算最大有功功率(kW)3495.664计算最大无功功率(kVar)2830.675计算最大视在功率(kVA)4498.046自然功率因数(cos)0.787补偿电容(KVar)高压900，低压7688补偿后10KV母线侧9计算最大有功功率(kW)3000.910计算最大无功功率

30、(kVar)731.8711计算最大视在功率(kVA)3929.6312自然功率因数(cos)0.9713年耗电量（kwh）150470514吨煤电耗(KW.h/t)33.342、矿井后期开采电力负荷根据开拓布置矿井后期开采其他采区时电力负荷有一定的变化，应及时补充采区设计重新统计后期负荷。3、矿井供电电压等级（1）地面高压为10kV；（2）地面低压为380V、220V；（3）井下高压为10kV；（4）井下低压为660V、127V。2.2 变压器选择矿井采用10kV电源直接供电。根据矿井用电负荷分布情况、矿井开拓方式，同时考虑各用电负荷的供电质量及规程、规范对有关供电负荷的特殊要求，矿井供电系统设计为地面供电系统、井下供电系统（其中井下局部通风机为独立的供电系统）。各供电系统供电变压器选择如下。1、地面主斜井工业场地供电变压器选择主井地面设备供电变压器设两台