某大学课程设计指导书

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1、某大学课程设计指导书（doc 25 页）湘潭大学课程设计指导书学院 学号 专业课程题目 班级 姓名指导教师一 主要内容及基本要求1 主要内容：确定采区变电所 工作面配电点和移动变电 站；拟定采区供电系统；进行负荷计算并确定无功功率补偿 方案和选择无功功率补偿设备；选择变压器台数 容量及型 号；选择供电电缆；计算短路电流；选择开关与启动器；整 定计算继电保护装置；确定采区保护接地系统；确定采区变 电所硐室和设备方案；进行采区供电经济计算与统计等。2采区原始资料1）采区巷道布置及开采方法：采区为缓倾斜煤层，东西走向，向南倾斜，倾角810度。 煤质中硬，煤层平均厚度为25m, 次采全高。采区采用中

2、间上山开采，采区内分为三个阶段，区段长166，其中工作 面长150m,上顺槽宽35m，下顺槽宽4m,保安煤柱8.5m，采 区一翼走向长1000m。采煤方法采用走向长壁区内后退式，东西两翼同时开采。 东西两翼个设一个综合开采工作面，采煤机采用可调的 MLS3340型双筒采煤机组，支护用ZY35型支撑掩护式液压支架。煤巷掘进采用S100型掘进机。采煤和掘进工作面 采取三班生产一班检修的工作方式。2）运输及通风情况采区巷道布置如图所示。工作面落煤由可弯曲刮板运输机，经运输槽刮板机转载机， 可伸缩带式输送机运至运输上山，运输上山采用三部宽为 100mm,的带式输送机将煤运至采煤区煤仓。采区通风系统的新

3、鲜风流由水平运输大巷，经采区运输上山 运输平巷进入工作面，污浊风流经轨道平巷 轨道上山 采区回风 石门至斜风井。3）电源及负荷情况井下中央变电所至采区距离为Dm,配电电压为6kv,中央变 电所母线短路容量最大为A，最小为B。用电设备在采区内的分 布情况和采区各用电设备的台数及技术数据见表1 （未知技术见 表3）二重点研究的问题拟定采区供电系统；进行负荷计算并确定无功功率补偿方案和 选择无功功率补偿设备；选择变压器台数 容量及型号；选择供 电电缆；计算短路电流；选择开关与启动器；整定计算继电保护 装置；确定采区保护接地系统；三进度安排设计进度安排序号1设计准备：1任务布置2查阅资 料10.12

4、192设计计算3编写设计说明10.12.2210.12 .234绘制采区供电系统图5绘制采区变电所设备平面布置图6答辩四设计部分原始数据1各组部分原始数据个设计小组部分原始数据数据A（MVA）B(MVA)C(m)D(m)E(KW)F(KW)G(KW)一一110908002000100100165二1201009002100120120185三13011011002200130130175四14012012002300140140195五13010013002400150100145六1209014002500150120185七13010010002200160120125八100701200

5、2400110140155九14011013002600100110185十1208012002800130100145注：A：中央变电所母线短路容量最大值B:中央变电所母线短路容量最小值C：采区一翼走向长度D：中央变电所至采区变电所距离E：LSP-1000 型破碎机的电动机额定功率F： TBT-1600/1224型单筒提升机绞车电机额定功率G： 掘进机电动机额定功率五说明书编写第一节采区原始资料1) 采区巷道布置及开采方法：采区为缓倾斜煤层，东西走向，向南倾斜，倾角810度。煤质中硬，煤层平均厚度为25m，次采全高。采区采用中 间上山开采，采区内分为三个阶段，区段长166，其中工作 面长15

6、0m,上顺槽宽35m，下顺槽宽4m,保安煤柱8.5m，采 区一翼走向长1000m。采煤方法采用走向长壁区内后退式，东西两翼同时开采。 东西两翼个设一个综合开采工作面，采煤机采用可调的 MLS3340型双筒采煤机组，支护用ZY35型支撑掩护式液 压支架。煤巷掘进采用S100型掘进机。采煤和掘进工作面 采 取三班生产一班检修的工作方式。第二节采区变电所及工作面配电点位置的确定一井下中央变电所位置的确定井下中央变电所位置的确定应考虑以下几个因素(1) 尽量靠近负荷中心，一般井下主排水泵是用水大户， 因此可与主排水泵房建在一起，呈“一”字形或“L”型布置。(2) 变电所内要求通风良好，温度不得超过附近

7、巷道温 度5 C(3) 便于设备运输，电缆进出线要方便。(4) 地质条件好，顶底板岩层稳定，少压煤，无淋水。根据上述要求，井下中央变电所一般设在井底车场靠近副井井底 的地方，并与中央水泵房相毗邻。有条件时，可与牵引变流所联 合建筑。中央变电所应有单独通往井底车场或大巷的通道。第三节采区变电所位置的确定(1)尽量位于负荷中心，以减少低压线路长度和电压损失，保证采区设备的供电质量。每个采区最好只设一个变电所，对整个采区和掘进 工作面供电，并且尽量不迁移或少迁移变电所，减 少变电所硐室的开拓费用。如一个变电所不能满足 要求时，可在下一区段增设变电所，初期向掘进供电，后期向回采供电。(3)变电所内要求

8、通风良好，温度不得超过附近巷道温度5 C(4)便于设备运输，电缆进出线要方便，地质条件好,顶底板岩层稳定，少压煤，无淋水。分析上述四项要求可见，后两个要求容易满足，但前两个要求相互矛盾。因此，在确定采区变电所的位置时，应全面分析，综合考虑。般先根据后两个要求确定变电所的位置范围，然后再根据前两个要求确定变电所的位置。在确定变电所的位置时，一般 要列出几种可行的方案，进行技术经济比较后择优选用。方案比 较应列表表示，其格式可参考表3-1按后两个要求确定采区变电所的位置时，可根据下列原则确定：（1）采区变电所的位置一般设在上（下）山的运输斜巷和轨 道斜巷的横贯内，或在甩车场附近的巷道内。当采用矿

9、用一般型变压器时，不得设在回风巷或工作面进风顺槽 内。（2）在多煤层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变 电所，应经过技术经济比较后决定。（3）当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大 巷横贯巷道设置掘进变电所。如大巷为单巷而无横贯利 用时，可采用移动变电站。三移动变电站位置的确定1采用移动变电站供电的条件（1）综采工作面的供电（2）普采工作面由采区固定变电所供电困难或不经济时(3) 大巷单巷掘进附近无变电所可利用时2移动变电站位置的确定(1) 向回采工作面供电的移动变电站，一般设在距工作面 100m-150m的巷道中。(2) 当下一个工作面尚未开采时，而其回风巷已经掘进完毕， 可

10、将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经 过联络巷，运输巷向上工作面供电。(3) 低瓦斯矿井的回采工作面移动变电站，可设置在该回采工 作面的回风巷内。四工作面配电点位置的确定(1) 回采工作面配电点一般设置在距工作面50m-70m的巷道中(2) 掘进工作面配电点距掘进头80m-100m, 般配电点距掘 进设备的电缆长度以不超过100m为宜。(3) 在电缆分叉点应设有配电点，此配电点在巷道交汇处附近。(4) 压入式局部扇风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距 回风口不得小于10m。煤矿采区供电设计供电系统的拟定拟定采区供电系统，就是确定变电所内高、低压开关和输电线路 及控制开关的数

11、量。在拟定供电系统时，应考虑以下原则：(1) 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、起动器和电缆等设备最少；（2）原则上一台起动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱只 控制一个变压器。当高压配电箱或低压起动器三台及以上时，应 设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置两台进线高压配电 箱。（3）当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器 的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备；且变压 器最好不并联运行;由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺 槽的输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，但应 注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆,

12、溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电;（5）大容量设备的起动器应靠近配电点的进线端，以减小起动器 间电缆的截面;（6）低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏 电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供 电;瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出 矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专（专用变压器、 专用开关、专用线路）供电；（8）局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出 矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁) 设施。因此，在掘进工作面的

13、供电线路上应设一台闭锁用的磁力 起动器，或专用的风电闭锁装置。(9) 局部通风机无论在工作或交接班时，都不准停风。因此要在 专用变压器与采区变电所内其他任意一台变压器之间加设联络 开关。平时断开，在试验局部通风机线路的漏电保护时，合上联 络开关，以防局部通风机停电；(10) 采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。 当供电系统有多种可行方案时应经过技术经济比较后择优选择。第四节 煤矿采区供电设计低压电缆的选择低压电缆又分为支线和干线两种。支线是指起动器到电动机的电 缆，向单台电动机供电；干线是指分路开关到起动器的电缆，向多台 电动机供电。低压电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯

14、线数、 长度和截面等。一、低压电缆型号、芯数和长度的确定1低压电缆型号的选择电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决 定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合煤矿安全规程的有关规定。 矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：(1) 支线一律采用阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏蔽阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设 备，应使用专用的橡套电缆。(2) 固定敷设的干线应采用铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对于半 固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选 用上述铠装电缆。(3) 采区低压电缆严禁采用铝芯。电缆应带有供保护接地用的足够

15、截面的导体。照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡 套电缆或矿用塑料电缆；非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。矿用电缆的型号规格见表7-6表7-7。2. 确定电缆的芯线数目(1) 干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。(2) 支线用电缆就地控制(控制按钮在起动器上)时，一般采用四芯 电缆；远方控制和联锁控制(控制按钮在工作机械上)时，应根据控 制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线，除用作监测接 地回路外，不得兼作其他用途。(3) 信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留 有备用芯线。3. 确定电缆长度就地控制的支线电缆长度，一般取5m10m

16、。其它电缆因吊挂敷设时 会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式(7-8)计算。即L = KmLm(7-8)式中Lm电缆敷设路径的长度，m；Km电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1,铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两 点： I(1) 移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m5m余量。(2) 当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。二、低压电缆主芯线截面的选择低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：(1) 正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温 度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电 流。(2) 正常工作时

17、，应保证供电网所有电动机的端电压在95%105% 的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8% 10%。(3) 距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并 保证其起动器有足够的吸持电压。(4) 所选电缆截面必须满足机械强度的要求。在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强 度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。选择干线电缆主芯 线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干 线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；然后再按其他条 件校验。负荷统计与变压器的选择1常用系数法设计负荷A：综采工作面变压器的计算容量=KdeEPN =

18、0.607 = 813.19 cos 申0.7wm其中工 P 二 170 x 2 +132 x 2 +132 +100 + 75 +1.2 + 0.04 二 912.24kw0.6 x P170 x 2K 二 0.4 +N-max = 0.4 x 0.6二 0.624de乙 P “912.24Ncos申查书上表22得cos申=0.7十wm十wm查表511选择KBSGZY10006型隔爆移动变电站一台，其额定容量SNT = 1000kvA 额定电压为6kv1.2kvb选择向顺槽供电的移动变电站cK 工 P0.7 x 230.4ST = 圧 N = 230.4kvAcos 申0.7wm其工 P 二

19、 125 +11.4 x 4 + 5.5 x 2 +17 + 30 +1.2 + 0.6 二 230.4kvAPK = 0.286 + 0.714 xmx 二 0.7de乙pNcos申查表2一2得0.7十wm查表511选择KBSGZY 315,6型隔爆移动电站一台，其额 定容量SNT二315kvA，额定电压为6 0.639kv。工作面变压器pca = Kde 工 PN=0.607x912.24=596.24Q = P tan申=508.62k varca ca wm = P/oS Cp = 8132$wmsa F = 41184掘进工作面工 PN = 165 + 40 + 4 + 22 X 2

20、 + 5.5 +1.2 = 309.7根据表22得Kde =0.5cos 申=0.65P = K 工 P = 0.5 x 309.7 = 154.85cadeNdeQ = P tanp = 154.85 x 1.69 = 261.70cacawmP 261.70 g cca = 402.620.65S =ca cos pwmSI = = 0.352kA cav3Un上山运输Pca = Kde 工 PN=0.7x325.4=227.78kwQ = P tanp = 227.78 x1.02 = 232.3356k var cacawmPS =325.4ca cos pwmT S 325.4I =

21、 ca = 0.28kAca3Un3 x 660325.4工作面有功功率损耗为卩=爲穿=0.813APt = APi. T + APn .畀 2 = 6.7319kw无功损耗为AQT =箫 SN - T + 需 SN -畀 2 = i X1000+ 侖 X1000681354.658掘进工作面变压器的有功损耗 APt = AP. t + APn t0 2 = 1.4 + 2.2 309.7 Ti TN TT=3.526kwAQT =佟-sn T+uz% sT100N - T100丄L T0 2 =兰 X 400 + X 400307.7 N -T 100 1002=25.46上山运输变压器 :

22、0 = 0.8135AP =AP. t + AP卩 2 = 0.02 + 5.8 x 0.81352 = 4.758AQ =I% S+ Uz% ST B 2 =空 x 400 + x 400(0.8135=18.99k varT 100 n.t 100 Nh 100100顺槽:P = K 工 = 161.3 cadeNQ = P tan申=164.6 cacaS =JP 2 + Q 2 = 230.4 cacacaSI =_c = 201.5cav3Unwm短路电流的计算1求S 点的三相短路电流和短路容量1）计算短路回路的阻抗电源系统的电抗为X av = 0.44101 S 90s中央变电所至

23、采区变电所高压电缆的阻抗为R 2 r 0 L2 0.301X 2.4 0.7720X2= X 0L2 = 0.06x 2.4 = 0.1440其总阻抗为R工.S1 = R2 = 0.72202）计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值ar二 3.94 KAJ3* R 工 S12 + X 工 _S12三相暂态短路电流及短路电路有效值；1 = ISS .S1 = IS13 = 3.94 KA三相短路冲击电流及短路电流有效值I 严 2.25I严 2.25 X 3.94 二 10.047KAim.s1s1I= 1.521幕二 1.52x 3.94 二 5.99KAim.s1S1三相短路容量

24、X 6.3 X 3.94 二 3.94 MVAS1av S1S点的最小两相短路电流为I（2 ）=二 3387 AS12（代工+ X 2S1工2,求S点的三相短路电流和短路容量21）计算短路回路的阻抗采区变电所至1#移动变电站高压电缆的阻抗为R3 二 r0L3 二 1.18 X 0.732 X 0.2 二 0.1730X 3 二 x 0 L3 二 0.666 x 0.2 二 0.01301#移动变电站至2#移动变电站高压电缆的阻抗为R4 二 r0L4 二 1.18 x 0.732x 0.8 二 0.6910X 4 二 x 0 L 4 二 0.066 X 0.8 二 0.05280将其计算s点的总

25、阻抗2X 工.S2 = X1 + x2 + x3 + x4=0.44 + 0.144 + 0.013 + 0.0528=0.6508RE .s 2 = R1 + R 2 + R 3 + R 4=0 + 0.722 + 0.173 + 0.691=1.5862)计算S 2点的短路数据三相短路电流I (3) =Uq一s13 R+ X右工S 2工S 26.3 v3v0.65082 +1.5862_ 2.17 A三相次暂态电流I _2 _ I(3)_ 2.17KAS 2SS .S 2S 2三相短路冲击电流及冲击有效值i_ 2.551 _ 5.5335KAims 2S 2i_ 1.521 ” _ 3.2

26、984KAims 2S 2三相短路容量S” _X3U I” _3 X 6.3 X 2.17 _ 23.67MVAS 2ar S1S点的最小两相短路电流2I(2)_U2nt_ 4842.7AS 22 :R 2 v + X 2 vS 2乙S 2乙3求s点短路数据31) S短路回路阻抗3高压系统总阻抗为R 二 0 + 0.722 + 0.173 + 0.691 二 1.5860X = X1 + X 2 + X 3 + X 4=0.441 + 0.144 + 0.013 + 0.0528二 0.62080折算到移动变电站二次侧后的阻抗为芋冀=0.0580（空）21.2X =K 2T弊=0.0230 （

27、空）21.22#移动变电站变压器的阻抗R = U % 2 MT5100SN.T0.061 1.2 x1.2=x100 1=0.0090X5 = -U x U2ntL = 0.0865 100SN.TS点其总阻值3R 工。尸 R+R=0.009+0.058=0.0670S 35X 工。3=X+X 5=0.086+0.023=0.109035计算S点变电站阻抗3三相短路电流周期阻抗Uar13=_ .S3R2 + X 23 0.0672 + 0.1092=5.14 KA同理三相短路冲击电流有效值i 3 二 9.963KAims 31 3 二 5.912 KAims 3三相短路电流容量S 气 3 =

28、11.25MVAS点两相短路电流31（2）= 4615.3 AS 3依据同理的S的三相短路电流计算4低压侧干线电缆的阻抗为R 二 XL = 0.021060 6X 二 XL 二 0.07069 6S点其总抗值4R 八=0.088i.s 4X 工 S 4=0.166计算s点三相短路电流和容量4三相短路电流周期分量和有效值 1.23(0.0882 + 0.162_ 7.884A三相次短暂短路电流和短路稳态电流!SS .S1 3 _ 7.884KAS4三相短路冲击电流及冲击电流有效值im.s11.84Is1=1.84 x 7.884=14.50 KAI , = 1.091,un.s1s1=1.09

29、x 7.884=8.59 KA三相短路容量s = 3u IS 4_ar S 4=43x1.2 x 7.7884二 16.39 MVAs 4点最小两相短路电流二6818AI（2） = NTS 42 .R 2 v + X 2 vS 4vS 4v求s 7的三相短路电流和容量计算短路电流和容量输送机尾支线电缆阻抗为R 9 = X 0 L9 = 0.1470X 9 = X 0 L9 = 0.0150将计算s 7总阻抗为R V “=R+R+R+R=0.147+0.088=0.2350X V=X+X + X + X。=0.116+0.015=0.1310S /5692）计算三相短路电流和容量三相短路电流周期

30、分量有效值I（3）=US 7 打:R 2+ X 2 _S 7 VS 7 V=5340A三相次暂态短路电流和短路冲击电流有效值S 7SS.S 7= IS 73 = 5.34KA三相短路冲击电流及冲击电流有效值二 1.84I 7zzm.sls7二 1.84 x 5.34二 9.8256KAI 1 二 1.091 7zzm.s1s 7二 1.09 x 5.34=5.8206KA三相短路容量S7 = 43u I7 二 3 X1.2X5.34 二 11.09MVAarS点的最小两相短路电流2U2NTI(2 )=72 R2，+ X2，S 7乙S 7乙二 4580.2A求s 8点的短路电流和容量81）计算短

31、路回路的阻抗高压系统的电抗为X 二 0.62080 R 二 1.5860折算到移动变电站一次侧的阻抗为R亠K 2t 11.586(-)20.693=0.019X，亠Kt 12=O.62O86.3 .（O.693）2=O.OO75Q1#移动变电站变压器的阻抗R = U % = 1.O91二 1.O9 x 2O.84 二 22.72KA im.s8S 8 MT1O1OO SntO.O15 O.693 x O.693 =X1OO=O.OOO2QX = U % x U 2 NT21O 1OOSnt3.9 O.693 x O.693X1OO O.315=O.O59QS 3点其总阻值R 工。尸 R+R=O

32、.O19+O.OOO2=O.O1920S 85X 工“二X+ X 尸O.OO75+O.O59=O.O6650S 81O3）计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值人83 = _ , U= 2O.84KA民R工S82 + X工S82三相暂态短路电流及短路电路有效值s 8” = ISS .S 8 = IS 8三相短路容量 = 2O.84 KA三相短路冲击电流及短路电流有效值I 8 二 1.84I 8 二 1.84X2O.84二3O.84KAim.s8s 812 = , 2 NTS 8 V性 S 8 + X 2 工 S 80.693、 =一2J0.01922 + 0.06652=18.05 KAS S8 = S8 =打 X 0.693 S X 2084 = 25.O1MVAS 点的最小两相短路电流为