煤矿机电专业毕业论文

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1、中国矿业科技大学中国矿业科技大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题 目：目：矿井供电系统设计矿井供电系统设计姓姓 名：名： 姓名姓名 专专 业：业： 矿山机电矿山机电 班班 级：级： 教学班教学班 指导教师指导教师 指导老师指导老师 完成日期 2012 年 7 月 1 日摘要摘要本设计讲述供电系统中各电气设备的设计过程，如高压配电箱、变压器、电缆的选择方法，并对其的整定及校验，书中详细叙述了电缆及设备的选择原则，井下供电系统采取各种保护的重要性。本设计方案根据煤矿安全规程 、 煤矿工业设计规范 ，坚持从实际出发、联系理论知识，在设计过程中，通过各方面的考虑，选用新型产品，应用新技术，满足供电

2、的可靠性、安全性、经济性及技术合理性。通过设计并与本矿实际相结合，了解了煤矿供电系统运行和供电设备管理情况和煤矿生产管理的基本知识，使自己具有一定的理论知识的同时，又具有较强的实际操作能力及解决实际工程问题的能力，根据矿井的实际情况，在老师和单位技术员的指导下，并深入生产现场，查阅了有关设计资料、规程、规定、规范。听取并收录了现场许多技术员的意见及经验，对矿所需设备的型号及供电线路等进行设计计算。关键词：矿井 供电 系统 设计目录目录绪 论 -4第一章 井田概况 -5第二章 地质特征 -8第三章 供电系统 -133.1 供电电源-133.2 电源线路截面选择-133.2 电力负荷-143.4

3、地面供配电-193.5 井下供配电-21第四章 采区低压控制电器的选择 -264.1 低压电器电器选择原则 -264.2 低压电器电器容量及整定计算 -26第五章 低压保护装置的选择和整定 -285、1 低压电网短路保护装置整定细则规定 -285、2 保护装置的整定与校验 -28第六章 高压配电箱的选择和整定 -316、1 高压配电箱的选择原则 -316、2 高压配电箱的选择 -316、3 高压配电箱的整定和灵敏度的校验 -31第七章 井下漏电保护装置的选择 -337、1 井下漏电保护装置的作用 -337、2 漏电保护装置的选择 -337、3 井下检漏保护装置的整定 -33第八章 井下保护接地

4、系统 -34结束语 -35致谢 -36参考文献 -37绪绪 论论一、本设计的目标 通过矿井的技改扩能，让我们知道矿井原供电系统不能满足技改后矿井的需要，为了有一个更完善的供电系统，并在“以风定产” “一通三防”的前提条件下，我们深深地清楚供电对矿井的重要性，以致通过供电系统的优化设计，来实现安全高效矿井；供电系统全以技改后进行设计。二、本设计内容体系结构通过供电理论方面的学习并与我矿矿井供电系统实际相结合，对矿井供电系统资料的掌握，来优化原有不足的供电系统，使设计出的供电系统达到最大优化。设计内容体系具体如下：1）矿井概况。介绍矿井的地理位置、生产现状、通风结构、劳动组织等。2）矿井电气设备的

5、设计过程，如高压配电箱、变压器、电缆的选择方法，并对其的整定及校验，3）概算供电费用。本着经济合理的原则，以最低的成本来换取最丰厚的利益。4）井下供电系统各种保护的整定及校验。第一章第一章 井田概况井田概况11 交通位置交通位置荥经县皇仪乡六合煤厂位于荥经县皇仪乡渔泉河南岸，行政区划属荥经县皇仪乡杨湾村梁纸厂社，矿井位于渔泉公路旁，距荥经县城 24km，荥经县至雅安市约 45 km，雅安市至成都约 130km，有高速公路和二级公路相通，交通较为方便。图 1-1-1 荥经县皇仪乡六合煤厂交通位置图1、2 地形、地貌及水文地形、地貌及水文矿区地处扬子准地台坳川西台陷之雅安凹褶束与龙门山宝兴褶断束的

6、结合带边缘，为地质构造较复杂区。矿区及其周边地形地貌属构造侵蚀中至高山丘陵地六合煤厂貌，地貌分区为构造剥蚀串珠状中、高丘。地势南东高、北西低，顺层坡与陡坎交互，地形反差极大，地形切割中等强。区内海拔多在+950m 以上，最高点位于井田中部，海拔+1402m，最低处位于主井西侧，海拔+950m，相对高差 452m。地形坡度一般 20左右，最大坡度约 45。在矿区范围内无大的河流，均为溪流。地表水主要接受大气降水，其丰、枯取决于大气降雨量。矿区大气降雨较为丰富，地表水除部分沿岩石裂隙或层间渗入地下外，大部分地表水是通过片流的形式汇入溪水，再汇入荥河，最终流入长江。地表水排泄为区内的重要排泄途径。1

7、、3 气象及地震气象及地震矿区地处四川盆地西缘，属中纬度偏南地带，为亚热带大陆性温湿季风气候区。其气象特征是：夏季炎热期长，冬季寒冷期短，潮湿多雨、雨量充沛。据县气象站的资料统计：多年平均降雨量为 1267mm，68 月为雨季，月平均最大降雨量为 856.6mm(7 月份)，月平均最小降雨量为 0.2mm(12 月份)，湿度大、云雾多、霜期短、日照少、秋雨连绵。冬春与夏秋，白天与早晚温差较大。荥经县多年平均气温 15.3，最高气温为 7 月，达 34.7，最低气温为 1 月，为-4.2，历年 12 月2 月为冰冻降雪期。多年平均相对湿度 85%，最小为 37%。矿区所在荥经县是一个地震多发区，

8、地震震级一般为 2.5-3.5 级，震中多在荥经县城北及北西，最大一次地震为 5.5 级，自 2002 年至今，有小于 3.5 级地震记录 5 次。荥经县及附近地区，历史地震活动虽较频繁，但震级小，危害较轻，在四川省地震危险性强度分区表和地震烈度分区图上，该区划为危险性较小的 C 区，地震基本烈度区划属小于度区。据历史记载，区内未发生过灾害性地震，仅受到过少量微弱地震波及，震中远离矿区范围。1 1、4 4 矿区经济状况矿区经济状况区内居住居民均为汉族，主要从事种植和采矿业。农作物以玉米、高梁、土豆、薯类等为主，经济作物有油菜籽、水果、茶叶等。1、5 水源和电源水源和电源距该矿井 8km 有荥经

9、县木梯岩电站，距该矿井 3km 有荥经县皇仪乡岗上电站。荥经县木梯岩电站（属荥经县石滓皇仪供电所管理）和荥经县皇仪乡岗上电站己并入荥经县电网，六合煤矿己与荥经县皇仪乡岗上电站和荥经县石滓皇仪供电所签订了供电协议。本矿工业和生活用水水源取自主斜井侧溪沟水作为水源，该水源水质较好，经校核满足矿井扩建后的用水需要。第二章第二章 地质特征地质特征2 2、1 1 地层地层区内出露地层不齐全，最老为中三叠系雷口坡组，最新为侏罗系及第四系松散堆积物，仅有 4 个正式地层单位。由老至新分述如下。（一）中三叠统雷口坡组（T2l）为区内出露的最老地层体。分布于西部（向斜西翼）武同庙、余家湾、红茶园一线，呈近南北向

10、展布，与上覆须家河组平行不整合接触，厚约 250m（未见底）。岩性为：下部灰色细粗粒砂岩、砂砾岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩夹煤线；中部灰色灰岩；上部紫色钙质粉砂岩薄层泥灰岩、灰色薄至中厚状泥灰岩与灰岩互层。（二）上三叠统须家河组（T3xj）分布于大部分地区，是区内的主要含煤地层，总厚约 253811m，平均厚564m，与下伏雷口坡组平行不整合接触，与上覆自流井组整合接触。共划分为三段，各段岩性特征分别为：一段（T3xj1）：厚约 105m 左右，假整合于下覆雷口坡组之上。岩性为灰、黄灰色中至厚层粗细粒长石石英砂岩为主，次为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩夹煤层。旋回结构多而明显，下部各旋回的砂岩粒度粗，含

11、砾石。个别具斜层理，旋回间冲刷接触明显，由于冲刷作用使两旋回合为一体的现象时可见及，上部砂岩粒度变细，各旋回的泥质岩增多，此段含煤 6-8 层，多分布于中部及上部，均为局部可采煤层。二段（T3xj2）：厚约 180m 与一段整合接触，为区内主要含煤段。岩性为灰、深灰、黄灰色薄至中厚层中至细粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成。上部岩性稳定，以泥岩、砂质泥岩及粉砂岩为主，夹细砂岩及泥质细砂岩。下部砂岩层居多，粒度粗，发育斜层理及水平层理、波状层理，由具粗至细的旋回结构构成，岩相变化较大（常见河流向河床相横向接触）。此段含煤 10余层，区域可采煤层主要是双龙和三荒四炭两层，其余均为局部

12、可采煤层或煤线。在砂质泥岩、粉砂岩及泥岩中常见含结核状或似层状菱铁矿，含新芦木、苏铁及蕨类等化石。三段（T3xj3）：发育于全区，且物质成份近似，厚约 270m，与上覆及下伏二段整合接触。一般由灰、浅灰、黄灰、深灰色中至厚层中细粒长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、砂质页岩等组成多个沉积旋回。中下部产淡水瓣鳃化石，偶见煤线或团块。（三）中下侏罗统自流井组（J1-2z）出露于向斜核部，由紫、灰色泥岩、砂质泥岩及灰色砂岩、钙质砂岩等组成。与下覆须家河组三段整合接触，厚 192-257m，厚度、岩性较稳定。以紫、紫灰色中至厚层状长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，砂岩与砂质泥岩或泥岩常互为夹层。（

13、四）中侏罗统新田沟组（J2xt）为区内除第四系外的最新地层，出露于向斜核部（矿区东部），与中下侏罗统自流井组整合接触，厚约 360m。岩性为灰色中至厚层状细粒长石石英砂岩、薄层钙质细砂岩、紫色泥岩夹灰绿色薄层粉砂岩或泥质粉砂岩。上部砂岩中夹泥灰岩，砂岩具斜层理。（五）第四系：主要为现代坡、残积层及冲洪积层，后者普遍发育于各级沟、河谷地带，其厚度不等，一般 5m 左右。现代坡、残积层分布于较缓坡地带，地形较为平缓，以残积为主，为灰色含角砾砂土、亚粘土层，厚 0.51m。有庄稼地及少量居民点。2 2、2 2 构造构造井田位于四川盆地西缘北端，区域上地处扬子准地台四川台坳川西台陷之雅安凹褶束与龙门山

14、宝兴褶断束的接合带边缘，地质构造较复杂。区内为荥经大向斜南段倾伏端，两翼为断裂切割。主要构造线为北西南东向、近南北向，部分北东向褶皱、断裂，褶皱背斜紧密，向斜开阔平缓。2 2、3 3 煤层煤层区内含煤地层为上三叠统须家河组（T3x），含煤层位是须家河组第一、二段，共含煤九层，由上而下分别为：蛮炭、三荒四炭、大双龙、双龙、上连、下连、独连子、硬板炭和宽沙炭。其中三荒四炭、双龙煤层为区域可采煤层，其余为局部可采煤层。三荒四炭煤层层位全区稳定，上距蛮炭 17.88m，下距大双龙煤层 70.30m；双龙煤层位于煤组的中段，上距大双龙煤层 28.04m，下距上连煤层6.2735.51m；下连煤层仅居于上

15、连煤层之下，上距上连煤层 4.63m，下距宽砂炭 116.67m。本矿井批准开采双龙煤层，该煤层赋存于须家河组第二段地层中，为全区可采煤层。煤层倾角 812，一般由 2 个煤分层组成。上分层厚 0.060.59m，平均 0.42m；下分层厚 0.060.47m，平均 0.26m。开采区域煤层平均厚 0.56m。夹矸多为泥岩及粉砂质泥岩，厚 0.030.70m，平均厚 0.33m。煤层顶板为薄层砂质泥岩夹粉砂岩，底板为砂质泥岩及粉砂岩2、4 矿井水文地质矿井水文地质1、地表水在矿区范围内无大的河流，均为溪流。地表水主要接受大气降水，其丰、枯取决于大气降雨量。矿区大气降雨较为丰富，地表水除部分沿岩

16、石裂隙或层间渗入地下外，大部分地表水是通过片流的形式汇入溪水，再汇入荥河。地表水排泄为区内的重要排泄途径。2、地下水矿区地下水主要含水层各特征分别如下：1）、第四系孔隙含水层矿区第四系堆积物遍布全区，主要为坡残积层，由风化砂质粘土及岩石碎屑组成，厚度多在 5 米以内，其位置较高者为透水层，反之则为弱含水层。地下水多由此层分散泄出。2）、中下侏罗统自流井组、新田沟组孔隙、裂隙含水带主要由厚层状长石石英砂岩含水，厚度大于 300 米，其内泉水流量小于 2 公升/秒，呈下降泉泄出。水源主要由降水补给，本层整合于下伏煤系地层之上，其地下水可直接补给煤系层含水带。3）、上三叠统（须家河组）煤系层孔隙、裂

17、隙含水带为矿区的含煤地层，主要由页岩、细砂岩、中粒长石石英砂岩组成，总厚大于 300m，为一背斜构造，有数层不透水的页岩、泥质砂岩。深部断裂不发育，形成自流水，接近地表处裂隙较发育，形成风化裂隙潜水带。埋深一般小于 10m，其水主要由大气降水补给，并排泄于低洼地及沟谷。在下部中粗粒砂岩形成孔隙含水带，厚约 200m。该层中地下水出露普遍，泉水流量一般小于 3 公升/秒，多沿层面裂隙或构造裂隙涌出。4）、中三叠统雷口坡组以泥质类岩为主，夹砂质页岩，结晶泥质灰岩厚大于 50m，未见喀斯特现象，只有雨季在局部见有泉水流出，流量 2.5 公升/秒，旱季无水，属微弱至不含水层。上述岩层中，细砂岩、长石石

18、英砂岩为含水层，页岩、泥质砂岩、泥岩为隔水层。综上所述，地下水类型主要为坚硬裂隙、孔隙水，由大气降水补给，水文地质条件属简单类型。据我矿测定，矿井+818m 水平正常涌水量 10m3/h，最大涌水量 20m3/h，矿井水主要来自斜井揭穿含水层水；+775m 水平涌水量极少，正常涌水量 0.3m3/h，最大涌水量 0.6m3/h。2、5 矿井开采条件矿井开采条件1、瓦斯依据雅市安监【2010】340 号雅安市安全生产监督管理局对该市 2010 年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复：矿井 CH4绝对涌出量为 6.19m3/min，相对涌出量为53.03m3/t，属高瓦斯矿井。2、煤尘根据四川省煤炭产品质

19、量监督检验站检测报告，本矿开采的双龙煤层煤尘无爆炸危险性。3、煤层自燃倾向性根据四川省煤炭产品质量监督检验站检测报告，本矿开采的双龙煤层自燃倾向性等级为级，属不易自燃煤层，历年开采未发生过煤层自燃现象。4、地温矿井地温正常，无热害影响。5、冲击地压根据本矿井及周边矿井开采情况，矿井无冲击地压。第三章第三章 供电系统供电系统3.13.1 供电电源供电电源设计矿井采用两回路电源供电。一回来至荥经县木梯岩电站（属荥经县石滓皇仪供电所管理） ，电压 10KV，供电距离 8km，采用一趟架空线路输送至地面变电所。另一回来至荥经县皇仪乡岗上电站，电压 10KV，供电距离 3km，采用一趟架空线路输送至地面

20、变电所。正常情况下。矿井电源应采用分列运行方式。若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续行和可靠性。带电备用电源的变压器应热备用；若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行。3.2 电源线路截面选择电源线路截面选择1、按经济电流密度选择电源线路截面: 开采后期井下最大负荷时计算有功电力负荷 654.4KW. 电源线路截面;A1=In/J=41.98/1.15 =36.5 mm2式中： A电源线路计算截面, mm2；In电源线路中正常负荷时持续电流，In=SB1/(Ue cos) 3=654.4/( 100.9) =41.98；3J经济电流密度，A/mm2,，钢芯铝绞线取 J=1.

21、15A/mm2由设指查取电源线路型号为：LGJ-350 型钢芯铝绞线2、校验方法： （1） 、按持续允许电流校验电缆截面： 查表得线路 LGJ-350 型钢芯铝绞线安全载流量；环境温度为 25时为220A,考虑环境温度 40时温度校正系数 0.81，则 IX2 =2200.81=178.2(A),IX=178.2AI=41.98A, 电源线路安全载流量符合要求。(2)、按电压损失校验电源线路截面：查表得线路 LGJ-350 型钢芯铝绞线单位负荷矩电压损失百分数；当 cos=0.9时为 0.824%/MW.KM.计算有功电力负荷 654.4KW.来至荥经县木梯岩电站电源线路电压降（长度 8Km）

22、U1%=0.654480.824%=4.31%5%.合格来至荥经县皇仪乡岗上电站电源线路电压降（长度 3Km）U2%=0.654430.824%=1.62%5%.合格根据以上计算结果，矿井双回路电源线路选用 LGJ-350 型钢芯铝绞线，并能为矿井后期扩能留有余量。矿井采用双回路电源线路，当任一回路出现故障或检修时，另一回路可承担井下所供范围内全部负荷用电。3.2 电力负荷电力负荷设备总台数： 43 台设备工作台数： 34 台设备总容量： 1383.3kW设备工作容量： 1006.4kW有功负荷： 654.4kW无功负荷： 396.24kVAR功率因数： 0.76补偿用电容器总容量： 150k

23、VAR补偿后无功负荷： 246.24kVAR 补偿后功率因数： 0.94吨煤耗电量： 37.9kW.h/t附电力负荷统计表。 电力负荷计算表数量（台）设备容量（kw)计算负荷 有功 无功视在序号用电设备名称电压（V）总数工作总容量工作容量需要系数costg kw kvarkvA最大负荷利用小时数年耗电量(kw.h)选用变压器(kvA)一、井下负荷A、带区变电所1刮板输送机6602260600.680.71.0240.841.6239601615682煤电钻127424.82.40.50.61.331.21.606607923刮板转载机6601122220.680.71.0214.9615.26

24、396059241.64带式输送机6601140400.680.71.0227.227.7539601077125提升车绞车6603366660.60.71.0239.640.40660261366局部通风机6604244220.90.80.7519.814.8518.007920156816507截煤机6602260600.70.80.754231.501980831608乳化液泵6601155550.70.80.7538.528.881320508209探水钻66011440.40.71.021.61.6310泥浆泵660112.22.20.40.71.020.880.9011潮式喷浆机6

25、60115.55.50.40.71.022.22.2412信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256小计2117365.5341.1230.54207.51310.172*400B、中央水泵房1水泵66032135900.750.80.7567.550.6333002227502信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256C、+775m 水泵房1水泵6603222.5150.750.80.7511.258.443300371252信号及照明127220.90.90.481.80.87792014256B、C 合计64161.510982

26、.3560.81102.379488892200井下合计2721527450.10.759312.89268.31 412.18 电力负荷计算表数量（台）设备容量（kw)计算负荷 有功 无功视在序号用电设备名称电压（V）总数工作总容量工作容量需要系数costg kw kvarkvA最大负荷利用小时数年耗电量(kw.h)选用变压器(kvA)二风井负荷1主要通风机380213001500.90.80.75135101.25876013140002瓦斯抽放泵38021150750.850.80.7563.7547.8133002475003空压机38021150750.80.80.756045.00

27、33002475004其他380/22010100.70.71.0277.14180018000小计636103100.8265.8201.20333.33补偿后0.93265.8105.20285.862400补偿电容96三地面负荷1架空乘人器3801130300.50.71.021515.303300990002提升绞车380111101100.80.71.028889.7833003630003木工加工房380/22012.812.80.40.61.335.126.831980253444矿灯充电2204.54.50.80.80.753.62.704620207905生活设施380/22

28、025250.90.850.6222.513.942310577506煤翻车机38011440.80.80.753.22.4132052807矸翻车机38011440.80.80.753.22.4132052808机修车间380/2206636360.40.61.3314.419.2237609其他380/22020200.50.71.021010.202165033000合计1010246.3246.30.760.86165162.75231.82460204补偿后0.9316566.75178.02250补偿电容96全矿合计43341383.31006.40.76743.7440.2686

29、4.2有功0.88无功0.9654.4396.24补偿后0.94654.4246.24699.23409093补偿电容150吨煤电耗（kwh/t)37.9 3.3.3.3.矿井矿井 10kV10kV 变电所变电所（一）电气主接线六合煤厂地面 10kV 变电所设于主斜井工业广场内，根据配电所负荷、电源及出线回路数，变电所的 10kV 母线采用单母线分段接线。（二）主要电气设备选择及安装布置六合煤厂地面 10kV 变电所 10kV 配电装置选用 GG-1A(F)型户内交流金属铠装中置式开关设备，配用 VD4-12 型真空断路器。配电所为单层布置，10kV 配电系统开关柜采用单列双通道布置。10kV

30、 电容补偿采用 xyGWKJ-600/10-50AK型高压无功智能补偿成套装置，分别接于 10kV 不同母线段上，装置布置于10kV 配电室一侧。10kV 电源进线线路均采用架空进线方式，其余全部进出线均采用电缆方式出线。（三）所用电源及直流电源六合煤厂地面 10kV 变电所用电设所用电屏，电源进线为两回，电源进线接自主变电所内低压配电室不同母线段，可互为备用，自动切换。六合煤厂地面 10kV 变电所操作电源选用 GZDW 型智能高频开关直流电源柜，直流系统电压为 220V，容量 40AH,以作为配电所、保护、自动装置、信号及事故照明之用。（四）控制、保护及测量系统六合煤厂地面 10kV 变电

31、所设成套微机综合自动化系统，变电所 10kV 断路器、10kV 母线分段、主变压器出线、10kV 电容器组出线断路器、各馈出线路断路器均可在主控制室集中操作，也可就地操作。根据变电所线情况及继电保护规程规范要求，变电所电气设备继电保护及自动装置配置如下：（1）10kV 馈出线设置二相三段式电流保护、小电流接地报警（跳闸） ；（2）10kV 母联设置二相三段式电流保护，合闸后保护自动退出；（3）10kV PT 设置母线接地信号、PT 断线、PT 切换互锁保护。（4）10kV 进线设置过流保护。（五）过电压保护及接地装置为防止直击雷及雷电波侵入、过电压等设置相应的保护设施。变电所设置避雷网进行防雷

32、保护，变电所各段及 10kV 母线均设有过电压保护器。变电所设主接地网，其工频接地电阻不大于 4。电气设备金属外壳、设备构架、支架、开关柜及控制保护屏基础槽钢或角钢、电缆金属外皮等均就近与主接地网连接。（六）配电所照明变电所常用照明采用交流 220V 电源。10kV 配电室及电容器室采用墙壁式组合灯具，其余各室内及室外照明均采用普通荧光灯、白炽灯、工厂灯等进行直接照明。室外变压器、配电设备及道路等，采取分散局部照明。事故照明采用直流 220V 电源。事故照明灯正常时由交流供电，事故时自动切换至直流电源供电回路。10kV 配电室、380V 配电室、室内走廊等装设事故照明。3.43.4 地面供配电

33、地面供配电3.4.1 地面供配电系统矿井地面供配电采用 10kV 和 380/220V 两级电压，一、二级用电负荷采用双电源供电。当矿井一回供电电源发生故障，另一电源可担负矿井全部负荷容量。在矿井地面设有一座矿井变电所和一个风井房变电亭。地面变压器为中性点接地方式，地面电器设备为保护接零，零线重复接地，地面变电所设接地网，其接地电阻植不大于 4。（1）矿井变电所：在+960m 主斜井工业广场设一座 10/0.4kV 矿井地面变电所。该所建筑面积180m2，包括高压开关间、低压配电间、控制室、检修材料及工具存放间等。矿井主变电所的 10kV 母线为单母线分段接线，母联开关为真空断路器。10kV

34、选用 GG-1A(F)型户内交流金属铠装中置式开关设备，共 14 台，其中进线柜 2 台，馈出柜 8 台（其中至井下 2 台、地面工广场 2 台、风井 2 台、电容柜2 台） ，母联柜 2 台，PT 柜 2 台，14 台柜成单列双通道排列。10kV 线路终端设户外式隔离开关和氧化锌避雷器各 1 组。10kV 进线为架空进线，出线采用电缆，且沿电缆沟敷设。该变电所担负向全矿井供配电任务。矿井变电所低压配电室 0.4kV 为单母线分段接线。0.4kV 低压开关柜选用GGD1 型组合式开关柜，共 8 台。向矿灯房、机修车间、办公楼及职工生活区供电。压风机房、机修车间、矿灯房、办公室 、职工住宅等处设

35、低压配电点，各配电点的电源由矿井地面变电所以 0.4KV 单回路电缆馈出压风机房双回路供电，低压电缆沿电缆沟与高压电缆同沟敷设。8 台低压配电柜组成单列双通道排列。矿井变电所设有 2 台 S11-MR-250/10/0.4 型变压器，中性点为接地方式，地面电气设备为保护接零，零线重复接地。矿井地面变电所设接地网，其接地电阻值不大于 4。变压器均为室外布置，并设围栏。地面照明电压为 220V，采用三相四线制。矿井的生产照明和生活照明分开供电。充电房、住宅及办公室采用荧光灯；机修车间、木工房等机器房采用白炽灯；地面变电所和化验室用混光灯；道路及工业广埸用高压汞灯或高压钠灯照明。地面变电所、压风机房

36、、调度室设应急照明。矿井地面低压配电所自然功率因数为 0.74，补偿后功率因数为 0.93。选用 GGJ1-01 型电容器自动补偿柜，作低压母线集中补偿，补偿静电电容器96kVar。附地面变电所供电系统图； （2） 、风井房变电亭：在+1049m 回风平硐井口附近 80m 处设置一座 10/0.4kV 风井房变电亭。风井房变电亭两回路电源接自矿井地面 10kV 变电所不同母线段上，供电线路采用LGJ-35 型架空线，单回路线路长 2.1km。变压器进线侧采用户外跌落式熔断器进行保护，变压器选用 S11-MR-400/10 型变压器 2 台，所内设有 GGD1 型配电柜，共 7 台，0.4kV

37、母线采用单母线分段结线，母联开关为空气断路器。0.4kV 低压配电柜采用单列双通道布置。主要通风机、瓦斯抽放泵和空气压缩机分接在不同的低压母线段上。风井房变电亭变压器均为室外布置，并设围栏。风井房变电亭变压器中性点为接地方式。地面电气设备为保护接零，零线重复接地。风井变电所设接地网，网内设水平均压带，接地网的总接地电阻值小于 4。风井变电亭自然功率因数为 0.79，补偿后功率因数为 0.93。风井变电所选用 GGJ1-01 型电容器自动补偿柜，作低压母线集中补偿，补偿静电电容器48kVar。附风井房变电亭供电系统图； 3.53.5 井下供配电井下供配电（1）下井电压及电源1、经统计井下设备工作

38、容量 459.1kW,有功功率 316.97kW，无功功率273.94kVar, 视在功率 418.94kvA，功率因数 0.75。 2、根据统计的井下用电负荷量和矿井开拓开采部署，设 2 回电缆下井至+818m 水平中央变电所。电缆采用吊钩悬挂，悬挂点间距为 3m.（2）下井高压电缆选择1、选择原则1、按经济电流密度计算选定电缆截面，对于输送容量较大，年最大负荷利用的小时数较高的高压电缆尤其应按经济电流密度对其截面进行计算。2、按最大持续负荷电流校验电缆截面，如果向单台设备供电时，则可按设备的额定电流校验电缆截面。3、按系统最大运行方式时发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性，一般在电缆首端选

39、定短路点。井下主变电所馈出线的最小截面，如果采用的铝芯电缆时，应该不小于 50mm2 。4、按正常负荷及有一条井下电缆发生故障时，分别校验电缆的电缆的电压损失。5、固定敷设的高压电缆型号按以下原则确定：1）在立井井筒或倾角 45及其以上的井筒内，应采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆，钢丝铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢丝铠装铅包纸绝缘电缆。2）在水平巷道或倾角 45以下的井巷内，采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢带铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢带铠装铅包纸绝缘电缆。3）在进风斜井，井底车场及其附近，主变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铅芯电缆，其它地点必须采用铜芯电缆。6、移

40、动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。2、选择步骤1、按经济电流密度选择电缆截面:A1=In/nJ=24.4/12.25 =10.84 mm2式中： A电缆的计算截面, mm2；In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB1/(Ue cos) 3=316.97/( 100.75) =24.4；3n同时工作的电缆根数，n=1；J经济电流密度，A/mm2,见设指表 2-18，铜芯电缆取 J=2.25 A/mm2；由设指表 2-9 查取电缆型号为：MYJV22-8.7/10- 335 煤矿用交联聚乙烯钢带铠装电缆2、校验方法： （1） 、按持续允许电流校验电缆截面： KIP=(60.345 180.9)AI

41、a=24.4A式中： IP环境温度为 25 度时电缆允许载流量,A,由设指表 2-8 查取IP=135；K环境温度不同时载流量的校正系数,由设指表 2-6 查取：0.447K1.34；Ia持续工作电流, Ia= 316.97/( 100.75) =24.4 A3KIp =(60.345 180.9)AIa,符合要求。 （2）电缆短路时的热稳定条件检验电缆截面,取短路点在电缆首端,取井下主变电所容量为 50MVA,则Id（3） = Sd/(Up) 3 =(50103)/( 10) 3 =4582.1 A Amin = (Id（3）)/Ctj =(4582.1)/1590.25 =14.41mm2

42、A1=35 mm2 符合要求。式中： Amin电缆最小截面, mm2；Id（3）主变电所母线最大运行方式时的短路电流,A；tj短路电流作用假想时间,S；对井下开关取 0.25S；C 热稳定系数, 由设指查取 C=159； (3)、按电压损失校验电缆截面：U% =KPL/1000 =1.836316.971/1000 =0.582%7% 故满足要求。式中： U%电缆电缆中电压损失的百分数；K兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数, 由设指表 2-15 查取 10KV 铜芯电缆兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失 K=1.836；P电缆输送的有功功率；7%允许电压损失百分数；根据以上计算结果，考虑矿井的后续发

43、展，入井双回路高压电缆选用MYJV22-8.7/10，335 煤矿用交联绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆。采用电压降校验电缆截面，单回路承担所供范围内的全部负荷时，电缆电压降为0.582%，所选电缆符合要求。双回路电缆，当任一回路出现故障或检修时，另一回路可承担井下所供范围内全部负荷用电。（3）井下供电系统1、中央变电所中央变电所设置在主斜井下部车场附近，中央变电所和中央水泵房联布置。中央变电所主要为中央水泵房和+775m 水平水泵房提供 660V 低压供电电 源；为一带区变电所提供 10kV 高压供电电源。中央变电所全长为 26m，硐室断面宽4.2m，设出入口两处，硐室砌碹刷白，并装设向外开的

44、防火铁门及铁栅栏门。+818m 水平中央变电所内的 10kV 高压母线为单母线分段接线，10kV 开关选用 PBG-10 型矿用隔爆型智能化高压真空配电装置 7 台。变电所内利用现有 2台矿用隔爆型干式变压器，型号为 KBSGZY-200/10 型（10/0.69kV,200kVA）变压器，正常运行时 2 台变压器分列运行，故障时可互为备用。变电所内 0.69kV 母线为单母线分段接线，0.69kV 进线总开关选用 KBZ-400型矿用隔爆真空馈电开关，馈出开关选用 KBZ-200 型矿用隔爆真空馈电开关。 KBZ 系列开关具有漏电闭锁和选择性漏电保护功能，能达到对 0.69kV 系统的绝缘监

45、测及选择性漏电保护。+818m 水泵房水泵选用 QJZ-300J-55 矿用隔爆型自耦减压起动器控制。+775 水泵房水泵选用 QBZ-30D 矿用隔爆型真空磁力起动器控制。附中央变电所供电系统图； 2、带区变电所带区变电所内的 10kV 高压母线为单母线分段接线，10kV 开关选用 PBG-10矿用隔爆型智能化高压真空配电装置 6 台。变电所内设 3 台矿用隔爆型干式变压器，其中 2 台型号为 KBSG-400/10 型（10/0.69kV,400kVA）变压器，正常运行时2 台变压器分列运行，故障时可互为备用；1 台型号为 KBSG-50/10 型（10/0.69kV,50kVA）变压器，

46、该变压器为局部通风机“三专”供电专用变压器。变电所内 KBSG-400/10 型侧 0.69kV 母线为单母线分段接线，0.69kV 进线总开选用 KBZ-400 型矿用隔爆真空馈电开关，馈出开关选用 KBZ-200 型矿用隔爆真空馈电开关。变电所内 KBSG-50/10 型侧 0.69kV 母线为单母线接线，馈出总开关和分开关选用 KBZ-200 型矿用隔爆真空馈电开关。KBZ 系列开关具有漏电闭锁和选择性漏电保护功能，能达到对 0.69kV 系统的绝缘监测及选择性漏电保护。附带区变电所供电系统图；第四章第四章 采区低压控制电器的选择采区低压控制电器的选择4.1 低压电器电器选择原则低压电器

47、电器选择原则1）按环境要求，采区一律选用隔爆型或隔爆兼本质安全型电器。2）按电器额定参数选择（1） 低压控制电器的额定电流要大于或等于用电设备的持续工作电流，其额定电压也应与电网的额定电压相符合。（2） 控制电器的分断能力，电流应不小于通过它的最大三相短路电流。3）工作机械对控制的要求选择(1) 工作线路总开关和分路开关一般选用自动馈电开关，如新系列的 KBZ型自动馈电开关。(2) 不需要远方控制或经常起动的设备，如照明变压器，一般选用手动起动器，如 QBZ 型等。(3) 需要远方控制，程控或频繁起动的机械，如采煤机、装岩机、输送机等一般选用 QBZ 型磁力起动器或新系列隔爆型磁力起动器等。(

48、4) 需要经常正、反转控制的机械，如回柱绞车、调度绞车等，一般选用 QBZ80N 型或新系列可逆磁力起动器等。4）开关电器的保护装置，要适应电网和工作机械的保护要求：（1） 变压器二次的总开关要有过电流和漏电保护。（2） 变电所内各分路的配出开关及各配电点的进线开关要有过电流保护。（3） 大型采掘机械，如采煤机组、掘进机组等需要短路保护、过负荷保护，有条件的增设漏电闭锁保护。（4） 一般小型机械，如电钻、局扇、回柱绞车及小功率输送机等需要有短路保护和断相保护。5）开关电器接线口的数目要满足回路和控制回路接线的要求，其内径应与电缆外径相适应。4.2、 、低压电器电器容量及整定计算、低压电器电器容

49、量及整定计算1、计算开关的工作电流 Ig（以带区变电所 6101 工作面馈电开关例） Ig （KfPe103）/（Uecosee）3（0.898103）/（6600.750.85）3107.56APe=6101 工作面最大负荷=98KW2、开关的选择结果：根据 Ig、Ue，查煤矿电工手册矿井供电 下表 11-1-17 选带区变电所6101 工作面馈电开关选 KBZ200 馈电开关一台。其余馈电开关选择均按以上计算方法选择55KW乳化液泵站控制开关的选择：Ig（KfPe103）/（Uecosee） 3（0.855103）/（6600.750.80）3=64.17 A根据 Ig、Ue，查煤矿电工手

50、册矿井供电 下表 11-1-1 选 QBZ-80 型磁力起动器一台。其余控制开关选择均按以上计算方法选择1.2KW 煤电钻控制开关的选择：S =Pe/cose=1.2/0.79=1.52KVA根据 S7 ， 符合要求。式中：Id(2) 被保护线路末端最小两相短路电流，A； 7灵敏度系数，可参考工矿企业供电设计指导书表 3-39； Idz线路末端最小两相短路整定电流，A。其余各开关短路点、短路电流及灵敏度校验均按以上计算方法校验。、第六章第六章 高压配电箱的选择和整定高压配电箱的选择和整定6、1 高压配电箱的选择原则高压配电箱的选择原则 1、配电装置的额定电压应符合井下高压网络的额定电压等级。

51、2、配电装置的额定开断电流应不小于其母线上的三相短路电流。 3、配电装置的额定电流应不小于所控设备的额定电流。 4、动作稳定性应满足母线上最大三相短路电流的要求。6、2 高压配电箱的选择高压配电箱的选择 1、中央变电所电源总开关负荷长期工作电流： In=Sn/(Uecose)3 =316.97/(100.75)3 =24.4 A UseUx=10kv IseIg=24.4A SseSd(3)=50MVA 式中： Sn受控制负荷的计算容量，KVAUe电网额定电压，KVUse高压开关额定电压，KV Ise高压开关额定电流，KASse 高压开关铭牌上标示的额定断流容量，KVA 根据以上这些计算结果，

52、按煤矿安全规程的规定选用，查设指表2-62，选择高压配电箱型号为 PBG-10，其技术数据如下； 高压配电箱技术数据表型号额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA额定动稳定电流（KA）额定短路开 合电流（KA）10S 热稳定电流（KA）PBG-1010125012.531.531.512.56、3 高压配电箱的整定和灵敏度的校验高压配电箱的整定和灵敏度的校验1、中央变电所电源总开关的整定 In=Sn/(Uecose)3 =316.97/(100.75)3 =24.4 A 查设指表 2-83，取 Idz=25 灵敏度校验： Id(2)=1245A Km = Id(2)

53、/(KTKiIdz) =1245/(1025) =4.981.5 符合要求。 式中： Ki电流互感器的变流比，Ki=50/5=10；其它高压开关选择、整定、灵敏度校验均按以上计算方法进行。第七章第七章 井下漏电保护装置的选择井下漏电保护装置的选择7、1 井下漏电保护装置的作用井下漏电保护装置的作用1、工作电表经常监视电网的绝缘电阻，以便进行预防性维修。2、接地绝缘电阻降低到危险值或人触及一相导体，或电网一相接地时，能很快的使自动开关跳闸，切断电源，防止触电或漏电事故。3、当人触及电网一相时，可以补偿人身的电容电流，从而减少通过人体的电流，降低触电危险性。当电网一相接地时，也可以减少接地故障电流

54、，防止瓦斯、煤层爆炸。7、2 漏电保护装置的选择漏电保护装置的选择由于选用 KBZ 型馈电开关，其自带漏电保护，无需再外设检漏继电器。7、3 井下检漏保护装置的整定井下检漏保护装置的整定检漏继电器动作电阻值，是根据保护人身触电的安全确定的。人触电安全电流规定为 30mA，在不考虑电网电容情况下，通过人体的电流根据下式计算，即In3Uq/3Rn+r在给定电网电压下，人体电流 30mA 计算，则可确定出允许的电网最低对地绝缘电阻值 rmin，以井下 660V 电网为例计算如下：rmin=(3UQ/In)-3Rn =3(660/)/30103-310003 =35000 计算检漏继电器的动作电阻值

55、Rdz时，应考虑三相电网对地绝缘电阻值时并联通路，其整定值为：Rdz= rmin/3=35000/3=11700 井下低压电网的最低允许对地电阻值及检漏继电器的动作值表所示。对地电阻值及检漏继电器的动作值表电压（V）每相允许最低电阻值（K）动作电阻计算值（K）动作电阻整定值（K）漏电闭锁动作电阻值（K）1274.31.431.138010.23.43.576603511.71122保护 660V 电网： 单相接地漏电电阻：RZ(单)=11 K 两相接地漏电电阻：RZ(两)=22 K 三相接地漏电电阻：RZ(三)=33 K第八章第八章 井下保护接地系统井下保护接地系统井下接地系统是由主接地极、局

56、部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成。所谓保护接地，就是用导体将电气设备正常不带电的金属部分与接地体连接起来，它是预防人体触电的一项重要措施。若没有保护接地，一旦电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体与外壳相碰时，人若触及带电金属外壳，则其它两相对地电容电流全部流过人体，造成人身触电事故。有了保护接地，人体触及带电外壳时，电容电流通过的路径是接地装置和人体形成的并联电路，达到分流作用，使流过人体的电流大大减小。井下各种电气设备虽然都装了单独接地体，但当人体触及带电外壳时，并不能消除触电的危险。为防止不同的电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险，就必须采取共同接地线，不同相同时接地时会在共同的

57、接地线上形成较大的短路电流 ，使短路保护可靠动作，切断电源。煤矿安全规程规定：矿井总接地网要定期测定。井下各变压器中性点为不接地方式，井下电气设备采用保护接地。井下设接地网，其主接地极设置在+818m 水平水仓内，各固定机器硐室、各低压配电点及铠装电缆接线盒等设局部接地极，局部接地极设在其就近的大巷水沟内。接地网上任一保护接地点的接地电阻值不大于 2。按煤矿安全规程规定：矿井所有接地极接地电阻每季度进行一次测定。结束语结束语通过设计让我对矿山供电系统有了更加深入的了解，让我学会应用煤矿供电理论知识具体解决井下供电的技术问题，让我能熟练的查阅技术资料和各种文献，培养了设备的负荷计算、选型及绘图能

58、力，掌握了矿井的供电系统设计步骤及矿井设备的选型、整定及校验，掌握了井下的技术经济政策及矿井安全的基本知识，让我增强了事业心和责任感，树立了为煤炭事业服务的专业思想，对我以后的工作，有很大的帮助，今后还要掌握更多更好更全面的矿山专业知识，才能更好的为矿山服务。致谢致谢大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实。当我写完这这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉。首先，真诚的感谢我的论文指导老师王兵工程师，他在忙碌的工作中挤出时间来审查、修改我的论文。还有教过我们的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给我无尽的启迪。感谢三年中陪伴在我身边的同学和朋友们。感谢他们为我提出的有益建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才充实度过三年的学习生活。参考文献参考文献1 袁亮等，煤矿总工程师技术手册：煤炭工业出版社，20112王林祥等，煤矿机电工程师技术手册：煤炭工业出版社，20113 佟熙田、雷芳清，煤矿井下供电设计指导，煤炭工业出版社，19894 张学成，工矿企业供电设计指导书，中国矿业大学出版社，1998