教学单位 中国矿大银川学院 学生学号
Xxx学院 毕 业 设 计 (论文)
题 目： 煤矿采区变电所的设计 年 级： 2013级 学 号：
姓 名： 刘一鸣 专 业： 矿山机电 指导教师：
2015 年 10 月 10 日
毕业设计（论文） 煤矿采区变电所的设计
煤矿采区变电所的设计
摘要
众所周知，矿井的供电可以分为深井供电系统和浅井供电系统，但不论是哪一种供电方式，都离不开采区变电所供电，它是实现对井下生产供电的最后一环节。井下采区变电所是井下各个动力负荷集中的地方，它的位置、环境条件以及供电的安全、可靠、经济合理，都将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。所以，在对采区变电所的位置选择以及供电设备的选择上必须有严格的要求，这样才能保证生产的顺利进行。本设计变压器选用矿用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站；高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空开关和低压矿用隔爆型真空馈电开关，各种设备的开关选用矿用隔爆型真空起动器。高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。通过短路电流、开关继电保护整定的计算和保护接地的确定，使其设计可靠性高、功能完善、组合灵活，以及功耗低，保证采区供电安全、经济、高效平稳运行。
关键词：变电所，电力，供电方式，采区变电所
毕业设计（论文） 煤矿采区变电所的设计
目录
第一章 绪论 ................................................................. 2
1.1 引言 ................................................................. 2 1.2 采区变电所的发展 ..................................................... 2 第二章 采区变电所位置的确定 .................................................. 3
2.1 采区变电所的位置确定 ................................................. 3
2.1.1 采区供电对对电能的要求 ......................................... 3 2.1.2 费用和环境要求 ................................................. 3 2.1.3 采区各级供电电压的范围 ......................................... 3 2.1.4 采区变电所硐室的位置确定 ....................................... 4 2.2 采区变电所的主结线 ................................................... 4
2.2.1 采区变电所的高压结线 ........................................... 4 2.2.2 采区变电所的低压结线 ........................................... 4 2.2.3 采区变电所的硐室与设备布置 ..................................... 5
第三章 采区供电设备的选择及其计算 ............................................ 6
3.1 采区供电计算的依据及步骤 ............................................. 6 3.2 拟定采区供电系统图的原则 ............................................. 6 3.3 采区供电设备的选择 ................................................... 7
3.3.1 采区及设备的供电回路确定 ....................................... 7 3.3.2 供电电压等级的确定? ........................................... 7 3.3.3 供电方案设计? ................................................. 8 3.3.4 采区动力变压器及移动变电站的选择? ............................. 8 3.3.5 低压开关及保护装置选择 ......................................... 8 3.3.6 高压配电箱的选择 ............................................... 9 3.4 低压电缆选择 ........................................................ 10
3.4.1低压电缆型号、芯数和长度的确定 ................................ 10 3.4.2 低压电缆主芯线截面的选择 ...................................... 11 3.5 采区供电计算 ........................................................ 11
3.5.1 总电网的允许电压损失 .......................................... 11 3.5.2 各在线电的电压损失 ............................................ 11 3.5.3 计算变压器的电压损失 .......................................... 13 3.5.4干线电缆的电压损失 ............................................ 13 3.5.5 满足电压损失的最小截面 ........................................ 14
第四章 参照列表............................................................. 16 第五章 小结 ................................................................ 20 第六章 致谢 ................................................................ 21 参考文献 ................................................................... 22
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毕业设计（论文） 煤矿采区变电所的设计
第一章 绪论
1.1 引言
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。采区供电通常以相对固定的采区变电所，是通过放射式电缆网向用电比较集中的配电点供电，而为了供电的安全，通常都是要以双回路供电，因此对于采区供电，要对采区的采高、电气设备的选型和对电缆的选择都是非常重要的，在确定了电气设备后，要对各种配电开关进行整定计算，对电缆选定后，要对它的距离进行确定，所以对电缆支线的电压损失和各负荷电缆的电压损失进行计算。对各种保护的灵敏度校验是否合格，所以采区供电是一种复杂的供电，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。
本文为矿山机电专业的毕业设计，分为绪论、采区变电所在矿井中的地位、采区变电所位置的确定、采区供电设备的选择及其计算、小结和参考文献，共分为六章，来说明如何对采区变电所进行设计，以及设计时所遇到的一些问题及所要注意的事项。
1.2 采区变电所的发展
采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。由于井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确的选择电器设备的类型和参数，并采取合理的供电、控制和保护系统，加强对电器设备的维护和检修工作，以确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。
随着煤炭工业现代化的发展，采掘机械化程度越来越高，机电设备的总装机容量和单机容量在不断增加。以采煤机为例，从20世纪70年代初期的150kW左右，增加到了现在的375×2kW，目前国外采煤机单机功率已超过1000kW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到2000－3000kW。由于机械化程度的不断提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为供电电压等级一定时，输送的功率越大，电网的电压损失越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：加大电缆截面，但有一定的限度，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变电站使高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可是供电电压质量得到较大的提高；提高用电设备的等级也是一个提高电压质量的有效措施。目前国内生产的综采工作面电气设备电压等级为1140V，而且还将继续提高，现正研制3kV的采掘运电气设备，以适应生产发展的需要。提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了供电质量，而且还降低了电网输电损耗。机械化程度的提高无疑带动了采区用电的发展，则合理的设计采区变电所也是当前的重要任务。
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毕业设计（论文） 煤矿采区变电所的设计
第二章 采区变电所位置的确定
采区变电所是采区供电的中心，它担负着整个采区的受电、配电、变电任务。采区变电所的位置决定于低压供电电压、供电距离、采煤方法及采区巷道布置方式、机械化程度、采煤机组的容量大小等因素。
2.1 采区变电所的位置确定
2.1.1 采区供电对对电能的要求
（1）电压允许偏差电压偏差计算公式如下：电压偏差＝×100%《电能质量供电电压允许偏差》（gb12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为： 1）10kv及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—－7%； 2）低压照明用户为+5%—－10%。
（2）三相电压不平衡根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求
（3）电网频率《电能质量电力系统频率允许偏差》（gb/t15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5%hz—－5%hz，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万kw以上者为0.2hz；电网容量在300万kw以下者为0.5hz。
（4）波形正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。
（5）供电可靠性供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠
2.1.2 费用和环境要求
采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处
2.1.3 采区各级供电电压的范围
在确定采区变电所的位置时，首先应按工作面的机械化程度和供电质量要求，选择采区供电电压以及移动变电站的设置地点。根据机械化工作面采煤机组功率大、供电距离比其他机械设备远，且启动频繁、重载启动等特点，要求工作面输送机和采煤机组电动机启动时允许电压损失符合要求，保证机组启动时有足够启动力矩。同时，要求保证机组控制开关在机组电动机启动时有足够吸合能力。
一般来说，炮采工作面选择380V或660V供电；普通机械化采煤工作面选择660V供电；综合机械化采煤工作面选择1140V供电；高产高效矿井综采工作面选择3300V供电。
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