矿井设备选型与供电系统设计说明

摘要 煤炭是我国主体能源,是能源安全的基石,摸清煤炭的资源储量,评价煤炭资源储量开发利用前景,有利于我国煤炭工业规划的制定,有利于煤炭资源节约保护和合理开发利用。随着煤炭工业的现代化,综采工作面机械化程度越来越高,综采工作面机电设备容量不断增大,机械化程度的提高,为加快工作面的推进速度,提高生产率,对煤矿电气设备有了更高的要求,同时煤矿运行的生命线就是电。本次设计主要是为呼伦贝尔市扎赉诺尔区灵露矿进行井下综采工作面设备选型和供电设计,设备选型以主要设备为主,通过选型负荷来确定井下供电系统,合理的选型不仅为工矿安全打下了结实的基础,而且在经济效益上也有显著提升。关键词：采煤机 刮板输送机 负荷统计 变压器 整定保护 42 / 47AbstractCoal is the main energy in China, is the cornerstone of energy security, find out the coal resources reserves, the exploitation and utilization of coal resources and reserves evaluation of prospects, conducive to the development of Chinas coal industry planning, is beneficial to saving the protection and rational development and utilization of coal resources. With the modernization of the industry, fully mechanized working face of increasingly high degree of mechanization, capacity of electromechanical equipment in fully mechanized mining face is increasing, the degree of mechanization raise, to speed up the working face advancing speed, improve the productivity, there are more requirements on the coal mine electrical equipment, at the same time the lifeline of run of mine coal is electric. This design is mainly for the Inner Mongolia Hulun Buir City District of Zhalainuoer dew mine fully mechanized mining face underground equipment selection and power supply design, selection of equipment to the main equipment, to determine the underground power supply system through the selection of load, the reasonable selection for the industrial and mining safety not only laid a solid foundation, but also a significant increase in economic benefit.Keywords:Shearer scraper conveyor load statistics of transformer protection setting不要删除行尾的分节符,此行不会被打印目录摘要IAbstractII绪论1一、课题背景1二、课题意义1 三、课题来源.1第1章矿井基本概况31.1矿井基本概述31.2矿井煤层情况31.3设计方案确定.4第2章井下主要设备选型设计52.1滚筒采煤机的选型52.2 液压支架的选型92.3刮板输送机的选型122.4 胶带输送机的选型152.5乳化液泵站与机的选择192.6喷雾泵站与破碎机水泵的选择19第3章矿井供电系统设计203.1 矿井供电简介203.2 采取变电所位置的确定213.3 拟定采区供电系统的原则223.4 采区主要设备22第4章采区变电所设备选型244.1 采区负荷计算及变压器容量台数确定244.2 电缆型号及长度的确定26第5章采区电气设备选择校核345.1 采区高压开关柜的选择345.2 矿用低压隔爆开关选择345.3 真空磁力起动器的选择355.4 保护装置的整定计算36第6章采区低压短路电流的计算386.1综采工作面短路计算图.39第7章井下照明、信号407.1 井下固定照明407.2 采区接地保护措施41结论.43参考文献.44致45附录.46绪 论一、课题背景煤炭行业是国民经济的一个重要支柱,目前乃至未来相当长一段时期是我国的主要能源之一。煤炭工业是我国经济建设的重要基础,随着技术的进步,机械与电气设备不断的更新换代,而井下的供电线路设备也在不断地在淘汰,所以经济合理的设计引进新的电气设备是非常有必要的,同时也要做到安全可靠的进行采区工作面的供电设备布置,所以对矿井采取工作面的设备选型以及供电设计具有重要意义。二、课题意义实际应用的角度世界十大高危行业中,煤矿企业就属于其中一种高危行业,其中许多事故都是由于矿井供电系统设计不合理引起的。煤矿中如果突然供电中断,不仅会影响生产效率,而且有可能发生大型设备损坏,严重时会出现人身事故。由于矿山生产环境复杂,自然条件恶劣,供电设备容易受到损坏,可能出现漏电或产生电火花导致火灾和瓦斯煤尘爆炸等事故。所以井下供电一定要可靠、安全。在满足可靠与安全的前提下,还应保证供电质量技术的合理性。同时,还要做到供电系统简单,安装、运行操作方便,使建设投资小和运行费用低。设计本着安全性、可靠性、合理性、经济性四个方面对矿井供电系统进行设计,以保证矿山企业能够安全生产的同时能做到简操作低能耗。毕业生的角度本次设计是大学四年专业知识学习的综合体现,通过这次设计能够让我们熟练掌握机械设备的选型和矿井供电系统的设计,这样有效的把机械与电气融合在一起,体现出本专业的特点。同时,也在设计中提高课外自主查阅资料的能力,了解我国现在煤炭行业前沿供电技术。有助于自己以后在机械、供电领域从事工作。三、课题来源在呼伦贝尔市扎赉诺尔区灵露矿进行毕业实习,为期15天,我们对灵露矿进行了大量的数据收集。本次设计是根据灵露矿的地质概况,设计生产量,煤层厚度,煤层倾角等进行设备初步选型,根据选型设备进行负荷统计,进行矿井供电设计。通过本次矿井主要设备选型及供电系统设计,使我们能够了解国家各项技术经济政策,掌握有关井下设备选型和供电的规程、规定；能够正确的选择和使用各项设备,为选择与维护奠定良好的基础；能够正确合理的分析、设计和确定选型供电设计方案,选择、计算和整定、试验各类保护装置；能够正确合理的布置各种设备；能够对设计中的各种方案进行技术经济指标的分析和比较,确定最佳方案。通过本次设计让我们学会设备选型,供电方法,学会如何运用所学知识解决实际问题,使我们具有煤矿企业的设计能力。第1章 矿井基本概况及设计方案确定1.1矿井基本概述 灵露矿位于满洲里市扎赉诺尔煤田向斜西翼的中部,井田南北走向长3.86km,东西倾斜宽3.27km,面积12.35km2。20XX7月8日建井,20XX11月26日进行试生产,井田有地质资源量为590.5Mt,可采储量278.3Mt,矿井设计年生产能力为300万吨,矿井服务年限为71.4年。 矿井采用斜井、多水平、分层组方式开拓。矿井共有三条井筒,分别主斜井1199m,副斜井920m、风井486m。 本矿井属于瓦斯矿井,一采区煤层煤尘具有爆炸的危险性,煤尘爆炸指数为39.11%,煤层自燃倾向等级为一类容易自燃煤层。 矿井CH4相对涌出量为0.498m3/t,CO2相对涌出量为1.676m3/t,CH4绝对涌出量为0.389 m3/min,CO2绝对涌出量为1.309m3/min。无煤与瓦斯突出危险,无冲击地压现象。 本矿井采用中央并列式的通风方式,采用主斜井辅助进风、副斜井主进风,回风斜井回风,矿井采用抽出式通风方法。巷道均按规定设有三通阀门,净化水幕,隔爆水袋,并定期进行消尘,粉尘检测。综采工作面采煤机外喷雾,液压支架移架喷雾,各点喷雾齐全完好。各掘进工作面采用净化水幕,隔爆水棚,喷雾降尘,冲洗巷帮降尘,个人防护等综合防尘措施。1.2矿井煤层情况煤层厚度最大14煤层结构较复杂煤层倾角最大7最小7最小5开采煤层一次采全高开采方法放顶煤开采稳定程度较稳定工作面长度175倾斜程度近水平面积12.351.3 设计方案确定在经过经济和技术比较以后,初步确定设计方案。方案一：1.灵露矿煤层最大厚度14m,最小厚度7m,属厚煤层,煤层倾角6,属近水平煤层根据煤质疏松度,选择普通采煤机一次采全高。2.液压支架采用综采放顶煤液压支架。3.采区工作面采用双回路电源供电,单母线接线,分列运行。一但发生故障采区电路采用并列运行。方案二：1. 灵露矿煤层最大厚度14m,最小厚度7m,属厚煤层,煤层倾角6,属近水平煤层根据煤质疏松度,选择普通采煤机分层开采。2. 液压支架采用综采普通液压支架。3. 采区工作面采用双回路电源供电,双母线分段接线。方案比较：在巷道前期准备中分层开采工作量要大于一次采全高,而且在采煤过程中,分层开采要远远小于一次采全高的采煤效率,根据灵露矿煤质疏松所以采用一次采全高采煤工艺。在液压支架方面综采放顶煤液压支架能达到更好地支护效果。在矿井供电系统设计中,双回路电源供电是煤矿安全规程中的规定,在接线方面,双母线接线虽然更能达到安全可靠的供电的效果,但是在操作过程中,接线复杂,投资费用大。而单母线接线有更好地灵活性。第2章 井下主要设备选型设计设计依据：煤层倾角6,工作面长度约175m,矿井设计生产率300万吨,矿井工作制度：年工作日为330d,每天为三班出煤,一班检修,每班工作6h,每天提升时间是6h。灵露矿采用长臂采煤法,综采放顶煤工艺。为保证回采工作的顺利进行,开采过程中需留1.0m底煤用以护底,0.5m顶煤用以保顶。因此实际开采厚度为12.5m。2.1滚筒采煤机的选型2.1.1滚筒直径的选择 根据灵露矿煤质实际情况及目前我煤机生产现状及使用情况设计选用双滚筒采煤机。双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高hmax的一半,一般可按D=hmax选取,采高大时取小值,采高小时取大值。目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化,所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。D=0.523.5=1.82根据计算值,设计选取2m。2.1.2截深的选择截深的选择,受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响。中厚煤层一般选取0.6m0.8m,同时考虑到我国生产的采煤机大部分截深在0.6m左右,但是灵露矿煤层厚度大,设计选取截深为0.8m。2.1.3滚筒转速及截割速度滚筒转速的选择,直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。转速过高,不仅煤尘产生量大,且循环煤增多,效率降低,截煤比能耗降低。根据新型采煤机直径2.0m左右的滚筒转速多为2540r/min左右,直径小于1.0m的滚筒转速可高达80r/min。滚筒直径为2m,转速取35r/min,则可计算出截割速度。根据公式: 式中： vi-截割速度, m/s D-滚筒直径, m*n-滚筒转速,r/minm/s2.1.4采煤机最小设计生产率采煤机最小设计生产率与采煤机有效开动率有关。虽然综合机械化开采在我国厚煤层一次采全高工作面的应用已经成熟,机械设备的生产加工技术也比较完善,设备可靠性也大大提高,但采煤工作面煤层潜在的变数及机械设备的检修等的各种因素均影响采煤机有效开动率,我国平均水平在40左右。设计取正常开动率为45。采煤机最小设计生产率由下式计算：式中：Qmin采煤机最小设计生产率,t/h,W采煤工作面的日平均产量,3000000330=9091取采煤机的有效开动率为0.4,则采煤机最小设计生产率为：2.1.5采煤机在截割时的牵引速度及生产率采煤机截割时牵引速度的高低,直接决定采煤机的生产效率及所需电机功率,由于滚筒装煤能力,运输机生产效率,支护设备推移速度等因素的影响,采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多,采煤机牵引速度在零到某个值围变化,选择截煤机时的牵引速度,要根据下述几个方面因素,综合考虑。1.根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1,式中：Qmin采煤机最小设计生产率,841.75t/h,H采煤机平均采高,3.5m,B采煤机截深,0.8m煤的容重,1.35t/m32.根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V2,采煤机截割过程中,是滚筒以一定的转速n,同时又以一定的牵引速度V2沿工作面移动,切削厚度呈月牙规律变化,如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m,则截齿最大的切削厚度hmax在月牙中部,可用下式求出。mm上式中,m为叶片上每条截线的截齿数,一般取3,n根据上面的计算取35r/min。一般来说,hmax应小于截齿伸出齿座长度的70,根据国产采煤机的实际情况,取45mm。则：m/min式中：hmax截齿在齿座上伸出长度的70,取45mm。则：综上所述,采煤机的牵引速度取V=4.7m/min2.1.6采煤机小时生产能力计算工作面按年产3.0Mt,每年按330d计算,工作方式为四六制,即三班出煤,一班检修,工作面长度按175m计算,要求采煤机平均落煤能力为：式中：Qm采煤机平均落煤能力,t/h；Qr采煤机平均日产量,2121.2 t/d； L工作面长度,175m； Ls输送机弯曲段长度,20m；Lm采煤机两滚筒中心距,12.81m；煤层实体煤容重,1.35t/m3；工作面回采率,93%；Td采煤机返向时间,1min；B采煤机截深,0.8m； H平均采高,3.5m；K采煤机平均日开机率,0.45。带入参数计算得采煤机平均落煤能力为：2.1.7采煤机平均割煤速度工作面是否达到预定的产量,主要取决于采煤机的切割速度。2.1.8采煤机最大割煤速度和最大生产能力采煤机最大割煤速度：采煤机最大生产能力：式中：采煤机最大割煤速度,m/min；采煤机最大落煤量,t/h；采煤机割煤不均衡系数,取1.45。 Vmax1.451.231.78 m/min Qmax1.45279.4405.3t/h2.1.9采煤机截割功率按采煤机单位能耗计算采煤机的截割功率为：式中：N采煤机截割功率,kW；备用系数,取=1.25；采煤机割煤单位能耗,=0.55 0.85kWh/m3,取=0.75kWh/m3,则工作面采煤机截割功率为： N=601.250.83.51.780.7=261.7kW根据以上计算初步选取型号为MG450/1040-WD的采煤机。主要参数如下：MG450/1040-WD采煤机主要参数列表采高2.14.8摇臂长度2890机面高度526滚筒直径2.0截深800牵引力748牵引速度08.69装机功率10401. 理论生产率：式中： Qt-理论生产率, t/hH-工作面平均采高,mVq-采煤机截割时的最大牵引速度,m/min-煤的实体密度,=1.31.4t/m3,一般取1.35t/m32. 技术生产率Q=QtKL=1970.80.6=1182.48t/h式中： Q-技术生产率KL-与采煤技术的可靠性和完备性的系数,一般取0.63. 实际生产率Qm=QK2=1182.480.6=709.48t/h采区综放工作面的实际开采厚度为12.5m,采煤机割煤高度为3.5m,放煤高度为9m,采放比为1:2.57。采取放顶煤工艺,所以符合要求。2.2 液压支架的选型2.2.1 工作面支架选型根据灵露矿的地质概况和给定设计参数,初步选择型号为ZF12000/23/37型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架。液压支架的主要参数如下：高度m2.33.7工作阻力12000中心距m1.75支护强度MPa1.39初撑力KN10128工作压力KN31.5伸缩量m1.4伸缩比1.8长宽m5.241.42顶梁长mm4370支护强度和工作阻力根据上覆岩层压力计算：综采工作面液压支架受力,主要是受上覆可垮落下位岩层的静压力和上位岩层来压时的动压力的影响。为安全起见,煤层开采后,可及时垮落的上岩层形成对支架的静压力一般按煤层开采后所需的垮落高度来计算。煤层开采后,上位岩层最大可垮落高度为： 式中： 可及时垮落的上覆岩层厚度；直接垮落后未经压实的碎胀系数,取=1.45；煤层最大采高,=15m。1. 支护强度和工作阻力尽管直接顶和部分老顶能够随采随冒,但是上位岩层的周期性断裂时,仍然对支架有一定的动载荷。支架支护强度可按下式估算：式中： 老顶来压时动载荷系数,取：k=1.2；可及时垮落的上覆岩层厚度,取：H1=33.3m；岩层容重,取：=21.3kN/m3。2. 确定支架的支护强度之后,即可根据支架的控顶围和支架的结构型式,确定支架的工作阻力。P=nLminBp/ =1.250901.750.851/10079kN/架式中： B架间距,B1.75m； 1支护效率,取10.95； 2安全阀波动系数,取2=0.95；p支护强度,0.851MPa；Lmin最小控顶距,5090mm；n安全系数,取1.2。3. 支架的初撑力 支架的初撑力一般应等于或大于工作阻力的90%即： 1007990%=9071.1KN 10128KN4. 支架的调高围 支架的最大结构高度 H大=M大+S1 =3.5+0.3 =3.8m H小=M小+S2 =2.4+0.35 =2.75m 式中：S1伪顶冒落的最大厚度一般取0.20.3,取S1=0.3 S2顶板周期来压的最大下沉量,移架时支架的下降量和顶梁 上、底座下的浮矸、浮煤厚度之和一般取0.250.35m,0.35 M大与M小为最大、最小采高3.2m和1.8m5. 支架的伸缩量和伸缩比 支架的伸缩量 S=H大H小 =3.8-2.75 =1.05m 1.4m 支架的伸缩比 m=H大/H小 =3.8/2.5 =1.38 1.8 符合要求6. 支架数目的计算=100个 式中: n支架个数L支护长度,mA中心距,m根据验算,煤层可选用ZF12000/23/37型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架2.2.2 其他液压支架的选型根据采区工作面情况及和ZF12000/23/37型支架的配套选择,选用端头支架选择为ZTZ30356/20/42型,过渡支架选择为ZFG13000/23/37、ZFG13000/23/40型,超前液压支架选择为ZTC40000/23/42、ZW30400/23/37型。工作面前、后超前支护采用单体支柱配合型顶梁进行支护,选用DW型外注式单体液压支柱,工作阻力为200300kN,棚距为0.8m,超前支护长度为2030m。2.3刮板输送机的选型刮板输送机选型设计生产率： A=60hbvk =603.50.84.71.35 =1065.96t/h式中： h-煤层开采厚度b-截深vk-采煤机牵引速度-煤的实体密度由于是方顶煤开采工作面初步选用SGZ1000/1400型刮板输送机其主要参数如下：设计长度m200出厂长度m150输送量t/h2500刮板链速m/s1.30刮板链每米质量kg41.5中部槽高度mm352中部槽宽度mm1000电动机额定功率kw2700链环破断力KN610包角18.12.3.1 运输能力计算 =1/210.352+1/211/20.577 =0.32 式中 F溜槽装煤最大截面积,a中部槽宽度,m b中部槽高度,m煤的堆积角,一般取2030,取30Q=3600FV=36000.32111.30=1497.4t/h 式中 Q刮板输送机的运输能力,t/h煤的松散密度,取装满系数,水平及向下运输取0.91,取=1V刮板链运行速度,m/s 1497.4 = Q 2500所以符合要求2.3.2 运行阻力的计算 刮板输送机的实际运输能力为1497.4t/hQ=3.6qV = =319.9kg/m1. 直线段运行阻力 Wzh=gqw+q0w0Lcosq+q0Lsin =10319.90.8+41.50.352000.9510319.9+41.52000.33 =275321.5N=275.3215KNWk=gLq0w0cos+sin=1020041.50.350.95+0.33=54987.5N=54.9875KN 式中 Wzh重段阻力,KN Wk空段阻力,KN q0刮板链单位长度质量,kg/m w煤在溜槽中运行阻力系数,0.8 w0刮板链在溜槽中运行阻力系数,0.352. 牵引力计算 S1=Smin=220003000 S1=23000=6000N=6KN S2=S1+Wk=6+54.98=60.98KN S3=1.07S2=1.0760.98=65.25KN S4=S3+Wzh=65.25+275.32=275.32KN主动轮的牵引力为：W0=+ =269.32+11.25 =280.57KN总牵引力为： W0=1.1WfWk+Wzh =1.11.154.98+275.321 =399.66KN式中:Wf为附加阻力系数,取1.1W0为牵引力2.3.3 电动机功率计算1. 最大功率值 =577KW 式中 P电动机轴上的功率,最大功率值,KW W0输送机的总牵引力,N V刮板链牵引速度,m/s传动装置的效率,90%2. 最小功率 =96.46KN3. 等效功率 =378.47KW2.3.4 刮板链强度验算 =8.14.2 Smax=S4链子强度足够,所以可以使用。 式中 k刮板链抗拉强度安全系数N链条数,取2Sp链条破断力Smax刮板链实际承受的最大力值,KN2.4 胶带输送机的选型胶带输送机选型该工作面顺槽初步选用DSJ120/160型可伸缩胶带输送机,其主要参数如下：DSJ120/160型可伸缩胶带输送机主要参数输送量1600t/h带宽1200mm带速3.15m/s最大输送长度2000m储带长度100m主电动机功率2500KW围包角450 4542. 4.1 输送能力与胶带宽度1. 输送能力=1837.08t/h 式中 Q带式输送机输送能力,t/hKm货载断面系数,取Km=300Km=B带宽,mV带式输送机运行速度,m/s煤的松散密度,1.31.4t/mC输送机倾角系数,取1QQ刮 符合要求2. 胶带宽度 如给定使用地点的设计运输生产率为A,则A=Q刮=709.48t/h,则可满足设计运输生产率要求的最小胶带宽度为 =0.56m对于未过筛的松散货载如原煤 B2amax+200 12002500+200 B3.3ap+200 12003.3300+200 式中：amax货载最大块度的横向尺寸,查表取500mmap货载平均块度的横向尺寸, 查表取300mm经验算,符合要求2.4.2 运行阻力的计算1. 直线段运行阻力 承载托辊转动部分线密度 回空托辊转动部分线密度式中 折算到每米长度上的上托辊转动部分的质量,kg/m折算到每米长度上的下托辊转动部分的质量,kg/m分别为每组上托辊转动部分质量,kg分别为每组下托辊转动部分质量,kg上托辊间距,取1.5m下托辊间距,取3m =62.56kg/m =1.11.228+3+1 =26.4kg/m式中 q每米长胶带上的货载质量,kg/m qd每米长胶自身质量,kg/m =1062.56+26.4+16.6720000.0610 =126756 =1026.4+6.6720000.05610 =37038.4 Wzh胶带在重段的运行阻力,N Wk胶带在空段的运行阻力,N输送机的倾角,0L输送机长度,2000m槽形托辊阻力系数,0.06平形托辊阻力系数,0.056B胶带宽度,mi胶带帆布间层数,8一层帆布厚度,2mm1胶带上保护层厚度,3mm2胶带下保护层厚度,1mm2. 曲线段运行阻力 根据： S2=S1+Wk S3=S2+W2-3 S4=S3+Wzh S4=S1+Wzh+Wk+W2-3 W2-3=S2 C0摩擦力备用系数,一般取C0=1.151.2 S4=S1+Wzh+Wk+0.07S1+Wk =1.07S1+Wzh+1.07Wk解得 S1=8934.62NS4=79696.81N S2=S1+Wk=25213NW从=0.07Sy =0.07S2 =0.0725213 =1764.91N W主=0.05Sy+SL =0.05S4+S1 =0.0579696.81+8934.62 =4431.57N 式中：W2-3胶带绕经导向滚筒所遇的阻力,W2-3=0.07S2 Sy胶带与从动滚筒相遇点的力,S2 Sy胶带与驱动滚筒相遇点的力,S4 S2胶带与驱动滚筒分离点的力,S12.4.3 胶带悬垂度验算1. 重段胶带允许最小力 =51.5101 =6672N S4Smax SmaxSminzh2. 空段胶带允许的最小力 =526.43101 =3960N2.4.4 胶带强度验算11.5611式中 B胶带宽度,mmi帆布层数,8 p一层帆布每厘米宽的拉断力,960N/ Smax胶带运行时实际承受的最大力,Nn胶带的允许安全系数,112.4.5 牵引力与功率计算1. 牵引力计算F0=S4-S1+W4-1 =S4-S1+0.02S4+S1 =1.05S4-0.95S1 =75193.76N2. 电动机功率计算=315.81KW P2500KW符合要求经以上验算,型号DSJ120/160型可伸缩胶带输送机可用于该工作面2.5乳化液泵站与机的选择2.5.1 乳化液泵站的选择 根据液压支架的工作压力选择型号BRW-400/31.5的乳化液泵站。2.5.2 机的选择 根据刮板输送机的输送能力选型号SZZ1200/700的机。2.6喷雾泵站与破碎机水泵的选择2.6.1 喷雾泵站的选择根据液压支架的工作压力选择型号WPZ320/6.3的喷雾泵站。2.6.2 破碎机的选择根据刮板输送机的输送能力选型号PLM3500的破碎机。2.6.3 水泵的选择根据矿井正常涌水量560m3选型号MD-607的耐磨矿用离心式水泵。第3章 矿井供电系统设计3.1 矿井供电简介3.1.1矿山企业对供电的基本要求矿山由于生产条件的特殊性,对供电系统有特殊的要求,具体如下：1. 保证供电安全可靠 供电的可靠性是指供电系统不间断供电的可能程度。矿山如果供电不仅影响产量,而且有可能造成人身事故和设备损坏,严重会造成矿井的破坏。为了保证对矿山供电的可靠性,供电电源应采用两回路独立电源线路,它可以来自不同的变电所或者是同一变电所的不同母线,且电源线路上不得分接任何负荷。安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸火灾等重大事故。由于矿山生产环境复杂,自然条件恶劣,供电设备容易受损坏,可能造成触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故,所以必须采取如防爆、防触电过负荷及过电流保护一系列的技术措施和制定相应的管理规程,以确保供电的安全。2. 保证供电电能质量在满足供电可靠与安全的前提下,还应该保证供电质量,即供电技术合理。良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值得5%,频率偏移不超过0.2-0.5HZ。此外,由于大功率整流和可控硅的应用使配电网中的谐波分量增加,可能会造成电力电容器过负荷,严重时甚至造成事故。所以必要时应采取相应的技术措施保证电能质量。3. 保证供电系统的经济性在满足以上要求条件下,应要求供电系统简单,安装、运行操作方便,投资少、见效快和运行费用低。3.1.2 电力负荷的分级按照对供电可靠性的要求不同,一般将电力负荷分为三级,以便在不同情况下区别对待。1 一级负荷这类负荷若供电突然中断造成生命危险,或者造成重大设备损坏且难以修复,或者打乱复杂的生产过程并使大量产品报废,给国名经济带来极大的损失。如矿井主扇风机、分区扇分机与井下主排水泵以及立井经常提人的提升机等。这类负荷必须有两个独立电源供电,无论是电力网在正常或者事故时均保证对它的供电。2 二级负荷这类负荷若突然停电,会造成生产设备局部损坏,或生产流程紊乱且恢复困难,企业部运输停顿或出现大量废品或大量减产,因而在经济上造成一定的损失。如煤矿集中提运设备、大型矿井地面空气压缩机、井筒防冻设备等。对这类负荷一般采用双回路或经方案对比确定。3 三级负荷凡不属于一二级负荷的用电设备,均列为三级负荷。这类负荷停电不影响生产,对这类设备供电五特殊要求,允许较长时间停电,可单回路供电。扎赉诺尔灵露矿设计采用双回路供电,地面总变电所也采用双发电厂供电,一路来自于呼伦贝尔电业局,一路来自于灵东矿110V侧。3.2 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。2.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。如果一个变电所不满足要求时,可在下一区段增设变电所,初期掘进供电,后期向回采供电。总之,应尽量少建或少迁移变电所,以减少变电所硐室的开拓费用。3.变电所要求通风良好,温度不得超过附近巷道温度5C。4.设备运输要方便,便于电缆进出,地质条件好,顶底板稳定,无淋水。3.1.1 采区供电对电能的要求1. 电压允许偏差电压偏差计算公式如下：实际电压-额定电压/额定电压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： 35KV及以上供电对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%5% 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% 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荷分量而引起的位点连接点的电压不平衡度满足规定要求。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%-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。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。3.3 拟定采区供电系统的原则3.3.1采区高压供电系统的拟定原则1. 供综采工作面的采区变电所一般由两回路电源线进行供电,除综采工作面外,每一个采区应为一回路。2. 双电源进线的采区变电所,应设置电源进线开关。3. 采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。3.3.2采区低压供电系统的拟定原则1. 保证供电安全可靠的前提下,力求所用的设备最省。2. 原则上一台启动器只能控制一台设备。3. 当采区变电所变压器超过一台时,应合理分配变压器负荷。4. 变压器最好不要并联运行。5. 从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电,上山及顺槽运输机采用干线式供电。6. 工作面配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线。7. 供电系统严禁回头供电。8. 瓦斯喷出区域,高瓦斯矿井,煤与瓦斯二氧化碳突出矿井中,掘进工作面的局部通风机组都必须实行三专供电。9. 局部通风机和掘进机工作面的电气设备必须装有风电闭锁装置,在瓦斯喷出区域,高瓦斯矿井、煤岩与瓦斯突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁实施。3.4 采区主要设备根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型统计列表如下：主要设备选型统计列表序号设备名称设备型号台数功率电压V地点1滚筒采煤机MG450/1040-WD110403300工作面2刮板输送机SGZ1000/1400227003300工作面3胶带输送机DSJ120/160125001140顺槽4机SZZ1200/70017001140顺槽5破碎机PIM350012501140顺槽6乳化液泵站BRW-400/31.5222501140顺槽7喷雾泵站WPZ320/6.32451140顺槽8水泵MD450-60769001140副巷第4章 采区变电所设备选型4.1 采区负荷计算及变压器容量台数确定4.1.1负荷计算采用需用系数法进行负荷计算1. 明确用电设备,额定容量2. 查出各组用电设备的需用系数和功率因数3. 根据公式进行计算各组用电设备的需用系数和功率因数设备名称设备容量需用系数costan滚筒采煤机10400.70.910.45刮板输送机27000.70.890.51胶带输送机25000.690.850.62机7000.690.820.69破碎机2500.690.770.82乳化液泵站22500.70.671.1喷雾泵站450.70.631.23水泵9000.70.750.88根据公式：Pca=Kde*PN Qca=Pca*tanwm 进行计算,变电所负荷计算如下：滚筒采煤机：Pca=10400.7=728kw Qca=7280.45=327.6kvar刮板输送机：Pca=14000.7=980kw Qca=800.51=499.8kvar胶带输送机：Pca=10000.69=690kw Qca=6900.62=427.8kvar机： Pca=7000.69=483kw Qca=4830.69=333.27kvar破碎机： Pca=2500.69=172.5kw Qca=172.50.82=141.45kvar乳化液泵站：Pca=5000.7=350kw Qca=3501.1=385kvar喷雾泵站： Pca=450.7=31.5kw Qca=31.51.23=38.75kvar水泵： Pca=9000.7=630kw Qca=6301.1=693kvar计算变电所总负荷：由用电设备组计算负荷直接相加计算时取Kp=0.800.90 Kq=0.850.95 所以工作面：Pca=PaKp=0.85=1776.075Qca=QaKq=327.6+499.8+385+38.750.9=1126.035Sca=采区顺槽： Pca=PaKp=0.85=1197.225 Qca=QaKq=427.8+333.27+141.45+55.440.9=862.1641 Sca=变压器负荷汇总表如下：变压器负荷汇总表变压器用电单位设备容量kw需用系数costanwm计算负荷PcaQcaSca3300V变压器滚筒采煤机10400.70.910.45728327.62102.9刮板输送机14000.70.890.51980499.8乳化液泵站5000.690.850.62350385喷雾泵站450.690.820.6931.538.751140V变压器胶带输送机10000.690.770.82690427.81475.3机7000.70.671.1483333.27破碎机2500.70.631.23172.5141.75专用变压器水泵9000.70.750.88总计工作面3300V变压器1776.071126.0352102.9.采区开槽140V变压器1197.22862.161475.344.1.2变压器选择注意的事项变压器是供电系统中的主要电气设备,对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大,不仅使设备投资费用增加,而且变压器的空载损耗也将过大,促使供电系统中的功率因数减少,如果变压器容量选择过小,在长期过负荷运行情况下,铜损耗将增大,使线圈过热而老化,