煤矿采区供电设计大学毕业设计

摘 要

本设计为南二下延采区供电设计。从实际出发进行系统分析，除满足一般设计规程及规范要求外，还满足《煤矿安全规程》的具体要求和标准。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：供电设计 选用 变压器 开关 电缆

目 录

摘 要 ............................................................................................................... I

1 采区供电设计的原始资料 ............................................................................ 1

1.1 采区地质概况 ..................................................................................... 1

1.2 采煤方法 ............................................................................................. 1

1.3 采区排水 ............................................................................................. 1

1.4 采区设备及材料的运输 ..................................................................... 1

1.5 煤炭的运输 ......................................................................................... 1

1.6 采区压气系统 ..................................................................................... 2

1.7 采区通风系统 ..................................................................................... 2

2 采区供电系统及变电所位置的确定 ............................................................ 3

2.1 变电所位置的确定 ............................................................................. 3

2.2 电压等级的确定 ................................................................................. 3

2.3 采区负荷计算及变压器、变电站容量、台数的确定 ..................... 3

2.3.1 向临时施工的普掘I工作面供电变压器确定 ....................... 3

2.3.2 向普掘II工作面供电的变压器（变电站）确定 ................. 4

2.3.3 向煤仓供电的变压器确定 ...................................................... 4

2.3.4 向综采工作面供电的变压器（变电站）确定 ...................... 5

2.3.5 向采煤生产准备面设备供电变电站确定 .............................. 7

2.3.6 向采区主提升绞车等设备供电变压器确定 .......................... 8

2.3.7 专用风机变压器的选择确定 .................................................. 8

2.4 采区变电所供电系统的确定 ............................................................. 8

3 采区的设备选型 ........................................................................................... 11

3.1 低压电缆的选择计算 ........................................................................ 11

3.1.1 电缆的选择原则 ..................................................................... 11

3.1.2 电缆型号的确定 ..................................................................... 11

3.1.3 电缆长度的确定 .................................................................... 12

3.1.4 低压电缆截面的选择计算 .................................................... 13

3.2 高压电缆的选择计算 ....................................................................... 23

3.2.1 电缆型号与长度的确定 ........................................................ 23

3.2.2 电缆截面的选择与校验 ........................................................ 23

3.3 采区高、低压开关的选择 ............................................................... 28

3.4 低压电网的短路电流计算 ............................................................... 28

3.5 高、低开关的继电保护整定计算 ................................................... 30

3.6 采区的保护接地 ............................................................................... 33

结论 .............................................................................................................. 36

致谢………………………………………………………………………..36 参考文献………………………………………………………………………37

1 采区供电设计的原始资料

1.1 采区地质概况

南二下延采区，北起F71断层，南到F70号断层，东起DF02断层，西为-700水平，走向约300米倾斜东西宽约1000米，该采区可采煤层有：16#、17#、18#煤层，每个煤层可布置一个倾斜长壁回采工作面。其中17#煤层最厚，平均厚度为3.76米。

1.2 采煤方法

由于该采区走向长度短，倾向长度长，煤层平均倾角19°，采用走向长壁后退式采煤方法，煤层被划分多个块段，煤柱损失量大、工作面搬家频繁、效率低，所以三个工作面均采用倾向长壁后退式采煤方法，采煤方式为综合机械化采煤，但区别在于采用的工作面机械设备不同。

1.3 采区排水

根据南二上采区及南二下延采区的水文观测，并参照公式Q=FqF，推断本采区的正常涌水量为60~80m3/h，最大为100~120m3/h。由于该采区为上山采区，该采区的自然涌水及生产过程中的废水自然流向南二下采区-700，再由-700集中排水泵排往南翼-500大巷，所以该设计中可以不考虑采区排水的用电负荷。

1.4 采区设备及材料的运输

该采区的三个采煤工作面及初期巷道掘进所需的设备、生产材料等的运输路线：副井口→-500石门→南翼采区运输大巷→南二下延采区提升上山→各煤层工作面下料道→采掘工作面。

1.5 煤炭的运输

工作面采煤机落煤→工作面运输机→工作面转载机→工作面上山皮带

→南二下延煤仓→三吨底卸式矿车→主井底煤仓→主井箕斗→地面煤仓。

1.6 采区压气系统

由于文该采区煤炭覆存量少，采区服务年限短，所以该采区不安设压风机房，采区掘进用风由南翼压风机房提供，所以该采区供电设计不考虑压风系统负荷。

1.7 采区通风系统

该采区虽然服务年限短，但采区生产能力大。采区用风采用轨道上山兼做主要入风道，采区乏风由采区回风上山排入南翼采区主排风道。各工作面的通风线路：-500南翼大巷→下延采区提升上山→各煤层工作面皮带道→各煤层工作面→各工作面下料道→ -375车场及风道→南四回风道→南二回风上山→主井。

2 采区供电系统及变电所位置的确定

2.1 变电所位置的确定

根据《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规范》的要求，结合该采区实际的地质条件在该采区提升机房右侧设一处采区变电所，并且与提升机房相连通。

2.2 电压等级的确定

根据2007版《煤矿安全规程》的要求和现有采、掘工作面设备技术水平确定：变电所高压及采、掘工作面移动变电站电源侧电压为6000V；综采工作面机电设备及掘进综掘机的电压为1140V（其中：17#层采煤工作面采用MG400/940-WD型采煤机和SGZ-800/2*400型刮板运输机，电压等级为3300V），电源取自工作面移动变电站；掘进工作面设备及采煤工作面的生产辅助设备电源电压为660V，电源取自变电所低压变压器或工作面移动变电站；各工作面的煤电钻、信号及照明电压为127V。

2.3 采区负荷计算及变压器、变电站容量、台数的确定

按工程设计采区为四个同时施工的掘进工作面，其中在采区上部临时施工的两个掘进工作面设备由该变电所供电，另外两个沿煤上山掘进皮带道和下料道的工作面设备由-700变电所供电，该设计中不做计算说明。该采区同时只有一个生产工作面，另有一个采煤生产准备面。设计时依据采区最大生产负荷时期（17#煤层采煤工作面生产时期）确定变压器、变电站的容量和台数。

2.3.1 向临时施工的普掘I工作面供电变压器确定

由于该工作面设备少，负荷容量小，采用变电所低压变压器器供电。 SBKXPe0.4539106.3=56.63 KVA cospj0.852

式中：SB——变压器计算容量，KVA；

KX——由变压器供电的设备的需用系数,

KX0.2860.714Pd=0.4539； Pe

Pe——由变电所供电的设备额定功率之和，KW；

Pe =106.3KW（查负荷统计表见表2-1）

cospj——变压器供电的设备加权平均功率因数。

根据以上计算，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。

2.3.2 向普掘II工作面供电的变压器（变电站）确定

该巷道施工距离长运输设备多负荷大，施工地点距变电所远，采用移动变电站向工作面设备供电。

SBKXPe0.529327.5=206.1 KVA cospj0.841

式中：KX0.40.6Pd=0.529 Pe

Pe=327.5KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KSGZY-315/6型移动变电站满足要求，电压为660V。

2.3.3 向煤仓供电的变压器确定

SBKXPe155 =61.8 KVA cospj0.89

式中：由于变电站仅向一台设备供电，KX=1

Pe=55KW（查负荷统计表见表2-1）监测电源的负荷容量忽略不计。

根据以上计算，并考虑电站对线路最远端的短路保护和现有设备来源，选用KBSG-315/6型变压器，满足要求，电压为1140V。

2.3.4 向综采工作面供电的变压器（变电站）确定

由于综采工作面设备分布广、设备多、容量大、电压等级多样，故采用多台移动变电站、变压器向工作面设备供电。

(1)、带一台皮带的变压器：

SBKXPe1150=172.41KVA cospj0.87

式中：由于变压器仅向一台设备供电，KX=1；

Pe=150KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。

(2)、带二台皮带的变电站：

SBKXPe1400=459.77 KVA cospj0.87

式中：由于变电站仅向一台设备供电，KX=1

Pe=400KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求，选用KSGZY-630/6型移动电站满足要求，电压为1140V。

(3)、带三台皮带的变电站：

同理，带第三台皮带的移动变电站也选用KSGZY-630/6型移动变电站满足要求，电压为1140V。

(4)、带皮带道下半部分设备的变电站：

由于初采时工作面距离变电所较远，超过1000米，考虑到最远端设备及电缆的短路保护，在皮带道中部设置一台移动变电站。

SBKXPe0.494138=79.64 KVA cospj0.856

式中：KX0.2860.714Pd=0.494 Pe

Pe=138KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KSGZY-315/6型移动变电站满足要求，电压等级为660V。

(5)、带破碎机及乳化泵的变电站：

SBKXPe0.733400=342.52 KVA cospj0.856

式中：KX0.40.6Pd=0.733 Pe

Pe =400KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KSGZY-630/6型移动变电站满足要求，电压等级为1140V。

(6)、带转载机及乳化泵的变电站：

SBKXPe0.8600=562.06 KVA cospj0.854

式中：KX0.40.6Pd=0.8 Pe

Pe=600KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求，选用KSGZY-800/6型移动变电站满足要求，电压等级为1140V。

(7)、带机组的变电站：

SBKXPe1940=1093 KVA cospj0.86

式中：由于变电站仅向一台设备供电，KX=1

Pe=940KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求和现有设备情况，选用KSGZY-1600/6型移动变电站满足要求，电压为3300V。

(8)、带工作面运输机的变电站：

SBKXPe1800=941 KVA cospj0.85

式中：由于变电站仅向一台设备供电， =1

Pe=800KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求和现有设备情况，选用KSGZY-1600/6型移动变电站满足要求，电压为3300V。

(9)、向工作面下料道及皮带道上部设备供电变压器确定： 由变电所低压变压器供给。

SBKXPe0.428327.5=168.88 KVA cospj0.83

式中：KX0.2860.714Pd=0.428 Pe

Pe =327.5 KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。

2.3.5 向采煤生产准备面设备供电变电站确定

SBKXPe0.44346.03=183.75 KVA cospj0.83

式中：KX0.2860.714Pd=0.44 Pe

Pe=277.5 KW（查负荷统计表见表2-1）

根据以上计算，选用KBSGZY-315/6型变压器满足要求，电压为660V。

2.3.6 向采区主提升绞车等设备供电变压器确定

SB

KXPe1320

=390.24KVA

cospj0.82

式中：由于变电站仅向一台设备供电，KX=1

Pe=320KW（查负荷统计见表2-1）

根据以上计算，并考虑大功率设备的起动要求和变电所液压站、照明

等设备的负荷，选用KBSG-500/6型变压器满足要求，电压为660V。

2.3.7 专用风机变压器的选择确定

根据《煤矿安全规程》要求，全煤掘进的掘进工作面必须安设双风机，专用风机必须由专用变压器、专用开关、专用线路供电。

SB

KXPe126

=29.54KVA

cospj0.88

根据以上计算，并考虑变压器对线路最远端的短路保护和现有设备来

源，选用KBSG-315/6型变压器满足要求，电压为660V。

2.4 采区变电所供电系统的确定

按照采区供电系统拟定原则确定采区供电系统。根据《煤矿安全规程》要求、采区设备统计及上述计算过程，确定变电所为双电源供电，高压电缆沿南三主运巷向下延采区回风上山铺设。采区设备负荷平均分配在两段上，具体配置见采区供电系统图。

3 采区的设备选型

3.1 低压电缆的选择计算

3.1.1 电缆的选择原则

(1) 按《煤矿安全规程》要求，选择煤矿用阻燃电缆。

(2) 电缆的电压等级必须大于或等于电网的实际工作电压。 (3) 向移动变电站供电的高压电缆应采用高压屏蔽电缆。 (4) 电缆实际运行电流必须小于或等于电缆允许的载流量。

(5) 正常运行时电缆网络的实际电压损失必须小于或等于允许的电压损失，不超过7%。

(6) 距电源最远、容量最大的电动机启动时，应保证电动机端电压不低于该设备允许的最小启动电压和保证电磁启动器有足够的吸合电压。

(7) 电缆应满足机械强度的要求。

(8) 在电缆线路发生短路故障时应满足热稳定性的要求。

3.1.2 电缆型号的确定

根据《煤矿安全规程》要求及采区电气设备电压等级确定低压电缆型号如下：

(1) 变电所高压电源及高压开关之间的联台线选用MYJV22-3120型交联聚乙绝缘电力电缆

(2) 工作面机组、工作面刮板输送机的负荷线及移动变电站到控制开关之间的电缆选用MCPT-370+335/3E型电缆.

(3) 综采工作面其它设备，如转载机、破碎机、综掘机等电压为1140V的电气设备的电源线及负荷线选用MCP-0.66/1.14系列电缆

(4) 采掘工作面其它电压为660V的电气设备均选用MY-0.38/0.66系列的电缆.

(5) 信号、照明等电压为127V的电气设备均选用MZ-0.3/0.5型电缆。各段电缆的具体选用如表3-1所示。

3.1.3 电缆长度的确定

确定依据是变电所到工作面配电点或工作面配电点到电气设备的实际

距离另加10%的余量。各段电缆长度如表3-1所示。

3.1.4 低压电缆截面的选择计算

1、采煤机负荷线的选择计算

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面 查“设备负荷统计表”（见附录，下同）采煤机的额定电流Ie。 Ie=287+212.1+6.6=204.7 A

选择MCPT3.3-370+335/3E型电缆，查表此电缆长期负荷电流为215A>204.7A，满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面 移动变电站电压损失△UB：

UB

U2eUr%cosPjUx%sinPj

100



33000.6830.530.867.40.51

100

=90.5V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=

S1093

=0.683； 

Se1600

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=

Pd

%=0.53； Se10

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%=Ud%2Ur%2=7.4；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=7.5；

采煤机负荷线的电压损失△UL：

UL

KfPelzRz0

Ue



19400.350.030.33

=35.72V

3.3

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1； Pe——设备额定功率，KW； Lz——电缆实际长度，KM；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。 系统总的电压损失△U总：（干线电缆长度为7米，电压损失忽略不计） ΔU总=△UB +△UL =90.5V+35.72V=126.22V

校验：126.22V

2、工作面运输机负荷线的选择计算(以尾机高速负荷线为例) (1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，工作面运输机的额定电流Ie Ie=289A=178 A

选择MCPT3.3-370+335/3E+56型电缆,查表长期负荷电流为 215A>178A,满足要求.

(2)、按电压损失校验电缆截面 移动变电站电压损失△UB

UB

U2eUr%cosPjUx%sinPj

100



33000.5880.530.857.40.52

100

=82.89V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=

S941

=0.588； 

Se1600

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=

Pd

%=0.53； Se10

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%=Ud%2Ur%2=7.4；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=7.5。

采煤机尾机高速负荷线的电压损失△UL：

UL

KfPelzRz0

Ue



14000.350.030.33

=15.32V

3.3

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1； Pe——设备额定功率，KW； Lz——电缆实际长度，KM；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。 尾机高速负荷线总的电压损失△U总： ΔU总=△UB +△UL =82.89V+15.32V=98.21V

校验：98.21V

工作面运输机其它负荷线的选择与校验均满足要求，计算从略。 3、转载机负荷线的选择计算(以高速负荷线为例) (1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表转载机的高速额定电流Ie Ie=248.5 A

选择MCP-0.66/1.14-395+125型电缆，查表长期负荷电流为247A接近设备额定电流248.5A，根据现场实际测试满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面 移动变电站电压损失△UB：

UB

U2eUr%cosPjUx%sinPj

100



11400.70.650.8565.40.516

100

=26.68V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=

S562.06

=0.7； 

Se800

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=

Pd5200

%=0.65； Se1080010

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%=Ud%2Ur%2=5.4；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=5.5。 转载高速负荷线的电压损失△UL

UL

KfPelzRz0

Ue



14000.130.010.346

=22.09V

1.14

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW； Lz——电缆实际长度，KM；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。 转载高速负荷线总的电压损失△U总 ΔU总=△UB +△UL =26.68V+22.09V=48.77V

校验：48.77V

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，破碎机的额定电流Ie Ie=126 A

选择MCP-0.66/1.14-350+125型电缆,查表长期负荷电流为173A>126A,满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面 移动变电站电压损失△UB：

UB

U2eUr%cosPjUx%sinPj

100



11400.8160.6110.8563.90.52

100

=23.7V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=

S514

=0.816； Se630

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Pd3850

%=0.611； Se1063010

Ur%=

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数， Ux%= Ud%2Ur%2=3.9；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=4。

破碎机负荷线的电压损失△UL

UL

KfPelzRz0

Ue



12000.160.491

=13.78V

1.14

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1； Pe——设备额定功率，KW； Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。 破碎机负荷线总的电压损失△U总

ΔU总=△UB +△UL =23.7V+13.78V=37.48V

校验：37.48V

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，乳化泵的额定电流Ie Ie=120A

选择MCP-0.66/1.14-350+125型电缆，查表长期负荷电流为173A>120A，满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面 移动变电站电压损失△UB：

UB

U2eUr%cosPjUx%sinPj

100



 11400.7030.640.8545.40.514

100

=26.6V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=S562.06=0.703； Se800

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=Pd5100% =0.64； Se1080010

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%= Ud%2Ur%2=5.4；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=5.5。 乳化泵负荷线的电压损失△UL

ULKfPelzRz0

Ue14000.0360.448=5.7V 1.14

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW；

Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。

乳化泵负荷线总的电压损失△U总

ΔU总=△UB +△UL =26.6V+5.7V=32.3V

校验：32.3V

6、综采一台皮带电源线的选择计算

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，一台皮带电源线的额定电流Ie

Ie=282=164A

选择MY0.38/0.66-370+125型电缆，查表长期负荷电流为215A>164A,满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面

移动变电站电压损失△UB：

UBU2eUr%cosPjUx%sinPj

100

6600.5470.730.873.90.52 100

=9.6V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=S172.41=0.547； Se315

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=Pd2300%=0.73； Se1031510

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%= Ud%2Ur%2 =3.9；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数， Ud%=4。 一台皮带电源线的电压损失△UL

ULKfPelzRz0

Ue11500.240.267=14.56V 0.6

式中： Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW；

Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。

一台皮带电源线总的电压损失△U总

ΔU总=△UB +△UL =9.6V+14.56V=24.2V

校验：24.2V

7、综采二台皮带电源线的选择计算

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，二台皮带电源线的额定电流Ie

Ie=2118.2=236.4A

选择MYPT-0.66/1.14-395+125型电缆，查表长期负荷电流为236.2A接近设备额定电流236.4A，根据现场实际测试满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面

移动变电站电压损失△UB：

UU2eUr%cosPjUx%sinPj

B100

11400.4030.6110.873.90.5

100

=11.40V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=S459.77

S=0.403；

e630

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=Pd

S%3850

10=0.611；

e10630

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%= Ud%2Ur%2=3.9；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，

二台皮带电源线的电压损失△UL

UKfPelzRz0030.23

LU14000.

e1.14=2.42V

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW；

Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。

二台皮带电源线总的电压损失△U总

Ud%=4。

ΔU总=△UB +△UL =11.4V+2.42V=13.82V

校验：13.82V

8、综采三台皮带电源线的选择计算与校验均满足要求，计算同上。见电缆表。

9、皮带道下部电源线的选择计算

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，皮带道下部电源线的额定电流Ie

Ie=157.6A

选择MY0.38/0.66-370+125型电缆，查表长期负荷电流为215A>157.6A，满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面

移动变电站电压损失△UB：

UBU2eUr%cosPjUx%sinPj

100

6600.250.670.8563.90.521 100

=4.3V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=S79.13=0.25； Se315

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=Pd2100%=0.67； Se1031510

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%= Ud%2Ur%2=3.9；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=4。 皮带道下部电源线的电压损失△UL

ULKfPelzRz0

Ue11370.380.267=21.1V 0.66

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW；

Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。

皮带道下部电源线总的电压损失△U总

ΔU总=△UB +△UL =4.3V+21.1V=25.4V

校验：25.4V

10、皮带道上部电源线的选择计算

(1)、按长期负荷电流选择电缆截面

查设备负荷统计表，皮带道上部电源线的额定电流Ie

Ie=74.4A

选择MY0.38/0.66-370+125型电缆，查表长期负荷电流为215A>74.4A，满足要求。

(2)、按电压损失校验电缆截面

移动变电站电压损失△UB：

UBU2eUr%cosPjUx%sinPj

100

6600.450.730.833.90.54 100

=8.1V

式中：U2e——变压器二次额定电压，V；

β——变压器负荷系数，β=S149.93=0.45； Se315

Ur%——变压器额定负荷时电阻压降百分数，

Ur%=Pd2300%=0.73； Se1031510

Ux%——变压器额定负荷时电抗压降百分数，

Ux%= Ud%2Ur%2=3.92；

Ud%——变压器额定负荷时阻抗压降百分数，Ud%=4。

皮带道下部电源线的电压损失△UL

ULKfPelzRz0

Ue150.50.510.267=10.42V 0.66

式中：Ue——二次额定电压，KV；

Kf——负荷系数，取1；

Pe——设备额定功率，KW；

Lz——电缆实际长度，Km；

RZ0——电缆单位长度电阻，Ω/Km。

皮带道下部电源线总的电压损失△U总

ΔU总=△UB +△UL =8.1V+10.42V=18.52V

校验：18.52V

采区其它电缆的选择计算与校验均满足要求，计算从略，见电缆表。

3.2 高压电缆的选择计算

3.2.1 电缆型号与长度的确定

根据《煤矿安全规程》与采区现场实际条件确定，变电所到工作面移动变电站之间的电缆选用MYPTJ-3.6/6.3-335+116+JS型绝缘监视金属屏蔽橡套软电缆。下延采区变电所到平巷变电所之间的电源电缆选用MYJV22型矿用交联聚乙烯绝缘电力电缆，各段电缆长度参见电缆选用表。

3.2.2 电缆截面的选择与校验

1、变电所高压电源的选择与校验

(1)、按经济电流密度确定电缆截面

In480.01=120mm2 AnJ22

式中：A——电缆的计算截面，mm2；

In——电缆中正常负荷时持续电流，A；

InKxPe

3Uecospj0.74990.7=458.8 A 1.73260.73

n——同时工作的电缆根数；

j——经济电流密度。A/mm2

查《煤矿井下供电设计指导》 j=2

选用MYJV22-3120型电缆两根。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C37650.5=10.01mm2

UP

式中：Id(3)——系统最大三相稳态短路电流 ，A； Id3R2XXY2

6300

1.7320.1792.2420.060.240.722

=3765A

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4；

R、X——井下高压电缆的总电阻、总电抗；

Xy——换算至井下中央变电所母线上的电源电抗。

(3)、按电压损失校验电缆截面

U%KPL=0.6222.9282.42=4.4%

P——电缆输送的有功功率，取变电所中最大的一段负荷

P=2.928MW；

L——电缆长度，KM。

2、综采采煤机变电站及破碎机变电站电源线的选择与校验 (1)、按长期负荷电流确定电缆截面

InKxPe

3Uecospj0.71340=105.32 A 1.73260.857

式中：In——电缆中正常负荷时持续电流。A；

Pe——电站所带全部负荷，查表负荷统计表 ∑Pe=1340 KW； Ue——电源电压，Ue=6 KV；

Kx——采区需用系数，取0.7；

cospj——该电站所带负荷的加权平均功率因数，取0.857。 查表选用MYTP3.6/6-335+116型金属屏蔽监视型电缆920米。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C37650.25=10.01mm2

式中：Id(3)——系统最大三相稳态短路电流，Id(3) =3765A；

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4。

(3)、按电压损失校验电缆截面

U%KPL=1.8111.340.92=2.23%

P——电缆输送的有功功率，取变电所中最大的一段负荷

P=1.34MW；

L——电缆长度，KM。

3、工作面运输机及转载机电站电源线的选择与校验

(1)、按长期负荷电流确定电缆截面 InKxPe

3Uecospj0.71800=110.11A 1.73260.857

式中：In——电缆中正常负荷时持续电流。A；

Pe——电站所带全部负荷，查表负荷统计表 ∑Pe=1400 KW； Ue——电源电压，Ue=6 KV；

Kx——采区需用系数，取0.7；

cospj——该电站所带负荷的加权平均功率因数，取0.85。 查表选用MYTP3.6/6-335+316型金属屏蔽监视型电缆920米。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C=37650.25/93.4=10.01mm2

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4。

（3）按电压损失校验电缆截面

U%KPL=1.8111.340.92=2.23%

式中：K——兆瓦公里负荷距离电缆中电压损失百分数，查表K=1.811；

P——电缆输送的有功功率，取变电所中最大的一段负荷

P=1.34KW；

L——电缆长度，KM。

4、二台皮带及下部皮带道电站电源线的选择与校验

(1)、按长期负荷电流确定电缆截面 InKxPe

3Uecospj0.7937=73.4A 1.73260.854

式中：In——电缆中正常负荷时持续电流。A；

Pe——电站所带全部负荷，查表负荷统计表 ∑Pe=937KW； Ue——电源电压，Ue=6 KV；

Kx——采区需用系数，取0.7；

cospj——该电站所带负荷的加权平均功率因数，取0.854。 查表选用MYTP3.6/6-335+116型金属屏蔽监视型电缆620米。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C37650.25=10.01mm2

式中： Id(3)——系统最大三相稳态短路电流，Id(3) =3765A ；

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4。

(3)、按电压损失校验电缆截面

U%KPL=1.8111.340.62=1.5%

式中：K——兆瓦公里负荷距离电缆中电压损失百分数，查表K=1.811；

P——电缆输送的有功功率。取变电所中最大的一段负荷

P=1.34MW；

L——电缆长度，KM。

5、生产准备面电站电源线的选择与校验

(1)、按长期负荷电流确定电缆截面 InKxPe

3Uecospj0.7347.5=28.3A 1.73260.83

式中：In——电缆中正常负荷时持续电流。A；

Pe——电站所带全部负荷，查表负荷统计表 ∑Pe=937KW； Ue——电源电压，Ue=6 KV；

Kx——采区需用系数，取0.7；

cospj——该电站所带负荷的加权平均功率因数，取0.83。 查表选用MYTP3.6/6-335+116型金属屏蔽监视型电缆860米。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C37650.25=10.01mm2

式中：Id(3)——系统最大三相稳态短路电流，Id(3) =3765A ；

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4。

(3)、按电压损失校验电缆截面

U%KPL=1.8111.340.62=1.5%

式中：K——兆瓦公里负荷距离电缆中电压损失百分数，查表K=1.811；

P——电缆输送的有功功率。取变电所中最大的一段负荷

P=1.34MW；

L——电缆长度，KM。

6、普掘二队电站电源线的选择与校验

(1)、按长期负荷电流确定电缆截面 InKxPe

3Uecospj0.7353.5=28.3A 1.73260.841

式中：In——电缆中正常负荷时持续电流。A；

Pe——电站所带全部负荷，查表负荷统计表 ∑Pe=353.5KW； Ue——电源电压，Ue=6 KV；

Kx——采区需用系数，取0.7；

cospj——该电站所带负荷的加权平均功率因数，取0. 841。 查表选用MYTP3.6/6-335+116型金属屏蔽监视型电缆270米。

(2)、按短路时热稳定条件校验电缆截面

AminId(3)tj

C37650.25=10.01mm2

式中：Id(3)——系统最大三相稳态短路电流，Id(3) =3765A ；

tj——短路电流作用的假想时间，井下变电所取0.25S； C——热稳定系数，查表C=93.4。

(3)、按电压损失校验电缆截面

U%KPL=1.8111.340.27=0.66%

P——电缆输送的有功功率。取变电所中最大的一段负荷

P=1.34MW.

毕业设计(或论文)说明书

L——电缆长度，KM。

工作面其它高压电缆的选择计算同上，均满足要求。计算从略。

3.3 采区高、低压开关的选择

1、开关的选择原则：

(1) 根据《煤矿安全规程》规定，采区变电所选用矿用防爆型开关，井下采掘工作面应选用矿用防爆型或增安型开关。

(2) 开关的额定电压必须大于或等于线路的实际工作电压，额定电流要大于或等于被控线路的长期负荷电流。

(3) 开关的额定断流容量不小于变电所母线上的实际短路容量。

(4) 矿用隔爆开关的接线喇叭口数目及内径要符合被控线路的接线要求。

2、综采工作面机组和刮板运输机控制开关选用KE3002型开关，采区其它1140V设备的控制开关选用QJZ系列矿用真空电磁起动器，采区660V电气设备开关的控制开关选用QJZ系列矿用真空电磁起动器。

3、采区低压馈电开关选用KBZ-400和KBZ-200矿用真空馈电开关。 4、移动变电站低压馈电开关选用KBD1-500型真空馈电开关。 5、变电所高压开关选用BGP9L-6G型高压防爆真空开关。 6、开关的继电保护应符合电网和工作机械的要求： (1) 变电所低压馈电开关应有过流、漏电和短路保护。 (2) 变电所配出分路开关和配电点总开关应有过流保护。

(3) 保护工作机械的开关应有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护及远程控制装置。

(4) 移动变电站低压馈电开关应有过负荷、短路、欠电压和漏电闭锁功能。

(5) 高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。 采区高、低压开关型号详见表3-3。

3.4 低压电网的短路电流计算

用查表法

总的电缆换算长度∑Leq= Leqs+ Leq1+ Leq2

式中：Leqs——系统电抗换算成基准电缆的长度，对于短路容量为 50MVA的高压系统变压器二次电压为1200伏时换算长度取63.3米，二次电压为690伏时，换算长度取20.9米。

Leq1——高压电缆换算长度,对于35mm2铜芯高压电缆，二次电压为1200伏时，换算系数取0.049；二次电压为690伏时换算系数取0.016。

Leq2——低压电缆换算长度

把各短路点的电缆换算长度代入公式∑Leq= Leqs+ Leq1+ Leq2，查表得各点的两相短路电流值，如表3-2所示。

表3-2 短路电流值表

毕业设计(或论文)说明书

3.5 高、低开关的继电保护整定计算

1、低压开关的继电保护计算 （1）、综采工作面采煤机开关 Iz≥Ie=204.8A，Iz取210A。 式中：

Iz——过流继电器动作电流整定值，A； Ie——电动机额定起动电流，A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

1.5

Id24(2)2108

2924

=1.71>1.5 满足要求. 2108

KS

Id(2)IZ



式中： Id(2)/Iz——保护范围内最小两相短路电流，A；

1.5——灵敏系数。

（2）、综采工作面刮板运输机开关

1)、高速开关的整定

Iz≥Ie=89A，,Iz取90A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

Id22(2)908



1815

=2.52>1.5 满足要求 908

2)、低速开关的整定

Iz≥Ie=61A，Iz取65A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

Id22(2)658



1815

=3.49>1.5满足要求 658

（3）、综采工作面转载机开关

1)、高速开关的整定

Iz≥Ie=248.5A，Iz取250A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

Id22(2)2508



3424

=1.712>1.5 满足要求 2508

2)、低速开关的整定

Iz≥Ie=187.07 A，Iz取190A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

Id22(2)1908



3424

=2.25>1.5 满足要求

1908

（4）、综采工作面破碎机开关

Iz≥Ie=126A，Iz取130A。 保护灵敏度校验

KS

Id(2)IZ

Id26(2)1308



2996

=2.88>1.5 满足要求

1308

其它开关整定计算方法同上。计算从略，见开关继电保护一览表3-3。

表3-3 开关选择继电保护整定一览表

3.6 采区的保护接地

煤矿井下保护接地系统由主接地极、局部接地极（单独接地体）、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。煤矿井下的共同接地线是利用铠装电缆的金属钢带和橡套电缆的接地芯线，把井下所有接地装置和移动设备的外壳连接起来后，再与水仓中的接地极相连，构成井下总接地网。

根椐《煤矿安全规程》规定下列地点应装设局部接地极： 1、采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。 2、装有电气设备的硐室和单独设置的高压电气设备。 3、低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。

4、无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面至少分别设置一个接地极；

5、连接高压动力电缆的金属连接装置。 采区的保护接地系统

采区变电所设局部接地极采用面积为0.6m2、厚度为3mm钢板置于变电所的水沟里，接地母线采用截面100 mm2，厚度4mm的扁钢，各电气设备外壳均采用25mm2的裸铜线或截面不小于50mm2的镀锌铁线与接地母线或局部接地极连接，主接地极通过中央变所在采区变电所的高压屏蔽电缆接地芯线与局部接地连接。

工作面配电点局部接地极，采用长1.5米，直径为35mm的钢管，并在钢管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，垂直全部埋入底板中，接地母线采用25 mm2的铜线与接地极连接。

工作面电气设备通过接线腔内的接地端子连接外壳与接地线连接，接地母线与局部接地极板连接。

采煤下料道与皮带运输巷均采用长1.5米，直径35mm的钢管做局部接地极，在钢管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，接地导线为25mm2铜线。

煤电钻综合保护的主接地极用25mm2的裸铜线连接，辅助接地极采用与局部接地极相同的钢管垂直埋在距综保的主接地极应大于5米的潮湿处。

采掘工作面移动设备的金属外壳采用橡套电缆中的接地芯线与配电点的控制设备外壳相连。通过电缆接到低压配电点的局部接地极，组成一个保护接地网。

4 结 论

通过本次南二下延采区供电设计，结合现场实际，在高压开关上选择BGP9K-6G型高压防爆开关，该开关装置由绝缘监视、漏电、过载、短路、欠电压、过电压、瓦斯电或风电闭锁等保护功能，还装设高压开关综合保护监控器。馈电开关选用矿用隔爆型真空馈电开关KBZ-400和KBZ- 200型，该馈电开关具有短路、过载、漏电闭锁、漏电保护、选择性漏电保护、欠压、过压、三项不平衡、断相、瓦斯监测保护、风电闭锁等多种保护功能，装设技术先进的智能化综合保护装置。低压控制开关采用QJZ系列矿用真空电磁起动器，具有控制性优良，操作简便，运行效率高，故障率低等诸多优点。

致 谢

在毕业设计过程中，自始至终得到了XXX老师的大力鼓舞和帮助，毕业设计都是在XXX老师的指导下完成的，为此付出了很大的心血，在学习即将结束的时刻，向XXX老师致以深深的敬意和诚挚的感谢！

本次设计是学生初次设计，由于本人水平有限，加之时间仓促，又缺乏经验，在此设计中一定会出现许多错误和不当之处，诚恳的希望各位领导和老师批评指正，以便在今后的工作中少出现错误，做一对矿山建设有用的人才。

在此，向各位领导及各位老师表示衷心地感谢。

参考文献

1 2 3 4 5 6 7 8 9

陶驰东主编 《采掘机械》 北京煤矿工业出版社 1993 刘思注等编 《煤矿供电》 煤炭工业出版社 1980年

国家煤矿安全监察局 《煤矿安全规程》 煤碳工业出版社 2001年 郭玉等编 《矿山电工学》 煤炭工业出版社 1984年

煤炭部制定 《煤炭工业设计规范》 煤炭工业出版社 1980年

孙九如，徐蒙良，卢维东主编 《采掘机械》 中国矿业大学出版社 1990年 王志勇等编 《煤矿专用设备设计计算》 煤矿工业出版社 1979年 马新民主编 《矿山机械》 中国矿业大学出版社 1999年 刘兵主编 《矿山供电》 中国矿业大学出版社 2004年

毕业设计(或论文)说明书

论文题目：南二下延采区供电系统设计 类 别：

层 次：

专业名称：

班 号：

学 号：

导师签名：

学生签名：