【正文】 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 1 引 言 對(duì)于采區(qū)供電，由于煤礦供電的特殊性和井下電氣設(shè)備的工作環(huán)境惡劣，為此，對(duì)供電的布局和正確選擇電器設(shè)備，提出很高的要求，以便加強(qiáng)電器設(shè)備的維護(hù)和檢修，滿足礦井生產(chǎn)的需要。采區(qū)供電通常以相對(duì)固定的采區(qū)變電所，是通過放射式電纜網(wǎng)向用電比較集中的配電點(diǎn)供電，而為了供電的安全，通常都是要以雙回路供電，因此對(duì)于采區(qū)供電，要對(duì)采區(qū)的采高、電氣設(shè)備的選型和對(duì)電纜的選擇都是非常重要的，在確定了電氣設(shè)備后，要對(duì)各種配電開關(guān)進(jìn)行整定計(jì)算，對(duì)電纜選定后，要對(duì)它的距離進(jìn)行確定，所以對(duì)電纜支線的電壓損失和各負(fù)荷電纜的電壓損 失進(jìn)行計(jì)算。對(duì)各種保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)是否合格，所以采區(qū)供電是一種復(fù)雜的供電，要經(jīng)過嚴(yán)格的選擇和供電的布局，才能最終形成一個(gè)完整的采區(qū)供電。 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 2 第一章 緒論 采區(qū)變電所的發(fā)展 采區(qū)是井下動(dòng)力負(fù)荷集中的地方，采區(qū)供電是否安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理，將直接關(guān)系到人身、礦井和設(shè)備安全及采區(qū)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。由于井下工作環(huán)境十分惡劣，因此在供電上除采取可靠的防止人身觸電危險(xiǎn)的措施外，還必須正確的選擇電器設(shè)備的類型和參數(shù)，并采取合理的 供電、控制和保護(hù)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)電器設(shè)備的維護(hù)和檢修工作，確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行和防止井下瓦斯和煤塵爆炸。 [1] 隨著煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，采掘機(jī)械化程度越來越高，機(jī)電設(shè)備的總裝機(jī)容量和單機(jī)容量在不斷增加。以采煤機(jī)為例，從 20 世紀(jì) 70 年代初期的 150kW 左右，增加到了現(xiàn)在的 375 2kW，目前國(guó)外采煤機(jī)單機(jī)功率已超過 1000kW；綜采工作面總?cè)萘恳矎膸装偾咴黾拥?2020－ 3000kW。由于機(jī)械化程度的不斷提高，加快了工作面的推進(jìn)速度，這就要求采區(qū)走向長(zhǎng)度加長(zhǎng)，從而使供電距離增大，給供電帶來了新的問題。因?yàn)楣╇?電壓等級(jí)一定時(shí)，輸送的功率越大，電網(wǎng)的電壓損失越大，電動(dòng)機(jī)的端電壓越低，這將影響用電設(shè)備的正常工作。解決的辦法有：加大電纜截面，但有一定的限度，因?yàn)殡娎|截面過大，不便移動(dòng)和敷設(shè)，而且也不經(jīng)濟(jì)；采用移動(dòng)變電站使高壓深入到工作面順槽來縮短低壓供電距離，可是供電電壓質(zhì)量得到較大的提高；提高用電設(shè)備的等級(jí)也是一個(gè)提高電壓質(zhì)量的有效措施。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的綜采工作面電氣設(shè)備電壓等級(jí)為 1140V，而且還將繼續(xù)提高，現(xiàn)正研制 3kV 的采掘運(yùn)電氣設(shè)備，以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。提高電壓等級(jí)和采用移動(dòng)變電站供電不僅保證了供電質(zhì)量，而且 還降低了電網(wǎng)輸電損耗。機(jī)械化程度的提高無疑帶動(dòng)了采區(qū)用電的發(fā)展，則合理的設(shè)計(jì)采區(qū)變電所也是當(dāng)前的重要任務(wù)。 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 3 第 二章 采區(qū)變電所位置的確定 原始資料： ( 1 ) 井田設(shè)計(jì)能力 200萬噸 /年。 ( 2 ) 井田內(nèi)布置方式：采區(qū)式，運(yùn)輸大巷底板巖巷。 ( 3 ) 礦井瓦斯等級(jí)：低等級(jí)。 ( 4 ) 采區(qū)煤層傾角： 18176。 — 32176。/26176。 ( 5 ) 設(shè)計(jì)煤層 :K2=－ 。 電壓允許偏差 電壓偏差計(jì)算公式如下： 電壓偏差 ＝額定電壓 額定電壓—實(shí)際電壓 100% 《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（ GB 12325— 90）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為： （ 1） 35KV 及以上供電和對(duì)電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的 +5%— － 5%； （ 2） 10KV 及以上高壓供電和低壓電力用戶的電壓允許偏差為用戶額定電壓的+7%— － 7%； （ 3）低壓照明用戶為 +5%— － 10%。 三相電壓不平衡 根據(jù)《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為 2%，短 時(shí)間不得超過 4%。在采區(qū)變電所供電情況下，交流額定頻率為 50HZ 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下由于負(fù)序分量而引起的 pcc 點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡度能滿足規(guī)定要求。 電網(wǎng)頻率 《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（ GB/T 15543— 1995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為 ，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差值可放寬到 +5% HZ— － 5% HZ，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明容量大小的界限的電網(wǎng)容量在 300 萬 KW 以上者為 ；電網(wǎng)容永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 4 量在 300 萬 KW以下者為 。 波形 正常情況下，要求電力系統(tǒng)的供電電壓（或 電流）的波形為正弦波，在電能的輸送和分配過程中不應(yīng)該使波形產(chǎn)生畸變，還應(yīng)注意負(fù)荷中諧波源（裝整流裝置等）的影響，必要時(shí)采取一定措施消除諧波的影響。 供電可靠性 供電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，必須保證供電的可靠性。 采區(qū)變電所要便于對(duì)硐室的擴(kuò)大和設(shè)備的增加，同時(shí)便于體積較大的變壓器等設(shè)備直接通過運(yùn)輸上山運(yùn)到采區(qū)變電所硐室減少運(yùn)輸設(shè)備的費(fèi)用。在滿足費(fèi)用要求的同時(shí)還要滿足頂板堅(jiān)固，無淋水且通風(fēng)良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道 5℃ 。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使采區(qū)變電所能順利的通過運(yùn)輸平巷 向整個(gè)采區(qū)的負(fù)荷中心（采煤工作面）進(jìn)行供電。在回風(fēng)上山和運(yùn)輸上山聯(lián)絡(luò)巷處，低壓供電距離合理，并且不必移動(dòng)采區(qū)變電所就能對(duì)采區(qū)的采煤、掘進(jìn)及回采等進(jìn)行供電。所以把采區(qū)變電所布置在回風(fēng)上山和運(yùn)輸上山聯(lián)絡(luò)巷處。 (1)變電所是采區(qū)的動(dòng)力中心，其任務(wù)是將中央變電所送的高壓電能變?yōu)榈蛪弘娔?，并將此電力配送到采掘工作面保證采區(qū)內(nèi)各負(fù)荷電壓不低于該設(shè)備電壓的95%。 (2)附近巷道應(yīng)有軌道，便于運(yùn)輸采區(qū)變電所的大型電器設(shè)備。 (3)變電所內(nèi)通風(fēng)良好，保證變電硐室溫度不超過附近巷道溫度 5*C。 (4)變電硐室圍巖穩(wěn)定，易于 維護(hù)，防止進(jìn)水，頂?shù)装鍒?jiān)固，頂板無淋水現(xiàn)象。 (5)根據(jù)采取的特殊性要求，盡可能有一個(gè)變電所想采區(qū)全部電氣設(shè)備供電。在采取內(nèi)全部生產(chǎn)期間力求減少遷移次數(shù)。 (1)采區(qū)變電硐室應(yīng)用不燃性材料支護(hù)，其通風(fēng)，防水，防火，通道等安全措施要與其中央變電所相同。 (2)變壓器可與變電設(shè)備布置在同一硐室內(nèi)。 (3)采區(qū)變電所的、高低壓設(shè)備一般應(yīng)分開布置在不同側(cè)。 (4)檢漏繼電器應(yīng)放置在固定于硐室墻壁的支架上。有備用電源線路或變壓器，永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 5 以保證供電的可靠性。 (5)各設(shè)備之間、設(shè)備于墻壁之間要留有維 護(hù)和檢修通道，不同側(cè)面和背后檢修的的設(shè)備不留通道。 (6)無值班人員的采區(qū)變電所必須關(guān)門加鎖。 (7)大的變壓器等設(shè)備直接通過采區(qū)變電所要便于對(duì)硐室的擴(kuò)大和設(shè)備的增加，同時(shí)便于體積較運(yùn)輸上山運(yùn)到采區(qū)變電所硐室減少運(yùn)輸設(shè)備的費(fèi)用。在滿足費(fèi)用要求的同時(shí)還要滿足頂板堅(jiān)固，無淋水且通風(fēng)良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道 5℃。 ( 1 ) 設(shè)于能向最多生產(chǎn)機(jī)械供電的負(fù)荷中心，使低壓供電距離合理，并力求減少變電所的移動(dòng)次數(shù)。 （ 2 ） 設(shè)于頂，底板堅(jiān)固且無淋水及通風(fēng)良好的地方，以保證 變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道溫度的 5176。 （ 3 ） 便于變電所設(shè)備運(yùn)輸 此外，采區(qū)變電所不能設(shè)在工作面的順槽中，一般設(shè)于采區(qū)與部署斜巷軌道巷之間的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi) 【 2】 。 掘進(jìn)工作面的供電一般由采區(qū)變電所承擔(dān)，不易設(shè)變電所。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使采區(qū)變電所能順利的通過運(yùn)輸平巷向整個(gè)采區(qū)的負(fù)荷中心（采煤工作面）進(jìn)行供電。在回風(fēng)上山和運(yùn)輸上山聯(lián)絡(luò)巷處，低壓供電距離合理，并且不必移動(dòng)采區(qū)變電所就能對(duì)采區(qū)的采煤、掘進(jìn)及回采等進(jìn)行供電。所以把采區(qū)變電所布置在回風(fēng)上山和運(yùn)輸上山聯(lián)絡(luò)巷處。 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 6 第 三章 采區(qū)負(fù)荷的計(jì)算及變壓器容量 的 確定 變壓器選擇注意事項(xiàng) 變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，對(duì)供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減小；如果變壓器容量選擇過小，在長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命 ,既不安全又不經(jīng)濟(jì)。 臺(tái)數(shù)的確定 采區(qū)變電所變壓器在一般情況下是按計(jì)算容量選設(shè)，不留備用量。其原因是為了盡力減少變電所硐室開拓量，降低供電成本。但是，若采區(qū) 變電所的供電負(fù)荷中有一級(jí)負(fù)荷（如采區(qū)內(nèi)分區(qū)水泵等）時(shí)，則變壓器臺(tái)數(shù)不得少于兩臺(tái)，以便保證供電的可靠性。 采區(qū)負(fù)荷的計(jì)算及變壓器容量、臺(tái)數(shù)確定 本工作面采用 6MG200W型滾筒式采煤機(jī)為綜合機(jī)械化采煤，為保證供電質(zhì)量和安全，根據(jù)采區(qū)巷道布置，按需用系數(shù)法計(jì)算變壓器容量和臺(tái)數(shù)。 （ 1） 、采區(qū)電壓等級(jí)為 1140V 變壓器容量及臺(tái)數(shù)的確定 SB1 ＝ ∑Pe Kx Kc / cosφpj (31) ＝ 9841/ ＝ 815KVA 式中： ∑Pe —— 變電所供電設(shè)備額定功率之和 ∑Pe ＝ 600+264+90+30＝984KW Kx—— 需用系數(shù)， Kx＝ ＋ 300247。984 ＝ cosφpj —— 加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取 Kc—— 采區(qū)重合系數(shù)，取 1 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 7 此變壓器所接負(fù)荷中有大量的一級(jí)負(fù)荷，所以必需選擇兩臺(tái)（或兩臺(tái)以上）變壓器。根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇 KBSG800/10/ KBSG500/10/干式變壓器一臺(tái)。 （ 2） 、采區(qū)變電所變壓器容量及臺(tái)數(shù)的確定 SB1 ＝ ∑Pe Kx Kc / cosφpj ＝ 5491/ ＝ 384KVA 式中： ∑Pe —— 變電所供電設(shè)備額定功率之和 ∑Pe ＝132+150+85+22+160＝ 549KW Kx—— 需用系數(shù)， Kx＝ ＋ 80247。549 ＝ cosφpj —— 加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取 Kc—— 采區(qū)重合系數(shù)，取 1 所以根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇 KS7500/10/ 干式變壓器一臺(tái)。 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 采區(qū)變電所的設(shè)計(jì) 8 第四章 擬定采區(qū)供電系統(tǒng) 供電系統(tǒng)的擬定原則 (1) 供綜采工作面的采區(qū)變（配）電所一般由兩回路電源線進(jìn)行供電，除綜采外，每個(gè)采區(qū)應(yīng)為一回路；