中国矿业科技大学
毕业设计（论文）
题
目：
矿井供电系统设计
姓
名：
姓名
专
业：
矿山机电
班
级：
教学班
指导教师
指导老师
完成日期
2012 年 7 月 1 日
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献
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
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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 ---------------------------------------------------- 13 3.1
供电电源 --------------------------------------------------- 13 3.2
电源线路截面选择 ------------------------------------------- 13 3.2
电力负荷 --------------------------------------------------- 14 3.4
地面供配电 ------------------------------------------------- 19 3.5 井下供配电 -------------------------------------------------- 21 第四章 采区低压控制电器的选择 -------------------------------------- 26 4.1 低压电器电器选择原则 ---------------------------------------- 26 4.2 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 ------------------------------------ 28 5、1 低压电网短路保护装置整定细则规定 --------------------------- 28 5、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 -------------------------------------- 31 6、1 高压配电箱的选择原则 --------------------------------------- 31 6、2 高压配电箱的选择 ------------------------------------------- 31 6、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 -------------------------------------- 33 7、1 井下漏电保护装置的作用 ------------------------------------- 33 7、2 漏电保护装置的选择 ----------------------------------------- 33 7、3 井下检漏保护装置的整定 ------------------------------------- 33 第八章 井下保护接地系统 -------------------------------------------- 34 结束语 ------------------------------------------------------------- 35 致谢 --------------------------------------------------------------- 36 参考文献 ----------------------------------------------------------- 37
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 绪
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。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 第一章
井田概况 1 ．1 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 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，最高点位于六合煤厂
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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 、3
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，6～8 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，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Ⅵ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
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。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 1 、5
水源和电源 距该矿井8km有荥经县木梯岩电站，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。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 第二章 地质特征
2 2 、 1
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（T 2 l）
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（T 3 xj）
分布于大部分地区，是区内的主要含煤地层，总厚约253～811m，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（T 3 xj 1 ）：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（T 3 xj 2 ）：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
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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（T 3 xj 3 ）：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（J 1-2 z）
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。
（四）中侏罗统新田沟组（J 2 xt）
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 0.5～1m。有庄稼地及少量居民点。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 2 2 、 2
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
煤层
区内含煤地层为上三叠统须家河组（T 3 x），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 6.27～35.51m；下连煤层仅居于上连煤层之下，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 8～12°，一般由 2 个煤分层组成。上分层厚 0.06～0.59m，平均 0.42m；下分层厚 0.06～0.47m，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 0.03～0.70m，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 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
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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、长石石英砂岩为含水层，页岩、泥质砂岩、泥岩为隔水层。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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 20m 3 /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 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 CH 4 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Ⅲ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。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 第 三章 章 供电系统 3.1
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
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; A 1 =I n /J
=41.98/1.15
=36.5 mm2
式中：
A——电源线路计算截面, mm2 ； I n ——电源线路中正常负荷时持续电流，I n =S B1 /( 3×U e ×cosφ) =654.4/( 3×10×0.9) =41.98； J——经济电流密度，A/mm2 ,，钢芯铝绞线取 J=1.15A/mm 2
由《设指》查取电源线路型号为：LGJ-3×50 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-3×50 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 I X2
=220×0.81=178.2(A), I X =178.2A>I=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-3×50 型钢芯铝绞线单位负荷矩电压损失百分数；当 cosφ=0.9时为 0.824%/MW.KM.计算有功电力负荷 654.4KW.
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 来至荥经县木梯岩电站电源线路电压降（长度 8Km）
U 1 %=0.6544×8×0.824%=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）
U 2 %=0.6544×3×0.824%=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-3×50 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
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：
150kVAR 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。
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电力负荷计算表 序号 用电设备名称 电压（V）
数量（台）
设备容量（kw) 需要系数 cosφ tgφ 计算负荷 最大负荷利用小时数 年耗电量(kw.h) 选用变压器(kvA) 总数 工作 总容量 工作容量
有功
无功 视在
kw
kvar kvA
一、井下负荷
A、带区变电所
1 刮板输送机 660 2 2 60 60 0.68 0.7 1.02 40.8 41.62
3960 161568
2 煤电钻 127 4 2 4.8 2.4 0.5 0.6 1.33 1.2 1.60
660 792
3 刮板转载机 660 1 1 22 22 0.68 0.7 1.02 14.96 15.26
3960 59241.6
4 带式输送机 660 1 1 40 40 0.68 0.7 1.02 27.2 27.75
3960 107712
5 提升车绞车 660 3 3 66 66 0.6 0.7 1.02 39.6 40.40
660 26136
6 局部通风机 660 4 2 44 22 0.9 0.8 0.75 19.8 14.85 18.00 7920 156816 50 7 截煤机 660 2 2 60 60 0.7 0.8 0.75 42 31.50
1980 83160
8 乳化液泵 660 1 1 55 55 0.7 0.8 0.75 38.5 28.88
1320 50820
9 探水钻 660 1 1 4 4 0.4 0.7 1.02 1.6 1.63
10 泥浆泵 660 1 1 2.2 2.2 0.4 0.7 1.02 0.88 0.90
11 潮式喷浆机 660 1 1 5.5 5.5 0.4 0.7 1.02 2.2 2.24
12 信号及照明 127
2 2 0.9 0.9 0.48 1.8 0.87
7920 14256
小计
21 17 365.5 341.1
230.54 207.51 310.17
2*400
B、中央水泵房
1 水泵 660 3 2 135 90 0.75 0.8 0.75 67.5 50.63
3300 222750
2 信号及照明 127
2 2 0.9 0.9 0.48 1.8 0.87
7920 14256
C、+775m 水泵房
1 水泵 660 3 2 22.5 15 0.75 0.8 0.75 11.25 8.44
3300 37125
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 2 信号及照明 127
2 2 0.9 0.9 0.48 1.8 0.87
7920 14256
B、C 合计
6 4 161.5 109
82.35 60.81 102.37
948889 2×200
井下合计
27 21 527 450.1
0.759
312.89 268.31
412.18
电力负荷计算表
序号 用电设备名称 电压（V）
数量（台）
设备容量（kw) 需要系数 cosφ tgφ 计算负荷 最大负荷利用小时数 年耗电量(kw.h) 选用变压器(kvA) 总数 工作 总容量 工作容量
有功
无功 视在
kw
kvar kvA 二 风井负荷
1 主要通风机 380 2 1 300 150 0.9 0.8 0.75 135 101.25
8760 1314000
2 瓦斯抽放泵 380 2 1 150 75 0.85 0.8 0.75 63.75 47.81
3300 247500
3 空压机 380 2 1 150 75 0.8 0.8 0.75 60 45.00
3300 247500
4 其他 380/220
10 10 0.7 0.7 1.02 7 7.14
1800 18000
小计
6 3 610 310
0.8
265.8 201.20 333.33
补偿后
0.93
265.8 105.20 285.86
2×400
补偿电容
96
三 地面负荷
1 架空乘人器 380 1 1 30 30 0.5 0.7 1.02 15 15.30
3300 99000
2 提升绞车 380 1 1 110 110 0.8 0.7 1.02 88 89.78
3300 363000
3 木工加工房 380/220
12.8 12.8 0.4 0.6 1.33 5.12 6.83
1980 25344
4 矿灯充电 220
4.5 4.5 0.8 0.8 0.75 3.6 2.70
4620 20790
5 生活设施 380/220
25 25 0.9 0.85 0.62 22.5 13.94
2310 57750
6 煤翻车机 380 1 1 4 4 0.8 0.8 0.75 3.2 2.4
1320 5280
7 矸翻车机 380 1 1 4 4 0.8 0.8 0.75 3.2 2.4
1320 5280
8 机修车间 380/220 6 6 36 36 0.4 0.6 1.33 14.4 19.2
23760
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 9 其他 380/220
20 20 0.5 0.7 1.02 10 10.202
1650 33000
合计
10 10 246.3 246.3
0.76 0.86 165 162.75 231.8
2460204
补偿后
0.93
165 66.75 178.0
2×250
补偿电容
96
全矿合计
43 34 1383.3 1006.4
0.76
743.7 440.26 864.2
有功×0.88
654.4 396.24
无功×0.9
补偿后
0.94
654.4 246.24 699.2
3409093
补偿电容
150
吨煤电耗（kwh/t) 37.9
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 3.3. 矿井 V 10kV 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 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）；
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 （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 4Ω。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。
3.4
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。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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 4Ω。
（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 4Ω。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、调度室设应急照明。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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 S 11 -MR-400/10 型变压器 2 台，所内设有 GGD1 型配电柜，共7 台，0.4kV 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4Ω。
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；
3.5 井下供配电
（1）下井电压及电源 1、经统计井下设备工作容量 459.1kW,有功功率 316.97kW，无功功率
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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: A 1 =I n /nJ
=24.4/1×2.25
=10.84 mm2
式中：
A——电缆的计算截面, mm2 ； I n ——电缆中正常负荷时持续电流，I n =S B1 /( 3×U e ×cosφ) =316.97/( 3×10×0.75) =24.4； n——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 ；
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 由《设指》表 2-9 查取电缆型号为：MYJV 22 -8.7/10- 3×35 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：
KI P =(60.345 へ 180.9)A＞I a =24.4A 式中：
I P ——环境温度为 25 度时电缆允许载流量,A,由《设指》表 2-8 查取I P =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：
0.447≤K≤1.34； I a ——持续工作电流, I a = 316.97/( 3×10×0.75) =24.4 A KI p =(60.345 へ 180.9)A＞I a ,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 I d（3）
= Sd /( 3×U p )
=(50×103 )/( 3 ×10)
=4582.1 A
A min
= (I d（3）
× tj
)/C
=(4582.1× 0.25 )/159
=14.41mm2 <A1 =35 mm2 ∴ 符合要求。
式中：
A min ——电缆最小截面, mm2 ； I d（3）
——主变电所母线最大运行方式时的短路电流,A； t j ——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
=1.836×316.97×1/1000
=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；
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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，考虑矿井的后续发展，入井双回路高压电缆选用MYJV22-8.7/10，3×35 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；
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 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，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；
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 第 四章 章 采区低压控制电器的选择 4.1 低压电器电器选择原则 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。
(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QBZ－80N 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 1、计算开关的工作电流 I g （以带区变电所 6101 工作面馈电开关例）
I g ＝（K f ×P e ×103 ）/（ 3×Ue ×cosφ e ×η e ）
＝（0.8×98×103 ）/（ 3×660×0.75×0.85）
＝107.56A P e =6101 工作面最大负荷=98KW 2、开关的选择结果：
根据 I g 、U e， 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 KBZ－200 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：
I g ＝（K f ×P e ×103 ）/（ 3×Ue ×cosφ e ×η e ）
＝（0.8×55×103 ）/（ 3×660×0.75×0.80）
竭力为客户提供满意的产品和服务
以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 =64.17 A 根据 I g 、U e， 查《煤矿电工手册矿井供电 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 =P e /cosφ e
=1.2/0.79 =1.52KVA 根据 S<Se，选择 BBM1-4.0 型综保一台。
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 第五章 章 低压保护装置的选择和整定 5.1 低压电网短路保护装置整定细则规定 馈出线的电源端均需加装短路保护装置，使用馈电自动开关时，采用过电流继电器；使用手动开关时，采用熔断器，使用磁力起动器时，此阿用限流热继电器或熔断器，对这些保护装置的选择与整定要求如下：
1、选择性好：保护装置动作时，保证切除故障部分的电路，其他部分仍能正确工作。
2、动作可靠：电动机起动或正常运转时，保护装置不能误动作。当电动机或线路发生短路时，保护装置可靠动作。
3、动作迅速：保护范围内发生短路时，保护装置迅速动作，切断被保护的电路，防止事故蔓延，减少故障电流对设备的破坏。
4、动作灵敏：在保护范围内发生最小两相短路时，保护装置可靠动作。
5 、2 保护装置的整定与校验
⒈过流继电器的整定原则：过电流保护装置的动作电流应按最大工作电流整定，在最远点发生两相短路时保护装置应有足够的灵敏度。
⒉熔断器熔体额定电流选择的原则是：流过熔体的电流为正常工作电流及尖峰工作电流（电动机的起动电流）时，综合保护装置不动作；而通过短路电流时，即使是最小的两相短路电流也要及时动作。
㈠、保护装置的整定
⑴、以 6101 馈电开关（KBZ-200）的整定为例：
智能化微机综合保护装置的整定：
I g ＝（K f ×P e ×103 ）/（ 3×Ue ×cosφ e ×η e ）
＝（0.8×98×103 ）/（ 3×660×0.75×0.85）
＝107.56A
整定为 120A
式中 P e =6101 工作面最大负荷=98KW 最小两相短路电流整定为 1.2 I g =144A ⑵、以 55KW 乳化液泵站控制开关的整定为例：
电动机综合保护器的整定：
I r =I e =1.15×P e =1.15×55=63.24A 取 I r =62A； ⑶、煤电钻综保熔体额定电流的整定为：
I N。F
=（1.2～1.4）×[I Qe /（1.8～2.5）+∑I e ]/K B
=1.2×[(6×1.15×1.2/2)+1.2]/4.96 =1.23 A
整定为 15A 式中：K B ----变压比；
其它开关整定均按以上计算方法整定 。
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㈡.按短路电流校验：
进行两相短路电流计算时,要考虑系统电抗和高压电缆电抗。
⑴、系统电抗：
每相系统电抗为:
X S
=U Ze2 /Sd
=0.692 /50
=0.0095Ω 式中：
X S ——折合至变压器二次侧的系统电抗, Ω/相； U Ze2 ——变压器二次侧额定电压,KV； S d ——电源一次侧母线上的短路容量,MVA, S d =50 MVA； (2) 高压电缆的阻抗值：
MYJV 22 -10000 3×35 1308m 查《设指》表 2-52,折算到 690V 每公里 0.0076Ω/相
R = R 0 ×L
=0.0076×1.308
=0.0099Ω
X =X 0 ×L/K2
=0.08×1.308/15.22
=0.0014Ω 式中：
R——高压电缆每相电阻, Ω； X——高压电缆每相电抗, Ω；
R 0 ——高压电缆每相每公里电阻, Ω，此处已折算至 690V 时的阻抗； X 0 ——高压电缆每相每公里电抗, Ω. 10KV 三芯电缆的电抗平均值为：
X 0 =0.08Ω/ Km
L——高压电缆长度,Km； K=U 1 /U 2 ——变压比,即变压器一次侧线路的平均电压 U 1 对二次侧线路的平均电压 U 2 的比值,查《指设》表 2-51,K=15.2； (3) 变压器电阻及电抗值: 查表 1-2 变压器技术数据可得 R B =0.0690Ω,X B =0.1775Ω。
(4) 短路电流计算 以 6101 截煤机为例,查《工矿企业供电设计指导书》表 3-22,干线电缆 MY 3×70+1×25 380m 的阻抗和电抗：
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以人为本 诚信务实 勇于创新 乐于奉献 R 0
=0.794Ω/Km， X 0 =0.088Ω/Km
R= R 0 ×L=0.794×0.38=0.3017Ω X= X 0 ×L=0.088×0.38=0.0334Ω 支线电缆 MY 3×16+1×6 120m 的 R 0 =1.25Ω， X 0 =0.090Ω R= R 0 ×L=1.25×0.12=0.15Ω X= X 0 ×L=0.090×0.12=0.011Ω 计算 Z 10 一相总电阻和总电抗值：
∑R= 0.0099+0.069+0.3017+0.15=0.5306Ω ∑X= 0.0095+0.0014+0.1775+0.0334+0.011=0.2328Ω 短路电流为：
I d(2)
=Ue /[2× (∑R)2 +(∑X) 2 ] =690/[2× (0.5036)2 +(0.2328) 2 ] =1306.3. A 灵敏度校验：
K m =I d(2) /Idz ′
=1306.3/144
=9.07>7 ，
符合要求。
式中：I d(2)
——...