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-1-第一章绪论1.1本课题研究的目的和意义煤炭在中国是最重要的能源，目前中国约有70%的电能来自于燃煤发电。2007年中国首度成为了煤炭进口国。电力是现代化矿井企业生产的主要动力源，煤矿的电气化为煤矿生产过程的机械化和自动化创造了有利条件，不断地改善着矿井的劳动条件。现代煤矿生产机械无不以电能作为直接（用电动机拖动）或间接（用压气驱动）的动力，矿井的照明、通讯和信号也都使用电能。工矿企业供电系统处于电力系统的末端，属于地方电力网的一部分，是电力系统的重要环节。供电系统由电气设备与电力线路按一定的接线方式组成，从电力系统取得电能，利用其变换、分配、输送、保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备，并通过电气控制设备决定用电设备的运行状态。矿井的供电电源一般取自电力系统中的变电所或发电厂，供电电压取决于企业规模的大小，供电距离的远近、电力系统的电压等级等因素，一般为6-110KV，大中型矿山多采用35-110KV双电源供电。电源经企业内部35-110KV总降压变电降压后，以6-10KV的高压向车间变电所、井下变电所、高压用电设备供电，矿井用电设备电压等级多为3300V，1140V，690V。这些电压一般来自于矿井移动变电站。安全、可靠、经济、合理的供电，对提高保证矿井安全生产及企业经济效益等方面都有十分重要的意义。1.2黄陵矿业公司的概述黄陵矿业集团有限公司是陕西煤业化工集团所属的大型现代化核心企业，位于素以“红色革命圣地、轩辕黄帝故里”闻名于世的延安市黄陵县境内。南距省会西安192公里，向东28公里与201国道及包（包头）茂（茂名）高速公路衔接，50公里的矿区铁路专用线在黄陵车站与西延铁路接轨。公司（黄陵矿区）是国家“八五”重点建设项目，煤田总面积585平方公里，地质储量15.7亿吨，可开采储量11.4亿吨，地质构造简单，煤层平缓，煤种为低磷、低硫、中挥发份、高发热量的一号肥气煤和二号弱粘结煤，是国内少有的符合环保标准要求的优质动力煤、气化用煤和配焦煤。现已在国家工商部门注册-2-了“黄灵一号”品牌，产品畅销华东、华中、华南等地区，并出口日本、韩国等国家以及东南亚地区，受到广大用户的好评。二号煤矿位于陕西省黄陵县双龙镇境内，距国家5Ａ级旅游区、国家重点风景名胜区—黄帝陵55公里，山清水秀，气候宜人，是陕西省政府确定的陕北能源化工基地建设的重点项目，也是国产设备单面年生产600万吨科研基地。公司机关设置八部三室，基层单位设置为八队一厂一车间，现有职工905人。黄陵二号煤矿井田总面积375．6平方公里，地质储量9．75亿吨，可采储量6．2亿吨，全矿井煤层平均厚度为3．39米。煤质优良，属低中灰、低硫、低磷、中挥发份、高发热量、粘结性中等的一号肥气煤和二号弱粘结煤，富含1／3焦煤，是优质环保的动力煤和炼焦配煤，还可以用作气化、低温干馏等煤炭深加工原料，产品市场前景广阔。矿井设计能力700万吨／年，总体建设规模1000万吨／年，服务年限80年。矿井始建于2004年5月，2009年2月20日通过700万吨／年竣工验收，实现当年投产当年达产。矿井配套建有一条16公里长的铁路专用线和年洗选能力为600万吨的洗煤厂，专用铁路线年运输能力1700万吨，运力可靠。1.3黄陵矿业公司二号矿井供电系统二号煤矿地面为35kv焦沟变电站，来自电网两路电源分别向两段母线供电，两段母线之间设联络开关。井下供电系统由地面焦沟变电站降压为10kv间隔母线引出高压电缆经井筒分别送至井底变电所和四盘区变电所，然后高压电缆由井底变电所和四盘区变电所引出，沿巷道敷设送至井下各高压用电设备和二上山皮带，三上山皮带，形成“地面总降压变电所→井底变电所和四盘区变电所→二上山皮带和三上山皮带”三级高压供电系统。下图1-1为二号矿供电系统示意图。-3-电源1电源2焦沟35kv10kv间隔井底变电所二上山皮带660kv四盘区变电所660kv三上山皮带移动变电站移动变电站图1-1二号矿井供电系统示意图-4-第二章井下变电所配电点位置的确定2.1井底变电所的位置井底变电所其实是井下中央变电所，它是井下供电的枢纽，接受由地面变电所输送来的10KV电能，进行变，配电，供井下用电。井底变电所应尽量设在负荷中心，由于井下主排水泵负荷占井下总负荷的比例较大，通常中央变电所与主排水泵房建在一起。对中央变电所要求通风良好，运输方便，进行线路便于敷设。根据以上原则，井底变电所设立在离地面950米深处，而且在井底车场附近。2.2四盘区变电所位置的确定四盘区变电所与井底变电所作用类似，只是四盘区较井底变电所离地面更深一些，综合考虑，把四盘区变电所设立在离地面4300米深处，且在负荷中心。2.3移动变电所位置的确定移动变电站是由特制的高压配电装置、干式变压器和低压配电装置组成的整体，可在平巷的轨道上移动。在采区工作面移动变电站通常设在平巷中，一般距工作面150-300米，工作面每推进100-200米，变电站向前移动一次，使工作面的低压供电距离不超过500米。本矿井总共有两个移动变电站，分别设在二上山皮带和三上山皮带工作面的巷道中。二上山移动变电站距离井底变电所400米，三上山移动变电站距离四盘区变电所900米。当下一个工作面尚未开采，而其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经过联络巷、运输巷向上工作面供电。-5-第三章井下供电系统的确定3.1井下电压等级的确定⑴井下高压为10kv⑵低压为1140v、660v，固定照明为127v3.2井底变电所3.2.1高压供电系统为了保证井下供电的可靠性，井底变电所电压是由地面焦沟35kv变电站10kv间隔双回路电源通过电缆提供。它的高压和低压母线都采用单母线分段，各母线之间设分段联络开关，正常情况下分段母线分列运行，当某根进线电缆发生故障时，合上联络开关保证正常供电。高压侧主要是通过开关柜进行输配电的，总共有25个开关柜。G1、G2、G12、G16、G17、G18和G25都是备用的馈线开关柜，G3接1#二部皮带，G4和G5接7#联巷、G6接井底瓦斯泵房、G7接1#干变、G8接北一风机，G9接2#主泵、G10接1#PT、G11接1#进线、G13接联络、G14接2#PT、G15接2#进线、G19接109斜巷、G20接2#二部皮带、G21接2#干变、G22接111三联巷及109胶带、G23接3#主泵、G24接4#主泵。3.2.2低压供电系统的拟定660v低压侧也是采取单母线分段。低压侧母线电压是由井底变电所的10kv高压侧，单母线分段后分别经过相同的两个干变(1#与2#干变KBSG)降压转化形成的。低压侧供电仍是利用开关柜进行输配电的，低压侧的用电负荷分配如下：D1接1#进线、D2接大巷照明及给煤机止屏、D3，D5和D6都是柜内经过同规格变压器使电压降至380v然后接直流屏，电动闸阀，电动截止屏、,D4为备用、D7接2#进线。3.3四盘区变电所供电系统3.3.1高压供电系统由于四盘区的是井底最重要的负荷，有许多综合机械化产品，所以需要采用双电源进线。两回电源都是引自焦沟35kv变电站10kv间隔，两路电源同时供电，母线分段并设联络开关，正常分列运行。-6-高压侧有很多负荷，都是通过BGP50-10(矿用隔爆高压配电装置)进行配电的，一共有21个配电柜，各组负荷分配如下：1#与21#柜分别接电源进线、2#与20#柜分别接低压变压器，给低压侧进行变电配电、3#柜接111采煤机转载机、4#柜接北二风机1#、5#柜接北二三联巷动力、6#柜接405胶带机刮板运输机、7#柜接北一风机2#、8#和14#柜为备用、9#柜接北二瓦斯抽放1#、10#柜接405煤机转载机11#柜与12#柜进行母线连线、12#柜接盘区水泵房2#、13#柜接北二瓦斯抽放2#、15#柜接北二三联巷、16#柜接北二胶带动力2#、17#柜接407铺运斜巷、18#柜接407铺运斜巷、19#柜接111综采皮带及刮板机。3.3.2低压供电系统低压侧是高压侧BGP50-10的2#和20#经过相同规格的变压器(3#和4#干变KBSG)降压至660v进行两路分开供电，然后进行分组负荷配电，情况如下:2#BGP通过3#变压器供电，并设低压矿用隔离型真空馈电开关KBZ-400。每一个负荷都是通过KBZ-400进行配点的，负荷如下：1#风巷掘进机、运输机、2#掘进机、二部皮带机尾给煤机、照明。20#BGP通过4#变压器供电，并设低压矿用隔离型真空馈电开关KBZ-400。每一个负荷都是通过KBZ-400进行配点的，负荷如下：风巷掘进机、运输机、2#掘进机、二部皮带机尾给煤机。3.4二上山皮带供电系统3.4.1高压供电系统二上山皮带负荷也是在生产中比较重要的，所以同样需要采用双电源进线。两回电源分别引自井底10kv变电所G3#柜和G20#柜，两路电源同时供电。高压侧有很多负荷，都是通过BGP50-10(矿用隔爆高压配电装置)进行配电的，一共有8个配电柜，各组负荷分配如下：1#与8#柜分别接电源进线、2#接低压变压器，给低压侧进行变电配电、3#，4#，5#和6#同时给二部胶带机主电机供电，7#与8#相连接供电。3.4.2低压供电系统低压侧是高压侧BGP50-10的2#经过5#变压器(干变KBSG)降压至660v进行供电，并设KBD（矿用隔爆型真空馈电开关）、QBZ（矿用隔爆真空磁力起动器）、ZXB-4（无触点矿用隔爆型照明信号综合保护装置）、KXJ（矿用隔爆兼本质安全-7-型语言报警器）、ZB（矿用隔爆型组合开关）进行配电的，负荷如下：1#、2#、3#和4#冷却风扇，1#、2#、3#和4#冷却泵，1#和2#给煤机，1#和2#局扇，拉紧装置，照明，PLC电源。其中1#和2#给煤机，由于是很重要的负荷，所以采用三电源供电，除了有5#变压器引下的660v供电外，还有来自四盘区的变电所660v双回路供电。3.5三上山皮带供电系统3.5.1高压供电系统三上山皮带负荷也是在生产中与二上山同等重要，所以同样需要采用双电源进线。两回电源分别引自四盘区10kv变电所6#和16#高爆，两路电源同时供电。高压侧有很多负荷，都是通过BGP50-10(矿用隔爆高压配电装置)与QJGZ-10(矿用隔爆兼本质安全型高压电动起动器)进行配电的，一共有7个配电柜，各组负荷分配如下：1#与7#柜分别接电源进线、2#接低压变压器，给低压侧进行变电配电、3#，4#，5#和6#同时给三部胶带机主电机供电，6#与7#相连接供电。3.5.2低压供电系统低压侧是高压侧BGP50-10的2#经过6#变压器(干变KBSG)降压至660v进行供电，并设KBD（矿用隔爆型真空馈电开关）、QBZ（矿用隔爆真空磁力起动器）、ZXB-12（无触点矿用隔爆型照明信号综合保护装置）、KBZ（矿用隔离型真空馈电开关）进行配电的，负荷如下：1#、2#、3#和4#冷却风扇，1#、2#、3#和4#冷却泵，1#和2#三上山皮带风机。-8-第四章负荷统计与变压器的选择4.1需用系数法统计负荷（1）二上山皮带的低压负荷如表4-1负荷名称设备台数设备容量/kw额定电压/v需用系数功率因数costan计算负荷安装台数工作台数安装容量工作容量有功功率kw无功功率kvar视在功率kVA给煤机2222226600.640.71.0214.0814.3620.11冷却风扇4430306600.80.80.75241830冷却泵111201206600.850.80.7510276.5127.5局扇2211116600.70.71.027.77.8511拉紧装置115.55.56600.70.71.023.853.935.5照明20201.41.4660111.41.4PLC电源111.41.4660111.41.4负荷总计191.3154.4120.6196.9表4-1二上山皮带的负荷-9-（2）三上山皮带的低压负荷如表4-2负荷名称设备台数设备容量/kw额定电压/v需用系数功率因数costan计算负荷安装台数工作台数安装容量工作容量有功功率kw无功功率kvar视在功率k