采区变电所设计.docx

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采区变电所设计

采区变电所供电设计

1．采区变电所位置的选择

（1）设于能向最多生产机械供电的负荷中心，使低压供电距离合理，并力求减少变电所的移动次数。

（2）设于顶，底板坚固且无淋水及通风良好的地方，以保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道温度的5°。

（3）便于变电所设备运输

此外，采区变电所不能设在工作面的顺槽中，一般设于采区与部署斜巷轨道巷之间的联络巷内。

掘进工作面的供电一般由采区变电所承担，不易设变电所。

2．采区变压器的的选择

（1）采区变压器的的确定

由8—2知ΣPe=399.9KW,而功率因数从表2—1查得

cosΦpj=0.6～0.7，取值0.7，计算需用系数为：

Kx=0.286+0.714

=0.286+0.714×80÷399.9=0.43

变压器容量为：

S=

=0.43×399.9÷0.77=245.6KVA

查表1—3可知，根据计算值选用一台KSJ3—320/6型，低压为690V。

（2）供电方式及电压等级的确定

根据题意及8—2采区负荷统计表可知，采用固定式采区变电所供电，电压等级采用660V。

（3）用电设备分组及配电点的数量及位置确定

根据表8—2设备名称及使用地点，在回风巷和顺槽距工作面50米处和东翼第一区段上下巷，分别设1、2、3、4配电点。

对于上山带式输送机和顺槽带式输送机，分别采用干线式供电。

3．采区供电系统图

用电

设备

型号名称

电动机额定值

设备台数

总功率

KW

电流A

负荷系数

效率

功率因数

型号

电压

V

功率

KW

电动机数量

额定

起动

额

定

实

际

额

定

实

际

起

动

MLQ1-80型机组

DMB-60

660

80

1

1

80

91

426

0.8

0.91

0.91

0.83

0.82

0.52

SGW-44型输送机

DSB-22

660

22

4

1

88

25.8

180

0.8

0.89

0.89

0.84

0.41

0.61

SGW-44型输送机

DSB-22

660

22

2

1

44

SPJ-80吊挂胶带输送机

BJO2-72-4

660

30

1

4

120

23.2

232

0.8

0.9

0.9

0.88

0.86

0.40

JH-11.4材料绞车

JBJ-11.4

660

11.4

1

1

11.4

12.9

77

0.5

0.89

0.88

0.87

0.78

JH-11回柱绞车

JB-31-8

660

15

1

1

15

19.7

109.6

0.5

0.88

0.87

0.75

0.57

0.44

局部通风机

JBJ-S2-2

660

11

1

2

22

12.6

89

0.6

0.88

0.85

0.88

0.84

照明、电钻变压器

KSG-2.5

BZ80-2.5

660/

130

2.5

KVA

6

6

12

2.19/

10.85

1.0

0.95

0.95

0.8

0.8

齿轮油泵

BJO2-51-4

660

7.5

1

1

7.5

8.7

8.7

X7

1.0

0.87

0.87

0.87

0.87

总计

399.9

表8-2采区负荷统计表

4．电缆的的选择

当变电所在图8—1中1、2位置的2位置时，第一区段（如西翼）为一个回采工作面，而东翼进行掘进准备时，其低压供电距离最远。

据此考虑各条供电电缆的长度，它们分别为：

4.1第一配电点电缆的选择

（1）第一配电点干线电缆选择：

Lg1=（20+20+130+510-50）×1.1+24=717m

式中20+20——变电所内及变电所至第一区段平巷的距离；

130+510——工作面和一翼区段走向长度；

50——配电点距工作面的距离；

1.1——橡套电缆的增数；

24——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设4个接线盒，故应加24m电缆；

支线电缆长度选择：

配电点至机组的支线长度：

Lz11=（50+130）×1.1+6=204m

工作面输送机尾电动机的支线长度：

Lz12=50×1.1=55m

回柱绞车支线长度：

Lz13=10m

电钻电缆长度：

Lz14=（130÷2+50）×1.1=126.5m

（2）采区电缆的选择

回采工作面电缆的选择，选择图8—5中干线g1、g2和支线Z11、Z12、Z13、Z14所用电缆。

为了便于对照和计算，把表8—2中电流值按表4—22所要求的截面，按附表温升条件所允许的截面，以及按其它条件选择（校验）的截面，一并列入表8—3中。

从表8—3可见，支线按机械强度所要求截面最大，故选用Z11为35mm2；z12为16mm2；z13为16mm2；z14为6mm2。

8—3选择电缆截面及型号的结果

编号

用途

通过电

流值

（A）

型号与规格

按机械强度

按

温

升

按

电

压

Z11

Z12

Z13

Z14

Lg1

Lg2

采煤机组

输送机机尾

回柱绞车

电钻

配电点1干线

顺槽带式输送机

91

51.6

19.7

2.19

UCP-10003x35+1x6+4x4204m

UP-10003x16+1x655m

UP-10003x16+1x610m

U-5003x6+1x4126.5m

25mm2

10mm2

4mm2

4mm2

35mm2

10mm2

50mm2

70mm2

截面型号的选择：

（1）按负荷电流选择干线Lg1截面

Lg1截面的选择：

Ig1=∑Ig·kx=（91+51.6+19.7+2.19）×0.7=115A

式中kx=0.7——根据主要负荷机组和输送机是同时工作，占Lg1中负荷88%左右，而且两者的负荷系数均为0.8，故取kx=0.7。

查附表5—8知：

选用UP-1000、3×50+1×10电缆。

（2）按允许电压损失选择Lg1截面

支路电压损失

由于机组容量最大，距离最远，所以若它计算合格，则其它支路均合格。

机组支线电压损失为：

∆Uz11=

=

=14.4V

求变压器电压损失为：

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW，Qb=

=175.3kvar查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：

∆Ub=

=

=23.7V

Lg1干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg1上允许电压损失为：

∆Ug1y=63-14.4-23.7=24.9V

求Lg1干线截面

Sg1=

=

=101.3mm2

由于U或UP电缆截面最大者为70mm2，若按上述计算考虑需用两条电缆作为干线，显然既不经济又不方便。

为此拟将机组电缆截面改用50mm2，而最远用电设备降低其供电质量，只保证0.9Ue，此时：

Lg5供电变压器负荷容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW，Qb=

=175.3kvar，Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω。

变压器的电压损失为：

∆Ub=

=

=23.7V

Lg5上允许电压损失为：

∆Ug5y=63-23.7=39.3V

求出等截面为：

Sg5=

=

=7mm2

查附表5—8可选用UP—1000、3×10+1×6电缆。

第一配电点电缆型号规格确定为:

采煤机

JCP—1000、3×50+1×10+7×4

输送机机尾

UP—1000、3×16+1×6

回柱绞车

UP—1000、3×16+1×6

煤电钻

U—500、3×6+1×6

主干电缆

UP—1000、3×70+1×16

4.2第二配电点电缆的选择

第二配电点干线电缆长度选择：

Lg2=（20+20+510-50）×1.1+18=568m

18——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设3个接线盒，故应加18m电缆；

支线电缆长度选择：

顺槽运输机支线长度：

Lz21=（110-50）×1.1=66m

工作面运输机尾电动机的支线长度：

Lz22=50×1.1=55m

移动溜齿轮油泵电缆长度：

Lz23=10m

电钻电缆长度：

Lz24=（130÷2+50）×1.1=126.5m

截面型号的选择：

干线Lg2截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg2截面

Ig2=∑Ig·kx=（25.8×4+8.7+2.19）×0.8=91.3A

式中kx负荷系数为0.8。

查附表5—8知取s=50mm²选UP-1000、3ⅹ50+1ⅹ10电缆。

（2）按允许电压损失选择Lg2截面

支路电压损失

输送机机头电压损失为：

∆Uz21=

=

=5.8V

求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW，

Qb=

=175.3kvar

查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：

∆Ub=

=

=23.7V

Lg2干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg2上允许电压损失为：

∆Ug2y=63-5.8-23.7=33.5V

求Lg2干线截面

Sg2=

=

=42.5mm2

查附表5—8选用标称UP—1000、3×50+1×10电缆。

第二配电点所选电缆型号规格确定为:

输送机机头

UP—1000、3×16+1×6

齿轮油泵

U—500、3×6+1×6

煤电钻

U—500、3×6+1×6

主干电缆

UP—1000、3×50+1×10

顺槽输送机机头

UP—1000、3×16+1×6

4.3第三配电点电缆的选择

第三配电点干线电缆长度选择：

Lg3=（20+20+130）×1.1+6=193m

6——每个接线盒两端各加一3m，130电缆要设1个接线盒，

故应加6m电缆；

支线电缆长度选择：

材料绞车电缆长度：

Lz31=（50+15）×1.1=71.5m

局部通风机电缆长度：

Lz32=10m

煤电钻与变压器，随工作面每隔80-100m移动一次的最远长度：

Lz33=510×1.1+18=579m

电钻电缆长度：

Lz34=100m

截面型号的选择：

干线Lg3截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg3截面

Lg3截面的选择：

Ig3=∑Ig·kx=（12.9+12.6+2×2.19）×0.7=17.9A

式中kx负荷系数为0.7。

查附表5—8知：

取s=10mm²选用UP-1000、3×35+1×16电缆。

（2）按允许电压损失选择Lg3截面

材料绞车电压损失：

∆Uz31=

=

=1.6V

求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KV，Pb=245.6×0.7=172KW，

Qb=

=175.3kvar

查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：

∆Ub=

=

=23.7V

Lg3干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg3上允许电压损失为：

∆Ug3y=63-1.6-23.7=37.7V

求Lg3干线截面

Sg3=

=

=3.76mm2

查附表5—8可选用UP—1000、3×16+1×6电缆。

第三配电点所选电缆型号规格确定为:

材料绞车

UP—1000、3×16+1×6

煤电钻变压器

UP—1000、3×16+1×6

局部通风机

UP—1000、3×6+1×6

照明系统

UP—500、3×6+1×6

煤电钻

UP—500、3×6+1×6

主干电缆

UP—1000、3×16+1×6

4.4第四配电点电缆的选择

第四配电点干线电缆长度选择：

干线电缆的选择：

Lg4=（20+20）×1.1=44m

支线电缆长度选择：

局部通风机电缆长度：

Lg41=10m

电钻变压器电缆长度：

Lg42=510×1.1+18=579m

电钻电缆长度：

Lg43=100m

截面型号的选择：

干线Lg4截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg4截面

Lg4截面的选择：

Ig4=∑Ig·kx=（12.6+2.19）×0.6=8.87A

式中kx负荷系数为0.6。

查附表5—8知：

取s=16mm²选用UP-1000、3ⅹ16+1ⅹ6电缆。

（2）按允许电压损失选择Lg4截面

支路电压损失

局部通风机电压损失为：

∆Uz41=

=

=0.5V

求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW,

Qb=

=175.3kvar

查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：

∆Ub=

=

=23.7V

Lg4干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg4上允许电压损失为：

∆Ug4y=63-0.5-23.7=38.8V

求Lg4干线截面

Sg4=

=

=0.4mm2

查附表5—8可选用UP—1000、3×16+1×6电缆。

第四配电点所选电缆型号规格确定为:

局部通风机

UP—1000、3×6+1×6

煤电钻变压器

UP—1000、3×16+1×6

照明系统

UP—500、3×6+1×6

煤电钻

UP—500、3×6+1×6

主干电缆

UP—1000、3×16+1×6

（3）顺槽带运输机干线供电电缆才长度：

Lg5=（210+20+20）×1.1+6=281m

式中210——顺槽运输机的长度。

Lg5截面的选择：

Ig5=∑Ig·kx=23.2+23.2=46.4A

经查表知：

取s=10mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。

（4）上山带式输送机干线式供电电缆长度：

Lg6=260×1.1+6=292m

Lg6截面的选择：

Ig6=∑Ig·kx=23.2×+2=46.4A

查表可知：

取s=10mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。

（5）变电所照明变压器电缆长度：

Lg7=10m

5.低压控制电器的选择

5.1选变压器二次总馈电开关

因KSJ3—320/6变压器额定电流为260A，故选用1台660V、

DW81—350F型馈电开关作为二次总开关；选用一台JY82—3型检漏继电器于其配合，进行漏电保护。

5.2选分路配电开关

Lg1—Lg4四条干线的两端（采区变电所和配电点）各设1台馈电开关，Lg5和Lg6是两条干线式电路，仅在采区变电所端设分路开关。

各分路的工作电流分别为：

Ig1=（91+51.6+19.7+2.19）×0.7=115A

Ig2=（25.8×4+8.7+2.19）×0.8=91.3A

Ig3=（12.9+12.6+2×2.19）×0.7=17.9A

Ig4=（12.6+2.19）×0.6=8.87A

Ig5=Ig6=23.2×2=46.4A

从计算可见，Ig3和Ig4很小，可采用QS81—40开关，但考虑到手动开关仅有熔断器作保护，当出现一相熔件熔断时会造成电动机单相运行。

为了供电安全可靠，上述各分路均采用DW80—200型馈电开关作分路配电开关，共计10台。

5.3各配电点起动器的选择

（1）采煤机组：

选用DQBH—660/200—Z型，其控制容量为170KW，大于80KW。

（2）刮板输送机：

选用QC810—60型，其控制功率为45KW，大于2×22KW。

（3）回柱绞车：

选用QC83—80N型，其控制容量为40KW，大于15KW。

（4）局部通风机：

选用QC83—30型，其控制容量为15KW，大于11KW。

根据《煤矿安全规程》规定，局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装有风电闭锁装置。

（5）电钻变压器综合装置：

在一、二配电点处不另设开关；

在三、四配电点处，因距离较远可设置QS81—40型手动起动器，作为电钻变压器综合装置和照明干式变压器的配电开关；

在采区变电所照明用干式变压器，采用QS81—40型手动起动器控制。

（6）泵站：

选用QC83—30开关，其控制电流30A，大于8.7A。

（7）材料绞车：

选用QC83—80N型，其控制电流80A，大于12.9A。

（8）带式输送机：

选用QC83—80开关，其控制容量40KW，大于30KW。

选择开关的根据及有关数据见表8—4，以便于核对。

表8—4选择开关的根据及有关数据

使

用

地

点

工作电流（A）

电缆外径

（mm）

选用开关的数据

型号

台

数

额定电压（V）

额定电流（A）

允许最大电缆外径

（mm）

变压器二次总开关

260

8.5

DW81—350F

1

350

50

干线Lg1两端

115

48.5

DW80—200

2

200

52

干线Lg2两端

91.3

DW80—200

2

200

52

干线Lg3两端

17.9

DW80—200

2

200

52

干线Lg4两端

8.87

DW80—200

2

200

52

Lg5电源端

46.4

DW80—200

1

200

52

Lg6电源端

46.4

DW80—200

1

200

52

采煤机组

91

46.9

DQBH—660/200

1

200

刮板输送机

25.8x2

29.5

QC810—60

3

60

42

回柱绞车

19.7

29.5

QC83—80N

1

80

42

局通

12.6

QC83—30

2

30

35

泵站

8.7

QC83—30

1

30

35

材料绞车

12.9

QC83—80N

1

80

42

带式输送机

23.2

QC83—80

4

30

35

电钻或照明变压器

2.19

QS81—40

4

40

50

6.过流保护整定

6.1第一配电点过流保护整定

为了校验开关和过流保护整定计算，选图8—6中d1～d7七点为短路计算点，采用查表法计算，查附表12—1，计算结果于下表：

短路点

至短路点的等效长度（m）

I0

（2）

I0（3）

d1

20×0.71=14.2

4629

5345

d2

717×0.71=509

1277

1475

d3

717×0.71+220=713

967

1117

d4

717×0.71+55×3.01=675

1012

1169

d5

717×0.71+10×3.01=539

1223

1412

d6

0

209

241

d7

126.5×0.58=73.5

95

110

（2）开关通断能力的校验

采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。

从附表10—2查知，DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。

（3）开关整定计算

机组DQBH—600/220—Z开关整定计算

过载保护：

该开关用JRO—20/3D型热继电器保护，采用7号热元件。

从附表7—8查知，其动作电流可调范围为2.2～2.8～3.5A。

根据电动机的额定电流和160/5的电流比较，动作电流整定值为：

Idz=91÷160÷5=2.8A，所选热继电器的工作电流为2.8A。

短路保护：

该开关用RTO—400/400型熔断器，熔件额定电流为：

Ire=Iqe/K=426÷3=142A

经查附表7—1可知，选用额定电流为150A熔件。

灵敏度校验：

Idmin

（2）/IRe=967÷150=6.45>6

查表4—24可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。

输送机机尾电动机QC810—60开关整定计算

查附表10—5可知：

用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。

根据额定电流Ie=25.8×2=51.2A，查附表7—8应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以选用52A。

短路保护熔件的额定电流为：

IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A

经查附表7—1可知，选择额定电流为160A的熔件，

灵敏度校验：

Idmin

（2）/IRe=1012÷160=6.3>6

不满足电缆最小允许截面配合要求，应选35mm2电缆。

回柱绞车QC83—80N型开关整定计算

QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。

其熔件电流计算值为：

IRe=Iqe/K=109.6÷2=54.6A

查附表7—1可知，选用额定电流为100A的熔件。

灵敏度校验：

Idmin

（2）/IRe=1223÷100=12.23>7

可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。

电钻变压器综合保护装置整定计算

它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。

电钻额定电流近似为9A，经查附表7—8，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。

设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：

Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A

经查附表7—1可知，选用额定电流为20A熔件。

灵敏度校验：

Idmin

（2）/IRe=95÷20=4.75>4

基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。

变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。

其熔件的额定电流按下式进行计算:

Ire≥（1.2～1.4/nb）Iqe/K=（1.3×133÷660）×45÷2=5.9A

根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A。

（Idmin

（2）/nb）/IRe=（209×133÷660）÷6=7.07>7

灵敏度符合要求。

6.2第二配电点过流保护整定

为了校验开关和过流保护整定计算，选图8—7中d1～d7七点为短路计算点，采用查表法计算，查附表12—1，计算结果于下表：

短路点

至短路点的等效长度（m）

I0

（2）

I0（3）

d1

20×0.7