煤矿采区变电所供电设计要点.docx

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煤矿采区变电所供电设计要点

XXXX煤矿

采区变电所设计

设计：

审核：

批准：

二0一三年二月五日

一、概况

-400西变电所位于-520水平上平台，负责-350水平变电所、西五采区、-520水平的供电，-350水平变电所负责西四采区和西三采区的供电；西五采区现有一个掘进工作面，一个采煤工作面，-520水平现有一个掘进工作面；各采区采掘均分开供电，并实行“三专两闭锁”，掘进工作面均采用双风机双电源，采区变电所设在大巷进风流中，高压供电电压为6kv，采区用电设备电压为660v，信号照明电压为127v。

二、采区设备负荷统计1、-350水平变电所负荷统计

2、西五采区负荷统计

1、采煤设备负荷统计表

1

3、-520水平负荷统计

2

三、高压电缆截面确定

（1）-400西变电所电缆截面

按设计规定，初选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆，其主芯线截面A=35mm2。

电缆长度为实际敷设距离1900m的1.05倍，为1995m。

①按照长时允许电流校验高压电缆截面

查表得这类电缆在25°的环境中的长时允许负荷电流为Ig=148A，

Ig=

e

Pk∑

e

x

Uecospjηpj

P——高压电缆所带的设备额定功率之和,kw；∑

kx——需用系数；计算取0.5；

Ue——高压电缆额定电压（V）,6000v；

cospj——加权平均功率因数，0.6；

ηpj——加权平均效率，0.8-0.9；Ig=

Pk∑

e

x

3Uecospjηpj

=

1521.1×0.5760.55

==136A

1.732×6×0.6×0.95.61

注：

负荷统计中，包括三台水泵电机的负荷。

Ig=136A<148A,故所选电缆能够满足长时工作发热需要。

②按照经济电流密度校验高压电缆截面

A=

In136

==60.4mm2＞35mm2j2.25

mm2

查表经济电流密度:

J=2.25A

所选电缆截面略小，不够经济，但能满足使用要求。

3

③按照热稳定校验高压电缆截面Amin=I（3）

dfC

Amin——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；Id（3）——三相最大稳态短路电流，A；选用6KV系统平均电压为Vav4=6.3kv,Ss=50MVA；MYJV22-3×35电缆长度为1995m；系统电源电抗：

2

XVav46.32

sy=S==0.7938Ω

s50

高压电缆阻抗：

MYJV22-3×35高压电缆r0=0.612Ω/km，Xw=x0L=0.064×1.995=0.13Ω；Rw=r0L=0.612×1.995=1.2Ω；Z=R2

w）+（Xsy+Xw）2

=（1.2）2+（0.7938+0.13）2

=.44+0.85

=2.29

=1.5Ω

短路电流：

I（3）Vav36300

s1=z=3×1.5=2425（A）

I

（2）

d1=3（3

2I）3

s=2×2425=2100（A）

热稳定校验：

查表得tj=0.25s,C=93.4,

A3）

min≥I（

d1j

C=12.98mm2

MYJV223×35电缆符合要求。

④按允许电压损失校验高压电缆截面x0=0.064Ω/km

4

ΔUg%=pLg

10U2

e（R+Xtan）

P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；

P=Kx∑Pe;

∑P——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw；e

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；

tan——电网平均功率因数对应的正切值；tan

——高压额定电压6kV；=1cos21Ue

R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗Ω/kM；（）

Lg——高压电缆长度km。

ΔUg%=

=pLg10U2e（R+Xtan）（）760.55×1.9950.642+0.105×0.78210×6

1517.3=0.642+0.0819）,符合要求。

360

=4.2×0.7239

=3.04%

-400变电所至-400西变电所高压电缆选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯

干式高压电缆。

（2）-350采区变电所电缆截面

按设计规定，初选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆，其

主芯线截面A=35mm2。

电缆长度为实际敷设距离1150m的1.05倍，为1200m。

①按照长时允许电流校验高压电缆截面

查表得这类电缆在25°的环境中的长时允许负荷电流为Ig=148A，

5

I∑Pekx

g=U

ecospjηpj

∑Pe——高压电缆所带的设备额定功率之和,kw；

kx——需用系数；计算取0.5；

Ue——高压电缆额定电压（V）,6000v；

cospj——加权平均功率因数，0.6；

ηpj——加权平均效率，0.8-0.9；

Ig=∑Pekx

3U=692×0.5

ecospjηpj1.732×6×0.6×0.9=3465.61=62A

Ig=62A<148A,故所选电缆能够满足长时工作发热需要。

②按照经济电流密度校验高压电缆截面

A=In

j=62

2.25=28mm2<35mm2

查表经济电流密度:

J=2.25Amm2

所选电缆截面能满足使用要求。

③按照热稳定校验高压电缆截面

Amin=I（3）f

dC

A2min——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm；I（3）

d——三相最大稳态短路电流，A；选用6KV系统平均电压为Vav4=6.3kv,Ss=50MVA；MYJV22-3×35电缆长度为1200m；

22

X=Vav4

syS=6.3=0.7938Ω

s50

MYJV22-3×35高压电缆r0=0.612Ω/km，x0=0.064Ω/kmXw=x0L=0.064×1.2=0.0768Ω；

Rw=r0L=0.612×1.2=0.7344Ω；

6系统电源电抗：

高压电缆阻抗：

Z=（R2

w）+（Xsy+Xw）2

=（0.7344）2+（0.7938+0.0768）2

=0.54+0.8706

=.41

=1.19Ω

短路电流：

I（3）av36300

s1=V

z=×1.19=3057（A）

I

（2）d2I（3）

1==s2×3057=2647（A）

热稳定校验：

查表得tj=0.25s,C=93.4,

A（3）j2

min≥Id1C=16.4mm

MYJV223×35电缆符合要求。

④按允许电压损失校验高压电缆截面ΔUg%=pLg

10U2（R+Xtan）

e

P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe;

∑Pe——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw；

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；tan——电网平均功率因数对应的正切值；tan=1

cos21

Ue——高压额定电压6kV；

R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗（Ω/kM）；Lg——高压电缆长度km。

7

ΔUg%=

=pLg10U2e（R+Xtan））346×1.20.642+0.105×0.78210×6

415.2=0.642+0.0819）,符合要求。

360

=1.15×0.7239

=0.83%（-400西变电所至-350水平变电所高压电缆选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆。

四、变压器容量及台数确定

1、西五采区变压器容量及台数确定

（1）采煤变压器容量及台数确定

SB=KXP∑e

cosφpj=0.5×104.7=81KVA0.65

Pe——采煤用变压器供电所有电机额定容量之和式中：

∑

KX——需用系数，查表选KX=0.5

cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.65

根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

（2）掘进变压器容量及台数确定

SB=KXP∑e

cosφpj=0.4×109.5=73KVA0.6

Pe——掘进用变压器供电所有电机额定容量之和式中：

∑

KX——需用系数，查表选KX=0.4

cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6

根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

8

（3）掘进局扇变压器容量及台数确定

SB=P∑e

cosφpj=33=55KVA0.6

Pe——所有局扇电机额定容量之和式中：

∑

cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6

根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

2、-520水平掘进变压器容量及台数确定

SB=KXP∑e

cosφpj=0.4×191.9=128KVA0.6

Pe——掘进用变压器供电所有电机额定容量之和式中：

∑

KX——需用系数，查表选KX=0.4

cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6

根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

3、水泵变压器容量及台数确定

根据选型设计，选用132Kw水泵3台，一台工作、一台备用、一台检修，配MD155-30×6水泵

根据最大涌水量时两台水泵工作电流：

（1）最大涌水量时两台水泵工作电流：

Fmax=2×1.15×Pe=2×1.15×132=303.6A

（2）变压器容量

S=×V×I=×6×303.6=315.5KVA

根据计算结果，选用一台KBSG-500/6变压器，接两台水泵，另一台水泵接-520掘进变压器。

9

五、低压电缆型号及其截面选择

1、西五采区采煤干线电缆型号及其截面选择

（1）最大长时工作电流

Ica=

SBUN

=

813×0.66

=71A

（2）按长时允许电流初选截面

矿用橡套软电缆载流量表

选择3×35+1×16电缆，查表得其长时允许电流为138A，符合要求。

（3）电缆截面的校验

查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，

ur=0.73%，ux=3.933%，cos

K10TSca,T

T

=0.65，sin

T

=0.69K10-T=

Ica,TI2N

=

Sca,TSN

—变压器的负荷系数

A

A

—变压器的计算功率KV

SN

—变压器的额定功率KV—变压器短路损耗

PN

uS

—变压器阻抗压降百分数

Ica,TI2N

=Sca,TSN

=

81

=0.26315

K10-T=

10

ΔVT=K10T（uRcosT+uXsinT）×100%=0.26×（0.73×0.65+3.933×0.69）×100%=0.26×（0.4745+2.71377）×100%

=0.26×3.18827

=0.83%

掘进变压器的电压损失为

ΔVT损=ΔVT×V2N100=0.83×660

100=5.5V

低压干线电压损失

ΔU%=pL

10U2（R0+X0tan）

e

P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe∑Pe——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；tan——平均功率因数对应的正切值；

Ue——低压电缆线路的额定电压；

RX

0，0——电缆每公里电阻和电抗（Ω/kM）；L——电缆长度km。

ΔU%=pL

10U2（R0+X0tan）

e

=52.35×0.9

10×0.662（0.597+0.099×2.29）

=47.115

4.356×（0.597+0.23）

=10.8×0.827

=8.9%

ΔUb1=660×8.9%=59V

ΔV=ΔVT+ΔVb1=5.5+59=64.5V，满足供电质量的要求。

2、西五采区掘进干线电缆型号及其截面选择

（1）最大长时工作电流

11

Ica=SB

3UN=733×0.66=64A

（2）按长时允许电流初选截面

选择3×35+1×16电缆，查表得其长时允许电流为138A，符合要求。

（3）电缆截面的校验

查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，ur=0.73%，ux=3.933%，cos

K10T

Sca,TT=0.65，sinT=0.69K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN—变压器的负荷系数A—变压器的计算功率KV

SN—变压器的额定功率KV

—变压器短路损耗APN

uS—变压器阻抗压降百分数

Ica,T

I2N=Sca,TSN=73=0.24315

TK10-T=ΔVT=K10T（uRcos

=0.24×3.18827

=0.77%+uXsinT）×100%=0.24×（0.73×0.65+3.933×0.69）×100%=0.24×（0.4745+2.71377）×100%

掘进变压器的电压损失为

ΔVT损=ΔVT×V2N0.77×660==5.1V100100

低压干线电压损失

ΔU%=pLR0+X0tan210Ue（）

P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe

∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；e

12

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；

tan——平均功率因数对应的正切值；

——低压电缆线路的额定电压；

X0UeR0，Ω/kM）——电缆每公里电阻和电抗（；

L——电缆长度km。

ΔU%=

=pLR0+X0tan210Ue（））43.4×0.90.597+0.099×2.29210×0.66

39.06=×（0.597+0.23）4.356

=8.97×0.827

=7.4%

ΔUb1=660×7.4%=48.84V

ΔV=ΔVT+ΔVb1=5.1+48.84=53.94V，满足供电质量的要求。

（3、风机干线电缆型号及其截面选择

（1）最大长时工作电流

Ica1=SB

UN

SB

UN=193×0.6637×0.66=17AIca2===33A

（2）按长时允许电流初选截面

分别选择3×25+1×16电缆，查表得其长时允许电流为113A，符合要求。

（3）电缆截面的校验

查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，13

ur=0.73%，ux=3.933%，cos

K10T

Sca,TT=0.65，sinT=0.69K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN—变压器的负荷系数A—变压器的计算功率KV

SN—变压器的额定功率KV

—变压器短路损耗APN

uS—变压器阻抗压降百分数

Ica,T

I2N=Sca,TSN=19=0.06315

TK10-T1=ΔVT1=K10T（uRcos

=0.06×3.18827

=0.19%+uXsinT）×100%=0.06×（0.73×0.65+3.933×0.69）×100%=0.06×（0.4745+2.71377）×100%

K10-T1=Ica,T

I2N=Sca,TSN=37=0.12315

ΔVT2=K10T（uRcos

=0.12×3.18827

=0.4%T+uXsinT）×100%=0.12×（0.73×0.65+3.933×0.69）×100%=0.12×（0.4745+2.71377）×100%

风机变压器的电压损失为

ΔVT损1=

ΔVT损2ΔVT×V2N0.19×660==1.25V100100ΔVT×V2N0.4×660===2.64V100100

低压干线电压损失

ΔU1%=pLR0+X0tan210Ue（）

P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；e

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；14

tan——平均功率因数对应的正切值；

——低压电缆线路的额定电压；

X0UeR0，Ω/kM）——电缆每公里电阻和电抗（；

L——电缆长度km。

ΔU1%=

=pLR0+X0tan210Ue（））11×0.90.828+0.105×2.29210×0.66

9.9=×（0.828+0.24）4.356

=2.3×1.068

=2.5%

ΔUb1=660×2.5%=16.5V（ΔU2%=

=pLR0+X0tan210Ue（））22×0.40.828+0.105×2.29210×0.66

8.8=×（0.828+0.24）4.356

=2.02×1.068

=2.2%

ΔUb1=660×2.2%=14.52V

ΔV=ΔVT+ΔVb1=2.64+14.52=17.16V，满足供电质量的要求。

（4、-520水平掘进干线电缆型号及其截面选择

（1）最大长时工作电流

Ica=SB

UN=128×0.66=112A

（2）按长时允许电流初选截面

选择3×70+1×25电缆，查表得其长时允许电流为215A，符合要求。

15

（3）电缆截面的校验

查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，ur=0.73%，ux=3.933%，cos

K10T

Sca,TT=0.65，sinT=0.69K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN—变压器的负荷系数A

A—变压器的计算功率KVSN—变压器的额定功率KV

—变压器短路损耗PN

uS—变压器阻抗压降百分数

Ica,T

I2N=Sca,TSN=125=0.4315

TK10-T=ΔVT=K10T（uRcos

=0.4×3.18827

=1.3%+uXsinT）×100%=0.4×（0.73×0.65+3.933×0.69）×100%=0.4×（0.4745+2.71377）×100%

掘进变压器的电压损失为

ΔVT损=ΔVT×V2N1.3×660==8.58V100100

低压干线电压损失

ΔU%=pLR0+X0tan210Ue（）

P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；e

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；tan——平均功率因数对应的正切值；

——低压电缆线路的额定电压；X0UeR0，

Ω/kM）——电缆每公里电阻和电抗（；16

L——电缆长度km。

ΔU%=

=pLR0+X0tan210Ue（））77×0.60.305+0.089×2.29210×0.66

46.2=×（0.305+0.204）4.356

=10.6×0.509

=5.4%

ΔUb1=660×5.4%=35.64V

ΔV=ΔVT+ΔVb1=8.58+35.64=44.22V，满足供电质量的要求。

（5、水泵干线电缆型号及其截面选择

（1）最大长时工作电流

Ica=SB

3UN=315.5×1.14=160A

（2）按长时允许电流初选截面

选择3×70+1×25电缆，查表得其长时允许电流为215A，符合要求。

（3）电缆截面的校验

查表得KBSG-500/6变压器负载损耗ΔPN=3300W，阻抗电压us=4%，ur=0.66%，ux=3.945%，cos

K10T

Sca,TT=0.65，sinT=0.69K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN—变压器的负荷系数A

A—变压器的计算功率KVSN—变压器的额定功率KV

—变压器短路损耗PN

uS—变压器阻抗压降百分数

17

K10-T=Ica,T

I2N=Sca,TSN=315.5=0.631500

TΔVT=K10T（uRcos+uXsinT）×100%=0.631×（0.66×0.65+3.945×0.69）×100%

=0.631×（0.429+2.72205）×100%=0.631×3.15105

=1.99%

掘进变压器的电压损失为

ΔVΔVT×V2N

T损=100=1.99×1140

100=22.686V

低压干线电压损失

ΔU%=pL

10U2（R0+X0tan）

e

P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe∑Pe——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；

Kx——需用系数，计算和选取方法同前；tan——平均功率因数对应的正切值；Ue——低压电缆线路的额定电压；RX

0，0——电缆每公里电阻和电抗（Ω/kM）；L——电缆长度km。

ΔU%=pL

10U2（R0+X0tan）

e

=528×0.5

10×1.142（0.305+0.089×2.29）

=264

12.996×（0.305+0.204）=20.3×0.509

=10.3%

ΔUb1=660×10.3%=67.98V

ΔV=ΔVT+ΔVb1=22.686+67.98=90.668V，满足供电质量的要求。

18

GB8286—1996标准6kV级干式变压器技术参数

六、-400西变电所高低压开关选择

1、高压开关选择

-520水平为新延伸区域，形成系统后，需选用三台MD155-30×6水泵水泵，故选用PJG-100/6、PJG-200/6高防开关；-520水平形成系统后，将单独进行采掘风供电，选用PJG-200/6、PJG-100/6、PJG-100/6高防开关，西五采区采掘风单独供电，选用PJG-200/6、PJG-200/6、PJG-100/6高防开关另有两台高防开关备用；-400西变电所共计14台高压隔爆配电开关。

-400西变电所根据负荷大小选用开关的电流比分别为：

PJG-300/6、PJG-200/6、PJG-150/6、PJG-100/6。

2、低压开关选择

（1）采区供电电压为660V，选用低压开关的额定电压等级为19

660V及以上；

（2）开关的额定电流应大于或等于电气设备长期工作电流；

（3）低压馈电总开关及分路开关选用KJZ1-400、BKD19-400型；

（4）控制电动机的开关根据电机功率大小分别选用QBZ-200（120、80）真空磁力起动器；

（5）需正反转控制的绞车等，选用QBZ-200（80）N真空磁力起动器；

（6）向照明或信号供电的选用ZBZ-2.5M照明信号综合保护装置；

（7）所有开关的保护必须齐全有效，满足《煤矿安全规程》、《煤矿安全质量标准化》等要求。

八、高压设备保护整定计算

1、采煤用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值：

IE（315）=S315

U=81

3×6≈8A

2、西五掘进用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值：

IE（315）=S315

U=73

3×6≈8A

3、掘进局扇用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值：

IE（315）=S315

U=55

3×6≈6A

4、-520水平掘进用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装20

置整定值：

IE（315）=S315

3U=128

×6≈13A

5、水泵用KBSG-500/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值IE（500）=S500

3U=315.5

×6≈31A

6、中联用高压隔爆配电装置整定值为31A；

7、两进线高压隔爆配电装置的整定值为66A；

九、-400变电所的尺寸确定

变电所的尺寸根据变电所内设备布置、设备的外形尺寸、设备的维修和行人等安全间隙来确定。

1、变电所长度

变电所内布置两排设备时，变电所长度L可由下式：

L=∑l+（n1）t+2b

式中：

L—变电所长度，米；

l--高、低压设备分别布置在硐室两侧，高压或低压设备∑

宽度的总和，米；

n—变电所内高、低压设备的数目，台；