126施工道掘进工作面供电设计.docx
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126施工道掘进工作面供电设计
126施工道掘进工作面供电设计
一、126施工道掘进工作面供电系统
126施工道掘进工作面主要设备有：
1台EBZ200综掘机，额定总功率为300kW，电压1140V；1部DSJ80/40/55可伸缩皮带机，额定功率为55kW，电压660/1140V；1部40T刮板输送机，额定功率为55kW，电压660/1140V；1部30kW电动滚筒简易皮带机，额定功率为30kW，电压660/1140V；1台18.5KW水泵，电压660/1140V；1台照明信保；1台7.5kW涨紧绞车，电压660/1140V；2台2×30kW对旋风机。
综掘机电源来自一盘区变电所KBSGZY-630/6/1.2kVA移变,两台KBSGZY-315-6/0.69kVA移变专供风机,移变高压电缆由一盘区变电所接出。
供电线路走向：
一盘区变电所—一盘区辅助轨道巷—126施工道—126施工道掘进工作面。
煤流回风走向：
126施工道掘进工作面掘进煤—126施工道—5#联络巷—一盘区胶带巷—1#煤仓。
风机及其控制开关设在一盘区辅助轨道巷。
（一）变压器选型
（1）126施工道掘进工作面供电移变选型
负荷计算
综掘机300kW1部
皮带机55kW1部
皮带机30kW1部
刮板机55kW1部
水泵18.5kW1部
涨紧绞车7.5kW1台
信保4kVA1台
所以负荷P=300+55+55+30+7.5+18.5+4=470kW
移变选型：
选用KBSGZY-630-6/1.2KV移动变电站。
移变校验：
S=KP/cosф
式中：
S—变压器容量，kVA；
P—负荷功率，kW
K—需用系数，掘进工作面为0.3—0.5;综掘机取0.7。
cosф—加权平均功率因数，掘进工作面为0.6;综掘机取0.8。
所以S=0.4×170/0.6+0.7×300/0.8=375.9kVA
所选的移动变电站满足要求。
（二）电缆选型
1、按允许负荷电流选择电缆截面：
（1）126施工道掘进工作面的KBSGZY-630kVA移变的1＃电源高压电缆选型
需用电缆载流量：
I=KP/30.5Vcosф
式中：
P—负荷功率，kW
K—需用系数，掘进工作面为0.3-0.5;综掘机取0.7。
cosф—加权
平均功率因数，掘进工作面为0.6;综掘机取0.8。
P=300+55+55+30+7.5+18.5+4=470kW
所以I=0.7×300/（30.5×6×0.8）+0.4×170/（30.5×6×0.6）=36.1A
所以选高压电缆型号为MYPTJ-6/6kV-3×50mm2型电缆，安全载流量为173A，满足要求。
（2）供126施工道掘进工作面的2＃干线电缆选型
P=300+55+55+30+7.5+18.5+4=470kW
所以I=0.7×300/（30.5×1.2×0.8）+0.4×170/（30.5×1.2×0.6）=180.8A
所以选电缆型号为MYP-0.66/1.14-3×70+1×35mm2型电缆，载流量为215A，满足要求。
（3）供126施工道掘进工作面1140V综掘机的3＃电缆选型
P=300kWI=0.7×300/（30.5×1.2×0.8）=126.3A
所以选电缆型号为MYP-0.66/1.14-3×70mm2型电缆，载流量为215A，满足要求。
（4）供126施工道掘进工作面掘进工作面的4＃、6＃风机干线电缆
选型
P=2×37=74kW
所以I=74/（30.5×0.69×0.8）=77.4A
所以选电缆型号为MY-0.38/0.66-3×50+1×16mm2型电缆，载流量为173A，满足要求。
（5）供126施工道掘进工作面掘进工作面的5＃、7＃风机支线电缆选型
P=37kWI=40A
所以选电缆型号为MY-0.38/0.66-3×16+1×10mm2型电缆，载流量为85A，满足要求。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
（1）工作面1＃电源高压电缆的电压损失：
ΔU=30.5×I×L（R0cosф+X0sinф）
式中：
I—电缆的长时工作电流，A；
L—电缆的实际长度，km；
R0—每公里电缆的电阻，Ω/km；
X0—每公里电缆的电抗，Ω/km；
cosф—加权平均功率因数，为0.7;
ΔU=30.5×36.1×0.03×（0.412×0.6+0.075×0.8）=0.57V
小于电网额定电压的5%（300V），满足要求。
（2）工作面2＃干线电缆的电压损失：
ΔU=30.5×180.8×0.65×（0.315×0.6+0.078×0.8）=46.2V
小于电网的规定值117V，满足要求。
（3）工作面3＃干线电缆的电压损失：
ΔU=46.2+30.5×126.3×0.2×（0.315×0.6+0.078×0.8）=57.2V
小于电网的规定值117V，满足要求。
（4）工作面4＃、6＃干线风机电缆的电压损失：
ΔU=30.5×77.4×0.4×（0.448×0.6+0.081×0.8）=15.2V
小于电网的规定值63V，满足要求。
（5）工作面5＃、7＃支线风机电缆的电压损失：
ΔU=15.2+30.5×40×0.01×（1.37×0.6+0.09×0.8）=15.8V
小于电网的规定值63V，满足要求。
（三）短路电流计算
（1）630kVA移变低压侧两相短路电流Id1的计算
已知变压器二次电压为1200V，容量为630kVA，系统短路容量按50MVA计算。
查附录二表1得，系统电抗XX=0.0288Ω
6kV电缆L=0.03km;
查附录二表2得，R0=0.412ΩX0=0.075Ω
高压电缆电阻、电抗；
Rg=0.412×0.03=0.01236Ω
Xg=0.075×0.03=0.00225Ω
630kVA移变电阻、电抗
Rb1=0.0167Ω
Xb1=0.1246Ω
∑R=Rg/K2b+Rb1=0.01236/52+0.0167=0.0171944Ω
∑X=XX+Xg/K2b+Xb1=0.0288+0.00225/52+0.1246=0.15349Ω
Id1=Ue/2（∑R2+∑X2）0.5=1200/2（0.01719442+0.153492）0.5=3885A
（2）工作面供电系统图中d1的BKD16-400开关前两相短路电流Id2的计算
已知变压器二次电压为1200V，容量为630kVA，MYP-3×70+1×35mm2电缆长度为650m。
MYP-3×70+1×35mm2电缆的电阻、电抗：
查附录三表5得，R1=0.315ΩX1=0.078Ω
Rz1=0.315×0.65=0.20475Ω
Xz1=0.078×0.65=0.0507Ω
∑R=0.0171944+0.20475=0.2219Ω
∑X=0.15349+0.0507=0.20419Ω
Id2=Ue/2（（∑R2+∑X2））0.5=1200/2（0.22192+0.204192）0.5=1990A
（3）工作面供电系统图中综掘机前两相短路电流Id3的计算
已知变压器二次电压为1200V，容量为630kVA，MYP-3×70+1×35mm2电缆长度为200m
MYP-3×70+1×35mm2电缆的电阻、电抗：
查附录三表5得，R1=0.315ΩX1=0.078Ω
Rz1=0.315×0.2=0.063Ω
Xz1=0.078×0.2=0.0156Ω
∑R=0.2219+0.063=0.2849Ω
∑X=0.20419+0.0156=0.21979Ω
Id3=Ue/2（∑R2+∑X2）0.5=1200/2（0.28492+0.219792）0.5=1667A
（4）工作面供电系统图中涨紧绞车电机前两相短路电流Id4的计算
已知变压器二次电压为1200V，容量为630kVA，MYP-3×6+1×3mm2电缆长度为50m
MYP-3×6+1×3mm2电缆的电阻、电抗：
查附录三表5得，R1=3.69ΩX1=0.095Ω
Rz1=3.69×0.05=0.1845Ω
Xz1=0.095×0.05=0.00475Ω
∑R=0.2219+0.1845=0.4064Ω
∑X=0.20419+0.00475=0.20894Ω
Id4=Ue/2（∑R2+∑X2）0.5=1200/2（0.40642+0.208942）0.5=1313A
（5）工作面供电系统图中潜水泵前两相短路电流Id5的计算
已知变压器二次电压为1200V，容量为630kVA，MYP-3×25+1×15mm2电缆长度为100m
MYP-3×25+1×15mm2电缆的电阻、电抗：
查附录三表5得，R1=0.864ΩX1=0.088Ω
Rz1=0.864×0.1=0.0864Ω
Xz1=0.088×0.1=0.0088Ω
∑R=0.2219+0.0864=0.3083Ω
∑X=0.20419+0.0088=0.21299Ω
Id4=Ue/2（∑R2+∑X2）0.5=1200/2（0.30832+0.212992）0.5=1601A
（6）工作面供电系统图中风机电机前两相短路电流Id5的计算
已知变压器二次电压为690V，容量为315kVA，MY-3×50+1×16电缆长度为400m，MY-3×16+1×4电缆长度为10m。
MY-3×50+1×16电缆的电阻、电抗：
MY-3×16+1×4电缆的电阻、电抗：
查附录三表5得，R1=0.448ΩX1=0.081Ω
R2=1.37ΩX2=0.09Ω
Rz1=0.448×0.4=0.1792Ω
Xz1=0.081×0.4=0.0324Ω
Rz2=1.37×0.01=0.0137Ω
Xz2=0.09×0.01=0.0009Ω
∑R=0.015896+0.1792+0.0137=0.208796Ω
∑X=0.0968+0.0324+0.0009=0.1301Ω
Id6=Ue/2（（∑R2+∑X2））0.5=690/2（0.2087962+0.13012）0.5=1402A
（四）低压形开关整定
（1）工作面供电系统图中B1KBSGZY-630kVA移变低馈开关Iz1的整定值
皮带机×155kWIe1=35.75A
涨紧绞车×1 7.5kW Ie2=5.2A
刮板机×155kWIe3=35.75A
照明综保×14kVAIe4=2.41A
简易皮带×130kWIe5=18.6A
综掘机×1300kWIe6=118.6+56+8.2=182.8AIqe=711.6A
P=300+55+55+30+7.5+18.5+4=470kW
1、过流保护动作电流：
Ie1=Pe/（30.5Uecosф）
=0.7×300/（1.732×1.2×0.8）+0.4×170/（1.732×1.2×0.6）
=180.8A
过流保护动作电流实际整定值：
180A
2、短路保护动作电流：
最大电机总功率Pe=300kW；最大电机起动电流Iqe=711.6A
速断保护电流整定计算：
Iz1≥Iqe+Kx∑Ie
=711.6+0.7×（56+8.2）+0.4×（35.75+5.2+2.4+18.6）=781.32A
短路保护电流实际整定值：
1080A（即6Ie1）
校验灵敏度系数；
Id2/Iz1=1990/1080=1.8>1.5
满足灵敏度要求。
（2）工作面B1KBSGZY-630-6/1.2电源高压防爆开关过电流Iz2的整定值：
1、过流保护动作电流：
Ie2=0.7×Pe/（30.5Uecosф）+0.4×Pe/（30.5Uecosф）
=0.7×300/（1.732×6×0.8）+0.4×170/（1.732×6×0.6）
=36.1A
过流保护动作电流实际整定值：
35A
2、短路保护动作电流：
最大电机总功率Pe=300kW；最大电机起动电流Iqe=144.3A
速断保护电流整定计算：
Iz2≥Iqe+Kx∑Ie
=144.3+0.7×（300-200）/（1.732×6×0.8）+0.4×115/（1.732×6×0.6）=152.9A
短路保护电流实际整定值：
210A（即6Ie2）
（3）工作面供电系统图中d1开关BKD16-400Iz3的整定值
皮带机×155kWIe1=35.75A
涨紧绞车×1 7.5kW Ie2=5.2A
刮板机×155kWIe3=35.75A
照明综保×14kVAIe4=2.41A
简易皮带×130kWIe5=18.6A
综掘机×1300kWIe6=118.6+56+8.2=182.8AIqe=711.6A
P=300+55+55+30+7.5+18.5+4=470kW
1、额定保护动作电流：
Ie3=Ie+0.7∑Ie+0.4∑Ie
=118.6+0.7×（56+8.2）+0.4×170
=180.8A
额定保护动作电流实际整定值：
180A
2、短路保护动作电流：
最大电机总功率Pe=200kW；最大电机起动电流Iqe=711.6A
速断保护电流整定计算：
Iz3≥Iqe+Kx∑Ie
=711.6+0.7×（56+8.2）+0.4×115
=802.54A
短路保护电流实际整定值：
1080A（即6Ie3）
校验灵敏度系数；
Id5/Iz3=1363/1080=1.3>1.2
满足灵敏度要求。
（4）工作面供电系统图中KBSGZY-315kVA风机移变低馈开关Iz4的整定值
风机×22×37kWIe=40.7AIqe=244.2A
Pe=2×2×37=148kW
1、过流保护动作电流：
Ie1=Pe/（30.5Uecosф）
=148/（1.732×0.69×0.8）=154.8A
过流保护动作电流实际整定值：
150A
2、短路保护动作电流：
最大电机总功率Pe=37kW；最大电机起动电流Iqe=244.2A
速断保护电流整定计算：
Iz4≥Iqe+Kx∑Ie=244.2+40.7*3=366.3A
短路保护电流实际整定值：
600A（即4Ie4）
校验灵敏度系数；
Id6/Iz4=1402/600=2.3>1.5
满足灵敏度要求。
（五）主要开关整定明细表
开关整定明细表表十四
开关使用地点
开关名称
短路电流
（A）
整定值（A）
灵敏度系数≥1.5、1.2
一盘区变电所
B1#630kVA移变低馈
Id1=3885
Iz1=1806倍
1.8
110施工道
d1BKD16－400开关
Id2=1990
Iz3=1806倍
1.3
其余电磁起动器整定值：
开关使用地点
开关名称
所带负荷
整定值（A）
110施工道
QBZ-80
40T刮板机
30
110施工道
QBZ-80
55kW皮带机
30
110施工道
QBZ-80N
7.5kW涨紧绞车
4
110施工道
QBZ-80
30kW简易皮带
18
110施工道
QBZ-80
18.5kW水泵
13
110施工道
ZBZ8-4.0
信保
2
（六）电缆及开关的热稳定性计算
井下一盘区变电所的短路容量Sm=48.672MVA，短路电流Im=4.461kA，，等值电阻R等=2.0865Ω，额定电压U=6kV。
126施工道掘进工作面三相短路电流及容量计算如下：
（1）126施工道综掘工作面移变二次侧三相短路时高
压短路电流及容量计算：
Sm=48.672MVA MYJV22-3×5030m
Im=4.461KA高防开关 移变
R等=2.0865Ω
U=6KV
50mm2铜芯电缆R=0.412/kmX=0.075Ω/km
R单=（0.4122+0.0752）0.5×0.03=0.27235Ω
R总=R等+R单=2.0865+0.27235=2.35885Ω
SS=（U×30.5）2/R总=（6×30.5）2/2.35885=45.78MVA
I高压=U×30.5/R总=6×30.5/2.35885=4.406kA,
当变压器二次侧突然短路时，绕组内峰值电流为
ism=20.5Ks×100×IΦN/（uz+us）=20.5×1.4×650×60.6/（5.5+0.985）=12025A
式中Ks-----系数，中小容量变压器为1.2-1.4，大容量时为1.7-1.8，取1.4；IΦN-----额定相电流为60.6A；uz------系统阻抗电压的百分数，为5.5；us=SN×100/SS=0.5×100/50.74=0.985，SS为系统短路表现容量；SN为系统（变压器）容量（MVA）；
二次电流为Id（3）=ism×变比=1850×6.3/1.2=9.71kA
二次短路容量S二次=1.2×9.71×30.5=20.19MVA
R等=U×30.5/I=1.2×30.5/9.71=0.2140Ω
按短路电流的热稳定性校验高压电缆的截面：
Sdmin=I∞max×（tj+tFD+0.05）0.5/C
式中：
Sdmin-----电缆的最小热稳定截面，mm2；
I∞max-----电缆的最大稳态短路电流，A；
t----过电流保护装置的动作时间，S；高防开关分闸的动作时间
为0.1S；
tFD-----断路器的全分闸时间（包括灭弧时间），S，一般取tFD＝0.1S；
C-----热稳定常数，取165；
所以Sdmin=I∞max×（tj+tFD+0.05）0.5/C=9710×（0.1+0.1+0.05）0.5/165＝29.4mm2＜50mm2
满足要求。
126施工道综掘工作面配电硐室高压配电装置开关额定动稳定电流20kA，大于9.711kA，满足要求。
（2）126施工道综掘工作面d1开关前短路电流及容量计算：
Sm=20.19MVAMYP-3×70+1×35650m
Im=9.711kA移变d1开关
R等=0.214Ω
U=1.2kV
70mm2铜芯电缆R=0.315Ω/kmX=0.078Ω/km
R单=（0.3152+0.0782）0.5×0.65=0.0864Ω
R总=R等+R单=0.214+0.0864=0.3004Ω
126施工道综掘工作面d1开关前三相短路电流：
Id（3）=1.2×30.5/0.3004=6.919kA
126施工道综掘工作面d1开关前三相短路容量：
Sm=1.2×6.919×30.5=14.38MVA
按短路电流的热稳定性校验电缆的截面：
Sdmin=I∞max×（tj+tFD+0.05）0.5/C（移变低馈总开关的分闸时间为0.08S）
=6919×（0.1+0.1+0.05）0.5/165＝21.0mm2＜70mm2
满足要求。
馈电开关额定热稳定电流10kA，大于6.919kA，满足要求。
（3）126施工道综掘工作面综掘机前短路电流及容量计算：
Sm=20.19MVAMYP-3×70+1×25850m
Im=9.711kA移变综掘机
R等=0.214Ω
70mm2铜芯电缆R=0.315Ω/kmX=0.078Ω/km
R单=（0.3152+0.0782）0.5×0.85=0.3797Ω
R总=R等+R单=0.214+0.3797=0.5937Ω
126施工道综掘工作面综掘机开关前三相短路电流：
Id（3）=1.2×30.5/0.5937=3.501kA
126施工道综掘工作面综掘机开关前三相短路容量：
Sm=1.2×3.501×30.5=7.28MVA
按短路电流的热稳定性校验电缆的截面：
Sdmin=I∞max×（tj+tFD+0.05）0.5/C（移变低馈总开关的分闸时间为0.08S）
=3501×（0.1+0.1+0.05）0.5/165＝10.61mm2＜70mm2
满足要求。
馈电开关额定热稳定电流10kA，大于3.501kA，满足要求。
（七）126施工道综掘工作面三相短路电流及容量计算结果表
工作面三相短路电流及容量计算结果表表十五
位置或编号
设备名称
遮断电
流（KA）
计算
电流（KA）
计算热稳缆截面（mm2）
结论
一盘区变电所630移变B1#
高防开关
20
9.711
合格
一盘区辅助轨道巷d1开关
馈电开关
10
6.919
合格
一盘区辅助轨道巷
皮带开关
10
3.501
合格
配电硐室
50mm2高压电缆
29.4
合格
d1馈电开关
70mm2电缆
21.0
合格
综掘机开关前
70mm2电缆
10.61
合格
附图15A：
126施工道供电系统图（JD-02）。
第七节排水系统
本掘进工作面属于下山掘进，排水可通过水泵排至一盘区辅助轨道巷水沟。
排水路线：
通过排水管路排至一盘区辅助轨道巷水沟，流入西水仓。
附图16：
126施工道掘进工作面压风、消防洒水管路布置图（JD-03）。
第二节压风系统
一、供风量计算
按照工作面2台风钻，二台锚杆机，一台喷浆机和1部风镐同时作业计算。
其中每台风钻的耗风量为3.5m3/min，MQT-120J2型锚杆机耗风量为3.0m3/min，每部G10风镐耗风量为1.2m3/min，喷浆机耗风量为8m3/min。
Q=αβΣnkq
＝1.1×1.15×（2×3.5＋2×3＋1×1.2＋1×8）
＝28.08m3/min
式中：
Q－总耗风量，m3/min。
α－管路漏风系数。
取1.1。
β－风动机具耗风量损失系数。
取1.15。
n－同型号风动机具使用台数。
K－同型号风动机具使用系数。
q－风动机具耗风量，m3/min。
二、压风管路选择
D＝20×Q1/2＝20×28.081/2＝106mm
通过上述计算，结合现场实际情况，考虑到喷浆机和风钻同时工作的时间很少，选用Φ110PE管向110掘进工作面供风。
三、供风路线
一盘区轨道巷压风机→一盘区轨道巷→126施工道→126施工道掘进工作面
四、敷设标准
Φ110PE管敷设在风筒侧巷道壁上，管路吊挂高度见图，吊挂平直。
附图：
126施工道掘进工作面压风、排水、消防洒水管路布置图（JD-03）。
.第六节机电管理
一、一般规定
（一）井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。
检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯。
巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时，再用与电源电压相适应的验电笔检验，检验无电后，方可进行导体对地放电。
控制设备内部安有放电装置的不受此限。
所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须锁紧，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。
（二）操作井下电气设备应遵守下列规定：
1、非专职人员不得擅自操作电气设备。
2、手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。
3、容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的
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