1274采面供电设计说明书113.doc
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1274采面供电设计说明书
一、采面配电点位置及电源
1274采面即将进入回采工作，根据采面的负荷的情况，向采面提供1140V、660V电压等级的电源。
从供电系统的安全性、合理性、可靠性、环境条件考虑，电源来自121石门配电点变电所5#高爆，配电点安设在1136运输巷，供电巷道最远直线长度1000米，实际电缆最远点长度2088米。
二、变压器的选择、校验
1、采面及其运输系统变压器的台数要尽量少，这样可以减少高压设备的数量及摆放位置。
采煤工作面动力变压器应选择隔爆型干式变压器或移动变电站。
变压器一次侧额定电压应等于电源电压，二次侧额定电压等于1.05倍的用户额定电压。
为了供电的经济性，应尽量选用低损耗变压器，即阻抗压降百分数较小的变压器。
2、电力负荷
采面安装设备约12台（件），其中工作设备约11台；设备总装机容量：
1885KW；其中工作容量1710KW；采面计算有功负荷：
1173.5KW，无功负荷：
844.53Kvar视在负荷：
1675kVA。
采面选择三台变压器供电，两台KBSG-1000KVA（1140V）变压器向采煤机、采面刮板机和乳化泵供电，一台KBSG-630KVA（660V）变压器向备用喷雾泵、采面下运巷运输系统的顺槽溜子采面下巷第一部、第二部皮带机用原供电系统供电。
电力负荷统计见表1-1
表1-1电力负荷统计表
序
号
负荷
名称
电压
（V）
额定
容量
（Kw）
设备台数
设备容量
需用系数
功率
因数
cosφ
tanφ
计算负荷
备注
全部
工作
全部
工
作
有功
无功
视在
KW
Kvar
kVA
台
台
KW
KW
1、
采面1140V
4
3
1400
1225
833
587.35
1190
1）
采煤机
1140
600
1
1
600
600
0.68
0.7
0.75
408
432.4
594.5
2）
乳化泵
1140
125
2
1
125
125
0.68
0.7
0.75
85
90.8
124.4
3）
刮板机
1140
500
1
1
500
500
0.68
0.7
0.75
340
238
485.7
2、
其他660V
8
8
485
485
340.5
257.18
485
喷雾泵
660
45
1
1
45
45
0.7
0.7
0.88
31.5
27.72
45
顺槽刮板机
660
2*55
1
1
110
110
0.7
0.7
0.88
77
67.76
110
皮带输送机
660
55
6
6
330
330
0.7
0.7
0.88
231
161.7
330
总计
12
11
1885
1710
1173.5
844.53
1675
根据公式:
A、单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需要系数
式中Ps—最大电动机功率，KW。
B、自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数
井下变电站的负荷，可按下表计算，其所取的各用电设备的需用系数及平均功率因数见表2-2。
表2-2需用系数及平均功率因数
序号
井下负荷名称
需用系数Kr
平均功率因数cosφ
备注
1
综采工作面
0.7
2
一般机械化工作面
0.6～0.7
3
输送机
0.6～0.7
0.7
（1）向采煤机、乳化泵供电变压器：
选用1台KBSG-1000/10/0.114变压器供电，S=1000KVA＞950.3KVA,满足供电要求。
（2）向刮板机、乳化泵供电变压器
选用1台KBSG-1000/10/0.114变压器供电，S=1000KVA＞795.7KVA,满足供电要求。
（3）向顺槽溜子、下运皮带运输系统、喷雾泵供电的变压器：
选用1台KBSG-630/10/0.66变压器供电，S=630KVA＞485KVA,满足供电要求。
三、电缆的选择
（一）采区低压网络的有关规定
（1）采区低压供电电压一般用660V，单机容量较大的综采工作面采用1140V供电。
（2）固定敷设的动力电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚乙烯绝缘电缆或不然性橡胶电缆。
（3）移动式和手持式电气设备都应使用专用不然性橡胶电缆。
（4）1140V设备使用的电缆必须用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆；采掘工作面的660V，也必须使用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆。
（5）固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应用铠装电缆、塑料电缆或橡胶电缆，非固定敷设的，应用橡胶电缆。
（6）低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。
（二）确定采区电缆的截面、芯数及长度
1、电缆截面的选择
（1）电缆的正常工作负荷电流应等于或小于电缆允许持续电流。
（2）对距采区变电所最远，容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等）起动时，应保证电动机在重载下起动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。
（3）正常运行时，电动机的端电压应不低于额定电压的7%～10%。
由于采区的用电设备一般属于间歇性负荷，允许在正常运行时的电压降可略低一些，一般电缆截面取决于起动情况。
（4）电缆末端的最小二相短路电流应大于馈电开关整定电流值的1.2倍。
2、电缆长度的确定
（1）铠装电缆所需要的实际长度L，应比敷设电缆巷道的实际长度增加5%。
（2）固定敷设的橡套软电缆的实际长度L，应比敷设电缆巷道的实际长度增加10%。
（3）移动设备用的橡套软电缆的实际长度L，除应按实际使用长度选取外，尚需增加一段机头部分的活动长度，约3～5米左右。
3、电缆芯线根数的选择
（1）动力用橡套软电缆一般选用四芯，对采掘机械来说要根据具体的控制、信号方式相应地增加控制芯线。
（2）信号电缆芯线的根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并应留有备用芯线。
（3）橡胶电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其它用途。
（三）、高压电缆的选型与计算：
（1）按持续允许电流选择截面
KIp≥IN
式中Ip—空气温度为25℃时，电缆允许载流量，A；
K—环境温度不同时载流量的修正系数；
IN—通过电缆的最大持续工作电流，A。
根据表1-1可统计出井下变电所的计算功率P=1173.5KW
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式中UN—电网额定电压，V；
cosφ—平均功率因数，取0.7。
P—干线电缆所供负荷的计算功率，KW。
（2）按经济电流密度选择电缆截面
式中A—电缆截面，mm2;
IN—正常负荷时，井下总的持续工作电流，A；
n—不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；
J—经济电流密度（A/mm2），见下表；下井电缆年运行小时，一般取3000～5000h。
表7-4-3经济电流密度
序
号
年最大负荷利用小时
（h）
经济电流密度（A/mm2）
铜芯电缆
铝芯电缆
1
1000～3000
2.5
1.93
2
3000～5000
2.35
1.73
3
5000以上
2
1.54
按经济密度选择50mm2的电缆。
（3）按电缆短路时的热稳定选择电缆截面
按电缆短路时的热稳定选择电缆截面有以下两种方法：
热稳定系数法
这种方法比较简单，一般在绝缘电缆的热稳定计算都采用此法。
式中Amin—电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；
IK（3）—三相最大稳态短路电流，A；查煤矿电工手册（5）表10-3-4
tf—短路电流作用的假想时间，s；
C—热稳定系数
说明：
查煤矿电工手册（5），井下中央变电所馈出开关为瞬间动作时，tf值取0.25秒；地面变电所向井下馈出开关的继电保护为0.5秒时，tf值取0.65秒。
表3-3电缆的热稳定系数
导体种类
铜
铝
电缆种类
电缆线路有中间接头的
10KV以下油纸绝缘电缆
电缆线路有中间接头的
10KV以下油纸绝缘电缆
额定电压
（KV）
短路允许最高温度（℃）
120
250
120
200
3～10
93.4
159
60.4
90
（1）、无中间接头的电缆
（2）有中间接头的电缆
50mm2电缆满足要求.
（4）按电压损失校验电缆截面
①计算法：
式中△U%—电压损失百分数；
In—电缆中的负荷电流，A；
UN—额定电压，KV；
R0、XO—电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/km；
L—电缆线路长度，km；
cosφ、sinφ、tgφ—功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。
高压系统中的电压损失按《全国供用电规则》的规定，在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。
②查表法
根据计算法公式，将电缆输送的有功功率单位改成兆瓦，则电压损失白分数可写成
=KPL
式中K—每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，10KV时，K=1×（R0+X0tanφ）。
在不同功率因数及不同电缆截面时的数值，可查《煤矿电工手册》（5）表10-3-7，K取值为0.48。
L电缆长度为600米。
P—电缆输送的有功功率，MW。
=KPL
=0.48×0.117×0.6
=0.0337
△U1为小关35KV变电所到121石门配电点变电所的压降，△U1=5.3%。
△U%=△U1%+U%=5.3%+0.0337%=5.3337%＜7%满足要求。
查《煤矿电工手册》（5）表12-2-6得YJV22-8.7-3*50型电缆载流量为155A，根据公式KIp≥Ia，温度校正系数1.14。
所以1.14×155=176.7＞97.64A，满足要求。
根据上式计算，选择YJV22-8.7-3*50型高压电缆满足供电负荷需要。
（四）、低压电缆的选型与计算
干线电缆载流量校验:
（1）采面采煤机、乳化泵供电干线电缆校验
根据公式得：
KIp≥Ia
按要求Kr=0.68
P=Kr∑PN=0.68×725=493KW
式中UN—电网额定电压，V；
cosφ—平均功率因数，取0.7。
P—干线电缆所供负荷的计算功率，KW。
Kr—需用系数；
∑PN—干线电缆所供的电动机额定功率之和，KW。
经查95mm2电缆允许载流量为250A，不能满足要求，需将双根95mm2电缆并联使用，即2*250=500A＞356.7A，满足要求，校验合格。
（2）采面刮板输送机、乳化泵供电干线电缆校验
根据公式得：
KIp≥Ia
按要求Kr=0.68
P=Kr∑PN=0.68×625=425KW
式中UN—电网额定电压，V；
cosφ—平均功率因数，取0.7。
P—干线电缆所供负荷的计算功率，KW。
Kr—需用系数；
∑PN—干线电缆所供的电动机额定功率之和，KW。
经查95mm2电缆允许载流量为250A，不能满足要求，需将双根95mm2电缆并联使用，即2*250=
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