工作面供电设计.docx

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工作面供电设计

山西沁新集团新达煤业有限公司

1912工作面供电设计

山西xx煤业有限公司是沁新公司控股的企业之一，位于xx县xx镇xxx村，筹建于1979年，批准开采1#、2#、9+10#原煤，现在矿井面积2.7608km2,开采9+10#优质配焦煤，煤层厚度1.8-2.2m，容重1.4吨/m3,煤层能力3吨/m2，地质储量557.6万吨，可采量446.08万吨，现年设计生产能力为30万吨，矿井开拓式为斜井，主井用于运输、进风，副井用于回风兼行人，主副井均采用梯形木棚支护，矿井相对瓦斯涌出两1.1m3/吨，属于低瓦斯矿井，水文地质条件简单，正常涌水量20m3/d，最大涌水量28m3/d。

由于本次设计是针对1912普采工作面，故所介绍的内容为1912相关内容。

第一章供电系统简介

一、概括

新达煤矿工业场地建一座10KV变电所，两回电源分别来自李元816和西务566变电所10KV母线段，两回线路分列运行，一回工作、一回备用（带电），当一回线路故障时，另一回仍能保证全矿负荷用电。

井底车场与回风井底之间设中央变电所，两回电源分别来自地面变电所两段10KV母线段，两回电源同时工作，分别运行、互为备用，当任一回路电源停止供电时，另一回路电源仍能保证井下全部设备正常运行。

二、地面变电所

所内设变电室、低压室、控制室、变压器室，10KV配电装置选用交流金属（封闭）铠装中置（移开）式KYN28-12型成套开关18台，0.38KV配电装置选用YDS型低压成套开关11台，高低压开关柜在性能上满足《煤矿安全规程》要求。

无功功率补偿采用10KV母线集中补偿。

地面变电所一10KV双回路向主井、副井主皮带、主运料井、井下中央变电所、地面变压器等供电，以0.38KV、0.22KV向生产系统、机修间、锅炉房、暖风机房、灯房、办公楼及各工房等供电。

三、井下供电配电

1、中央变电所高压电源为10KV，以10KV向上山变电室、下山变电室供电，以0.66KV向主井运输、轨道巷运输、上山皮带、下山皮带等供电。

高爆开关采用PJG-10型高压矿用隔爆配电3台、PBG-10型高压矿用隔爆配电6台，低爆开关采用BKD16-400型真空馈电开关2台，干式变压器2台，其中KBSG-315/10/0.66型一台、KBSG-500/10/0.66一台，室内设置照明。

2、下山变电室高压电源为10KV，以10KV向1912普采工作面移变供电。

以0.66KV向运输顺槽、采区水泵房、1912普采工作面等供电。

高爆开关采用PJG-10型高压矿用隔爆配电7台，低爆开关采用KJZ5-400型真空馈电开关4台，干式变压器2台，其中KBSG-100/10/0.66型一台、KBSG-500/10/0.66一台;1912普采工作面移动变压器KBSBZY-1000/10/1.14一台，室内设置照明。

3、1912运料巷风门处配电点，低爆开关采用BKD16-400型真空两台馈电开关两台，电源分别由变电所移变和干变引出，分别控制六组合、绞车和泵站电源；QBZ-80N型真空可逆开关两台，分别控制两台绞车，设照明信号综保一台。

4、1912运料巷设两台绞车，型号分别为JD-11.4和JD-25，两台分别采用QBZ-80N控制，设照明信号综保一台。

5、1912运料巷六组合处配电点，电压等级为1.14KV，设2×400+4×200型六组合一台主要控制375KW采煤机和400KW采装溜子，并设照明综保和KTC2微机操作台各一台。

6、1912泵站配电点，电压等级为0.66KV，设低爆开关BQD-80型3台，分别控制两台37KW乳化液泵站（一台工作一台备用）和一台45KW喷雾泵站。

7、1912胶带运输巷，设两台DTL-80/40型胶带输送机，采用软启动BQZ3-315控制；设两台4KW张紧绞车、三台9.2KW小水泵，采用低爆开关KB-30控制；设一台SGB-630/75型刮板输送机，由低爆开关QBZ-200控制。

四、供电系统

1、中央变电室供电系统图

2、下山变电室供电系统图

3、1912普采工作面供电系统图

五、设备布置图

1、中央变电室设备布置图

2、下山变电室设备布置图

3、1912普采工作面设备布置图

六、供用电设备

附：

1912工作面机电设备、电缆配置表

1912工作面机电设备、电缆配置表

设备名称

规格型号

功率

台数

编号

液压牵引采煤机组

MG150/375-W

375KW

1

PC09

双速刮板输送机

SGZ-630/400

400KW

1

PC09

矿用隔爆型移动变电站

KBSGZY-1000/10

1

PC01

矿用隔爆型干式变压器

KBSG-500/10

1

乳化液泵站

XRB2B（A）80/20

37KW

2

PC06、PC07

喷雾泵站

BPW320/6.3K

45KW

1

PC08

调度绞车

JD-25

25KW

1

PC05

JD-11.4

11.4KW

1

PC04

刮板输送机

SGB-630/75

75KW

1

PC19

带式输送机

DTL-80/40

40KW

2

PC14、PC17

馈电

BKD16-400

2

PC02、PC03

BKD9-400

1

PC12

真空电磁启动器

六组合6×200

1

PC09

QBZ-80N

1

PC04

BQD80N

1

PC05

BQD-120

3

PC06、PC07、PC08

QBZ-200

1

PC19

KB-30

6

PC13、PC15、PC16、PC18、PC20、PC21、PC22

QBZ3-315

2

PC14、PC17

照明综保

ZBZ8

1

PC10

微机操作台

KTC2

1

PC11

移变电缆

MYPTJ33×35+3×35+3×16/3+3×2.5

10m

1

馈电电缆

MYP3×25+1×16

50m

1

开关电源引线电缆

MYP3×35+1×16

3m

4

开关电源引线电缆

MYP3×35+1×16

210m

1

开关电源引线电缆

MYP3×95+1×35

50m

1

组合开关电缆

MYP3×95+1×35

350m

1

采装溜则机尾电缆

MYP3×50+1×16

100m

1

MYP3×35+1×16

100m

1

采装溜则机头电缆

MYP3×50+1×16

350m

1

MYP3×35+1×16

350m

1

采煤机专用电缆

MCP3×70+1×25+4×6

350m

1

照明信号综保电缆

MYP3×16+1×10

10m

1

微机操作台电缆

MY4×1.5

5m

1

分站电缆

MYP3×6+1×6

3m

1

皮带运输机电缆

MYP3×35+1×16

30m

1

MYP3×35+1×16

240m

1

开关电源引线电缆

MYP3×16+1×10

3

5

第二章下山变电室位置选择与布置

第一节下山变电室位置选择和接线原则

一、位置选择原则

1、设在负荷中心与主排水泵房建在一起。

2、通风良好，运输方便，设在井底车场附。

3、地质条件较好，顶底板的岩层稳定。

根据以上原则，下山变电室选择在轨道巷与皮带巷之间，且与行人巷相连的通道内。

二、主接线原则

1、井下下山变电室的电源进线及馈出线，均应设开关（即断路器）控制。

2、高压母线采用单母线分段，并设分段联络开关，正常情况下分列运行。

3、各类高压负荷，尽可能均匀分配在各段母线上。

4、主排水泵由下山变电室高压开关直接操作时，应在小水泵安装地点设有能听停泵的操作按钮。

5、满足《规程》、《规范》有关规定。

第二节井下下山变电室布置

一、硐室要求及设备布置原则

1、硐室要求间第一节有关内容要求，硐室应用不燃性材料支护，设两个安全出口，并设防火墙。

2、硐室内设备布置原则

（1）变电室内的设备之间的电气连接，除在开关内可用母线连接外，必须用电缆作连接，电缆悬挂在墙壁上。

（2）设备布置时，应留出一定的备用位置。

（3）根据硐室情况，设备采用单列布置。

（4）所有电气设备外壳必须接地，接地母线沿墙悬挂，排水泵水仓内水，水仓内布置主接地极，硐室外设辅助接地极。

二、设备布置（见下山设备布置图）

三、主接地线（见下山接地系统图）

第三章下山变电室供电系统及设备选择

第一节供电系统

一、供电电缆下井方式

下井10KV高压电缆由主斜井筒敷设，经电缆沟—副井筒-进入中央变电室-轨道巷-下山行人巷-下山变电室。

二、下井高压电缆的选型及敷设方式

（1）高压电缆选用钢带铠装交联聚乙烯绝缘电缆。

（2）高压电缆在主斜井中敷设，采用钩固定在井壁支柱上，然后将电缆悬挂于电缆钩上。

（3）电缆支架间距不超过6m。

三、确定用电负荷及隔爆开关台数

（1）设进线开关2台，联络开关1台。

（2）室内变压器开关3台。

（3）考虑发展余地，留1台备用开关。

以上合计高爆开关7台

第二节设备选择

一、井下高压开关选择

1、高压开关的选型

2、高爆开关额定容量的选择

（1）进线联络开关考虑留有发展余地

Ie=200A>Ig=43.5A

（2）移动变压器开关

Ie=200A>Ig=28.5A

（3）500KVA干变开关

Ie=200A>Ig=11.0A

（4）100KVA干变开关

Ie=200A>Ig=4.0A

（5）备用开关

Ie=100A

3、断流容量核验

（1）短路电流

根据《安全专篇》提供的短路电流值，下山变电室10KV母线段短路电流为12.5KA。

（2）高爆开关的断开电流

根据高爆开关的性能参数，其断开电流为12.5KA

（3）核验

高爆开关的断开电流12.5KA,大于下山变电室母线短路电流

二、变压器选择

1、选型

变压器高压侧为10KV，二次侧为690V，选用隔爆型干式变压器，选用KBSG型。

2、台数的确定

根据目前井下设备布置情况，设3台变压器（两台干变，一台移变），其中一台为水泵房专用变压器。

3、容量的选择

（1）水泵专用变压器

Sj=Kx∑Pe/cosPj

=0.8×55/0.7

=62.9KVA

选用KBSG-100/10隔爆型变压器一台

（2）1912移变

见1912供电设计

（3）其它负荷变压器选择

Sj=Kx∑Pe/cosPj

=0.42×446.6/0.7

=267.96KVA

考虑到发展余地，选用KBSG-100/10隔爆型变压器一台。

第四章1912普采工作面供电设计

第一节用电负荷统计

1912普采工作面主要用电设备由采煤机、双速刮板输送机、转载机、喷雾泵、乳化液泵、两部胶带输送机、两部绞车、3台小水泵。

工作面主要设备负荷情况见下明细表

设备名称

规格型号

电压等级V

数量

功率

液压牵引采煤机组

MG150/375-W

1140

1

375KW

双速刮板输送机

SGZ-630/400

1140

1

400KW

合计

775KW

乳化液泵站

XRB2B（A）80/20　

660

1

　37KW

喷雾泵站

BPW320/6.3K

660

1

45KW

调度绞车

JD-25

660

1

25KW

调度绞车

JD-11.4

660

1

11.4KW

刮板输送机

SGB-630/75

660

1

75KW

带式输送机

DTL-80/40

660

2

80KW

水泵

BQW15\60-9.2

660

3

27.6KW

合计

301KW

第二节移动变电站的选择：

根据工矿企业供电设计指导书公式（3-7）

St=Kde∑Pn/cos∮pj得

变压器的计算容量St=0.446×775/0.7=493.8KVA

式中：

∑Pn—用电设备额定功率之和。

经统计1912普采工作面1140V电压等级总负荷为775KW

Kde—需用系数：

即Kde=0.286+0.714×200/893.4=0.446

cos∮pj—变压器负载的加权平均功率因数,查表得0.7

Pn.m—容量最大的单台电动机额定功率。

校验：

根据工矿企业供电设计指导书公式3-6

SN.T≧St

式中:

SN.T：

变压器的额定容量，KVA

St：

变压器二次负荷的计算容量，KVA

查表选择KBSGZY—1000/10隔爆型移动变电站一台，其额定容量SN.T=1000KVA.额定电压为10KV/1.2KV.

第三节电缆选型

一、确定电缆的型号和长度

根据电缆的确定原则，全部选用煤矿用阻燃型电缆，高压电缆选用MYPTJ-（6/10KV）矿用屏蔽监视型橡套软电缆。

低压电缆选择型号为：

MYP0.66/1.14型矿用屏蔽橡套软电缆

根据电缆长度确定的原则：

从移变到电气列车MYP0.66/1.14型矿用橡套软电缆的总长度为L＝KinLto＝1.1×（400）＝440m

采煤机供电电缆考虑工作面长度为212m,配电点至工作面的距离为90m，则电缆长度为L＝KinLto＝1.1×（212+90）＝333m

采装煤溜机头电机电缆同上，采装煤溜机尾电机电缆

L＝KinLto＝1.1×90＝99m

二、电缆主芯线截面的选择

1）高压电缆截面的选择

向移变供电高压电缆截面选择。

首先按长时允许电流选择，有负荷统计可知1912普采面总负荷为775KW

根据公式:

Ica＝KX∑Pe／1.732Ue.cos∮

KX---电缆线路所带负荷的需用系数，

∑Pe——电缆所带负荷的额定功率之和。

cos∮——加权平均数

查《采区电气设备》表2-1中高档普采工作面需用系数计算公式：

KX＝0.286+0.714×（PN.max/∑Pe）

PN.max----该组设备中最大一台电机功率

∑Pe——该组设备中负荷的额定功率之和。

得：

KX＝0.446查表得加权平均数取0.7

Ica＝0.446×775/（1.732×10×0.7）=29A

校验：

Ica29A﹤138A

选择MYPTJ-3×35+3×16/3+3×2.5（6/10KV）矿用屏蔽监视型橡套软电缆。

2）、低压电缆的选择：

1、低压电缆由移变引出一根电缆供电气列车组用电：

根据公式:

Ica＝KX∑Pe／1.732Ue.cos∮

Ica＝0.446×775/（1.732×1.14×0.7）=250A

查《工矿企业供电设计指导》表7-12得知MYP3×95+1×35矿用橡套电缆载流量为250A.250A=250A

选择MYP3×95+1×35矿用屏蔽橡套软电缆。

（实际运行电流小于额定电流）

按正常工作时允许电压损失校验电缆截面。

移动变电站变压器的电压损失为△UT％=ST/SN.T（ur％×cos∮+ux％sin∮t）

=636/1000×（0.61×0.7+5.97×0.7）=2.93

△UT=△UT％/100×U2N.T=2.93/100×1200=35.16V

ux％=△PN.T/SN.T×100=6.1/1000×100=0.61

ur％=√（uZ％）2-（ur％）2=√62-0.612=5.97

干线电缆的电压损失为：

△Ums=Kde∑PNLms×103/UnrscAms

=0.446×775×440/（1.14×42.5×95）

=33V

采煤机支线电缆的电压损失（取采煤机负荷系数Klo=0.9,效率∩=0.9）为：

△Ubl=KLOPNLbI×103/UnrscAbI∩

=0.9×375×350×103/（1140×42.5×70×0.9）

=38.7V

低压电网总电压损失为：

△U=△UT+△Ums+△Ubl=106.86V

1140v电网允许电压损失为117V，其值大于106.86V，电缆截面满足电压损失要求。

2.另一低压电缆由上山变电室500KVA干式变压器引出另一根电缆供运输顺槽用电：

根据公式:

Ica＝KX∑Pe／1.732Ue.cos∮

Ica＝0.446×182.6/（1.732×0.66×0.7）=101.7A

查表MYP3×35+1×16电缆载流量为135A101.7A﹤135A

所以选择MYP3×35+1×16矿用屏蔽橡套软电缆。

第四节短路电流的计算

（1）BKD16-400馈电保护范围内的最小电流，是电缆换算后最远点的两相短路电流，即到45KW喷雾泵的距离。

在1912供电系统图中，各段电缆的换算长度为：

LH1=（L1+L2+L3+L4）αL=280×1=280m

LH2=L5α2=10×1.91=19m

式中：

从《煤矿电工手册》中查，换算系数α1、α2分别为1、1.36

（2）求从变压器到短路点的电缆换算长度之和为：

LH=LH1+LH2=280+19=299m

（3）根据变压器型号、容量、额定电压、阻抗压降查两相短路电流。

由于电压器是KBSG型、500KVA，二次额定电压为690，阻抗压降为4%，查《煤矿电工手册》可得到

Is·min

（2）=2244A

根据《工矿企业供电设计指导书》公式3-48计算：

3-49校验

计算：

Iop.s≧IN.St.m+∑I1N.T

校验：

Kr=Is·min

（2）／Iop.s≧1.5

计算结果见开关整定表

第五节开关整定计算

一、高压开关整定

短路保护定值计算，根据《工矿企业供电设计指导书》公式3-53：

Iop.s≧1.2/kT（IN.St.m+∑I1N.T）

式中：

kT——变压器一次侧的变比。

1.2——可靠系数。

IN.St.m——变压器所带负荷中，启动电流最大的一台电机的额定启动电流。

∑I1N.T——变压器所带负荷中除启动电流最大的一台（或同时启动的多台）电机的外，其它用电设备的额定启动电流之和，A。

校验：

Kr=Is·min

（2）／kTIop.s≧1.5

保护移变高压开关整定计算表：

高开型号

互感器变比

工作电流

过载整定

短路整定值

两相短路流（A）

灵敏度

PJG-200A/10

200／5

33

36.7

8.3

6210

2.2

二、低压开关的整定

低压开关均采用真空电磁启动器其保护装置均为电子保护器。

电子保护器的整定值Igz，仅以过载整定为基准。

Igz≧Ig（1.0-1.1）Ig

式中；Ig—工作电流，控制单台设备时，取为额定电流。

控制多台设备时按需用系数法计算。

计算结果见整定下表：

开关型号

负荷（KW）

工作电流（A）

两相短路电流

短路整定

过载整定

整定值

灵敏度

KJZ5-400

190.6

106

921

637

1.45

106

KJZ5-400

118.4

66

1178

396

2.97

66

BKD16-400

775

250

1917

1500

1.27

250

第六节设备布置

设备布置附：

设备布置图

机电列车共五节，第一节电缆车，第二节为6组合开关，第三节为平板车（照明综保、操作台），第三、第四节为电缆车，停放在十二顺槽距工作面50m处，随工作面的推进而移动，工作面每推进30m移动一次，用25KW绞车牵引。

机电列车架子车之间用链环连接牢固，列车固定时用液压支柱在架子车之间和前、后分别进行固定，防止跑车。

第七节安装标准及要求

1、系统内所有供电设施要严格按本设计要求进行配备，并按照图纸进行安装。

（附1912设备布置平面图、供电系统图）

2、移变摆放平稳、开关上架管理保证平稳、整齐。

3、接线工艺必须严格按照下列规定执行：

密封圈的内径与电缆的外径相差小于1mm，电缆伸入器壁长度为5-15mm

喇叭嘴、压线板不松动。

芯线与接线柱连接要整齐，无毛刺，卡爪不压绝缘胶皮，爬电距离，电气间隙符合要求。

（10KV不小于100ｍｍ、0.69KV不小于10ｍｍ）

接线完毕后清理开关接线腔，要求腔内无断丝、无杂物

4、设备安装必须符合防爆标准，防爆结合面应除锈并涂抹凡士林，电缆引出、入装置保证密封良好，严禁缺少弹簧垫或螺栓。

电气设备台台完好，杜绝失爆，台台设备均挂牌管理，并设专人负责。

5、系统内所有供电设施的各种保护齐全，必须动作灵敏、可靠。

6、电缆吊挂整齐，（电缆悬挂点间距，在水平巷道或倾斜巷道内不得超过3m）。

小型电器设备保持完好，并上架摆放。

7、接地标准要求

A、移动变电站的保护接地连接在下山变电室的接地母线上，主接地极用两块厚度为100mm、长度为1000mm、宽度为800mm的钢板制成，分别设置在采区临时水仓（皮带巷）和轨道巷8顺槽废弃的无极绳配重硐内。

接地母线用截面积为100mm2的镀锌铁线制成，连接导线用截面积为50mm2的镀锌铁线制成。

B、局部接地极共设置五处，辅助接地五处，（详见接地系统图）

局部接地极的设置，用直径为22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根钢管上钻10个直径不小于5mm2的透空，2跟钢管相距10m.并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m，母线用截面积为100mm2的镀锌铁线制成，连接导线用截面积为50mm2的镀锌铁线制成。

辅助接地极用直径为22mm、长度为1m的1根钢管制成，每根钢管上钻10个直径为5mm2的透空，连接导线用MY4*1.5的矿用橡套电缆连接，辅助接地极与主接地极之间的距离应大于5米。

C、接地母线两端必须用线鼻子压接，连接导线与设备外壳连接的一端也必须用线鼻子压接，另一端绑扎与母线上，绑扎长度应大于100mm，保证连接点的接触良好，用螺栓压接必须紧固。

D、局部接地极可设在巷道水沟内或附近的潮湿处

8、安装由机电一队负责。

9、安装完毕后，由机电科牵头组织相关人员进行验收，验收合格后，申请相关部门送电调试。

附：

验收表

10、调试期间机电科负责人必须亲临现场把好安全关，调试正常后恢复井下各地点供电。

根据我矿供电负荷合理整定保护值并记录存档。

第八节安全管理

1、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，必须切断电压、检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于1%时，再用与电源电压相适应的验电笔检查；检验无电后，方可进行导体对地放电。

所有开关的闭锁装置必须能可靠的防止擅自送电、防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，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有权取下此牌送电。

2、非专职人员不得擅自操作电气设备。

3、电气设备不应超过额定值运行，防爆电气入井前，应检查其“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。

4、井下防爆电气设备的运行、维修和修理，必须符合防爆性能的各项技术要求。

防爆性能遭受破坏的电气设备，必须立即处理或更换，严禁继续使用。

5、电气设备的隔爆外壳应清洁、完整无损并有清晰的防爆标志。

6、电缆引入装置接线嘴应完整齐全紧固，密封良好。

7、电气设备必须使用综合保护开关、风电闭锁等安全保护装置；自动