采区变电所设计9.docx
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采区变电所设计9
目录
第一节采区变电所位置的选择---------------------------
1.1采区供电对对电能的要求-----------------------------、
1.2费用和环境要求--------------------------------------------------------
第二节采区变压器的的选择----------------------------
2.1采区变压器的的确定------------------------------
2.2供电方式及电压等级的确定------------------------------
第三节采区供电系统图--------------------------
第四节电缆的的选择-------------------------------
4.1第一配电点电缆的选择----------------------------
4.2第二配电点电缆的选择-----------------------------
4.3第三配电点电缆的选择-------------------------------
4.4第四配电点电缆的选择-------------------------------------
第五节低压控制电器的选择-------------------------------
5.1选变压器二次总馈电开关--------------------------------
5.2选分路配电开关-----------------------------------
5.3各配电点起动器的选择------------------------------
第六节过流保护整定-----------------------------------
6.1第一配电点过流保护整定------------------------------
6.2第二配电点过流保护整定-------------------------------------
6.3第三配电点过流保护整定-------------------------------------------
6.4第四配电点过流保护整定
第七节采区变电所的防火措施-
第八节附表
第八节附图-
第一节采区变电所位置的选择
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；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°，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。
采区变电所位置选择决定于采区供电电压、供电距离、供电负荷情况。
1.1采区供电对对电能的要求--
1、电压允许偏差
电压偏差计算公式如下：
电压偏差＝×100%
《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：
（1）10KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—－7%；
（2）低压照明用户为+5%—－10%。
2、三相电压不平衡
根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：
电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。
在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。
3、电网频率
《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15543—1995）中规定：
电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值
可放宽到+5%HZ—－5%HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。
4、波形
正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。
5、供电可靠性
供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。
1.2费用和环境要求
采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。
在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。
根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。
在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。
所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。
第二节采区变压器的的选择
2.1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。
2.2供电方式及电压等级的确定
根据题意及附录表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。
2.3用电设备分组及配电点的数量及位置确定
根据表附录表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。
第三节采区供电系统图
若选择一台变压器，则应将高压配电箱、低压总馈电开关和漏电继电器改为一台。
表8-2采区负荷统计表
第四节电缆的的选择
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
第五节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
第六节过流保护整定
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J
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