梁北矿井下21采区泵房变电所供电系统的设计方案.docx
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梁北矿井下21采区泵房变电所供电系统的设计方案
21采区供电设计
设计：
检查：
审核：
批准：
编制时间：
2009年10月
梁北矿井下21采区供电初步设计说明
设计说明：
目前我矿21采区追排水工作已经完成，相关系统恢复工程正在进行；另外矿井对21采区进行眼神改造，根据生产技术科提供的延伸后的采区生产能力及生产布局和排水的要求，在按照《矿山电工学》及《煤矿安全规程》，综合考虑21采区的实际情况，对21采区永久供电系统进行设计，形成以下初步设计方案：
一、供电方式及设备配置：
1、采用高压6kv供电方式I回路从3#变电所出1趟MYJV223*95高压铠装电缆经北大巷、东皮带运输大巷、采区联合车场、21皮带运输下山、21中部联巷到21采区新中部泵房变电所，长度1700米；II回路从2#变电所出1趟MYJV223*95高压铠装电缆经北大巷、东皮带运输大巷、采区联合车场、21皮带运输下山、21下部车场联巷到21采区老中部泵房变电所，长度2100米；III回路从21车房变电所出1趟MYJV223*70高压铠装电缆，经21绞车房、21轨道运输下山到21采区新中部泵房变电所，长度650米。
从地面110KV变电站出一趟MYJV423*150高压铠装电缆经混合井井筒、混合井井底车场绕道、三顿卸载站、-550大巷、充电硐室、21上平台、采区联合车场、21皮带运输下山、21采区下部泵房变电所，长度3250米；从地面110KV变电站出一趟MYJV423*150高压铠装电缆经混合井井筒、混合井井底车场绕道、三顿卸载站、-550大巷、充电硐室、21上平台、采区联合车场、21轨道运输下山、21采区下部泵房变电所，长度3300米；从21中部变电所出一趟MYJV223*95高压铠装电缆（下部出线1#），经21轨道下山进入21采区下部变电所，全长900米；从21中部变电所（下部出线2#线）出一趟MYJV223*95高压铠装电缆经21皮带下山进入21采区下部变电所，全长950米；
2、在原来21中部变电所重新安装12台PBG-6型高压馈电开关，2台PBG-6-400作为进线开关，2台PBG-6-400为21下部变电所出线，1台PBG-6-400为联络开关，1台PBG-6-400为21中部泵房变电所出线，2台PBG-6-200瓦斯泵站馈电开关，1台PBG-6-200为备用开关，1台PBG-6-200为生产变压器控制开关，1台PBG-6-100为风机变压器控制开关。
3、在21采区原21中部泵房附近再增设一个新变电所，安装4台PBG-6型高压馈电开关，6台QBGZ-6-100高压真空电磁启动器；其中2台400A高爆开关为变电所进线开关，1台400A高爆开关为联络开关，1台400A高爆开关为下部变电所出线开关，6台200A高爆真空电磁启动器为水泵控制开关。
4、在21下部建一个变电所21下部变电所，变电所内安装14台PBG-6型高压馈电开关开关，其中7台PBG-6-400高压馈电开关，其中3台进线开关，2台联络开关，2台21下部泵房出线开关；5台PBG-6-200高压馈电开关，其中1台控制生产变压器，2台备用，2台瓦斯泵站高压；2台PBG-6-100高压馈电开关，其中1台综掘机控制开关，1台控制风机变压器。
5、21下部泵房变电所内共有16台高压开关，其中11台QBGZ-6-200高压真空电磁启动器控制11台水泵电机；5台PBG-6-400高压馈电开关，其中3台为进线开关，2台为联络开关。
6、生产变压器低压侧总控采用KBZ-800开关，共计2台，分支开关采用KBZ-400开关，共计10台；风机变压器低压侧总控采用KBZ-400开关，共计2台，分支开关采用KBZ-200开关，共计8台；
详见供电系统图
二、变电所所用电缆、电气设备一览表
设备名称
设备型号
数量
备注
高爆开关
PBG-6
35台
高压启动器
QBGZ-6
17台
变压器
KBSG-800KVA
2台
KBSG-315KVA
2台
馈电开关
KBZ-800/Z
2台
馈电开关
KBZ-400/Z
14台
馈电开关
KBZ-200
8台
照明综保
BZX-4
10台
高压电缆
MYJV4423*150
6650米
高压电缆
MYJV223*95
6400米
三、21采区生产负荷统计及变压器的选择：
（1）、21采区生产负荷统计（表1）
设备名称
电动机台数
额定功率（KW）
计算电流（A）
40T运输机
2
40*2
42
皮带机
4
40*4
42
皮带机
4
10*4
11
张紧绞车
4
4*4
4
绞车
10
11.4*6
12
绞车
8
40*8
42
潜水泵
4
5.5*4
6
给煤机
2
18.5*2
16
潜水泵
5
22*5
23
扒矸机
2
18.5*2
20
喷浆机
3
5.5*3
6
钻机
3
55*3
60
照明综保
10
4*10
4
合计
60
1111.9
1217
（2）21采区局扇风机负荷统计
设备名称
电动机台数
额定功率（KW）
计算电流（A）
局扇风机
4
30*2*4
32
合计
4
240
128
2、变压器容量的确定
（1）生产总负荷：
∑PN=1111.9KW
Kde=0.4+0.6Pmax/∑PN=0.4+0.6*55/1111.9=0.430加权功率因数cos∮wm取0.7
求得Sca.t1=∑PN*Kde/cos∮wm=1111.9*0.430/0.7=683KVA,故选KBSG-800/0.66型变压器作为21采区生产变压器满足要求。
（2）局扇风机总负荷：
∑PN=240KW
Kde=0.4+0.6Pmax/∑PN=0.4+0.6*30/300=0.46加权功率因数cos∮wm取0.7
求得Sca.t1=∑PN*Kde/cos∮wm=240*0.46/0.7=158KVA,故选KBSG-315/0.66型变压器作为21采区风机专用变压器满足要求。
四、21中部变电所及21中部泵房变电所开关及电缆选型：
1、21中部房变电所1#进线开关所带正常运行负荷为1台800KW生产变压器、，采面高压。
井下高压配电装置的额定工作电流IN，不应小于其所控制的设备或线路长时间最大工作电流Ica，即IN≥Ica
Ica=
Ica——该高压配电装置所带用电设备的总负荷电流测算到高压侧的值，A；
——该高压配电装置所带设备的额定功率之和，W；
Ksc——变压器的变比；
COS
——一组用电设备的加权平均功率因数；
Kde——需用系数，取0.43；
生产长时间最大工作电流为：
Ica1=
=
=64.2（A）
采面高压长时间工作电流为（一台1000KVA，一台630KVA变压器，一台800KVA变压器）：
移变实际工作电流只达到额定电流的70%
Ica2=（SNT1+SNT2+SNT3）*70%/1.732*VN=2430/1.732×6=163.6（A）
并且两个采面不同时出煤。
1#进线长时间工作电流为：
Ica=Ica1+Ica2=64.2+163.6=227.8（A）
查表得：
YJV22-3*95（6KV）型高压铠装电缆的长时载流量为255A，环境温度取25度，查表知校正系数为1，KIp=255A>Ica=227.8A满足要求。
264.6﹤400A
所以21中部泵房变电所1#进线高压馈电开关选用PGP43-6-400型高压馈电开关满足要求,联络开关亦选用PBG-6-400型高压馈电开关，共两台。
2、21中部变电所2#进线所带正常运行负荷为1台355KW水泵电机，1台315KVA变压器，1台800KVA变压器，1台340KW综掘机,瓦斯泵站负荷为436KW（1台315KW电机，1台110KW电机，2台5.5KW水泵）。
风机最大长时间工作电流为：
Ica1=
=240/
*0.66*8.7*0.8=240/
*0.66*8.7*0.8=30.1（A）
生产最大长时间工作电流：
Ica2=
=1111.9*0.43/
*0.66*8.7*0.75=64.2（A）
水泵电机额定工作电流：
I1=355/
*6*0.85=40.2（A）
瓦斯泵站长时间工作电流：
Ic1=∑Pe/
*0.66*8.7*cos
=436/
*0.66*8.7*0.85=51.6（A）
综掘机长时间工作电流：
Ic2=∑Pe/
*1.2*5*coswn=250/
*1.2*5*0.8=30.1（A）
2#进线长时间工作电流为：
Ica=Ica1+Ic2+I1+Ic2+Ic3=30.1+64.2+40.2+51.6+30.1=216.2（A）
216.2A﹤400A
所以21中部变电所2#进线高压馈电开关选用PBG-6-400型高压馈电开关满足要求,联络开关亦选用PGP43-6-400型高压馈电开关，共两台。
查表得：
YJV22-3*95（6KV）型高压铠装电缆的长时载流量为255A，环境温度取25度，查表知校正系数为1，KIp=255A>Ica=216.2A满足要求。
3、21中部变电所下部出线开关与21下部变电所相应进线开关型号相同，计算见21下部变电所开关及电缆选型。
4、21中部变电所控制1#KBSG-800/0.66变压器高压配电装置的选择
KBSG-800/660变压器额定工作电流：
INT=800/1.732*VN=800/1.732*6=96.2A<200A
故选用PBG-6-200高压馈电开关满足要求
5、控制KBSG-315/660变压器高压配电装置的选择
KBSG-315/660变压器额定工作电流为：
INT=SNT/1.732*VN=315/1.732*6=30.3A<100A
故选用PBG-6-100高压配电装置满足要求
6、控制综掘机高压配电装置的选择
340KW综掘机额定工作电流为：
Ica=Pn/1.732*VN=340/1.732*6=40.1A<200A
故选用PBG-6-100高压配电装置满足要求
7、采面高压配电装置的选择：
（1）、配电装置额定电压：
选定为6KV.
（2）、配电装置的额定电流大于变电站的最大时工作电流。
（3）、移动变电站的最大工作电流
采面分别使用KBSGZY-630/0.66一台、KBSGZY-1000/1.14一台、KBSGZY-800/1.14一台。
KBSGZY-630/660移动变电站的额定电流为：
INT1=SNT1/1.732×VN=630/1.732×6=60.6A
KBSGZY-1000/1.14移动变电站的额定电流：
INT2=SNT/1.732×VN=1000/1.732×6=96.2A
KBSGZY-800/1140移动变电站的额定电流：
INT2=INT3=SNT/1.732×VN=800/1.732×6=77A
总电流INT=INT1+INT2+INT3=60.6+96.2+77+=233.8A
INT=233.8A﹤400A
所以选用BGP43-10-400高压馈电满足要求
8、瓦斯泵站高压控制开关的选择：
上面计算瓦斯泵站高压最大长时工作电流为51.6，所以选用PBG-6-200高压馈电满足要求。
两台瓦斯泵站控制开关互为备用，型号相同。
9、21中部泵房变电所2#进线开关的选择：
所带负荷为最大为2台355KW水泵电机，计算电流为：
Ie=Pe/
*6*coswn=2*355/
*6*0.85=80.4（A）
Ie=120.6A﹤400A
所以选用PBG-6-400高压馈电满足要求.
21中部变电所21泵房出线开关与21泵房变电所2#进线开关型号相同。
10、21中部泵房变电所1#进线开关的选择：
所带负荷为最大为3台355KW水泵电机，计算电流为：
Ie=Pe/
*6*coswn=3*355/
*6*0.85=120.6（A）
Ie=120.6A﹤400A
所以选用PBG-6-400高压馈电满足要求.
21中部变电所21泵房出线开关与21泵房变电所2#进线开关型号相同。
11、备用开关都选为PBG-6-200高压馈电开关，共2台
12、水泵电机额定电流为
Ie=Pe/
*6*coswn=355/1.732×6×0.85=40.2A
Ie=40.2A﹤200A
所以选用QBGZ-6-200高压真空磁力启动器满足要求，共6台
五、21下部变电所及21下部泵房开关及电缆选择：
30台高压开关及三趟进线的选型：
1、21下部变电所1#进线所带负荷为瓦斯泵站高压，最大工作电流为51.6A，同时带有一台PBG-6-200备用开关，此开关选用PBG-6-400高压馈电开关，联络亦选用次开关，共2台。
2、21下部变电所2#进线所带最大负荷为21下部涌水时，运行2台680KW水泵电机，最大工作电流为：
Ica=Pe/
*6*coswn=2*680/1.732*6*0.85=154.0（A）＜400A
所以此进线开关选用PBG-6-400高压馈电开关满足要求，联络亦选用此开关，，21下部变电所泵房出线3#与21下部泵房变电所3#进线开关相同，都选用此种开关，共4台。
3、21下部变电所3#进线所带最大负荷为21下部涌水时，最大运行3台680KW水泵电机及1台315变压器，最大工作电流为：
Ica=Pe/
*6*coswn+INT1=3*680/1.732*6*0.85+30.3=261.2（A）＜400A
所以此进线开关选用PBG-6-400高压馈电开关满足要求，联络亦选用此开关，，21下部变电所泵房出线3#与21下部泵房变电所2#进线开关相同，都选用此种开关，联络开关亦选用此开关，共4台。
查表得：
YJV42-3*150（6KV）型高压铠装电缆的长时载流量为330A，环境温度取25度，查表知校正系数为1，KIp=330A>Ica=261.2A满足要求，所以3#进线与21下部泵房变电所2#出线都选用YJV42-3*150（6KV）型高压铠装电缆满足要求。
4、21下部泵房变电所1#进线在下部涌水时最多带有4台680KW水泵电机，此时负荷最大，负荷为：
Pe=4*680=2720KW；
水泵电机额定工作电流为：
Ie=Pe/
*6*coswn=2720/1.732*6*0.85=307.9（A）
所以进线最大工作电流为
Ie=307.9A﹤400A
所以1#、2#进线高压馈电开关选用PBG-6-400型高压馈电开关满足要求，联络开关都选用此类型，共3台。
查表得：
YJV42-3*150（6KV）型高压铠装电缆的长时载流量为330A，环境温度取25度，查表知校正系数为1，KIp=330A>Ica=307.9A满足要求，所以1#进线都选用YJV42-3*150（6KV）型高压铠装电缆。
2、21下部泵房变电所3#进线在下部涌水时最多带有两台680KW水泵电机，此时负荷最大，
水泵电机额定工作电流为：
Ica=Pe/
*6*coswn=2*680/1.732*6*0.85=154.0（A）
所以进线最大工作电流为
Ie=154.0A﹤400A，
所以3#进线高压馈电开关选用PBG-6-400型高压馈电开关满足要求，联络开关都选用此类型，共2台。
查表得：
YJV22-3*95（6KV）型高压铠装电缆的长时载流量为255A，环境温度取25度，查表知校正系数为1，KIp=255A>Ica=154.0A满足要求，所以3#进线选用YJV22-3*95（6KV）型高压铠装电缆。
3、21泵房水泵开关选型：
水泵电机额定电流为：
Ie=Pe/
*6*coswn=680/1.732*6*0.85=76.9（A）
Ie=76.9A﹤200A
所以所有的680KW水泵电机选用QBGZ-6-200型高压真空电磁启动器满足要求，21下不泵房所有水泵电机开关都选用此类开关，共计11台。
六、低压开关的选择：
1、生产电总控开关的选择：
如表1统计：
生产总负荷：
∑PN=1111.9KW
设备同度系数Kde=0.4+0.6Pmax/∑PN=0.4+0.6*55/1111.9=0.430加权功率因数cos∮wm取0.7，
求得额定工作电流为：
Ie=∑PN*Kde/
*0.66*cos∮wm
=1111.9*0.430/
*6*0.7
=598A﹤800A。
所以总控开关选用KBZ-800馈电开关可满足要求。
分支开关的选型：
（1）掘进工作面正常的设备有2台40KW皮带，1台10KW简易皮带，1台40KW溜子，一台25KW绞车，4台11.4KW绞车，3台1.8KW煤电钻，3台4KW照明信号综保,2台5.5KW水泵，1台55KW钻机。
生产总负荷：
∑PN=2*40+10+40+25+4*11.4+3*1.8+3*4+2*5.5+55=284KW
设备同度系数取0.6，加权功率引述取0.7，
求得额定工作电流为
Ie=∑PN*Kde/
*0.66*cos∮wm
=284*0.6/
*0.66*0.7
=212.9A﹤400A
所以掘金工作面分支开关选用KBZ-400A馈电开关。
（2）开拓工作面正常的设备有2台40KW皮带，1台10KW简易皮带，1台18.5KW扒矸机，1台5.5KW喷浆机溜子，一台40KW绞车，1台25KW绞车，2台11.4KW绞车，2台4KW照明信号综保,2台5.5KW水泵，1台55KW钻机。
生产总负荷：
∑PN=2*40+10+40+25+18.5+5.5+2*11.4+2*4+2*5.5=220.8KW
设备同度系数取0.6，加权功率引述取0.7，
求得额定工作电流为
Ie=∑PN*Kde/
*0.66*cos∮wm
=220.8*0.6/
*0.66*0.7
=165.6A﹤400A
所以开拓工作面分支开关选用KBZ-400A馈电开关满足要求。
所以生产电侧分开关都选用KBZ-400A馈电开关，共计6台。
2、风机电总控开关的选择：
风机电总负荷：
∑PN=4*60=240KW
设备同度系数Kde取1，加权功率因数cos∮wm取0.8，
求得额定工作电流为：
Ie=∑PN*Kde/
*0.66*cos∮wm
=240*1/
*0.66*0.8
=262.4A﹤400A。
所以风机点总控选用KBZ-400开关满足要求
风机电分支开关负荷为1台60KW风机，
额定电流为：
Ie=PN/
*0.66*cos∮wm
=60/
*0.66*0.8
=65.6A
所以风机分支开关选用KBZ-200开关满足要求。
所以所有风机分支开关选用KBZ-200开关，共计4台。
（详见供电系统图）
七、井下照明：
工作面运输巷及机电硐室均设置固定照明，照明电源分别取自井下就近变电所的变压器低压电源或就近工作面巷道口低压电源。
照明开关使用ZXZ-4照明综保，使用DJS20-127Y防爆白炽灯,照明线路采用MY-0.38/0.66煤矿用阻燃线套电缆。
机电科
2009年10月10日
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