煤矿综掘供电设计.docx
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煤矿综掘供电设计
一、采区自然条件概况
1）采区地点：
下五采左三副巷
2）施工队组：
618队
3）掘进工作面煤岩别：
半煤岩
4）掘进方式：
综掘
5）巷道类别：
开拓
6）施工断面：
7.82米2
7）施工长度：
570米﹒煤层平均厚度1.7m﹒
煤质中硬﹒容重1.32t／m3﹒
8）坡 度：
+10°
9）支护方式：
锚杆、钢带
10）施工日期：
2个月
11）瓦斯等级：
高沼气
12）通风方式：
压入式
二、提报说明：
（1）本报告按综掘方式设计，如遇断层等特殊情况改变掘进方法时，将重新补报供电方案。
（2）因各种原因所限变比为6/0.69kv干变外设检漏且两馈电共用一台检漏。
（3）供电设计系统为双风机双电源，风机自动转换灵敏可靠（附图一），瓦斯监测系统灵敏可靠（附图二）
三、设备选择：
（1）根据地质资料查明，工作面倾角平均10°左右，施工断面比较大，选用了S150J掘进机，该机爬坡能力强（±18°），截割硬度≤80Mpa，截割面积23㎡，并且截割部电机采用双速切换水冷方式，洒水、消尘采用内外喷雾方式。
（2）运输设备工作面采用SJ—80皮带，上山采用SJ—80皮带，平巷采用三台SJ—150皮带至漏煤眼。
（3）根据供电电压等级东主运变电所配出线电压为10KV，采区综掘机为1140V，其余为660V，激光及照明为127V，负荷要求选用一台国产KSGZY－500干变和一台西德THEB-400干变，开关选用QBZ系列真空磁力起动器，绞车开关暂用QC83系列磁力起动器。
四、安装要求
1、掘进机井下安装工作必须按厂家使用维护说明书安装，各种液压件油缸应集中管理，轻拿轻放以免损坏。
2、管接头连接部件要用棉纱绑扎好，防止进杂物和损坏。
3、皮带机头至贮带仓必须有水泥基础，溜子与皮带搭接高度不得低于0.4米，皮带要保持平直，附件齐全，每隔50米设一道防跑偏装置。
4、每个转载点设有20米消尘管路，灭火用具，设一台电话，皮带道每隔30米设一台照明灯，要有尾控装置。
5、电气设备安装包括小型电气设备要台台防爆，完好率必须达到95％以上。
6、风机前必须设全断面洒水消尘设施。
7、电缆和风筒、风水管要分侧吊挂，电缆吊挂合格率要达到95％以上。
8、掘进所有回风流中的电气设备必须受风电瓦斯电闭锁控制。
五、安全技术措施
（1）各开关包括变压器低压馈电整定均执行本报告，若有变动必须经机电技术员重新核算，允许方可进行调整。
（2）综掘机启动必须设予警信号，机前严禁有人工作，机器各种电气保护严禁甩除。
（3）停电顺序：
先停低压开关，再停高压开关，先停起动器，再停隔离开关，送电与上顺序相反。
（4）高压接线盒应设合格的接地装置，接地线应采用截面不小于100mm2的镀锌铁线。
（5）采区入井设备必须经防爆检查合格，二证一标志齐全，失爆设备禁止投入运行，新安装的电气设备投入运行之前应对绝缘电阻和接地电阻进行测定。
（6）普通型电气仪表必须在瓦斯浓度＜1％以下地点使用。
（7）井下防爆电气设备的运行、维护和修理必须符合防爆性能的各项技术要求。
（8）井下不得带电检修、搬迁电气设备电缆，检修或搬迁前必须切断电源，检查瓦斯浓度低于1％时，再用与电源电压相适应的验电笔校验，无电后方可进行导体对地放电，所有开关在断电后应闭锁，并悬挂“有人作业、禁止送电”牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。
（9）供电系统的电缆必须是阻燃型并悬挂整齐和风水管路分挂，高低压电缆之间距离要大于100mm，电缆严禁带电盘圈和∞字，电缆接线符合工艺要求、防爆要求。
（10）坚持使用检漏继电器，并动作可靠，每日试验一次，做好记录，有故障供电线路禁止送电运行。
（11）非专职电工不得检修电气设备，只须持有电工证书者方可独立工作。
（12）对设备每日进行一次全面检查，对开关每日进行一次防爆性能外部检查，每班由专职电工对电缆外皮进行一次检查。
（13）掘进工作面及回风流设备必须有可靠风电联锁和瓦电闭锁装置，并每日试验一次，留有记录。
（14）禁止带电处理、寻找电气故障，停送高压设备主回路时必须戴绝缘手套、穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。
（15）两台馈电用一台检漏时的安全措施：
1）跳闸线圈必须接在同一相电源上。
2）两台馈电开关的跳闸线圈间串接一台防爆耐压大于660伏开关，检修时必须停此开关锁好，避免负荷侧带电。
3）检漏继电器的电源只须与一台馈电开关连接，如需停止此台开关应停靠，而另一台继续运行时，将检漏继电器的电源改接到这台开关上。
如图所示：
六、供电说明：
三水平中央变电所至东主运变电所采用双电源供电，本区域三专系统电源由东主运变电所12＃分高防开关正常供电，生产系统电源由7＃分高防开关正常供电，同时也作为12＃分高防开关的备用电源，详见供电系统图。
七、采区供电设计计算：
（一）变压器容量的选择：
根据公式：
Sb＝Σpe×kx/cospdi
式中：
Sb－变压器计算容量KVA
ΣPe－由该变压器供电的设备功率之和KW
Kx－需用系数
COSPai－电动机平均加权功率因数
1、1140伏系统变压器的计算容量（以下简称Ⅰ＃系统）
其中：
ΣPe＝216kw
Kx＝0.4+0.6Pd/ΣPe＝0.4+0.6*150/216＝0.81取0.8
COSPdi取0.85。
得：
Sb＝203KVA
据计算知利用现有THEB--400变比10/1.2kv干变能够满足供电要求。
2、660伏生产电源系统变压器计算容量（简称Ⅱ＃系统）
其中：
ΣPe＝439kw
（因备用风机运转，工作面无电所以不参与统计）
Kx＝0.286+0.714Pd/ΣPe＝0.5
Kx取0.5，COSPdi取0.7
得：
Sb＝313KVA
选用KSGZY－500变比10/0.69kv干变满足供电要求
3、660伏专用电源系统变压器的计算容量（以下简称Ⅲ＃系统）
其中：
ΣPe＝P618+P25＝67kw
Kx＝0.286+0.714*30/320＝0.68；Kx取0.7
COSPdi取0.75
得：
Sb＝55KVA
选用KSJ2－320变压器能够满足供电要求
（二）电缆的初选和电压损失验算：
1、按满足机械强度和巷道布置初选电缆截面和长度
公式：
LSα＝αLSH＝1.1LSH
式中：
LSα－电缆所需实际长度
LSH－巷道的实际长度
α－吊挂余量系数
橡套电缆10％余量，铠装电缆5％余量。
各段电缆型号、长度见表六。
2、按长时允许电流校验电缆截面积
原则：
Iy＞Ig
其中：
Iy：
电缆长时允许流过负荷电流（Ａ）
Ig：
实际流过电缆的工作电流（Ａ）
根据公式：
Ig＝ΣPe×Kx×103∕
×Ve×COSPdi
①Ⅰ＃系统：
已知Ve＝1140V、ΣPe＝216KW、Kx＝0.8
COSPdi＝0.85、Ig＝103A
计算得知选用UPQ3X502电缆满足供电要求
②Ⅱ＃系统：
已知Ve＝660V、ΣPe＝241.4KW、Kx＝0.75
COSPdi＝0.8、Ig1＝99A、Ig2=175A
因考虑设备负荷选用两条U－1000 3×702电缆分别供电，满足供电要求。
③Ⅲ＃系统：
已知ΣPe＝55KW、Ve＝660V、Kx＝0.7
COSPdi＝0.75、Ig＝59A
计算得知：
选用U－1000 3×502电缆满足要求
3、电缆电压损失验算
整个线路允许电压损失值
660伏：
△V总＝V2e－0.95Ve＝690V－627V＝63V
1140伏：
△V总＝V2e－0.95Ve＝1200V－1083V＝117V
1）变压器电压损失：
公式：
△VB＝β（URCOSx+UxSinx）×V2e/100
式中：
β：
负荷系统，β＝Sb/Se
UR：
变压器阻抗百分数，UR＝△P/10Se
Ux－变压器电抗百分数
Ux％＝〔（UK％）2－（UZ％）2〕1/2
UK％－变压器绕组阻抗压降百分数
COSPdi平均功率因数
2）干线电缆损失
根据公式：
△Vg＝ΣPe*Kx*Lg*103/D*Ve*Sg
式中：
LG＝干线电缆实际长度
D－电导率 铜芯42.5m/Ωmm2
SG－选用电缆截面
3）支线电缆损失：
△VZ＝PZ*KX*LZ*103/DVeSZη
式中：
LZ：
支线实际电缆长度
SZ：
支线选用电缆截面
η：
机械效率取0.9
（1）Ⅰ＃系统：
①变压器电压损失：
β＝216/400＝0.54UR％＝3400/5000＝0.68％
Uk％＝4%Ux％＝3.94％ COSx＝0.85
对应Sin＝0.52
得：
△VB＝19.8V
②干线电压损失：
ΣPe＝216KW、Sg＝70、Lg＝1300M、Kx＝0.8、Ve＝1140V
△Vg＝42.9V
③支线电压损失：
SZ＝70、LZ＝100、Kx＝0.8、η＝0.9
△VZ＝2.4V
△Vg＝19.8V+2.4V+42.9V＝65.1V＜117V
验算后知电缆初选合理满足供电要求。
（2）Ⅱ＃系统：
①变压器电压损失：
β＝439/500＝0.87、UR%＝0.68、Ux%＝3.94%
V2e＝690V、COSx＝0.8、对应Sinx＝0.6
△VB＝17.85V
②干线电压损失：
（选Js—150一台皮带线路此供电距离长）
根据负荷分配分段计算：
Ve＝660V、Kx＝0.75
ΣVg＝34.9V
③支线电压损失：
Sz=35、Lz=100M、PZ=75KW、KX=0.75
△VZ=6.5V
△V总=△VB+Σ△Vg+△VZ=59.25V＜63V
验算后知电缆初选合理满足供电要求。
（3）Ⅲ＃系统：
①变压器电压损失：
β=67/320=0.15、查变压器技术特征表得：
UR%=1.9%、UX=4.09%
V2e=690V、COSx=0.75、对应Sinx=0.66
△VB=3.63V
②干线电压损失：
ΣPe=67KW、KX=0.7、LG=1200M、Ve=660V、Sg=50
△Vg=52.5V
③支线损失：
PZ=18.5KW、KX=0.7、LZ=50M、SZ=25
△Vg=2V
△V总＝58.13V＜63V
验算后知电缆初选合理满足供电要求。
（三）短路电流计算：
1、两相短路电流的计算：
（公式计算法）
I
（2） d＝V2e/2（∑R2+∑X2）1/2
式中：
V2E－变压器二次侧的开路电压（V）
∑R－短路回路内一相电阻的总和（Ω）
∑X－短路回路内一相电抗的总和（Ω）
2、阻抗计算：
1）1140伏阻抗计算Ⅰ＃系统：
①电源电抗：
Xj=V2E2/Sd=（1.2）2/50=0.0288（Ω）
式中：
Xj－折合变压器二次侧的系统电抗Ω/相。
V2e－变压器二次侧额定电压 KV
Sd－电源一次侧母线上的短路容量选取50MVA
②高压电缆的阻抗计算（折合变压器二次值）
Rg＝R0L/K2＝0.5292ΩK＝6/1.2＝5
Xg＝X0L/K2＝0.0702Ω
式中：
R0＝L/DS＝1000/48.6×35＝0.587/Ω/KM
X0＝0.08Ω/KM6KV值
D－电导率 48.6m/Ωmm2
③变压器阻抗计算：
RB＝△P/3I2 e＝2300/3×1922＝0.0294Ω
XB＝10VX*V2e2/Se＝0.1584Ω
（4）低压电缆阻抗值计算（换算成标准502电缆值并折成65℃值）
RL＝1.18R0L=0.3806Ω XL＝X0L=0.0858Ω
R0＝0.38Ω/KM（20℃值） X0=0.081Ω/KM
（5）两相短路电流：
I
（2）d1＝1376A
2）660伏阻抗计算Ⅱ＃系统
（1）系统电抗：
Xj＝U2E2/Sd＝0.692/50＝0.0095Ω
（2）高压电缆的阻抗计算（折合变压器二次值）
Rg＝R0L/K2＝0.4704Ω变比：
K＝6/0.69＝8.7
Xg＝X0L/K2＝0.0624Ω
（3）变压器阻抗计算：
RB＝△P/3I2e＝3400/3×4172＝0.0065Ω
XB＝10VX*V2e2/Se＝10×3.94×（0.69）2/500＝0.0375Ω
（4）低压电缆阻抗值（换算成标准502电缆值并折成65℃值）
编号
电阻值
电抗值
编号
电阻值
电抗值
L1
0.0291
0.0526
L2
0.0008
0.0016
L3
0.0246
0.0445
L4
0.0011
0.002
L5
0.0224
0.0405
L6
0.0013
0.0024
L7
0.0022
0.0040
L8
0.0022
0.0040
L9
0.0215
0.0388
L10
0.0019
0.0032
L11
0.3363
0.0607
L12
0.3838
0.0693
（5）计算步骤略得各点两相短路电流值如下：
Id12=3006A Id22=6127A
Id32=3304A Id42=6084A
Id52=3343A Id62=6034A
Id72=5852A Id82=5800A
Id92=3516A Id102=4000A
Id112=973A Id122=836A
3）660伏Ⅲ＃系统阻抗计算
（1）系统电抗
Xj＝U2E2/Sd＝0.692/50＝0.0095Ω
（2）变压器阻抗值查变压器技术数据表得：
KSJ2－320KVA变比6/0.69KV变压器
RB＝0.0286ΩXB＝0.061Ω
（3）低压电缆阻抗值计算：
RL＝1.18R0LXL＝X0L
（4）两相短路电流值：
Id2=587A
四、各开关继保整定及灵敏度校验：
1）过流整定：
IZ＞IDQ+ΣIE
灵敏度：
K＝Id
（2）/IZ≥1.5
2）熔体整定：
IR＝Iqe/1.8～2.5
灵敏度：
Kr＝ID
（2）/IR≥4～7
3）照明综保变压器一次熔体整定：
IR＝1.2～1.4Ie/Kb
灵敏度：
K＝Id
（2）/31/2KbIR≥4
4）JDB过载保护整定：
IＺ≤Ie
灵敏度：
K＝Id
（2）/8IZ≥1.2
电机参数见负荷统计表一，计算过程略，详见开关整定一览表三。
电气设备负荷统计表（表一）
用电设备
设备总数
每台设备电机数
电动机技术特征
设备名称
设备型号
额定容量（千瓦）
额定电压（伏）
额定工作电流（A）
额定起动电流（A）
备注
风机
2BKJ2×18.5
2
2
2×18.5
660
32
皮带机
SJ150
3
1
75
660
87
SJ80
2
1
40
660
46
水泵
1
1
45
660
52
绞车
1
1
25
660
28
掘进机
S150J
1
3
150
1140
90
55
1140
33
11
1140
7
矿用变压器技术参数表（表二）
型号
额定容量
额定电压
接线圈
阻抗电压%
损耗
线圈阻抗
Aa
AR
铁损
铜损
R
X
THEB-
400/6/1.2
400
6KV/
1140V
YY-12
068
3.94
2600
3300
0.0013
0.375
KSJ2
320
6KV/
660V
YY-12
1.9
4.9
1000
4000
0.0588
0.104
KBSGZY-500/6
500
6KV/
660V
YY0-YD11
0.68
3.94
2100
3500
0.0427
0.0068
开关选择继保整定一览表（表三）
开关编号
开关型号
负荷容量（KW）
工作电流（A）
整定电流值
线路末端两机短路电流值（A）
灵敏度
电磁元件脱机器
热元件
熔体
JDB
1
QBZ-200
37
32
35
587
2.0
2
QBZ—80
37
32
35
587
2.0
3
DW80—350
167
146
400
836
2.06
4
QBZ—80
37
32
35
836
2.98
5
QBZ—200
167
146
150
836
5.57
6
QBZ—120
75
86
90
5856
8.12
7
QBZ—80
4.0
4.5
6
5800
138
8
QBZ—120
40
45
45
3516
9.7
9
QBZ—80
4.0
4.5
6
4000
95.2
10
QBZ—120
40
45
45
913
2.7
11
QBZ—80
4.0
4.5
6
836
19.9
12
DW80—350
203
177
400
3006
7.5
13
QBZ—120
75
86
90
3304
4058
14
QBZ—80
4.0
4.0
6
6084
144
15
QBZ—120
45
51
50
6304
15.0
开关选择继保整定一览表（表三）
开关编号
开关型号
负荷容量（KW）
工作电流（A）
整定电流值
线路末端两机短路电流值（A）
灵敏度
电磁元件脱机器
热元件
熔体
JDB
16
QBZ—120
75
86
90
3006
4.1
17
QBZ—80
4.0
4.5
6
6127
145
18
QJZ-400
216
95
100
970
1.21
19
QJZ-315
20
21
供电线路末端电压一览表（表五）
线路编号
正常运行时
远端大容量电机起动时
末端电压（v）
压降（ΔＶ％）
起动电机容量、（KW）
起动电流（Ａ）
起动端电压（V）
压降（ΔＶ％）
Ⅰ#系统：
ΔＶ总=54Ｖ<63Ｖ
Ⅱ#系统：
ΔＶ总=62.7Ｖ<117Ｖ
Ⅲ#系统：
ΔＶ总=58.13Ｖ<63Ｖ
电缆表（表六）
序号
规格型号
长度（m）
最大安全电流
实际工作电流
备注
L1
V3×70+1×16
650
215
90
660V
L2
V3×25+1×10
20
113
6
660V
L3
V3×70+1×16
550
215
90
660V
L4
V3×25+1×10
20
113
6
660V
L5
V3×70+1×16
500
215
90
660V
L6
V3×70+1×16
30
215
90
660V
L7
V3×70+1×16
30
215
6
660V
L8
V3×70+1×16
480
215
50
660V
L9
V3×25+1×10
40
113
6
660V
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