煤矿采区供电设计.docx

1、煤矿采区供电设计范家梁煤矿九采区供电设计摘 要本采区供电设计从实际出发,进行了系统分析,除满足一般设计规程及规范要求外,还满足,的具体要求和标准.本设计变压器选用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站；高压开关和与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空配电装置，和低压矿用隔爆型真空馈电开关；控制负载的开关选用矿用隔爆型真空启动器；高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。通过短路电流、开关继电保护整定的计算和保护接地的确定，使其设计可靠性高，功能完善，组合灵活以及功耗低，保证采区供电安全，经济、高效、平稳运行。关键词：供电设计 选用 变压器 开关 电缆一、 原

2、始资料：1、 井田设计能力60万吨/年。2、 井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。3、 矿井瓦斯等级：低等级。4、 采区煤层倾角：1832/265、 设计煤层:K2=1.762.15m/2.15m。二、 设计要求：1、 设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规程、煤矿井下供电设计技术规定。2、 设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。3、 设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，节约能源。4、 设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。1范家梁矿九采区供电设计第一节、采区变电所位置的确定

3、一、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（GB 1232590）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）35KV及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%5%；（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

4、偏差（GB/T 155431995）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% HZ5% 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。二、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

5、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 拟定采区供电系统的原则一、采区高压供电系统的拟定原则1、供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，每个采区应为一回路；2、双电源进线的采区变电所，应设

6、置电源进线开关；3、采区变电所的高压馈出线采用专用的高压配电装置。二、采区低压供电系统的拟定原则1、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省；2、原则上一台启动器只能控制一台设备；3、当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷；4、变压器最好不要并联运行；5、从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；6、工作点配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线；7、供电系统应尽量避免回头供电；8、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；9、局

7、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。在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）实施。第三节 采区主要设备根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型如下：采区主要设备选型表序号设备名称设备型号台数电动机安装地点功率kw电压v1刮板输送机SGZ-730/2641台21321140工作面2滚筒式采煤机MG300-W1台23001140工作面3转载机ZYC-281台132660顺槽4胶带输送机SDZ-1501台150660顺槽5破碎机PEM980851台85660顺槽6乳化液泵站MRB-125/32

8、1套901140顺槽7喷雾泵站XPB-250/551套301140顺槽8液压安全绞车XAJ-221台22660顺槽9胶带输送机SD-80X1台160660上山第四节 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定一、变压器选择注意事项变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。二、台数的确定采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原

9、因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。但是，若采区变电所的供电负荷中有一级负荷（如采区内分区水泵等）时，则变压器台数不得少于两台，以便保证供电的可靠性。三、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定本工作面采用MG300W型滚筒式采煤机为综合机械化采煤，为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。1、采区电压等级为1140V变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 9840.581/0.7815KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 600+264+90+30984KWKx需用系数，Kx0.40.63009840.58cospj

10、加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数，取1 根据计算结果选择KBSGZY-1000/10/1.2移动变电站一台。2、采区变电所变压器容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 5490.491/0.7384KVA式中：Pe变电所供电设备额定功率之和 Pe 132+150+85+22+160549KWKx需用系数，Kx0.40.6805490.49cospj加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数，取1 因采区变电所有一类及二类负荷,为保证供电可靠,所以根据计算结果选择KBSG-500/10/0.693干式变压器二台。第五节 采区低压供电网络的计

11、算一、电缆型号确定根据供电电压、工作条件、敷设地点环境，确定电缆型号为: MYP、MY、MYJV22 和MYCP型。其中MYP型电缆用于额定电压为1140V的设备，MYJV22型电缆用于高压开关至移变的电缆，MYCP用于采煤机组及工作面刮板运输机真空磁力启动器至电动机的电缆，其余所需电缆用MY型。二、电缆长度确定由式： LzLX式中: 系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05LX巷道实际长度m电缆长度计算结果表序 号地 点巷道长度（m）选取电缆长度（m）电 压备 注1Z1180200低压橡套2Z2185200低压橡套3Z3510低压橡套4Z45560低压橡套5Z53540低压橡套6Z6657

12、0低压橡套7Z790100低压橡套8Z810501105低压橡套9Z9180200低压橡套10G1120130低压铠装11G28590低压铠装12G3150160低压铠装三、选择支线电缆1、由机械强度初定电缆截面橡套电缆满足机械强度的最小截面用电设备名称 最小截面（mm2）采煤机组 3550可弯曲刮板输送机 1635一般输送机 1025回柱液压绞车 1625装岩机 1625调度绞车 46局部风机 46煤电钻 46照明 2.54查书得各电缆截面的长时允许电流IP值如下：主芯线截面mm24610162535507095长期允许电流A36466485113173198215260各支线电缆的实际长时

13、工作电流计算如下公式： In ( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 式中: In电缆中通过的实际工作电流AKx需用系数Pe 电缆所带负荷有功功率之和KWUe 电网额定电压Vpj电动机加权平均效率cospj加权平均功率因数1、满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为35 mm2，其IP=173A。采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流Iz1( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.6600103/1.73211400.90.9 112.5AIP=173AIz1112.5A采煤机组初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以采煤机组电缆截

14、面取35 mm2。、满足喷雾泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4 mm2，其IP=36A。喷雾泵站电缆Z2当中的实际长时工作电流Iz2( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.6130103/1.73211400.90.9 11.4AIP=36AIz211.4A喷雾泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以喷雾泵站电缆截面取4mm2。3、满足刮板输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16 mm2，其IP=85A。刮板输送机机组电缆Z3当中的实际长时工作电流Iz2( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.65264103/1.7

15、3211400.90.9 107.2AIP=85AIz3107.2A刮板输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以刮板输送机机组电缆要更大些截面取25 mm2。4、满足乳化液泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4mm2，其IP=36A。乳化液泵站电缆Z4当中的实际长时工作电流Iz4( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.6190103/1.73211400.90.9 34.3AIP=36AIz434.3A乳化液泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以乳化液泵站电缆截面取4mm2。5、满足转载机机组机械强度要求的截面初步截面确

16、定为16 mm2，其IP=85A。转载机机组电缆Z5当中的实际长时工作电流Iz5( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.61132103/1.7326600.90.9 86.9AIP=85AIz586.9A转载机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以转载机机组电缆要更大些截面取25 mm2。6、满足顺槽胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10 mm2，其IP=64A。顺槽胶带输送机机组电缆Z6当中的实际长时工作电流Iz6( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.75150103/1.7326600.90.9 121

17、.5AIP=64AIz6121.5A顺槽胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以顺槽胶带输送机机组电缆截面应更大些取35 mm2。7、满足破碎机机组机械强度要求的截面初步截面确定为6 mm2，其IP=46A。破碎机机组电缆Z7当中的实际长时工作电流Iz7( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.785103/1.7326600.90.9 64.2AIP=46AIz764.2A破碎机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以破碎机机组电缆截面要更大些取16 mm2。8、满足液压安全绞车机械强度要求的截面初步截面确定为16m

18、2，其IP=85A。液压安全绞车电缆Z8当中的实际长时工作电流Iz8( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.722103/1.7326600.90.9 16.6AIP=85AIz816.6A液压安全绞车初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，但是由于液压安全绞车的供电距离较远，所以液压安全绞车电缆截面取25mm2。9、满足上山胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm2，其IP=64A。上山胶带输送机机组电缆Z9当中的实际长时工作电流Iz9( KxPe 103)/(1.732Uepjcospj ) 0.75160103/1.7326600.90.

19、9 129.6AIP=64AIz2129.6A上山胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以上山胶带输送机机组电缆截面应该更大取35 mm2。四、干线电缆的选择1、总电网的允许电压损失电压等级为1140V的电压允许损失UP1U2NT95%UN 120095%1140 117V式中：U2NT变压器二次侧电压 UN电缆上的电压电压等级为660V的电压允许损失UP1U2NT95%UN 69395%660 66V式中：U2NT变压器二次侧电压 UN电缆上的电压2、各在线电的电压损失 支线电缆的电压损失按公式UZ （KfPeLZ103 ）/（UeAxe）来计算。式中：Kf负

20、荷系数Pe电缆所带负荷KWLZ电缆实际长度mUe电网额定电压V电缆导体芯线的电导率m/(.mm2)Ax电缆截面积mm2e加权平均效率 采煤机组Z1段电缆的电压损失UZ1 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.6600200103/114048.6250.9 57.7V喷雾泵站Z2段电缆的电压损失UZ2 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.613060103/114048.640.9 0.55V刮板输送机Z3段电缆的电压损失UZ3 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.65264200103/114048.6250.9 27.5V 乳化液泵站Z4段电缆的电压损失UZ4

21、（KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.619010103/114048.640.9 2.75V转载机Z5段电缆的电压损失UZ5 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.6113240103/66048.6250.9 4.5V顺槽胶带输送机Z6段电缆的电压损失UZ6 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.7515070103/66048.6350.9 7.8V破碎机Z7段电缆的电压损失UZ7 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.785100103/66048.6160.9 12.9V液压安全绞车Z8段电缆的电压损失UZ8 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe）

22、0.722410103/66048.6250.9 23.5V 上山胶带输送机Z9段电缆的电压损失UZ9 （KfPeLZ103 ）/（UeAxe） 0.75160200103/66048.6350.9 23.7V3、计算变压器的电压损失 变压器的电压损失用 UB2% SBUr%cospjUx%sinpj/Se UB2 UB2%U2NT式中：SB变压器负载功率； Ur% 变压器电阻压降百分数； Ux%变压器电抗压降百分数 Se变压器额定容量 U2NT变压器二次侧电压干式变压器KBSG1000/10/1.2UB2% SBUr%cospjUx%sinpj/Se616.50.80.74.430.7141

23、00%800 2.87%UB2 2.87%120034.44V干式变压器KBSG500/10/1.2UB2% SBUr%cospjUx%sinpj/Se315.311.080.74.830.714100%500 2.65%UB2 2.65%120031.8V变电所用KBSG500/10/0.693UB2% SBUr%cospjUx%sinpj/Se3841.130.74.230.714100%500 2.92%UB2 2.92%69320.23V4、干线电缆的电压损失干线电缆G1的电压损失UGMSUP1UB2UZ 11734.44(41.21+2.75) 38.6V 干线电缆G2的电压损失UG

24、MSUP1UB2UZ 11731.8(27.5+0.55) 57.15V 干线电缆G3的电压损失UGMSUP2UB2UZ 6631.8(4.5+7.812.98.7) 13.6V 5、满足电压损失的最小截面 A式中：Kf负荷系数Pe电缆所带负荷KWLZ电缆实际长度mUe电网额定电压V电缆导体芯线的电导率m/(.mm2)干线电缆的电压损失Ve加权平均效率 满足干线电缆G1电压损失的最小截面 AG1 29.782所以满足干线电缆G1电压损失的最小截面为29.782满足干线电缆G2电压损失的最小截面 AG1 14.062 所以满足干线电缆G2电压损失的最小截面为14.062满足干线电缆G3电压损失的

25、最小截面 AG3 61.62所以满足干线电缆G3电压损失的最小截面为61.626、按长时工作电流进行校验 按长时工作电流对G1电缆进行校验 Ica1KdePN103/1.732UNcos 0.6616.5103/1.73211400.9 208.1A 查表得702电缆的长时允许工作电流为215A，所以干线电缆G1的电缆截面取702。 按长时工作电流对G2电缆进行校验 Ica2KdePN103/1.732UNcos 0.75354103/1.73211400.7 192.1A 查表得502电缆的长时允许工作电流为198A，所以干线电缆G2的电缆截面取502。 按长时工作电流对G3电缆进行校验 I

26、ca3KdePN103/1.732UNcos 0.49384103/1.7326600.7 235A 查表得952电缆的长时允许工作电流为260A，所以干线电缆G3的电缆截面取952。 最终选出各段电缆的截面如下：线 路G1G2G3Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9主芯线截面mm27050953542542535162535第六节 采区电气设备的选择一、采区高压配电装置的选择1、采区高压配电装置的选择的原则1）根据煤矿安全规程规定，矿用一般高压配电箱适用于煤（岩）与沼气突出的矿井井底主要变电所及主要进风巷道中，作为配电开关或控制保护高压电动机及变压器用。2）根据煤矿安全规程规定，矿用隔爆型高

27、压配电箱适用于煤（岩）与沼气突出的矿井井底主要变电所及所有变电所中，所以配电开关或控制保护高压电动机及变压器用。3）选用高压开关时，除考虑使用场合外，其额定电压必须符合井下高压电网的额定电压等级，额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流。4）高压开关在选择使用时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。2、选择计算公式及选择条件1） 负荷长期工作电流In= =69.24 A式中 In 长期工作电流，Sn 受控制负荷计算容量，KVA；Ue 电网额定电压，KV。根据负荷的长时工作电流69.24A选择BGP9L-6矿用隔爆型高压配电装置。二、矿用低压隔爆开关选择1、选择原则1）矿用一般开关适用于无沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井底车场几主要进风巷道中。矿用增安型开关适用于有沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井底车场几主要进风巷道和通风良好的硐室中。2）矿用隔爆型开关可使用于沼气突出矿井的任何地点及有沼气和煤尘爆炸危