大竹园铝土矿供电设计

1、大竹园铝土矿供电设计 矿区的基本资料务川大竹园铝土矿区位于务川自治县北部，分布在该县濯水镇、砚山镇、泥高乡和分水乡辖地内。矿区位于黔北主体山脉大娄山东支的渝黔交界部位，为浅至深切割的高中山、中山风化剥(溶)蚀地貌类型。大竹园矿区以高原向斜台地地形为其特征。海拔标高559.7m（图幅外围花园电站河流交汇处）1611.8m（向斜东翼8勘查线附近的白岩顶）。矿权面积18.58km2，地质调查范围31.25km2，台地与周边沟谷的相对高差6001000m，台地内的相对高差100300m，属地形起伏较小的丘陵地貌。该矿为无瓦斯低涌水量矿井，年产量计划80万吨，根据矿区内出露地层的岩石组合特征，可划分为硬

2、质岩组、软质岩组和第四系松散岩组，依据表1-1划分。工程地质岩组划分表 表1-1地 层主 要 岩 性 及 力 学 性 质岩组类型q 粘土、亚粘土、崩积物碎块松散岩组。孔隙率: 41.5258.8%，压缩系数0.301.21。松散岩组t1y1、t1y3、p2l、c2d 、s1hj炭质页岩、页岩、粘土岩、铝土岩。饱和单轴抗压强度9.916.5mpa，平均13.376mpa。软质岩组t1m、t1y2、p3c、p3w 、p2q 、p2m、c2h灰岩、泥灰岩。饱和单轴抗压强度40.60144.0mpa平均84.89mpa。硬质岩组该矿的+1140主副平硐采取平硐掘进，其中主平硐长1100m，采用炮掘，挖

3、渣机配梭车出渣，副平硐长1300m，综掘机掘进，皮带机出渣。+1345安全通道、回风井距离短，采取炮掘、铲车出渣。胶带斜井长约1025m采用炮掘，挖渣机配侧卸式矿车出渣。轨道斜井长约890m采用炮掘，挖渣机配侧卸式矿车出渣。斜井1303中段采取为中间平巷开采，采区分2个区段，东翼走向长度约1027米，采用综掘机掘进，皮带机出渣；西翼最大走向长度约1000米，为炮采工作面，挖渣机配侧卸矿车出渣。二、变电所及配电点位置的确定一、采区变电所位置选择原则：1）采区变电所要位于负荷中心，并保证向采区最远距离、最大容量的设备供电；2）顶底板稳定且无淋水；3）通风良好、运输方便的地方；4）用尽可能少的变电所

4、向全采区供电的原则；二、变电所位置的确定：由于地理位置的限制，将矿区变配电设施分二个区设置，其中主平硐广场设施工变配电装置，供+1140主、副平硐，机轨合一运输巷施工用电（以下称+1140临时变电所）。在+1345风井广场设施工变配电装置，供+1345安全通道、回风斜井、轨道斜井、胶带斜井及基建采场中段井巷施工用电（以下称+1345临时变电所）。施工用电由甲方提供10kv高压，分别接入到施工方+1140工业广场和+134工业广场地面临时变电所,经降压配送供电，其中：+1140临时变电所位置：位于副平硐右侧45m处，距主平硐85m。供电线路较近，符合设计要求。+1345临时变电所位置：位于安全通

5、道左侧10m处，距回风井80m。供电线路较近，符合设计要求。三、井下配电点位置的设定根据巷道及机械配备用电需求，此矿区供电系统设置四个配电点即可满足要求，配电点的具体布置为：1、 机轨合一巷综掘工作面，距工作面100m处；2、 1303西翼炮掘掘进巷距端头80m处；3、 1303东翼综掘工作面，距工作面100m处；4、 主副平硐联络巷炮采工作面距工作面50m处；三、 负荷统计及变压器选择一、负荷分组由于1140工业广场与1345工业广场距离太远，将井下供电分为两个区域分别单独供电，施工时互不影响，其中炮掘工作面电压均等级为660v，综掘工作面电压等级均为1140v，故矿区负荷按电压等级及区域分

6、成6组：1. +1140地面用电2. +1140炮掘组3. +1140综掘组4. +1345地面用电5. +1345炮掘组6. +1345综掘组二、负荷统计1、+1140地面用电(380v)总负荷：n =132+250+60*2+50+13 =565kw需用系数kde=0.6加权平均功率因数cos wm=0.85该组用电设备的计算负荷sca=(565*0.6)/0.85=398.8kw2、+1140炮掘组主要电器设备总负荷：n =45+37+15+8+230+15 =180kw需用系数kde=0.40.5，取kde=0.5加权平均功率因数cos wm=0.65该组用电设备的计算负荷sca=（1

7、80*0.5）/0.65=138kw3、+1140综掘组总负荷：n =301+200+37+24 =562kw需用系数kde=0.286+0.715pmax/n =0.286+0.715301/562=0.67加权平均功率因数cos wm= 0.6该组用电设备的计算负荷sca=（562*0.67）/0.6=627.5kw4. +1345地面用电总负荷：n =264+30+30+8+13.5+80+11 =436kw需用系数kde=0.6加权平均功率因数cos wm=0.85该组用电设备的计算负荷sca=(436*0.6)/0.85=307.7kw5. +1345炮掘组总负荷：n =45+90+

8、90+22.5+8+15+60 =330.5kw需用系数kde=0.40.5，取kde=0.5加权平均功率因数cos wm=0.65该组用电设备的计算负荷sca=（330.5*0.5）/0.65=254.2kw6. +1345综掘组总负荷：n =301+12+255 =568kw需用系数kde=0.286+0.715pmax/n =0.286+0.715301/568=0.67加权平均功率因数cos wm= 0.6该组用电设备的计算负荷sca=（568*0.67）/0.6=634.3kw三、变压器选型根据三组负荷统计，对变压器进行选型。1、1. +1140地面用电电设备的计算负荷sca=398

9、.8kw；故选择s11-630/10.5/0.4户外变压器；2. +1140炮掘组电设备的计算负荷sca=138kw；故选择ks9-315/10.5/0.69型防爆变压器；3. +1140综掘组电设备的计算负荷sca=627.5kw；故选择kbsgzy-800/10/1.14型防爆移动变压器；4. +1345地面用电电设备的计算负荷sca=307.7kw；故选择s11-630/10.5/0.4户外变压器；5. +1345炮掘组电设备的计算负荷sca=254.2kw；故选择ks9-315/10.5/0.69型防爆变压器；6. +1345综掘组电设备的计算负荷sca=634.3kw；故选择kbsg

10、zy-800/10/1.14型防爆移动变压器；变压器的技术数据见表3-1变压器型号 容量kva额定电压（高压侧）kv额定电压 （低压侧）kv最大电流（低压侧）as11-630/10.5/0.4630100.381200ks9-315/10.5/0.69315100.66400kbsgzy-800/10/1.14800101.14800四、供电系统的拟订及高压配电装置的选择一、供电系统图（附后）二、高压配电装置选择1、配电装置电气参数选择应该符合以下条件（1）设备的额定电压不应该小于其装设出的额定电压。（2）配电装置的额定电流in不应小于其所控制的设备或线路的长时间最大工作的电流ica，既ini

11、ca。ica=1、ks9-315/10.5/0.69型防式变压器配电箱选择（1）配电装置的额定电压：选定为10kv（2）配电装置额定电流应大于变电站的最大长时工作电流。变压器最大工作电流既额定电流i=式中snt变压器额定容量，kva vn变压器高压侧额定电压，kv变电站的额定电流 i1=315/（10*1.732）=18.2a根据矿山电工课程设计手册选择gg-1a型真空高压配电屏（湖南德意电气集团制造）；2、kbsgzy-800/10/1.14型防爆移动变压器配电箱由变压器部份自带，故不需要再进行选则。3、s11-630/10.5/0.4型防式变压器配电箱选择（1）配电装置的额定电压：选定为1

12、0kv（2）配电装置额定电流应大于变电站的最大长时工作电流。变压器最大工作电流既额定电流i=式中snt变压器额定容量，kva vn变压器高压侧额定电压，kv变电站的额定电流 i2=630/（10*1.732）=36.37a根据矿山电工课程设计手册附表7选择bpg2-6/50型真空高压防爆配电箱；（4）短路验算所选高压配电箱短流容量均为50mva，而我国井下主要变电母线上的短路容量均限制在50mva以下，故满足要求。2、高压电缆的选择选择原则：按经济电流密度选择电缆截面；按长期允许载流选择电缆截面；按上述原则对该采区的高压电缆进行选型（1） 电缆型号：yjv22铜芯油浸纸绝缘包钢带铠装电缆（2）

13、 电缆的截面：因为i总=69.1，按允许负荷可选择长时允许电流a69.1a的电缆，根据矿山电工表6-7铠装电缆允许符合电流表可以选择370mm2，335mm2的电缆。因为370mm2的长时允许电流为200a，335mm2的长时允许电流为100a 故+1140选择370mm2的电缆，+1345选择335mm2的电缆。（3） 电缆的长度：根据表1-1，对软电缆取0.1的富余系数，可以下式： 电缆长度l=（1600+172.5+50）1.1 =1914m（4） 对电缆进行校验参照煤矿电工手册表10-3-4无中间接头的电缆可承受三相短路稳态电流及相应10kv短路容量表：316mm2的电缆可以满足热稳定

14、电压损失，用查表法查煤矿电工手册表10-3-6，按cos=0.7，16mm2每公里负荷电压损失为3.91%则该长度的电缆电压损失v=3.91%1914（0.254+0.134+0.158）=4.09%我国规定，电缆线路电压损失的标准为：10kv以下的线路为7%故该截面满足要求。五、低压电缆及设备的选择一、低压电缆型号的选择1、选择原则低压电缆的型号及电压登记，要在符合煤矿安全规程的前提下，根据实际用点设备的要求，电缆的用途和敷设场所等情况加以确定。1） 在井下，综掘机、挖渣机、喷浆机、绞车、电钻、和局扇等，都是经常移动的工作机械。此类机械，其供电电缆一律采用轻便、易弯曲的非延燃橡胶套电缆。具体

15、选择为：（1） 对喷浆机、挖渣机等供电的，应该选用专用移动型电缆。当电网电压为660v时，选用my系列的；当电网电压为1140v时，必须选用带分相屏蔽的橡胶绝缘专用电缆，可选用myp系列。（2） 对综合机械化工作面，必须选用屏蔽电缆可选用myp系列。2） 对于660v固定或半固定设备，如上（下）山绞车，上（下山和平巷的运输机，可选用橡胶绝缘铝芯电缆，铠装聚氯乙烯绝缘铜芯电缆，或矿用橡胶套电缆。3）对无沼气的进风斜井和平硐，对有新鲜风流的井底车场，以及对低沼气矿的砌碹的回风斜井，可以选用铝芯电缆。对井下主变（配）电所的高、低压电缆，亦可以选铝芯的。在同时采用铝、铜芯电缆时，需在他们的衔接处，使用

16、铜-铝过度接头，并应经常加以检查。4）在工作面，一般选用橡胶绝缘阻燃铜芯电缆2、对电缆型号进行选择根据上述原则，结合1-1供电系统图，实际所选低压电缆型号为：主要干线电缆（1）yjlv-3*90+1*50型铝芯油浸纸绝缘橡胶电缆：绞车、压风机。（2）yjlv-3*70+1*35型铝芯油浸纸绝缘橡胶电缆：挖渣机。（5）my-3*16+1*10型铜芯橡胶电缆：通风机。（3）myp-3*70+1*35型铜芯屏蔽绝缘橡胶电缆：综掘机。（4）myp-3*35+1*10型铜芯绝缘橡胶电缆：皮带输送机。（5）my-3*6+1*2.5型铜芯橡胶电缆：浅水泵、喷浆机、搅拌机。（5）my-3*2.5+1*1.5型

17、铜芯橡胶电缆：信号、照明。3、电缆长度电缆的实际长度应该按下式进行计算lca=kinlwa式中 lca电缆的实际长度，m； lwa电缆敷设路径长度，m； kin增长系数，对橡套电缆为1.1,对铠装电缆为1.05；二、电缆芯数的确定1、确定原则：铠装动力电缆只有三条输送电能的主芯线。对移动设备供电的橡套电缆，其芯线树木可以分为以下两种情况：1） 对一般移动设备。如运输机、回柱绞车等，因它们的控制按钮不在工作机械上，故通常可另设控制电缆，此时其供电电缆可以选四芯的，其中三芯作为想电动机供电的主芯线，另一芯线做接地用。2） 对于采煤机组，装岩机等移动设备，因它们的控制按钮装在工作机械上，故一般选六芯

18、电缆做动力、接地、控制用；1、 参照以上原则，采取供电电缆的芯数确定如下：铠装橡套均为三芯；支线橡套橡套均为四芯，其中采煤机采用六芯；干线橡套橡套均为四芯；二、低压电缆主芯线截面的确定1、选择原则电缆正常工作符合电流（计算值），应等于或小于电缆长时允许载流量。在正常工作运行时，低压电缆最远端电压。不应低于电网额定电压的规定值。根据煤矿井下供电设计技术规定“正常运行时电动机两端电压允许偏移额定电压5%，个别特别远的电机运输偏移-8-10%”。电缆的机械强度，应符合用电设备的使用场合要求。对距离远，容量最大的电动机，在重载情况下，应保证其启动端电压不低于额定值的75%，以确保磁力启动器有足够的吸合

19、电压。在选择低压电缆截面的时，还应按启动条件加以校验。所选择电缆截面必须能与保护装置适配，并在短路时，应具有足够的热稳定性。2、截面的确定1）支线电缆截面按照工作面配电点至各移动机械的支线应满足机械强度要求，在按允许载流量加以校验。各个支线截面选择见表。（附电缆选型表）采区固定、半固定设备供电的支线电缆，因他们都很短加上不经常移动、工作条件较好，故在选择他们的截面的时，不是以满足电压损失和机械强度为准，而是按他们的允许负荷，像选择高压电缆一样。2、采区变电所至各配电点的干线电缆截面选择（1） 各干线电缆的负荷电流ica=式中 ica长时最大工作电流 a；电动机的额定功率，kw；kde电动机负荷

20、系数；vn电动机额定电压，vcos电动机功率因数；综掘组：综掘机主干线：ica=（301*0.67）/（1.732*1.14*0.65）=157a皮带机干线：ica=（80*0.67）/（1.732*1.14*0.65）=42a炮掘组：挖渣机干线：ica=（45*0.5）/（1.732*0.66*0.65）=30.3a（2） 干线电缆截面的选择 正常工作时负荷电流大。供电距离长，线路电压损失相对比较突出，故应按允许电压损失选择截面，在依长时允许流量校验。1）确定变压器至电机间允许电压损失up按照正常运行时电缆网路末路端电压不低于额定电压95%的原则，用下式计算网路中的电压损失 up= u2n-

21、0.95 vn式中 up网路中的允许电压损失，v； u2n变压器二次侧的额定电压，v； vn低压电网的额定电压，v； up= u2n-0.95 vn=690-0.95660=63v2）变压器电压损失utut=ica.t(rtcos+xtsint)ica.t= rt=xt式中 ut 变压器的电压损失，v； ica.t 变压器上计算电流值，a（按变压器最大输出） cos变压器的功率因数，它等于相应负荷的加权平均功率因数，可查矿山电工学表2； sint与变压器规律因数角对应的正弦值； rt 、xt的取值用查有关表综掘组变压器型号: kbsgzy-800/10/1.14ica.t=405.1art=0

22、.011xt=0.06ut=ica.t(rtcos+xtsint) =405.1 (0.0110.6+0.060.8) =38.3v炮掘组变压器型号:ks9-315/10/0.69ica.t=275.5 art=0.019xt=0.093ut=ica.t(rtcos+xtsint) =275.5 (0.0190.6+0.090.8) =39.7v地面用电变压器型号:s11m-630/10/0.4地面用电负荷主要为压风机，1140压风机房距630变压器约90m，1345压风机房距630变压器约40m，故忽略输出电压损失。2.采区变电所、各配电点的低压电器设备的选择：遵循煤矿安全规程，采区巷道布置

23、急采掘工作面的低压开关和电器设备，一律为隔爆型、本质安全型或隔爆兼本质安全型的。这里，低压开关包括自动馈电开关，磁力启动器，手动开关及组合开关等。低压电器设备选择具体原则为：1）用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符。开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流。2）作馈电用的总开关或分路开关，应该选用kbz系列或kbd系列自动馈电开关。3）对综合机械化开采区和高档普采工作面，军需配备保护齐全的的660v和1140v成套电器设备。4）直接控制电动机或其它动力设备的开关，应该选用隔爆型磁力启动器，其具体结构，型号分别 工作面机械及控制方式，依下述原则确定：对需要远方控制的生产机械，如

24、采煤机、截煤机、装岩机、输送机等，均应从qjz30、qbz80等型系的磁力启动器选取，或选用dqzbh系列真空磁力启动器。对不需要经常远方控制或不经常启动的生产机械，如局扇、照明设备等，应选用zbz系列或kbd型带短路保护的开关。开关的继电保护装置，应与电网和生产设备相符，具体要求如下：第一、采区变电所的总低压开关，应设有短路、过负荷和漏电保护装置，或至少装设漏电及短路保护装置。第二、变电所内的分路开关及陪电点的总开关，除需要有短路，过负荷和漏电保护装置，还应该设有漏电闭锁或选择性查漏保护装置（包含人工分流装置）。第三、向综合机械化采煤工作面馈电的移动变电站的低压馈电开关，除应有短路、过符合保

25、护外，还应当设有漏电闭锁和漏电保护装置。第四、直接控制电动机的各种起动电器，一般均具有短路、过负荷、断相的保护装置，而直接控制与保护采煤机组等大型设备的启动器，还要有电闭锁和漏电保护装置。第五、井下低压真空开关，应该有过电保护装置。第六、各类低压开关的接线喇叭口的数目，要满足电网接线要求，而他们的出口口径，则要与所用电缆的外径相适配。根据以上原则变压器总馈电开关kbz-400(1140/660)分路开关及配电点馈电开关 kbz-350(1140/660)、kbz-200(1140/660)各配电点启动器:挖渣机：qbz-80n(380/660)喷浆机：qbz-80n(380/660)通风机：q

26、bz-80n(380/660)1m绞车: qbz-120 (1140/660)过电流保护装置整定计算根据保护装置确定短路点，然后算出各短路点的短路电流；其次对各类开关（总开关、分路总开关、电动机控制开关、电钻照明控制开关等）中的不同保护装置进行整定（计算整定值、用最小两相短路电流校验保护装置的灵敏度）。（一） 电动机保护过电流继电电器或限热继电器得电磁元件，可按下列情况分别进行整定计算。1、单台电动机 iainst式中 ia过电流继电电器的动作电流整定值，a； inst电动机的额定启动电流，a；对于某些大型采掘机械设备，由于其处于低压电网末端，且电动机功率较大，启动的电压损失较大，因而实际启动

27、电流要大大低于额定启动电流。若测出或计算出电动机的实际启动电流，则上式子和以下各个式中的inst应以实际启动电流进行计算。这样可以降低电流继电器的整合电流值，其短路故障时能够可靠的动作。但整定值应略大于实际启动电流值，以防止开关误动。2、同时起动多台电动机 iainst式中 同时启动的几台电动机的额定电流之和，a；3、不同时起动的多台电动机 iainst+式中 根据生产工艺过程，可能出现最大电流时的电动机的额定起动电流，a； 已经运转的全部电动机的额定电流之和，a根据上述计算，初步确定的整合电流值，还应以保护范围的末端的最小两相短路电流进行校验。合格后方能使用。 ks=式中 ik（2）电动机端

28、子上的最小两相短路电流，a 15灵敏系数；（二） 配电线路（干线）的确定 过电流继电器或过电流脱扣器的动作电流值可按下式进行整合计算。iainst+式中 起动电流最大的一台电动机的额定起动电流，a；对于数台电动机同时起动的工作机械，若其总的起动电流大于单台起动时的最大起动电流，则应为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和； 其余电动机的额定电流之和，a；灵敏度校验：原则上应考虑有一级后备保护，因此，灵敏度校验应按下一级保护范围末端的最小两相短路电流来计算，其具体要求如下： ks=式中 ik（2）下一级保护范围末端的最小两相短路电流，a 15灵敏系数； ia过电流脱扣器的动作电流实际整合值，a

29、；（三） 变压器保护 对于二次侧总的自动馈电开关，其过流脱扣器的动作电流整定值可按下式估算： ia（45）intc式中 intc变压器低压侧的额定电流，a； 45考虑电动机起动的可靠系数。 灵敏度的校验：原则上应考虑对配出线路的过电流保护装置起后备保护作用，亦既按下式进行校验： ks=式中 ik（2）下一级保护范围末端的最小两相短路电流，a； ia过电流脱扣器的实际整定电流值，a；附： 保护接地措施 为了保证+1140工业广场、+1140主副平硐、+1345工业广场、+1345轨道斜井和胶带斜井整个供电系统安全、可靠地运行，防止人身触电事故，使施工顺利进行，为电气设备制定如下措施：5、 当施工

30、现场设有专供施工用的低压侧为380/220v中性点直接接地的变压器时，其低压侧应采用保护导体和中性导体分离接地系统或电源系统接地、保护导体就地接地系统。但由同一电源供电的低压系统，不宜同时采用上述两种系统。 变电所保护接地系统的电阻值在中性点不接地系统中要求小于4欧。2、井下临时变电所、配电点及其他机电硐室则应设置辅助接地母线。接地母线应采用厚度不小于4mm、断面不小于100mm2的扁钢(或镀锌铁线)，或断面不小于50mm2的裸铜线。3、井下配电点及其他机电硐室的辅助接地母线应采用厚度不小于4mm、断面不小于50mm2的扁钢(或镀锌铁线)，或断面不小于25mm2的裸铜线。接地母线和辅助接地母线

31、均应分别和主接地极、局部接地极连接。4、辅助接地母线连接;接地母线和辅助接地母线，通过接地导线与接地极相连。连接导线和接地导线均应采用断面不小于50mm2的扁钢(或镀锌铁线)，或断面不小于25mm2的裸铜线。5、与漏电保护装置配合使用的电缆层，也应可靠接地。低于或等于127v的电气设备的接地导线和连接导线，可采用断面不小于6mm2的裸铜线。6、禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。7、在矿井中禁止使用无接地芯线(或无其他可供接地的护套，如铅皮、铜皮套等)的橡套电缆或塑料电缆。8、三台以上的电气设备必须设置局部接地极，可设置在巷道水沟内或其它就近的潮湿处。 设置在

32、水沟内的局部接地极应用面积不小于0.6mm2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并平放于水沟深处。设置在其它地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻有20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根钢管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，两根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。9、i类电气设备的金属外壳及与该电气设备连接的金属构架，必须采取可靠的接地保护。10、架空线路终端、总配电盘及区域配电箱与电源变压器的距离超过50m以上时，其保护零线（pe线）应作重复接地，接地电阻值不应大于10。 11、接引至电气设备的工作零线与保护零线必须分开。保护零线上严禁装设开关或熔断器。12、接引至移动式电动工具或手持式电动工具的保护零线必须采用铜芯软线，其截面不宜小于相线的1/3，且不得小于1.5mm2。 13