煤矿供电设计计算

1、黑龙江省煤矿设计院 第十章 电 气第十章 电 气第一节 供电电源距该矿1.2Km处有原鸡西矿务局大通沟煤矿变电所60/10KV变电所一座，原大通沟煤矿破产后，该变电所移交鸡西电业局滴道区农电所管辖，变电所内设0.5MVA、60/10变压器两台、分裂运行方式。该矿两路独立电源分别来自大通沟农电所10KV侧 两个盘,经两趟LGJ-120钢芯铝绞线架空线供电，供电距离1.2Km；该矿供电电源可靠。第二节 电力负荷为满足该矿井15kt/a生产能力的设计要求，依据井下开拓生产布局和地面生产生活设施设计。该矿电力负荷如下：全矿用电设备安装台数120台，其中工作台数86台，设备总装机容量5149KW，工作电

2、机总容量3522KW。计算负荷：最大涌水量时，有功负荷PZ=2702KW，无功负荷Q=1826KVA，视在功率S=3261KVA，自然功率因数为0.83。第三节 矿井电源线路计算与校验一、短路电流计算根据10KV变电所的布置方案和矿井电力负荷的情况，10KV系统容量在系统最大运行方式下“三相短路电流”及“主要电气设备技术参数”计算结果见下表：Sb=5.94I=0.54Ich=0.83Ich=1.39三相短路电流计算结果表项目位置超瞬变短路容量S/（MVA）超瞬变短路电流有效值I/ (kA)短路全电流最大有效值Ich（kA）短路冲击电流ch（kA）变电所10KV母线5.940.540.831.3

3、9主要电气设备技术参数表10kV变电所10KV进线、母联6KV断路器ZN28-10 10额定短路开断电流20kA动稳定电流峰值50kA4s热稳定电流值16kA6KV电流互感器LZZBJ9-6动稳定电流倍数851s热稳定电流倍数406KV铜芯电缆最小热稳定截面16mm2二、补偿电容容量的计算与选择矿井补偿电容按井上低压和高压集中补偿方式进行。1、地面低压补偿部分计算根据公式： Qc=Pz(tg1- tg2)=630(0.71-0.484)=140KVAR在地面变电所低压室设GCS-05电容补偿柜两面，总补偿容量总计为180KVAR。补偿后无功功率为445-180=265 KVAR补偿后功率因数为

4、cos(tg-1265/630)=0.922、地面高压补偿部分计算根据公式： Qc=Pz(tg1- tg2)=2702(0.61-0.484)=338KVAR在地面变电所高压室设XGN2A-12Z-03Z电容补偿柜两面，补偿容量总计为600KVAR。补偿后无功功率为1811-600=1211KVAR补偿后功率因数为cos(tg-11211/2756)=0.92式中 PZ-变电所地面高、低压室总有功功率，KW；tg1-与补偿前功率因数 ；tg2-与补偿后功率因数cos2；无功功率补偿采用高、低压集中补偿方式后，在地面变电所功率因数已达到0.92(见负荷统计表)。三、矿井电源架空线路的选择及有关计

5、算1)按长时允许电流选择架空线路截面式中 I25-环境温度为25时导线(包括架空线及电缆线路)长时允许电流密度(允许载流量) ，A，查手册取；Ig-线路长时最大工作电流 ，A；查表，LGJ-120长时允许电流主为380A。原矿井架空线载流量满足要求。2)按允许电压损失计算(校验)原矿井架空线电源线路(1)矿井变电所供电电源线线路按LGJ-120长时允许电流主为380A。式中 U-实际电压损失百分数；u-单位负荷矩电压损失百分数，查手册LGJ-120、1-KV线路u=0.42 M-负荷矩，kw(或MW)·Km ,；M=PZL=2.756×.2=3.3MW·Km (2

6、)地面架空线及入井电缆电压损失百分数合计为：1.4+1.93+1.1%=4.45注：入井至-175西采变电所压降百分数计算见后。式中 5-允许电压损失百分数, 允许电压损失百分数按供电设计规范，一般配电线路可取5；结论：该矿电源线路径为LGJ-120，允许载流量和电压损失满足要求。第四节 供电方案及变配电一、供电方案根据该煤矿井上、下负荷分佈的特点，为满足不同设备对其配电电压的不同要求，综合考虑到经济、合理、安全运行的需要，该设计对井下生产用电，主、副提升绞车和抽排瓦斯泵站采用高压供电，地面其它生产、辅助生产、生活用电采用低压供电。矿井地面工业广场内设10/6/0.4KV变电所，变电所内设高、

7、低压配电室。高、低压配电室采用单母线分段方式运行。独立的高压馈出线路共计六回，其中，接引于不同母线段的两回路下井至-175水平中央变电所的高压电源，一回路为所内一台10/6kv，2000KVA变压器的高压电源，一回路作为后期二段绞车电源250KV变压器，其余备用，高压开关柜选用XGN2A12（Z）型高压真空箱型固定式开关柜，电磁操作机构，并柜内分段设置高压接地保护装置，用于高压馈出线路的单相接地故障的实时监测与保护。地面变电所设两台S9-630/6/0.4-11变压器。正常情况下分列运行，当一台变压器故障时，单台运行时变压器负荷率0.87，满足设计规范要求。井下-175水平中央变电硐室选用二台

8、矿用隔爆型干式变压器KBSG-630/6，6/0.69KV，一台故障时可保证井下全部负荷用电。二、线路及开关设备的保护为防止雷电波入侵，在6(10)KV电源进线终端和各开关柜6KV母线上，均装设避雷器。为防止真空断路器操作过电压，高压真空开关柜内设有组合式金属氧化物避雷器。第五节 地面供配电一、地面供配电的运行方式地面变电所10kV系统采用单母线分段，选用XGN2A-12(Z)型高压真空开关柜。低压0.4KV系统采用单母线分段方式运行，三相四线制系统。选用GGD2型低压配电柜以0.38/0.22KV向主扇及空气压缩机房、消防泵房、矿灯房、机修间、坑木加工房、空气加热室、锅炉房等及地面生产系统室

9、和内外照明配电。二、地面低压供电的网路的构成地面工业广场共架设架空线路六回，分别是：两回低压架空敷设的三相四线制380/220V配电线路，作为广场动照网电源。工业场地建筑的室内外照明电源均引自广场动照网。北风井主扇（一、二号）房有接引于不同的低压母线段的低压配电柜引出的两回独立的低压架空电源线路供电，以满足主扇安全运行的需要。两主扇采用KFZ-()矿用主扇风电闭锁装置以保证与井下生产电源的联锁。主井10KV电缆线路两回亦接引于高压配电室不同母线段的高压开关柜，以保证入井双电源供电的需要。在矿灯房、机修间、锅炉房、暖风机房、坑木加工房等处设置配电点。并以XL-21型低压配电箱或QC12磁力起动器

10、向各用电设备配电。三、地面主变压器的选择由负荷统计表得知，全矿井全部有功负荷pd=2908KW，则矿井全部负荷所所需变压器容量为： 式中 Sd-地面所选变压器容量，KVA；Ksb-需用系数，计算负荷在5000KW以下时Ksb取0.9，计算负荷在5000KW以上时Ksb取0.85；PZ-变电所总有功功率，KW；Cosz-变电所人工补偿后的加权平均功率因数，经低压补偿后查表Cosz 0.92；现该矿已有S9-1600/10/6变压压器两台，拟再购置一台，两用一备，运行变压器采用分列运行方式，分列运行时变压器负荷率为0.92，运行变压器满足不低于85%计算负荷的要求。四、地面工业广场低压变电器的选择

11、由负荷统计表得知，地面低压有功负荷pd=629KW，则地面负荷所需变压器容量为：Sd=0.9×=614KVA式中 Sd-地面计算计算变压器容量，KVA； Ksb-需用系数，计算负荷在5000KW以下时ksb取0.9，计算负荷在5000KW以上时Ksb取0.85;Cosz变电所人工补偿后的加权平均功率因数，经低压补偿后Cosz=0.92;选S9-630/6/0.4-11变压器两台，分列运行，分列运行时变压器负荷率为0.53，单台运行时满足不低于85%计算负荷的要求。地面配电详见地面配电系统图10-1-1第六节 井下供配电本矿井属瓦斯高管矿井，有煤尘爆炸危险，斜井开拓。一、下井电缆井下计

12、算负荷详见负荷表10-2-11)按长时允许电流Imax选择入井电缆截面查表，MYJV22-6×70钢带铠装交联聚乙烯绝缘电力电缆长时允许电流主为280A，满足要求(考虑到以后矿井生产能力的提高，电缆按现有生产能力加大一级断面缆)。2)按允许电压损失计算(校验)入井电缆电源线路前已进行校验。按MYJV22-3×70交联聚乙烯电缆计算入井至-175中央变电所电压损失MYJV22-3×70交联聚乙烯电缆长时载流量为280A 式中 U-实际电压损失百分数；u-单位负荷矩电压损失百分数，查手册MYJV22-3×70、6KV电缆u=0.97M-负荷矩，kw(或MW)

13、·Km ,M=PZL=1.324×1.5=1.98MW·Km按MYJV22-3×50交联聚乙烯电缆计算入井至西采区-175变电所电压损失。MYJV22-3×50交联聚乙烯电缆长时载流量为231A 式中 U-实际电压损失百分数；u-单位负荷矩电压损失百分数，查手册MYJV22-3×50、6KV，电缆u=1.3M-负荷矩，kw(或MW)·Km ,M=PZL=1.08×0.75=0.82MW·Km入井电缆电压损失百分数合计数：U1+U2=1.93+1.1=3.03下井电缆选用二根MYJV22-6-70型煤矿用阻

14、燃钢带铠装交联聚乙烯绝缘电力电缆。一根电缆故障时，另一根可保证井下全部负荷用电的需要。二、井下配电系统井下电气设备型号、功率、电压、数量及位置见开拓开采及机械设备布置平面图。井下供电系统为中性点不接地系统。1、井下-175中央变电所低压变压器的选择由负荷计表得知，-175井底低压有功负荷 pd=97.1KW,则所需变压器容量为： 选KBSG -630/6，6/0.69KV变压器两台，分列运行，单台运行时可保证井下安全及主要生产的负荷，满足设计规范及煤矿安全规程要求。2、井下高压配电装置的选择采用BGP9-6型矿用隔爆型高压真空配电箱。3、低压配电电压660V，配电开关全部采用矿用KBZ型隔爆型

15、真空馈电开关，该形式开关具有漏电、漏电闭锁、绝缘监视、过流、短路、欠电压、过电压等项保护。4、低压负荷开关全部采用QJZ（QBZ）型矿用隔爆兼本安型真空电磁起动器，具有过流、短路、漏电闭锁、失欠压等保护。5、手持式用电设备采用127V电压供电，均采用BZZ-4.0型煤电钻综合保护装置。6、照明及信号电源采用ZXZ8-4.0矿用照明及信号综合保护装置。掘进工作面的局部扇风机采用专用供电线路供电，开关全部采用QBZ2-2×80/660双电源、双风机真空磁力起动器以实现风机的风电、瓦斯电闭锁和故障风机的自动切换。7、井下低压动力电缆选用MY-0.38/0.66和MZ-0.3/0.5型矿用阻

16、燃橡套电缆。详见井下供电系统图。三、井下接地系统井下主接地极设在水泵房的主副水仓中。接地极采用2块面积不小于0.75m2，厚为6mm的镀锌钢板，主副水仓中各一块。采区变电所及各配电点分别设局部接地装置，局部接地极与接地线及各类电缆的接地芯线必须可靠联接，各类电线的接地芯线除做监测接地回路外不得兼做它用以保证全矿井形成完整和不间断的井下接地网，从井下接地网上任意一点测得的接地电阻不得大于2。四、井下照明井下大巷、井底车场、运输顺槽、轨道上、下山及机电硐室均设置固定照明。照明电源取自中央变电所或各采区配电点。照明灯具采用DGS-20/127型矿用隔爆荧光灯，照明线路采用MY-0.38/0.66型煤

17、矿用阻燃电缆。设计中考虑到下列地点设事故照明：矿井变电所、通信站和网络中心、提升机房、通风机房、副井井口房、地面生产指挥系统、矿井监控室、生产锅炉房、生产调度室，上述地点的事故照明的灯具及电源要与日常照明的灯具和电源分开。第七节 监控、信号及通信一、安全监控本矿井属瓦斯高管矿井，各煤层属不易自燃煤层。安全监控设备选用KJ19N煤矿安全监测监控系统。系统由地面中心站、局域网、远程数据终端、通讯接口装置、地面分站（二个）、井下分站（六个）、隔爆兼本质安全型电源，远程断电器及各种传感器组成。该系统在安全专篇第十章中有较详细的说明，系统配置“见矿井安全监测监控系统图”。二、信号提升绞车生产信号采用KXT19型矿用PLC多功能提升信号装置，井底或井口发给绞车房的信号，通过规定的“打点”次数，与绞车之间分别实现信号的传递。提人、提物、检修信号相互闭锁。该系统具有数显和汉显双重显示功能、信号指令间闭锁、信号与开车回路闭锁、双功扩音通讯、提人报警等各项功能。信号装置有与人车信号系统的接口，可保证信号工在无线传输的情况下在提升沿线任意地方发开车、停车信号，并可与绞车房通讯联络。在刮板运输机、调度绞车设置直通联络信号系统，通过专用配电装置引出电源供电并按规定的“打点”次数达到相互联络的目的。提升系统的所信号装置，均由专用配电装置引出的