阳光供电设计

1、第一章 综采工作面供电概述及原始资料综采工作面供电设备的选型包括主变压器的选型、采区供电系统的拟定、低压电缆的选择和低压开关的选择。相关计算有负荷容量和负荷电流的计算、低压损失的计算、短路电流的计算和过流保护的整定计算。第一节 综采工作面供电概述综采工作面供电是否安全、可靠、技术和经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。由于煤矿井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确地选择电气设备的类型及参数，并采用合理的供电、控制和保护系统，加强对电气设备的维护和检修，以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。随着煤炭工业的现代化，综采

2、工作面机械化程度越来越高，机电设备的单机容量和工作面总容量都有了很大的增加。以采煤机为例从70年代初期的150KW左右，增加到现在的3752KV，目前国外采煤机单机功率已超过1000KW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到20003000KW。由于机械化程度的提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为在一定的工作电压下，输送功率越大，电网的电压损失也就越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：增大电缆截面，但有一定限制，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变压站使高压电深入到工作面顺槽来缩

3、短低压供电距离，可使电压质量得到较大的提高；提高用电设备的电压等级也是一个提高电压质量的相当有效的措施。目前我国综采 工作面用电设备的电压等级已提高到1140V，而且还将继续提高。第二节 综采工作面供电设计所需原始资料在进行井下综采工作面供电设计时，首先收集以下原始资料，作为设计的依据： 1、综采工作面主要条件 平均煤层4m，工作面长度135m，走向长度1850m，倾斜长度1100m，平均倾角为10。采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度5.0m，工作面采用双翼开采布置方式。 矿井井下高压采用6KW，由运输大巷（回风大巷）中央向综采工作面供电，采区变电所6KW得电源来源于地面高压变电所，采用

4、ZQD22型号的橡套软电缆供电，电缆长度为315m。变电所高压设备采用BGP9L10型高压隔爆开关。2、设备选用采煤机选用的是MXA-300/4.5型采煤机，其额定功率为300KW, 额定电压为1140KV。工作面刮板输送机采用的是SGZ730/320型号的输送机，额定功率为320KW，额定电压为1140KV。3、工作面移动变电站及配电点位置的确定工作面电源为6KV，来自井上变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V和660V电压等级供电。照明及保护控制电压均为127V。移动变电站一般设置在工作面平巷，距工作面150m300m，工作面推进100m200m，变电站向前移动一次，使综采工作面

5、的电压供电距离不超过500m，移动变电站的设置原则是靠近负荷中心，同时考虑安全性和经济性。为保证安全，采煤工作面配电点一般设在距工作面50m70m处的巷道中，掘进工作面配电点距掘进头80m100m，一般掘进设备的电缆长度至配电点以下不超过100m为宜。工作面设备的控制开关应放在工作面配电点，采用远方控制第三节 综采工作面的供电系统图经上述设计的综采工作面主要由高压供电系统、变电系统盒低压配电系统三部分组成，根据所选的电器设备、电力负荷的统计及有关的数据的计算，最终确定了以下的综采工作面供电系统图。见下图第二章 综采工作面电力负荷计算及主变压器的选择第一节 综采工作面供电设备选择一、供电设备的选

6、型原则1、符合煤矿安全规程供电设计规定。2、各种供电设备的额定电压与所在线路上的额定电压一致，电缆的额定电压应等于或略大于所在线路的额定电压。3、设备的额定电流或长时允许负荷电流应等于或略大于工作中通过的长时负荷电流。4、开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。5、电缆主芯线截面应等于或大于三相短路电流的热稳定截面。6、综采工作面供电应采用移动变电站。7、井下照明及电钻用电电压为127V。8、BGP6系列矿用隔爆型高压真空配电装置有A、B、C、D四种结构，分别用于：两个电源进线、一个电源进线、仅用于联合使用、仅用于单台使用，其高度都为1190mm。9、高压电源电缆应选用监视型双

7、屏蔽橡套电缆，型号为UYPJ3.6/ 6,其芯线为细铜丝绞合而成。10、低压电缆一律采用铜芯橡套软电缆，采煤机和刮板输送机的供电电缆应选用双屏蔽型。二、供电设备的准备在进行井下采区供电设计时，必须首先收集以下原始资料，作为设计的依据。1、矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角、煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。2、采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度、采煤工作面数目、巷道断面尺寸。3、采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。4、采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。5、电源情况，了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线

8、上的短路容量等情况。6、采区年产量、月产量、年工作时数、电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料此外，在做井下采区供电设计时还需要下述资料：煤矿安全规程、煤矿工业设计规范、煤矿井下供电设计技术规定、矿井低压电网短路保护装置整定细则、煤矿电工手册第二分册下、各类有关的电气设备产品样本及有关参考资料。第二节 变电所负荷统计一、综采工作面设备选择综采工作面的配套设备主要有：（1）采煤机组一台（2）刮板输送机一台（3）带式输送机一台（4）转载机一台（5）破碎机一台（6）液压自移支架，所用乳化液泵一台二、变电所负荷统计变压器的额定容量按照所带负荷确定。故应将变压器所带负荷进行统计

9、，统计时应以每一条供电干线为单元进行分组（分组应考虑电压等级、生产环节、安装地点和电缆敷设电路线等因素），每一条供电干线、每一台移动变电所或变压器都应统计出它们的负荷，以便在后面的设计计算中查询。统计后可求出每组总的额定功率，具体统计如下表所示：变电所负荷统计表负荷名称设备台数电动机需用系数同时系数加权平均功率因数计算负荷变压器负荷容量额定功率(KW)额定电流(A)额定电压(V)额定功率PN (KW)计算功率 Pca (KW)采煤841.000.91036963899刮板输送机1320571140带式输送机175661140转载机11601161140破碎机11106

10、61140乳化液泵站16218.41140总计61027361.41140由于实际负荷的不确定性，需用系数很难准确算出，一般采用概率的方法进行数据统计列表给出，煤矿井下不用电设备及场所的需用系数见下表所示：序号名称需用系数平均功率因素1综采工作面按式计算0.72一般机采工作面（缓倾斜煤层）按式计算0.60.73炮采工作面（缓倾斜煤层）0.40.50.64炮采工作面（急倾斜煤层）0.50.60.75非掘进机的掘金工作面0.30.40.66有掘进机的掘金工作面0.50.60.77架线电机车整流根据计算0.80.98蓄电池电机车充电0.80.80.859输送机0.60.70.710井底车厂（不包括主

11、排水泵）0.60.70.7其中：综合机械化采煤工作面所带负荷的额定功率之和为：PN = 3002 + 402 + 20 + 201 + 62= 963 KW综合机械化采煤工作面需用系数计算：Kde = 0.4+ = 0.4 + = 0.84式中 PNmax 所代表负荷中容量最大的一台电动机额定功率， PN 所代表负荷的额定功率之和，根据需用系数即可求出成组负荷，称之为计算负荷 ，其计算式为：Pca = Kde PN = 0.84（700+201+62）KW= 808.92 KW式中 Pca 成组负荷的计算功率，Kde 该组负荷的需用系数。变压器容量计算及选择：1、采区变电所变压器计算容量ST

12、= = = 898.8KVA式中 Pca 变压器所带各组设备计算功率之和，KW cosTwm 变压器加权平均功率因数。因为 STN ST = 898.8KVA，据表查得，选用了KBSG-1000 / 6型矿用隔爆型干式变压器一台，其额定容量为：STN = 1000 KVA第三章 采区供电系统的拟定拟定综采工作面供电系统，就是拟定综采工作面供电系统的结线，确定变电所内高低压开关、输电线路及控制开关的数量。一、拟定供电系统的原则拟定供电系统的基本原则就是保证供电的安全、可靠、电压质量和经济，具体要求如下1、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等最少。2、原则上1台启动器只控制1

13、台用电设备；1台高压配电箱只控制1台变压器。当高压配电箱或低压启动器有3台及以上时，应设置进线开关；综采工作面为双电源供电时，应设置2台进线高压配电箱。3、当综采工作面变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备，且变压器最好不并联运行。4、由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及运输平巷的输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，但应注意采煤工作面（机采除外）不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电。5、大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减少启动器间电缆的截面。6、低瓦斯矿井掘进工作面的局部

14、通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电。二、移动变电站位置的确定按照煤矿井下供电设计技术规定第条规定：采用移动变电站向采区供电时，向回采工作面供电的移动变电站位置，一般距工作面100150m。当下一工作面尚未回采，其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一工作面的回风巷道内，经过联络巷道、运输巷道向工作面供电。低沼气矿井的回采工作面移动变压站，可设置在该回风巷道内。移动变电站配电点布置及配电示意图见下图：第四章 采区低压电缆选型第一节 低压电缆的选择原则电缆的选择原则(1) 按煤矿安全规程要求，选择煤矿用阻燃电缆。(2) 电缆的电压等级必须大于

15、或等于电网的实际工作电压。(3) 向移动变电站供电的高压电缆应采用高压屏蔽电缆。(4) 电缆实际运行电流必须小于或等于电缆允许的载流量。(5) 正常运行时电缆网络的实际电压损失必须小于或等于允许的电压损失，不超过7%。(6) 距电源最远、容量最大的电动机启动时，应保证电动机端电压不低于该设备允许的最小启动电压和保证电磁启动器有足够的吸合电压。(7) 电缆应满足机械强度的要求。(8) 在电缆线路发生短路故障时应满足热稳定性的要求。第二节 电缆型号的确定根据煤矿安全规程要求及采区电气设备电压等级确定低压电缆型号如下：(1) 变电所高压电源及高压开关之间的联台线选用MYJV22-3120型交联聚乙绝

16、缘电力电缆(2) 工作面机组、工作面刮板输送机的负荷线及移动变电站到控制开关之间的电缆选用MCPT-370+335/3E型电缆.(3) 综采工作面其它设备，如转载机、破碎机、综掘机等电压为1140V的电气设备的电源线及负荷线选用MCP-0.66/1.14系列电缆(4) 采掘工作面其它电压为660V的电气设备均选用MY-0.38/0.66系列的电缆.(5) 信号、照明等电压为127V的电气设备均选用MZ-0.3/0.5型电缆。各段电缆的具体选用如下表所示采区电缆选用表序号电缆用途电缆型号电缆长度(米)长期负荷电流(A)实际负荷电流(A)1变电所高压电源MYJV22-312021210333270

17、.78250.512机组负荷线MCPT3.3-370+335/3E+56350+30215204.85综采溜子尾机高速负荷线MCPT3.3-370+335/3E+56350+30215896综采溜子尾机低速负荷线MCPT3.3-350+335/3E+56350+30173617综采转载机负荷线MCP0.66/1.14-370+116+36120+102151768综采破碎机负荷线MCP0.66/1.14-350+116+36150+101731739综采乳化泵负荷线MYP0.66/1.14-350+1257+12+1717317310综采皮带电源线MY0.38/0.66-370+1252402

18、1516411综采皮带电站电源线MYPT3.6/6-335+116620260236.412综采皮带道下部低压电源线MY0.38/0.66-370+12538021573.213综采机组电站电源线MYPT3.6/6-335+116920138182.1814综采皮带低压电源线MY0.38/0.66-370+125计510215121.2415综采料道电源线MY0.38/0.66-370+125计89021553.4216生产准备面电站电源线MYPT3.6/6-335+11686013820.2417工作面电站电源线MYPT3.6/6-335+11627013825.3618工作面双风机电源线M

19、Y0.38/0.66-335+11629013817.619工作面低压电源线MY0.38/0.66-370+125880215230.55第五章 综采工作面电网短路电流的计算及开关的选择第一节 短路回路阻抗计算1、变压器的电阻、电抗计算 RT = = = 0.009 XT = = 0.079 2、干线电缆电阻、电抗计算Rms = r0 Lms = 1.180.1950.315 = 0.072 Xms = x0 Lms = 0.070.315= 0.022 3、支线电缆电阻、电抗计算Rbl = r0 Lbl = 1.180.2930.525 = 0.182 Xbl = x0 Lbl = 0.070.525= 0.037 短路回路的总电阻、电抗计算 R = RT + Rbl + Rms = 0.009 + 0.072 + 0.182 = 0.263 X = XT + Xbl + Xms = 0.079 + 0.022 + 0.037= 0.138 第二节 短路电流的计算一、两相短路电流的计算 利用公式计算短路电流，其实质是欧姆定律的应用。 两相短路电流计算的公式：I(2)s = = = 2020 A式中 I(2)s-两相短路电流，A; U2N.T-短路点所在电网的平均线电压（为电网额定电压的1.05倍），V; R-短路回路内一相电阻值的总和，；X -短路回路内一相电抗值的总和，；二