采区供电设计详解

采区供电设计详解采区供电设计概述采区供电设计的目的井下采区供电设计的目的是应用煤矿井下供电理论知识具体解决井下供电的技术问题。第1页/共51页供电设计遵守的规范1、《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）2、《矿山电力设计规范》3、GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范4、《煤矿电工手册（修订本）》（以下简称《手册》）第二分册5、《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》（以下简称《细则》）第2页/共51页井下采区供电设计的基本要求1、设计遵循煤矿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，选择最佳方案。2、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，国产设备，积极采取措施，减小电能损耗、，节约能源。3、确保技术的先进性，经济的合理性，安全的适用性。第3页/共51页采区供电设计的内容框架1、供电设计报告说明

2、电气安全技术措施3、供电系统的拟定4、供电系统设计包括的内容：1）负荷统计及变压器容量、型号、台数选择2）高压电缆的选择、低压动力电缆的选择3）电压损失校验4）电网短路电流的计算5）高、低压配电装置的选择6）高、低压开关保护装置的整定计算及校验7）各类技术参数表第4页/共51页分公司相关规定1鹤岗分公司矿井供电设计管理规定机函字[2013]1号第六条

采、掘区设备安装必须提前做好供电设计，设计包括：1、采区设备布置示意图(图上要标明风、水管路及电话安装位置)、供电系统图(供电系统图标明各种电气设备的型号、名称、整定、负荷及使用单位；标注短路电流值及电缆截面和长度；接地极设置、风电联锁的联接、瓦斯监测分站电源出处及控制停电的范围)。2、变压器容量选择、高压开关的选择整定计算、低压开关的选择整定计算、电缆截面积选取，电缆长度的选定。过负荷保护整定、二相短路电流值的计算及供电线路最远端电压降等内容的计算。3、根据本采区的实际情况和具体特点，制定出有针对性的技术安全措施。第5页/共51页分公司相关规定24、每月定期由机电科专责工程师召集各采区机电技术员做供电设计月份报告，把现有的供电情况画出供电系统图。一式两份。月份报告应用编制人签字，机电科专责审批签字，双方各存档一份。5、井下多家使用单位共用一台变压器时，新申请用电单位必须提前向机电科专责工程师提出书面报告，专责工程师统一平衡审批后方可实施(以后的月份供电报告由专责工程师指定单位制定)。使用单位临时或零散电器设备接入供电系统时，由使用单位技术人员以书面形式标明接入设备地点及方式，并及时向机电科专责工程师汇报。6、外来施工单位视同本矿管理，机电科有义务在施工单位进入前，告之其本单位的各项管理办法，并有权对施工单位的违章情况按本单位管理办法执行。第6页/共51页分公司相关规定3采掘电气管理规定

第二条采、掘区设备安装必须提前做好供电设计，供电设计必须经机电科主管工程师、安检科机电工程师及通风科主任工程师审批，然后报矿机电副总工程师审批后方可按设计施工。设计包括：1、采区设备布置示意图(图上要标明风、水管路及电话安装位置)、供电系统图(供电系统图标明各种电气设备的型号、名称、整定、负荷及使用单位；标注短路电流值及电缆截面和长度；接地极设置、风电联锁的联接、瓦斯监测分站电源出处及控制停电的范围)。第7页/共51页分公司相关规定4掘进开拓工作面“双三专”管理制度一、掘进、开拓工作面双风机采用“双三专”供电方式，三专变电站（干式变压器）电源分别取自于采区变电所6KV的不同线号段。二、6KV电源来自专供局部风机负荷母线段的局部通风机为主风机，来自动力6KV电源母线段的局部风机为备用风机，正常情况下只允许开启主风机，备用风机处在备用状态。三、重点瓦斯工作面一台三专用变压器只能为一个工作面风机供电。四、一般掘进（开拓）工作面一台三专变压器不能超过为三个工作面风机供电，且每台风机应有单独的电缆线路并配有分控馈电开关。第8页/共51页分公司相关规定5五、应采用光电式转换原理制造的煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器控制双风机，并做到：1）主、备风机在初次送电或复送电时，三专风机与备用风机不许自行启动，必须在人工操作下启动。2）当主风机故障停运时，可靠转换到备用风机运行。六、风电闭锁开关必须完成以下功能：1）只有当主风机正常运转，备风机同时处于带电备用状态时，闭锁开关才可以送电；2）当所控工作面瓦斯监测系统发出断电指令时，必须可靠断电；3）闭锁开关控制供风巷道除本安线路外的一切电源。……………..第9页/共51页一、供电设计报告说明1一、自然条件概述

1．开拓、掘进工作面注明：施工地点、施工单位、开工时间、收工时间、通风系统简介、瓦斯等级等。

2．采煤工作面要注明：走向长度、工作面长度、煤层倾角、煤层厚度、开采方式、瓦斯等级、开采时间、停采时间，瓦斯抽放情况等。第10页/共51页一、供电设计报告说明2二、供电方式概述

1．使用哪个变电所、变电所内负荷情况及你要接线的变压器情况（主要是有无其他单位负荷等情况）。

2.采用的电压等级。

3.最远点供电距离：开拓、掘进工作面应为巷道施工结束收工时的线路的长度，并且供电设计计算应以此时的系统为准进行计算。要注明三专线路的长度。第11页/共51页一、供电设计报告说明3三、使用主要采掘机械设备第12页/共51页二、电气安全技术措施

以《煤矿安全规程》等规范为依据结合分公司管理制度，根据本采区的实际情况和作业场所的具体特点，制定出有针对性的电气安全技术措施。如：综采工作面采煤机闭锁运输机措施3300v供电安全技术措施双三专供电接线、控制方式措施…………….第13页/共51页三、供电系统的确定

1确定原则：采区供电系统是根据采区机械设备布置图拟定，应符合安全、经济、操作灵活，系统简单，保护完善、便于检修等项要求。原则如下：1、保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器，使用电缆的数量应最少；2、原则上一台起动器控制一台设备；3、变压器最好不并联运行；4、工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电第14页/共51页供电系统的确定

25、配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关；6、工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面；7、供电系统尽量减少回头供电；8、沼气喷出区域，高沼气矿井、煤（岩）与沼气突出矿井中的采掘供电分开，所有掘进工作面的局部扇风机装设“双三专三专”、“两闭锁”设施。根据采区供电系统的拟定原则，确定采区供电系统。第15页/共51页图例1第16页/共51页图例2第17页/共51页四、设备布置图图名为：××水平××区××段××分层（××巷道）设备布置图1.采用采区巷道布置平面为基础，必须保留主要运输大巷、主要通风巷，能准确反映出工作面位置以及相关的巷道和系统；图面标明：经纬线，巷道名称，停采线、停送点、巷道标高。比例为1:1000或1:2000。

2.注明变电所（变电站）的准确位置，设备依次按顺序编号，编号不得重复。

3.注明风流方向，开拓、掘进场子应注明新鲜风流方向和乏风方向。

4.注明电缆敷设方向。

第18页/共51页五、供电系统图1.图上要标出每台设备的型号、额定容量、编号。（1）.高开编号为1＃、2＃……，写在高开符号上方。（2）.变压器编号为1＊、2＊……，写在变压器图形符号边。（3）.低压开关编号为1、2……，填在开关图形符号中置。（4）.电动机图形符号中间填写设备编号，设备编号应与设备布置图中的相符合。

2.电缆应分别编号，注明型号、截面、长度。如：001-MY-3×35-100填写在该段电缆图形符号上方。3.标出各短路点及两向短路电流值，短路点符号的箭头应画在开关图形符号或电动机图形符号上。4.在开关图形符号右下角处标注开关型号、整定电流值。5.各类编号不得重复。第19页/共51页六、供电设计计算1、变压器选择及电压损失计算：根据《煤矿电工手册》第二分册式（10－3－1）：式中：

S————所计算的电力负荷总的是视在功率。KVA ∑PN——— 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和。KW cosφ——参加计算的电力负荷的平均功率因数。

Kr————需用系数。第20页/共51页Kr—需用系数取值第21页/共51页平均功率因数cosφ的取值第22页/共51页变压器型号选择确定原则在确定变压器型号时，应考虑国产矿用变压器的电压等级和容量，同时应根据巷道断面，运输条件及设备容量等因素对选用方案进行经济比较，选取最佳方案。1）矿用隔爆型干式变压器KSGB矿用隔爆型干式变压器可用于有甲烷混合气体和煤尘等具有爆炸危险的矿井中，作为煤矿井下供配电装置。2）隔爆移动变电站KSGZY型矿用隔爆千伏级移动变电站可用于综合机械化采煤工作面，也可在普通660伏采区使用。第23页/共51页变压器正常运行时电压损失的计算第24页/共51页2、高压电缆截面的选择及校验--选择原则：

选择原则：1、选择适合井下用的高压电缆。2、电缆耐压要大于电网电压。3、电缆的截面要满足负荷及继电保护要求。4、选择的电缆满足供电要求。第25页/共51页2.高压电缆截面的选择及校验--高压电缆截面选择

第26页/共51页2.高压电缆截面的选择及校验--按电缆短路时的热稳定条件校验

第27页/共51页2.高压电缆截面的选择及校验--按经济电流密度确定电缆截面

第28页/共51页3、低压电缆的选择及校验

选择原则1、矿用橡套电缆型号选择时应符合《煤矿安全规程》的规定。2、在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是650C。3、正常运行时电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。4、采区常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取即可，不必进行其它项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按长期允许电流选择，然后再按允许电压损失计算校验电缆截面。5、对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。第29页/共51页低压电缆的选择及校验--电缆长度确定

根据拟定的供电系统，确定系统中各段的电缆长度。在确定电缆长度时，固定敷设的橡套电缆实际长度应比敷设电缆巷道长度增加10%余量考虑，铠装电缆按5%余量考虑；移动设备用的橡套电缆的长度，除应按上述因素考虑外，应增加一段机头部分的活动长度，约3到5m左右。第30页/共51页低压电缆的选择及校验--电缆截面确定

1、电缆截面的选择，应满足下列条件(1)电缆的正常工作负荷电流应等于式小于电缆允许持续电流；(2)正常运行时，电动机的端电压应不低于额定电压的10%。(3)电缆末端的最小二相短路电流应大于馈电开关整定电流值的1.5倍。(4)、对橡套电缆，需考虑电缆机械强度要求的最小截面。2、电缆芯线数目的选择(1)、动力用橡套电缆一般选用四芯，对采掘机械来说要根据具体的控制、信号方式相应的增加控制芯线。(2)、信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要确定，并留有备用芯线。(3)、橡套电缆的接地芯线，除用做监测接地回路外，不得兼做其它用途。第31页/共51页低压电缆的选择及校验--电缆截面计算电缆截面按长时允许负荷电流选择，按机械强度和系统允许电压损失进行校验。

第32页/共51页低压电缆的选择及校验--电压损失校验

第33页/共51页4、短路电流计算

1140V以上（包括1140V）供电系统短路电流计算应考虑系统电抗、电缆电抗对短路电流值的影响。第34页/共51页短路电流计算--高压电缆的电阻、电抗计算

第35页/共51页短路电流计算--变压器阻抗计算：

第36页/共51页短路电流计算--供电的干线、支线阻抗计算如下:第37页/共51页短路电流计算

--d点短路电流：第38页/共51页短路电流计算--图表法计算两相短路电流

图表法求两相短路电流步骤：1、根据阻抗相等原则，将不同截面电缆换算成同一截面，求得各段电缆的换算长度。2、不同线芯截面的电缆换算系数见煤矿井下供电的三大保护细则表63、把各段电缆的换算长度相加计算出总的换算长度。4、以计算出总的换算长度值在两相短路电流计算表中查取对应容量变压器的两相两相短路电流值。第39页/共51页5、高压开关的选择

选择原则：(1)开关的额定电压与电网电压等级相适应。

(2)开关的最大工作电流应小于开关的额定电流。

(3)开关设置地点的最大三相短路容量应小于开关额定断流容量

。

(4)开关保护装置功能符合要求。第40页/共51页高压开关的选择--计算公式

第41页/共51页6、低压开关的选择

1、在有沼气突出矿井的任何地点和有沼气及煤尘爆炸危险矿井的采区进风巷道、回风巷道以及采掘工作面，可使用矿用隔爆型开关、矿用本质安全型、矿用隔爆兼本质安全型开关。2、选用矿用低压开关时，其额定电压必须大于或等于被控制线路的额定电压；其额定电流要大于被控线路长期负荷的最大实际工作电流；开关分断的最大三相短路电流应小于开关额定最大分断电流。同时开关保护装置功能应符合控制线路负载设备、电气安全要求。3、矿用低压隔爆开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控线路所选用电缆的条数及外径要求。一个喇叭口只允许接一条电缆。4、矿用低压开关使用地点的海拔高度不得超过1000m；环境温度不得超过35度环境相对湿度不得大于95±3%；垂直面斜度不得大于15度。同时在周围介质中不得有使金属腐蚀和绝缘损坏的气体存在，不得有水及其它液体浸入。第42页/共51页7、过流保护装置的整定及校验

过流保护装置的整定和校验的依据是《煤矿安全规程》、《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》（一）、低压开关继电保护装置的要求1、选择性好：保护装置动作时，保证只切断故障部分的电路，其他部分仍能正常工作。2、动作可靠：电动机起动或正常运转时保护装置不能误动作。当电动机或线路发生短路或过负荷时，保护装置可靠动作。3、动作迅速：保护范围内发生故障时，保护装置迅速动作，切断被保护的线路，防止事故蔓延，减少故障电流对设备的损坏。4、动作灵敏：在保护范围内