36水平西一采区供电设计

1360水平东一采区变电所供电设计一、供电设计原始资料1、工作面布置情况该采区变电所担负着东一采区主要采掘工作面的供电负荷，井下布置2个轻放工作面、三个掘进工作面、两个岩掘工作面。2、主要运输设备采煤工作面煤帮采用SGZ-730/90型刮板输送机、老塘侧采用SGB-630/40型刮板运输机，顺槽SSJ800/55型胶带输送机，运输上山采用SSJ1000/160型胶带输送机，1360东大巷采用DSP1080/160型胶带输机运输原煤。掘进工作面掘进中机道、回风出现的坡度可采用JH-14型回柱绞车或JD-11.4<25）调度绞车作为辅助提升。3、电压等级及主要电气设备东一采区变电所动力电源输入线电压为6协，来自1360中央变电所高压开关；三专电源从东一采区变电所设一工作面局扇专用变压器，输出电压为660V。采区煤电钻及信号照明电压为127丫外，采煤机组额定电压为1140丫，其它各动力设备额定电压为660V。主要电气设备见：东一采区用电设备负荷统计表4、煤流运输系统工作面采煤机截割落煤fSGZ-730/90型刮板输送机f顺槽SGB-630/40型刮板运输机f顺槽SSJ800/55型胶带输送机f运输上山SSJ1000/160型胶带输送机f溜煤下Wf大巷DSP1080/160型胶带输机f主井煤仓f主井WJS-01P<4义400KW）胶带机提升运到地面。1/27采区机械设备配备表序号设备名称型号单位使用数量备用数量4口计回采掘进小计回采掘进小计1采煤机MG250/300-NAWD台2222前部刮板输机SGZ-730/90台2223后部刮板输机SGB-630/40台2224乳化泵BRW-200/31.5台222245顺槽刮板机SGB-630/55台2226胶带输送机STJ800/55台23227刮板输送机SGB-420/30台9998运输上山胶带输送机SPJ-1000/160台1119东大巷胶带输送机DSP-1080/160台22210煤电钻综保MZ或1.2台77711喷浆机PZ-5台55512水泵100D45*4台257713回柱绞车JH-14台33314调度绞车JD-25台134415钻机KHYD75-ZJ台11116耙斗装岩机P-30B台22217对旋局部通风机DBKJNq5.6/2X15台55518照明综保ZXZ8-2.5-I台3319二、采区负荷计算:2/27

表1-2序号设备名称额定电压(V>额定容量(kW>设备台数设备容量(kW>需用系数(Kx>cos①tg①共有需用装机使用有功功(kW>井下运输1运输大巷胶带输送机66016022320320小结22320320二煤巷炮掘工作面1刮板输送机66040662402402胶带输送机66055221101103调度绞车66011.43334.234.24对旋轴流风机660302260605混凝土喷射机6605.52211117煤电钻1271.2444.84.8小结25254604600.580.750.883/27

表1-3表1-3序号设备名称电动机型号额定电压(V>额定容量(kW>设备台数设备容量(kW>需用系数(Kx>cos①tg①共有需用装机使用有功(k三岩巷掘进工作面1岩巷掘进工作面局扇660302260602岩巷掘进工作面小水泵660372274743装岩机660172234344混凝土喷射机6605.52211115调度绞车66011.43334.234.26小水泵6607.52215157照明12742244小结112.4144232.2232.20.550.750.884/27

表1-4序号设备名称电动机型号额定电压(V>额定容量(kW>设备台数设备容量(kW>需用系数(Kx>cos①tg①共有需用装机使用有功(四采煤工作面1采煤机1140300226006002前部刮板输送机114090221801803后部刮板输送机660402280804机道刮板输送机660402280805乳化液泵1140125425002506顺槽胶带输送机66055221101107回柱绞车660172234348调度绞车660252250509煤电钻综保1272.52255小结695212117591759井下总负荷258623365/276/277/278/279/2710/2711/27三、西一采区变压器的选型和台数的确定<一)移动变电站容量选择1、负荷计算根据负荷统计表知，综放工作面电压等级分1140V和660V两种等级，其负荷分别为860KVA和420KVA。2、需用系数计算0长*=0.4+0.6 =0.4+0.仅回=0.59式中Kx—-常用系数Pd-----最大负荷电动机的额定功率zp----用电设备的额定功率之和=724(KVA>1-3,COS⑨j=0.7，K=0.95=336(KVA>查〈3=724(KVA>1-3,COS⑨j=0.7，K=0.95=336(KVA>查〈由于采煤机组负荷较大，供电距离长，加之顺槽负荷受巷道变形随时会出现负荷调整等多方面因素，考虑移变容量较为宽松为宜,因此选用KBSGZY-800/6型和KBSGZY-630/6型两台移动变电站供电。其技术数据如下:型号额定容量KVA额定电压<KV)高损耗<W)空阻抗电压<%)空载电流<%)连接组别重量<kg)外形尺寸长X宽X高<m)轨距mm压1《压载负载KBSGZY-630/663061.22100400052Yy0/Y,d1150003.45X1.1X1.45600~90012/27

KBSGZY-800/680061.2230052005.51.5Yy054603.68x1.1X1.53600~900〈二)变电所变压器容量选择1、负荷计算综掘工作面机道、回风及顺槽胶带机运输供电等级为660V，负荷为274+320=594KVA。2、需用系数计算根据《矿山供电》查K=0.5X3、变压器容量计算=405(KVA>KBSG-630/6型变压器供电。如果考虑1360西大巷胶带机的负荷根据计算结果，要求容量应裕出20%—25%KBSG-630/6型变压器供电。如果考虑1360西大巷胶带机的负荷调整，则选择容量较大的KBSG-800/6型变压器供电较为适宜。KBSG-630/6型变压器技术数据如下:型号额定容量KVA额定电压<KV)高损耗<W)空阻抗电压<%)空载电流<%)连接组别高压分接外形尺寸长x宽x高<m)轨距mm压UJ上载负载KBSG-630/6630606932100400052Y,y0/Yd11+—5%2.74x1.04x1.5〈二)变电所风机专用变压器容量选择1、负荷计算综掘工作面机道、回风供电等级为660V,负荷为30+30=60KVA。2、需用系数计算根据《矿山电工》查KX=0.883、变压器容量计算13/27

=83.6(KVA>果，选用百SG-100/6型变压器供电。如下：型号额定容量KVA额定<KVFT/电压)高损耗<W)空阻抗电压<%)空载电流<%)连接组别高压分接外形尺寸长x宽x高<m)轨距mm压1载1“载KBSG-100/610060.693600100043Y,y0/Yd11+—5%2.2x0.72x1.02四、高、低压供电系统的确定采区供电系统根据采煤工作面及掘进工作面的设备布置要求和台数，做到尽量使负荷分配合理，保证供电的可靠、经济、系统简单、操作灵活、维护检修方便，当发生故障时对生产影响最小等原则。1360中央变电所距西一采区工作面太远，低压供电距离超过规定，压降大，严重影响全矿井安全、经济的供电原则。因此，在1360西大巷布置西一采区变电所，向整个采区掘进和回采供电。根据公司对西一采区生产布局的安排，西一采区变电所是供综采、综掘工作面的变电所，所以，高压要求有两回路电源线路供电，并分别设置电源进线开关，采用一回路供电，一回路备用，并安设一台联络开关，以便当高压开关发生故障时更快的处理故障。由于我公司第一综合采区布置的综放工作面，单机容量和设备的总容量都很大，回采的速度又快，如果采用固定变电所供电，既不经济，又不易保证供电质量，因此，必须采用移动变电站供电，以缩短供电距离，使高压深入负荷中心，将综采工作面供电电压提高到1140V，以保证供电的经济性和供电质量。低压供电则采用一台启动器控制一台用电设备，从变电所向各配电点到各用电设备采用辐射式供电。为了使供电系统尽量避免回头供电，大巷、顺槽运输机采用干14/27线式供电。对于局部通风机依照《煤矿安全规程》要求一律实行三专供电，14401掘进工作面风机电源由西一采区变电所风机专供变压器及线路供电。＜高、低压电气设备控制开关及变压器配置详见西采区变电所供电系统图）六、1360西一采区变电所、工作面配电点、移动变电站位置的确定＜一）根据要求，采区变电所应设置在通风条件好，进出线方便、搬运方便、防止水淹、接近负荷中心的地方。因此，西一采区变电所设置在1360西大巷〈运输平巷）与上〈下）山交叉处。〈二）根据原始资料提供的情况考虑，工作面配电点有采煤和掘进两种，所以，根据相关规定，掘进工作面配电点安设在距工作面60m的地方，工作面配电点要求随工作面的推进定期前移。其它运输、提升等设备的负荷可依据负荷分配、安全停送电等要求，在1401机道口及回风口、1360运输平巷第一台胶带机机头处各设置一台配电点控制。〈三）移动变电站设置在距工作面100」50的顺槽中即可，要求回采工作面每推进80m，变电站应向前移动一次。综放工作面的配电点根据电压等级和负荷的分配初步核定两台，一台控制1140V电压的负荷，一台控制660V电压的负荷，安装位置设置在移动变电站。七、电缆线路的选型和计算＜一）电缆型号的确定1、从启动器到电动机之间的电缆全部采用不延燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备使用专用的分相屏蔽不延燃橡套电缆；1140V设备及采掘工作面的660V设备必须使用分相屏蔽不延燃橡套电缆。采煤机采用UCP型铜芯橡套电缆，其余一律采用U型铜芯橡套电缆。根据我公司井下实际情况，在选取机道、回风的运输、提升、排水等设施的不延燃橡套电缆截面时，可只考虑满足机械强度15/27最小要求的截面即可。2、对于固定敷设的1360中央变电所至西一采区变电所的高压电缆，选取载流量较大的交联聚氯乙稀铠装绝缘电缆。〈二）电缆芯线数目的选择1、铠装电缆为三芯，铅包可做接地线。2、橡套电缆一般情况下，应选用四芯，其中三芯为主芯线，另一芯为接地线。采煤机要根据具体设备而定，目前我公司一采区的采煤机可选用八芯，其中四芯为主芯线，四芯为控制线。〈三）西一采区变电所进线高压电缆及长度的选择1、根据采区供电电压、工作条件、敷设地点及井下必须采用阻燃电缆等原则，1360中央变电所至西一采区变电所高压电缆选MYJV22-6000型交联聚氯乙稀绝缘铠装电缆。电缆的敷设必须符合《煤矿安全规程》有关规定。2、电缆长度确定用公式L广aLX计算电缆实际长度。1360中央变电所至西一采区变电所MYJV22型电缆长度为：L广aLx=1.05x1780=1869m 取Lz=1870m3、1360西一采区变电所高压回路电缆截面的确定按最大负荷及允许截流量选择电缆截面根据负荷计算结果，最大负荷Smax=2355kVA,由于各个工作面负荷不可能同时运转，故取同时系数0.7则此时的电流1111ax为:：m=<=2355X0.7/<Ix6)=159A查《煤矿电工手册》第二分册〈下）表12-2-20选MYJV226000X3x95mm2型交联聚氯乙稀绝缘铠装电缆。4、按长时允许负荷电流校验电缆截面查表得95mm2铜芯电缆芯线最高温度65℃,长期允许电流218A16/27>159A,故满足要求。5、按电压损失校验电缆截面。AU%二三，二二一〕」三二二•xK5xL式中AU%——电压损失百分数；P——电缆输送的有功功率，MW;UN 额定电压，kV;Ro、Xo—电缆线路单位长度的电阻及电抗，Q/km;L——电缆线路长度，km;0】二——功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。K为每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数，在6kV时，K=2.78xG：-二心二二・；不同的功率因数及不同的电缆截面时的数值，可参见《煤矿电工手册》第二分册〈下）二二「表10-3-6bJ1360中央变电所至西一采区变电所MYJV22-6000型交联聚氯乙稀绝缘铠装电缆的总电压损失为：查表取K=0.682,P=1.267,L=1.870损耗最大的支线电缆的电压损失AUi=1.368%x0.756x1.344=1.39%13变电所到西一采区变电所电缆的电压损失AU3=0.682%x1.267x1.870=1.61%地面变电所到1360变电所电缆的电压损失AU2=0.376%x1.147x1.24=0.53%总的电压损失为：17/27AU=AUt+AU2+AU3=1.39%+1.61%+0.53%=3.53%<7%符合要求。6、按短路时热稳定校验电缆截面136中央变电所母线短路容量为50MVA，设其基）隹容量为100MVA，再分别求出高压配电箱的进线端三相短路电流值及其最小热稳定截面：中央变电所用线端的相对基隹电抗为；js品=」=2来自中央变电所电缆的相对基隹电抗为；j=Xw=0.06X1.96X回=0.29总相对基隹电抗为；x|=X,s»:2+0.29=2.29三相短路电流为：」二 二」X」X」二4.002KA=4002A高压电缆所要求的最小热稳定截面为；zx=S」=_lJ=2L4mm2式中--1假想时间；——热稳定系数，查《煤矿电工手册》第二分册〈下）表10-3-3得。〈因中间有接线盒故取：93.4）所以初选截面95mm2电缆是合格的，满足要求。<四）供移动变电站的高压电缆选型：18/27根据工作面供电电压、工作条件、敷设地点及电缆型号的选择原则，采区变电所向移动变电站供电的高压电缆型号选用MYPTJ-6000型。电缆长度确定：L广吩LX=1.1X1221=1344M,取LZ=1350M。1)、按最大负荷及允许截流量选择电缆截面根据负荷计算结果，最大负荷Smax=1281kVA,则此时的电流Imax为：Im=-^-=1281/<^x6)=123A日查表选MYPTJ-60003X50mm2高压电缆，满足要求。2)、按长时允许负荷电流校验电缆截面查表得MYPTJ-6000型3x50mm2铜芯电缆芯线最高温度65℃,长期允许电流170A>123A,故满足要求。3)、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：0应满足的条件为：Amin>Id(3>*系统电抗：Xy=Up2/S/6.32/50=0.7。MYPTJ-6000-3X50mm2高压电缆的电阻及电抗：查表《矿山供电》P61，得R0=0.429<Q/km),X°=0.063<Q/km)R=0XL=0.429x0.945=0.410X=XxL=0.063x0.945=0.06(>移动变电站二次侧三相短路电流：Id(3>= = =3686(A>Ald(3S]3686旦」要Amin=Id(3>* =3686x=19.73mm2V50mm2,满足要19/27求。式中：查《煤矿电工手册》表10-3-3,取电缆热稳定系数C=93.4;井下变电所馈出开关为瞬时动作，其假想时间、取0.25s(4>、按电压损失校验电缆截面：应满足的条件是：H%=KPL<7%M%二7%。=1.26%v电压损失满足要求。式中：tgO)pj==1.02,coiipj=0^rs,BPT0.714故供移动变电站高压电缆选取MYPTJ-3X50mm2型符合要求。八、西一采区变电所高低压开关的选择㈠西一采区变电所高压开关的选择根据《煤矿井下设计技术规定》中规定：井下用移动变电站，动力变压器高压侧应有短路，过负荷和无压释放保护；供给移动变电站的高压馈电线还应有电缆监视保护。而BGP9L-6型隔爆真空高压配电箱符合以上要求；考虑到经济，维护方便，使用安全可靠及现有实际条件，也可选用BGP3-6型隔爆真空高压配电箱。1、KBSGZY-800/6和KBSGZY-630/6型移动变电站高压配电箱选择⑴、额定电压选择6KV。(2)、配电装置额定电流应大于移动变电站的最大长时工作电流。移动变电站的最大长时工作电流即额定电流_I ：式中」一一变压器额定容量，KVA;20/27=137.6A。j——变压器高压侧额定电压，KV;=137.6A。移动变电站额定电流为查表选取BGP9L-6/200型隔2、西一采区变电所高压进线配电箱选择⑴、额定电压选择6KV。⑵、配电装置额定电流应大于总进线的最大长时工作电流。总的最大长时工作电流即额定电流取变电所所有供电负荷的最大长时工作电流之和。_I ：式中」一一变压器额定容量，KVA；=198.2A。后上架子使用高J变压器高压侧额定电压，=198.2A。后上架子使用高映」，尤其新面形成总的最大长时工作电流为映」，尤其新面形成查表并考虑到采煤面接续时白压负荷等情况，故选取BGP9L-6/300型隔爆真空高压配电箱。而1360中央变电所控制西一采区的高压配电箱，可依据西一采区变电所高压进线配电箱的配置，选择相同的配置即可。隔爆真空高压配电箱技术数据真空高压开关型号额定电压(KV>最高工作电压(KV>额定开断容量(MVA>额定开断电流(KA>额定短路开合电流(KA>极限通过电流峰值(KA>额定热稳定电流(KA>额定热稳定时间(S>额定断开电流(KA>额定电流开断次数(次〉总分闸时间不大于(S>BGP9-667.21009.631.52512.529.6<0.121/27㈡、低压开关的选择1、西一采区变电所低压供电电压为660V,所选低压开关额定电压为660V等级；照明、信号电气设备的供电额定电压不超过127V。2、开关的额定电流按电气设备长期工作电流确定；3、低压馈电总开关及分路开关选处2系列。4、照明选用BZ-2.5型照明综合保护器。5、各种开关的继电保护应符合电网和工作机械及《煤矿安全规程》的要求：⑴、采区变电所低压馈电总开关应有过流和漏电保护。⑵、变电所配出分路开关和配电点总开关应有过流保护；⑶、控制所有电动机开关应采用电机综合保护器。具备过负荷、短路、欠电压和漏电闭锁保护功能。⑷、保护工作机械的开关应有短路保护。6.选择的各低压开关接线喇叭数目应满足电网接线的需要，一个喇叭口能许引一条电缆，喇叭口的内径与电缆外径相适应。KBZ型矿用隔爆型智能真空馈电开关主要技术特征见表1-5开关型号颔定电压(V>颔定电流(A>颔定工作制最大分断能力操作方式保护功能智能化性能KBZ-400/660660400长期660V,9KA电动分合闸欠压、过载、短路、漏电闭锁、漏电保护、选择性漏电保护液晶汉显、中文界面显示三相电流、系统电压、电网对地绝缘电阻及各种故障显示。实现人机对话，KBZ-200/66066020022/27实现各种保护功能参数的整定。具有计算机通讯接口，可远距离传输开关状态、电流、电压，实现计算 IlliII 机井上下联网。7、本次设计选型主要是西一采区变电所的设计，故对负荷侧的高、低压设备及电缆的截面不再做整定和校验。九、西一采区变电所高压配电箱的整定1、供移动变电站的高压配电箱的整定。由于移动变电站高压侧只装有负荷开关，移动变电站及其高压侧线均由采取变电所中的高压配电箱来保护。<1)长延时过载保护装置〈过负荷保护)的整定值：I>1.1xI=1.1x137.6=151.4<A)配电箱过载保护的整定范围为0.4—2.0倍的配电箱整定电流，共有11个档位，故配电箱波段开关调整在0.8倍的位置，其实际整定电流为10P「0.8x200=160A<2)短路保护的整定值：10P.s>L2Xlmax=L2X(lca- )L.J=1.2x(137.6- >=252<A)式中：Ica.m为配电箱所控制负荷中最大容量电动机的长时工作电流，即采煤机负荷系数为0.8时采煤机的额定工作电流，A;Ist.m为配电箱所控制负荷中容量最大一台电动机的额定启动电流，即采煤机的额定启动电流，A;1.2为可靠性系数。配电箱所控制负荷中容量最大的是采煤机电动机，而采煤机采用变频器降压启动装置，23/27

故按2—3倍整定即可。配电箱短路保护的整定范围为1—16倍的配电箱额定电流，共分为11档，故将波段开关调在2倍的位置，此时短路实际整定电流为1P=2x200=400A<3）高压配电箱短路保护装置的灵敏度校验：由于高压配电箱所带负荷是两台移动变电站，所以保护装置对两台移动变电站的低压侧短路故障都应有足够的灵敏度〈即后备保护），校验时应按灵敏度最小的移动变电站低压侧两相短路电流来校验。计算短路电流1）短路回路各元件的阻抗计算：电源系统的电抗：Xsy=」=」=0.794Q1360中央变电所至西一采区变电所高压电缆的阻抗：R1=r0L=0.226x1.869=0.424X1=X0L=0.06x1.869=0.11Xl西一采区变电所至移动变电