煤礦供電課程設(shè)計華康

1、第一組、工作面供電系統(tǒng)設(shè)計第1節(jié) 概述采區(qū)變電所位置的確定采區(qū)變電所位置選擇要依據(jù)低壓供電電壓、供電距離、采煤方法、采煤巷道布置方式，采煤機(jī)械化程度和機(jī)組容量大小等因數(shù)來確定。采區(qū)變電所硐室位置具體考慮以下幾方面：（1）、供電電壓，隨著回采工藝的發(fā)展，采煤機(jī)械化的提高，采區(qū)電氣設(shè)備日益增多，電氣設(shè)備容量不斷增大。單機(jī)容量由70年代初的80150KW發(fā)展到600900KW，輸送機(jī)由60年代的1144KW增大到600KW，綜采工作面總裝機(jī)容量達(dá)到20003000KW，這么大的裝機(jī)容量對采區(qū)供電提出了更高的要求。采煤機(jī)組功率大，供電距離遠(yuǎn)，重載起動，并且啟動頻繁，因此采區(qū)變電所到機(jī)組最大供電距離由采

2、煤機(jī)組主電機(jī)起動時允許的電壓損失確定，以保證機(jī)組有足夠的起動力矩。（2）、根據(jù)煤礦井下供電設(shè)計技術(shù)規(guī)定第6.1.1條規(guī)定：采區(qū)變電所的位置，一般設(shè)在采區(qū)上(下)山的運輸斜巷與軌道斜巷之間的橫貫內(nèi)；或在甩車場附近的巷道內(nèi)。當(dāng)采用礦用一般型變壓器時，不得設(shè)在回風(fēng)巷內(nèi)或工作面的進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)。在多每層的采區(qū)中，各分層是否分別設(shè)置或集中設(shè)置變電所，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)采用。當(dāng)采用集中設(shè)置變電所時，應(yīng)將變電所設(shè)在壓力穩(wěn)定的巖層中。第6.1.2條規(guī)定當(dāng)附近變電所不能滿足大巷掘進(jìn)供電要求時，可利用大巷的橫貫巷道設(shè)置掘進(jìn)變電所。如大巷為單巷而無橫貫巷道利用時，可采用移動變電站。（3）、每個采區(qū)最好只設(shè)一個采區(qū)

3、變電所，對整個采區(qū)、掘進(jìn)工作面供電，盡量少設(shè)變電所，盡量減少變電所遷移次數(shù)。 （4）、采區(qū)變電所要求通風(fēng)良好，溫度不得超過附近巷道5，進(jìn)出線和運輸方便。（5）、頂?shù)匕宸€(wěn)定且無淋水。采區(qū)供電對電能的要求（1）、電壓允許偏差范圍 電壓偏差計算公式如下：電壓偏差×100%電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB 1232590）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為：35KV及以上供電和對電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的±5%；10KV及以上高壓供電和低壓電力用戶的電壓允許偏差為用戶額定電壓的±7%；低壓照明用戶為+5%10%。（2）、三相電壓不平衡允許范圍

4、 根據(jù)電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為2%，短時間不得超過4%。在采區(qū)變電所供電情況下，交流額定頻率為50HZ電力系統(tǒng)正常運行方式下由于負(fù)序分量而引起的pcc點連接點的電壓不平衡度能滿足規(guī)定要求。（3）、電網(wǎng)頻率電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T 155431995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2HZ，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到+5% HZ5% HZ，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明容量大小的界限的電網(wǎng)容量在300萬KW以上者為0.2HZ；電網(wǎng)容量在300萬KW以下者為0.5HZ。（4）、波形正常情況下，要求電力系統(tǒng)的供電電壓（或電流）的波形為

5、正弦波，在電能的輸送和分配過程中不應(yīng)該使波形產(chǎn)生畸變，還應(yīng)注意負(fù)荷中諧波源（裝整流裝置等）的影響，必要時采取一定措施消除諧波的影響。（5）、供電可靠性供電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，必須保證供電的可靠性。費用和環(huán)境要求采區(qū)變電所要便于對硐室的擴(kuò)大和設(shè)備的增加，同時便于體積較大的變壓器等設(shè)備直接通過運輸上山運到采區(qū)變電所硐室減少運輸設(shè)備的費用。在滿足費用要求的同時還要滿足頂板堅固，無淋水且通風(fēng)良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道5。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使采區(qū)變電所能順利的通過運輸平巷向整個采區(qū)的負(fù)荷中心（采煤工作面）進(jìn)行供電。在回風(fēng)上山和運輸上山聯(lián)絡(luò)巷處，低壓供電距離合理，并且不

6、必移動采區(qū)變電所就能對采區(qū)的采煤、掘進(jìn)及回采等進(jìn)行供電。所以把采區(qū)變電所布置在回風(fēng)上山和運輸上山聯(lián)絡(luò)巷處。擬定采區(qū)供電系統(tǒng)的原則1采區(qū)高壓供電系統(tǒng)的擬定原則（1）、供綜采工作面的采區(qū)變（配）電所一般由兩回路電源線進(jìn)行供電，除綜采外，每個采區(qū)應(yīng)為一回路；（2）、雙電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，應(yīng)設(shè)置電源進(jìn)線開關(guān)；（3）、采區(qū)變電所的高壓饋出線宜用專用的開關(guān)柜。2采區(qū)低壓供電系統(tǒng)的擬定原則（1）、力求減少電纜的條數(shù)與長度，盡量減少回頭供電，電纜截面不超過70mm2.橡套電纜長度按敷設(shè)路徑長度乘1.1，鎧裝電纜長度按敷設(shè)路徑乘1.05。（2）、采煤機(jī)宜用單獨電纜供電，綜采工作面配電點到各用電設(shè)備宜用輻射式線

7、路供電，帶式輸送機(jī)可以用干線式線路供電。對于多臺大容量帶式輸送機(jī)，也可以用輻射式線路供電。 （3）、配電點的設(shè)置：一般都設(shè)置工作面集中配電點。對于輸送機(jī)及其它附屬機(jī)械，因位置分散也可分別設(shè)置配電點。（4）、力求減少開關(guān)或起動器的使用量，原則上一臺起動器控制一臺電動機(jī)。對采煤機(jī)等重要生產(chǎn)機(jī)械宜設(shè)備用起動器，即一用一備。（5）、配電點起動器在3臺以下并聯(lián)配電時，可以不設(shè)置進(jìn)線用總饋電開關(guān)。（6）、移動變電站低壓側(cè)已有低壓饋電開關(guān)，而且保護(hù)齊全，可以不在移動變電站之外設(shè)置低壓總饋電開關(guān)。（7）、工作面配電點最大容量電動機(jī)的起動器應(yīng)靠近配電點的進(jìn)線，以減小起動器間連接電纜的截面。（8）、根據(jù)供電設(shè)備容

8、量，供電系統(tǒng)一般都選用23臺移動變電站。1#移動變電站向帶式輸送機(jī)及其它運轉(zhuǎn)設(shè)備供電；2#移動變電站向采煤機(jī)、乳化液泵站和噴霧泵站供電；3#移動變電站向刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等供電。2#、3#移動變電站的負(fù)荷可以根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)換。綜采工作面供電系統(tǒng)擬定此設(shè)計為綜采工作面，其供電系統(tǒng)分為：材料道供電系統(tǒng)、溜子道供電系統(tǒng)、工作面1140V供電系統(tǒng)。其中：材料道動力1#變電所(其供電系統(tǒng)見圖綜采工作面變電系統(tǒng))固定式變壓器（1#礦用隔爆型干式變壓器KSGB-500/6）供電；溜子道動力由1#變電所饋出660V移變（1#移變KBSGZY630/6）供電；1#移變饋出4個配電點：分別供破碎機(jī)（110kw）、刮板

9、機(jī)（溜子2×75kw）、皮帶（2×75kw）、溜子道絞車。工作面1140V供電系統(tǒng)由2#、3#移變供電；2#移變饋出2個配電點:分別供煤機(jī)（375kw）和噴霧泵（2×110kw）；3#移變饋出3個配電點:分別供工作面刮板機(jī)（溜子2×110kw）、乳化液泵（2×110kw）、轉(zhuǎn)載機(jī)（132kw）。1、材料道供電系統(tǒng)負(fù)荷：負(fù)荷：30kw 調(diào)度絞車 4部 20kw 回柱絞車 1部設(shè)備總負(fù)荷：Pe =140kw2、溜子道供電系統(tǒng)負(fù)荷：負(fù)荷：110kw 刮板機(jī) 2部 125kw 破碎機(jī) 1部 125kw 刮板機(jī) 1部 125KW 皮帶 1部 30kw 調(diào)

10、度絞車 4部 20kw 回柱絞車 1部設(shè)備總負(fù)荷：Pe =735kw3、工作面1140V供電系統(tǒng)負(fù)荷：負(fù)荷：375kw 采煤機(jī) 1部 2×75kw 可彎曲刮板機(jī) 2部 125kw 乳化液泵 2部 125kw 噴霧泵 2部132kw 轉(zhuǎn)載機(jī) 1部設(shè)備總負(fù)荷：Pe=1307kw以上負(fù)荷均為個分支系統(tǒng)實際裝機(jī)容量，采面照明、信號等小功率負(fù)荷忽略不計，在校驗整定計算中按設(shè)備實際最大運行方式考慮。具體開關(guān)選型、電纜配用情況詳見供電系統(tǒng)圖和機(jī)電設(shè)備表。供電能力計算1、變壓器的選擇：變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，對供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資

11、費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減小；如果變壓器容量選擇過小，在長期過負(fù)荷運行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命。既不安全又不經(jīng)濟(jì)。2、功率因數(shù)及需用系數(shù)：需用系數(shù)的確定由于用電設(shè)備的額定容量往往大于其實際負(fù)荷容量；在一組用電設(shè)備中，根據(jù)生產(chǎn)需要，所有設(shè)備也都不是同時工作的；即使是同時工作的用電設(shè)備，其最大負(fù)荷出現(xiàn)的時間也不同?？梢娮冸娝鶎嶋H供電負(fù)荷總?cè)萘靠偸切∮谒╇姷脑O(shè)備額定容量的總和，因此存在計算系數(shù)，這個系數(shù)稱為需用系數(shù)。井下供電設(shè)計的變電所容量計算，一般都采用需用系數(shù)法進(jìn)行。1. 需用系數(shù)：綜采、綜放工作面功率因數(shù)取0.72. 需

12、用系數(shù) =0.503 此值可以保證該系統(tǒng)安全可靠運行，故需用系數(shù)取Kx=0.6式中：容量最大的那臺電動機(jī)額定功率,kw。 工作面用電設(shè)備額定功率之和,kw。因此設(shè)計的工作面為綜采工作面故取0.85.3.Ke為同時系數(shù)（也叫重合系數(shù)）一個工作面ke=1SB-變壓器計算容量KVA-工作面平均加權(quán)功率因數(shù)，取0.853、材料道變壓器的選擇KVA 500KVA考慮后續(xù)增加設(shè)備，故選擇KBSG-200/6-0.69的變壓器符合要求。式中：變壓器計算容量，KVA。由變壓器供電的設(shè)備額定功率之和，kw。 需用系數(shù)。加權(quán)平均功率因數(shù)。4、溜子道變壓器的選擇 630KVA考慮后續(xù)增加設(shè)備，故選擇KBSG-630

13、/6-0.69變壓器符合要求。5、工作面變壓器的選擇 =922.6KVA 計算得變壓器容量過大無可選擇變壓器，所以采用兩臺移變進(jìn)行供電。一臺移變供煤機(jī)、噴霧泵使用，另一臺移變供刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、乳化泵使用。1、工作面移變KBSG-630/6-0.69，供煤機(jī)、噴霧泵KVA 630KVA故選擇KBSGZY-630/6-1.2移變符合要求。2、工作面1140V移變KBSG-630/6-0.69，供刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、乳化泵 630KVA故選擇KBSGZY-630/6-1.2移變符合要求。電纜的選擇：低壓電纜選擇原則：、在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的最高溫升，否則電纜將因過熱而縮短其使

14、用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65，鎧裝電纜允許溫升是80。電纜芯線的實際溫升決定于它所流過的負(fù)荷電流，因此，為保證電纜的正常運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流步超過它所允許的負(fù)荷電流。、正常運行時電纜網(wǎng)路的實際電壓損失必須不大于網(wǎng)路所允許的電壓損失。為保證電動機(jī)的正常運行，其端電壓不得低于額定電壓的95%，否則電動機(jī)等電氣設(shè)備將因電壓過低而過流，甚至過熱而燒毀。所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。、距離電源最遠(yuǎn)，容量最大的電動機(jī)起動時，因起動電流過大而對電網(wǎng)造成的電壓損失也最大。因此，必須校驗最大電動機(jī)起動時，是否能保證其它用電設(shè)備必須得最低電壓。即進(jìn)行啟動條件校

15、驗。、電纜的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)滿足要求，特別是對移動設(shè)備供電的電纜。根據(jù)現(xiàn)場長期工作經(jīng)驗，對不同用電設(shè)備要求電纜機(jī)械強(qiáng)度的允許截面詳見表4。采區(qū)經(jīng)常移動的橡套電纜支線的截面選擇一般按機(jī)械強(qiáng)度要求的最小截面選取即可，不必進(jìn)行其它項目的校驗。對于干線電纜，則必須首先按允許電壓損失計算確定電纜截面，然后再按長期允許電流及起動條件進(jìn)行校驗。、對于低壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，按上述方法選擇電纜截面的熱穩(wěn)定性和電動力穩(wěn)定性均能滿足其要求，因此必須進(jìn)行短路時的熱穩(wěn)定校驗。圖1 材料道供電系統(tǒng)材料道電纜的選擇： 1.L1（660V供電系統(tǒng)采區(qū)變電所至材料道） 式中：電纜中通過的實際工作電流，A；電纜所帶負(fù)荷有

16、功功率之和，kw；電網(wǎng)額定電壓，V；加權(quán)平均效率，查表得取0.80.9；加權(quán)平均功率因數(shù)，取0.85。電纜截面的選擇：35mm2，長時允許載流量138A。但考慮線路長，線路末端短路電流小，故選擇電纜截面：70mm2，長時允許載流量：215A；電纜選擇符合要求。詳見表1主芯線截面/mm24610162535507095工作電壓/V10001140600036-46-5364-72858594113110121138135148173170170215205205260250250表1礦用橡套電纜允許持續(xù)電流2.L2（第一部調(diào)度絞車到第二部調(diào)度絞車之間）選擇電纜截面：25mm2，長時允許載流量：1

17、13A；電纜選擇符合要求。3L3（第二部調(diào)度絞車到第三部調(diào)度絞車之間）=59.06A選擇電纜截面：16mm2，長時允許載流量：85A；電纜選擇符合要求。3. L4（第三部調(diào)度絞車到第四部調(diào)度絞車之間）4. =36.92A選擇電纜截面：10mm2，長時允許載流量：64A；電纜選擇符合要求。5. L5（第四部調(diào)度絞車到回柱絞車之間）6. =14.77A選擇電纜截面：4mm2，長時允許載流量：36A；電纜選擇符合要求。6.L6（磁力啟動器到第一部調(diào)度絞車之間）7. =22.15A選擇電纜截面：4mm2，長時允許載流量：36A；電纜選擇符合要求。L7.L8.L8和L6都為同一型號調(diào)度絞車，故都選擇電纜

18、截面：4 mm2 。7.L10（ 磁力啟動器到回柱絞車之間）8. =14.77A選擇電纜截面：4mm2，長時允許載流量：36A；電纜選擇符合要求。溜子道電纜的選擇：1. L11（移變到第一部刮板機(jī)）2. =173.5A選擇電纜截面：95mm2，長時允許載流量：260A；電纜選擇符合要求。2.L12（第一臺刮板機(jī)到第二臺刮板機(jī)）9. =92.29A選擇電纜截面：35mm2，長時允許載流量：138A；電纜選擇符合要求。3. L13（移變到皮帶）4. =184.58A選擇電纜截面：95mm2，長時允許載流量：260A；電纜選擇符合要求。4.L14（皮帶到破碎機(jī)）10. =92.29 A選擇電纜截面：

19、35mm2，長時允許載流量：138A；電纜選擇符合要求。5.L15(移變到第一臺調(diào)度絞車)11. =195.65A選擇電纜截面：95mm2，長時允許載流量：260A；電纜選擇符合要求。6.L16（第一臺調(diào)度絞車到第二臺調(diào)度絞車）12. =173.5A選擇電纜截面：95mm2，長時允許載流量：260A；電纜選擇符合要求。7.L17（第二臺調(diào)度絞車到第三臺調(diào)度絞車）13. =151.35A選擇電纜截面：70mm2，長時允許載流量：215A；電纜選擇符合要求。8. L18（第三臺調(diào)度絞車到第四臺調(diào)度絞車）14. =129.2A選擇電纜截面：35mm2，長時允許載流量：138A；電纜選擇符合要求。9.

20、 L19（第四臺調(diào)度絞車到第一臺回柱調(diào)度絞車）15. =107.1A選擇電纜截面：25mm2，長時允許載流量：113A；電纜選擇符合要求。10. L20（第一臺回柱調(diào)度絞車到第三臺刮板機(jī)）16. =92.29A選擇電纜截面：25mm2，長時允許載流量：113A；電纜選擇符合要求。11. L21（磁力啟動器到第一臺刮板機(jī)車）17. =81.21A選擇電纜截面：25mm2，長時允許載流量：113A；電纜選擇符合要求。12. L21（磁力啟動器到第二臺刮板機(jī)）18. =92.29A選擇電纜截面：25mm2，長時允許載流量：113A；電纜選擇符合要求。L23.L24和L21需求相同。故選擇電纜截面：2

21、5mm2。13.L25（磁力啟動器到第一部調(diào)度絞車之間）19. =22.15A選擇電纜截面：4mm2，長時允許載流量：36A；電纜選擇符合要求。和L25需求相同。故選擇電纜截面：4mm2。14. L30（磁力啟動器到第一部調(diào)度絞車之間）20. =14.77A選擇電纜截面：4mm2，長時允許載流量：36A；電纜選擇符合要求。15. L31和L21需求相同。故選擇電纜截面：4mm2。短路計算不同截面電纜換算長度系數(shù)電纜截面（mm2）4610162535507095換算系數(shù)11.978.114.753.011.911.371.000.730.53一、 材料道短路值 電纜3*70，長度10m 電纜3*

22、70，長度10m 電纜3*70，長度200m 電纜3*50，長度300m 電纜3*50，長度100m 電纜3*50，長度150m 電纜3*50，長度50m 電纜3*16，長度10m 電纜3*16，長度10m 電纜3*16，長度15m 電纜3*16，長度15m 電纜3*16，長度10m材料道配電點饋電開關(guān)整定： 、過流保護(hù)=168A故整定為160A、短路保護(hù) 故整定為 400A、開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，合格。二、 溜子道短路值 電纜3*70，長度10m 電纜3*50，長度80m 電纜3*50，長度80m 電纜3*16，長度15m 電纜3*16，長度15m 電纜3*70，長度10m 電纜3

23、*25，長度50m 電纜3*25，長度20m 電纜3*25，長度10m 電纜3*25，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度60m 電纜3*25，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度100m 電纜3*25，長度300m 電纜3*25，長度20m 電纜3*25，長度200m 電纜3*25，長度50m 電纜3*16，長度10m 電纜3*16，長度10m 電纜3*16，長度15m 電纜3*16，長度15m 電纜3*16，長度10m1、絞車饋電開關(guān)整定：（1）過流保護(hù)=168A故整定為160A（2）短路保護(hù) 故整定為 400A(3)開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，

24、合格。最遠(yuǎn)點電纜換算長度： 最遠(yuǎn)點兩相短路電流值： 2、皮帶機(jī)啟動器（1）過載保護(hù) 故整定為150A3、皮帶機(jī)饋電開關(guān)整定：(1)過流保護(hù) 故整定為160A(2)短路保護(hù) 故整定為 1200A3、開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，合格。最遠(yuǎn)點電纜換算長度： 最遠(yuǎn)點兩相短路電流值： 4、破碎機(jī)啟動器(1)過載保護(hù) 故整定為150A5、刮板機(jī)（125KW）啟動器(1)過載保護(hù) 故整定為150A6、破碎機(jī)與刮板機(jī)饋電開關(guān)整定：、過流保護(hù) 故整定為300A、短路保護(hù) 故整定為1200A、開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，合格。最遠(yuǎn)點電纜換算長度： 最遠(yuǎn)點兩相短路電流值： 7.刮板機(jī)啟動器整定：I、過載保護(hù)

25、 故整定為130A8.刮板機(jī)饋電開關(guān)整定： 、過流保護(hù) 故整定為260A、短路保護(hù) 故整定為2000A、開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，合格。最遠(yuǎn)點電纜換算長度： 最遠(yuǎn)點兩相短路電流值： 9. 1#移變低壓側(cè)整定、過流保護(hù) 故整定為800A 、短路保護(hù) 故整定為 1800A、開關(guān)靈敏度校驗 1.5滿足要求，合格。最遠(yuǎn)點電纜換算長度： 最遠(yuǎn)點兩相短路電流值： 三、工作面短路值 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度300m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*25，長度100m 電纜3*25，長度300m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*70，長度10m 電纜3*25，長度50m 電纜3*25，長度50m 電纜3*70，長度1