采面供電設計說明書

1、1274采面供電設計說明書一、采面配電點位置及電源1274采面即將進入回采工作，根據(jù)采面的負荷的情況，向采面提供1140V、660V電壓等級的電源。從供電系統(tǒng)的安全性、合理性、可靠性、環(huán)境條件考慮，電源來自121石門配電點變電所5#高爆，配電點安設在1136運輸巷，供電巷道最遠直線長度1000米，實際電纜最遠點長度2088米。二、變壓器的選擇、校驗 1、采面及其運輸系統(tǒng)變壓器的臺數(shù)要盡量少，這樣可以減少高壓設備的數(shù)量及擺放位置。采煤工作面動力變壓器應選擇隔爆型干式變壓器或移動變電站。變壓器一次側(cè)額定電壓應等于電源電壓，二次側(cè)額定電壓等于1.05倍的用戶額定電壓。為了供電的經(jīng)濟性，應盡量選用低損

2、耗變壓器，即阻抗壓降百分數(shù)較小的變壓器。2、電力負荷采面安裝設備約12臺（件），其中工作設備約11臺；設備總裝機容量：1885KW；其中工作容量1710KW；采面計算有功負荷：1173.5KW，無功負荷：844.53Kvar視在負荷：1675kVA。采面選擇三臺變壓器供電，兩臺KBSG-1000KVA（1140V）變壓器向采煤機、采面刮板機和乳化泵供電，一臺KBSG-630KVA（660V）變壓器向備用噴霧泵、采面下運巷運輸系統(tǒng)的順槽溜子采面下巷第一部、第二部皮帶機用原供電系統(tǒng)供電。電力負荷統(tǒng)計見表1-1表1-1 電力負荷統(tǒng)計表序號負 荷名 稱電壓（V）額定容量（Kw）設備臺數(shù)設備容量需用系數(shù)

3、功率因數(shù)costan計算負荷備 注全部工作全部工作有功無功視在KWKvarkVA臺臺KWKW1、采面1140V4314001225833587.3511901）采煤機1140600116006000.680.70.75408432.4594.52）乳化泵1140125211251250.680.70.758590.8124.43）刮板機1140500115005000.680.70.75340238485.72、其他660V88485485340.5257.18485噴霧泵660451145450.70.70.8831.527.7245順槽刮板機6602*55111101100.70.70.8

4、87767.76110皮帶輸送機66055663303300.70.70.88231161.7330總計1211188517101173.5844.531675 根據(jù)公式:A、單體支架各用電設備無一定順序起動的一般機組工作面，按下式計算需要系數(shù)式中 Ps最大電動機功率，KW。B、自移式支架，各用電設備按一定順序起動的機械化采煤工作面，按下式計算需用系數(shù)井下變電站的負荷，可按下表計算，其所取的各用電設備的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)見表2-2。表2-2 需用系數(shù)及平均功率因數(shù)序號井下負荷名稱需用系數(shù)Kr平均功率因數(shù)cos備 注1綜采工作面0.72一般機械化工作面0.60.73輸送機0.60.70.7(

5、1)向采煤機、乳化泵供電變壓器：選用1臺KBSG-1000/10/0.114變壓器供電，S=1000KVA950.3KVA,滿足供電要求。(2)向刮板機、乳化泵供電變壓器選用1臺KBSG-1000/10/0.114變壓器供電，S=1000KVA795.7KVA,滿足供電要求。(3)向順槽溜子、下運皮帶運輸系統(tǒng)、噴霧泵供電的變壓器：選用1臺KBSG-630/10/0.66變壓器供電，S=630KVA485KVA,滿足供電要求。三、電纜的選擇（一）采區(qū)低壓網(wǎng)絡的有關規(guī)定（1）采區(qū)低壓供電電壓一般用660V，單機容量較大的綜采工作面采用1140V供電。（2）固定敷設的動力電纜應采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜

6、、鎧裝聚乙烯絕緣電纜或不然性橡膠電纜。（3）移動式和手持式電氣設備都應使用專用不然性橡膠電纜。（4）1140V設備使用的電纜必須用帶有分相屏蔽的橡膠絕緣屏蔽電纜；采掘工作面的660V，也必須使用帶有分相屏蔽的橡膠絕緣屏蔽電纜。（5）固定敷設的照明、通信、信號和控制用的電纜應用鎧裝電纜、塑料電纜或橡膠電纜，非固定敷設的，應用橡膠電纜。（6）低壓電纜不應采用鋁芯，采區(qū)低壓電纜嚴禁采用鋁芯。（二）確定采區(qū)電纜的截面、芯數(shù)及長度1、電纜截面的選擇（1）電纜的正常工作負荷電流應等于或小于電纜允許持續(xù)電流。（2）對距采區(qū)變電所最遠，容量最大的電動機（如采煤機、工作面輸送機等）起動時，應保證電動機在重載下起

7、動，如采掘機械無實際最小起動力矩數(shù)據(jù)時，可按電動機起動時的端電壓不低于額定電壓的75%校驗。（3）正常運行時，電動機的端電壓應不低于額定電壓的7%10%。由于采區(qū)的用電設備一般屬于間歇性負荷，允許在正常運行時的電壓降可略低一些，一般電纜截面取決于起動情況。（4）電纜末端的最小二相短路電流應大于饋電開關整定電流值的1.2倍。2、電纜長度的確定（1）鎧裝電纜所需要的實際長度L，應比敷設電纜巷道的實際長度增加5%。（2）固定敷設的橡套軟電纜的實際長度L，應比敷設電纜巷道的實際長度增加10%。（3）移動設備用的橡套軟電纜的實際長度L，除應按實際使用長度選取外，尚需增加一段機頭部分的活動長度，約35米左

8、右。3、電纜芯線根數(shù)的選擇（1）動力用橡套軟電纜一般選用四芯，對采掘機械來說要根據(jù)具體的控制、信號方式相應地增加控制芯線。（2）信號電纜芯線的根數(shù)要按控制、信號、通信系統(tǒng)的需要決定，并應留有備用芯線。（3）橡膠電纜的接地芯線，除用作監(jiān)測接地回路外，不得兼作其它用途。（三）、高壓電纜的選型與計算：（1）按持續(xù)允許電流選擇截面K IpIN式中 Ip空氣溫度為25時，電纜允許載流量，A；K環(huán)境溫度不同時載流量的修正系數(shù)；IN通過電纜的最大持續(xù)工作電流，A。根據(jù)表1-1可統(tǒng)計出井下變電所的計算功率P=1173.5KW式中 UN電網(wǎng)額定電壓，V；cos平均功率因數(shù)，取0.7。P干線電纜所供負荷的計算功率

9、，KW。（2）按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面式中 A電纜截面，mm2;IN正常負荷時，井下總的持續(xù)工作電流，A；n不考慮下井電纜損壞時，同時工作電纜的根數(shù)；J經(jīng)濟電流密度（A/ mm2），見下表；下井電纜年運行小時，一般取30005000h。表7-4-3 經(jīng)濟電流密度序號年最大負荷利用小時（h）經(jīng)濟電流密度（A/ mm2）銅芯電纜鋁芯電纜1100030002.51.932300050002.351.7335000以上21.54按經(jīng)濟密度選擇50mm2的電纜。（3）按電纜短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面按電纜短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面有以下兩種方法：熱穩(wěn)定系數(shù)法這種方法比較簡單，一般在絕緣電纜的熱穩(wěn)定計算

10、都采用此法。式中 Amin電纜短路時熱穩(wěn)定要求的最小截面，mm2；IK（3）三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A；查煤礦電工手冊(5)表10-3-4tf短路電流作用的假想時間，s；C熱穩(wěn)定系數(shù) 說明：查煤礦電工手冊（5），井下中央變電所饋出開關為瞬間動作時，tf值取0.25秒；地面變電所向井下饋出開關的繼電保護為0.5秒時，tf值取0.65秒。表3-3 電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)導體種類銅鋁電纜種類電纜線路有中間接頭的10KV以下油紙絕緣電纜電纜線路有中間接頭的10KV以下油紙絕緣電纜額定電壓（KV）短路允許最高溫度（）12025012020031093.415960.490（1）、無中間接頭的電纜（2）有中間接頭

11、的電纜50mm2電纜滿足要求. （4）按電壓損失校驗電纜截面計算法：式中 U%電壓損失百分數(shù)； In電纜中的負荷電流，A； UN額定電壓，KV； R0、XO電纜線路單位長度的電阻及電抗，/km； L電纜線路長度，km；cos、sin、tg功率因數(shù)及與功率因數(shù)相對應的正弦、正切值。高壓系統(tǒng)中的電壓損失按全國供用電規(guī)則的規(guī)定，在正常情況下不得超過7%，故障狀態(tài)下不得超過10%。查表法根據(jù)計算法公式，將電纜輸送的有功功率單位改成兆瓦，則電壓損失白分數(shù)可寫成 =KPL式中 K每兆瓦公里負荷矩電纜中電壓損失的百分數(shù)，10KV時，K=1×（R0+X0tan）。在不同功率因數(shù)及不同電纜截面時的數(shù)值

12、，可查煤礦電工手冊（5）表10-3-7，K取值為0.48。L電纜長度為600米。 P電纜輸送的有功功率，MW。 =KPL = 0.48×0.117×0.6 =0.0337U1為小關35KV變電所到121石門配電點變電所的壓降， U1=5.3%。U%=U1%+U%=5.3%+0.0337%=5.3337%7% 滿足要求。查煤礦電工手冊（5）表12-2-6得YJV22-8.7-3*50型電纜載流量為155A，根據(jù)公式K IpIa，溫度校正系數(shù)1.14。所以1.14×155=176.797.64A，滿足要求。根據(jù)上式計算，選擇YJV22-8.7-3*50型高壓電纜滿足供

13、電負荷需要。（四）、低壓電纜的選型與計算干線電纜載流量校驗:（1）采面采煤機、乳化泵供電干線電纜校驗根據(jù)公式得： KIpIa按要求Kr=0.68P=KrPN=0.68×725=493KW式中 UN電網(wǎng)額定電壓，V；cos平均功率因數(shù)，取0.7。P干線電纜所供負荷的計算功率，KW。Kr需用系數(shù)；PN干線電纜所供的電動機額定功率之和，KW。經(jīng)查95mm2電纜允許載流量為250A，不能滿足要求，需將雙根95mm2電纜并聯(lián)使用，即2*250=500A356.7A，滿足要求，校驗合格。（2）采面刮板輸送機、乳化泵供電干線電纜校驗根據(jù)公式得： KIpIa按要求Kr=0.68P=KrPN=0.68

14、×625=425KW式中 UN電網(wǎng)額定電壓，V；cos平均功率因數(shù)，取0.7。P干線電纜所供負荷的計算功率，KW。Kr需用系數(shù)；PN干線電纜所供的電動機額定功率之和，KW。經(jīng)查95mm2電纜允許載流量為250A，不能滿足要求，需將雙根95mm2電纜并聯(lián)使用，即2*250=500A307.5A，滿足要求，校驗合格。（2）采面下巷順槽、皮帶輸送機、噴霧泵、供電干線電纜校驗：根據(jù)公式得： KIpIaKr=0.7P=KrPN=0.7×485KW=339.5KW 式中 UN電網(wǎng)額定電壓，V；cos平均功率因數(shù)，取0.7。P干線電纜所供負荷的計算功率，KW。Kr需用系數(shù)；PN干線電纜所

15、供的電動機額定功率之和，KW。經(jīng)查95mm2電纜允許載流量為250A，即250A424.3A，不能滿足要求；需用2根95mm2電纜進行供電，即2×250A=500A424.3A,滿足要求，校驗合格。負荷電纜載流量校驗：（1）采煤機負荷電纜選擇一趟95 mm2允許載流量為250A，故2*250A295.3A，滿足要求，校驗合格。（2）采面刮板輸送機負荷電纜兩臺電機分別選擇一趟50 mm2電纜。其允許載流量為170A，故170A123A，滿足要求，校驗合格。（3）乳化泵負荷電纜經(jīng)查35mm2電纜允許載流量為135A，故135A61.5A，滿足要求，校驗合格。兩臺乳化泵分別選擇一趟35 m

16、m2電纜（4）順槽刮板輸送機負荷電纜 經(jīng)查16mm2電纜允許載流量為84A，故電纜84A48.1A，但因靈敏度校驗不能滿足要求，則選擇25mm2電纜，滿足要求，校驗合格。（5）皮帶輸送機負荷電纜 經(jīng)查16mm2電纜允許載流量為84A，故電纜84A48.1A，但因靈敏度校驗不能滿足要求，則選擇25mm2電纜，滿足要求，校驗合格。電壓損失校驗：計算電壓損失系統(tǒng)，如下圖所示，圖中的電壓損失由三部分組成。計算電壓損失的供電系統(tǒng)圖U2U1UTU=UT+U1+U2式中 UT變壓器中的電壓損失，V；U1干線電纜中的電壓損失，V；U2支線電纜中的電壓損失，V；式中 L2支線電纜的實際長度，km；IN電動機的額

17、定電流，A；PN電動機的額定功率，KW；UN電網(wǎng)的額定電壓，KV；R0、X0支線電纜單位長度的電阻和電抗，/ km；Cos、sin、tg電動機的額定功率因數(shù)及相應的正弦正切值。干線電纜中的電壓損失U1的計算方法與計算U2相同，只是通過干線電纜的功率P及Cos不同。 負荷集中干線電纜線路電壓損失Ums根據(jù)實際情況選最長的支線電纜（200米）進行計算，選用采面上出口刮板機電機供電支線電纜進行驗算。Ums=UN-干線電纜線路所在電網(wǎng)的額定電壓V“Lms、Ams干線電纜的長度、m，主芯線截面積，mm2sc干線電纜的導電率m/.mm2Pca干線電纜所帶負荷的計算功率值，KW支線電纜電壓損失Ubl：Ubl

18、=UN-支線電纜線路所在電網(wǎng)的額定電壓V“Lms、Ams支線電纜的長度、m，截面積，mm2sc支線電纜的導電率m/.mm2Pca支線電纜所帶負荷的計算功率值，KW3）按允許電壓損失選擇干線電纜截面干線的實際電壓損失應不大于干線的允許電壓損失：即 UmsUpms按允許電壓損失選擇干線電纜截面時，應先計算出干線電纜的允許電壓損失，及 Upms=Up-UT-Ubl Upms=117V-10.6=106.4 Upms-干線電纜的允許電壓損失，V； UT、bl分別是變壓器和支線電纜的電壓損失，V。根據(jù)干線電纜的允許電壓損失，得出其滿足電壓損失的最小截面為：Ams.min=mm2式中：ms.min-干線電

19、纜滿足允許電壓損失的最小截面，mm2 Lms-干線電纜長度選擇標準截面不小于計算截面的電纜，即滿足電壓損失要求按啟動氣壓損失效驗電纜截面滿座電動機最小啟動轉(zhuǎn)矩所需要的最小啟動電壓Ust.min,可根據(jù)電動機額轉(zhuǎn)矩正比于其它電壓的平方求出：Ust.min=UNV式中：UN電動機的額額定電壓，V； K-電動機的最小啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)； a電動機額定電壓時的啟動轉(zhuǎn)矩MstN與電機額定電壓轉(zhuǎn)矩MN之比，礦用隔爆型電機一般取-2.5.計算啟動時的電壓損失：1、啟動時支線電壓損失 按啟動時電壓損失最大的一條支線計算，即Ubl.st=式中:Lbl、Abl、sc-支線電纜的長度、m，截面積mm2;導電率，導電率m/

20、.mm2COSst-支線所帶電動機啟動時的功率因數(shù)；Ist支線所帶電動機的實際啟動電流,A；由下式得：Its=IstN式中IstN、UN支線電動機的額定啟動電流、A，額定電壓V; UstT支線電動機啟動時的端電壓，可取近似電動機啟動時所需最小電壓。啟動時的干線電纜的電壓損失 按干線所帶電動機中最大的一臺值，其它正常工作條件計算，即Ums.st=式中：Lms、Ams、sc干線電纜的長度、m；截面積、mm2，導電率m/.mm2COSst-支線所帶電動機啟動時的功率因數(shù)Ist支線所帶電動機的實際啟動電流,AKde.re除啟動電機外，干線中其它用電設備的需用系數(shù)。除啟動電機外，干線中其它用電設備額定功

21、率之和，KW；UN用電設備的額定電壓V；啟動時整個低壓電網(wǎng)的電壓損失為： Ust=UT.st+Ums.st+bl.st 按啟動條件效驗電纜截面 電機啟動時，其端電壓不小于電動機的最小啟動電壓。即 UstUst.min Ust=U2N.T-UstUsy.min電動機或啟動時電磁啟動器的電壓應不小于啟動器的最小吸合電壓（為線路額定電壓的0.7倍。即U2NT-UT.st-ms.st0.7UN四、電氣設備的選擇根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，結(jié)合工作面的工作環(huán)境和負荷情況，選用BPG9L-10G型真空高壓隔爆配電裝置作高壓配電開關，選用KBZ型隔爆開關作低壓饋電開關，選用QJZ型隔爆磁力起動器作低壓控制開關.煤

22、礦井下巷道中的空氣潮濕，相對濕度高達95%以上，在此條件下運行的電氣設備，雖然對其絕緣有一些特殊要求，但漏電故障仍時有發(fā)生。特別是采區(qū)的低壓電纜，還時常被脫落的巖石或煤塊砸壞，更會造成漏電事故。漏電的結(jié)果，不僅會使電氣設備進一步損壞，形成短路事故，而且還可能導致人身觸電和瓦斯煤塵爆炸危險。因此，對于礦井電網(wǎng)（特別是采區(qū)低壓電網(wǎng)），必須裝設作用于開關跳閘的漏電保護裝置。本礦選用的井下供配電KBZ-630型總饋開關帶有跳閘的漏電保護裝置，要求工作人員每班進行一次遠方漏電試驗跳閘，并進行記錄試跳情況。礦井使用電氣設備選擇嚴格按照煤礦規(guī)程的有關規(guī)定，根據(jù)所帶實際負荷來確定開關的容量及型號。選型結(jié)果見供

23、電系統(tǒng)圖。五、保護裝置的整定計算為了正確選擇和校驗電氣設備，使之能滿足短路電流的動、熱穩(wěn)定性要求。對于低壓開關設備等，主要用于校驗其分斷能力。正確整定計算短路保護裝置，使之在短路故障發(fā)生時，能準確可靠的動作，及時排除故障，確保供電安全。1）、短路電流的計算方法選擇短路保護裝置的整定電流時，需計算兩相短路電流值，可按公式計算： （1）式中 兩相短路電流，A；R、X短路回路內(nèi)一相電阻、電抗值的總和，；XX根據(jù)三相短路容量計算的電抗值；R1、X1高壓電纜的電阻、電抗值；Kb礦用變壓器的變壓比；Rb、Xb礦用變壓器的電阻、電抗值；R2、X2低壓電纜的電阻、電抗值；Ue變壓器二次側(cè)的額定電壓；利用公式（

24、1）計算兩相短路電流時，不考慮短路電流周期分量的衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻忽略不計。若需計算三相短路電流值，可按公式（2）計算：式中 三相短路電流，A；兩相短路電流還可以利用計算圖（表）查出，此時可根據(jù)變壓器的容量、短路點至變壓器的電纜換算長度及系統(tǒng)電抗、高壓電纜的折算長度。2）、短路保護裝置1、饋出線的電源端均需加裝短路保護裝置，低壓電動機應具備短路、過負荷、單相斷線的保護裝置。2、當干線上的開關不能同時保護分支線路時，則應在靠近分支點處另行加裝短路保護裝置。3、各類短路保護裝置均應進行計算、整定、校驗，保證靈敏可靠，不準甩保護，禁止使用不合格的短路保護裝置。3）、電纜線路的短路保護

25、（1）電磁式過電流繼電器的整定1200V及以下饋電開關過電流繼電器的電流整定值，按下列規(guī)定選擇。1、對保護電纜干線的裝置按下列公式選擇：IZIQe+KXIe式中 IZ過電流裝置的電流整定值，A；IQe容量最大的電動機的額定起動電流，對于有數(shù)臺電動機同時起動的工作機械，若其總功率大于單臺起動的容量最大的電動機功率時，IQe則為這幾臺同時起動的電動機的額定起動電流之和，A；Ie其余電動機的額定電流之和，A；KX需用系數(shù)，取0.51。2、對保護電纜支線的裝置按下公式選擇：IZIQe式中 IZ、IQe的含義同上公式。選擇出來的整定值，還應用兩相短路電流值進行校驗，應符合下列公式的要求：式中 被保護電纜干線或支線距變壓器最遠點的兩相短路電流值，A；IZ過電流保護裝置的電流整定值，A；1.5保護裝置的可靠動作系數(shù)。若線路上