综采工作面供电设计

⊙ 设计资料 ⊙

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XXX矿

XXX综采工作面供电设计

说

明

书

松藻煤电公司XXX矿机电运输部

200X年X月X日 

概述

1、工作面位置

S1821工作面井下位于XXX矿S区W部＋350水平上山部份，S区8#轴部巷以南，S1820工作面以西，S1821运输巷以东(S1821工作面以西为打通建筑物下保护煤柱)，S1821切割巷以北，位于S1720、S1721保护层工作面采空区以下，属已保护的8#煤层采煤工作面。工作面地表位于打铁沟、福龙岗、牛滚凼坪、双龙弯、大顶一带。

2、工作面基本参数 

1.工作面负荷统计(详细负荷统计见附表1)： 

2.1确定变压器类型及台数

根据负荷统计情况及工作面的设备分布情况，结合现有设备，拟在S1821工作面的运输巷一台皮带机头处设一台二次侧电压为660V的移动变电站（A配电点）；在距运输巷开口606米处设一台二次侧电压为1140V的移动变电站（B配电点），分别给运输巷设备和工作面设备供电。

2.2计算容量及选择移动变电站

按需用系数法计算变压器容量

2.2.1　S1821工作面运输巷口处的第一台移变确定(编号B01)

根据公式，计算变压器容量：

SB.j=

式中：－需用率

式中：－参加计算的所有用电设备额定功率(不包括备用)之和(kW)

=802+40+125+172+252=409kW

Pmax－最大电机的额定功率(kW)，乳化液泵电机最大125kW

－联接到变压器的用电设备的总额定容量(kW)

=802+42+1252+173+254+11.4=580.4kW

－电动机的加权平均功率因素，一般可以取0.8-0.9。这里取0.85

根据计算，查矿用隔爆型移动变电站数据表，选择一台KSGZY-500/6的移变，根据公式：

SB.eSB.j

式中: SB.e－变压器的额定容量(kVA)

故能满足要求.

计算移变绕阻电压损失(V)：

UB=

式中：变压器的二次侧负荷电流IB

式中：KfB－变压器的负荷率

I2e －变压器二次侧额定电流(A)

变压器绕组阻抗RB：

式中：－变压器短路损耗(W)，查表得3300W

变压器绕组电抗XB：

式中：Ux－变压器绕组阻抗，查资料取4

UN2－变压器副边电压(kV)，0.69kV

2.2.2所选变压器参数表

按需用系数法计算变压器容量

2.3.1　S1821工作面距运输巷口606m处的第二台移变确定(编号B02)

根据公式，计算变压器容量：

式中：－需用率

Pmax－最大电机的额定功率(kW)，采煤机电机最大375kW（溜子电机是双速电机，低速启动是125kW×2）

－联接到变压器的用电设备的总额定容量(kW)

－电动机的加权平均功率因素，一般可以取0.8-0.9.这里取0.85

根据计算，查矿用隔爆型移动变电站数据表，选择一台KBSGZY2-T-800/1.2的移动变电站，根据公式：

SB.eSB.j

式中: SB.e－变压器的额定容量(kVA)

故能满足要求.

计算移变绕阻电压损失(V)：

UB=

式中：变压器的二次侧负荷电流IB

式中：KfB－变压器的负荷率

I2e －变压器二次侧额定电流(A)

变压器绕组阻抗RB：

式中： =变压器短路损耗(W)，查表得5200W

变压器绕组电抗XB：

式中：Ux－变压器绕组阻抗，查资料取5.5

UN2－变压器副边电压(kV)，1.2kV

2.3.2所选变压器参数表

3.1电缆型号的确定及走向

根据采区供电电压等级，工作条件，敷设以及电缆型号选择原则等要求，该工作面电缆型号确定如下：

3.1.1确定从西区+350变电所7＃柜→西区4＃材料上山→西区8＃轨道巷→工作面A配电点的供电采用MYJV22型6kV交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的钢带铠装三相铜芯电缆； 

3.1.2确定从A配电点→S1821运输巷→B配电点的供电用MYPTJ-6kV监视型屏蔽铜芯橡套电缆；

3.1.3　从A配电点向胶带运输机、调度绞车、张紧绞车等设备供电，采用MY型0.69kV不延燃橡套电缆； 

3.1.4　从B配电点向采煤机、刮板运输机、桥转机等移动设备供电，采用MYP、MYCP型1.4kV屏蔽电缆。

3.2电缆长度的确定

根据设备布置图(附图)和电缆长度确定公式要求，现将各段电缆长度计算如下：

3.2.1采煤机电缆长度确定：

式中：－巷道实际长度(m)， =250+250=500m

－电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1

－电缆长度(m)

3.2.2其它电缆长度计算略(见附表2)，并注于供电系统图(附图)。

3.3电缆截面的确定

3.3.1高压电缆选择

GY01电缆截面的确定

1、按持续允许电流选择电缆截面

总视在功率：

式中：ΣPN－设备最大同时工作的电动机总功率，kW

ΣPN=409+965=1374kW

供电线路额定电压(kV)：6

计算电流为： 

根据IN查表选择电缆截面为：A=50 mm2

2、按经济电流密度选择电缆截面

同时工作的电缆根数：n=1

电力电缆经济电流密度：j=2.5A/mm2

计算所得电缆截面为： 

n－不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数，1根

j－经济电流密度(A/mm2)，取2.5    

3、按电缆短路时热稳定选择电缆截面：

高压供电线路平均电压：Up=6.3kV

西区变电所母线的短路容量：Sd=50.0 MVA

三相最大稳态短路电流为：

短路电流作用假想时间：tf=0.25秒

热稳定系数：C=93.4    

计算所得电缆截面为：

4、根据计算所得的最大截面选择电缆参数

高压电缆型号：MYJV22－3×50－1400m

截面：A=50mm2

长时载流量：IY=160A

每公里电缆的电阻值： 

式中：－导电铜线芯+20℃时的电阻率， 

每公里电缆的电抗值：X0=0.063Ω/km

5、高压电缆电压损失校验

       平均功率因数：cosφ=0.85

有功功率：P=S×cosφ=911.7×0.85=774.9kW

高压电缆长度：L=1.4km

计算高压电缆损失百分数Δu%为：

　　满足电压损失要求

   GY02高压电缆截面的确定：

1、按持续允许电流选择电缆截面

总视在功率：SBj=718.6kVA

计算电流为： 

根据IN选择电缆截面为：A=35 mm2

2、按经济电流密度选择电缆截面

同时工作的电缆根数：n=1

电力电缆经济电流密度：j=2.5A/mm2

计算所得电缆截面为： 

n－不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数，1根

j－经济电流密度(A/mm2)，取2.5    

3、按电缆短路时热稳定选择电缆截面：

高压供电线路平均电压：Up=6.3

变电所母线的短路容量：Sd=50.0 MVA

三相最大稳态短路电流为：

短路电流作用假想时间：tf=0.3秒

热稳定系数：C=93.4    

计算所得电缆截面为：

4、根据计算所得的最大截面选择电缆参数

高压电缆型号：MYPTJ- 3×35+3×16/3+JS－636m 

截面：A=35mm2

长时载流量：IY=130A

每公里电缆的电阻值：

－导电铜线芯+20℃时的电阻率， 

每公里电缆的电抗值：X0=0.08Ω/km

5、高压电缆电压损失校验

       平均功率因数：cosφ=0.85

有功功率：P=SBj×cosφ=718.6×0.85=610.8kW

高压电缆长度：L=636 m=0.636km

计算高压电缆损失百分数Δu%为：

　　满足电压损失要求

3.3.2低压电缆截面的确定

1、G01第一台皮带到第二台皮带段电缆截面的确定：

计算该段电缆实际流过的负荷电流：

式中：kx－需用率，取0.8

=80+25=105kW

按长时允许负荷选择电缆主截面：

矿用电缆型号：MY-3×50+1×16-440m 

AG01=50mm2

电缆允许载流量为：IY=173A   

每公里电阻：R0=0.448Ω/km

每公里电抗：X0=0.081Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于660V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =14.7V

电缆电压损失：

式中：－电缆长度：495m

Pe－第二台皮带处装机容量：105kW

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

－电缆截面，50mm2

　故满足电压损失要求

2、G02，A配电点到泵站及机头回柱机段电缆截面的确定：

计算该段电缆实际流过的负荷电流，该电缆分为两段(见供电系统图)：

式中：kx－需用率，取0.7

=125+17=142kW

按长时允许负荷选择电缆主截面：

矿用电缆型号：MY-3×70+1×25-5m 

AG02=70mm2

电缆允许载流量为：IY=215A

每公里电阻：R0=0.258Ω/km

每公里电抗：X0=0.0612Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于660V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =14.7V

电缆电压损失：

式中：、－电缆长度：5m、308m

、－乳化液泵站处装机容量、工作面机头回柱机电机容量：142kW，17kW

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

、－电缆截面，70mm2、35mm2

　故满足电压损失要求

3、G03，A配电点到回风工作面机尾段电缆截面的确定：

本段电缆一直到机尾全部采用等截面电缆，以长时允许负荷电流选择，电压损失校验。

计算该段电缆实际流过的负荷电流：

式中：kx－需用率，取0.65

=11.4+25+25+17=78.4kW

按长时允许负荷选择电缆主截面：

矿用电缆型号：MY-3×35+1×10-1422m 

   AG03=35mm2

电缆允许载流量为：IY=138A   

每公里电阻：R0=0.616Ω/km

每公里电抗：X0=0.084Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于660V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =14.7V

由于该电缆是由几段电缆组成，(见附图)

电缆电压损失：

式中： =11.4+25+25+17=78.4kW

=25+25+17=67kW

=25+17=42kW

=17kW

=353m

=35m

=517m

=517m

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

－电缆截面，35mm2

　故满足电压损失要求

4、Z01， B配电点至桥转机电机电缆截面的确定：

计算该段电缆实际流过的负荷电流：

式中：桥式转载机电机功率： =90kW

桥式转载机效率： =0.935

按长时允许负荷选择电缆主截面：

矿用屏蔽电缆型号：MYP-3×35+1×10-275m 

   AZ01=35mm2

电缆允许载流量为：IY=138A   

每公里电阻：R0=0.622Ω/km

每公里电抗：X0=0.084Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =37.4V

电缆电压损失：

式中：－负荷率，取0.8

－电缆长度：275m

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

－电缆截面，35mm2

－效率，0.935

　故满足电压损失要求

5、Z02，B配电点到采煤机段电缆截面的确定：

计算该段电缆实际流过的负荷电流：

式中：采煤机总功率： =375kW

采煤机效率： =0.94

按长时允许负荷选择电缆主截面， MYCP-3×95+1×10+6×6-550m

   AZ02=95mm2

电缆允许载流量为：IY=260A   

每公里电阻：R0=0.232Ω/km

每公里电抗：X0=0.075Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =37.4V

电缆电压损失：

式中：－负荷率，取0.8

－电缆长度：550m

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

－电缆截面，95mm2

－效率，0.94

　故满足电压损失要求

6、Z03，B配电点到刮板运输机段电缆截面的确定：

该运输机采用了双速电机，一级启动时总功率为125kW×2，延时5秒后再全负荷启动250kW×2，计算时一级电机的电缆只计算启动电流，不作校验。

计算该段电缆实际流过的负荷电流：

式中：工作面刮板运输机双速电机一级功率： =2×125 kW

工作面刮板运输机双速电机二级功率： =2×250 kW

工作面刮板运输机效率： =0.93

按长时允许负荷选择主电缆截面：

矿用电缆型号：MYP-3×95+1×25-275m、MYP-3×50+1×16-275m 

   AZ03=95mm2

电缆允许载流量为：IY=260A

每公里电阻：R0=0.232Ω/km

每公里电抗：X0=0.075Ω/km

AZ03’  =50mm2

电缆允许载流量为：IY=173A

每公里电阻：R0=0.453Ω/km

每公里电抗：X0=0.081Ω/km

以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：

变压器电压损失： =37.4V

电缆电压损失：

式中：－电缆长度：275m、275m

Pe’－工作面刮板运输机机尾电机功率：250kW

－电导率，铜：42.5m/Ω-mm

－电缆截面，95mm2、50mm2

－效率，0.93

　故满足电压损失要求

3.4采区低压电器选择

3.4.1计算各点的短路电流

用解析法计算d6点的短路二相电流，(见附图)

式中：－变压器二次侧电压，690V

R=RB+R0L+RH

=0.0063+(0.258×0.467+0.517×0.440)+0.01=0.3Ω

X=XB+X0L

=0.0381+(0.0612×0.467+0.0637×0.440)=0.095Ω

RB、XB－变压器折合到二次绕组的相电阻及相电抗(Ω)

R0、X0－每公里电缆(见供电图)的电阻及电抗(Ω/km)，查表得

R01=0.258Ω/km；X01=0.0612Ω/km

R02=0.517Ω/km；X02=0.0637Ω/km    

L－换算电缆长度(km)

式中：a1、a2－电缆换算系数，查表得：a1=0.724；a2=1.43

－电缆长度，该电缆由两段组成(见供电系统图)，5米，308米

RH－短路点的电弧电阻，0.01Ω

其余各点的短路电流计算省略，其值见下表：

根据计算负荷的电流，选择低压开关见下表：

3.5.1　GK01高压开关的整定

计算通过该高压开关的电流：

式中：SB01－该台变压器带负荷的视在功率，398.1kVA 

该高压开关柜采用WGZB-H4型微电脑控制高压馈电综合保护器，根据实际通过该开关的电流值进行整定。

额定电流：200A

过载：IGK01=0.3倍(60A)

短路：IGK01=6倍(360A) 

灵敏度校验：

式中：变压器变压比：KB=6000/690=8.7

－变压器低压侧母线上的最小两相短路电流：8325A

3.5.2　GK02高压开关的整定

计算通过该高压开关的电流：

式中：SB02－该台变压器带负荷的视在功率，718.6kVA 

该高压开关柜采用WGZB-H4型微电脑控制高压馈电综合保护器，根据实际通过该开关的电流值进行整定。

额定电流：200A

过载：IGK02=0.4倍(80A)

短路：IGK02=3倍(240A)

灵敏度校验：

式中：KB－变压器变压比：KB=6000/1200=5

－下一级保护范围末端的最小两相短路电流：5920A

PB4-200/6(改)高压开关整定值，见下表：

3.6.1　低压开关各种保护装置整定及检验

1K01矿用隔爆型真空馈电开关(KBZ-200/660)的整定，计算该开关实际流过的负荷电流：

3.3.2　已经计算出该开关所带负荷电流： 

该馈电开关采用PIR-800智能综合保护器，根据实际通过该开关的电流值进行整定。

过载整定：I1K01=55A

短路整定：I1K01=4倍(220A)

式中：－最大一台电动机的启动电流

－其余电动机的额定电流之和(A)

因回风巷设备同时工作的可能性较小，故只用25kW绞车校核启动电流。

灵敏度校验：

（符合要求）

－1K01馈电开关保护范围末端的最小两相短路电流：444A

其它整定计算省略，整定值见下表：

4.1井下保护接地装置的装设原则

1、36V以上的由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、架构等，都必须有保护接地装置。铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆的接地芯线等均须接地。

2、所有需要接地的电气设备，均应通过其专用的连接导线直接与接地网或铠装电缆的金属铠装层、铅护套相连接，禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。

3、所有必须接地的设备和局部接地装置，都应同井下接地极接地一个总接地网。

4、每个装有电气设备的硐室和配电点应设置辅助接地母线。

5、每个单独装设的高压电气设备设置1个局部接地极。

6、电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不能兼作其它用途。

7、辅助接地极与主接地极相距5米以上。

4.2保护接地装置的安装地点和要求

1、A、B两个工作面配电点，皮带机硐室以及高压连接器各装设1组局部接地极，同一地点有3台电气设备及其以上集中安装1组局部接地极。

2、接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2欧。

3、所有电气设备的保护接地装置(包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线)和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。

4、局部接地极组成部件的材质和几何参数不得低于<<煤矿安全规程>>第四百八十六条的要求。禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、接地导线和连接导线。

4.3保护接地装置的安装和接地

1、安装主接地极时，应保护接地母线和主接地极连接处不承受较大拉力，并应有便于取出主接地极进行检查的牵引装置，接地母线和主接地极采用焊接连接。

2、局部接地极应平放于水沟深处，钻眼钢管必须垂直埋于潮湿的地下，地下部分不小于1.5m，地表部分应留有100m以上的焊接长度。

3、接地导线与接地母线的连接最好也用焊接。

4、固定电气设备与连接导线采用螺栓连接。

5、电缆接线盒的接地，应将接线盒 上的接地螺栓直接用接地导线与局部接地极相连。

6、保护接地装置所使用的钢材应镀锌或采取其他防蚀措施。

5.防火措施

1、配电硐室、皮带硐室、各配电点必须用耐火材料建筑，硐室出口附近5米以内的巷道支架应用耐火材料支护。

2、为了通风良好，在硐室内最高温度不得超过附近巷道中温度的5℃。

3、硐室内应设有砂箱1个、砂袋不少于1.5立方米及干式灭火器材4具。

附表1

设备清册：

电缆长度及规格列表：

1、中华人民共和国国家标准《煤矿井下供配电设计规范》

－GB50417-2007

2、《煤矿井下电缆安装、运行、维修、管理工作细则》

－中华人民共和国煤炭工业部制订1988年

3、《煤矿井下供电设计指导》佟熙田　雷芳清编　

煤矿工业出版社19年6月

4、《煤矿电工手册》第二分册，井下供电及照明　

煤炭工业出版社1981年12月

5、《矿山电工学》郭玉　赖昌干　王志宏编　　　

煤炭工业出版社19年10月

6、《KBSGZY-100-2000/6-10矿用隔爆型移动变电站使用说明书》

－江苏华星电气实业有限公司，盐城市变压器厂