煤礦供電課程設計華康

1、第一組、工作面供電系統(tǒng)設計第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，米煤機械化程度和機組容量大小等因數(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，采煤機械化的提高，采區(qū)電氣設備日益 增多，電氣設備容量不斷增大。單機容量由70年代初的80- 150KW發(fā)展到600-900KW/ 輸送機由60年代的11-44KW增大到600KW綜采工作面總裝機容量達到2000-3000KW/ 這么大的裝機容量對采區(qū)供電提出了更高的要求。采煤機組功率大，供電距離遠，重 載起動，并且啟動頻繁，因此采區(qū)變電所到機組最

2、大供電距離由采煤機組主電機起動 時允許的電壓損失確定，以保證機組有足夠的起動力矩。在多每層的采區(qū)中，各分層是否分別設置或集中設置變電所， 應經(jīng)過技術經(jīng)濟比較， 擇優(yōu)采用。當采用集中設置變電所時，應將變電所設在壓力穩(wěn)定的巖層中。(3) 、每個采區(qū)最好只設一個采區(qū)變電所，對整個采區(qū)、掘進工作面供電，盡量 少設變電所，盡量減少變電所遷移次數(shù)。(4) 、采區(qū)變電所要求通風良好，溫度不 得超過附近巷道5C,進出線和運輸方便。(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:電壓偏差實際電壓額定電壓X 100%額定電壓電能質(zhì)量供電電壓允許偏差(GB 1232

3、5 90)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) 、二相電壓不平衡允許范圍根據(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）

4、中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為，當系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到 +5% HZ- 5% HZ標準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；電網(wǎng)容量在300萬KW以下者為。4）、波形正常情況下，要求電力系統(tǒng)的供電電壓（或電流）的波形為正弦波，在電能的輸 送和分配過程中不應該使波形產(chǎn)生畸變，還應注意負荷中諧波源（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，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大和設備的增加，同時便于體積較大的變壓器等設 備直接通過運輸上山運到采區(qū)變電所硐室減少運輸設

5、備的費用。在滿足費用要求的同 時還要滿足頂板堅固，無淋水且通風良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道根據(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)的負荷中心（采煤工作面）進行供電。在回風上山和運輸上山聯(lián)絡巷處，低壓供電距離合理， 并且不必移動采區(qū)變電所就能對采區(qū)的采煤、掘進及回采等進行供電。所以把采區(qū)變 電所布置在回風上山和運輸上山聯(lián)絡巷處。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行供電，除綜采 外，每個采區(qū)應為一回路；（2）、雙電源進線的采區(qū)變電所，應設置電源進線開關；（ 3）、采區(qū)變電所的高壓饋出線

6、宜用專用的開關柜。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路徑長度乘，鎧裝電纜長度按敷設路徑乘。2）、采煤機宜用單獨電纜供電，綜采工作面配電點到各用電設備宜用輻射式線路供電，帶式輸送機可以用干線式線路供電。對于多臺大容量帶式輸送機，也可以用 輻射式線路供電。3）、配電點的設置：一般都設置工作面集中配電點。對于輸送機及其它附屬機械，因位置分散也可分別設置配電點。4）、力求減少開關或起動器的使用量，原則上一臺起動器控制一臺電動機。對采煤機等重要生產(chǎn)機械宜設備用起動器，即一用一備。5）、配電點起動器在 3 臺以

7、下并聯(lián)配電時，可以不設置進線用總饋電開關。6）、移動變電站低壓側(cè)已有低壓饋電開關，而且保護齊全，可以不在移動變電站之外設置低壓總饋電開關。7）、工作面配電點最大容量電動機的起動器應靠近配電點的進線，以減小起動器間連接電纜的截面。（8）、根據(jù)供電設備容量，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及其它運轉(zhuǎn)設備供電； 2#移動變電站向采煤機、乳化液泵站和噴霧泵站供電； 3#移動變電站向刮板機、轉(zhuǎn)載機等供電。2#、 3#移動變電站的負荷可以根據(jù)需要適當調(diào)換。綜采工作面供電系統(tǒng)擬定此設計為綜采工作面，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

8、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（110kw）、 刮板機（溜子2X 75kW、皮帶（2X 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 （375kW和噴霧泵（2X110kW； 3#移變饋出3個配電點：分別供工作面刮板機（溜 子2X 110kW、乳化液泵（2X 110kW、轉(zhuǎn)載機（132kW。1、材料道供電系統(tǒng)負荷：負荷： 30

9、kw調(diào)度絞車20kw回柱絞車設備總負荷：Pe =140kw2、溜子道供電系統(tǒng)負荷：負荷： 110kw刮板機125kw破碎機1部125kw刮板機1部125KW皮帶1部30kw調(diào)度絞車4部20kw回柱絞車1部設備總負荷：工Pe =735kw3、工作面1140V供電系統(tǒng)負荷：負荷：375kw米煤機1部2 X 75kw可彎曲刮板機2部125kw乳化液泵2部125kw噴霧泵2部132kw轉(zhuǎn)載機1部Pe=1307kw設備總負荷：工以上負荷均為個分支系統(tǒng)實際裝機容量，在校驗整定計算中按設備實際最大運行方式考慮。具體開關選型、電纜配用情況詳見 供電系統(tǒng)圖和機電設備表。采面照明、信號等小功率負荷忽略不計,供電能

10、力計算1、變壓器的選擇：變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設備，對供電的可靠性、安全性 和經(jīng)濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設備投資 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?。蝗绻儔浩魅萘窟x擇過小，在長期過負荷運行情況下，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。2、功率因數(shù)及需用系數(shù)：需用系數(shù)的確定一般都采用需用系數(shù)法進行。需用系數(shù)：綜采、綜放工作面功率因數(shù)取由于用電設備的額定容量往往大于其實際負荷容量；在一組用電設備中，根據(jù)生 產(chǎn)需要，所有設備也都不是同時工作的；即使是同時工作的用電設備，其最大負荷出 現(xiàn)的時間也不同?？?/p>

11、見變電所實際供電負荷總?cè)萘靠偸切∮谒╇姷脑O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)。井下供電設計的變電所容量計 算，kx 0.402.需用系數(shù)Pe1.此值可以保證該系統(tǒng)安全可靠運行，故需用系數(shù)取Kx=式中：Pd 容量最大的那臺電動機額定功率,kw。Pe工作面用電設備額定功率之和，kw。因此設計的工作面為綜采工作面故 COS pj取.PeSB Kx ? ke3 COS PjKe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KVACOSp -工作面平均加權功率因數(shù)，取3、材料道變壓器的選擇98. 82 KVA V 500KVA考慮后續(xù)增加設備，故選擇 KBS

12、G-200的變壓器符合要求。kwo式中：Sb 變壓器計算容量，KVAPe 由變壓器供電的設備額定功率之和,Kx 需用系數(shù)。cos pj 加權平均功率因數(shù)。4、溜子道變壓器的選擇518 . 8KVAV630KVA考慮后續(xù)增加設備，故選擇 KBSG-630變壓器符合要求。5、工作面變壓器的選擇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行供電。一臺移變 供煤機、噴霧泵使用，另一臺移變供刮板機、轉(zhuǎn)載機、乳化泵使用。1、工作面移變KBSG-630/,供煤機、噴霧泵441.2 KVA V 630KVA故選擇KBSGZY-630移變符合要求。2、工作面1140V移變KBSG-630/,供刮板機、

13、轉(zhuǎn)載機、乳化泵481 KVAV 630KVA故選擇KBSGZY-630移變符合要求。電纜的選擇:低壓電纜選擇原則：l、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用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65C，鎧裝電纜允許溫升是80 r。電纜芯線的實際溫升決定于它所流過的負荷電流，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荷電流。n、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。為保證電動機的正常運行，其端電壓不得低于額定電壓的95%否則電動機等電氣設備將因電 壓過低而過流，甚至過熱而燒毀。所以

14、被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許 值。m、距離電源最遠，容量最大的電動機起動時，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起動時，是否能保證其它用電設備必須得最 低電壓。即進行啟動條件校驗。W、電纜的機械強度應滿足要求，特別是對移動設備供電的電纜。根據(jù)現(xiàn)場長期工作 經(jīng)驗，對不同用電設備要求電纜機械強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械強度要求的最小截面選取即 可，不必進行其它項目的校驗。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行校驗。V、對于低壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，

15、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:（660V供電系統(tǒng)采區(qū)變電所至材料道）式中：In 電纜中通過的實際工作電流，A；Pe 電纜所帶負荷有功功率之和，kw；Ue 電網(wǎng)額定電壓，V；pj 加權平均效率，查表得 pj取;COS pj 加權平均功率因數(shù)，取。電纜截面的選擇：35mm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：70mrh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/mm4610162535507095工作 電壓/V1000364664851131

16、381732152601140-851101351702052506000-537294121148170205250表 1 礦用橡套電纜允許持續(xù)電流第一部調(diào)度絞車到第二部調(diào)度絞車之間）3選擇電纜截面：25mm長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求。 L3 （第二部調(diào)度絞車到第三部調(diào)度絞車之間）選擇電纜截面：16mm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.選擇電纜截面：lOmm長時允許載流量:L5 （第四部調(diào)度絞車到回柱絞車之間）64A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：4mm長時允許載流量: 磁力啟動器到第一部調(diào)度絞車之間）36A;電纜

17、選擇符合要求。選擇電纜截面：4mm長時允許載流量:mm2 。36A;電纜選擇符合要求。磁力啟動器到回柱絞車之間）選擇電纜截面：4mm長時允許載流量:溜子道電纜的選擇：36A;電纜選擇符合要求。1.L11 （移變到第一部刮板機）選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：（第一臺刮板機到第二臺刮板機）260A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：35mm長時允許載流量：138A;電纜選擇符合要求。2.L13 （移變到皮帶）選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求。（皮帶到破碎機）= A選擇電纜截面：35mm長時允許載流量：138A;電纜選擇符合要求。（ 移變到第一臺調(diào)度絞車 ）選擇

18、電纜截面：95mm長時允許載流量：（第一臺調(diào)度絞車到第二臺調(diào)度絞車）260A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求。不同截面電纜換算長度系數(shù)電纜截面（mm）4610162535507095換算系數(shù)（第二臺調(diào)度絞車到第三臺調(diào)度絞車）選擇電纜截面：70mm長時允許載流量：215A;8. L18 （第三臺調(diào)度絞車到第四臺調(diào)度絞車）電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：35mm長時允許載流量：138A;9. L19 （第四臺調(diào)度絞車到第一臺回柱調(diào)度絞車）電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：25mm長時允許載流量：10. L20 （第一臺回柱調(diào)度絞車到第三臺刮板機）1

19、13A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：25mm長時允許載流量:11. L21 （磁力啟動器到第一臺刮板機車）113A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：25mm長時允許載流量:12. L21 （磁力啟動器到第二臺刮板機）113A;電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：25mm長時允許載流量: 和L21需求相同。故選擇電纜截面：（磁力啟動器到第一部調(diào)度絞車之間）113A;25mm電纜選擇符合要求。選擇電纜截面：4mm長時允許載流量: 和L25需求相同。故選擇電纜截面：4mrH 14. L30 （磁力啟動器到第36A;電纜選擇符合要求。部調(diào)度絞車之間）選擇電纜截面：4mm15. L31和L21需求相同。

20、短路計算長時允許載流量: 故選擇電纜截面:36A;電纜選擇符合要求。4mm材料道短路值(2) d18758.4A 7. 3m電纜3*70，長度1 0 m(2) d28451.8A 14 . 6m電纜3*70，長度1 0 m(2) d33714.6A 160 . 6m電纜3* 70，長度200m(2) d41531.2A 460 . 6m電纜3*50，長度300m(2) d51275.8A 560. 6m電纜3* 50，長度10 0mI( 2 ) d61020. 2A 710 . 6m電纜3* 50， 長 度150m( 2 ) d7956 .3A 760. 6m電纜3* 50， 長度50m( 2

21、 ) d83269. 2A 190 . 7m電纜3* 16， 長度10m( 2 ) d91445. 1A 490. 7m電纜3* 16， 長度10m( 2 ) d101186. 7A 605 . 8m電纜3* 1 6， 長 度15m( 2 ) d11962 A 755 . 8m電纜3* 16， 長度15m( 2 ) d12921. 2A 790. 7m電纜3* 16， 長度10m材料道配電點饋電開關整定：I、過流保護=168A故整定為 160An、短路保護 故整定為 400Am、開關靈敏度校驗2. 4A滿足要求，合格。溜子道短路值I d( 2 )18758 .4A 7. 3m電纜3*70，長度

22、10mI d( 2) 25234 .5A 87. 3m電纜3* 50，長度80mI d( 2) 33539 .3A 167 . 3m電纜3*50，長度80mI d( 2) 44144 .3A 132 . 5m電纜3* 16，長度15mI d( 2) 52959 .4A 212 . 5m電纜3* 16，長度15mI d( 2) 68758 .4A 7. 3m電纜3* 70，長度10mI d( 2) 74809 .9A102 . 8m電纜3*25，長度50mI d( 2) 83974 .8A 141 m電纜3*25，長度20mI d( 2) 94359 .4A121 . 9m電纜3* 25，長度1

23、0mI d( 2 )103645. 5A 160 . 1m電纜3*25，長度10mI( 2 ) d118758 . 4A 7. 3m電纜3* 70,長度10mI( 2 ) d126418 . 7A 51 . 1m電纜3*70,長度60mI( 2 ) d135760 A 70 . 2m電纜3*25,長度10mI( 2 ) d148758 . 4A 7. 3m電纜3*70,長度1 0mI( 2 ) d155431 . 6A 80 . 3m電纜3*70,長度100mI( 2 ) d161101 . 4A 653 . 5m電纜3*25,長度300mI(2) d171073 . 5A 671 . 7m電

24、纜3*25,長度20mI(2) d18697 . 7A 1053 . 7m電纜3*25,長度200mI( 2 ) d19674 A 1091 . 9m電纜3*25,長度50mI( 2 ) d204627 . 9A 110 . 4m電纜3* 16 ,長度10mI( 2 ) d211055 . 8A 683 . 6m電纜3 * 16,長度1 0mI( 2 ) d221009 . 2A 716 . 9m電纜3* 16,長度15mI( 2 ) d23669 . 7A 1098 . 9m電纜3* 16,長度15mI( 2 ) d24656 . 7A 1122 m電纜3* 16,長度10m1 、絞車饋電開

25、關整定：（1）過流保護 =168A 故整定為 160A（2）短路保護 故整定為 400A1.68滿足要求,合格。最遠點電纜換算長度：L 換算1091 . 9 m最遠點兩相短路電流值：I d( 2) 19674 A（3） 開關靈敏度校驗150A2、皮帶機啟動器（1）過載保護故整定為 150A3、皮帶機饋電開關整定：(1) 過流保護150A故整定為 160A(2) 短路保護1050 A故整定為 1200A3、開關靈敏度校驗5.3 滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L換算51 . 1m最遠點兩相短路電流值：I d( 2)6418 . 7A4、破碎機啟動器(1) 過載保護150A故整定為150A5、

26、刮板機(125KVV啟動器(1) 過載保護150A故整定為150A6、破碎機與刮板機饋電開關整定：I、過流保護300 A故整定為300An、短路保護1140 A故整定為1200Am、開關靈敏度校驗3.3滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L換算141 m最遠點兩相短路電流值：7. 刮板機啟動器整定：I 、過載保護(2)d3974 . 8A132A故整定為 130A8. 刮板機饋電開關整定：I、過流保護264A故整定為 260An、短路保護1003. 2A故整定為 2000Am、開關靈敏度校驗1.7滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L 換算167 . 3m最遠點兩相短路電流值：9. 1# 移變

27、低壓側(cè)整定I、過流保護( 2) d3539. 3A882A故整定為800An、短路保護1489. 2A故整定為1800AIm、開關靈敏度校驗4.9 滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L換算7. 3m最遠點兩相短路電流值：I ( 2) d8758. 4A三、工作面短路值( 2) d14731A 7. 3m電纜3* 70， 長 度10m( 2) d24689A 14 . 6m電纜3* 70， 長 度10m( 2) d33191. 7A 233 . 6m電纜3* 70， 長 度300m( 2) d44731A 7. 3m電纜3* 70， 長 度10m( 2) d54689A 14 . 6m電纜3*

28、 70， 長 度10m( 2) d64645. 8A 21 . 9m電纜3* 70， 長 度10m( 2) d73364. 7A 205 . 6m電纜3* 25， 長 度100m( 2) d81808A 594 . 9m電纜3* 25， 長度300m( 2) d94731A 7. 3m電纜3* 70， 長 度10m( 2) d104689 A 14 . 6m電纜3* 70， 長 度10md( 2 )114645. 8A 21. 9m電纜3*70，長度d( 2)124027. 8A 110. 1m電纜3*25，長度d(2)133974. 1A 117 . 4m電纜3 * 25 ，長度d( 2 )

29、144731A 7. 3m電纜3*70，長度d( 2)154689A 14 . 6m電纜3*70，長度10md( 2 )164645. 8A 21. 9m電纜長度10md( 2)174027. 8A 110 . 1m電纜3* 25 ，長度50md( 2)183974. 1A 117 . 4m電纜3* 25 ，長度50md( 2 )194731A 7. 3m電纜3*70，長度10md( 2)204689A 14 . 6m電纜3*70，長度10md( 2)213751. 5A148 . 3m電纜3* 25 ，長度70m1. 煤機啟動器及饋電開關整定：（1）煤機啟動器I、過載保護262. 5A故整定為250A（2）煤機饋電開關I、過載保