某煤礦C16采區(qū)供電系統(tǒng)設計

1、某煤礦C16采區(qū)供電系統(tǒng)設計 一 概述某煤礦的老井隨著開采深度的進一步加深，為延長礦井服務年限，現(xiàn)準備開采六號煤層。根據(jù)某煤礦井田布置，將井田范圍內(nèi)的六號煤層分為兩個采區(qū)，即C16和C26采區(qū)。礦生產(chǎn)技術部門已經(jīng)對C26區(qū)的工作面設計進行完?，F(xiàn)根據(jù)開采設計對C26區(qū)的供電系統(tǒng)進行設計。采區(qū)供電計算在開拓系統(tǒng)，采煤方法及采區(qū)生產(chǎn)機械確定之后才能進行。在進行計算時，要根據(jù)巷道布置、采區(qū)變電所的位置及采區(qū)機械設備的分布來擬制一個采區(qū)供電系統(tǒng)。在此基礎上，選擇變壓器的容量及型號，并確定其臺數(shù)；選擇采區(qū)供電電纜，計算短路電流；選擇開關及對各種保護裝置進行整定計算。二、采區(qū)變電所變壓器的選擇 采區(qū)變壓器的

2、選擇包括選擇變壓器容量、型號及確定臺數(shù)；變壓器的需用容量選擇過大會造成浪費，過小會使變壓器過負荷運行。在設計中通常使用下列公式來確定變壓器的需用容量SB.J: Pe Kf KtSB.J=COSP.Jp.Jw式中:SB.J-變壓器的計算需用容量;(KVA)Pe-聯(lián)接到變壓器的用電設備的總額定容量;(KW)Kf-負荷率.即用電設備的實際負荷與其額定負荷之比;對采區(qū)來說,一般取0.70.8,此處取0.75Kt-同時率;即采區(qū)同時運轉的用電設備額定容量之和與全部用電設備額定容量之和的比值,此值通常小于1,一般取0.80.9,此處取0.80COSP.J-電動機的加權平均功率因數(shù),一般可取0.80.9,此

3、處取0.80p.J-電動機的加權平均效率, 一般可取0.80.9,此處取0.85w-低壓電網(wǎng)效率,此值通常取0.80.95,此處取0.92C16采區(qū)總的供電負荷見表一于是 SB.J= =考慮到C216作面走向長達1300M,從采區(qū)變電所低壓供電的干線電纜長達1600M,干線電纜的電壓損失較大,無法保證供電質(zhì)量。因此擬在C116工作面機巷設置移動變電站給C116工作面機巷及附近的所有機電設備供電。C216作面機巷移動變電站所帶的負荷見表二  1.C216機巷移動變電站所需容量的計算 :  Pe Kf KtSB.J=COSP.Jp.Jw = =477.2(KVA)2.

4、C26變電所的變壓器所需容量:  Pe Kf KtSB.J=COSP.Jp.Jw =  =730.9(KVA)根據(jù)以上計算及某煤礦現(xiàn)有變壓器的情況, C116工作面機巷移動變電站可選用一臺KBSGZY-500/6/0.69型移動變電站; C26電所的變壓器可選用兩臺KS7-400/6/0.69型礦用變壓器。三.高壓電纜的選擇C26區(qū)變電所的高壓電源由老井井下中央變電所引出, C16采區(qū)變電所距離老井井下中央變電所650M,考慮到兩個變電所內(nèi)電纜敷設的長度,高壓電纜的總長度LGYLGY=1.1LSH =1.1×650 =715(M) 按經(jīng)濟電流密度選擇高壓

5、電纜截面： A= 式中 A-電纜截面，mm2 I-正常負荷時，井下總的持續(xù)工作電流，A n-不考慮入井電纜損壞時，同時工作電纜的根數(shù)，C26正常時為一根高壓電纜供電； J-經(jīng)濟電流密度，A/mm2表三 電力電纜經(jīng)濟電流密度 年最大負荷利用小時 經(jīng)濟電流密度（A/mm2）（h） 銅芯電纜 鋁芯電纜 鋼芯鋁鉸裸導線10003000 2.5 1.93 1.65 30005000 2.25 1.73 1.15 5000以上 2 1.54 0.9正常負荷時，井下總的持續(xù)工作電流In: SB.J Ue 式中 Imax-線路的長時間最大工作電流,A SB.J -高壓電纜所帶用電設備的額定功率之和計算的需用容

6、量C16采區(qū)SB.J =1242KW Ue-高壓額定電壓, Ue=6.3KV 1.732×6.3=113.8(A)于是按經(jīng)濟電流密度選擇的高壓電纜最小截面Amin J113.82.5=45.52(mm2)根據(jù)以上計算,C16采區(qū)的高壓電源電纜可選擇主芯線截面為50 mm2的YJV223×50型交聯(lián)聚乙烯高壓電纜;四、高壓配電裝置的選擇高壓配電裝置電氣參數(shù)選擇應符合下列條件:1.按正常條件選擇額定電壓和額定電流:井下高壓配電裝置的額定電壓Ue,應與井下高壓網(wǎng)絡的額定電壓等級相符,即設備的額定電壓不應小于其裝設處的額定電壓。根據(jù)某井下高壓網(wǎng)絡為6KV的額定電壓,C26變電所內(nèi)的

7、高壓配電裝置額定電壓Ue應與其相符,即Ue=6KV;2.井下高壓配電裝置的額定電流Ie,不應小于其所控制的設備的或線路的長時間最大工作電流Imax,即IeImax;3.動穩(wěn)定校驗:設備的額定切斷電流im應大于或等于三相短路電流的沖擊值id(3)即imid(3);(一).高壓總進線配電裝置的選擇從上面的計算,高壓總進線配電裝置通過的最大長時間工作電流Imax=113.8A,根據(jù)某煤礦井下在用高壓配電裝置的情況,C16采區(qū)可選用BGP40-6型高壓配電裝置;BGP40-6型高壓配電裝置的主要技術指標:1.額定電壓6KV;最高工作電壓7.2KV;2.額定電流:50、100、200、300、400、5

8、00、630A;3.額定短路開斷電流12.5KA(有效值);額定短路關合電流31.5KA(峰值);額定動穩(wěn)定電流31.5KA(峰值);額定熱穩(wěn)定電流12.5KA(有效值); 4. 額定熱穩(wěn)定時間2S;(二).各分路高壓配電裝置的選擇 為保證高壓配電裝置的互換性, 各分路高壓配電裝置可選擇與高壓總進線配電裝置相同的BGP40-6型高壓配電裝置。五、所變及移動變電站低壓饋電開關的選擇 所變及移動變電站低壓饋電開關的具體選擇原則:1.用電設備的額定電壓應與其所在電網(wǎng)的電壓等級相符;開關的額定電流應大于或等于用電設備的實際電流。2.作饋電的總開關或分路開關,應選用DW80系列自動饋電開關;3.采區(qū)變電

9、所的總低壓開關,應設有短路.過負荷和漏電保護裝置;4.變電所內(nèi)的分路開關,除需有短路、過載保護外,還應設有漏電閉鎖或選擇性檢漏保護裝置;5.開關的接線喇叭咀的數(shù)目,要滿足電網(wǎng)接線的需求,而它們的出口內(nèi)徑則要與所用電纜的外徑相適配;考慮到某煤礦現(xiàn)所用的低壓饋電開關,尤其是井下變電所內(nèi)的饋電開關全部是DW80-350型,為保證設備的互換性,因此C26變電所內(nèi)的及C216動變電站處的所有低壓饋電開關全部選用DW80-350型 。六、各分饋開關出線干線橡套電纜的選擇1.011#、012#、013#、014#、022#、032#饋電開關由于干線供電距離較短,且所帶負荷均不大,因此直接根據(jù)橡套電纜按機械強

10、度要求的最小截面進行選擇;(具體見供電系統(tǒng)圖)2.024#饋電開關出線干線電纜截面的選擇、變壓器按所帶負荷計算的所需容量SB.J= =380(kvA)式中: Kx-需用率.緩傾斜煤層炮采取0.45 COSp.j -加權平均功率因數(shù),取0.6 pe=1321451121170.5=506.5KW、計算變壓器的負荷率:KfB=SB.J/SB.E=380/400=0.95、變壓器的負荷電流: IB = KfB×IB.2e =0.95×334.7 =318(A)式中: IB.2e-變壓器的二次側額定電流.查變壓器產(chǎn)品目錄得,KS7-400/6變壓器為334.7A、變壓器的

11、電壓損失UB為:UB =IB（RBcosBXBsinB） =1.732×318(0.0173×0.650.0476×0.76) =550.776×(0.0112450.036176)=550.776×0.047421=26.12(v) 式中: RB、XB-KS7-400/6/0.69變壓器的阻抗, RB=0.0173、XB=0.0476 cosB-變壓器的功率因數(shù),取0.65 、支線電纜的電壓損失UZ為:KfPeLz×103 rUeSzd   式中Kf-負荷率,單臺設備取為0.8 Pe-用電設備的額定功率,工作面上

12、巷只有乳化液泵功率最大, Pe=37KW Lz-支線電纜的長度,取100米 r-銅的電導率,為53 Ue-用電設備的額定電壓,為660伏 Sz-支線電纜的主芯線截面,取16mm2d-電動機的效率,取0.9 、干線電纜允許的電壓損失Ug: =UyUBUzUg1 =6326.125.879 =22.01(V)式中Uy-額定電壓660V時,允許的電壓損失為63VUg1-六號石門車場至C16下山變的的一段干線電纜的電壓損失Ug1= KxPeLg×103/（rUeSg1） =0.45×117×300×1000/(53×660×50) =9(V)

13、 、按干線電纜允許的電壓損失 計算所需最小截面Sg KxPeLg×103 rUe Ug0.45×(117-55)×1100×100053×660×22.01 =39.9(mm2) 、干線電纜的長時工作電流IgIg=Pe×103/(UeCOSp.j)=62×1000/(1.732×660×0.6)=90.4(A) 根據(jù)以上計算可選擇主芯線截面為50 mm2的U-1000 3×50 型的礦用橡套電纜(載流量173A)作為C116風巷的干線電纜。1.021#饋電開關出線干線電纜截面的選擇:、

14、變壓器按所帶負荷計算的所需容量:SB.J= =380(kvA)式中: Kx-需用率.緩傾斜煤層炮采取0.45 COSp.j -加權平均功率因數(shù),取0.6 pe=1321451121170.5=506.5KW、計算變壓器的負荷率:KfB=SB.J/SB.E=380/400=0.95、變壓器的負荷電流: IB = KfB×IB.2e =0.95×334.7 =318(A)式中: IB.2e-變壓器的二次側額定電流.查變壓器產(chǎn)品目錄得,KS7-400/6變壓器為334.7A、變壓器的電壓損失UB為:UB =IB（RBcosBXBsinB） =1.732×318

15、(0.0173×0.650.0476×0.76) =550.776×(0.0112450.036176)=550.776×0.047421=26.12(v)式中: RB、XB-KS7-400/6/0.69變壓器的阻抗, RB=0.0173、XB=0.0476 cosB-變壓器的功率因數(shù),取0.65 、支線電纜的電壓損失UZ為: KfPeLz×103 rUeSzd0.8×55×150×100053×660×25×0.98.4(V) 式中Kf-負荷率,單臺設備取為0.8 Pe-用電設備的額

16、定功率,掘進巷只有溜子的功率最大, Pe=55KW Lz-支線電纜的長度,取150米 r-銅的電導率,為53 Ue-用電設備的額定電壓,為660伏 Sz-支線電纜的主芯線截面,取25mm2d-電動機的效率,取0.9 、干線電纜允許的電壓損失Ug: =UyUBUz =6326.128.4 =28.48(V)式中Uy-額定電壓660V時,允許的電壓損失為63V 、按干線電纜允許的電壓損失 計算所需最小截面Sg KxPeLg×103 rUe Ug0.45×132×1000×100053×660×28.48 =59 (mm2)、干線電纜的長時

17、工作電流IgIg=KxPe×103/( UeCOSp.j)=0.6×132×1000/(1.732×660×0.6)=115.5(A) 根據(jù)以上計算,可選擇主芯線截面為70 mm2的U-1000 3×70 型的礦用橡套電纜 (載流量為217A) 作為C136機巷掘進的干線電纜。同樣,其它各饋電開關出線的干線電纜經(jīng)計算所選擇的礦用橡套電纜規(guī)格均已標注在供電系統(tǒng)圖中。七、高低壓開關的整定值的計算 (一).低壓饋電開關整定值的計算根據(jù)煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護裝置的整定細則低壓饋電開關的整定值,按下式計算:Iz IQeKxIe式中 Iz-過電

18、流保護裝置的電流整定值,A IQe-容量最大的電動機的額定起動電流,一般IQe=(57)Ie Kx-需用系數(shù),取1.0Ie-其余電動機的額定電流之和,A 按照上面的計算公式,變電所及移動變電站的低壓開關的整定值的最小計算值、整定值全部列于下表四中:(二).高壓配電裝置整定值的計算BGP40-6型高壓配電裝置采用電子式高壓綜合保護器，根據(jù)煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護裝置的整定細則，按電流互感器二次額定電流值（5A）的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分級整定，其整定值按下面的公式選擇： IQeKxIe Kb Ige式中 Kb-變壓器的變壓比，6000/690V時，Kb=8.7IQe、Kx、Ie-含

19、義同前面的公式 Ige-高壓配電裝置的額定電流,A由于C16采區(qū)變電所的GZ-2、GZ-4#高壓配電裝置所控制的都是KS7-400/6/0.69型礦用變壓器,其高壓側額定電流為38.5A,根據(jù)煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護裝置的整定細則第14條的規(guī)定，可選擇GZ-2、GZ-4#高壓配電裝置的額定電流為50A(電流互感比為50/5);GZ-2# 高壓配電裝置所控制的是KBSGZY-500/6/0.69型移動變電站,其高壓側額定電流為48.1A, GZ-2# 高壓配電裝置的額定電流可選擇為50A(電流互感比為50/5);而GZ-1、GZ-5#高壓配電裝置為高壓總進線開關,其通過的最大額定電流為2

20、5;38.548.1=125.1A,因此其額定電流應選擇為150A(電流互感比為150/5);1. GZ-2#高壓配電裝置的整定倍數(shù) IQeKxIe Kb Ige90×1.15×61.0×(95150165)×1.15 8.7×50621472 435 2.51 取最接近于計算值的數(shù)值,即n1=32. GZ-4#高壓配電裝置的整定倍數(shù) IQeKxIe Kb Ige90×1.15×61.0××1.15 8.7×50621479435 2.53 取最接近于計算值的數(shù)值,即n

21、4=33. GZ-2#高壓配電裝置的整定倍數(shù) IQeKxIe Kb Ige90×1.15×61.0×(150161110)×1.15 8.7×50621484 435 2.53 取最接近于計算值的數(shù)值,即n3=34. GZ-1、GZ-5#高壓配電裝置的整定倍數(shù) IQeKxIe Kb Ige90×1.15×61.0×(420500506)×1.15 8.7×1506211640 13051.73 取最接近于計算值的數(shù)值,即n1、n5=2八.供電系統(tǒng)圖中所標各短路點的兩相短路電流 根據(jù)煤礦井下低壓電

22、網(wǎng)短路保護裝置的整定細則第1條的計算方法,兩相短路電流以下式計算:Id(2)=Ue/(2(R)2(X)2 )R=R1/Kb2RbR2X=XxX1/Kb2XbX2 式中Id(2)-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系統(tǒng)電抗值， Xx=U2B.2e/Sd=0.692/50=0.0095()UB.2e-變壓器二次側平均電壓,即UB.2e=0.69KVSd-系統(tǒng)短路容量,按Sd=50KVA計算R1、X1-高壓電纜的電阻、電抗值,YJV22-3×50銅芯電纜, R1=0.412/km, X1=0.075/km R2、X2-低壓電纜的電阻、電抗值。U-1000 3×501×10 型礦用橡套電纜, R2=0.448/km, X2=0.081/k