东部采区变电所供电设计.doc

东部采区设计设计单位：机电区2014年12月设计人员名单技术指导：王一志内容计算：杨 晨 赵俊杰 于普良资料收集：孙绍波 张海涛制 图：徐晓娟 孙玉菊 文字打印：周 旋东部采区变电所供电设计一、东部采区变电所供电概况东部采区变电所6kv高压供电，电源取自东一变电所6KV不同母线侧高压开关。根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。二、东部采区变电所供电系统的拟定（一）、东部采区变电所高压供电电源回路数的确定东部采区变电所供电的2趟6KV电源，取自东一变电所不同母线侧的高压开关。（二）、拟定采区供电系统的原则1、采区高压供电系统的拟定原则（1）、双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关；（2）、采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关。2、采区低压供电系统的拟定原则（1）、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省；（2）、原则上一台起动器只能控制一台设备；（3）、当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷；（4）、变压器最好不要并联运行；（5）、从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；（6）、工作点配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点进线；（7）、电系统应尽量避免回头供电；（8）、区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；（9）、局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）实施。（三）、东部采区变电所主要出线概况1、 东部皮带巷胶带运输机、运巷辅助设备（绞车、水泵等）由设立在东部胶带顺槽车场处的移动变电站供电，该配电点高压电源取自东部采区变电所5#高压开关。2、 东部综采工作面风巷辅助设备（绞车、水泵等）电源由设立在东部回风顺槽车场处的移动变电站供电，该配电点高压电源取东部采区变电所6#高压开关。3、东部综采工作面的采煤机、大溜运输机、破碎机、装载机、乳化液泵站、喷雾泵等设备由设立在东部胶带顺槽的移动变电站供电。移动变电站高压电源引自东部采区变电所2#高压开关。东部采区变电所供电系统详见附后供电系统图。三、东部采区变电所负荷统计与变压器选择（一）、东部采区变电所负责东部综采工作面生产、东部掘进、东部轨道巷运输、排水、胶带巷运输等。整个东部采区变电所共使用7台移动变电站和4台干式变压器。其中：1、东部综采工作面运巷使用的三台移动变电站,均安设在距工作面切眼150米处的电气列车上；主要负责东部运巷2#皮带往里至工作面切眼大型电气设备的供电。2、两台移动变电站安设在东部胶带顺槽车场,主要负责东部胶带巷皮带、排水泵、绞车及东部运巷1#皮带机的供电。3、其余两台移动变电站分别设在东部风巷巷口及东部运巷巷口。4、东部采区变电所室内设有变压器4台，2台为风机专用变压器，1台为硐室低压和照明变压器及变电所外辅助运输绞车供电。1台为风机备用变压器。（二）、负荷统计：见东部采区变电所总负荷统计表（表一）1、变压器容量计算及选择：(1)、东部综采工作面1140V系统供电总负荷Pe=556+315*2+110+160+200*2+45+100+320=2321KW 按下式计算电力负荷总视在功率: Sbj= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kj - 需用系数取0.75 Sbj =23210.750.7=2487(KVA) 根据上述计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBSGZY-1600/6/1.2KV型移动变电站和1台KBSGZY-1000/6/1.2KV型移动变电站。具体负荷分配见附后图。7#、8#移动变电站总视在功率为: Sbj=2487KVA7#移动变电站总负荷：Pe=1226KW Sbj=12260.750.7=1313.5KVA负荷率：=1313.5160010082.098#移动变电站总负荷：Pe=675KW Sbj=6750.750.7=723KVA负荷率：=723100010072.3（2）、东部胶带运输机负荷计算Pe=（160+160+25*2+10）*2=760KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: Sbj= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数, 取0.75 Sbj =7600.750.7=814 (KVA)根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBGZY-630/6/1.2KV型移动变电站和一台KBGZY-500/6/1.2KV型移动变电站。4#移动变电站总负荷为: Pe=380KW Sbj=407KVA负荷率：=40763010064.63#移动变电站总负荷为: Pe=380KW Sbj=407KVA负荷率：=40750010081.4 (3)、东部综采工作面运巷2#皮带电机、辅排水、皮带张紧车、信号、拉列电绞车等辅助设备负荷计算Pe=160*2+25*4+4*2+40+18.5+11.4=497.5KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: Sbj= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =497.90.750.7=533.46KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBGZY-630/6/1.2KV型移动变电站。9#移动变电站总负荷为: Pe=497.9KW Sbj=533.46KVA负荷率：=533.4663010084.7(4)、掘进工作面运巷及辅切排水等辅助设备负荷计算Pe=30+30+30+30+90+45+45+45+30+30=405KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: Sbj= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =4050.750.7=434KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBGZY-630/6/1.2KV型移动变电站。6#移动变电站总负荷为: Pe=405KW Sbj=434KVA负荷率：=43463010069(5)、掘进工作面风巷绞车、排水负荷计算Pe=45+75+45+45+45=255KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: Sbj= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =2550.750.7=273KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBSG-315/6/1.2KV型干式变压器。5#移动变电站总负荷为: Pe=255KW Sbj=273KVA负荷率：=27331510086.7(6)、东部采区变电所变压器负荷计算6.1 Pe=4+75+11.4*2+40+55+25=221.8KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: S= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =221.80.750.7=237.6KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBGZY-315/6/0.69KV型干式变压器。1#干式变压器总负荷为: Pe=221.8KW Sbj=237.6KVA负荷率：=237.631510075.46.2 Pe=30KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: S= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =300.750.7=32.1KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBSG-100/6/0.69KV型干式变压器。10#干式变压器总负荷为: Pe=30KW Sbj=32.1VA负荷率：=32.110010032.16.3 Pe=30KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: S= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =300.750.7=32.1KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBSG-100/6/0.69KV型干式变压器。2#干式变压器总负荷为: Pe=30KW Sbj=32.1VA负荷率：=32.110010032.16.4 Pe=30KW+30KW 按下式计算电力负荷总视在工功率: S= PeKjCOSj 式中： Sbj - 指移动变电站的计算容量(KVA) pe - 指设备的额定功率之和 (KW) COSj- 指综放工作面设备的平均功率因数 取0.7 Kr - 需用系数0.75 Sbj =（30+30）0.750.7=64.2KVA根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KBSG-100/6/0.69KV型干式变压器。11#干式变压器总负荷为: Pe=60KW Sbj=64.2VA负荷率：=64.210010064.2四、东部采区变电所计高低压电缆线路选择算4.1 东部采区变电所总负荷统计表:（表一）设备名称规格型号设备台数电机数每台电机额定量（KW）设备总额定容量KW额定电压(KV)负荷系数额定功率因数costg有功功率KW移变KBSGZY-160015160/110/200*2/55612261.140.750.71.02920移变KBSGZY-100015160*2/315*2/459951.140.750.71.02746移变KBSGZY-63019160*2/25*3/18.5*2/75/4511.30.660.750.71.02383移变KBSGZY-31513110/4/75/18.5207.50.660.750.71.02156移变KBSGZY-63016160*2/25/11.4*2/4371.80.660.750.71.02279移变KBSGZY-63011030*6+90+45*34050.660.750.71.02304移变KBSGZY-50015160*2/25*2/103800.660.750.71.02285干变KBSG-315174/11.4*2/25/40/55/75221.80.660.750.71.02166干变KBSG-1001215*2300.660.750.71.0222.5干变KBSG-1001215*2300.660.750.71.0222.5干变KBSG-1001415*2/15*2600.660.750.71.0245合计10544378.44.2 电缆长度的确定：（表二） 由公式 Ls=KL 线路名称1#干变2#干变3#移变4#移变5#移变7#移变8#移变9#移变10#干变11#干变6#移变线路长度（m）1116.522016533013311342132022301650式中： L- 巷道长度 K- 增长系数(橡套电缆取1.1,铠装取1.05) 4.3 电缆截面的选择校验: 移动变电站高压电缆的选择(按最大负荷7#、8#移变选，负荷率为0.8，平均功率因数为0.7为例) a、按经济电流密度选择电缆截面： A=Im.nIed Im.n线路正常工作时的最大长时工作电流，AIed经济电流密度，A/ mm2 （取2.25 年工作小时为3000-5000时） 故：Im.n =Ica=Pca1.732UnCOSj =1226*0.80.71.7326=134.8(A) A=134.82.25=59.9mm2 故选MYPTJ-3*50型电缆 b、按电压损失校验: 高压配电线路的允许电压损失为5%其允许电压损失：Uy=60005%=300V 移动变电站高压电缆正常工作时的电压损失为：U=L(Pr0+Qx0)/ Un=1.33（12260.80.491+919.50.80.081）6=119.95V300V 所选电缆符合要求.c、按长时允许电流校验电缆截面： KIpIca 式中 Ip-空气温度为25时，电缆允许载流量，A （取170） K -环境温度不同时载流量的校正系数， 取1.0 Ica-通过电缆的最大持续工作电流 MYPTJ-3*50型高压电缆最大长时工作电流 Ica=134.8 (A) 查表知：Ip=KIp=1.0170=170AIg=134.8(A) 所选电缆满足要求.d、按短路电流校验电缆的热稳定性：已知东部采区变电所2#高压开关最小短路电流为： Imin(3) =3012A 设断路器的分段时间为0.2s，则周期分量的假想作用时间t=0.5+0.2=0.7 s;非周期分量的假想作用时间t=0.05 s，所以短路电流的假想作用时间t=0.7+0.05=0.75s,故下井电缆的最小热稳定截面为： Amin= Imin(3) C=3012165=16 mm2240mm2 所选电缆完全符合要求。五、短路电流计算短路电流计算以、介绍的计算方法为数学模型，用合肥明信煤矿供电计算、绘图与管理软件进行计算。井下短路电流计算分为两种方法来计算，对于可以查表得到计算结果的采用查表方法来计算，不能查表得到计算结果的利用计算方法计算短路电流；6KV高压供电方式用计算方法计算短路电流。1 选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可公式计算： 式中 两相短路电流，A；、短路回路内一相电阻、电抗值总和，；根据三相短路容量计算的系统电抗矿用变压器的变压比。高压电缆的电阻，电抗值, 低压电缆的电阻，电抗值, （1）东部采区变电所最小运行方式的参数计算: 东部采区变电所母线的短路容量(MVA):90.4106 东部采区变电所母线系统电抗(): Xs=1.21944 高压线路的平均电压(KV):6.3 配电点名称: 东部本室干式变压器 短路点名称: 东部本室315KVA干式变压器 变压器型号: KBSGZY-315/6/1.2 变压器容量(KVA): 315 一次侧电压(KV): 6.3 二次侧平均电压(kV): 1.2 变压器折算到一次侧电阻(): 0.011475 变压器折算到一次侧电抗(): 0.107389 东部变电所至配电点第一段高压电缆型号: MYPTJ-3X50 长度(km):0.01 每公里电阻():0.305 每公里电抗():0.089 第一段高压线路电阻(): Rh1 = 0.21045 电抗(): Xh1 = 0.06141 第一段高压线路总电抗(): Xz1 = Xs+Xh1 = 1.28085 第一段高压线路总电阻(): Rz1 = 0.21045 第一段高压线路总阻抗(): Rxf1 = Sqrt(xh1*xh1+rh1*rh1) = 1.29802 第一段线路末三相短路电流(KA): Id31 = up/(1.732(Sqrt(Rz1*Rz1+Xz1*Xz1) = 4.67046 第一段线路末二相短路电流(KA): Id21 = 0.866*Id31 = 4.04462 第一段线路末三相短路容量(MVA): Sd1 = 84.937 变压器二次侧母线三相短路容量(MVA): Sd2 = 78.4216 变压器二次侧折算到一次侧三相短路电流(KA): Id3 = 4.3122 变压器二次侧折算到一次侧二相短路电流(KA): Id2 = 3.73436 （2）配电点名称: 东部采煤运巷配电点 短路点名称: 东部运巷1600移变高压侧 变压器型号: KBSGZY-1600/6/1.2 变压器容量(KVA): 1600 一次侧电压(KV): 6.3 二次侧平均电压(kV): 1.2 一次侧电压(KV): 6.3 二次侧平均电压(kV): 1.2 变压器折算到一次侧电阻(): 0.011475 变压器折算到一次侧电抗(): 0.107389 东部变电所至配电点第一段高压电缆型号: MYPTJ-3X50 长度(km):0.12每公里电阻():0.305 每公里电抗():0.089 第一段高压线路电阻(): Rh1 = 0.21045 电抗(): Xh1 = 0.06141 第一段高压线路总电抗(): Xz1 = Xs+Xh1 = 1.28085 第一段高压线路总电阻(): Rz1 = 0.21045 第一段高压线路总阻抗(): Rxf1 = Sqrt(xh1*xh1+rh1*rh1) = 1.29802第一段线路末三相短路电流(KA): Id31 = up/(1.732(Sqrt(Rz1*Rz1+Xz1*Xz1) = 4.07205 第一段线路末二相短路电流(KA): Id21 = 0.866*Id31 = 3.52639 第一段线路末三相短路容量(MVA): Sd1 = 74.0542 变压器二次侧母线三相短路容量(MVA): Sd2 = 65.3146 变压器二次侧折算到一次侧三相短路电流(KA): Id3 = 3.59148 变压器二次侧折算到一次侧二相短路电流(KA): Id2 = 3.11022（3）配电点名称: 东部采煤运巷 短路点名称:东部运巷1000移变高压侧 变压器型号: KBSGZY-1600/6/1.2 变压器容量(KVA): 1000 一次侧电压(KV): 6.3 二次侧平均电压(kV): 1.2 一次侧电压(KV): 6.3 二次侧平均电压(kV): 1.2 变压器折算到一次侧电阻(): 0.011475 变压器折算到一次侧电抗(): 0.107389 东部变电所至配电点第一段高压电缆型号: MYPTJ-3X50 长度(km):0.12每公里电阻():0.305 每公里电抗():0.089 第一段高压线路电阻(): Rh1 = 0.21045 电抗(): Xh1 = 0.06141 第一段高压线路总电抗(): Xz1 = Xs+Xh1 = 1.28085 第一段高压线路总电阻(): Rz1 = 0.21045 第一段高压线路总阻抗(): Rxf1 = Sqrt(xh1*xh1+rh1*rh1) = 1.29802第一段线路末三相短路电流(KA): Id31 = up/(1.732(Sqrt(Rz1*Rz1+Xz1*Xz1) = 4.07205 第一段线路末二相短路电流(KA): Id21 = 0.866*Id31 = 3.52639 第一段线路末三相短路容量(MVA): Sd1 = 74.0542 变压器二次侧母线三相短路容量(MVA): Sd2 = 65.3146 变压器二次侧折算到一次侧三相短路电流(KA): Id3 = 3.59148 变压器二次侧折算到一次侧二相短路电流(KA): Id2 = 3.110222 查表法获得短路点短路电流值：六、东部采区变电所保护接地系统1、东部采区变电所保护接地系统的装设原则：根据煤矿安全规程矿山电力装置设计规范和矿井保护接地装置的安装、检查、测定工作细则的要求，东部采区变电所保护接地系统必须遵循以下原则：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、构架等，都必须有保护接地。2)铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆 的接地芯线等均须接地。3）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，禁止将几个极地部分串联。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）每个装有电气设备的硐室、每个（套）单独装设的高压电气设备、每个低压配电点、连接动力铠装电缆的每个接线盒都必须装设局部接地极。6）电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不能兼作其他用途。2、东部采区变电所接地保护装置的安装和连接：1）高压馈电开关、干式变压器、综保、馈电开关必须装设主接地极和辅助接地极，干式变压器、综保、馈电开关的主、辅助接地极母线采用550的扁钢与接地极连接，搭接面积不小于100 mm2。主、辅助接地极之间的间距不得小于5M。2）综保、干式变压器的高、低压侧橡套电缆的接地芯线接到接线腔的接地端子上，馈电开关进出口的橡套电缆的接地芯线接到接线腔的接地端子上。设备外壳的接地螺钉用50mm2的镀锌钢绞线并用铜线鼻压接后接到主接地母线；供检漏继电器试验用的辅助接地芯线应采用断面不小于10mm2的矿用橡套电缆与辅助接地母线连接。3）高压电缆接线盒外壳的接地，应将接线盒上的接地螺钉和局部接地极用50 mm2镀锌钢绞线连接，4）高压电缆接线盒腔内的接地，橡套电缆应将专用接地芯线和接线盒内接地螺钉连接。5）高压开关的接地可直接将其外壳的接地螺钉接到接地母线上，橡套电缆应将专用接地芯线和接线盒内接地螺钉连接，禁止把高压开关的底脚螺栓当作外壳的接地螺钉使用。七、东部采区变电所电缆敷设1、在水平巷道或倾角