某煤矿井下采区变电所供电系统设计

煤矿采空区电力设计所需原始资料煤矿采空区电力设计所需原始资料在井下采区进行电力设计时，首先要收集以下原始资料，作为设计依据。(一)矿山瓦斯等级、采区煤层方向、倾斜角、煤层厚度、煤质硬度、顶板支护方式；(2)采煤区域巷道布置、采煤区域数量、区域长度、方向长度、采煤工作面长度、采煤工作面数量、巷道断面尺寸；(三)采煤方法、煤炭、混凝土、材料运输方式、通风方式。(四)采区机械设备配置，各电气设备详细技术特点。(5)电源时。 调查采区附近现有变电站及中央变电站的分布状况、供电距离、供电能力及高压母线的短路容量等。(六)采矿区年产量、月产量、年工时数、电气设备价格、当地电费、各房开拓费用、员工人数和平均工资等资料。此外，进行井下采矿区电力设计时还应准备以下资料：煤矿安全规程、煤炭工业设计规范、煤矿井下供电设计技术规定、矿井低压电网短路保护装置整定细则、矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则、煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则、煤矿电工手册第二分册(以下)、中国煤炭工业产品大全、相关电气设备目录、各种供电教材。煤矿采空区供电设计供电系统的建立建立采区供电系统是确定变电站内高低压开关、输电线路和控制开关的数量。 建立供电系统时，应考虑以下原则：(1)在确保供电安全的基础上，追求使用的开关、起动器、电缆等设备最少(2)原则上一台起动机只控制一台低压设备的一台高压配电箱只控制一个变压器。 高压配电箱或低压启动器为3台以上时，请设置入线开关。采区为双重化电源时，必须设置2台电线高压配电箱。(3)采区变电站动力变压器多于一台时，合理分配变压器负荷，原则上一台变压器应负担一个工作面的电力设备的变压器最好不并联运行(4)从工作面配电点对各电气设备采用辐射式供电，上山及顺槽输送机采用干线式供电，供电线路应通过最短线路。 但是，不得在工作面(采矿除外)、轨道上下山等地铺设电缆。 煤炭、混凝土、材料通道不得铺设电缆。 此外，应尽可能避免后退供电(5)大容量设备的起动器为了缩小起动器间电缆的截面，必须靠近配电点的入线端(6)低瓦斯矿山挖掘作业面的局部通风机可以通过具备选择性漏电保护装置的供电线供电，或者将挖掘和采煤作业面分离供电(7)在瓦斯涌出区、高瓦斯矿山、煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出的矿山，挖掘工作面的局部通风机都要实施三专用(专用变压器、专用开关、专用线路)供电(8)局部通风机和挖掘工作面的电气设备，必须设置气闸装置。 瓦斯涌出区域、高瓦斯矿山、煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出矿山的所有掘进工作面都要设置两个封闭(风电封闭、瓦斯电封闭)设施。 因此，掘进工作面的供电线路必须设置封闭用的磁性启动器或专用的气动锁定装置。(9)局部通风机在工作或交替时，不得停风。 因此，必须在专用变压器与采区变电站内其他变压器之间设置联络开关。 平时切断，试验局部风扇线路漏电保护时，关闭联络开关，防止局部风扇停电(十)采区变电站、上山绞车房、车站及综采工作面应设置照明灯。供电系统若有多种可行方案，应通过技术经济比较，选择最佳选择。煤矿采空区供电设计低压电缆的选择低压电缆有支线和干线两种。 支线是指从起动器到马达的电缆，向单体马达供电的干线是指从分支开关到起动器的电缆，向多台马达供电。 低压电缆的选择取决于各低压电缆的型号、芯线数、长度、截面等。一、低压电缆型号、芯数和长度的确定1 .低压电缆型号的选择电缆的型号主要由电压电平、用途、铺设场所等条件决定。 煤矿井下选用的电缆型号必须符合煤矿安全规程的有关规定。 矿用低压电缆的型号一般按以下原则确定：(1)支线均采用阻燃橡胶电缆。 1140V设备和开采作业面的660V和380V设备，必须分相屏蔽阻燃橡胶电缆的移动式和手持式电气设备，请使用专用的橡胶制电缆。(2)固定铺设的干线采用护套或者非护套聚氯乙烯绝缘电缆，在半固定铺设的干线电缆中，为了容易移动，一般选择阻燃橡胶罩电缆，也可以选择上述护套电缆。(3)采矿区低压电缆不得采用铝芯。(4)电缆必须有足够截面的导体以保护接地。(5)照明、通信和控制用电缆，固定铺设时采用护套电缆、阻燃橡胶电缆或矿用塑料电缆；非固定铺设时采用阻燃橡胶电缆。矿用电缆型号规格如表7-6表7-7所示。2 .确定电缆的芯线数(1)干线用套管电缆选择三芯电缆，非套管电缆选择四芯电缆。(2)在支线用电缆的固定位置控制(控制按钮位于启动器上)的情况下，一般而言，在采用4芯电缆的远程控制与联锁控制(控制按钮位于机床上)的情况下，根据控制请求而增加控制芯线的条数。 注意电缆的接地芯线除了作为监视接地电路使用以外，不能兼备其他用途。(3)根据控制、信号和通信系统的需要确定信号电缆的芯线的数量，并且保留备用芯线。3 .决定电缆长度现场控制的支线电缆的长度通常为5m10m。 其他电缆在悬挂铺设时弯曲，因此电缆的实际长度l通过式(7-8)计算。 即，即L=KmLm(7-8)式中Lm电缆铺设路径长度，m；Km电缆弯曲系数，橡胶电缆为1.1，橡胶电缆为1.05。为便于移动安装维修设备，在确定电缆长度时，还必须考虑以下两点(1)移动设备的缆线需要增加头部的活动长度为3m5m的馀量。(2)电缆上有中间接头时，在电缆两端分别增加3m的馀量。二、低压电缆主芯线截面的选择低压电缆的主芯线截面必须满足以下条件：(1)正常工作时，电缆芯线的实际温度不得超过电缆的长时间容许温度。 电缆中流过的最大长时间动作电流不得超过容许持续电流。(2)正常工作时，应保证供电网所有电机端电压在95%105%额定电压范围内，特别是远电机端电压可偏置8%10%。(3)保证距离远、功率大的电动机在重负载时能够正常启动，保证该起动机有足够的保持电压。(4)选择的电缆断面必须满足机械强度要求。在上述条件下选定低压电缆的主芯线的截面时，支线电缆一般以机械强度选定，通过允许持续电流进行检查来确定。 选择干线电缆的主芯线截面时，如果干线电缆不长，根据电缆的容许持续电流最初必须选择的干线电缆长，首先在正常时的容许电压损失中必须选择的其他条件下进行验证。某煤矿供电系统设计算例之一一、建立供电系统1、地面主供电线路(详见供电系统图)根据煤矿规程第四百四十一条的规定，针对某煤矿的实际情况，现在制定了两条矿山供电线路，一条是从某处(1)变电站输送到某煤矿地面配电室的6KV供电线路，二条是从某地(2)变电站输送到某煤矿地面配电室的6KV供电线路2、矿井主供电线路详情请参阅供电系统图)根据煤矿规程第四百四十一条的规定，配合五一煤矿的实际情况，现在改成两条矿山供电渠道第一条：采用ZLQ50mm2电缆，从地面10KV站向510中央变电站供电6000V，电缆长度为1200m。第二条：采用ZLQ35mm2电缆，从地面10KV站向350中央变电站供电6000V，电缆长度为1700m。第三条：采用ZLQ35mm2电缆，从地面10KV站向200中央变电站供电6000V，电缆长度为2200m的200中央变电站采用VUZ35mm2电缆向南翼采区变电站供电6000V，电缆长度为2300m。3 .联络电缆的供电状况：510水平中央变电站和350水平中央变电站的联络供电采用ZLQ35mm2缆线，缆线长度为500m，350水平中央变电站和200水平中央变电站的联络供电采用ZLQ35mm2缆线，缆线长度为500m。二、各中央变电站变压器容量的计算510中央变电站变压容量的计算P510=PeKxCospj这里Pe=P1 P2 P3P1=130KW为2m绞车负载P2=75KW是1.2m人的车负荷P3=30KW是照明等其他负载。 则Pe=130 75 30=255KW； Kx=0.7，Cospj=0.7P510=2350.70.7=235KVA180KVA。1.2m绞车被认为是专用人员提升用的，该变电站使用2台变压器为2m绞车和1.2m绞车供电。 180KVA和100KVA的变压器。 因此，可以完全满足生产需求。2、目前350级中央变电站变压器容量的计算p50前=PeKxCospj这里Pe=P1 P2 P3 P4 P5P1=250KW为D280435的主排水泵负荷P2=155KW为150D307排水泵的负荷P3=130KW是压缩机负载P4=110KW是1.6m人的车的负荷P5=152=30KW是充电设备和照明等其他负荷的法则pe=25015513030=675kw； Kx=0.85，Cospj=0.8P350前=6750.850.8=717.8KVA。由于该中央变电站目前拥有较多的大容量设备，因此将选择三变压器、两台320KVA和一台200KVA的变压器。 其中320KVA变压器为200D435水泵250KW电机供电的另一个320KVA变压器为鼓风机130KW和1.6m人力车130KW电机供电的200KVA变压器为两台150D307水泵155KW电机供电，为2台3、南翼生产后350中央变电站变压器容量计算南翼生产后，由于两台压缩风机移至南翼采区变电站，350中央变电站负荷发生变化，其变化后的情况如下p50后=PeKxCospj这里Pe=P1 P2 P3 P4P1=250KW为D280435的主排水泵负荷P2=155KW为150D307的排水泵负荷P3=110KW1.6m人的车负荷P4=152=30KW是充电设备和照明等其他负荷的规则Pe=250 155 110 30=545KW； Kx=0.85，Cospj=0.8P350后=5450.850.8=579KVA。该中央变电站有较多的大容量设备，而且还有主排水设备，因此选择了两台320KVA变压器。 其中320KVA变压器为200D435水泵250KW电机供电的另一个320KVA变压器，1.6m人力车110KW电机供电和150D307水泵155KW电机供电的两台泵1台排水，1台备用。200电平中央变电站变压器容量的计算P200=PeKxCospj这里Pe=P1 P2 P3P1=250KW为D280435的主排水泵负荷P2=155KW为150D307的排水泵负荷P3=70KW是充电设备和照明等其他负荷的法则Pe=250 155 70=475KW； Kx=0.85，Cospj=0.8P200=4750.850.8=504.7KVA。这个中央变电站承担着南翼主排水的任务。 因此，选择2台315KVA变压器，其中1台315KVA变压器为200D435水泵250KW电动机供电的另一台315KVA变压器为150D307水泵155KW电动机供电，泵2台为排水1台，备用1台。5、南翼采区变电站变压器容量的计算p南翼=PeKxCospj这里pe=p1p2p3p5p6P1=130KW为鼓风机负荷P2=402=80KW是2个采煤工作面的40型电刮板运输机的负荷P3=302=60KW是两个采煤工作面泵站的负荷P4=172=34KW是两个挖掘机的负荷P5=252=50KW是2个钻头内齿轮绞车的负荷P6=70KW是各工作面与钻头的干变、水泵、煤钻、局部扇以及各室照明等其他负荷的规则PE=130886553470=432kw； Kx=0.7，Cospj=0.8p南翼=4320.70.8p南翼=378KVA。这座采区变电站承担着南翼的主要生产任务。 因此，选择320KVA变压器和180KVA变压器，320KVA变压器提供压缩风扇和充电设备的电力，180KVA变压器提供两个采场和采煤工作面所有设备的电力。三、按经济电流密度检查各主输电电缆承载面510中央变电站主输电电缆截面的校验、510中央变电站两台变压器无功功率的计算Q510=Q1 Q2Q1=I0%Pe100 ux%Pe(PPe)2100表达式： I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130q1=61804.5180(130180)2100=10.8 4.225=15.025Q2=I0%Pe100 ux%Pe(PPe)2100表达式： I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75Q2=6100100 4.5100(75100)2100=6 2.53=8.53Q510=Q1 Q2=15.025 8.53=23.56 (千张)510计算中央变电站最大长时负载电流Ig510=(P5102 Q5102 )(3 U )式中：P510=235KW、Q510=23.56千张U=6Ig510=(2352 23.562)(3 6 )=236 10.39=22.7(A )用经济电流密度检查电缆截面S510=Ig510Jn式： Ig510=22.7A、Jn=1.15S510=22.71.15=19.7(A )根据计算电流为19.7A的电工手册