采面供电设计说明书

1、1274采面供电设计说明书一、采面配电点位置及电源1274采面即将进入回采工作，根据采面的负荷的情况，向采面提供1140V、660V电压等级的电源。从供电系统的安全性、合理性、可靠性、环境条件考虑，电源来自121石门配电点变电所5#高爆，配电点安设在1136运输巷，供电巷道最远直线长度1000米，实际电缆最远点长度2088米。二、变压器的选择、校验 1、采面及其运输系统变压器的台数要尽量少，这样可以减少高压设备的数量及摆放位置。采煤工作面动力变压器应选择隔爆型干式变压器或移动变电站。变压器一次侧额定电压应等于电源电压，二次侧额定电压等于1.05倍的用户额定电压。为了供电的经济性，应尽量选用低损

2、耗变压器，即阻抗压降百分数较小的变压器。2、电力负荷采面安装设备约12台（件），其中工作设备约11台；设备总装机容量：1885KW；其中工作容量1710KW；采面计算有功负荷：1173.5KW，无功负荷：844.53Kvar视在负荷：1675kVA。采面选择三台变压器供电，两台KBSG-1000KVA（1140V）变压器向采煤机、采面刮板机和乳化泵供电，一台KBSG-630KVA（660V）变压器向备用喷雾泵、采面下运巷运输系统的顺槽溜子采面下巷第一部、第二部皮带机用原供电系统供电。电力负荷统计见表1-1表1-1 电力负荷统计表序号负 荷名 称电压（V）额定容量（Kw）设备台数设备容量需用系数

3、功率因数costan计算负荷备 注全部工作全部工作有功无功视在KWKvarkVA台台KWKW1、采面1140V4314001225833587.3511901）采煤机1140600116006000.680.70.75408432.4594.52）乳化泵1140125211251250.680.70.758590.8124.43）刮板机1140500115005000.680.70.75340238485.72、其他660V88485485340.5257.18485喷雾泵660451145450.70.70.8831.527.7245顺槽刮板机6602*55111101100.70.70.8

4、87767.76110皮带输送机66055663303300.70.70.88231161.7330总计1211188517101173.5844.531675 根据公式:A、单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需要系数式中 Ps最大电动机功率，KW。B、自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数井下变电站的负荷，可按下表计算，其所取的各用电设备的需用系数及平均功率因数见表2-2。表2-2 需用系数及平均功率因数序号井下负荷名称需用系数Kr平均功率因数cos备 注1综采工作面0.72一般机械化工作面0.60.73输送机0.60.70.7(

5、1)向采煤机、乳化泵供电变压器：选用1台KBSG-1000/10/0.114变压器供电，S=1000KVA950.3KVA,满足供电要求。(2)向刮板机、乳化泵供电变压器选用1台KBSG-1000/10/0.114变压器供电，S=1000KVA795.7KVA,满足供电要求。(3)向顺槽溜子、下运皮带运输系统、喷雾泵供电的变压器：选用1台KBSG-630/10/0.66变压器供电，S=630KVA485KVA,满足供电要求。三、电缆的选择（一）采区低压网络的有关规定（1）采区低压供电电压一般用660V，单机容量较大的综采工作面采用1140V供电。（2）固定敷设的动力电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆

6、、铠装聚乙烯绝缘电缆或不然性橡胶电缆。（3）移动式和手持式电气设备都应使用专用不然性橡胶电缆。（4）1140V设备使用的电缆必须用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆；采掘工作面的660V，也必须使用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆。（5）固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应用铠装电缆、塑料电缆或橡胶电缆，非固定敷设的，应用橡胶电缆。（6）低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。（二）确定采区电缆的截面、芯数及长度1、电缆截面的选择（1）电缆的正常工作负荷电流应等于或小于电缆允许持续电流。（2）对距采区变电所最远，容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等）起动时，应保证电动机在重载下起

7、动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。（3）正常运行时，电动机的端电压应不低于额定电压的7%10%。由于采区的用电设备一般属于间歇性负荷，允许在正常运行时的电压降可略低一些，一般电缆截面取决于起动情况。（4）电缆末端的最小二相短路电流应大于馈电开关整定电流值的1.2倍。2、电缆长度的确定（1）铠装电缆所需要的实际长度L，应比敷设电缆巷道的实际长度增加5%。（2）固定敷设的橡套软电缆的实际长度L，应比敷设电缆巷道的实际长度增加10%。（3）移动设备用的橡套软电缆的实际长度L，除应按实际使用长度选取外，尚需增加一段机头部分的活动长度，约35米左

8、右。3、电缆芯线根数的选择（1）动力用橡套软电缆一般选用四芯，对采掘机械来说要根据具体的控制、信号方式相应地增加控制芯线。（2）信号电缆芯线的根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并应留有备用芯线。（3）橡胶电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其它用途。（三）、高压电缆的选型与计算：（1）按持续允许电流选择截面K IpIN式中 Ip空气温度为25时，电缆允许载流量，A；K环境温度不同时载流量的修正系数；IN通过电缆的最大持续工作电流，A。根据表1-1可统计出井下变电所的计算功率P=1173.5KW式中 UN电网额定电压，V；cos平均功率因数，取0.7。P干线电缆所供负荷的计算功率

9、，KW。（2）按经济电流密度选择电缆截面式中 A电缆截面，mm2;IN正常负荷时，井下总的持续工作电流，A；n不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；J经济电流密度（A/ mm2），见下表；下井电缆年运行小时，一般取30005000h。表7-4-3 经济电流密度序号年最大负荷利用小时（h）经济电流密度（A/ mm2）铜芯电缆铝芯电缆1100030002.51.932300050002.351.7335000以上21.54按经济密度选择50mm2的电缆。（3）按电缆短路时的热稳定选择电缆截面按电缆短路时的热稳定选择电缆截面有以下两种方法：热稳定系数法这种方法比较简单，一般在绝缘电缆的热稳定计算

10、都采用此法。式中 Amin电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；IK（3）三相最大稳态短路电流，A；查煤矿电工手册(5)表10-3-4tf短路电流作用的假想时间，s；C热稳定系数 说明：查煤矿电工手册（5），井下中央变电所馈出开关为瞬间动作时，tf值取0.25秒；地面变电所向井下馈出开关的继电保护为0.5秒时，tf值取0.65秒。表3-3 电缆的热稳定系数导体种类铜铝电缆种类电缆线路有中间接头的10KV以下油纸绝缘电缆电缆线路有中间接头的10KV以下油纸绝缘电缆额定电压（KV）短路允许最高温度（）12025012020031093.415960.490（1）、无中间接头的电缆（2）有中间接头

11、的电缆50mm2电缆满足要求. （4）按电压损失校验电缆截面计算法：式中 U%电压损失百分数； In电缆中的负荷电流，A； UN额定电压，KV； R0、XO电缆线路单位长度的电阻及电抗，/km； L电缆线路长度，km；cos、sin、tg功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。高压系统中的电压损失按全国供用电规则的规定，在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。查表法根据计算法公式，将电缆输送的有功功率单位改成兆瓦，则电压损失白分数可写成 =KPL式中 K每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，10KV时，K=1×（R0+X0tan）。在不同功率因数及不同电缆截面时的数值

12、，可查煤矿电工手册（5）表10-3-7，K取值为0.48。L电缆长度为600米。 P电缆输送的有功功率，MW。 =KPL = 0.48×0.117×0.6 =0.0337U1为小关35KV变电所到121石门配电点变电所的压降， U1=5.3%。U%=U1%+U%=5.3%+0.0337%=5.3337%7% 满足要求。查煤矿电工手册（5）表12-2-6得YJV22-8.7-3*50型电缆载流量为155A，根据公式K IpIa，温度校正系数1.14。所以1.14×155=176.797.64A，满足要求。根据上式计算，选择YJV22-8.7-3*50型高压电缆满足供

13、电负荷需要。（四）、低压电缆的选型与计算干线电缆载流量校验:（1）采面采煤机、乳化泵供电干线电缆校验根据公式得： KIpIa按要求Kr=0.68P=KrPN=0.68×725=493KW式中 UN电网额定电压，V；cos平均功率因数，取0.7。P干线电缆所供负荷的计算功率，KW。Kr需用系数；PN干线电缆所供的电动机额定功率之和，KW。经查95mm2电缆允许载流量为250A，不能满足要求，需将双根95mm2电缆并联使用，即2*250=500A356.7A，满足要求，校验合格。（2）采面刮板输送机、乳化泵供电干线电缆校验根据公式得： KIpIa按要求Kr=0.68P=KrPN=0.68

14、×625=425KW式中 UN电网额定电压，V；cos平均功率因数，取0.7。P干线电缆所供负荷的计算功率，KW。Kr需用系数；PN干线电缆所供的电动机额定功率之和，KW。经查95mm2电缆允许载流量为250A，不能满足要求，需将双根95mm2电缆并联使用，即2*250=500A307.5A，满足要求，校验合格。（2）采面下巷顺槽、皮带输送机、喷雾泵、供电干线电缆校验：根据公式得： KIpIaKr=0.7P=KrPN=0.7×485KW=339.5KW 式中 UN电网额定电压，V；cos平均功率因数，取0.7。P干线电缆所供负荷的计算功率，KW。Kr需用系数；PN干线电缆所

15、供的电动机额定功率之和，KW。经查95mm2电缆允许载流量为250A，即250A424.3A，不能满足要求；需用2根95mm2电缆进行供电，即2×250A=500A424.3A,满足要求，校验合格。负荷电缆载流量校验：（1）采煤机负荷电缆选择一趟95 mm2允许载流量为250A，故2*250A295.3A，满足要求，校验合格。（2）采面刮板输送机负荷电缆两台电机分别选择一趟50 mm2电缆。其允许载流量为170A，故170A123A，满足要求，校验合格。（3）乳化泵负荷电缆经查35mm2电缆允许载流量为135A，故135A61.5A，满足要求，校验合格。两台乳化泵分别选择一趟35 m

16、m2电缆（4）顺槽刮板输送机负荷电缆 经查16mm2电缆允许载流量为84A，故电缆84A48.1A，但因灵敏度校验不能满足要求，则选择25mm2电缆，满足要求，校验合格。（5）皮带输送机负荷电缆 经查16mm2电缆允许载流量为84A，故电缆84A48.1A，但因灵敏度校验不能满足要求，则选择25mm2电缆，满足要求，校验合格。电压损失校验：计算电压损失系统，如下图所示，图中的电压损失由三部分组成。计算电压损失的供电系统图U2U1UTU=UT+U1+U2式中 UT变压器中的电压损失，V；U1干线电缆中的电压损失，V；U2支线电缆中的电压损失，V；式中 L2支线电缆的实际长度，km；IN电动机的额

17、定电流，A；PN电动机的额定功率，KW；UN电网的额定电压，KV；R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗，/ km；Cos、sin、tg电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值。干线电缆中的电压损失U1的计算方法与计算U2相同，只是通过干线电缆的功率P及Cos不同。 负荷集中干线电缆线路电压损失Ums根据实际情况选最长的支线电缆（200米）进行计算，选用采面上出口刮板机电机供电支线电缆进行验算。Ums=UN-干线电缆线路所在电网的额定电压V“Lms、Ams干线电缆的长度、m，主芯线截面积，mm2sc干线电缆的导电率m/.mm2Pca干线电缆所带负荷的计算功率值，KW支线电缆电压损失Ubl：Ubl

18、=UN-支线电缆线路所在电网的额定电压V“Lms、Ams支线电缆的长度、m，截面积，mm2sc支线电缆的导电率m/.mm2Pca支线电缆所带负荷的计算功率值，KW3）按允许电压损失选择干线电缆截面干线的实际电压损失应不大于干线的允许电压损失：即 UmsUpms按允许电压损失选择干线电缆截面时，应先计算出干线电缆的允许电压损失，及 Upms=Up-UT-Ubl Upms=117V-10.6=106.4 Upms-干线电缆的允许电压损失，V； UT、bl分别是变压器和支线电缆的电压损失，V。根据干线电缆的允许电压损失，得出其满足电压损失的最小截面为：Ams.min=mm2式中：ms.min-干线电

19、缆满足允许电压损失的最小截面，mm2 Lms-干线电缆长度选择标准截面不小于计算截面的电缆，即满足电压损失要求按启动气压损失效验电缆截面满座电动机最小启动转矩所需要的最小启动电压Ust.min,可根据电动机额转矩正比于其它电压的平方求出：Ust.min=UNV式中：UN电动机的额额定电压，V； K-电动机的最小启动转矩倍数； a电动机额定电压时的启动转矩MstN与电机额定电压转矩MN之比，矿用隔爆型电机一般取-2.5.计算启动时的电压损失：1、启动时支线电压损失 按启动时电压损失最大的一条支线计算，即Ubl.st=式中:Lbl、Abl、sc-支线电缆的长度、m，截面积mm2;导电率，导电率m/

20、.mm2COSst-支线所带电动机启动时的功率因数；Ist支线所带电动机的实际启动电流,A；由下式得：Its=IstN式中IstN、UN支线电动机的额定启动电流、A，额定电压V; UstT支线电动机启动时的端电压，可取近似电动机启动时所需最小电压。启动时的干线电缆的电压损失 按干线所带电动机中最大的一台值，其它正常工作条件计算，即Ums.st=式中：Lms、Ams、sc干线电缆的长度、m；截面积、mm2，导电率m/.mm2COSst-支线所带电动机启动时的功率因数Ist支线所带电动机的实际启动电流,AKde.re除启动电机外，干线中其它用电设备的需用系数。除启动电机外，干线中其它用电设备额定功

21、率之和，KW；UN用电设备的额定电压V；启动时整个低压电网的电压损失为： Ust=UT.st+Ums.st+bl.st 按启动条件效验电缆截面 电机启动时，其端电压不小于电动机的最小启动电压。即 UstUst.min Ust=U2N.T-UstUsy.min电动机或启动时电磁启动器的电压应不小于启动器的最小吸合电压（为线路额定电压的0.7倍。即U2NT-UT.st-ms.st0.7UN四、电气设备的选择根据煤矿安全规程规定，结合工作面的工作环境和负荷情况，选用BPG9L-10G型真空高压隔爆配电装置作高压配电开关，选用KBZ型隔爆开关作低压馈电开关，选用QJZ型隔爆磁力起动器作低压控制开关.煤

22、矿井下巷道中的空气潮湿，相对湿度高达95%以上，在此条件下运行的电气设备，虽然对其绝缘有一些特殊要求，但漏电故障仍时有发生。特别是采区的低压电缆，还时常被脱落的岩石或煤块砸坏，更会造成漏电事故。漏电的结果，不仅会使电气设备进一步损坏，形成短路事故，而且还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸危险。因此，对于矿井电网（特别是采区低压电网），必须装设作用于开关跳闸的漏电保护装置。本矿选用的井下供配电KBZ-630型总馈开关带有跳闸的漏电保护装置，要求工作人员每班进行一次远方漏电试验跳闸，并进行记录试跳情况。矿井使用电气设备选择严格按照煤矿规程的有关规定，根据所带实际负荷来确定开关的容量及型号。选型结果见供

23、电系统图。五、保护装置的整定计算为了正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流的动、热稳定性要求。对于低压开关设备等，主要用于校验其分断能力。正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，能准确可靠的动作，及时排除故障，确保供电安全。1）、短路电流的计算方法选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按公式计算： （1）式中 两相短路电流，A；R、X短路回路内一相电阻、电抗值的总和，；XX根据三相短路容量计算的电抗值；R1、X1高压电缆的电阻、电抗值；Kb矿用变压器的变压比；Rb、Xb矿用变压器的电阻、电抗值；R2、X2低压电缆的电阻、电抗值；Ue变压器二次侧的额定电压；利用公式（

24、1）计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻忽略不计。若需计算三相短路电流值，可按公式（2）计算：式中 三相短路电流，A；两相短路电流还可以利用计算图（表）查出，此时可根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度及系统电抗、高压电缆的折算长度。2）、短路保护装置1、馈出线的电源端均需加装短路保护装置，低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。2、当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。3、各类短路保护装置均应进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩保护，禁止使用不合格的短路保护装置。3）、电缆线路的短路保护

25、（1）电磁式过电流继电器的整定1200V及以下馈电开关过电流继电器的电流整定值，按下列规定选择。1、对保护电缆干线的装置按下列公式选择：IZIQe+KXIe式中 IZ过电流装置的电流整定值，A；IQe容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和，A；Ie其余电动机的额定电流之和，A；KX需用系数，取0.51。2、对保护电缆支线的装置按下公式选择：IZIQe式中 IZ、IQe的含义同上公式。选择出来的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合下列公式的要求：式中 被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，A；IZ过电流保护装置的电流整定值，A；1.5保护装置的可靠动作系数。若线路上