采掘工作面供电设计标准规范

采掘供电设计规范一、设计依据1、煤矿安全规程2、煤矿供电设计手册3、煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则4、煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则5、煤矿井下保护接地装置的安装、检查、测定工作细则6、供电设计软件二、设计要求1、采掘工作面主要排水地点（涌水量30m3及以上）及有地质钻场的排水设备、局部通风机必须实现双回路供电。2、掘进工作面瓦斯异常区域的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电，高瓦斯及突出矿井推广采用双三专供电。使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。使用2台局部通风机供风的，2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁，保证当正常运转的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区域内全部本质安全型电气设备的电源。3、采掘供电不能混用，应分开供电。4、煤巷掘进工作面风机配电点原则上设置在车场风门外侧。三、供电计算范例1、负荷统计与变压器选择1.1负荷统计计算变压器负荷统计表设备名称电机台数电机型号额定功率(kW)额定电压(V)额定电流(A)额定功率因数cosφe启动功率因数cosφq额定效率ηe启动电流倍数M1(采煤机)M7(乳化液泵)功率∑Pe(kW)平均功率因数cosφpjM10(乳化液泵)M3(刮板输送机)M6(刮板输送机)M8(转载机)M9(破碎机)功率∑Pe(kW)平均功率因数cosφpj总计功率(kW)公式参数说明：eqK\s\do(x)——需用系数；eqcosφ\s\do(pj)——平均功率因数；eqcosφ\s\do(e)——额定功率因数；eqP\s\do(max)——最大一台电动机功率，kW；eqS\s\do(b)——变压器需用容量，kV•A；eq∑P\s\do(e)——变压器所带设备额定功率之和，kW；eqP\s\do(d)——变压器短路损耗，W；eqS\s\do(e)——变压器额定容量，kV•A；eqU\s\do(e2)——变压器二次侧额定电压，V；eqU\s\do(z)——变压器阻抗压降；1.2变压器的选择根据供电系统的拟订原则，变压器的选择原理如下：1.2.1变压器T1：eqK\s\do(x)=0.4+0.6×eq\f(P\s\do(max),∑P\s\do(e))eqcosφ\s\do(pj)=eq\f(∑(P\s\do(i)×cosφ\s\do(ei)),∑P\s\do(i))将eqK\s\do(x)值和eqcosφ\s\do(pj)值代入得eqS\s\do(b)=eq\f(K\s\do(x)×∑P\s\do(e),cosφ\s\do(pj))选用KBSGZY-××/6/0.693型号符合要求。1.2.2变压器T2：eqK\s\do(x)=0.4+0.6×eq\f(P\s\do(max),∑P\s\do(e))A=eq∑(P\s\do(i)×cosφ\s\do(ei))eqB=eq∑P\s\do(i)eqcosφ\s\do(pj)=eq\f(A,B)将eqK\s\do(x)值和eqcosφ\s\do(pj)值代入得eqS\s\do(b)=eq\f(K\s\do(x)×∑P\s\do(e),cosφ\s\do(pj))选用KBSGZY-××/6/0.693型号符合要求。(1)适用一般机组工作面eqK\s\do(x)=0.286+0.714×\f(P\s\do(max),∑P\s\do(e))[煤矿电工手册(矿井供电下10-3-2)](2)适用机械化采煤工作面eqK\s\do(x)=0.4+0.6×\f(P\s\do(max),∑P\s\do(e))[煤矿电工手册(矿井供电下10-3-3)](3)eqcosφ\s\do(pj)=\f(∑(P\s\do(i)×cosφ\s\do(ei)),∑P\s\do(i))[煤矿综采实用电工技术(3-3-3)](4)eqS\s\do(b)=\f(K\s\do(x)×∑P\s\do(e),cosφ\s\do(pj))[煤矿电工手册(矿井供电下10-3-1)]2、设备选型计算2.1高压配电箱的选择编号型号额定电压(V)额定电流(A)额定热稳定电流(kA)热稳定时间(s)额定断流容量(MV•A)D1公式参数说明：eqK\s\do(x)——需用系数；eq∑P\s\do(e)——高压配电箱所带的设备额定功率之和，kW；eqU\s\do(p)——平均电压，V；eqU\s\do(e)——高压配电箱额定电压，V；eqcosφ\s\do(pj)——平均功率因数；eqη\s\do(pj)——加权平均效率；eqS\s\do(s)——系统短路容量，MV•A；eqI\s\do(ss)——高压配电箱出口处短路电流，A；eqI\s\do(ts)——热稳定电流，A；eqt\s\do(ph)——假想时间，s；eqt\s\do(ts)——高压配电箱热稳定时间，s；一般筛选高压配电箱的条件：额定电流≥计算的长时负荷电流；额定热稳定电流≥计算的热稳定电流；额定断流容量≥计算的容量。<1>D1：长时负荷电流：eqI\s\do(g)=eq\f(∑Pe×Kx×10\s(3),\r(,3)×Ue×cosφ\s\do(pj)×η\s\do(pj))①eqI\s\do(g)=\f(∑Pe×Kx×10\s(3),\r(,3)×Ue×cosφ\s\do(pj)×η\s\do(pj))[煤矿综采使用电工技术(3-5)]2.2设置综保编号型号一次侧额定电压(V)一次侧额定电流(A)二次侧额定电压(V)二次侧额定电流(A)3、高低压电缆选择和校验3.1高压电缆选择和校验编号型号额定电压(V)长度(m)根数空气允许载流量25℃(A)负荷电流(A)功率之和(kW)电压损失(%)公式参数说明：eqK\s\do(x)——需用系数；eq∑P\s\do(e)——高压电缆所带的设备额定功率之和，kW；eqU\s\do(e)——高压电缆额定电压，V；eqη\s\do(pj)——加权平均效率；eqI\s\do(j)——经济电流密度，eqA/mm\s(2)；C——热稳定系数；eqt\s\do(j)——短路电流作用的假想时间，s；n——同时工作的电缆根数；eqL\s\do(g)——电缆长度(km)。eqI\s\do(d)\s((3))\s\do(max)——三相最大稳态短路电流，A；eqcosφ\s\do(pj)——平均功率因数；tanφ——平均功率因数对应的正切值，tanφ=eq\r(,\f(1,cos\s(2)φ)-1)；eqR\s\do(i)，X\s\do(i)——电缆的每公里电阻和电抗(Ω/km)；<1>C1：长时负荷电流：eqI\s\do(g)=eq\f(∑Pe×Kx×10\s(3),\r(,3)×Ue×cosφ\s\do(pj)×η\s\do(pj))[综采技术手册(下p1461)]电压损失百分数：eq△U\s\do(g)%=eq\f(Kx×∑Pe×Lg,Ue\s(2)×10)×(R\s\do(i)+X\s\do(i)tanφ)<2>C2：长时负荷电流：eqI\s\do(g)=eq\f(∑Pe×Kx×10\s(3),\r(,3)×Ue×cosφ\s\do(pj)×η\s\do(pj))电压损失百分数：eq△U\s\do(g)%=eq\f(Kx×∑Pe×Lg,Ue\s(2)×10)×(R\s\do(i)+X\s\do(i)tanφ)电压损失百分数正常情况下不得超过5％，故障状态下不超过10％。(参考[综采技术手册])(1)eqI\s\do(g)=\f(∑Pe×Kx×10\s(3),\r(,3)×Ue×cosφ\s\do(pj)×η\s\do(pj))(2)eq△U\s\do(g)%=\f(Kx×∑Pe×Lg,Ue\s(2)×10)×(R\s\do(i)+X\s\do(i)tanφ)[煤矿电工手册(矿井供电下10-5-6)]3.2低压电缆选择和校验编号型号额定电压(V)长度(m)根数允许载流量(A)负荷电流(A)功率之和(kW)电压损失(V)公式参数说明：eqK\s\do(x)——需用系数；eqS\s\do(b)——选择变电站时计算的需用容量，kV•A；eqS\s\do(e)——选择的变电站额定容量，kV•A；eqU\s\do(e)——电动机的额定电压，V；eqU\s\do(e2)——变电站二次侧电压，V；eqU\s\do(el)——低压电缆线路的额定电压，V；eq△U\s\do(b)——变电站电压损失绝对值，V；eqU\s\do(r)——变电站电阻压降，%；eqU\s\do(x)——变电站电抗压降，%；eqη\s\do(e)——电动机的额定效率；eqcosφ\s\do(e)——电动机的额定功率因数；eqcosφ\s\do(pj)——选择变电站时的加权平均功率；eqsinφ\s\do(pj)=eq\r(,1-cos\s(2)φ\s\do(pj))；tanφ——平均功率因数对应的正切值；eqP\s\do(e)——电动机的额定功率，kW；eq∑P\s\do(e)——电缆带的所有设备额定功率之和，kW；eqR\s\do(0)，eqX\s\do(0)——电缆的每公里电阻和电抗(Ω/km)；L——电缆长度(km)。(1)变电站编号：T1<1>变电站电压损失计算：eq△U\s\do(b)=eq\f(Sb,Se)×(U\s\do(r)cosφ\s\do(pj)+U\s\do(x)sinφ\s\do(pj))×U\s\do(e2)<2>电缆电压损失：长时负荷电流：eqI\s\do(g)=eqKx×∑\f(Pe×10\s(3),\r(,3)×Ue×ηe×cosφ\s\do(e))电缆电压损失：△U=eq\f(Kx×∑Pe×L,U\s\do(el)\s(2)×10)×(R\s\do(0)+X\s\do(0)tanφ)%×U\s\do(el)(2)变电站编号：T2<1>变电站电压损失计算：eq△U\s\do(b)=eq\f(Sb,Se)×(U\s\do(r)cosφ\s\do(pj)+U\s\do(x)sinφ\s\do(pj))×U\s\do(e2)<2>电缆电压损失：：长时负荷电流：eqI\s\do(g)=eqKx×∑\f(Pe×10\s(3),\r(,3)×Ue×ηe×cosφ\s\do(e))电缆电压损失：△U=eq\f(Kx×∑Pe×L,U\s\do(el)\s(2)×10)×(R\s\do(0)+X\s\do(0)tanφ)%×U\s\do(el)(1)eq△U\s\do(b)=\f(Sb,Se)×(U\s\do(r)cosφ\s\do(pj)+U\s\do(x)sinφ\s\do(pj))×U\s\do(e2)[综采技术手册(下p1462)](2)eqI\s\do(g)=Kx×∑\f(Pe×10\s(3),\r(,3)×Ue×ηe×cosφ\s\do(e))[煤矿综采连使用电工技术(3-19)](3)eqI\s\do(g)=Kx×∑\f(Pe×10\s(3),\r(,3)×Ue×η\s\do(pj)×cosφ\s\do(pj))[煤矿综采连实用电工技术(3-21)](4)eq△U=\f(Kx×∑Pe×L,U\s\do(el)\s(2)×10)×(R\s\do(0)+X\s\do(0)tanφ)%×U\s\do(el)[煤矿电工手册(矿井供电下10-5-6)]4、短路电流计算4.1高压短路电流的计算短路点Id(3).max(A)Id(2).max(A)Id(3).min(A)Id(2).min(A)Sd.max(MV•A)Sd.min(MV•A)(1)短路点：d1电缆电抗：eqX\s\do(g)=eq\f(∑(X\s\do(i)×L\s\do(i)),1000)电缆电阻：eqR\s\do(g)=eq\f(∑(R\s\do(i)×L\s\do(i)),1000)最大运行方式下母线短路容量：eqS\s\do(s.max)=50(MV•A)最大运行方式下系统电抗：eqX\s\do(s.max)=eq\f(Up\s(2),S\s\do(s.max))=\f(6300\s(2),50×10\s(6))=0.7938(Ω)最大运行方式下总阻抗：eqZ\s\do(max)=eq\r(,R\s\do(g)\s(2)+(X\s\do(s.max)+X\s\do(g))\s(2))最大运行方式下三相短路电流：eqI\s\do(d)\s((3))\s\do(max)=eq\f(U\s\do(p),\r(,3)×Z\s\do(max))最大运行方式下二相短路电流：eqI\s\do(d)\s((2))\s\do(max)=eq\f(\r(,3),2)×I\s\do(d)\s((3))\s\do(max)最大运行方式下短路容量：eqS\s\do(d.max)=eq\r(,3)×I\s\do(d)\s((3))\s\do(max)×U\s\do(p)×10\s(-6)最小运行方式下母线短路容量：eqS\s\do(s.min)=40(MV•A)最小运行方式下系统电抗：eqX\s\do(s.min)=eq\f(Up\s(2),S\s\do(s.min))=\f(6300\s(2),40×10\s(6))=0.9922(Ω)最小运行方式下总阻抗：eqZ\s\do(min)=eq\r(,R\s\do(g)\s(2)+(X\s\do(s.min)+X\s\do(g))\s(2))最小运行方式下三相短路电流：eqI\s\do(d)\s((3))\s\do(min)=eq\f(U\s\do(p),\r(,3)×Z\s\do(min))最小运行方式下二相短路电流：eqI\s\do(d)\s((2))\s\do(min)=eq\f(\r(,3),2)×I\s\do(d)\s((3))\s\do(min)最小运行方式下短路容量：eqS\s\do(d.min)=eq\r(,3)×I\s\do(d)\s((3))\s\do(min)×U\s\do(p)×10\s(-6)①eqX\s\do(k)=\f(X\s\do(k)%×U\s\do(r),\r(,3)×100×I)[工业与民用配电设计手册(第三版p128)]②eqI\s\do(d)\s((3))=\f(U\s\do(p),\r(,3)×Z)，I\s\do(d)\s((2))=\f(\r(,3),2)×I\s\do(d)\s((3))[综采技术手册(下p1444)]③eqS\s\do(d)=\r(,3)×I\s\do(d)\s((3))×U\s\do(p)×10\s(-6)[综采技术手册(下p1445)]4.2低压短路电流的计算短路点变压器编号总电抗(Ω)总电阻(Ω)Id(3).min(A)Id(2).min(A)<1>短路点：d2变电站编号：T2直流电阻：eqR\s\do(t)=eq\f(P\s\do(d)×U\s\do(e2)\s(2),S\s\do(e)\s(2))变电站电抗：eqX\s\do(t)=eq\r(,(\f(U\s\do(z)×U\s\do(e2)\s(2),S\s\do(e)))\s(2)-R\s\do(t)\s(2))总电抗：∑X=eq\f(X\s\do(s)+X\s\do(g),K\s\do(b)\s(2))+X\s\do(t)+X\s\do(d)总电阻：∑R=eq\f(R\s\do(g),K\s\do(b)\s(2))+R\s\do(t)+R\s\do(d)三相短路电流：eqI\s\do(d)\s((3))=eq\f(U\s\do(2e),\r(,3)×\r(,∑X\s(2)+∑R\s(2)))二相短路电流：eqI\s\do(d)\s((2))=eq\f(\r(,3),2)×I\s\do(d)\s((3))(1)eqR\s\do(t)=\f(P\s\do(d)×U\s\do(e2)\s(2),S\s\do(e)\s(2))[煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)](2)eqX\s\do(t)=\r(,(\f(U\s\do(z)×U\s\do(e2)\s(2),S\s\do(e)))\s(2)-R\s\do(t)\s(2))[煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)](3)eqI\s\do(d)\s((3))=\f(U\s\do(2e),\r(,3)×\r(,∑X\s(2)+∑R\s(2)))[煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)]5、整定保护5.1多组合开关整定保护名称过载保护值(A)短路保护值(A)过载整定倍数短路整定倍数二相