煤矿采区供电设计 (2)

内蒙古蒙发煤炭有限责任公司

呼和乌素煤矿煤矿4101综采工作面供电设计

单位：机电科

编制：张东东

日期： 2012年8月1日

呼和乌素煤矿采区供电设计

一、原始资料：

1、井田设计能力120万吨/年。

2、井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。

3、矿井瓦斯等级：低等级。

4、采区煤层倾角：0°─5°

设计煤层:4#。 1 / 26

5、

二、设计要求：

１、设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规程、煤矿井下供电设计技术规定。

２、设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。

３、设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品，积极采取措施减少电能损耗，节约能源。

４、设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适应性。

目录

第一节、采区移动变电站位置的确定 (4)

一、采区供电对电能的要求 (4)

二、环境要求 (5)

第二节拟定采区供电系统的原则 (5)

一、采区高压供电系统的拟定原则 (5)

二、采区低压供电系统的拟定原则 (6)

第三节采区主要设备 (6)

第四节采区负荷的计算及变压器容量、台数确定 (8)

一、变压器选择注意事项 (8)

二、台数的确定 (8)

三、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定 (8)

第五节采区低压供电网络的计算 (11)

一、电缆型号确定 (11)

二、电缆长度确定 (11)

三、选择支线电缆 (12)

四、干线电缆的选择 (17)

第六节采区电气设备的选择 (18)

一、矿用低压隔爆开关选择 (18)

三、磁力起动器的选择 (19)

第七节采区接地保护措施 (19)

第八节采区漏电保护措施 (21)

第一节、采区移动变电站位置的确定

一、采区供电对电能的要求

1、电压允许偏差

电压偏差计算公式如下： 电压偏差＝

额定电压

额定电压

—实际电压×100%

《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：

（1）35KV 及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%—－5%；

（2）10KV 及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—－7%；

（3）低压照明用户为+5%—－10%。 2、三相电压不平衡

根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ 电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc 点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。

3、电网频率

《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15543—

1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ—－5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。

4、波形

正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。

5、供电可靠性

供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。

二、环境要求

采区移动变电站要要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。

根据采区巷道布置，要使采区移动变电站能顺利的通过运输顺槽向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在主运顺槽，低压供电距离合理，所以把移动变电站布置在主运顺槽。

第二节拟定采区供电系统的原则

一、采区高压供电系统的拟定原则

1、供综采工作面的采区移动变电站由单回路电源线进行供电；

2、不设采区变电所，由移动变电电站组成采区配电点；

3、采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。

二、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、原则上一台启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，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启动器应靠近配电点进线；

7、供电系统应尽量避免回头供电；

第三节采区主要设备

根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型如下：

采区主要设备选型表

第四节采区负荷的计算及变压器容量、台数确定

一、变压器选择注意事项

变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。

二、台数的确定

采区变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。降低供电成本。

三、采区负荷的计算及变压器容量、台数确定

本工作面采用MG650-1480（1510）WD型滚筒式采煤机为综合机械化采煤，为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。

1、采区电压等级为3300V变压器容量及台数的确定

S B1＝ΣP e K x K c / cosφpj

＝2910×0.69×1/0.7

＝2868.43KVA

式中：ΣP e——供电设备额定功率之和

ΣP e＝2*700+1510＝2910KW

K x——需用系数，K x＝0.4＋0.6×1400÷2910＝0.69

cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7

K c——采区重合系数，取1

根据计算结果选择KBSGZY2-T-4000/10/3.45型矿用隔爆型移动变电站一台。

2、采区电压等级为1140V变压器容量及台数的确定

S B1＝ΣP e K x K c / cosφpj

＝1350×0.58×1/0.7

＝1118.58KVA

式中：ΣP e——变电所供电设备额定功率之和

ΣP e＝400+375+2*250+1*75＝1350KW

K x——需用系数，K x＝0.4＋0.6×400÷1350＝0.58

cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7

K c——采区重合系数，取1

所以根据计算结果选择KBSGZY2-T-2000/10/1.2矿用隔爆型移

动变电站一台。

3、采区电压等级为660V变压器容量及台数的确定

S B1＝ΣP e K x K c / cosφpj

＝47.5×0.68×1/0.7

＝46.15KVA

式中：ΣP e——变电所供电设备额定功率之和

ΣP e＝22+3×7.5+3＝47.5KW

K x——需用系数，K x＝0.4＋0.6×22÷47.5＝0.68

cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7

K c——采区重合系数，取1

因我矿考虑后续排水负荷增加，所以根据计算结果选择KBSGZY-T-315/10/0.69矿用隔爆型移动变电站一台。

4、采区顺槽皮带机头变压器容量及台数的确定

S B1＝ΣP e K x K c / cosφpj

＝726.5×0.7×1/0.7

＝726.5KVA

式中：ΣP e——变电所供电设备额定功率之和

ΣP e＝2×355+11+5.5＝726.5KW

K x——需用系数，K x＝0.7

cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7

K c——采区重合系数，取1

所以根据计算结果选择KBSGZY-T-1000/10/1.2矿用隔爆型移动变电站一台。

第五节采区低压供电网络的计算

一、电缆型号确定

根据供电电压、工作条件、敷设地点环境，确定电缆型号为: MYP、MY、MYPTJ和MCPT型。其中MYP、MCP型电缆用于额定电压为1140V的设备，MYPTJ型电缆用于中央变电所高压开关至移变的电缆，MCPT用于采煤机组及工作面刮板运输机的电缆，其余所需电缆用MY型。

二、电缆长度确定

由式： Lz＝α·L X

式中: α—系数，橡套电缆取α＝1.1，铠装电缆取α＝1.05

L X—巷道实际长度m

电缆长度计算结果表

1、由机械强度初定电缆截面

橡套电缆满足机械强度的最小截面

用电设备名称最小截面（mm2）

采煤机组 35—50

可弯曲刮板输送机 16—35

一般输送机 10—25

回柱液压绞车 16—25

装岩机 16—25

调度绞车 4—6

局部风机 4—6

煤电钻 4—6

照明 2.5—4

查书得各电缆截面的长时允许电流I P值如下：

I n＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

式中: I n——电缆中通过的实际工作电流A

K x——电动机负荷系数

ΣP e——电缆所带负荷有功功率之和KW

U e——电网额定电压V

ηpj——电动机额定效率

cosφpj——电动机功率因数

1、满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为50 mm2，其I P=170A。

采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流

I z1＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.75×1510×103/1.732×3300×0.85×0.85

＝274.24A

I P=170A＜I z1＝274.24A

采煤机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以采煤机组电缆截面取120 mm2（其载流量为295A）。

2、满足刮板输送机机械强度要求的截面初步截面确定为35 mm2，其I P=135A。

刮板输送机机组电缆Z2当中的实际长时工作电流

I z2＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.8×700×103/1.732×3300×0.9×0.85

＝128.1A

I P=85A＜I z2＝128.1A

刮板输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以刮板输送机电缆要更大些截面取70 mm2(载流量为215A)。

3、满足喷雾泵站机械强度要求的截面初步截面确定为35mm2，其I P=135A。

喷雾泵站电缆Z3当中的实际长时工作电流

I z2＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝75×103/1.732×1140×0.9×0.85

＝49.6A

I P=135A＞I z3＝49.6A

喷雾泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以喷雾泵站电缆截面取35mm2。

4、满足乳化液泵站机械强度要求的截面初步截面确定为25mm2，其I P=110A。

乳化液泵站电缆Z4当中的实际长时工作电流

I z4＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.95×250×103/1.732×1140×0.9×0.85

＝157.24A

I P=110A＜I z4＝157.24A

乳化液泵站初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以乳化液泵站电缆截面取70mm2（载流量为205A）。

5、满足转载机机组机械强度要求的截面初步截面确定为25 mm2，其I P=110A。

转载机机组电缆Z5当中的实际长时工作电流

I z5＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.9×400×103/1.732×1140×0.9×0.85

＝238.3A

I P=110A＜I z5＝238.3A

转载机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以转载机机组电缆要更大些截面取95 mm2(载流量为250A)。

6、满足破碎机机组机械强度要求的截面初步截面确定为25 mm2，其I P=110A。

破碎机机组电缆Z6当中的实际长时工作电流

I z7( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.95×375×103/1.732×1140×0.9×0.85

＝235.85A

I P=110A＜I z7＝235.85A

破碎机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工

作电流的要求，所以破碎机机组电缆截面要更大些取95 mm2(载流量为250A)。

7、满足采面调度绞车机械强度要求的截面初步截面确定为4m2，其I P=37A。

采面调度绞车电缆Z7当中的实际长时工作电流

I7＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.95×22×103/1.732×660×0.9×0.85

＝24A

I P=37A＞I7＝24A

采面调度绞车初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，但是由于液压安全绞车的供电距离较远，所以液压安全绞车电缆截面取16mm2。

8、满足顺槽胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为35 mm2，其I P=135A。

顺槽胶带输送机机组电缆Z8当中的实际长时工作电流

I8＝( K xΣP e 103)/(1.732U eηpj cosφpj )

＝0.85×350×103/1.732×1140×0.9×0.85

＝196.96A

I P=135A＜I8＝196.96A

顺槽胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以顺槽胶带输送机机组电缆截面应

更大些取95 mm2（其载流量为250A）。

四、干线电缆的选择

因采面干线电缆供电距离短，因此无需安允许电压损失进行截面选择，按长时工作电流进行校验。

按长时工作电流对G1电缆进行校验

I ca1＝K deΣP N103/1.732U N cosφ

＝0.69×2910×103/1.732×3300×0.7

＝501.86A

所以干线电缆G1的电缆选用2根截面相同的电缆并联，选用95㎜2。

按长时工作电流对G2电缆进行校验

I ca2＝K deΣP N103/1.732U N cosφ

＝0.58×1350×103/1.732×1140×0.7

＝566.51A

所以干线电缆G2的电缆选用2根截面相同的电缆并联，选用70㎜2。

按长时工作电流对G3电缆进行校验

I ca3＝K deΣP N103/1.732U N cosφ

＝0.68×47.5×103/1.732×660×0.7

＝40.465A

因我矿考虑后续排水负荷增加，所以干线电缆G3的电缆截面取70㎜2。

按长时工作电流对G4电缆进行校验

I ca1＝K deΣP N103/1.732U N cosφ

＝0.7×350×103/1.732×1140×0.7

＝177.26A

所以干线电缆G4选用95㎜2,其载流量为250A。

最终选出各段电缆的截面如下：

第六节采区电气设备的选择

一、矿用低压隔爆开关选择

1、选择原则

1）矿用隔爆型开关可使用于沼气突出矿井的任何地点及有沼气和煤尘爆炸危险矿井的采区进风巷、回风巷道以及采掘工作面。矿用本质安全型和矿用隔爆兼本质安全型开关的应用范围同矿用隔爆型开关。

2）在选用矿用低压隔爆型开关时，其额定电压必须小于或等于被控制线路的额定电压，其额定电流要大于或等于被控制线路的负荷长期最大实际工作电流。同时应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值。

3）矿用低压开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控线路所选用的电缆的条数及内径要求。一个喇叭口只允许接一条电

缆。

2、根据电缆的长时工作电流选择低压开关。因移动变电站设有低压保护箱，故无需增设馈电开关。

三、磁力起动器的选择

1、选择原则

1）磁力起动器的额定电压必须大于或等于受控电动机的额定电压，其额定电流应大于或等于受控电动机的最大工作电流。同时要根据过流保护需要对过流保护需要对过流继电器选定适当的整定电流值。

2）磁力起动器进出线及控制线喇叭口内径必须符合连接电缆的最大外径要求，并且一个喇叭口只能接一条电缆。

3）工作机械不要求带负荷改变旋转方向时，可选用不可逆的磁力起动器。

4）磁力起动器必须具备良好的隔爆性能及可靠的过载和短路保护装置。对使用环境的要求与隔爆自动馈电开关相同。

第七节采区接地保护措施

井下保护接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成.

井下保护接地网按<<煤矿安全规程>>第448~第453条规定执行. 第448条 36V以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气

设备的金属外壳，构架等必须有保护接地。