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1、第一组、工作面供电系统设计第1节 概述采区变电所位置的确定采区变电所位置选择要依据低压供电电压、供电距离、采煤方法、采煤巷道布置方式，采煤机械化程度和机组容量大小等因数来确定。采区变电所硐室位置具体考虑以下几方面：（1）、供电电压，随着回采工艺的发展，采煤机械化的提高，采区电气设备日益增多，电气设备容量不断增大。单机容量由70年代初的80150KW发展到600900KW，输送机由60年代的1144KW增大到600KW，综采工作面总装机容量达到20003000KW，这么大的装机容量对采区供电提出了更高的要求。采煤机组功率大，供电距离远，重载起动，并且启动频繁，因此采区变电所到机组最大供电距离由采
2、煤机组主电机起动时允许的电压损失确定，以保证机组有足够的起动力矩。（2）、根据煤矿井下供电设计技术规定第6.1.1条规定：采区变电所的位置，一般设在采区上(下)山的运输斜巷与轨道斜巷之间的横贯内；或在甩车场附近的巷道内。当采用矿用一般型变压器时，不得设在回风巷内或工作面的进风顺槽内。在多每层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变电所，应经过技术经济比较，择优采用。当采用集中设置变电所时，应将变电所设在压力稳定的岩层中。第6.1.2条规定当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷的横贯巷道设置掘进变电所。如大巷为单巷而无横贯巷道利用时，可采用移动变电站。（3）、每个采区最好只设一个采区
3、变电所，对整个采区、掘进工作面供电，尽量少设变电所，尽量减少变电所迁移次数。 （4）、采区变电所要求通风良好，温度不得超过附近巷道5，进出线和运输方便。（5）、顶地板稳定且无淋水。采区供电对电能的要求（1）、电压允许偏差范围 电压偏差计算公式如下：电压偏差100%电能质量供电电压允许偏差（GB 1232590）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：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%；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%；低压照明用户为+5%10%。（2）、三相电压不平衡允许范围 根据电能质量三相电压允许不平衡度规
4、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 155431995）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% HZ5% 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
5、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。费用和环境要求采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，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，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（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
6、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。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）、供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，每个采区应为一回路；（2）、双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关；（3）、采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。2采区低压供电系统的拟定原则（1）、力求减少电缆的条数与长度，尽量减少回头供电，电缆截面不超过70mm2.橡套电缆长度按敷设路径长度乘1.1，铠装电缆长度按敷设路径乘1.05。（2）、采煤机宜用单独电缆供电，综采工作面配电点到各用电设备宜用辐射式线路供电，带式输送机可以用干线式线路供
7、电。对于多台大容量带式输送机，也可以用辐射式线路供电。 （3）、配电点的设置：一般都设置工作面集中配电点。对于输送机及其它附属机械，因位置分散也可分别设置配电点。（4）、力求减少开关或起动器的使用量，原则上一台起动器控制一台电动机。对采煤机等重要生产机械宜设备用起动器，即一用一备。（5）、配电点起动器在3台以下并联配电时，可以不设置进线用总馈电开关。（6）、移动变电站低压侧已有低压馈电开关，而且保护齐全，可以不在移动变电站之外设置低压总馈电开关。（7）、工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点的进线，以减小起动器间连接电缆的截面。（8）、根据供电设备容量，供电系统一般都选用23台移动变电
8、站。1#移动变电站向带式输送机及其它运转设备供电；2#移动变电站向采煤机、乳化液泵站和喷雾泵站供电；3#移动变电站向刮板机、转载机等供电。2#、3#移动变电站的负荷可以根据需要适当调换。综采工作面供电系统拟定此设计为综采工作面，其供电系统分为：材料道供电系统、溜子道供电系统、工作面1140V供电系统。其中：材料道动力1#变电所(其供电系统见图综采工作面变电系统)固定式变压器（1#矿用隔爆型干式变压器KSGB-500/6）供电；溜子道动力由1#变电所馈出660V移变（1#移变KBSGZY630/6）供电；1#移变馈出4个配电点：分别供破碎机（110kw）、刮板机（溜子275kw）、皮带（275k
9、w）、溜子道绞车。工作面1140V供电系统由2#、3#移变供电；2#移变馈出2个配电点:分别供煤机（375kw）和喷雾泵（2110kw）；3#移变馈出3个配电点:分别供工作面刮板机（溜子2110kw）、乳化液泵（2110kw）、转载机（132kw）。1、材料道供电系统负荷：负荷：30kw 调度绞车 4部 20kw 回柱绞车 1部设备总负荷：Pe =140kw2、溜子道供电系统负荷：负荷：110kw 刮板机 2部 125kw 破碎机 1部 125kw 刮板机 1部 125KW 皮带 1部 30kw 调度绞车 4部 20kw 回柱绞车 1部设备总负荷：Pe =735kw3、工作面1140V供电系统
10、负荷：负荷：375kw 采煤机 1部 275kw 可弯曲刮板机 2部 125kw 乳化液泵 2部 125kw 喷雾泵 2部132kw 转载机 1部设备总负荷：Pe=1307kw以上负荷均为个分支系统实际装机容量，采面照明、信号等小功率负荷忽略不计，在校验整定计算中按设备实际最大运行方式考虑。具体开关选型、电缆配用情况详见供电系统图和机电设备表。供电能力计算1、变压器的选择：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
11、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。2、功率因数及需用系数：需用系数的确定由于用电设备的额定容量往往大于其实际负荷容量；在一组用电设备中，根据生产需要，所有设备也都不是同时工作的；即使是同时工作的用电设备，其最大负荷出现的时间也不同。可见变电所实际供电负荷总容量总是小于它所供电的设备额定容量的总和，因此存在计算系数，这个系数称为需用系数。井下供电设计的变电所容量计算，一般都采用需用系数法进行。1. 需用系数：综采、综放工作面功率因数取0.72. 需用系数 =0.503 此值可以保证该系统安全可靠运行，故需用系数取Kx=0.6式中：容量最大的那台电动机额定
12、功率,kw。 工作面用电设备额定功率之和,kw。因此设计的工作面为综采工作面故取0.85.3.Ke为同时系数（也叫重合系数）一个工作面ke=1SB-变压器计算容量KVA-工作面平均加权功率因数，取0.853、材料道变压器的选择KVA 500KVA考虑后续增加设备，故选择KBSG-200/6-0.69的变压器符合要求。式中：变压器计算容量，KVA。由变压器供电的设备额定功率之和，kw。 需用系数。加权平均功率因数。4、溜子道变压器的选择 630KVA考虑后续增加设备，故选择KBSG-630/6-0.69变压器符合要求。5、工作面变压器的选择 =922.6KVA 计算得变压器容量过大无可选择变压器
13、，所以采用两台移变进行供电。一台移变供煤机、喷雾泵使用，另一台移变供刮板机、转载机、乳化泵使用。1、工作面移变KBSG-630/6-0.69，供煤机、喷雾泵KVA 630KVA故选择KBSGZY-630/6-1.2移变符合要求。2、工作面1140V移变KBSG-630/6-0.69，供刮板机、转载机、乳化泵 630KVA故选择KBSGZY-630/6-1.2移变符合要求。电缆的选择：低压电缆选择原则：、在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是65，铠装电缆允许温升是80。电缆芯线的实际温升决定于它所流过的负荷电流
14、，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流步超过它所允许的负荷电流。、正常运行时电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的95%，否则电动机等电气设备将因电压过低而过流，甚至过热而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超过允许值。、距离电源最远，容量最大的电动机起动时，因起动电流过大而对电网造成的电压损失也最大。因此，必须校验最大电动机起动时，是否能保证其它用电设备必须得最低电压。即进行启动条件校验。、电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。根据现场长期工作经验，对不同用电设备要求电缆机械
15、强度的允许截面详见表4。采区经常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取即可，不必进行其它项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电压损失计算确定电缆截面，然后再按长期允许电流及起动条件进行校验。、对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足其要求，因此必须进行短路时的热稳定校验。图1 材料道供电系统材料道电缆的选择： 1.L1（660V供电系统采区变电所至材料道） 式中：电缆中通过的实际工作电流，A；电缆所带负荷有功功率之和，kw；电网额定电压，V；加权平均效率，查表得取0.80.9；加权平均功率因数，取0.85。电缆截
16、面的选择：35mm2，长时允许载流量138A。但考虑线路长，线路末端短路电流小，故选择电缆截面：70mm2，长时允许载流量：215A；电缆选择符合要求。详见表1主芯线截面/mm24610162535507095工作电压/V10001140600036-46-5364-72858594113110121138135148173170170215205205260250250表1矿用橡套电缆允许持续电流2.L2（第一部调度绞车到第二部调度绞车之间）选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：113A；电缆选择符合要求。3L3（第二部调度绞车到第三部调度绞车之间）=59.06A选择电缆截面：16mm2
17、，长时允许载流量：85A；电缆选择符合要求。3. L4（第三部调度绞车到第四部调度绞车之间）4. =36.92A选择电缆截面：10mm2，长时允许载流量：64A；电缆选择符合要求。5. L5（第四部调度绞车到回柱绞车之间）6. =14.77A选择电缆截面：4mm2，长时允许载流量：36A；电缆选择符合要求。6.L6（磁力启动器到第一部调度绞车之间）7. =22.15A选择电缆截面：4mm2，长时允许载流量：36A；电缆选择符合要求。L7.L8.L8和L6都为同一型号调度绞车，故都选择电缆截面：4 mm2 。7.L10（ 磁力启动器到回柱绞车之间）8. =14.77A选择电缆截面：4mm2，长时
18、允许载流量：36A；电缆选择符合要求。溜子道电缆的选择：1. L11（移变到第一部刮板机）2. =173.5A选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：260A；电缆选择符合要求。2.L12（第一台刮板机到第二台刮板机）9. =92.29A选择电缆截面：35mm2，长时允许载流量：138A；电缆选择符合要求。3. L13（移变到皮带）4. =184.58A选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：260A；电缆选择符合要求。4.L14（皮带到破碎机）10. =92.29 A选择电缆截面：35mm2，长时允许载流量：138A；电缆选择符合要求。5.L15(移变到第一台调度绞车)11. =195.
19、65A选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：260A；电缆选择符合要求。6.L16（第一台调度绞车到第二台调度绞车）12. =173.5A选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：260A；电缆选择符合要求。7.L17（第二台调度绞车到第三台调度绞车）13. =151.35A选择电缆截面：70mm2，长时允许载流量：215A；电缆选择符合要求。8. L18（第三台调度绞车到第四台调度绞车）14. =129.2A选择电缆截面：35mm2，长时允许载流量：138A；电缆选择符合要求。9. L19（第四台调度绞车到第一台回柱调度绞车）15. =107.1A选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量
20、：113A；电缆选择符合要求。10. L20（第一台回柱调度绞车到第三台刮板机）16. =92.29A选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：113A；电缆选择符合要求。11. L21（磁力启动器到第一台刮板机车）17. =81.21A选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：113A；电缆选择符合要求。12. L21（磁力启动器到第二台刮板机）18. =92.29A选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：113A；电缆选择符合要求。L23.L24和L21需求相同。故选择电缆截面：25mm2。13.L25（磁力启动器到第一部调度绞车之间）19. =22.15A选择电缆截面：4mm2，长时允
21、许载流量：36A；电缆选择符合要求。 L26.L27.L28.L29和L25需求相同。故选择电缆截面：4mm2。14. L30（磁力启动器到第一部调度绞车之间）20. =14.77A选择电缆截面：4mm2，长时允许载流量：36A；电缆选择符合要求。15. L31和L21需求相同。故选择电缆截面：4mm2。短路计算不同截面电缆换算长度系数电缆截面（mm2）4610162535507095换算系数11.978.114.753.011.911.371.000.730.53一、 材料道短路值 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度200m 电缆3*50，长度300m 电
22、缆3*50，长度100m 电缆3*50，长度150m 电缆3*50，长度50m 电缆3*16，长度10m 电缆3*16，长度10m 电缆3*16，长度15m 电缆3*16，长度15m 电缆3*16，长度10m材料道配电点馈电开关整定： 、过流保护=168A故整定为160A、短路保护 故整定为 400A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。二、 溜子道短路值 电缆3*70，长度10m 电缆3*50，长度80m 电缆3*50，长度80m 电缆3*16，长度15m 电缆3*16，长度15m 电缆3*70，长度10m 电缆3*25，长度50m 电缆3*25，长度20m 电缆3*25，长度10m 电缆
23、3*25，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度60m 电缆3*25，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度100m 电缆3*25，长度300m 电缆3*25，长度20m 电缆3*25，长度200m 电缆3*25，长度50m 电缆3*16，长度10m 电缆3*16，长度10m 电缆3*16，长度15m 电缆3*16，长度15m 电缆3*16，长度10m1、绞车馈电开关整定：（1）过流保护=168A故整定为160A（2）短路保护 故整定为 400A(3)开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。最远点电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 2、皮带机启动器（1）过
24、载保护 故整定为150A3、皮带机馈电开关整定：(1)过流保护 故整定为160A(2)短路保护 故整定为 1200A3、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。最远点电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 4、破碎机启动器(1)过载保护 故整定为150A5、刮板机（125KW）启动器(1)过载保护 故整定为150A6、破碎机与刮板机馈电开关整定：、过流保护 故整定为300A、短路保护 故整定为1200A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。最远点电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 7.刮板机启动器整定：I、过载保护 故整定为130A8.刮板机馈电开关整定： 、过流保护 故整定为260A、短
25、路保护 故整定为2000A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。最远点电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 9. 1#移变低压侧整定、过流保护 故整定为800A 、短路保护 故整定为 1800A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。最远点电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 三、工作面短路值 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度300m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*25，长度100m 电缆3*25，长度300m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3
26、*25，长度50m 电缆3*25，长度50m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*25，长度50m 电缆3*25，长度50m 电缆3*70，长度10m 电缆3*70，长度10m 电缆3*25，长度70m1.煤机启动器及馈电开关整定：（1）煤机启动器、过载保护 故整定为250A（2）煤机馈电开关、过载保护 故整定为260A、短路保护 故整定为 2400A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 2.刮板机启动器及馈电开关（1）刮板机启动器、过载保护 故整定为100A（2）刮板机馈电开关、过流保护 故整定为20
27、0A、短路保护 故整定为800A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 3. 2#移变（2-4）低压侧整定：、过载保护 故整定为400A、短路保护 故整定为2000A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 5. 乳化泵启动器、过载保护 故整定为80A6.乳化泵馈电开关、过载保护 故整定为170A、短路保护 故整定为 800A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 7.喷雾泵启动器及馈电开关整定：（1）喷雾泵启动器、过载保护 故整定为80A（2）、喷雾泵馈电开关、过载保护 故整定为170A、短路保护 故整定为 800A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 8. 转载机启动器与馈电开关整定（1）转载机启动器、过载保护 故整定为100A（2）转载机馈电开关KBZ-400（3-19）、过载保护 故整定为100A、短路保护 故整定为 800A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值： 9. 3#移变低压侧整定：、过载保护 故整定为400A、短路保护 故整定为1000A、开关灵敏度校验 1.5满足要求，合格。电缆换算长度： 最远点两相短路电流值：
