煤礦綜采工作面供電系統設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20936煤礦綜采工作面供電系統設計計算案例 1195691.1采區(qū)供電系統設計要求 1231921.1.1設計內容 117721.2供電系統負荷計算 4189521.2.1供電電壓 47971.2.1負荷計算 61411.3供電網絡計算 645771.4短路電流計算及過電流保護裝置的整定 1087241.4.1綜采工作面移動變電站高壓進線端短路電流計算 10318421.4.2綜采工作面漏電保護 121.1采區(qū)供電系統設計要求1.1.1設計內容一、設計依據（1）綜采工作面巷道布置、巷道尺寸及支護方式；綜采工作面地質、通風、排水、運輸情況；綜采工作面的技術和經濟參數；綜采工作面的作業(yè)制度；綜采工作面機械設備性能、數據及布置，如圖1.1。圖1.1綜采工作面供電系統圖（2）設計內容根據所設計綜采工作面設備選型情況，確定采區(qū)工作面配電的方式；選定移動變電站與各配電點位置；確定變壓器容量、型號、臺數；擬定綜采工作面供電系統圖；確定電纜型號、長度和截面；選擇高低壓開關；做繼電保護的整定計算；繪制綜采工作面供電系統圖；造綜采工作面供電設備表。二、設計要求設計應符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦工業(yè)設計規(guī)范》和《煤礦井下供電設計技術規(guī)定》；設備應選用定型產品并盡量選用新產品和國產設備；設計要保證技術先進、經濟合理、安全可靠。三、供電設計有關規(guī)定（一）《煤礦安全規(guī)程》中的規(guī)定，嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。井下電氣設備的選用，應符合表1.1要求。表1.1井下電氣設備的選用使用場所類別煤（巖）與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域瓦斯礦井采區(qū)進風道采區(qū)回風、工作面和工作面進、回風道高低壓電機和電氣設備礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）照明燈具礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）通信、自動化裝置和儀表、儀器礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級，應符合下列要求：（1）高壓，不應超過10000V；（2）低壓，不應超過1140V；（3）照明、手持電氣設備的額定電壓和電話和信號裝置的額定供電電壓，都不應超過127V；（4）遠距離控制線路的額定電壓，不應超過36V。四、工作面設備電力負荷的計算工作面的電力負荷，可按下式（5-1）計算：（5-1）式中S--工作面電力負荷視在功率，KVA；--工作面用電設備額定功率之和，kw；--工作面電力負荷的平均功率因數，可取0.7；--需用系數，可按下式汁算：（5—2）Pd——最大一臺電動機功率，kW。五、井下供電系統圖例符號井下供電系統圖例符號如圖1.2所示。圖1.2井下供電系統圖例1.2供電系統負荷計算1.2.1供電電壓井下采區(qū)變電所的電源，可以由井下主變電所或從地面變電所經風井（或鉆孔）供電，一般不設備用電源，送至采區(qū)變電所的電源電壓為6kV。井下綜采工作面配電點的電源來自采區(qū)變電所，綜采工作面的供電電壓可以根據其日產量、單機或雙機最大容量與總容量，參照表1.3來選定低壓配電電壓等級。表5-3采區(qū)低壓配電電壓等級及合理使用范圍電壓等級（V）適用于采煤方式采區(qū)總容量（KW）單機最大容量（KW）雙機最大容量（KW）產量（t/d）660薄煤層和部分中厚煤層綜采500～1000150～1702×150～2×170500～10001140綜采1000～1500以上300～4002×375～3×4001000～30003300一次采全高厚煤層綜采30001000以上3×4005000～10000煤電鉆與照明電壓一律采用127v。綜采工作面供電系統如圖1.3所示圖1.3綜采工作面供電系統1－PBL型高壓配電箱；2－KSGZY型移動變電站；3－DWKB型饋電開關；4－QCKB型磁力起動器；5－用電設備電動機；6－QS手動起動器；7－照明、電鉆變壓器這種方案可使運輸巷道斷面縮小，支護成本低。適合于雙巷掘進的開拓系統，其設備布置如圖1.4所示。定點布置法將供電、供液設備安裝在離工作面較遠的短石門里或硐室里，不隨工作而推進而多次移動。圖1.4綜采工作面設備布置1－輸送機；2－采煤機；3－破碎機；4－轉載機；5－帶式輸送機；6－液壓支架；7－軌道；8－乳化液泵站；9－配電開關鈕；10－移動變電站1.2.1負荷計算負荷計算變壓器需用容量計算值為（5-3）綜采工作面用電設備的需用系數按下式計算（5-4）其中—最大一臺電動機功率，KW。表5-4綜采工作面負荷統計表格式設備名稱電動機臺數電動機型號額定功率（KW）額定電壓（V）額定電流（A）額定功率因數起動功率因數堵轉電流額定電流…………總功率ΣPe（KW）平均功率因數六、移動變電站臺數的確定移動變電站或干式變壓器總的額定容量為，要求（5-5）（5-6）需選用變壓器臺數N可按下式計算，式中-所選變壓器的額定容量，KVA。1.3供電網絡計算1.3.1高壓網絡計算向綜采工作面供電的高壓6kv電源線路的電纜截面應和其它高壓線路一樣按經濟電流密度初選，按長時允許的負荷電流校驗．按允許電壓損失校驗，按線路電源端產生最大穩(wěn)定短路電流校驗熱穩(wěn)定。由于現有綜采工作面都普遍采用UYPJ—3.6/6—3×35+3×16/3+3×2.5牌號的高壓電纜，這里以此電纜反算出相關數據，供選擇設計參考。（1）按經濟電流密度反算可以供電的容量電纜可供最大負荷電流為：其中—電纜主芯截面，mm2；—經濟電流密度，A/mm2，參見表5—5；35—UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌號電纜主芯的截面，mm2。表5-5電力電纜經濟電流密度年最大負荷利用小時（h）經濟電流密度（A/mm2）銅芯電纜1000～30002.53000～50002.255000以上2.00注：一班制作業(yè)，年最大負荷利用小時為1000～3000h；兩班制作業(yè)，年最大負荷利用小時為3000～5000h；三班制作業(yè)，年最大負荷利用小時為5000h以上?？晒┳畲笕萘繛椋含F有綜采工作面的用電設備總需用容量一般都超過818KVA，從經濟觀點看，宜制造更粗的高壓監(jiān)控型雙屏蔽電纜，或者選用2條高壓電纜向綜采工作面供電。（2）按長時允許負荷電流反算可以供電的容量可以供電容量為：式中-各種礦用橡套電纜長時允許負荷電流，A，參見表1.6和表1.6a；-線路的額定電壓，KVA。表1.6各種礦用橡套電纜長時允許負荷電流銅芯主芯截面（mm2）46101625355070長時允許負荷電流（A）36466485113138173215注：（1）當環(huán)境溫度不等于25℃時，必須進行校正；電纜芯線最高允許工作溫升是65℃。環(huán)境溫度℃1520253035校正系數1.121.061.000.940.89表1.6a不同環(huán)境溫度時，橡套電纜的長時允許負荷電流應乘的校正系數若綜采工作面設備總的需用容量超過1434KVA時，仍用1條牌號UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5的電纜供電，供電安全就不能保證。長時負荷電流計算值為：（5-7）式中——需用系數；——綜采工作面各用電沒備額定容量的總和，KW；——額定電壓，V；——加權平均效率；——加權平均功率因數，取0.7;（3）按允許電壓損失校驗10KV及以下高壓線路中的電壓損失按《全國供用電規(guī)則》，在正常負荷下的電壓偏移不得超過±7﹪，具體可以用下式從地面主變電所逐段電纜算到井下高壓最遠點，即移動變電站的進線端為止。要求：（5-8）—高壓電纜線路中的電壓損失百分數；—兆瓦公里負荷矩電纜中電壓損失百分數。參見表5-7～5-9；—各串級連接的電纜段的長度，Km；—允許電壓損失百分數。由于沒有6KV礦用銅芯橡套電纜的千瓦公里負荷矩的電壓損失百分數數據，可以參考表5-7估計。表5-7660V銅芯橡套軟電纜的千瓦公里負荷矩的電壓損失（%）截面（mm2）461016253550700.60.650.70.750.80.850.9R0（Ω/km）X0（Ω/km）1.2951.291.2861.2831.281.2771.2741.50.1010.8760.8730.8690.8660.8630.8610.8583.690.0950.5240.5210.5170.5140.5120.5090.5062.160.0920.3420.3380.3360.3330.330.3270.3251.370.090.2250.2220.2190.2160.2140.2110.2080.8640.0880.1670.1640.1610.1580.1560.1530.1510.6160.0840.1280.1250.1220.1190.1170.1140.1120.4480.0810.0960.0930.090.0880.0860.0830.0810.3150.078注：電纜芯線溫度為65℃。（4）熱穩(wěn)定校驗假定井下中央變電所6KV母線上的最大短路容量正好被限制在50MVA，其最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流為：當綜采工作面離井下中央變電所較近時，可忽略這段電纜的阻抗，按下式求得中央變電所到綜采工作面移動變電站間高壓電纜的截面，即：式中--短路電流的假想時間，即熱等效時間，考慮井下的高壓過電流保護為連續(xù)動作，取假想時間為0.25s；C——電纜的熱穩(wěn)定系數，銅芯橡套電纜C=93.4。所需最小截面Amax＝25．7mm2＜35mm2．所以UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌號電纜能滿足綜采工作面高壓供電熱穩(wěn)定要求。如果井下的短路容量太大、超過87MVA時，就必需采用2條35mm2截面的6kv高壓電纜向綜采工作面供電。電纜截面小于50mm2時，可以忽略電抗上的電壓損失。 1.4短路電流計算及過電流保護裝置的整定1.4.1綜采工作面移動變電站高壓進線端短路電流計算（1）平均電壓；＝6.3kV。（2）斷路器分斷能力—般為50MVA，真空斷路器分斷能力為100MVA。電網的短路容量超過斷路器的分斷能力時，必須加以限制。（3）短路點的選定綜采工作面供電設計、一般選定移動變電站高壓進線端作為短路點，計算高壓短路電流。（4）電源系統電抗為（5-9）式中—電源系統電抗，Ω；—平均電壓（6KV系統的），V；—井下中央變電所的短路容量，MVA；如果沒有原始資料，可先估計，或者井下選用高壓開關的額定分斷容量值。（5）6kv電纜線路阻抗6kV電纜線路電抗為（5-10）式中—電纜線路每公里的電抗，一般6000KV電纜線路；—自井下中央變電所至綜采工作面移動變電站流過高壓短路電流的沿途各串聯電纜第i段長度，km。2．6KV電纜線路電阻為（5-11）式中——第i段電纜長度，m；——第i段電纜的截面，；——導電系數，銅芯電纜的（6）短路回路中的總阻抗（5-12）（7）三相短路電流為（5-13）兩相短路電流為（5-14）短路容量為（5-15）1.4.2綜采工作面漏電保護《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦井地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，應裝設有選擇性的單相接地保護裝置，供移動變電站的高壓饋電線上，必須裝設有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護裝置。井下低壓饋