井下供電設(shè)計

1、第六章井下供電設(shè)計計算設(shè)計一個安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實用的井下供電系統(tǒng)，對保證井下安全生產(chǎn)有重大意義。本章將在綜合運用前幾章所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，以供電設(shè)計為線索，重點介紹供電設(shè)計計算方面的內(nèi)容。為便于理解，下面結(jié)合采區(qū)供電設(shè)計實例進(jìn)行討論。第一節(jié)概述一、已知資料某低沼氣礦井的一個機(jī)械化采區(qū)的已知資料如下：（l）采區(qū)開拓為中間上山，其傾角為17°,分東、西兩翼，每翼走向長600ml采區(qū)分三個區(qū)段，每段長150m,工作面長130ml煤層厚度1.8m,煤質(zhì)中硬，一次采全高。采用走向長壁后退式采煤方法，西翼開采，東翼掘進(jìn)，掘進(jìn)超前進(jìn)行。兩班出煤，一班修整。掘進(jìn)三班生產(chǎn)。采區(qū)巷道布置如圖6-1所示。

2、（2）回采工作面采用MLDZ-17睬煤機(jī)，并用HDJA-120型1金屬較接頂梁與DZZZII體液壓支柱組成支架，支護(hù)煤層的頂板?；夭晒ぷ髅嬖O(shè)有YAJ-13型液壓安全絞車。（3）煤的運輸方式為：在工作面內(nèi)，采用SGW-15OC理刮板輸送機(jī)及SZQ-40型轉(zhuǎn)載機(jī)；在區(qū)段平巷內(nèi)，采用DSP1040/800型帶式輸送機(jī)；在采區(qū)上山，采用膠帶寬度為800mmSPJ-800型膠帶輸送機(jī);在軌道上山，采用JDSB-75型單滾筒絞車。（4）煤巷掘進(jìn)采用打眼放炮，裝煤機(jī)裝煤，調(diào)度絞車調(diào)車。上述采區(qū)各用電設(shè)備容量，技術(shù)規(guī)格列于表6-10二、采區(qū)供電設(shè)計步驟（1）根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件，采煤方法、巷道布置以及采區(qū)機(jī)電設(shè)備

3、容量、分布情況，確定采區(qū)變電所及采掘工作面配電點位置。（2）采區(qū)用電設(shè)備的負(fù)荷統(tǒng)計，確定采區(qū)動力變壓器的容量、型號、臺數(shù)。（3）擬訂采區(qū)供電系統(tǒng)圖，（4）選擇高壓配電裝置和高壓電纜。（5）選擇采區(qū)低壓電纜。（6）選擇采區(qū)供電系統(tǒng)中的低壓開關(guān)、起動器。（7）對高低壓開關(guān)中的保護(hù)裝置進(jìn)行整定。（8）繪制采區(qū)供電系統(tǒng)圖和采區(qū)變電所設(shè)備布置圖。第二節(jié)變電所及配電點位置的確定一、變電所位置選擇在第一章第二節(jié)中已對一井下主變電所、采區(qū)變電所以及配電點的設(shè)置原則進(jìn)行過討論。在這里僅結(jié)合本節(jié)實例具體進(jìn)行討論。根據(jù)采區(qū)變電所位置選擇原則，采區(qū)變電所要位于負(fù)荷中心，頂?shù)装宸€(wěn)定且無淋水、通風(fēng)好、運車方便的地方。對照

4、圖6-1,有I、n、出、W4個位置，而考慮到用盡可能少的變電所向全采區(qū)供電的原則，本采區(qū)變電所的位置大體有如下三個方案：方案I：一個采區(qū)變電所向全采區(qū)供電；方案n：一個采區(qū)變電所先后設(shè)在兩個位置，分別在采區(qū)開采前期和后期向全采區(qū)供電；方案出：一個采區(qū)變電所和一臺移動變電站聯(lián)合向全采區(qū)供電。下面對這三個方案進(jìn)行具體分析。對于第一方案，在一處設(shè)一個變電所向全采區(qū)供電，以設(shè)在n處較為理想（接近負(fù)荷中心）。然而，由于額定電壓660V、采區(qū)設(shè)備總?cè)萘繛?90.2kW,采煤機(jī)功率為170k皿查表1-6得知，當(dāng)采用截面為70mm的低壓電纜時，其干線最大供電距離僅為230nl實際上，由于l點至第一段平巷的距離

5、為75n第一區(qū)段長為150m,采區(qū)一翼走向長為600m,回采工作面配電點隨工作面每推進(jìn)5070m移動一次的下限距離為50m,再計及電纜在變電所內(nèi)的出線長20mA及橡套電纜應(yīng)比實際長10%的系數(shù)，則低壓干線電纜的實際供電距離L=（20+75+150+600-50）X1.1=874.5s這樣，即使考慮用兩條70mm截面的低壓電纜供電，這時的最大供電距離僅為2X230=460m<874.5m,不能滿足采煤機(jī)起動端電壓的要求，故第一方案實際不可取。對于第二方案，設(shè)想先在H處開胴室設(shè)變電所，后期再向I處搬移，則讀者可自行推算它不僅需多開一個硐室加大投資，且同樣不能使采煤機(jī)起動端電壓滿足要求，因而也

6、不可取。最后考慮第三方案，即先在采區(qū)負(fù)荷中心的n處建立一個固定采區(qū)變電所，另外再加一個移動變電站向回采工作面采煤機(jī)等設(shè)備供電。本方案雖有投資增加之缺點，但卻可將高壓深入負(fù)荷中心，具有提高供電質(zhì)量的優(yōu)點，因而選定這一方案。對于移動變電站，通常有三種可供選取的布置方法，即設(shè)置在順槽口，向平巷輸送機(jī)供電；設(shè)置在運輸巷內(nèi)，且在輸送機(jī)側(cè)敷設(shè)供移動變電站專用軌道，并將其設(shè)在距工作面100150n#;為縮小巷道截面，不為移動變電站專設(shè)軌道，可通過工作面機(jī)巷與下一工作面回風(fēng)巷的聯(lián)絡(luò)巷，將移動變電站設(shè)在未進(jìn)行開采的下一工作面的回風(fēng)巷內(nèi)（此巷有軌道）。鑒于本題給定的是西翼開采、東翼掘進(jìn)，故擬參照上述移動變電站布置

7、方式和，將其設(shè)在回2米面運輸平巷內(nèi)。在此情況下，由表1-6查得，若米煤機(jī)電纜截面為50mm,則其660V低壓干線的最大供電距離為182nl因計及除采煤機(jī)外，移動變電站還要向其它設(shè)備供電，故其實際最大供電距離要比由表1-6查到的值小，所以，最后考慮將移動變電站設(shè)在距工作面150m處的回采面運輸平巷內(nèi)。二、工作面配電點的設(shè)置1 采區(qū)用電設(shè)備的布置根據(jù)采區(qū)具體的開采情況，首先對題目給定的負(fù)荷作全面分析，從中了解其設(shè)備名稱、數(shù)量、每臺設(shè)備的電氣性能，并了解它們在采區(qū)的分布情況及相互關(guān)系，將各用電設(shè)備標(biāo)明在圖6-1中。2 .采區(qū)配電點的配置關(guān)于此項內(nèi)容因在本書第一章第二節(jié)中已有介紹，故此不再贅述。結(jié)合本

8、題情況，采區(qū)工作面配電點的具體布置為：回采工作面配電點設(shè)在運輸平巷內(nèi)，它與工作面相距50m回風(fēng)順槽配電點距工作面70m；掘進(jìn)工作面配電點有兩個，它們分別設(shè)在東翼第一區(qū)段上、下部的順槽內(nèi)，且距掘進(jìn)頭80m；在上山采區(qū)絞車房附近設(shè)一配電點。第三節(jié)負(fù)荷統(tǒng)計及變電所容量選擇一、負(fù)荷統(tǒng)計1 .概述在按本章第二節(jié)介紹的過程確定了變電所的位置后，接下來就需進(jìn)行采區(qū)用電負(fù)荷的統(tǒng)計，并據(jù)此決定采區(qū)變電所變壓器的容量，型號及臺數(shù)。變壓器選擇是否合適，與采區(qū)供電的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能關(guān)系極大。若其容量偏小，將會使由它所帶的電氣設(shè)備和工作機(jī)械不能正常運轉(zhuǎn)，影響供電的安全、可靠；若其容量偏大，則又會導(dǎo)致變電所投資的提高和變壓

9、器能量損耗的增加，造成浪費。很明顯，若正確選定變壓器，必先準(zhǔn)確求得其各用電設(shè)備的實際負(fù)荷。但是，由于各用電設(shè)備在運行中的負(fù)荷是隨時變化的，且不應(yīng)超過其額定容量（即銘牌功率），又由于各用電設(shè)備一般并不都同時出現(xiàn)，所以各用電設(shè)備的實際負(fù)荷之和，總是要比它們銘牌值直接相加的數(shù)值低。因此，在選擇變壓器前，必須先介紹實際負(fù)荷的求取方法。目前，有多種計算實際負(fù)荷的方法，其中由概率理論導(dǎo)出的需用系數(shù)法，得到了廣泛的應(yīng)用。2 .需用系數(shù)法需用系數(shù)法是一種借助于一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過計算手段，由各用電設(shè)備的額定功率求取計算負(fù)荷的方法，該法所使用的公式為(6-1)'、PnKdeCOS'wm式中Sca組

10、用電設(shè)備白計算負(fù)荷，kVA;PNPn具有相同需用系數(shù)的一組用電設(shè)備的額定負(fù)荷之和，kW；COS；wm組用電設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)，即各用電設(shè)備的功率與功率因數(shù)的乘積之和與它們的總功率之比；Kde需用系數(shù)，用公式表示為/KloKside一1：iwmw式中Klo負(fù)荷系數(shù)，因一組用電設(shè)備中的各用電設(shè)備未必全能在滿負(fù)荷下運行，故以其表示在最大負(fù)荷時，工作著的用電設(shè)備的實際所需功率與全部用電設(shè)備容量比值;Ksi同時工作系數(shù)，因各用電設(shè)備不同時工作，故以其表示在最大負(fù)荷時，工作著的用電設(shè)備的容量與全部用電設(shè)備總?cè)萘康谋戎?；Ywm-同時工作設(shè)備的加權(quán)平均效率，它反映各用電設(shè)備的平均功率損耗，即各用電設(shè)備的功

11、率與效率的乘積之和與總功率之比；Ym電網(wǎng)效率，它反映給該組用電設(shè)備供電的線路在輸送功率時，所產(chǎn)生的線路功率損耗占輸送功率的比值，對井下供電線路，一般取0.90.95。工山脫本期V,-林陽年.FW1 1匚 l1"-I(* r士 三.1-IL L !嚷g2"；口七5一fU三五三止三三:11 11f r，一餐電宜電站L小 小本串Must看式語r一叩工修立匕曲/ r三二型衛(wèi)事三0組”二北：JL731圖6-1某采區(qū)的卷述和討圖表，】采區(qū)用電設(shè)備數(shù)據(jù)表JF號役都齊林設(shè)使用地點也動機(jī)型號設(shè)備臺整推臺計料電助機(jī)救幅圮落¥人.kW斷定電壓151V斷定電甌InA附定功率因股做上總動電

12、流M儂電流轉(zhuǎn)機(jī)Mri!皺才hi胞為累鼓A“MLM70型果燃機(jī)工梟煤工作卻EWH-I70&111706BD挪QLB5S,韓Ei血弱Or?52SG*15口專村根悴送機(jī)（«工作面D5B-7512X7&6軸膘&,ST軋5fxgOLE$DfiPJDdii/Hno值播金拓喈機(jī)1回果工作回聯(lián)總1849QDQBTMN1$90】。6M源事|&0.ST15上50.91Ql|&4.SZQ1。用覷機(jī)（墨媒工作if；-用日11播的70,腳隊551Hl口,即sXPB:B80/200型亂It限擘豪程工作回，BJO：U1-I212XS5桐05日LM%6J.2Ik9(L呼6叼,

13、嵯喳霧«（站坪葬工祚山JBtlMLT212X30m略H&.S2C1QH5?YAJT3用讀虛受冬舞車t來填匚件而睜用，Jdia1fiD13.TD.8.7口.酣ft.riS上山單津耨較車（Wthiu）JD6B751175髓口132心幻G.52-55Si559fipj-m增上由tl帶14送凡t皮帶上U”BJ«t-72-4tUQZi-412如liT鋪。融-46971,21.30.蚪q.q1口WMA-L7膽裝也機(jī)（據(jù)選丁作面）DZtB-7?2X17時L9o.8&7m嵋0.7511CMJ.4F調(diào)度法不4果期母JBT-IL1414XJ,4則12.90.875.58必阻口7

14、515電鉆曼樂劉埼合著置桑報1：ftWf）HZO-2-5313X3.26B0/L33L197B5g國九晶113局郵尋風(fēng)版榴迨作曲JTftT&222i?XLVM1.北日m配70.93：0.64ZBA5型小水索L來挖面廉ffl）BJO-518q14X4&605.B.7&5.50,fill15rwf式用變壓狀1機(jī)電用里）21BC0/133乳19門L34OrB&jrr0：9*5】16AM,2要強調(diào)指出的是，雖然在上面分別介紹了需用系數(shù)G中各項因子的含義，但在實際計算時，并不是根據(jù)它們求得需用系數(shù)。這是因為要計算式中那些因子，本身就是既困難又復(fù)雜的。所以，通常的做法是：根

15、據(jù)統(tǒng)計實測，先將不同類型、不同工作條件下的用電設(shè)備的需用系數(shù)列成一個表，再根據(jù)實際情況查表求得。對于加權(quán)平均功率因數(shù)COS中Wm,也采用同樣的方法處理。表6-2列出了井下用電設(shè)備的需用系數(shù)Kde及它們的加權(quán)平均功率因數(shù)COS9Wm。對于采煤機(jī)電動機(jī)，計算負(fù)荷時取長時容量；當(dāng)有功率因數(shù)補償時，取補償后計算的功率因數(shù)。表6-2礦井電力負(fù)荷計算需用系鼬及加權(quán)平均功率因數(shù)C0s5m用電設(shè)密需用系數(shù)Ki,加權(quán)平均功率因皎果煤作而t端分機(jī)械化匚作血（日移支架）0.4+0.6X0”0.7一般機(jī)械化工作而（整體支犍）0.7般機(jī)械化匚作而HKI料機(jī)果而）加gfl.75凡E-0.7辨幀斜媒層（炮來工作面，0.1-

16、0.50,6急頓斜煤后t胞乘工作面0.5-0.60,7推進(jìn)工作面：朱海棚進(jìn)機(jī)的0.50.6-0-7非掘進(jìn)機(jī)的,d3d40.6電機(jī)車：架線式電機(jī)車0,5-0.650.9新電池電機(jī)車I0.80.&施它運輸設(shè)備（如輸送機(jī)、皎車等10.50.7井底4場：無主排水設(shè)落(k6-(k10.7有主排水設(shè)備OL75也850.»融大容肚電動機(jī)（如機(jī)覦、運輸機(jī)等1歸功率仆孫卜工入?yún)⒓佑嬎愕乃加秒娫O(shè)部的做定功率（不包括符用設(shè)備）之和tkW3二、采區(qū)動力變壓器的選擇1 .原則根據(jù)設(shè)計部門和施工現(xiàn)場的經(jīng)驗，在確定變壓器臺數(shù)和容量時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)采區(qū)供電系統(tǒng)的幾種情況及變壓器配套設(shè)備的費用、變電所胴室的尺寸

17、及開拓費用、對負(fù)荷供電的經(jīng)濟(jì)性（即效率）和是否有適當(dāng)?shù)膫溆萌萘康纫蛩兀C合加以分析，再擬出幾種可行的方案，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，最后再確定出最好的方案。目前在采區(qū)變電所中主要采用KSJ或KS7系列礦用變壓器，有條件時應(yīng)優(yōu)先采用KSGB1隔爆干式變壓器。因本例屬新設(shè)計采區(qū)，故擬采用KSGB1隔爆干式變壓器。2 .采區(qū)變壓器容量、臺數(shù)的確定1）步驟根據(jù)綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定采區(qū)變壓器容量及臺數(shù)，需經(jīng)如下步驟：（1）先依公式（6-1）按需用系數(shù)法，初步選取。此時，一般可先根據(jù)設(shè)備布置及容量，確定幾個分組方案，分別求出各方案下的各組的計算容量，再據(jù)它們初選變壓器的容量及臺數(shù)，然后根據(jù)不同分組方案進(jìn)行后

18、續(xù)的比較。（2）計算所選變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率(6-3)一：_ToGPd.T.Kec.re"網(wǎng)丁ec(PNT.Kec.reQt式中3“考慮了變壓器的年有功、無功電能損耗后的綜合效率最高的負(fù)荷率;To變壓器的年受電小時數(shù)，一般取8760,h;變壓器的年最大功率損耗小時數(shù)，實際進(jìn)行計算時，可先從表 戶年最大負(fù)荷利用小時數(shù) Tmax：cos邛值求得；Kec.re 無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，指每輸送0.1kW/kvar , Pd.T 變壓器空載有功功率損耗，A Pnt變壓器短路有功功率損耗， Qd.T 變壓器空載無功功率損耗、lid.T %為變壓器空載電流的百分?jǐn)?shù),6-3查出各類用再從圖6-2的T=f

19、(T max)曲線，按用電設(shè)備的功率因數(shù)Ikvar無功功率所消耗的有功功率數(shù)值，一般取kWkvykvar ,它可借式 AQ.t =I id.T % - S/100求出，其中Sn為其額定功率值；AQt變壓器短路無功功率損耗，kvar,它可借式AQt=us%.Sn/100求出，其中3%為變壓器阻抗電壓的百分比，&同上。表6-3各類用戶年最大負(fù)荷利用小時數(shù)用戶類別室內(nèi)照明一班制企業(yè)兩班制企業(yè)三班制企業(yè)Tmax,h15002500200030003000450045007000(3)計算變壓器的無功和有功功率損AQt及APt一一一Scot2Qt=Qid.T：Qn.t(-)(6-4)SnPTPi

20、d.T.丁(學(xué))2Kec.reJQn.T(6-5)SN(4)計算變壓器的年運行費用F_(1)n_s2F=Z隊，+ZFz+SPd.T+Kec.*Qid.T)(Fj+T#d)+(rT)2(6-6)j(1i)1SN(Pn.tKec.reQN.T)(Fj-Fd)式中Z變壓器的一次設(shè)備投資，元；丫一一資金利用率，取10%;n變壓器服務(wù)年限，一般取20年；Fz變壓器固定運彳T費比率，取8%;Fj一一基本電價，按6元/kW月計；Fd電度電價，按0.055元/kW力計。式(6-6)為以最小的費用支出，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的計算公式。2)確定本例采區(qū)變壓器的容量及臺數(shù)我們提出如下三個方案第一方案1臺移動變電站2臺電

21、力變壓器負(fù)荷分組及變壓器容量選擇：C:iknowdocsharedatacur_work677768774.docPage 49 of 44I組：采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、噴霧泵2臺、乳化泵2臺、調(diào)度絞車、電鉆變壓器、小水泵?？傌?fù)荷：匯PN=170+150+40+2X30+2X55+1.2+4+11.2=546.4kW圖 6-Z r=f Ct）曲線1-I ； 2- ms掣34-cofupM &. 7 ； 5ex站掣= Cl6據(jù)表6-2中的式子算出Kde=0.286+0.714P1703=0.286十0.714父=0.508，并根據(jù)表6-2取cos5Wm=0.6,再依式（6-1）求得%

22、PN546.4c546.40.508ScaT1=462.5kVA選KSGZY-500/6型移動變電站l臺。0.6n組：膠帶輸送機(jī)、液壓安全絞車、小水泵、調(diào)度絞車、采區(qū)上山輸送機(jī)、照明變壓器。依與上同樣過程，求得總負(fù)荷為匯Pn=177.2kW,據(jù)式（6-1）求得變壓器計算負(fù)荷為Sat2=126.5kVA,選KSGB-200/6型變壓器1臺。出組：裝煤機(jī)（2臺）、局部扇風(fēng)機(jī)（2臺）、調(diào)度絞車（2臺）、電鉆變壓器（2臺）、小水泵（2臺）、采區(qū)上山絞車、照明變壓器?？傌?fù)荷匯PN=188.2kW變壓器方t算負(fù)荷SaT3=44.8kVA,選擇KSGB-200/6型變壓器1臺。第二方案1臺移動變電站，1臺電

23、力變壓器負(fù)荷分組及變壓器容量選擇：I組：用電設(shè)備及選擇Z果均與第一方案I組相同。n組：用電設(shè)備容量為第一方案中的H、出組用電容量之和，即Sca.T=271.26kVA,據(jù)此選KSGB-315/6型變壓器l臺。（2）技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較按相同部分不參加比較的原則進(jìn)行。變壓器功率損耗計算a.方案一、n組的KSGB-200/6型變壓器用式（6-4）、（6-5）計算出Jid.T%N,Us%SN（Sca.T）2T100100'SN2 2001004 200rX100皆）2Se=6.67k varPT，舊d.T ：R.t(S,caT )2 Kecw QSN=1.42.1(916)20.16.678=250

24、8kW200方案一、出組的KSGB-200/6型變壓器依與上相同方法得：ACT=11.65kvar;APt=3.331kW。b.方案二的其它變壓器的計算結(jié)果均已算出并列于表6-4 中。變壓器年運行費計算a.方案一、n組KSGB-200/6型變壓器從表1-21b知該變壓器參數(shù)為：APid.T=1000W,APn.t=1400Wus%=4,Iid.T%=2.5,因而算得 Qd .T100100又根據(jù)式（6-6）求得 :QN .TUs%Sn1004 200 =8kvar100¥(1+¥)n1-Z 1(1,)n1Z Fz( Pd.TKec.re Qid.T) (FjT°F

25、d)(Sn)2(Pn.tKec.reQN.T)(FjFaxFd)”二0.1父(1 +0.1)201= 32612 | (1 0.1)2032612 0.08 (1 0.1 5)72 8760100I x20055.5 1(1.4+0.1M8)父 72+5500M <1001F=7595元方案一、l組KSGB-200/6型變壓器依與上相同的方法得F=7712元。b.方案二也依上述方法計算，結(jié)果見表6-4 。胴室開拓費用設(shè)采區(qū)變電所碉室斷面如圖6-3所示。和方案二比較，方案一多1臺KSGB-200/6隔爆動力變壓器和相應(yīng)的高、低壓開關(guān)各1臺。故方案一的采區(qū)變電所比方案二長1臺高壓開關(guān)寬度（1

26、.104m）、加高壓開關(guān)與變壓器的間隔（1.5m）和一臺變壓器長度（2.38m）、再加1臺低壓開關(guān)的寬度（0.885m）和兩臺低壓開關(guān)圖6-3方案比較用采區(qū)變電所銅室斷面間的距離（0.8m）,合計為6.679m。_2一、一一一3141822米區(qū)變電所凈斷面3.61=8.7m22國E-3方案比較用采區(qū)變電所硼室斷面2采區(qū)變電所掘進(jìn)斷面4.31.1-,一0.250.352=12.2m22方案一應(yīng)多掘進(jìn)體積12.2X6.679=81.48m33由井巷工程概算指標(biāo)中查得料石砌漩單價為184元/m。方案一采區(qū)變電所胴室開拓費用多184X81.48=14992元1.5萬元。分析上述兩方案的共同處是均含有一

27、臺KSGZY-500/6型移動變電站。結(jié)合表6-4可分析如下：第一方案，采用兩臺200kVArF式變壓器固定于負(fù)荷中心胴室的方案特點是：對出煤系統(tǒng)與掘進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)分別供電，相互不受干擾，滿足設(shè)計技術(shù)規(guī)范要求。這樣可以得到較高的安全可靠性，但綜合費用較第二方案高出138862-82416=56446元5.6萬元，其中設(shè)備費高出108564-69782=3.88萬元。而設(shè)備是可以重復(fù)使用的，胴室可在原連絡(luò)巷擴(kuò)建，故本方案雖投資稍多，但問題不大。第二方案，采用1臺315kVArF式變壓器向回采系統(tǒng)的輸送機(jī)上山運輸系統(tǒng)及掘進(jìn)面設(shè)備供電。綜合費用比第一方案要省，但若掘進(jìn)面供電系統(tǒng)中出現(xiàn)各種長時間故障停電時

28、，均要影響回采系統(tǒng)出煤生產(chǎn)，故從對生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益方面考慮不如第一方案。根據(jù)煤礦安全規(guī)程第131條規(guī)定，“在低沼氣礦井中，掘進(jìn)工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電?！钡囊?guī)定，決定采用第一方案，即確定為1臺KSGZY-500/6型移動變電站，兩臺KSGB-200/6型隔爆干式動力變壓器。第四節(jié)采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定一、擬定采區(qū)供電系統(tǒng)圖的原則(1)在保證供電可靠的前提下，力求所擬圖中使用的開關(guān)、電纜等設(shè)備最省。(2)盡可能由一臺變壓器向一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)或工作面的機(jī)械供電，以便縮小事故所引起的停電范圍。(3)對單電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，當(dāng)其變壓器不超過兩臺且無高壓饋出線時，通?？刹辉O(shè)電源斷路器；而當(dāng)其變壓器

29、超過兩臺并有高壓饋出線時，則應(yīng)設(shè)進(jìn)線斷路器。(4)在對生產(chǎn)量較大的綜合機(jī)械化工作面或下山排水設(shè)備進(jìn)行低壓供電時，應(yīng)盡量采用雙回路高壓電源進(jìn)線及兩臺或兩臺以上的變壓器，使得當(dāng)一回線路或1臺一變壓器發(fā)生故障時，另一回線路或另1臺變壓器仍能保證工作面正常生產(chǎn)及排水供電。(5)對第一類負(fù)荷為高壓設(shè)備(如高壓水泵)或變壓器在4臺以上(即采掘工作面較集中的盤區(qū))的采區(qū)變電所，因其已處于能影響礦井安全的地位，故應(yīng)按前述井下主要變電所的接線原則加以考慮。(6)變壓器盡量采用分列運行。這是由于當(dāng)采用并列運行時，線路對地電流的增加會對安全造成威脅；電網(wǎng)絕緣電阻的下降可使漏電繼電器的運行條件惡化，在發(fā)生漏電事故時又

30、會因1臺檢漏繼電器控制兩臺變壓器的饋電開關(guān)，而使停電范圍加大，從而使可靠性降低之故。(7) 一個開關(guān)只能控制一種用電設(shè)備，容量愈大的開關(guān)，應(yīng)排得離電源愈近。(8)為了防止采用局扇通風(fēng)的工作面的沼氣爆炸事故，根據(jù)風(fēng)電沼氣閉鎖系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對高沼氣及沼氣突出的礦井，局扇的供電系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)專用變壓器、專用電纜、專用高低壓開關(guān)配檢漏繼電器、以及因停風(fēng)或因沼氣超限均需切斷掘進(jìn)工作面的電源的閉鎖系統(tǒng)。對低沼氣礦井局扇，僅實行風(fēng)電沼氣閉鎖。由于局扇獨立于其它供電設(shè)備線路、故不受其它電氣設(shè)備故障(如漏電，短路等)跳閘的影響。表s*采區(qū)變正蒲選擇方案比較表第月蜜第：方案-1111理用訐算容最，*YA4降512

31、8.5ng462.B27,3KKGZY50C6/0.MKSGH2006/0,-69KSGB-2如6/0.69KSGZY-SD06/0,59KSUH3156/D.蝴設(shè)備投置.元堂壓器/><總61£=隔224舟J"開美2XT而叩二JWQU抵壓開關(guān)2乂骯0二17E»酎電地電L62Q合計0B5M受樂據(jù)居仙芭高偉開戈1MM帳美婀漏電燃電邪8IQ總it向蒐例宗開知貴-元14他年運仃瘠F,無759771212S34功率撒韓有功我耗IF.kw無助累株段卜人遇7.J827r11.36亂132.GB9,2&7.1127.115r131022綠合裙燈t包括出犒費，酮

32、室開拓裙、年運行擊)元nm2潞11®二、實例的供電系統(tǒng)圖擬定參照上述原則，初步擬制出本設(shè)計題目的采區(qū)供電系統(tǒng)圖如圖6-4所示。第五節(jié)高壓配電裝置及電纜選擇一、高壓配電裝置選擇1 .選擇原則1)高壓配電裝根據(jù)環(huán)境條件和供電要求，確定其型式和參數(shù)，是高壓配電裝置選擇的主要內(nèi)容。置的型式應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中規(guī)定的設(shè)備選用的有關(guān)要求，以及在國標(biāo)礦山電力裝置設(shè)計規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。2)配電裝置電氣參數(shù)選擇應(yīng)符合下述條件(1)按正常條件選擇額定電壓和額定電流井下高壓配電裝置的額定電壓I N,應(yīng)與井下高壓網(wǎng)絡(luò)的額定電壓等級相符，即設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于其裝設(shè)處的額定電壓。井下高壓配電裝置的額定電流,

33、不應(yīng)小于其所控制的設(shè)備或線路的長時間最大工作電流I ca,即ca 二'、Pn 103- 3VN Ksc CoS，wm wm(6-7)式中I ca將該高壓配電裝置所帶用電裝置的總負(fù)荷電流折算到高壓側(cè)的值,A；匯PN該高壓配電裝置所帶用電設(shè)備的額定功率之和,W;上變壓器的變比;cos ；：wm wm含義同前。由于電氣設(shè)備的額定電流I 指當(dāng)其工作在由廠家規(guī)定的環(huán)境溫度0 C下(我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備均規(guī)定0 C=+ 40 C,長期允許通過的最大電流，故當(dāng)裝設(shè)地點的溫度為0 c時，為求得在該環(huán)境溫度下的長期允許工作電流Ip,應(yīng)依式Ip="0hh -0 h. h I0h h -6h h

34、. hh .a(6-8)進(jìn)行折算。式中Ip環(huán)境溫度為9c時，長期允許的I作電流，A;0h.h最熱月份的平均最高溫度，C;0h.a規(guī)定額定電流In時的環(huán)境溫度，C,通常取40C;Ko溫度校正系數(shù)。(2)動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定按式(2-77)進(jìn)行。熱穩(wěn)定按式(2-78)進(jìn)行。(3)斷流能力校驗(6-9)必須符合下式要求:式中INd>Imax.s或SNd>Smax.sINd、SNd一一配電裝置的額定開斷電流、額定開斷容量，當(dāng)井下采用非礦用斷路器時,其額定開斷容量折半使用;Imax.s、Smax.s配電裝置安裝處的最大短路電流、最大短路容量。2 .選擇實例卜面對KSGZY-500/6型移

35、動變電站及KSGB-200/6型干式變壓器的高壓配電裝置進(jìn)行選擇。這3臺配電裝置均設(shè)于采區(qū)變電所內(nèi)，按煤礦安全規(guī)程要求，應(yīng)選隔爆型。1)按額定參數(shù)選擇煤礦井下設(shè)計技術(shù)規(guī)定中規(guī)定：井下用移動變電站，動力變壓器高壓側(cè)應(yīng)有短路，過負(fù)荷和無壓釋放保護(hù)；供給移動變電站的高壓饋電線還應(yīng)有電纜監(jiān)視保護(hù)。國產(chǎn)千伏級配套產(chǎn)品PBL-6或BPG-6型高壓隔爆配電箱均符合要求；考慮到運行、維護(hù)方便，使用安全可靠，我們選用BPG-6型帶真空斷路器的隔爆配電箱。(1) KSGZY-500/6型移動變電站高壓配電箱選擇配電裝置額定電壓：選定為6kV。配電裝置額定電流應(yīng)大于移動變電站的最大長時工作電流。移動變電站(變壓器)

36、最大長時工作電流即額定電流In.t1 NTSNT(6-10 )式中SN.T變壓器額定容量，kVA;Vn變壓器高壓側(cè)額定電壓,kVo移動變電站額定電流I NT1= 500 =48.1A、3 6從表1-10中選BPGZ-6/50型隔爆真空配電箱。其主要技術(shù)參數(shù)列于表6-5中。(2) KSGB-200/6型隔爆干式變壓器高壓配電箱選擇額定電壓選定為6kV。額定電流應(yīng)大于變壓器額定電流(即最大長時工作電流)。變壓器額定電流I NT 2Snt 2003Vnt.3 6= 19.25A從表1-10中選BPGZ-6/50型真空隔爆配電箱兩臺。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表6-5中。(3)采區(qū)變電所總高壓配電箱選擇額定電

37、壓選定為6kVo額定電流應(yīng)大于所帶三臺變壓器總的最大長時工作電流。為簡便，取三臺變壓器額定電流之和作為總的最大長時工作電流INTO從表1-10中選BPG2-6100型真空隔爆配電箱。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表6-5中。表a5采區(qū)變電所高壓配電箱選擇結(jié)果控制仇荷名制號號新定電流A暢定電壓kV制定版流養(yǎng)fitmvaKSOZV5W/6型移動變電站BPCi36/505。2M叮8型隔理變壓然2>DPGs-6750506IDOKSGZV-50)/6-|-SxKSGB-2ClO/fiISPGrS/IOfl3002）短路驗算對所選高壓配電箱其斷流容量為100MVA是國內(nèi)最大容量，無疑比設(shè)備安裝處短路容量大。如

38、果主要變電所母線上最大短路容量超過100MVA則在地面變電所下井回路中一定會加限流電抗器。我國多數(shù)礦井，由于采用PB系列、GK保列高壓配電箱，井下主變電所母線上的短路容量均限制在50MV©下。二、高壓電纜截面選擇1.井下高壓電纜截面選擇方法1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面所謂經(jīng)濟(jì)截面，是指按降低電能損耗、線路投資、節(jié)約有色金屬等因素，綜合確定出的符合總經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面。與經(jīng)濟(jì)截面相應(yīng)的電流密度，叫經(jīng)濟(jì)電流密度。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面的計算公式為AImax.w2A=,mm66-11）IcdJj式中Ae按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜截面，mrm；Imax.w正常運行時，通過電纜的最大長時負(fù)

39、荷電流，當(dāng)線路并列運行時，它是指不考慮一條線路故障時的最大負(fù)荷電流，A；Icd”一一經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2,其值見表6-6;。正常運行時，同時并聯(lián)工作的電纜條數(shù)。當(dāng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面時，應(yīng)先根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，由表6-3查出其最大年利用小時數(shù)Tmax,再據(jù)該值及導(dǎo)線材料，從表6-6查出經(jīng)濟(jì)電流密度，同時求出線路正常運行時的最大長時工作電流Imax.w,最后再從標(biāo)準(zhǔn)截面電纜中選取截面As,并使As<Ae0$»6經(jīng)濟(jì)電流宙度U經(jīng)濟(jì)電漉密度、與城大負(fù)荷利用小時較h導(dǎo)線材料1000-SOOD3000505000UIh裸軸體掰32.251.751.B51.150.9第*450.40,

40、獨銅芯城竟徵、橡膠絕續(xù)電境鋁芯電-_2.52.252t.92L731.542）按長期允許載流量選擇電纜截面當(dāng)電纜中有電流流過時，必然會使其發(fā)熱，并且在導(dǎo)線的溫度超過其能承受的極限值時，就會使其加速老化，使用壽命縮短或迅速損壞，從而造成漏電或短路事故。為反映導(dǎo)線在確定的環(huán)境溫度（對電纜為25C）下，不同截面導(dǎo)線承載電流的能力，對它們都規(guī)定了長時允許通過的最大電流值。通常這些值是由實驗方法確定的。表6-7、表6-8列出了礦用鎧裝電纜和礦用橡套電纜的長時允許負(fù)荷電流（載流量），供選擇電纜截面用。按長時允許電流選擇電纜截面時，應(yīng)滿足KIp>Ica（6-12）式中Ip環(huán)境溫度為+25c時，電纜的允

41、許載流量、A,對不同絕緣的高壓電纜，該值可查表6-7或6-8得到；K環(huán)境溫度不同于+25c時，載流量的校正系數(shù)，可查表6-9。若在一根管內(nèi)同時敷設(shè)24根時，還應(yīng)將所查值乘以系數(shù)0.95;Ica一一通過電纜的最大長時工作電流，Ao表7鏡裝電罐允許負(fù)荷電流表電用1000V5000(1QD0Q)V地獸芯電密銅芯電境幅芯電燧電境芯博H定過比跳電熔片箭定電埴泄激電器舞霞曲長時比電流最大程整定電很氏酎比彼必火允快定電流故悅時允長時允mm3注電ift比評曲線大角辭值海電流許慎大允許偎懷電皰許電浦AaAAAAAA3X2,5323525252M4426。32353X6558»411&03X10

42、701005580跖403XIB9512S75l00iS5<75>G5M口)3X25125附240100I2&110400>N(M)3X35】5S2A0前0IZ5聞240135<1251105(95)3K5D190235340MS200300170(155)130(120)3X7Dwo。450S5SSS34D2«(190>160(U5>3X9529535052522&3004S02S5(230)1%(IB0)3X130345439645僦30450Z&5(2S5)22SCZ45)神：上表是環(huán)境溫富十加匚，芯能最再允許工作混度

43、+（I帆S3芯戰(zhàn)我島允許J：作祖度十曲匚（50D0VJ,芯繞敲府允許工作篦度和COQOOOVJ時的值.表8*礦用橫套電境丘時允許載流羽總:蚣技面mm7限時死許我漉螭.A主芯慨陵而長時光，A100DV.U,UP、Ucucp里6DQDV,UG型1D00V,.U,UP.UCP型SOOOV,Wi型13625“312164053黠138MS105472SO?316自594702152D】06轉(zhuǎn)25Q注：俄芯阻質(zhì)胎七是環(huán)境溫度為士苜5E時的值.當(dāng)環(huán)境甜度不等于十將亡葉，座濟(jì)輕中的數(shù)助熊以/自9中所示的窿正樂數(shù).才是電境的氏時比許融窗!«.需要說明的是，Ica值在不同情況下有不同取法，對向單臺或兩

44、臺高壓電動機(jī)供電的電纜，一般取諸電動機(jī)的額定電流之和；對向單臺變壓器供電的電纜，應(yīng)取變壓器一次側(cè)計算電流；對向一個采區(qū)供電的電纜，應(yīng)取采區(qū)的最大電流；而對并列運行的電纜線路，則應(yīng)按一路故障情況加以考慮。3）按短路電流熱穩(wěn)定校驗電纜截面短路時滿足電纜熱穩(wěn)定的最小截面按式（2-80）計算。4）按允許電壓損失校驗電纜截面為保證用電設(shè)備的正常運行，必須使其供電電纜電壓損失在允許范圍內(nèi)。所謂電壓損失就是線路首、末兩端電壓數(shù)值之差，用AV表示。圖6-5是終端負(fù)荷線路及相電壓的相量圖。由圖可知，線段ce即為相電壓的電壓損失Vo。不言而喻，要精確計算線段ae是比較復(fù)雜的，因此，在實際上可改用線段ad代替，這樣

45、引起的工程誤差不超過5%。上門盛世!圖爾5終端負(fù)荷線路及相電壓相量圖因為每相電壓的損失為 AVlo =ad =af + fd = IRcos中+ IX sin邛,故三相線路的電壓損失為V"=而（Rcos中+Xsin邛），并且該電壓損組失占額定電壓Vn的百分比為V%3I(RC0S Xsin)100%Vn(6-13 )式中. V% 電纜線路電壓損失百分?jǐn)?shù)；VN電纜線路的額定電壓，V；R,X分別為電纜線路的電阻及電抗， Q。實際運用式（6-13）時，習(xí)慣用負(fù)載功率將電壓損失百分?jǐn)?shù)表示成V%10V(R X°tg )%(6-14 )C5Clot15a20C25V3DC15U4。七45

46、C*口1.17U1314091.04kG0.9MQ.S*口50.8530,的.22l.17L12ro0.935DL8650.707皿,251.20L131.07LG0.9260.MEO.TEiS他655so1.$41-2$lx18LD9LO0.吊95_17750.期也：門«5-5不同環(huán)境*度時的校正系電K導(dǎo)電芯蟻單加尤許工作阻度不同肝電溫度卜栽流量的校正系ftKff.Jt式中P負(fù)荷功率，kW;Lca電纜長度，kmR、頭分別為每公里電纜線路單位長度的有效電阻及電抗值，Q/km,可查表6-10得到。我國規(guī)定，電纜線路電壓損失百分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)為：對1035kV及以上的線路為±5%;對

47、10kV及以下的線路為土7%。同時還規(guī)定，對礦井高壓電纜，在計算電壓損失時，其長度應(yīng)從地面變電所至采區(qū)變電所。用允許電壓損失校驗高壓電纜截面的步驟是：先根據(jù)所選電纜截面，查表6-10,得R0、%,再根據(jù)負(fù)荷功率巳額定電壓Vn、和功率因數(shù)角平，按式（6-14）求得AV%。如果計算結(jié)果符合前述關(guān)于電纜線路電壓損失百分比的標(biāo)準(zhǔn)，則確定選該型電纜，否則即應(yīng)改選。表(5”丁用鎧裝電線的單位妖度有效電阻和電抗g/km擅維微而茹曲銅芯愷強電胞芯常裝電境響處技堆有效電電(#«)IW及以下的電纜單位反度電抗口力6kV及的電勰熙佗長單位把度電阻g】kV及以F的電緞通位救度電抗2小塾¥及以下的也

48、境小M性度電抗531.513.7U0,L0-9.出58.243，102一13Lns飆1021S.1500.095B.bM0.口956IE0.0905,由Q.090J0£0603、4720.0730.J|«L.2B7江0G7KQ.阿2.1700.0575£口制25QL8240.06620-085I.3B80.0662D.08535也53B0»08370.078小MS0.D637Q.D785。0.1120,屯075C-694D.06250.G75700.Z940.0BI2ft,0.49b0.0612&,0?2郭Q.21.70L(K0l20,0690.

49、368D.口£口20.069120。1720,0602國口6H0.2S9D.M020.068H!370,0596回網(wǎng)0,2310.05960.066IH54.11J止的阻D.口瓜60.1880696以口眈iL：l,表中有效電阻力皖芯血套50c時的電阻值*月其它坦度F，M按式機(jī)=如口土口.WHd一印內(nèi)計算,士城芯溫為50c時，鉆裝桐芯電接的導(dǎo)電率=4扎5m，Wrrm，*2 .下井電纜截面的選擇過程1)對主排水泵由井下主變電所供電的下井電纜(1)取礦井最大涌水量時井下的總計算負(fù)荷，按一回路不送電情況，依允許載流量選擇電纜截面。(2)取礦井正常涌水量時井下的總額定負(fù)荷，按全部下井電纜送電的

50、情況，依經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面。(3)按三相短路電流熱穩(wěn)定值，選擇電纜截面。(4)取上述三個所選截面的最大者，再按正常涌水量時全部下井電纜送電，及最大涌水量時一回路不送電兩種情況，分別校驗電壓損失。2)對主排水泵不由井下主變電所供電的下井電纜按一回路不送電，其余回路擔(dān)負(fù)井下總計算負(fù)荷的情況，依允許載流量選擇電纜截面，同時使其符合全部下井電纜供電時的經(jīng)濟(jì)電流密度要求，并校驗三相短路電流熱穩(wěn)定值及電壓損失。井下主變(配)電所至采區(qū)變電所高壓電纜截面的選擇過程：應(yīng)按1中所述選擇、校驗方法逐步進(jìn)行。3 .選擇實例現(xiàn)結(jié)合圖6-4所繪供電系統(tǒng)實例，選擇采區(qū)變電所至KSGZY-500/6型移動變電站的高壓電纜。l)型號選擇根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，向移動變電站供電的高壓電纜，應(yīng)選UGSP-600院列礦用監(jiān)視型高壓雙屏蔽橡套電纜。礦用橡套電纜的規(guī)格及性能見表6-lla,b及表6-12。由于該型電纜目前只此一種截面規(guī)格，故取主芯線35mrrio其型號為UGSP-6000-3X35-f-1X16/3+JS。允許載流量Ip=148A,而W2干線電纜最大長時工作電流caSca.T3VnKsc4623 660 9.13= 44.2A ： Ip =14