井下供电设计内容

井下供电设计内容第一节选择前的准备采区供电设备选择及计算是采区供电设计的主要内容。采区供电设备的选择包括主变压器的选择、采区供电系统的拟定、高低压电缆的选择和高低压开关的选择。相关计算有负荷容量和负荷电流的计算、电压损失的计算、短路电流的计算和过流保护的整定计算。一、采区供电设计所需原始资料1.矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。2.采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。3.采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。4.采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。5.电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线上的短路容量等。6.采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。二、参考资料1.《煤矿安全规程》2《煤炭工业设计规范》3《煤矿井下供电设计技术规定》4《矿井低压电网短路保护装置整定细则》5《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则》6《煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则》7《煤矿电工手册》第二分册(下)8《工矿企业供电设计指导书》9各类有关的煤矿电气设备产品样本、各类供电教材。三、采区变电所、移动变电站位置确定1、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、采掘巷道的布置方式，采煤机械化程度和机组容量大小等因素来确定。采区变电所硐室位置具体考虑以下几方面：1)供电电压，随着采煤工艺的发展，采区电气设备日益增多，电气设备容量不断增大，对采区供电提出了更高要求，采煤机组功率大，供电距离远，电机启动频繁，因此采区变电所到机组最大供电距离就由主电机启动时的允许电压损失确定，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》。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。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、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在集中轨道和总回风巷的交汇处附近的联络巷（G03H联络巷）。2、移动变电站的位置选择一般放在工作面的上、下风巷内。应主要考虑下述三方面：①所处巷道内便于运输、顶底板条件良好、无淋水。②尽量靠近大的用电设备，有条件的情况下，尽可能与液压泵站联合布置。四、采区供电系统的拟定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采用专用的高压配电装置。2、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，力求所用的设备最少；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，上山及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；8）、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；9）、局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）实施3、拟定采区供电系统根据上述拟定原则和所选变压器的台数以及采区的实际情况，拟定相应的供电系统，并画出采区供电系统图。当供电系统有多种可行方案时，应经过技术经济比较后择优确定。第二节采区主变压器的选择一、变压器台数、型号的选择1.台数采区主变压器的台数尽量要少，有一类负荷（如分区水泵）时，变压器的台数不得少于两台，对高沼矿按照“三专两闭锁”要求，局部通风机使用专用变压器。2.型号硐室内的动力变压器，选择矿用隔爆型变压器。顺槽及掘进巷道内，选择隔爆型移动变电站。3.额定电压一次侧额定电压应按照电源电压确定，二次侧额定电压按照1.05倍的用户额定电压确定。二、变压器容量的选择1.采区变电所变压器容量计算计算公式如下：KPSTwmcaTcos式中：成组计算负荷Pca=KdeΣPN成组额定负荷之和∑PIN=P1N+P2N+P3N+┅PiN、需用系数Kde，查需用系数表加权功率因数COSΦTwm,查表caicacawmicaiwmcawmcaTwmPPPPPP212211coscoscos2.变压器容量的确定根据所选变压器型号和所求变压器计算容量ST，选变压器即STN≥ST式中：所选变压器额定容量STN：查矿用变压器技术参数表7-1。举例：某高沼矿井普采工作面设备统计如表，试选择变压器型号、容量。解：1）选择型号：∵井下有爆炸危险的环境∴选择隔爆型变压器2）选择低压侧额定电压：∵用电设备额定电压为660v，∴选择UN=660V3）选择容量：①∑PN=170+3×40+55=345kW②Kde=0.286+0.714×Pm/∑PN=0.286+0.714×170/345=0.64③查表7-4选取cosΦ=0.7④KVA3157.0345.640cosPKSNdeTΦ⑤查表7-2，选取STN=315kVA第三节低压电缆的选择一、低压电缆型号、芯数和长度的确定1.低压电缆型号的选择电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：(1)支线一律采用表7-5所列阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用MYP、MCP、MZP系列的分相屏蔽阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。(2)固定敷设的干线应采用MVV系列铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。(3)采区低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。(4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。(5)照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆，非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。2.确定电缆的芯线数目(1)干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。(2)支线用电缆就地控制时，一般采用四芯电缆；远方控制和联锁控制时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并留有备用芯线3.确定电缆长度就地控制的支线电缆长度，一般取5m~10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式计算。Ｌ＝ＫｍＬｍ式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m~5m余量。当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。二、低压电缆主芯线截面的选择1、选择原则低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％~105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％~10％。距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。所选电缆截面必须满足机械强度的要求。2.选择方法在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；然后再按其他条件校验。1）按机械强度选择根据不同的机械设备，选择电缆的截面不小于橡套电缆满足机械强度要求的最小截面。2）按长时允许电流选择电缆的长时允许电流IP应不小于通过电缆的最大长时工作电流Ica。即：IP≥IcaIP——电缆的长时允许电流；Ica——通过电缆的最大长时工作电流；按以下方法确定：支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。如果查不到电动机的额定电流，可按下面的经验公式估算：Ica≈IN=0.76PN/UN干线电缆最大长时工作电流可按下式计算：Ｉｃa＝wmNNdeUPKcos3103∑PN——电缆所带负荷的额定功率之和，kW；UN——电缆所在电网的额定电压，V；Kde——电缆线路所带负荷的需用系数，由表查取；cosφwm——电缆所带负荷的加权平均功率因数，由表查取电缆的长时允许电流IP应不小于通过电缆的最大长时工作电流Ica。即：IP≥IcaIP——电缆的长时允许电流，查表。Ica——通过电缆的最大长时工作电流；按以下方法确定：支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。如果查不到电动机的额定电流，可按下面的经验公式估算：Ica≈IN=0.76PN/UN干线电缆最大长时工作电流可按下式计算：Ｉｃa＝wmNNdeUPKcos3103∑PN——电缆所带负荷的额定功率之和，kW；UN——电缆所在电网的额定电压，V；Kde——电缆线路所带负荷的需用系数，由表查取；cosφwm——电缆所带负荷的加权平均功率因数，由表查取3）按正常工作时允许电压损失选择正常工作时电网的电压损失ΔＵ应不超过电网允许的电压损失ΔＵp，ΔＵ≤ΔＵp（1）低压电网的允许电压损失按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。为了保证用电设备的供电质量，低压电网允许电压损失为ΔＵp＝Ｕ2NT-0.95×ＵＮ(7-12)ΔＵp——低压电网的允许电压损失，V；Ｕ2NT——变压器二次侧额定电压，V。由式(7-12)可求得：对于380V电网ΔUp=400-0.95×380=39V对于660V电网ΔUp=690-0.95×660=63V对于1140V电网ΔUp=1200-0.95×1140=117V(2)采区低压电网电压损失采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路电压损失两部分。线路一般又包括干线和支线两部分。全部低压电网的总电压损失ΔU为ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl(7-13)ΔUT——变压器的电压损失，V；ΔUms——干线电缆的电压损失，V；ΔUbl——支线电缆的电压损失，V。①变压器的电压损失ΔUT=√3IT（RTcosφT+XTsinφT）（7-14）IT——变压器的计算电流，T2NTTU3S=I（7-15）RT——变压器的电阻，NTTNSU22.2NTTP△=R（7-16）ΔPNT——变压器的负载损耗，可查表7-1或表7-2，W；XT——变压器的电抗，22TTTRZX（7-17）ZT——变压器的阻抗，TNTNSU.2.2ST%U=ZUS%——变压器阻抗百分数，查表7-1/表7-2，%。ΦT——变压器的加权平均功率因数角，由式（7-5）的反函数求得；ST——变压器的计算容量，kV•A；UT2N——变压器二次侧额定电压（按所选变压器的技术数据），V；STN——变压器的额定容量，MVA；②负荷集中的干线电缆线路的电压损失ΔUmms3msms10AULPUSCNca③负荷沿线分布的干线电缆线路的电压损失ΔUmsAULPUSCNiini＝)10(