恒安煤矿井下供电系统改造方案

恒安煤矿井下供电系统改造方案

恒安煤矿目前井下有两个采区，11采区和12采区。12采区供电采用双回路10kV高压入井，在主井底建一个中央变电所，负责12采区所有机电设备的供电，供电电压为660V。11采区由副井地面变电所供电，沿副立井敷设两趟电缆，电源来自一台变压器，供电电压为380V。除12采区有一个主排水系统外，在11采区的副井底还有一个排水阵地，11采区水泵和局部通风机均采用单回路供电。（附图1：恒安矿东翼目前供电系统图）

因11采区的排水及局部通风机供电不符合《煤矿安全规程》第128条、第442条的要求，且井下供电采用两个电压等级供电，不利于安全生产，特决定对井下供电系统进行改造。

一、方案比较：

结合矿井实际，经研究分析，提出以下两种方案。

方案一：

在副立井绞车房附近建一座10kV变电所，从主井地面变电所向副立井地面变电所架10kV双回路供电（目前已有一趟10kV线路），安装３台变压器（目前已有一台变压器），低压380V入井，在井筒中再敷设一趟电缆，负责11采区井下排水系统、生产设备、局部通风机的供电。

方案二：

通过运输大巷，由中央变电所向11采区供电,电压等级为660V，在副井底建11采区变电所，负责11采区副立井底排水系统、生产设备和局部通风机的供电，副立井绞车房供电仍然由主井变电所提供。目前中央变电所有两台动力变，容量315kV A，一台专变，容量100kV A，能满足11采区负荷需要。

投资估算：

二、方案比较确定：

从经济方面比较，根据投资估算，如按方案二比方案一节约资金79.2万元；从技术方面比较，如按方案二实施，井下统一电压等级，方便了设备的管理和维护，井下的电机具有互换性，且比方案一线路简化，环节少，便于管理，因此采用方案二进行井下供电系统改造。

三、电缆及设备的选择

11采区正常布置为一个采面、两个掘进面，根据方案二，工作面最远端刮板机距中央变电所800米，采面设备为2台刮板输送机、1部胶带机；掘进面设备为2台刮板输送机、两部胶带机，另安装两台局部通风机、一台水泵，11采区设备单趟线路最大负荷约182kW（附图2：恒安矿东翼方案供电系统图）。根据安装设备负荷情况，中央变电所到11配电点预选用MY-3×95+1×25电缆为其供电，11采区变电所至最远采面预选用MY-3×50+1×16电缆为其供电。局部通风机预选用MY-3×50+1×16电缆为其供电。

电缆的选择

1、按长时工作电流对电缆的选择：

电缆的实际长时工作电流计算按如下公式：

In ＝( KdeΣPN 103)/(1.732UN cosφ)

式中: In ——电缆中通过的实际工作电流A

Kde ——需用系数

ΣPN ——电缆所带负荷有功功率之和kW

UN ——额定电压V

cosφ ——平均功率因数

查表得Kde=0.6 cosφ=0.6

（1）中央变电所至11配电点电缆的选择

总额定功率ΣPN=182kW 额定电压UN=0.66kV

Ica＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝0.6×182×103/1.732×660×0.6

＝136.4A

故中央变电所到11配电点的电缆选用95㎜2。

（2）11配电点到采区设备最远端电缆的选择。

总额定功率ΣPN=94KW 额定电压UN=0.66KV

Ica＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝0.6×94×103/1.732×660×0.6

＝82.23A

故干线电缆配电点到采区最远端的电缆截面选取50㎜2。（3）中央变电所至11配电点局部通风机专用电缆的选择

总额定功率ΣPN=44KW 额定电压UN=0.66KV

查表得Kde =1 cosφ=0.6

Ica＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝1×44×103/1.732×660×0.6

＝64A

因供电距离较远，且考虑电缆机械强度需要，故中央变电所到11配电点局部通风机专用电缆电缆选用50㎜2。

2、电缆按允许电压损失验算

电缆电压降计算按如下公式：

△UL=√3IcaLcosφ/rS

其中：△U为线路的线电压损失，V；

Ica 为线路的长时工作电流，A；

cosφ为线路所带负载的功率因数；

L 为电缆长度，m

S为电缆导线截面，mm2

r电缆电导率

660V的电压允许损失为

ΔUP1＝U2NT－95%UN

＝693－95%×660

＝66V

查表得电缆导线的导电率r=43.5 cosφ=0.6

（1）中央变电所到11配电点电缆电压降的验算：电缆长度L=600m 电缆导线截面A=95mm2

UL1=√3IcaLcosφ/rS

=(1.732×159.2×600×0.6)÷(95×43.5)

=24V

（2）11配电点到最远采面电缆电压降的验算：电缆长度200m，负荷电缆导线截面A=50mm2

UL2=√3IcaLcosφ/rS

=(1.732×82.23×200×0.6)÷(50×43.5)

=7.8V

（3）中央变电所到11配电点局部通风机专用电缆电压降的验算：电缆长度L=600m 电缆导线截面A=50mm2

UL1=√3IcaLcosφ/rS

=(1.732×64×600×0.6)÷(50×43.5)

=18.3V

预选电缆都能满足正常运行时要求，符合煤矿井下供电要求。

设备的选择

根据负荷分配和长时工作电流选择低压开关。

嵩阳恒安(登封)煤业公司

2011年8月29日