煤矿采区变电所供电设计要点

XXXX煤矿
采区变电所设计
设计：
审核：
批准：
二0一三年二月五日
一、概况
-400西变电所位于-520水平上平台，负责-350水平变电所、西五采区、-520水平的供电，-350水平变电所负责西四采区和西三采区的供电；西五采区现有一个掘进工作面，一个采煤工作面，-520水平现有一个掘进工作面；各采区采掘均分开供电，并实行“三专两闭锁”，掘进工作面均采用双风机双电源，采区变电所设在大巷进风流中，高压供电电压为6kv，采区用电设备电压为660v，信号照明电压为127v。

二、采区设备负荷统计 1、-350水平变电所负荷统计
2、西五采区负荷统计
1、采煤设备负荷统计表
1
3、-520水平负荷统计
2
三、高压电缆截面确定
（1）-400西变电所电缆截面
按设计规定，初选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆，其主芯线截面
A=35mm2。

电缆长度为实际敷设距离1900m的1.05倍，为1995m。

①按照长时允许电流校验高压电缆截面
查表得这类电缆在25°的环境中的长时允许负荷电流为Ig=148A，
Ig=
e
Pk∑
e
x
Uecospjηpj
P——高压电缆所带的设备额定功率之和,kw；∑
kx——需用系数；计算取0.5；
Ue——高压电缆额定电压(V), 6000v；
cospj——加权平均功率因数， 0.6；
ηpj——加权平均效率，0.8-0.9； Ig=
Pk∑
e
x
3Uecospjηpj
=
1521.1×0.5760.55
==136A
1.732×6×0.6×0.95.61
注：负荷统计中，包括三台水泵电机的负荷。

Ig=136A<148A,故所选电缆能够满足长时工作发热需要。

②按照经济电流密度校验高压电缆截面
A=
In136
==60.4mm2＞35mm2 j2.25
mm2
查表经济电流密度: J=2.25A
所选电缆截面略小，不够经济，但能满足使用要求。

3
③按照热稳定校验高压电缆截面 Amin=I(3)
dfC
Amin——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2 ； Id(3)——三相最大稳态短路电流，A；选用6KV系统平均电压为Vav4=6.3kv,Ss=50MVA； MYJV22-3×35电缆长度为1995m；系统电源电抗：
2
XVav46.32
sy=S==0.7938Ω
s50
高压电缆阻抗：
MYJV22-3×35高压电缆r0=0.612Ω/km，Xw=x0L=0.064×1.995=0.13Ω；
Rw=r0L=0.612×1.995=1.2Ω； Z=R2
w)+(Xsy+Xw)2
=(1.2)2+(0.7938+0.13)2
=.44+0.85
=2.29
=1.5Ω
短路电流：
I(3)Vav36300
s1=z=3×1.5=2425(A)
I(2)
d1=3(3
2I)3
s=2×2425=2100(A)
热稳定校验：
查表得tj=0.25s,C=93.4,
A3)
min≥I(
d1j
C=12.98mm2
MYJV223×35电缆符合要求。

④按允许电压损失校验高压电缆截面x0=0.064Ω/km
4
ΔUg%=pLg
10U2
e(R+Xtan)
P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；
P=Kx∑Pe;
∑P——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw； e
Kx——需用系数，计算和选取方法同前；
tan——电网平均功率因数对应的正切值；tan
——高压额定电压6kV； =1cos21 Ue
R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗Ω/kM； ()
Lg——高压电缆长度km。

ΔUg%=
=pLg10U2e(R+Xtan)()760.55×1.9950.642+0.105×0.78210×6
1517.3=0.642+0.0819）,符合要求。

360
=4.2×0.7239
=3.04%
-400变电所至-400西变电所高压电缆选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯
干式高压电缆。

（2）-350采区变电所电缆截面
按设计规定，初选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆，其
主芯线截面A=35mm2。

电缆长度为实际敷设距离1150m的1.05倍，为1200m。

①按照长时允许电流校验高压电缆截面
查表得这类电缆在25°的环境中的长时允许负荷电流为Ig=148A，
5
I∑Pekx
g=U
ecospjηpj
∑Pe——高压电缆所带的设备额定功率之和,kw；
kx——需用系数；计算取0.5；
Ue——高压电缆额定电压(V), 6000v；
cospj——加权平均功率因数， 0.6；
ηpj——加权平均效率，0.8-0.9；
Ig=∑Pekx
3U=692×0.5
ecospjηpj1.732×6×0.6×0.9=3465.61=62A
Ig=62A<148A,故所选电缆能够满足长时工作发热需要。

②按照经济电流密度校验高压电缆截面
A=In
j=62
2.25=28mm2<35mm2
查表经济电流密度: J=2.25Amm2
所选电缆截面能满足使用要求。

③按照热稳定校验高压电缆截面
Amin=I(3)f
dC
A2min——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm ； I(3) d——三相最大稳态短路电流，A；选用6KV系统平均电压为Vav4=6.3kv,Ss=50MVA； MYJV22-3×35电缆长度为1200m；
22
X=Vav4
syS=6.3=0.7938Ω
s50
MYJV22-3×35高压电缆r0=0.612Ω/km，
x0=0.064Ω/kmXw=x0L=0.064×1.2=0.0768Ω；
Rw=r0L=0.612×1.2=0.7344Ω；
6 系统电源电抗：高压电缆阻抗：
Z=(R2
w)+(Xsy+Xw)2
=(0.7344)2+(0.7938+0.0768)2
=0.54+0.8706
=.41
=1.19Ω
短路电流：
I(3)av36300
s1=V
z=×1.19=3057(A)
I(2)d2I(3)
1==s2×3057=2647(A)
热稳定校验：
查表得tj=0.25s,C=93.4,
A(3)j2
min≥Id1C=16.4mm
MYJV223×35电缆符合要求。

④按允许电压损失校验高压电缆截面ΔUg%=pLg
10U2(R+Xtan)
e
P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe;
∑Pe——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw；
Kx——需用系数，计算和选取方法同前； tan——电网平均功率因数对应的正切值；tan=1
cos21
Ue——高压额定电压6kV；
R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗(Ω/kM)； Lg——高压电缆长度km。

7
ΔUg%=
=pLg10U2e(R+Xtan))346×1.20.642+0.105×0.78210×6
415.2=0.642+0.0819）,符合要求。

360
=1.15×0.7239
=0.83%(-400西变电所至-350水平变电所高压电缆选MYJV22-3×35交联聚氯乙烯干式高压电缆。

四、变压器容量及台数确定
1、西五采区变压器容量及台数确定
（1）采煤变压器容量及台数确定
SB=KXP∑e
cosφpj=0.5×104.7=81KVA 0.65
Pe——采煤用变压器供电所有电机额定容量之和式中：∑
KX——需用系数，查表选KX=0.5
cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.65
根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

（2）掘进变压器容量及台数确定
SB=KXP∑e
cosφpj=0.4×109.5=73KVA 0.6
Pe——掘进用变压器供电所有电机额定容量之和式中：∑
KX——需用系数，查表选KX=0.4
cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6
根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

8
（3）掘进局扇变压器容量及台数确定
SB=P∑e
cosφpj=33=55KVA 0.6
Pe——所有局扇电机额定容量之和式中：∑
cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6
根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

2、-520水平掘进变压器容量及台数确定
SB=KXP∑e
cosφpj=0.4×191.9=128KVA 0.6
Pe——掘进用变压器供电所有电机额定容量之和式中：∑
KX——需用系数，查表选KX=0.4
cosφpj——加权平均功率因数，查表选cosφpj=0.6
根据计算结果，选KBSG-315/6变压器一台。

3、水泵变压器容量及台数确定
根据选型设计，选用132Kw水泵3台，一台工作、一台备用、一台检修，配MD155-30×6水泵
根据最大涌水量时两台水泵工作电流：
（1）最大涌水量时两台水泵工作电流：
Fmax=2×1.15×Pe=2×1.15×132=303.6A
（2）变压器容量
S=×V×I=×6×303.6=315.5KVA
根据计算结果，选用一台KBSG-500/6变压器，接两台水泵，另一台水泵接-520掘进变压器。

9
五、低压电缆型号及其截面选择
1、西五采区采煤干线电缆型号及其截面选择（1）最大长时工作电流
Ica=
SBUN
=
813×0.66
=71A
（2）按长时允许电流初选截面
矿用橡套软电缆载流量表
选择3×35+1×16电缆，查表得其长时允许电流为138A，符合要求。

（3）电缆截面的校验
查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，
ur=0.73%，ux=3.933%，cos
T
=0.65，sin
T
=0.69 K10-T=
Ica,TI2N
=
Sca,TSN
—变压器的负荷系数
A
A
—变压器的计算功率KV
SN
—变压器的额定功率KV—变压器短路损耗
uS
—变压器阻抗压降百分数
Ica,TI2N
=Sca,TSN
=
81
=0.26 315
K10-T=
10
ΔVT=K10T(uRcosT+uXsinT)×100%=0.26×(0.73×0.65+3.933×0.69)×100%=0.26×(0.4 745+2.71377)×100%
=0.26×3.18827
=0.83%
掘进变压器的电压损失为
ΔVT损=ΔVT×V2N100=0.83×660
100=5.5V
低压干线电压损失
ΔU%=pL
10U2(R0+X0tan)
e
P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe ∑Pe——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；
Kx——需用系数，计算和选取方法同前； tan——平均功率因数对应的正切值；Ue——低压电缆线路的额定电压；
RX
0，0——电缆每公里电阻和电抗(Ω/kM)； L——电缆长度km。

ΔU%=pL
10U2(R0+X0tan)
e
=52.35×0.9
10×0.662(0.597+0.099×2.29)
=47.115
4.356×(0.597+0.23）
=10.8×0.827
=8.9%
ΔUb1=660×8.9%=59V
ΔV=ΔVT+ΔVb1=5.5+59=64.5V，满足供电质量的要求。

2、西五采区掘进干线电缆型号及其截面选择
（1）最大长时工作电流
11
Ica=SB
3UN=733×0.66=64A
（2）按长时允许电流初选截面
选择3×35+1×16电缆，查表得其长时允许电流为138A，符合要求。

（3）电缆截面的校验
查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，
ur=0.73%，ux=3.933%，cos
Sca,TT=0.65，sinT=0.69 K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN —变压器的负荷系数 A —变压器的计算功率KV
SN —变压器的额定功率KV
—变压器短路损耗
uS—变压器阻抗压降百分数
Ica,T
I2N=Sca,TSN=73=0.24 315
TK10-T=ΔVT=K10T(uRcos
=0.24×3.18827
=0.77%+uXsinT)×100%=0.24×(0.73×0.65+3.933×0.69)×100%=0.24×(0.4745+2.71377 )×100%
掘进变压器的电压损失为
ΔVT损=ΔVT×V2N0.77×660==5.1V 100100
低压干线电压损失
ΔU%=pLR0+X0tan210Ue()
P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe
∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw； e
12
Kx——需用系数，计算和选取方法同前；
tan——平均功率因数对应的正切值；
——低压电缆线路的额定电压；
X0UeR0，Ω/kM)——电缆每公里电阻和电抗(；
L——电缆长度km。

ΔU%=
=pLR0+X0tan210Ue())43.4×0.90.597+0.099×2.29210×0.66
39.06=×(0.597+0.23） 4.356
=8.97×0.827
=7.4%
ΔUb1=660×7.4%=48.84V
ΔV=ΔVT+ΔVb1=5.1+48.84=53.94V，满足供电质量的要求。

(3、风机干线电缆型号及其截面选择
（1）最大长时工作电流
Ica1=SB
UN
SB
UN=193×0.6637×0.66=17A Ica2===33A
（2）按长时允许电流初选截面
分别选择3×25+1×16电缆，查表得其长时允许电流为113A，符合要求。

（3）电缆截面的校验
查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%， 13
ur=0.73%，ux=3.933%，cos
Sca,TT=0.65，sinT=0.69 K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN —变压器的负荷系数 A —变压器的计算功率KV
SN —变压器的额定功率KV
—变压器短路损耗
uS—变压器阻抗压降百分数
Ica,T
I2N=Sca,TSN=19=0.06 315
TK10-T1=ΔVT1=K10T(uRcos
=0.06×3.18827
=0.19%+uXsinT)×100%=0.06×(0.73×0.65+3.933×0.69)×100%=0.06×(0.4745+2.71377 )×100%
K10-T1=Ica,T
I2N=Sca,TSN=37=0.12 315
ΔVT2=K10T(uRcos
=0.12×3.18827
=0.4%T+uXsinT)×100%=0.12×(0.73×0.65+3.933×0.69)×100%=0.12×(0.4745+2.7137 7)×100%
风机变压器的电压损失为
ΔVT损1=
ΔVT损2ΔVT×V2N0.19×660==1.25V 100100ΔVT×V2N0.4×660===2.64V 100100
低压干线电压损失
ΔU1%=pLR0+X0tan210Ue()
P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe ∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw； e
Kx——需用系数，计算和选取方法同前； 14
tan——平均功率因数对应的正切值；
——低压电缆线路的额定电压；
X0UeR0，Ω/kM)——电缆每公里电阻和电抗(；
L——电缆长度km。

ΔU1%=
=pLR0+X0tan210Ue())11×0.90.828+0.105×2.29210×0.66
9.9=×(0.828+0.24） 4.356
=2.3×1.068
=2.5%
ΔUb1=660×2.5%=16.5V (ΔU2%=
=pLR0+X0tan210Ue())22×0.40.828+0.105×2.29210×0.66
8.8=×(0.828+0.24） 4.356
=2.02×1.068
=2.2%
ΔUb1=660×2.2%=14.52V
ΔV=ΔVT+ΔVb1=2.64+14.52=17.16V，满足供电质量的要求。

(4、-520水平掘进干线电缆型号及其截面选择
（1）最大长时工作电流
Ica=SB
UN=128×0.66=112A
（2）按长时允许电流初选截面
选择3×70+1×25电缆，查表得其长时允许电流为215A，符合要求。

15
（3）电缆截面的校验
查表得KBSG-315/6变压器负载损耗ΔPN=2300W，阻抗电压us=4%，
ur=0.73%，ux=3.933%，cos
Sca,TT=0.65，sinT=0.69 K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN —变压器的负荷系数 A
A —变压器的计算功率KVSN —变压器的额定功率KV
—变压器短路损耗
uS—变压器阻抗压降百分数
Ica,T
I2N=Sca,TSN=125=0.4 315
TK10-T=ΔVT=K10T(u Rcos
=0.4×3.18827
=1.3%+uXsinT)×100%=0.4×(0.73×0.65+3.933×0.69)×100%=0.4×(0.4745+2.71377)×1 00%
掘进变压器的电压损失为
ΔVT损=ΔVT×V2N1.3×660==8.58V 100100
低压干线电压损失
ΔU%=pLR0+X0tan210Ue()
P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe ∑P——电缆带的所有设备额定功率之和，kw； e
Kx——需用系数，计算和选取方法同前； tan——平均功率因数对应的正切值；——低压电缆线路的额定电压； X0UeR0，
Ω/kM)——电缆每公里电阻和电抗(； 16
L——电缆长度km。

ΔU%=
=pLR0+X0tan210Ue())77×0.60.305+0.089×2.29210×0.66
46.2=×(0.305+0.204） 4.356
=10.6×0.509
=5.4%
ΔUb1=660×5.4%=35.64V
ΔV=ΔVT+ΔVb1=8.58+35.64=44.22V，满足供电质量的要求。

(5、水泵干线电缆型号及其截面选择
（1）最大长时工作电流
Ica=SB
3UN=315.5×1.14=160A
（2）按长时允许电流初选截面
选择3×70+1×25电缆，查表得其长时允许电流为215A，符合要求。

（3）电缆截面的校验
查表得KBSG-500/6变压器负载损耗ΔPN=3300W，阻抗电压us=4%，
ur=0.66%，ux=3.945%，cos
Sca,TT=0.65，sinT=0.69 K10-T=Ica,TI2N=Sca,TSN —变压器的负荷系数 A
A —变压器的计算功率KVSN —变压器的额定功率KV
—变压器短路损耗
uS—变压器阻抗压降百分数
17
K10-T=Ica,T
I2N=Sca,TSN=315.5=0.631 500
TΔVT=K10T(uRcos+uXsinT)×100%=0.631×(0.66×0.65+3.945×0.69)×100%
=0.631×(0.429+2.72205)×100%=0.631×3.15105
=1.99%
掘进变压器的电压损失为
ΔVΔVT×V2N
T损=100=1.99×1140
100=22.686V
低压干线电压损失
ΔU%=pL
10U2(R0+X0tan)
e
P——电缆所带的负荷计算功率kw；P=Kx∑Pe ∑Pe——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；
Kx——需用系数，计算和选取方法同前； tan——平均功率因数对应的正切值；Ue——低压电缆线路的额定电压； RX
0，0——电缆每公里电阻和电抗(Ω/kM)； L——电缆长度km。

ΔU%=pL
10U2(R0+X0tan)
e
=528×0.5
10×1.142(0.305+0.089×2.29)
=264
12.996×(0.305+0.204） =20.3×0.509
=10.3%
ΔUb1=660×10.3%=67.98V
ΔV=ΔVT+ΔVb1=22.686+67.98=90.668V，满足供电质量的要求。

18
GB 8286—1996标准 6kV级干式变压器技术参数
六、-400西变电所高低压开关选择
1、高压开关选择
-520水平为新延伸区域，形成系统后，需选用三台MD155-30×6水泵水泵，故选用PJG-100/6、PJG-200/6高防开关；-520水平形成系统后，将单独进行采掘风供电，选用PJG-200/6、PJG-100/6、PJG-100/6高防开关，西五采区采掘风单独供电，选用PJG-200/6、PJG-200/6、PJG-100/6高防开关另有两台高防开关备用；-400西变电所共计14台高压隔爆配电开关。

-400西变电所根据负荷大小选用开关的电流比分别为：PJG-300/6、PJG-200/6、PJG-150/6、PJG-100/6。

2、低压开关选择
（1）采区供电电压为660V，选用低压开关的额定电压等级为 19
660V及以上；
（2）开关的额定电流应大于或等于电气设备长期工作电流；
（3）低压馈电总开关及分路开关选用KJZ1-400、BKD19-400型；
（4）控制电动机的开关根据电机功率大小分别选用QBZ-200（120、80）真空磁力起动器；
（5）需正反转控制的绞车等，选用QBZ-200(80) N真空磁力起动器；
（6）向照明或信号供电的选用ZBZ-2.5M照明信号综合保护装置；
（7）所有开关的保护必须齐全有效，满足《煤矿安全规程》、《煤矿安全质量标准化》等要求。

八、高压设备保护整定计算
1、采煤用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值： IE(315)=S315 U=81
3×6≈8A
2、西五掘进用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值：
IE(315)=S315
U=73
3×6≈8A
3、掘进局扇用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值：
IE(315)=S315
U=55
3×6≈6A
4、-520水平掘进用KBSG-315/6变压器控制用高压隔爆配电装 20
置整定值：
IE(315)=S315
3U=128
×6≈13A
5、水泵用KBSG-500/6变压器控制用高压隔爆配电装置整定值 IE(500)=S500
3U=315.5
×6≈31A
6、中联用高压隔爆配电装置整定值为31A；
7、两进线高压隔爆配电装置的整定值为66A；
九、-400变电所的尺寸确定
变电所的尺寸根据变电所内设备布置、设备的外形尺寸、设备的维修和行人等安全间隙来确定。

1、变电所长度
变电所内布置两排设备时，变电所长度L可由下式：
L=∑l+(n1）t+2b
式中：L—变电所长度，米；
l--高、低压设备分别布置在硐室两侧，高压或低压设备∑
宽度的总和，米；
n—变电所内高、低压设备的数目，台；
t—设备之间的间隙，需侧面检修时，留设0.8米，不需要
时，留0.1～0.3米；
b—硐室两端设备距墙壁之距离，需侧面检修时，留设0.5
米，不需检修时，留设0.1～0.3米。

采区变电所的高度一般为2.5～3.5米；
21
根据计算，-400西变电所需14台高防开关，尺寸：1375×1320，高防开关除两进线开关留800mm距离之外，其他高防开关均用母排连接，；同排低压馈电需8台，尺寸：720×520，之间留800mm间隙；两端的开关距离墙壁500mm；
L=∑l+(n1）t+2b
=18.48+2.1+1.6+1+6.4
=29.58m
2、变电所宽度
布置两排设备时，变电所宽度B：
B=2c+A+D+d
式中：B—变电所宽度，米；
c—设备与墙壁之间的间隙，需检修时，取
检修时，留0.1～0.3米；
A—高压设备中最大设备的宽度，米；
D—低压设备中最大设备的宽度，米；
d—中部人行道宽度；1.2米
B=1+1.4+0.9+1.2=4.5米
十、供电系统图
0.5米，不需22
MYJV22-3×35-1900M(来
自-400中央变电所)1#进线PJG-300/6 KBSG-315/6PJG-100/6-520掘进动力KBSG-315/6PJG-200/6备用
PJG-100/6-520局扇
KBSG-315/6PJG-150/6-350采区变电所
PJG-200/6西五掘进动力-400西中央变
PJG-300/6中联
KBSG-315/6PJG-200/6西五采煤动力
PJG-150/6-350采区变电所-400西中央变（备）
KBSG-315/6PJG-200/6-520采煤KBSG-100/6PJG-100/6西五局扇KBSG-500/6PJG-200/6备用
PJG-200/62#、3#泵-520水平
PJG-300/62#进线
MYJV22-3×35-1900M(来
自-400中央变电所)
23。