第六章 采区供电设计

第六章采区供电设计一、采区变电所位置的选择采区变电所的位置一般设在两条采区上山之间，在特殊情况下，也可以设在其它合适的地方，采区变电所的位置应遵循下述原则：1、应尽量靠近采区用电设备的负荷中心；2、顶底板条件好，且无淋水及地质构造影响；3、通风条件好、设备运输方便，且进出线易于敷设。

二、确定供电电压及供电方案1、采区及设备的供电回路确定采区用电设备的供电回路数，决定于用电设备的负荷等级。

采煤工作面或掘进工作面的所有机电设备，如果由于某种原因对它们停电，仅仅对产量有所影响，而不会引起人员生命发生危险等重大事故，此时，可采用单回路供电。

对于采区变电所的电源进线回路数要通过分析决定，如果一个矿井的采区较多，那么某一采区停电一段时间，对整个矿井的产量影响并不大，对这样的采区供电时，采用一路电源的供电系统便可满足要求了，不需要设置备用电源。

对于采用综合机械化采煤的矿井，如果仅设置一个或两个采煤工作面就能完成全矿的计划产量，频繁停电，必将影响全矿生产任务的完成，因此对这类采区供电时，便可考虑设置备用电源，采用双回路或环形供电系统。

对采区中的每一台机电设备来讲，如果停电，仅局部影响生产，采用一路电源对它们供电即可。

对于个别设置了地位十分重要的分区水泵的采区，由于这样的水泵属于一类负荷，如果它和采区机电设备由同一个采区变电所供电，那么对这样的采区变电所供电时，必须设置备用电源，而且由采区变电所对这些水泵供电时，也必须采用双回路或环形供电系统。

2、供电电压等级的确定目前，在采区供电设计中，采区变电所的入线电压，一般采用6000V。

对出线电压，380V 的电压已逐步淘汰。

由于设备的功率越来越大，为了减少线路的电能损失，一般在660V与1140V电压之间。

对于功率较大的设备，要尽可能选用1140V的电压等级。

对一般功率的设备，要视具体情况而定。

部分大型现代化矿井综采工作面电牵引采煤机组已使用3000V电压。

三、负荷分析与统计为了正确地设计一个新采区供电系统，首先必须对采区的负荷情况进行全面分析，其内容包括：用电设备的名称、数量、电压等级、功率、功率因数、负荷系数等有关参数，另外还要了解用电设备在采区的分布情况以及相互之间的关系、每台设备工作地位的重要性和它们对供电的要求等。

1、采区机电设备布置图在全面分析用电设备的前提下，画出采区机电设备布置图(说明书插图，参见《矿山电工学》P292的附图)，或绘在采区巷道布置图上。

为了清楚起见，图中有关机电设备标出1、2、3、4等序号，在图外则应注明相应序号所代表的机电设备名称。

2、采区负荷统计表在采区机电设备布置图的基础上，作出采区负荷统计表，表6-1给出了一个采区负荷统计表的实例，有关机电设备的电气参数可参阅表6-2~6-16。

四、供电方案设计1、供电电压及供电方式的选择当采区变电所的位置选定以后，对采煤工作面的供电方式一般应遵循下述原则：ａ．对综采工作面的用电设备应采用1140V及以上电压供电，且在工作面的回风巷或进风巷设置移动变电站。

ｂ．对普采工作面尽可能采用1140V电压供电，在技术条件允许的情况下，可由采区变电所直接供电。

也可在工作面回风巷或进风巷设置移动变电站。

ｃ．对炮采工作面，除特殊情况外，一般不设置移动变电站，可采用1140V或660V电压供电。

如果需要，也可同时采用两种电压供电。

2、供电方案选择供电方案选择是采区供电设计中最重要的一个环节。

本节主要解决两个问题：①合理的供电路线及负荷分组；②选择技术、经济上合理的变压器容量。

在确定供电方案时应遵循《煤矿安全规程》的有关规定。

供电方案应从采区生产技术条件、负荷分布条件、供电距离等因素进行综合考虑，进行合理的方案分析，可选两种方案做出技术分析比较(不用做经济比较)。

采区供电方案选择的例子可参阅《矿山电工学》Ｐ229～301的有关内容。

在设计中，对高沼矿井应选用KSGB型隔爆干式变压器。

对低沼矿井，也应优先选用该型号的变压器。

当容量受到限制时，低沼矿井也可选用KSJ或KS9系列的变压器。

采区变压器的有关型号、技术参数可参阅表6-17。

五、采区供电系统拟定及负荷计算1、采区供电系统拟定的基本原则（1）在技术上合理的前提下，尽量减少开关、电缆的使用量，并且尽可能由一台变压器向一个生产环节的机电设备供电。

（2）当采区变电所控制有高压水泵或变压器在四台以上时，因其已处于对矿井安全及生产有重要影响的地位，故应设两趟电源进线，及设电源断路器。

（3）在对产量较大的综采工作面或下山排水设备进行供电时，应尽量采用双回路高压电源进线、两台及两台以上的变压器，使得当一趟线路或一台变压器发生故障时，另一线路或另一台变压器仍能保证主要生产系统的正常进行及排水供电。

（4）变压器应采用分列运行，一个开关只能控制一种用电设备。

（5）采区内局扇的供电方式及控制应符合有关安全条例的技术规定。

2、采区供电系统图的绘制根据本章前述的计算及原则，进行采区供电系统图的绘制。

最后将绘制的系统图以插图的形式附于说明书中。

3、采区实际负荷分组计算采区的负荷计算采用需用系数法，用需用系数法求取计算负荷的基本公式为： S b = (6–1)式中：S b ——一组用电设备的计算负荷， kVA ；nP∑——具有相同需用系数xK 的一组用电设备的额定负荷(功率)之和(不包括备用设备)，kW ；xK ——需用系数(见附表6-6)；coswϕ——一组用电设备的加权平均功率因数。

coswϕ=(6-2)六、采区动力变压器及移动变电站的选择1、采区动力变压器的选择根据式6-1计算得出的分组负荷容量进行变压器型号选择，最终选择出的变压器容量应大于该组用电设备的计算负荷。

2、移动变电站的选择移动变电站的选择，包括位置选择及设备选型。

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。

cos n xwP Kϕ∑1122cos cos cos n nn P P P P ϕϕϕ+++∑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。

③距离采区变电所尽可能近，以减少高压电缆长度。

移动变电站一般采用6000V 高压入线，其出线电压等级有：1140V 、660V 、380V 、127V 等。

目前我国已生产成套的移动变电站设备，可参考表6-21设备选型。

七、供电系统中高压配电装置的选择采区变电所内高压配电箱的选择，一般以额定电流进行计算选型即可，其计算步骤如下： ①额定电压均选定为6kV②配电箱的额定电流应大于所控制设备的最大长时工作电流： 即：(6-3)式中：NI ——所控制的设备(除高压电机外，一般是变压器)的最大长时工作电流(额定电流)Ａ；NS ——所控制变压器的额定容量，kVA ； NV —变压器的高压侧电压，kV 。

根据式6-3计算得出NI 值，参阅表6-22型号的高压配电箱。

八、低压开关及保护装置选择1、选择的基本原则遵循《煤矿安全规程》，采区巷道及采掘工作面的低压开关和电气设备，一律应为隔爆型、本质安全型或隔爆兼本质安全型。

低压电器设备的具体选择原则为：（1）用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符。

开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流。

（2）作馈电用的总开关或分路开关，应选用DWKB 系列自动馈电开关(见表6-24) （3）对综合机械化采区和高档普采工作面，均需配备保护齐全的660V 或1140V 成套电气设备。

（4）直接控制电动机或其它动力设备的开关，应选用隔爆型磁力起动器，其具体结构、型号应分别根据工作机械及控制方式而定。

2、控制起动器的选择：（1）对需要远方控制的生产机械，如采煤机、截煤机、装岩机、输送机等，均应从QC83、QC810或QC815、QCS83、QCKB30或DQBH 等型号的磁力起动器中选取，或选用DQZBH 系列的真空磁力起动器。

1.732NN N S I V（2）对不需经常远方控制或不经常起动的生产机械，如局扇、照明设备等，应选用QSS81系列或CH —15型带熔断器的开关；作短路保护用(见表6-29)。

（3）对需经常进行远方控制正、反转的生产机械，如刨煤机、回柱绞车、调度绞车等，应选用QC83—80N 、QC815N 及新系列QCKB30—12N 系列等可逆磁力起动器。

（4）对需集中联锁控制的机械，如输送机、采煤机组与可弯曲刮板输送机等，应选用QC83、QC810或QC815等系列的磁力起动器。

（5）对向电钻供电的开关，一般应选用BZ80、ZZ80或KSGZ 型电煤钻变压器综合装置(见表6-18)。

当采用1140V 电压时，可选用KSG 系列的干式变压器(见表6-19)，但需安装电煤钻综合保护控制器(见表6-20)。

3、继电保护装置的选择：开关电器的继电保护装置，应与电网和生产机械的要求相符，具体选用原则为： （1）采区变电所的总低压开关，应设有短路、过负荷和漏电保护装置，或至少要装设漏电及短路保护装置。

（2）变电所内的分路开关及配电点的总开关，除需有短路、过载保护外，还应设有漏电闭锁或选择性检漏保护装置(其型号见表6-23)。

（3）向综合机械化采煤工作面馈电的移动变电站的低压馈电开关，除应有短路、过负荷保护外，还应当设有漏电闭锁和漏电保护装置(参见表6-23选型)。

（4）直接控制电动机的各种起动器，一般均应具有短路、过负荷、断相的保护装置，对直接控制与保护采煤机组等大型设备的起动器，还要有电闭锁和漏电保护装置(参见表6-23选型)。

（5）井下低压真空开关，应有过电压保护装置。

（6）各类低压开关的接线喇叭口的数目，要满足电网接线的需求，而它们的出口内径，则要与所用电缆的外径相适配。

九、高压电缆的选择本设计中，高压电缆只选择采区变电所至移动变电站的高压电缆。

1、型号选择根据《煤矿安全规程》的规定，向移动变电站供电的高压电缆，应选UGSP —6000系列矿用监视型高压双屏蔽橡套电缆，该型电缆目前只有35mm 2一种规格，其主要技术特征见表6-26。

2、用最大长时工作电流验算电缆额定电流由高压电缆供给的移动变电站的长时间最大工作电流caI 不应大于电缆的长时允许载流量NI ，即：Nca I I ≤（6-4）式中：N I ——高压电缆的长时允许载流量，查表6-26，NI ＝148Ａ；caI ——干线电缆的最大长时工作电流。

（6-5）式中：ca S ——移动变电站承担的计算负荷； NV ——低压侧电压，kV ； scK ——变压器的变比。

最后计算的caI 值应满足式6-4的条件。

3、计算电缆长度电缆的实际长度按下式计算：wain ca L K L =式中：caL ——电缆的实际长度，ｍ；Lwa ——电缆敷设路线长度，ｍ；inK ——增加系数，对橡套电缆为。