煤矿井下供电设计指导书(综采篇)

煤矿井下供电设计指导书（综采篇）引文：本指导书主要依据GB50417-2007《煤矿井下供配电设计规范》中相关内容进行编制，严格执行《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》中的有关规定。

第一章井下综采供电设计概述1、根据地质资料、巷口平面图以及采煤工艺，确定巷道及其设备布置，采煤方法，主要运输设备。

2、根据通风系统的要求，为确保工作面回采过程中通风系统的稳定，选择合适的通风方式，以及局扇通风设备。

3、根据工作面位置确定电源的取向，以及电压等级的确定。

表3 煤矿常用的电压等级及用途4、根据地质部门提供的水文资料，选择排水设备。

第二章 井下电力负荷统计及计算我矿工作面均为高产高效工作面，根据工作面基本参数，结合综采配套设备重新定型，电力负荷计算应符合下列规定：1、能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；2、其他设备，一般采用需要系数法计算。

S=cos d K Pe φ⋅∑式中：S —工作面的电力负荷视在功率（kV A ）∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KWKd —需用系数 Kd =r Klo Ktηη⋅⋅ Klo —同时系数。

该工作组在最大负荷时，工作着的用电设备容量与该组用电设备总容量之比称为同时系数Kt —负荷系数。

该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74rη—线路供电效率。

线路末端功率与始端功率之比，一般为0.95～0.98。

η—用电设备在实际运行功率时的效率,取0.9cos Φ—加权平均功率因数,取0.85第三章 变压器的选型变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义，如果变压器容量选择得过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数值减小；如果变压器容量选择得过小，在长期过负荷运行情况下，铜损将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，既不安全也不经济。

因此，正确的计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以重视。

我矿根据多年来的实践经验，整合了一套计算方法，供有关单位及技术人员参考。

一、根据变压器二次侧实际工作负荷容量来计算S b =cos d K Pe φ⋅∑ 可知式中:Sb —变压器计算容量,KV A∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KW Kd —需用系数 Kd =r Klo Ktηη⋅⋅ Klo —同时系数。

该工作组在最大负荷时，工作着的用电设备容量与该组用电设备总容量之比称为同时系数Kt —负荷系数。

该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74rη—线路供电效率。

线路末端功率与始端功率之比，一般为0.95～0.98。

η—用电设备在实际运行功率时的效率,取0.9cos Φ—加权平均功率因数,取0.85二、根据工作面所有电气设备的参数，进行变压器选择1、1140V 负荷变压器的选择 (1) 代机组变压器由于机组单台启动,故Klo =1 Kt=0.74 Kd=10.740.950.9⨯⨯ =0.87∑P 采为机组总功率，KW S=0.87P0.85⨯∑ ≤S b 根据实际生产需要,选用1台移动变压器,容量大于等于S 。

(2) 代刮板机、转载机、破碎机、泵站移变 Klo=P Pz ∑∑ Kt 取0.74 Kd=Klo 0.740.950.9⨯⨯ ∑P z 为所代设备的总功率 ∑P 为所代设备的同时工作的最大功率 S 转液破=P0.85Kd ⨯∑ ≤S b 根据实际生产需要,实际选1台移动变压器，容量大于等于S 转液破。

(3)代皮带机移变由于皮带机为单台电机,故Klo =1 Kd=10.740.950.9⨯⨯ =0.87∑P 为皮带总功率，KW S=0.87P0.85⨯∑ ≤S b 根据实际生产需要,选用1台移动变压器,容量大于等于S 。

2、660V 负荷变压器的选择(1)代头、尾巷顺槽绞车、水泵移变 Klo=12p p∑∑ Kt=0.74 Kd=Klo 0.740.950.9⨯⨯1p ∑为头尾巷干线电缆同时工作设备的最大负荷功率，KW 2p∑为头尾巷干线电缆所有设备总负荷功率，KWS =20.85Kd p ⨯∑≤S b根据实际生产需要,实际选1台型移动变压器，容量大于等于S 。

(3)风机变压器的选择根据通风条件，决定是否采用通风设备，如果需要则按下式选择风机干变。

Kd=0.87 ∑P 为风机总功率，KW S=0.87P0.85⨯∑ ≤S b 根据实际生产需要,实际选1台干式变压器，容量大于等于S 。

第四章 高压电缆的选型向综采工作面移动变电站供电的6kV 或10kV 高压电缆，应选择矿用监视型高压橡套屏蔽电缆。

其主芯线截面的确定，通常按经济电流密度初选，按长时允许符合电流校验，按允许电压损失校验，按电缆线路电源端最大三相短路电流校验热稳定性。

(一)电缆长度的确定根据设备布置图和电缆长度确定公式要求，现将各段电缆长度计算如下： x Z L a L ⋅=式中：x L －巷道实际长度(m)，a－电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1，铠装电缆要求系数为1.05。

L－电缆长度(m)Z(二)电缆截面及型号的确定及校验(1)、按持续允许电流选择电缆截面由于运行中电缆的电流超过长期允许电流时，电缆芯线的电阻产生的热量就会超过允许值，加速绝缘老化，从而造成漏电或短路事故。

矿用橡套电缆的长时允许电流见表2。

通常电缆允许电流是以环境温度25℃时的值确定的，当环境温度不等于25℃时，应乘以修正系数，不同环境温度下的电缆载流量修正系数见表3。

表2 矿用橡套电缆长时允许载流量计算电流：Ie1=<K I Y K为修正系数(2)、按经济电流密度选择电缆截面电力线路的经济截面是按降低电能损耗、线路投资、节约有色金属等因素，综合确定出的运行费用最低截面。

按经济电流密度选择电缆截面为：NI A n j=⋅ A －电缆的计算截面，mm 2I n －电缆中正常负荷时持续电流，A ； n －不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数 j －电力电缆经济电流密度，A/mm 2，见表3(3)、按电缆短路时热稳定选择电缆截面：为确保最大短路电流通过时电缆绝缘受热不被老化，高压电缆所选主芯线截面应大于等于最小热稳定截面的要求。

最小热稳定截面计算如下：A ≥高压供电线路平均电压：U p =6kV 变电所母线的短路容量：S d =50.0 MV A 三相最大稳态短路电流为：3 4.811k I kA === 短路电流作用假想时间：t f =0.25秒 热稳定系数：C 见表4表4 电力电缆经济电流密度表(4)、根据电压损失校验电缆截面电压损失是指线路首末两端电压的数值差，用U ∆表示。

对于10kV 及以下高压电缆线路电压损失率，我国规定的标准为7%。

0021000%(tan )10NU P L R X K P L U φ∆=⋅⋅+⋅=⋅⋅⋅ 式中：K －每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数，在6kV 时，K= 2.7800(tan )R X φ+⋅；在不同功率因素及不同电缆截面时的数值见表5。

P －电缆输送的有功功率，兆瓦 L －高压电缆长度,千米（5）电缆截面的选择要满足机械强度的要求。

电缆的抗拉强度应满足井下移动设备自拖电缆所需的机械强度。

保证电缆芯线不被折断，实现正常供电的最小截面见表表3 橡套电缆按机械强度要求的最小截面用电设备的名称满足机械强度的最小截面（mm2）各种采煤机组50~95 刮板机、带式输送机、转载机25~50一般小容量刮板机10~25 回柱绞车、装岩机、装煤机16~25小调度绞车、照明干线4~6手持式煤电钻4~6第五章低压电缆的选型一、低压电缆的选择1．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)从启动器到电动机的电缆一律采用不延燃橡套电缆。

1140V 设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏蔽不延燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，都应使用专用的分相屏蔽不延燃橡套电缆。

(2)固定敷设的应采用铠装铅包纸绝缘电缆或铠装聚氯乙烯绝缘电缆，也可采用不延燃橡套电缆；对于半固定敷设的电缆，为了移动方便一般选用不延燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。

(3)低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。

(4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。

(5)固定敷设的照明、通信和控制用电缆，应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆；非固定敷设的电缆，应采用不延燃橡套电缆。

2)确定电缆的芯线数目(1)动力用的纸绝缘铠装电缆选三芯电缆。

(2)动力用的橡套电缆，当控制按钮不在工作机械上时，一般采用四芯电缆；对控制按钮在工作机械上的，应根据控制要求增加控制芯线的根数。

(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留有备用芯线。

(4)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)确定电缆长度电缆有一定柔性，敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L 应按下式计算。

即x Z L a L ⋅=式中：x L －巷道实际长度(m)，a－电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1，铠装电缆要求系数为1.05。

L－电缆长度(m)Z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几点：(1)移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3 m-5m。

(2)当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m。

(3)半固定设备的电动机至就地控制器的电缆长度，一般取5m-10m。

2．低压电缆主芯线截面的选择电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：(1)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。

(2)正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％一105％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％。

(3)距离远、功率大的电动机时，在重载情况下应保证能正常启动，并保证其启动器有足够的吸持电压。

(4)电缆短路时，应具有足够的热稳定截面。

(5)所选电缆截面必须满足机械强度的要求。

在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，从启动器到采掘运设备的支线电缆，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。