综采工作面供电系统设计.

综采工作面供电系统设计
第一节供电系统设计要求
一、设计内容
l、设计依据
综采工作面巷道布臵、巷道尺寸及支护方式；综采工作面地质、通风、排水、运输情况；综采工作面的技术和经济参数；综采工作面的作业制度；综采工作而机械设备性能、数据及布臵。

2、设计内容
根据所设计综采工作面设备选型情况，选定移动变电站与各配电点位臵；确定变压器容量、型号、台数；拟定综采工作面供电系统图；确定电缆型号、长度和截面；选择高低压开关；做继电保护的整定计算；绘制综采T作面供电系统图；造综采T作面供电设备表。

二、设计要求
设计应符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规定》；设备应选用定型产品并尽量选用新产品和国产设备；设计要保证技术先进、经济合理、安全可靠。

三、供电设训有关规定
1、《煤矿安全规程》中的规定
严禁井下配电变压器中性点直接接地。

井下电气设备的选用，应符合表5 1要求。

(3)照明、于持电气设备的额定电压利电话和信号装臵的额定供电电压，都不应超过127V;
(4)远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。

采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

(国外采煤工作而供电电压己达5000v)
井下电力网的短路电流，不得超过其控制用的断路器的丌断能力，并应校验电缆的热稳定性。

40kw及以上的电动机，应使用真空电磁起动器控制。

井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、 2
过负荷和欠电压释放保护。

井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装臵．或至少应装设短路保护装臵。

低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装臵。

移动变电站必须采用监视型屏蔽橡套电缆。

移动式和于持式电气设备都应使用专用的分相屏蔽不延燃橡套电缆．
ll40V设备使用的电缆必须用带有分相并蔽的不延燃橡套电缆；660V的设备应使用带有分相屏蔽的橡套绝缘屏蔽电缆。

照明、通信、信号电缆应采用不延燃橡套电缆。

2、《煤炭工业设计规范》中的规定
综合机械化采煤的采区变（配）电所的高压进出线，宜有专用的开关柜。

3、《煤矿井下供电设训技术规定》中的规定
一般应由两回路供电，并尽量引自不同的变压器母线段。

工作面的电力负荷，可按下式计算：
四、井卜供电系统图例符号
井下供电系统图例符号如表所示
表5一
井下供电系统图图例符号
第二节供电系统负荷计算
一、供电电压
井下采区变电所的电源，可以由井下主变电所或从地血变电所经风井（或钻孔）供电，一般不设备用电源，送至采区变电所的电源电压为6kV。

井下综采T作面配电点的电源来自采区变电所，综采T作面的供电电压口j以根据其日产量、单机或双机最人容量与总容量，参照表5--2柬选定低压配电电压等级。

表5-- 2采区低压配电电压等级及合理使用范围
煤电钻与照明电压一律采用127v。

二、供电系统的拟定原则
(1)力求减少电缆的条数与长度，尽量减少凹头供电，电缆截而不超过70mm。

橡套电缆长度按敷设路径长度乘 5 2
1.1，铠装电缆长度按敷设路径长度乘1.05。

(2)采煤机宜用单独电缆供电，综采工作血配电点到各用电设备宜用辐射式线路供电，带式输送机可以用干线式线路供电。

对多台大容量带式输送机，也可以用辐射式线路供电。

(3)配电点的设臵：一般都设臵工作面集中配电点。

对输送机及其它附属机械．因位臵分散也可分别设配电点。

(4)力求减少开关或起动器的使用量，原则上l台起动器控制l台电动机。

对采煤机等重要生产机械宜设臵备用起动器，即一用一备；
对丁刮板输送机起动器，宜按二用一备考虑。

(5)配电点起动器在3台以下并联配电时，可以不设臵迸线用总馈电开关。

(6)移动变电站低压侧已有低压馈电开关，而且保护齐全，可以不在移动变电站之外再设臵低压总馈电开关。

(7)工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点的进线．以减小起动器问连接电缆的截面。

(8)根据供电设备容量，供电系统般都选用2-3台移动变电站1移动变电站向带式输送机及其它转运设备供电；2##移动变电站向采煤机、乳化液泵站和喷雾泵电；3#移动变电站向刮板输送机、转载机等供电。

2、3移动变电站的负荷可以根据需要适当调换。

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综采工作面供电系统如图5——1所示
方案1 人断面甲巷布臵法工作面配电点和乳化液泵站等设备布臵在可伸缩带式输送机的侧，随着工作面的推进而移动变配电设备及泵站。

这种方案虽然要求巷道加宽一些，开拓量大一些，支护成本高一些。

但是供电、供液设备移动很方便，可以缩短低压供电距离，缩短供液管路，减少电缆线路上的电压损失和液压管路上的压力损失；便于变配电设备和供液设备的运行维护，所以是现代综采供电的典型方案，应优先进用。

综采工作而设备布臵如图5—2图5—3所示。

方案2 小断面双巷布臵法将移动变电站、工作面配电点及泵站都设臵在甲独的辅助巷道内，每隔一定距离，用联络巷与工作面运输巷连通，通过联络巷与运输巷向工作而配电。

这种方案最适宜于下一个工作而尚未回采，但其回风巷已经开拓完毕，这就可在此回风巷布臵上T作面的移动变电站、配电点和泵站设臵。

这种方案可使运输巷道断面缩小，支护成本低。

适合丁双巷掘进的开拓系统，其设备布臵如图5-3所示。

方案3 定点布臵法
将供电、供液设备安装在离工作而较远的短石门里或硐室里，不随T作而推进而多次移动。

这种方案适合于顶板比较破碎、压力较大、巷道维护较困难同时走向长度和工作面
长度不太人的综采上作面，它有投资少，维护方便的优点。

其它方案对于低瓦斯矿井的工作面，配电点、移动变电站和泵站可以设臵在回风巷，也可以在进风的运输巷Lj回风巷各设臵部分。

对于放顶煤综采支架后的刮板输送机等设备的配电点与移动变电站，有的设臵在回风巷。

四、供电设备的选型原则
1、符合《煤矿安全规程》供电设计规定。

2、各种供电没备的额定电压与所在线路上的额定电压致；电缆的额定电压应等于或略大十所在线路的额定电压。

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3、设备的额定电流或者长时允许负荷电流应等于或略大于工作中所通过的长时负荷电流。

4、开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。

5、电缆主芯线截面应等于或人于三相短路电流的热稳定截面。

6、综采工作面供电应采用移动变电站。

国产矿用隔爆型移动变电站有KSGZY和KBSGZY两种系列后者为节能新产品。

7、井下照明及电钻用电电压为l27V。

8、BGP5--6系列矿用隔爆型高压真空配电装臵有A、B、
C、D四种结构，分别用于：两个电源进线、个电源进线、仅用于联台使用、仪用于单台使用，其高度都为1190 mm。

9、高压电源电缆应选用监视型双屏蔽橡套电缆，型号为UYPJ3.6/6(试制时型号为UGSP)，其芯线为细铜丝绞合而成。

该电缆的额定电压为3.6／6kV，动力芯线为3×95mm，接地芯线为3×50／
3mm:，监视芯线为3×2.5mm;型号规格表示为UYPJ3.6／63×96+3×50／3+3×2.5；主要用于 6／3.4kV的井下移动变压器及类似设备的电源供给。

10、低压电缆律采用铜芯橡套软电缆，采煤机和刮板输送机的供电电缆应选用双屏蔽型。

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照明应选用500v电压的电缆供电。

660V设备应选用
IOOOV电压的电缆供电。

l140V的设备应选用ll40V电压的电缆供电。

11、低压开关的选用：
(1)断路控制选用隔爆型自动馈电开关。

当所控制的线路或设备发生短路或漏电时，能自动切断电源。

有手动和电动操作，真空和空气断路之分。

可以根据所控制和保护的线路额定电压和长时最人负荷电流进行选择。

(2)隔爆型于动起动器主要作为不需频繁起动利停止的机械或者照明变压器的控制之用。

(3)当三相异步电动机有远距离控制和保护要求时，应选用隔爆型磁力起动器。

可以根据电动机的额定电压、额定电流以及过电流保护需要继电器整定的电流值进行选型。

(4)磁力起动器进出线及控制线喇叭口内径必须符合连接电缆的最大外径的要求，并且1个接线喇叭只能接l条电缆。

(5)如果工作机械要求带负荷改变旋转方向时，应选用可以逆转控制的磁力起动器。

(6)双速电动机必须选用双速控制用磁力起动器。

(7)矿用隔爆型插销式开关、控制按钮、接线盒在综采工作面供电中有时也有应用，一般按用途、负荷额定电压、负荷额定电流进行选择。

五、负荷计算步骤
综采工作面电力负荷计算是选择移动变电站台数和容量的依据。

也是配电网络计算的依据之。

1、负荷统计
按表6-3内容，把综采T作面的每一种负荷进行统计。

2、负荷计算
变压器需用容量Sb计算值为
综采工作面用电设备的需用系数按下式计算
其中只Pd——最大一台电动机功率，KW。

表6——3
综采工作面负荷统计表格式
许电压损失校验，按线路电源端产生最大稳定短路电流校验热稳定。

山于现有综采工作而都普遍采用UYPJ—3.6／6—3×35+3×16／3+3×25牌号的高压电缆，这里以此电缆反算出相关数据，供选择设计参考
1、按经济电流密度反算可以供电的容量
电缆可供最大负荷电流为：
I=Aj =35×2.25= 78.75A
其中 A——电缆主芯截面，mm2：
J——经济电流密度，A/mm2，参见表5—4;
35—UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌号电缆主芯的截而，mm
2
时可用计算值；
七、校验电缆截面的热稳定性
按上述方法选择的电缆截面，一般都能满足热稳定要求，只有个别较绌的电缆有时通不过，必须校验。

如果按上述方法选与校验电缆截而，有一个要求不满足时，必需采取以下措施，冉校验，达到要求为止：
(l)增人电缆截面，但有一定限度
(2)调整移动变电站位臵．使之更靠近用电设备；
(3)采取分散负荷，增加电缆条数；
(4)增加变压器台数与容量；
(5)提高额定电压等级
第四节短路电流计算及过电流保护装臵的整定
一、综采工作而移动变电站高压进线端短路电流计算
1、平均电压；Upj=6.3kV。

2、断路器分断能力一般为50MVA，真空断路器分断能力为100MVA。

电网的短路容量Sdy超过断路器的分断能力时，必须加以限制。

3、短路点的选定
综采工作面供电设计、一般选定移动变电站高压进线端作为短路点，计算高压短路电流。

5、电源系统电抗为
流的选定与过电流继电器相同。

第五节综采工作面过电流、漏电与接地保护
一、过电流保护
《煤矿安全规程》规定：井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。

井下山采
区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装臵、或至少应装短路保护装臵。

低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装臵。

井下低压电网中，过电流继电器的整定和熔断器熔体的选择，应按原煤炭工业部颁布的有关矿井低压电网短路保护装臵的整定细则执行。

同时还规定：直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。

这也是为了防止重合闸时电动机白起动的缘故。

供电系统对继电保护的基本要求是选择件好，灵敏性足够，动作快．功作可靠。

2、综采工作面供电系统继电保护装臵的配臵
综采工作面供电系统各个保护装臵的配臵与配合见图5—8及表5—20，都应达到上述基本要求，但实际上都存在问题。

在横的配合方面，比如线路L2上短路时。

2、3、6###保护中的欠电压保护可能无选择性地同时动作切断；线路L2上漏电时。

2、3、6保护中的漏电保护可能无选择性地同时动作切断．尽管3、6保护中有漏电闭锁装臵、有选择性地合不上闸，可是无选择性的漏电动作切断己先引起事故停电范围扩大化了。

在纵的配合方面，比如线路L2上产牛短路事故时，1、2、3中的短路保护可能同时动作切断，造成无选择性的越级跳，就会造成事故停电范围扩大化。

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二、漏电保护
l、漏电保护要求
《煤矿安全规程》规定
矿井地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，应装设有选择性的单相接地保护装臵，供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装臵。

井下低压馈电线上，应装设带有漏电闭锁的检漏保护装臵或有选择性的检漏保护装臵。

如果无此种装量，必须装设自动切断漏电馈电线的检漏装量。

煤电钻必须设有检漏、短路、过负荷、远距离起动和停止煤电钻的综合保护装臵。

2、漏电继电器整定原则
(l)保护一660V电网
单相接地漏电电阻整定值为Rzd=llkΩ；
两相接地漏电电阻整定值为Rzd=22kΩ；
三相接地漏电电阻整定值为Rzd=33kΩ。

(2)保护ll40V电网
单相接地漏电电阻整定值为Rzd=30kΩ；
两相接地漏电电阻整定值为为Rzd=60kΩ
三相接地漏电电阻整定值为Rzd=90kΩ。

二、综采工作面的保护接地
综采工作而的保护接地按《煤矿安全规程》相关规定进行。

DZKD型隔爆低压馈电开关是KBSGZY型移动变电站的低压侧专用配套开关，其容量有500、400和315A 三种。

315A馈电开关为315kVA及以下的主要变压嚣配套开关，400A馈电开关为500-800kVA主变压嚣配套开关．500A馈电开关为lOOOkVA主变压器配套开关．且前630A馈电开关也已研制成功，可为今后更大容量的主变压嚣配套。

馈电开关的主要技术性能参数见表5—22。