采区变电所的设计说明

引言

对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。采区供电通常以相对固定的采区变电所，是通过放射式电缆网向用电比较集中的配电点供电，而为了供电的安全，通常都是要以双回路供电，因此对于采区供电，要对采区的采高、电气设备的选型和对电缆的选择都是非常重要的，在确定了电气设备后，要对各种配电开关进行整定计算，对电缆选定后，要对它的距离进行确定，所以对电缆支线的电压损失和各负荷电缆的电压损失进行计算。对各种保护的灵敏度校验是否合格，所以采区供电是一种复杂的供电，要经过严格的选择和供电的布局，才能最终形成一个完整的采区供电。

第一章绪论

1.1 采区变电所的发展

采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。由于井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确的选择电器设备的类型和参数，并采取合理的供电、控制和保护系统，加强对电器设备的维护和检修工作，确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。[1]随着煤炭工业现代化的发展，采掘机械化程度越来越高，机电设备的总装机容量和单机容量在不断增加。以采煤机为例，从20世纪70年代初期的150kW 左右，增加到了现在的375×2kW，目前国外采煤机单机功率已超过1000kW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到2000－3000kW。由于机械化程度的不断提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为供电电压等级一定时，输送的功率越大，电网的电压损失越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：加大电缆截面，但有一定的限度，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变电站使高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可是供电电压质量得到较大的提高；提高用电设备的等级也是一个提高电压质量的有效措施。目前国内生产的综采工作面电气设备电压等级为1140V，而且还将继续提高，现正研制3kV的采掘运电气设备，以适应生产发展的需要。提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了供电质量，而且还降低了电网输电损耗。机械化程度的提高无疑带动了采区用电的发展，则合理的设计采区变电所也是当前的重要任务。

第二章 采区变电所位置的确定

2.1 原始资料：

( 1 ) 井田设计能力200万吨/年。

( 2 ) 井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。 ( 3 ) 矿井瓦斯等级：低等级。

( 4 ) 采区煤层倾角：18°—32°/26° ( 5 ) 设计煤层:K2=1.76－2.15m/2.15m 。

2.2采区供电对对电能的要求

2.2.1电压允许偏差

电压偏差计算公式如下：

电压偏差＝额定电压

额定电压

—实际电压×100%

《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：

（1）35KV 及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%—－5%；

（2）10KV 及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—－7%；

（3）低压照明用户为+5%—－10%。

2.2.2三相电压不平衡

根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ 电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc 点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。

2.2.3电网频率

《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ —

－5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。

2.2.4波形

正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。

2.2.5供电可靠性

供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。

采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。

根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。

(1)变电所是采区的动力中心，其任务是将中央变电所送的高压电能变为低压电能，并将此电力配送到采掘工作面保证采区内各负荷电压不低于该设备电压的95%。

(2)附近巷道应有轨道，便于运输采区变电所的大型电器设备。

(3)变电所内通风良好，保证变电硐室温度不超过附近巷道温度5*C。

(4)变电硐室围岩稳定，易于维护，防止进水，顶底板坚固，顶板无淋水现象。

(5)根据采取的特殊性要求，尽可能有一个变电所想采区全部电气设备供电。在采取内全部生产期间力求减少迁移次数。

2.3对采区变电硐室要求

(1)采区变电硐室应用不燃性材料支护，其通风，防水，防火，通道等安全措施要与其中央变电所相同。

(2)变压器可与变电设备布置在同一硐室内。

(3)采区变电所的、高低压设备一般应分开布置在不同侧。