煤矿掘进工作面供电设计

某没有公司2#层301盘区5103掘进供电设计
一、供电概述
1、本掘进工作面施工所用胶带输送机、调度绞车、水泵等电源全部采用660V 供电，在2#层301盘区轨回联巷配电点稳装KBSGZY—500和KBSGZY—315移动变电站各一台，电源取自5#层中央变电所1008#高开；选用截面70mm2的电缆做为660V供电电缆为5103-1巷动力设备供电；截面70mm2的电缆做为1140V供电电缆为5103-1巷掘进机供电。

2、局部通风机双电电源一路来自工作面动力电源，一路来自2#层采区变电所局扇专用变压器、1020#专用高压开关，选用截面35mm2的电缆做为供电电缆。

上述两路电源分别来自变电所不同母线段。

3、三专（专用线路、专用变压器及专用开关）的风机为主风机，主风机每天必须保证完好状态并与工作面总负荷开关进行闭锁，在主风机发生故障时自动切换副风机同时工作面总负荷开关处在停止送电状态。

4、局扇每天必须进行一次风机自动切换试验，时间为8:00—16:00之间。

切换试验由电工、瓦检员同时进行，切换前由电工通知瓦检员，瓦检员负责撤出工作面作业人员，电工负责停用工作面一切用电设备之后汇报调度方可进行切换试验。

切换时由电工停止主供风机运转，观察是否自动切换，每次切换运行时间不得少于5分钟，一切正常后，再恢复主供风机。

如果没有自动切换，电工要负责查明原因，及时维修，恢复后重新做切换试验，确认正常后由瓦检员检查工作面瓦斯情况，一切正常，方可结束。

切换试验完成后，由瓦检员负责填写试验井下记录，并且汇报调度，恢复工作面正常作业。

5、工作面必须安装瓦斯电闭锁装置，当工作面瓦斯浓度超过0.5%时，必须能切断工作面总负荷开关电源。

二、工作面电力负荷统计及计算
1、负荷统计
1
该工作面660V 生产用电总负荷为438.3KW 。

∑2P 该工作面660V 生产用电同时工作设备的功率330KW 。

∑3
P 风机总负荷60KW 。

∑4
P 该工作面1140V 生产用电总负荷为265KW 。

三、变压器的选型
1、根据变压器二次侧实际工作负荷容量来计算 式 中：
变压器计算容量，KVA ；
→∑e P 参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW ；
ϕ
cos .∑=
e
d b p k S →
b S
需用系数；
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；
负荷系数。

该工作组在最大负荷时，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0.74；
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；
用电设备在实际运行功率时的效率，取0.9；
加权平均功率因数；
2、根据工作面所有电器设备的参数，进行变压器选择 1）660V 负荷变压器的选择
根据计算，5103-1巷660V 动力选用500KVA 移动变电站满足要求。

2）1140V 负荷变压器的选择
带机组变压器由于机组单台启动，故 1 Kt=0.74,
→
d K η
ηr t
l d K k K 0=
→0l K →t K →r η→η→ϕCOS 45.09
.095.074
.052.00=⨯⨯=
=
η
ηr t
l d K k K KVA p k S e
d b 17585
.0330
45.0cos .=⨯=
=
∑ϕ
→0
l K 87
.09
.095.074
.010=⨯⨯=
=
η
ηr t
l d K k K
根据计算，选用315KVA 移动变电站满足要求。

3）风机变压器的选择
根据通风条件，决定采用FBCDZN6.0-2×30KW 局部通风机2台，根据实际生产需要，选用KBSGZY-315型移动变电站作为专用变压器。

四、电缆截面与型号的确认与校验 1）按持续允许电流选择电缆截面 式中：
导线的最大长时工作电流，A ；
需用系数
（单机取1）；
线路所带用电设备额定功率之和，KW ；
线路的额定电压，KV ；
加权平均功率因数（查表得）
电缆允许载流量，A ；
660V 低压供电线路校验
选用MY —3×50+1×25矿用移动橡套电缆，其长期允许电流Iy=160A ＞106A ，满
Y
e d e I U p k I <=
∑ϕ
cos 3→
e I →
d K ∑→
P →
e U →
ϕcos →Y I A
U p
k I e d e 10685
.069.0732.19.12685.0cos 3=⨯⨯⨯==
∑ϕKVA
p k S e
d b 27285
.0265
87.0cos .=⨯=
=
∑ϕ
足要求。

选用MY —3×70+1×35矿用移动橡套电缆，其长期允许电流Iy=230A ＞170A ，满足要求。

1140V 低压供电线路校验
选用MY —3×70+1×35矿用移动橡套电缆，其长期允许电流Iy=230A ＞150A ，满足要求。

风机专线校验
选用MY —3×35+1×10矿用移动橡套电缆，其长期允许电流Iy=120A ＞60A ，满足要求。

2）按正常运行时，计算网络的电压损失
低压电网的电压损失包括变压器电压损失、电缆电压损失。

变压器电压损失： 式中：
)
sin cos .(%ϕϕβX R T U U U +=∆%10N
R S P
U ∆=
2
2-R
d X U U U =A
U p
k I e d e 6085
.069.0732.160
1cos 3=⨯⨯⨯==
∑ϕA
U p k I e d e 15085
.02.1732.1265
1cos 3=⨯⨯⨯=
=
∑ϕ
A
U p k I e d e 17085.069.0732.11
.20385.0cos 3=⨯⨯⨯=
=
∑ϕ
变压器电压损失百分数；
变压器负荷系数；
变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数；
变压器短路损耗；
变压器额定容量；
变压器在额定负荷时变压器中的电抗压降百分数；
变压器的阻抗电压百分数；
变压器负荷中的功率因数；
变压器负荷重的功率因数对应的正弦值；
变压器电压损失为8.5V ，2台变压器损失相近，均按8.5V 计算。

→
∆T U →
β→
R U →
X U →
N S →
∆P →d U →
ϕcos →
ϕsin %
2%10=∆=N R S P
U %25.0-2
2==R d X U U U %
22.1)sin cos .(%=+=∆ϕϕβX R T U U U
电缆电压损失 式中：
→∆U 电缆电压损失百分比数；
→P 线路所带用电设备额定功率，KW ；
→L 线路长度，km;
→0R 每公里电缆电阻，km /Ω；
→0X 每公里电缆电抗；
→ϕtan 线路中负荷功率因数对应的正切值；
→N U 电缆所在电网的额定电压，KV 。

为5103-1巷660V 供电电缆电压损失分别为6.1%＜6.3%＜10%
2
0010)
tan (%N
U X R PL U ϕ+=
∆%1.6761.418.09.020310)tan (%2
00=⨯⨯=+=
∆ N U X R PL U ϕ%3.6761
.448
.05.09.12610)tan (%2
00=⨯⨯=+=∆ N U X R PL U ϕ%9.54
.1436
.09.026510)tan (%2
00=⨯⨯=+=∆ N U X R PL U ϕ
为5102-2巷1140V 供电电缆电压损失为5.9%＜10% 。

为工作面660V 局扇供电电缆电压损失为4.9%＜10%。

上述4趟线路均为独立电网，
%%%U U U T W ∆+∆=∆
→∆W U 低压电网电压损失
→∆%Z U 最大允许电压损失
因为上述4趟线路均为独立电网，所以满足要求。

五、开关的选择
本掘进工作面选用的电气设备符合《煤矿安全规程》的规定，低压电器设备全部为隔爆型、本质安全型和隔爆兼本质安全型。

低压电气设备选型计算如下： 1、低压馈电开关的选择 按额定电流选择 式中：
%
%Z W U U ∆≤∆wm
n n de ca U P K I ϕcos 3103∑⨯=
%9.4761.466.06.06010)tan (%2
00=⨯⨯=+=∆ N U X R PL U ϕ
→ca I 导线的最大长时工作电流；
→de K 线路所带负荷的需用系数；
→nm P 最大一台电动机功率；
→∑n
P 线路所带用电设备额定功率之和；
→N U 线路的额定电压，V ；
→wm ϕcos 线路所带负荷的加权平均功率因数；
为5103-1巷660V 供电馈电开关选用400A 满足要求
∑+=n
nm
de P P K 6
.04.0 6.0330110
6.04.06
.04.0=+=+=∑n
nm de P P K A U P K I wm
n n de ca 2766
.0690732.110
3306.0cos 310
3
3
=⨯⨯⨯⨯=⨯=
∑ϕ7.06030
6.04.06.04.0=+=+=∑n nm de P P K A U P K I wm
n n de ca 5.586
.0690732.110607.0cos 3103
3=⨯⨯⨯⨯=⨯=
∑ϕ
为5103-1巷局扇供电专用馈电开关选用200A 满足要求
为5103-1巷局1140V 专用馈电开关选用200A 满足要求 2、真空磁力启动器的选择 按额定电流选择
求得各真空磁力启动器选择QBZ-80型均满足要求。

六、过电流保护装置整定计算
1、低压馈电开关过电流保护装置的整定 （1）对保护电缆干线的装置： 式中：
过流保护装置的电流整定值，A ；
容量最大的电动机的额定启动电流，对于数台电机同时启动，若其总
功率大于单台启动的最大的电机功率时，Qe I 则为这几台同时启动
wm
n n de ca U P K I ϕcos 3103∑⨯=
→Z I →Qe I ∑+≥e
x Qe Z I K I I 77
.0256160
6.04.06
.04.0=+=+=∑n
nm de P P K A U P K I wm
n n de ca 1406
.01140732.11025677.0cos 3103
3=⨯⨯⨯⨯=⨯=
∑ϕ
的电机的额定启动电流之和，A ；
需用系数，取0.5-1.0；
其余电动机的额定电流之和，A 。

（2）保护电缆支线的装置：
（3）按两项短路电流进行校验： 式中：
()→2d I 被保护电缆支线或干线距离变压器最远点的两项短路电流值，A ；
过电流保护装置的电流整定值，A ；
1.5——保护装置的可靠动作系数。

为5103-1巷660V 供电馈电开关过流值整定位290A ，短路电流整定为725A ；2.5倍
()
5.12≥z
d
I I →
x K →
∑e
I
Qe
z I I ≥→z I 220
2902205.0110290≥⨯+≥+≥∑e x Qe Z I K I I
为5102-2巷局扇供电馈电开关过流值整定位72A ，短路电流整定为576A ；8倍
为5103-1巷掘进机供电馈电开关过流值整定位180A ，短路电流整定为900A ；5倍
所有馈电开关整定过流通过过流延时躲过电机启动电流，延时均为6秒。

2、真空磁力启动器整定 （1）过流整定按下式选择
()
5
.18.25.1290813
5.12≥≥≥z
d I I 153
180153180≥≥+≥∑e x Qe Z I K I I ()5
.12.125.172885
5.12≥≥≥z
d
I I 60
726072≥≥+≥∑e x Qe Z I K I I ()
5
.11.65.11801098
5.12≥≥≥z
d
I I
式中
电子保护器的过流整定值，取电动机额定电流近似值，A;
电动机的额定电流。

开关保护整定计算表
2018年5月13日 煤业机电科
e
z I I ≤→e I →
Z I。