煤矿井下供电设计基本思路
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式中：
S ：负荷总的视在功率，kVA
Pe ：设备（不含备用）额定功率之和 ，kW
cos ：负荷的加权平均功率因数
变压器选择
：需用系数 K x
（借助于统计数据，由概率理论导出的，由额定
功率求取工作负荷的系数）
Kx
KLo Ksi
wFra Baidu bibliotek w
K ：负荷系数，因一组用电设备中的备用电设备未必全能在满负荷下运行，
按电气参数选择的原则： • 型式应符合《规程》以及在国标《矿山电
力装置设计规范》中的有关规定 • 额定电压应与井下高压网络的额定电压等
级相符，即设备的额定电压不应小于其装 设处的额定电压 • 开关柜组合方式及一次、二次线路方案 • 断流容量的校验
高压配电装置选择（二）
• 断流容量， MVA ：
– 由高开保护的最大三相短路电流计算的短路容 量应小于矿用高开的额定断流容量
– 非矿用高开井下使用应取额定断流容量折半
s 3UId(3)
U ：工作电压，kV
I
( d
3
)：三相最大稳态短路电流，kA
井下高压电缆的选型与计算
• 井下高压电缆的选型与敷设要求（参考《规程》）
– 向移变供电的高压电缆，应选用矿用监视型高 压双屏蔽橡套电缆
• 井下高压电缆的截面选择
– 按允许持续电流选择截面
变压器选择
• 选型：
– 高压为6kV、10kV时可选用矿用型动力变压器 – 一次侧为1140V以下时应选用防爆型干式变压器
•台数：
–中央变电所动力变压器一般设两台（主排水泵 为低压时） –照明变压器只设一台
变压器选择
• 视在功率计算公式（见《手册》下册348页）
SK xc osP e或 SK xc osP eK s
• 井下高压电缆的截面校验
– 按经济电流密度选择截面 – 按短路时的热稳定性校验 – 按正常负荷和发生事故时的电压损失校验
井下高压电缆的截面选择
• 下井主电缆的截面选择条件
L o 表示工作着的用电设备的实际所需功率与全部用电设备容量比值
K ：同时工作系数，因各用电设备不同时工作，故以其表示在最大负荷时， s i 工作着的用电设备的容量与全部用电设备总容量的比值
：同时工作设备的加权平均效率，它反映各用电设备的平均功率损耗，即 w m 各用电设备的功率与效率的乘积之和与总功率之比
4. 煤炭工业部1994年制定《煤炭工业矿井设计规 范》（以下简称《规范》）
井下供电设备的特殊工作条件
• 井下空气中含有易燃易爆的瓦斯和煤尘 • 设备对地泄漏电流可能引爆电雷管 • 井下空间狭窄人体易触电 • 冒顶、片帮事故可损害电缆等电气设备 • 井下的条件使设备易受潮 • 有些硐室、巷道温度高，设备散热条件差 • 采掘设备移动、启动频繁常产生短时过载 • 为防出水事故，排水设备对供电要求高 • 井下停电可导致水淹、瓦斯聚集……
0.8
0.5
0.6 ~ 0.7
0.6 ~ 0.7
平均功率因数 cos
0.7
0.6 ~ 0.7
0.6 0.7 0.6 0.9 0.9 0.7 0.7 0.7
变压器选择
• 视在功率计算公式（见《手册》下册348页）
SK xc osP e或 SK xc osP eK s
K s ：同时系数
一个变压器供给二个及以上工作面的电力负荷时 需考虑同时系数：
井下供电的要求
• 严格遵守煤炭部颁发的《煤矿安全规程》 及《煤炭工业矿井设计规范》中有关的规 定
• 注意安全可靠、经济合理性
供电设计的三项工作
• 绘制供电系统图：CAD • 短路计算与开关整定 • 制作供电设计说明书
供电设计的步骤
• 一．采区、工作面概况 • 二．选择变压器 • 三．拟订供电系统图 • 四．选择高压配电装置 • 五．选择高压电缆 • 六．选择低压开关、起动器 • 七．选择低压电缆 • 八．短路电流计算 • 九．高压开关保护装置整定 • 十．低压开关和移变高馈保护装置整定 • 十一．绘制供电系统图和机电设备布置图
：电网效率，它反映给该组用电设备供电的线路在输送功率时，所产生的 w m 线路功率损耗占输送功率的比值，对井下供电线路，一般取0.9~0.95
变压器选择
K x ：需用系数（取0.3~1），按以下两种 情况计算：
A：单体支架各用电设备无一定顺序起动的一 般机组工作面（见《手册》下册348页）
Kx 0.2860.714
煤矿井下供电设计
说明：
• 本设计思路的内容主要参考：
1. 煤炭工业出版社1995年版《煤炭电工手册（修 订本）》（以下简称《手册》）第二分册
2. 煤炭工业部1998年制定《煤矿井下低压电网短 路保护装置的整定细则》（以下简称《细则》）
3. 煤炭工业部1992年制定《煤矿安全规程》（以 下简称《规程》）
井下负荷名称
综采工作面
一般机组工作面
炮采工作面(缓倾斜层)
炮采工作面(急倾斜煤层)
掘进工作面
架线电机车
蓄电池电机车
输送机
井底车场
无主排水设备 有主排水设备
需用系数 K x
0.4+0.6
Pd
Pe
0.286+0.714
P
d
P
e
0.4 ~ 0.5
0.5 ~ 0.6
0.3 ~ 0.4
0.45 ~ 0.65
Pd Pe
P d ：最大电动机的功率，kW
变压器选择
K x ：需用系数（取0.3~1），按以下两种 情况计算：
B：自移式支架，各用电设备按一定顺序起动 的机械化采煤工作面(综采)（见《手册》下册348页）
Kx 0.40.6
Pd Pe
P d ：最大电动机的功率，kW
井下用电设备的需用系数 及平均功率因数表（见《手册》下册348页）
采区、工作面概况
整理基本资料： • 采区、工作面地质条件 • 采煤方法、巷道布置以及机电设备容量、
分布情况 • 采区变电所及采掘工作面配电点位置 • 绘制工作面巷道布置图
采区（工作面）供电设计
• 变压器选择 SSe80%；校验 S S e • 电缆的截面、芯数、长度 • 回路短路电流计算 • 开关选型、整定
– 当供给二个工作面时取0.95 – 当供给三个以上工作面时取0.9
拟订供电系统图
• 确保供电可靠，力求设备最省 • 尽可能由一台变压器向一个生产环节或工
作面的机械供电 • 采区变电所前是否设置进线断路器 • 双回路供电 • 检漏继电器 • 容量大的设备就近电源 • 局扇的三专供电、闭锁系统……
高压配电装置选择（一）
S ：负荷总的视在功率，kVA
Pe ：设备（不含备用）额定功率之和 ，kW
cos ：负荷的加权平均功率因数
变压器选择
：需用系数 K x
（借助于统计数据，由概率理论导出的，由额定
功率求取工作负荷的系数）
Kx
KLo Ksi
wFra Baidu bibliotek w
K ：负荷系数，因一组用电设备中的备用电设备未必全能在满负荷下运行，
按电气参数选择的原则： • 型式应符合《规程》以及在国标《矿山电
力装置设计规范》中的有关规定 • 额定电压应与井下高压网络的额定电压等
级相符，即设备的额定电压不应小于其装 设处的额定电压 • 开关柜组合方式及一次、二次线路方案 • 断流容量的校验
高压配电装置选择（二）
• 断流容量， MVA ：
– 由高开保护的最大三相短路电流计算的短路容 量应小于矿用高开的额定断流容量
– 非矿用高开井下使用应取额定断流容量折半
s 3UId(3)
U ：工作电压，kV
I
( d
3
)：三相最大稳态短路电流，kA
井下高压电缆的选型与计算
• 井下高压电缆的选型与敷设要求（参考《规程》）
– 向移变供电的高压电缆，应选用矿用监视型高 压双屏蔽橡套电缆
• 井下高压电缆的截面选择
– 按允许持续电流选择截面
变压器选择
• 选型：
– 高压为6kV、10kV时可选用矿用型动力变压器 – 一次侧为1140V以下时应选用防爆型干式变压器
•台数：
–中央变电所动力变压器一般设两台（主排水泵 为低压时） –照明变压器只设一台
变压器选择
• 视在功率计算公式（见《手册》下册348页）
SK xc osP e或 SK xc osP eK s
• 井下高压电缆的截面校验
– 按经济电流密度选择截面 – 按短路时的热稳定性校验 – 按正常负荷和发生事故时的电压损失校验
井下高压电缆的截面选择
• 下井主电缆的截面选择条件
L o 表示工作着的用电设备的实际所需功率与全部用电设备容量比值
K ：同时工作系数，因各用电设备不同时工作，故以其表示在最大负荷时， s i 工作着的用电设备的容量与全部用电设备总容量的比值
：同时工作设备的加权平均效率，它反映各用电设备的平均功率损耗，即 w m 各用电设备的功率与效率的乘积之和与总功率之比
4. 煤炭工业部1994年制定《煤炭工业矿井设计规 范》（以下简称《规范》）
井下供电设备的特殊工作条件
• 井下空气中含有易燃易爆的瓦斯和煤尘 • 设备对地泄漏电流可能引爆电雷管 • 井下空间狭窄人体易触电 • 冒顶、片帮事故可损害电缆等电气设备 • 井下的条件使设备易受潮 • 有些硐室、巷道温度高，设备散热条件差 • 采掘设备移动、启动频繁常产生短时过载 • 为防出水事故，排水设备对供电要求高 • 井下停电可导致水淹、瓦斯聚集……
0.8
0.5
0.6 ~ 0.7
0.6 ~ 0.7
平均功率因数 cos
0.7
0.6 ~ 0.7
0.6 0.7 0.6 0.9 0.9 0.7 0.7 0.7
变压器选择
• 视在功率计算公式（见《手册》下册348页）
SK xc osP e或 SK xc osP eK s
K s ：同时系数
一个变压器供给二个及以上工作面的电力负荷时 需考虑同时系数：
井下供电的要求
• 严格遵守煤炭部颁发的《煤矿安全规程》 及《煤炭工业矿井设计规范》中有关的规 定
• 注意安全可靠、经济合理性
供电设计的三项工作
• 绘制供电系统图：CAD • 短路计算与开关整定 • 制作供电设计说明书
供电设计的步骤
• 一．采区、工作面概况 • 二．选择变压器 • 三．拟订供电系统图 • 四．选择高压配电装置 • 五．选择高压电缆 • 六．选择低压开关、起动器 • 七．选择低压电缆 • 八．短路电流计算 • 九．高压开关保护装置整定 • 十．低压开关和移变高馈保护装置整定 • 十一．绘制供电系统图和机电设备布置图
：电网效率，它反映给该组用电设备供电的线路在输送功率时，所产生的 w m 线路功率损耗占输送功率的比值，对井下供电线路，一般取0.9~0.95
变压器选择
K x ：需用系数（取0.3~1），按以下两种 情况计算：
A：单体支架各用电设备无一定顺序起动的一 般机组工作面（见《手册》下册348页）
Kx 0.2860.714
煤矿井下供电设计
说明：
• 本设计思路的内容主要参考：
1. 煤炭工业出版社1995年版《煤炭电工手册（修 订本）》（以下简称《手册》）第二分册
2. 煤炭工业部1998年制定《煤矿井下低压电网短 路保护装置的整定细则》（以下简称《细则》）
3. 煤炭工业部1992年制定《煤矿安全规程》（以 下简称《规程》）
井下负荷名称
综采工作面
一般机组工作面
炮采工作面(缓倾斜层)
炮采工作面(急倾斜煤层)
掘进工作面
架线电机车
蓄电池电机车
输送机
井底车场
无主排水设备 有主排水设备
需用系数 K x
0.4+0.6
Pd
Pe
0.286+0.714
P
d
P
e
0.4 ~ 0.5
0.5 ~ 0.6
0.3 ~ 0.4
0.45 ~ 0.65
Pd Pe
P d ：最大电动机的功率，kW
变压器选择
K x ：需用系数（取0.3~1），按以下两种 情况计算：
B：自移式支架，各用电设备按一定顺序起动 的机械化采煤工作面(综采)（见《手册》下册348页）
Kx 0.40.6
Pd Pe
P d ：最大电动机的功率，kW
井下用电设备的需用系数 及平均功率因数表（见《手册》下册348页）
采区、工作面概况
整理基本资料： • 采区、工作面地质条件 • 采煤方法、巷道布置以及机电设备容量、
分布情况 • 采区变电所及采掘工作面配电点位置 • 绘制工作面巷道布置图
采区（工作面）供电设计
• 变压器选择 SSe80%；校验 S S e • 电缆的截面、芯数、长度 • 回路短路电流计算 • 开关选型、整定
– 当供给二个工作面时取0.95 – 当供给三个以上工作面时取0.9
拟订供电系统图
• 确保供电可靠，力求设备最省 • 尽可能由一台变压器向一个生产环节或工
作面的机械供电 • 采区变电所前是否设置进线断路器 • 双回路供电 • 检漏继电器 • 容量大的设备就近电源 • 局扇的三专供电、闭锁系统……
高压配电装置选择（一）