60萬噸/年井田（低瓦斯）采區(qū)供電設(shè)計

　　山西呂梁襄礦環(huán)能國鼎煤業(yè)有限公司

　　60萬噸/年井田(低瓦斯)采區(qū)供電設(shè)計

　　原始資料：

　　井田設(shè)計能力60萬噸/年。

　　井田內(nèi)布置方式：采區(qū)式，運輸大巷底板巖巷。

　　礦井瓦斯等級：低等級。

　　采區(qū)煤層傾角：18°─32°/26°

　　設(shè)計煤層:K2=1.76-2.15m/2.15m。

　　設(shè)計要求：

　　設(shè)計要符合煤礦安全規(guī)程、煤礦工業(yè)設(shè)計規(guī)程、煤礦井下供電設(shè)計技術(shù)規(guī)定。

　　設(shè)計遵循煤炭工業(yè)建設(shè)的方針政策，在保證供電安全可靠的基礎(chǔ)上進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選用最佳方案。

　　設(shè)備選型時，應(yīng)采用定型的成套設(shè)備，盡量采用新技術(shù)、新產(chǎn)品，積極采取措施減少電能損耗，節(jié)約能源。

　　設(shè)計質(zhì)量要確保技術(shù)的先進性、經(jīng)濟合理性、安全適應(yīng)性。

　　目 錄

　　第一節(jié) 采區(qū)變電所位置的確定 -------------------------------------------6

　　一 采區(qū)供電對對電能的要求----------------------------- 6

　　二 費用和環(huán)境要求--------------------------------------------------------7

　　第二節(jié) 擬定采區(qū)供電系統(tǒng)的原則-----------------------------------------8

　　一 采區(qū)高壓供電系統(tǒng)的擬定原則------------------------- 8

　　二 采區(qū)低壓供電系統(tǒng)的擬定原則--------------------------------------8

　　第三節(jié) 采區(qū)主要設(shè)備------------------------------------- 9

　　第四節(jié) 采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定-------------------10

　　一 變壓器選擇注意事項-------------------------------- 10

　　二 臺數(shù)的確定---------------------------------------- 10

　　三 采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定----------------------10

　　第五節(jié) 采區(qū)低壓供電網(wǎng)絡(luò)的計算----------------------------------------11

　　一 電纜型號確定----------------------------------------------------------11

　　二 電纜長度確定----------------------------------------------------------12

　　三 選擇支線電纜----------------------------------------------------------13

　　四 干線電纜的選擇-------------------------------------------------------18

　　第六節(jié) 采區(qū)電氣設(shè)備的選擇----------------------------------------------24

　　一 采區(qū)高壓開關(guān)柜的選擇------------------------------ 24

　　二 礦用低壓隔爆開關(guān)選擇------------------------------ 25

　　三 磁力起動器的選擇---------------------------------- 26

　　第七節(jié) 采區(qū)接地保護措施-------------------------------- 27

　　第八節(jié) 采區(qū)漏電保護措施-------------------------------------------------29

　　第九節(jié) 采區(qū)變電所的防火措施-------------------------------------------30

　　第十節(jié) 附表-------------------------------------------- 31

　　第十一節(jié) 附圖----------------------------------------------------------------31

　　參 考 文 獻--------------------------------------------- 34

　　松藻煤礦南翼23采區(qū)供電設(shè)計

　　第一節(jié)、采區(qū)變電所位置的確定

　　一、采區(qū)供電對對電能的要求

　　1、電壓允許偏差

　　電壓偏差計算公式如下：

　　電壓偏差=×100%

　　《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB 12325—90)規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為：

　　(1)35KV及以上供電和對電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的+5%—-5%;

　　(2)10KV及以上高壓供電和低壓電力用戶的電壓允許偏差為用戶額定電壓的+7%—-7%;

　　(3)低壓照明用戶為+5%—-10%。

　　2、三相電壓不平衡

　　根據(jù)《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為2%，短時間不得超過4%。在采區(qū)變電所供電情況下，交流額定頻率為50HZ電力系統(tǒng)正常運行方式下由于負序分量而引起的pcc點連接點的電壓不平衡度能滿足規(guī)定要求。

　　3、電網(wǎng)頻率

　　《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》(GB/T 15543—1995)中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2HZ，當系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到+5% HZ—-5% HZ，標準中沒有說明容量大小的界限的電網(wǎng)容量在300萬KW以上者為0.2HZ;電網(wǎng)容量在300萬KW以下者為0.5HZ。

　　4、波形

　　正常情況下，要求電力系統(tǒng)的供電電壓(或電流)的波形為正弦波，在電能的輸送和分配過程中不應(yīng)該使波形產(chǎn)生畸變，還應(yīng)注意負荷中諧波源(裝整流裝置等)的影響，必要時采取一定措施消除諧波的影響。

　　5、供電可靠性

　　供電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，必須保證供電的可靠性。

　　二、費用和環(huán)境要求

　　采區(qū)變電所要便于對硐室的擴大和設(shè)備的增加，同時便于體積較大的變壓器等設(shè)備直接通過運輸上山運到采區(qū)變電所硐室減少運輸設(shè)備的費用。在滿足費用要求的同時還要滿足頂板堅固，無淋水且通風(fēng)良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道5℃。

　　根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使采區(qū)變電所能順利的通過運輸平巷向整個采區(qū)的負荷中心(采煤工作面)進行供電。在回風(fēng)上山和運輸上山聯(lián)絡(luò)巷處，低壓供電距離合理，并且不必移動采區(qū)變電所就能對采區(qū)的采煤、掘進及回采等進行供電。所以把采區(qū)變電所布置在回風(fēng)上山和運輸上山聯(lián)絡(luò)巷處。

　　第二節(jié) 擬定采區(qū)供電系統(tǒng)的原則

　　一、采區(qū)高壓供電系統(tǒng)的擬定原則

　　1、供綜采工作面的采區(qū)變(配)電所一般由兩回路電源線進行供電，除綜采外，每個采區(qū)應(yīng)為一回路;

　　2、雙電源進線的采區(qū)變電所，應(yīng)設(shè)置電源進線開關(guān);

　　3、采區(qū)變電所的高壓饋出線宜用專用的開關(guān)柜。

　　二、采區(qū)低壓供電系統(tǒng)的擬定原則

　　1、在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的設(shè)備最省;

　　2、原則上一臺啟動器只能控制一臺設(shè)備;

　　3、當采區(qū)變電所動力變壓器超過一臺時，應(yīng)合理分配變壓器負荷;

　　4、變壓器最好不要并聯(lián)運行;

　　5、從變電所向各配電點或配電點到用電設(shè)備采用輻射式供電，上山及順槽運輸機采用干線式供電;

　　6、工作點配電點最大容量電動機的啟動器應(yīng)靠近配電點進線;

　　7、供電系統(tǒng)應(yīng)盡量避免回頭供電;

　　8、瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，掘進工作面的局部通風(fēng)機組都應(yīng)實行三專(專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路)供電;

　　9、局部通風(fēng)機和掘進工作面中的

　　電氣設(shè)備必須裝有風(fēng)電閉鎖裝置。在瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中的所有掘進工作面應(yīng)裝設(shè)兩閉鎖(風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖)實施。

　　第三節(jié) 采區(qū)主要設(shè)備

　　根據(jù)采區(qū)巷道的布置和采區(qū)的實際情況將采區(qū)的主要設(shè)備選型如下：

　　采區(qū)主要設(shè)備選型表

　　序號 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 臺數(shù) 電動機 安裝

　　地點

　　功率kw 電壓v

　　1 刮板輸送機 SGZ-730/264 1臺 2×132 1140 工作面

　　2 滾筒式采煤機 MG300-W 1臺 2×300 1140 工作面

　　3 轉(zhuǎn)載機 ZYC-28 1臺 132 660 順槽

　　4 膠帶輸送機 SDZ-150 1臺 150 660 順槽

　　5 破碎機 PEM980×85 1臺 85 660 順槽

　　6 乳化液泵站 MRB-125/32 1套 90 1140 順槽

　　7 噴霧泵站 XPB-250/55 1套 30 1140 順槽

　　8 液壓安全絞車 XAJ-22 1臺 22 660 順槽

　　9 膠帶輸送機 SD-80X 1臺 160 660 上山

　　第四節(jié) 采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定

　　一、變壓器選擇注意事項

　　變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，對供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減小;如果變壓器容量選擇過小，在長期過負荷運行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命。既不安全又不經(jīng)濟。

　　二、臺數(shù)的確定

　　采區(qū)變電所變壓器在一般情況下是按計算容量選設(shè)，不留備用量。其原因是為了盡力減少變電所硐室開拓量，降低供電成本。但是，若采區(qū)變電所的供電負荷中有一級負荷(如采區(qū)內(nèi)分區(qū)水泵等)時，則變壓器臺數(shù)不得少于兩臺，以便保證供電的可靠性。

　　三、采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定

　　本工作面采用MG300—W型滾筒式采煤機為綜合機械化采煤，為保證供電質(zhì)量和安全，根據(jù)采區(qū)巷道布置，按需用系數(shù)法計算變壓器容量和臺數(shù)。

　　1、采區(qū)電壓等級為1140V變壓器容量及臺數(shù)的確定

　　SB1 =ΣPe Kx Kc / cosφpj

　　=984×0.58×1/0.7

　　=815KVA

　　式中：ΣPe——變電所供電設(shè)備額定功率之和

　　ΣPe =600+264+90+30=984KW

　　Kx——需用系數(shù)，Kx=0.4+0.6×300÷984=0.58

　　cosφpj——加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取0.7

　　Kc——采區(qū)重合系數(shù)，取1

　　此變壓器所接負荷中有大量的一級負荷，所以必需選擇兩臺(或兩臺以上)變壓器。根據(jù)計算結(jié)果選擇KBSG-800/10/1.2干式變壓器一臺和KBSG-500/10/1.2干式變壓器一臺。

　　2、采區(qū)變電所變壓器容量及臺數(shù)的確定

　　SB1 =ΣPe Kx Kc / cosφpj

　　=549×0.49×1/0.7

　　=384KVA

　　式中：ΣPe——變電所供電設(shè)備額定功率之和

　　ΣPe =132+150+85+22+160=549KW

　　Kx——需用系數(shù)，Kx=0.4+0.6×80÷549=0.49

　　cosφpj——加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取0.7

　　Kc——采區(qū)重合系數(shù)，取1

　　所以根據(jù)計算結(jié)果選擇KS7-500/10/0.693干式變壓器一臺。

　　第五節(jié) 采區(qū)低壓供電網(wǎng)絡(luò)的計算

　　一、電纜型號確定

　　根據(jù)供電電壓、工作條件、敷設(shè)地點環(huán)境，確定電纜型號為: MYP、MY、MYJV22 和MYCP型。其中MYP型電纜用于額定電壓為1140V的設(shè)備，MYJV22型電纜用于高壓開關(guān)至移變的電纜，MYCP用于采煤機組及工作面刮板運輸機真空磁力啟動器至電動機的電纜，其余所需電纜用MY型。

　　二、電纜長度確定

　　由式： Lz=α·LX

　　式中: α—系數(shù)，橡套電纜取α=1.1，鎧裝電纜取α=1.05

　　LX—巷道實際長度m

　　電纜長度計算結(jié)果表

　　序 號 地 點 巷道長度(m) 選取電纜長度(m) 電 壓 備 注

　　1 Z1 180 200 低壓 橡套

　　2 Z2 185 200 低壓 橡套

　　3 Z3 5 10 低壓 橡套

　　4 Z4 55 60 低壓 橡套

　　5 Z5 35 40 低壓 橡套

　　6 Z6 65 70 低壓 橡套

　　7 Z7 90 100 低壓 橡套

　　8 Z8 1050 1105 低壓 橡套

　　9 Z9 180 200 低壓 橡套

　　10 G1 120 130 低壓 鎧裝

　　11 G2 85 90 低壓 鎧裝

　　12 G3 150 160 低壓 鎧裝

　　三、選擇支線電纜

　　1、由機械強度初定電纜截面

　　橡套電纜滿足機械強度的最小截面

　　用電設(shè)備名稱 最小截面(mm2)

　　采煤機組 35—50

　　可彎曲刮板輸送機 16—35

　　一般輸送機 10—25

　　回柱液壓絞車 16—25

　　裝巖機 16—25

　　調(diào)度絞車 4—6

　　局部風(fēng)機 4—6

　　煤電鉆 4—6

　　照明 2.5—4

　　查書得各電纜截面的長時允許電流IP值如下：

　　主芯線截面mm2 4 6 10 16 25 35 50 70 95

　　長期允許電流A 36 46 64 85 113 173 198 215 260

　　各支線電纜的實際長時工作電流計算如下公式：

　　In =( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　式中: In——電纜中通過的實際工作電流A

　　Kx——需用系數(shù)

　　ΣPe ——電纜所帶負荷有功功率之和KW

　　Ue ——電網(wǎng)額定電壓V

　　ηpj——電動機加權(quán)平均效率

　　cosφpj——加權(quán)平均功率因數(shù)

　　1、滿足采煤機組機械強度要求的截面初步截面確定為35 mm2，其IP=173A。

　　采煤機組電纜Z1當中的實際長時工作電流

　　Iz1=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.6×600×103/1.732×1140×0.9×0.9

　　=112.5A

　　IP=173A>Iz1=112.5A

　　采煤機組初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以采煤機組電纜截面取35 mm2。

　　2、滿足噴霧泵站機械強度要求的截面初步截面確定為4 mm2，其IP=36A。

　　噴霧泵站電纜Z2當中的實際長時工作電流

　　Iz2=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.61×30×103/1.732×1140×0.9×0.9

　　=11.4A

　　IP=36A>Iz2=11.4A

　　噴霧泵站初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以噴霧泵站電纜截面取4mm2。

　　3、滿足刮板輸送機機組機械強度要求的截面初步截面確定為16 mm2，其IP=85A。

　　刮板輸送機機組電纜Z3當中的實際長時工作電流

　　Iz2=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.65×264×103/1.732×1140×0.9×0.9

　　=107.2A

　　IP=85A

　　刮板輸送機機組初選電纜截面不能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以刮板輸送機機組電纜要更大些截面取25 mm2。

　　4、滿足乳化液泵站機械強度要求的截面初步截面確定為4mm2，其IP=36A。

　　乳化液泵站電纜Z4當中的實際長時工作電流

　　Iz4=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.61×90×103/1.732×1140×0.9×0.9

　　=34.3A

　　IP=36A>Iz4=34.3A

　　乳化液泵站初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以乳化液泵站電纜截面取4mm2。

　　5、滿足轉(zhuǎn)載機機組機械強度要求的截面初步截面確定為16 mm2，其IP=85A。

　　轉(zhuǎn)載機機組電纜Z5當中的實際長時工作電流

　　Iz5=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.61×132×103/1.732×660×0.9×0.9

　　=86.9A

　　IP=85A

　　轉(zhuǎn)載機機組初選電纜截面不能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以轉(zhuǎn)載機機組電纜要更大些截面取25 mm2。

　　6、滿足順槽膠帶輸送機機組機械強度要求的截面初步截面確定為10 mm2，其IP=64A。

　　順槽膠帶輸送機機組電纜Z6當中的實際長時工作電流

　　Iz6=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.75×150×103/1.732×660×0.9×0.9

　　=121.5A

　　IP=64A

　　順槽膠帶輸送機機組初選電纜截面不能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以順槽膠帶輸送機機組電纜截面應(yīng)更大些取35 mm2。

　　7、滿足破碎機機組機械強度要求的截面初步截面確定為6 mm2，其IP=46A。

　　破碎機機組電纜Z7當中的實際長時工作電流

　　Iz7( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.7×85×103/1.732×660×0.9×0.9

　　=64.2A

　　IP=46A

　　破碎機機組初選電纜截面不能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以破碎機機組電纜截面要更大些取16 mm2。

　　8、滿足液壓安全絞車機械強度要求的截面初步截面確定為16m2，其IP=85A。

　　液壓安全絞車電纜Z8當中的實際長時工作電流

　　Iz8=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.7×22×103/1.732×660×0.9×0.9

　　=16.6A

　　IP=85A>Iz8=16.6A

　　液壓安全絞車初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，但是由于液壓安全絞車的供電距離較遠，所以液壓安全絞車電纜截面取25mm2。

　　9、滿足上山膠帶輸送機機組機械強度要求的截面初步截面確定為10mm2，其IP=64A。

　　上山膠帶輸送機機組電纜Z9當中的實際長時工作電流

　　Iz9=( KxΣPe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj )

　　=0.75×160×103/1.732×660×0.9×0.9

　　=129.6A

　　IP=64A

　　上山膠帶輸送機機組初選電纜截面不能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以上山膠帶輸送機機組電纜截面應(yīng)該更大取35 mm2。

　　四、干線電纜的選擇

　　1、總電網(wǎng)的允許電壓損失

　　電壓等級為1140V的電壓允許損失

　　ΔUP1=U2NT-95%UN

　　=1200-95%×1140

　　=117V

　　式中：U2NT——變壓器二次側(cè)電壓

　　UN——電纜上的電壓

　　電壓等級為660V的電壓允許損失

　　ΔUP1=U2NT-95%UN

　　=693-95%×660

　　=66V

　　式中：U2NT——變壓器二次側(cè)電壓

　　UN——電纜上的電壓

　　2、各在線電的電壓損失

　　支線電纜的電壓損失按公式

　　ΔUZ =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)來計算。

　　式中：Kf—負荷系數(shù)

　　ΣPe——電纜所帶負荷KW

　　LZ——電纜實際長度m

　　Ue——電網(wǎng)額定電壓V

　　γ——電纜導(dǎo)體芯線的電導(dǎo)率m/(Ω.mm2)

　　Ax——電纜截面積mm2

　　ηe——加權(quán)平均效率

　　采煤機組Z1段電纜的電壓損失

　　ΔUZ1 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.6×600×200×103/1140×48.6×25×0.9

　　=57.7V

　　噴霧泵站Z2段電纜的電壓損失

　　ΔUZ2 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.61×30×60×103/1140×48.6×4×0.9

　　=0.55V

　　刮板輸送機Z3段電纜的電壓損失

　　ΔUZ3 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.65×264×200×103/1140×48.6×25×0.9

　　=27.5V

　　乳化液泵站Z4段電纜的電壓損失

　　ΔUZ4 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.61×90×10×103/1140×48.6×4×0.9

　　=2.75V

　　轉(zhuǎn)載機Z5段電纜的電壓損失

　　ΔUZ5 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.61×132×40×103/660×48.6×25×0.9

　　=4.5V

　　順槽膠帶輸送機Z6段電纜的電壓損失

　　ΔUZ6 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.75×150×70×103/660×48.6×35×0.9

　　=7.8V

　　破碎機Z7段電纜的電壓損失

　　ΔUZ7 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.7×85×100×103/660×48.6×16×0.9

　　=12.9V

　　液壓安全絞車Z8段電纜的電壓損失

　　ΔUZ8 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.7×22×410×103/660×48.6×25×0.9

　　=23.5V

　　上山膠帶輸送機Z9段電纜的電壓損失

　　ΔUZ9 =(KfΣPeLZ103 )/(UeγAxηe)

　　=0.75×160×200×103/660×48.6×35×0.9

　　=23.7V

　　3、計算變壓器的電壓損失

　　變壓器的電壓損失用

　　ΔUB2% =SB[Ur%·cosΦpj+Ux%·sinΦpj]/Se

　　ΔUB2 =ΔUB2%×U2NT

　　式中：SB——變壓器負載功率;

　　Ur% ——變壓器電阻壓降百分數(shù);

　　Ux%——變壓器電抗壓降百分數(shù)

　　Se——變壓器額定容量

　　U2NT——變壓器二次側(cè)電壓

　　干式變壓器KBSG—800/10/1.2

　　ΔUB2% =SB[Ur%·cosΦpj+Ux%·sinΦpj]/Se

　　=616.5[0.8×0.7+4.43×0.714]×100%÷800

　　=2.87%

　　ΔUB2 =2.87%×1200=34.44V

　　干式變壓器KBSG—500/10/1.2

　　ΔUB2% =SB[Ur%·cosΦpj+Ux%·sinΦpj]/Se

　　=315.31[1.08×0.7+4.83×0.714]×100%÷500

　　=2.65%

　　ΔUB2 =2.65%×1200=31.8V

　　礦用KBS7—500/10/0.693

　　ΔUB2% =SB[Ur%·cosΦpj+Ux%·sinΦpj]/Se

　　=384[1.13×0.7+4.23×0.714]×100%÷500

　　=2.92%

　　ΔUB2 =2.92%×693=20.23V

　　4、干線電纜的電壓損失

　　干線電纜G1的電壓損失

　　ΔUGMS=UP1-UB2-ΔUZ

　　=117-34.44-(41.21+2.75)

　　=38.6V

　　干線電纜G2的電壓損失

　　ΔUGMS=UP1-UB2-ΔUZ

　　=117-31.8-(27.5+0.55)

　　=57.15V

　　干線電纜G3的電壓損失

　　ΔUGMS=UP2-UB2-ΔUZ

　　=66-31.8-(4.5+7.8+12.9+8.7)

　　=13.6V

　　5、滿足電壓損失的最小截面

　　A=

　　式中：Kf—負荷系數(shù)

　　ΣPe——電纜所帶負荷KW

　　LZ——電纜實際長度m

　　Ue——電網(wǎng)額定電壓V

　　γ——電纜導(dǎo)體芯線的電導(dǎo)率m/(Ω.mm2)

　　——干線電纜的電壓損失V

　　ηe——加權(quán)平均效率

　　滿足干線電纜G1電壓損失的最小截面

　　AG1=

　　=

　　=29.78㎜2

　　所以滿足干線電纜G1電壓損失的最小截面為29.78㎜2

　　滿足干線電纜G2電壓損失的最小截面

　　AG1=

　　=

　　=14.06㎜2

　　所以滿足干線電纜G2電壓損失的最小截面為14.06㎜2

　　滿足干線電纜G3電壓損失的最小截面

　　AG3=

　　=

　　=61.6㎜2

　　所以滿足干線電纜G3電壓損失的最小截面為61.6㎜2

　　6、按長時工作電流進行校驗

　　按長時工作電流對G1電纜進行校驗

　　Ica1=KdeΣPN103/1.732UNcosφ

　　=0.6×616.5×103/1.732×1140×0.9

　　=208.1A

　　查表得70㎜2電纜的長時允許工作電流為215A，所以干線電纜G1的電纜截面取70㎜2。

　　按長時工作電流對G2電纜進行校驗

　　Ica2=KdeΣPN103/1.732UNcosφ

　　=0.75×354×103/1.732×1140×0.7

　　=192.1A

　　查表得50㎜2電纜的長時允許工作電流為198A，所以干線電纜G2的電纜截面取50㎜2。

　　按長時工作電流對G3電纜進行校驗

　　Ica3=KdeΣPN103/1.732UNcosφ

　　=0.49×384×103/1.732×660×0.7

　　=235A

　　查表得95㎜2電纜的長時允許工作電流為260A，所以干線電纜G3的電纜截面取95㎜2。

　　最終選出各段電纜的截面如下：

　　線 路 G1 G2 G3 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9

　　主芯線截面mm2 70 50 95 35 4 25 4 25 35 16 25 35

　　第六節(jié) 采區(qū)電氣設(shè)備的選擇

　　一、采區(qū)高壓開關(guān)柜的選擇

　　1、采區(qū)高壓開關(guān)柜的選擇的原則

　　1)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦用一般高壓配電箱適用于煤(巖)與沼氣突出的礦井井底主要變電所及主要進風(fēng)巷道中，作為配電開關(guān)或控制保護高壓電動機及變壓器用。

　　2)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦用隔爆型高壓配電箱適用于煤(巖)與沼氣突出的礦井井底主要變電所及所有變電所中，所以配電開關(guān)或控制保護高壓電動機幾變壓器用。

　　3)選用高壓開關(guān)時，除考慮使用場合外，其額定電壓必須符合井下高壓電網(wǎng)的額定電壓等級，額定電流應(yīng)不小于所控制負荷的長期工作電流。

　　4)高壓開關(guān)在選擇使用時，其斷流容量不得小于變電所母線上的實際短路容量。

　　2、選擇計算公式及選擇條件

　　1) 負荷長期工作電流

　　In= ==69.24 A

　　式中 In —長期工作電流，

　　Sn —受控制負荷計算容量，KVA;

　　Ue —電網(wǎng)額定電壓，KV。

　　根據(jù)負荷的長時工作電流69.24A選擇KYGC-Z-25礦用一般手車式高壓開關(guān)柜。

　　二、礦用低壓隔爆開關(guān)選擇

　　1、選擇原則

　　1)礦用一般開關(guān)適用于無沼氣和煤塵爆炸危險的礦井和無沼氣突出的井底車場幾主要進風(fēng)巷道中。礦用增安型開關(guān)適用于有沼氣和煤塵爆炸危險的礦井和無沼氣突出的井底車場幾主要進風(fēng)巷道和通風(fēng)良好的硐室中。

　　2)礦用隔爆型開關(guān)可使用于沼氣突出礦井的任何地點及有沼氣和煤塵爆炸危險礦井的采區(qū)進風(fēng)巷、回風(fēng)巷道以及采掘工作面。礦用本質(zhì)安全型和礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)的應(yīng)用范圍同礦用隔爆型開關(guān)。

　　3)在選用礦用低壓隔爆型開關(guān)時，其額定電壓必須小于或等于被控制線路的額定電壓，其額定電流要大于或等于被控制線路的負荷長期最大實際工作電流。同時應(yīng)根據(jù)控制線路需要選定過流保護繼電器的整定電流值。

　　4)礦用低壓開關(guān)的接線喇叭口數(shù)目及內(nèi)徑要符合受控線路所選用的電纜的條數(shù)及內(nèi)徑要求。一個喇叭口只允許接一條電纜。

　　2、根據(jù)電纜的長時工作電流選擇低壓開關(guān)。

　　低壓隔爆開關(guān)的選擇表：

　　序號 名 稱 型 號 長時工作電流A 開關(guān)型號 電壓 備注

　　1 滾筒采煤機 MG300-W 152 DWKB80-400 1140

　　2 刮板運輸機 SGZ-730/264 133.7 DWKB80-200 1140

　　3 轉(zhuǎn)載機 ZYC-28 115.4 DW81-200 660

　　4 帶式輸送機 SDZ-150 131.4 DW81-200 660 順槽

　　5 破碎機 PEM980×85 74.3 DW80-120 660

　　6 乳化液泵站 MRB-125/32 45.6 DWKB80-200 1140

　　7 噴霧泵站 XPB-250/55 15.2 DWKB80-200 1140

　　8 液壓絞車 XAJ-22 19.2 DW80-120 660

　　9 帶式輸送機 SD-80X 140 DW81-200 660 上山

　　三、磁力起動器的選擇

　　1、選擇原則

　　1)磁力起動器的額定電壓必須大于或等于受控電動機的額定電壓，其額定電流應(yīng)大于或等于受控電動機的最大工作電流。同時要根據(jù)過流保護需要對過流保護需要對過流繼電器選定適當?shù)恼娏髦怠?/p>

　　2)磁力起動器進出線及控制線喇叭口內(nèi)徑必須符合連接電纜的最大外徑要求，并且一個喇叭口只能接一條電纜。

　　3)工作機械不要求帶負荷改變旋轉(zhuǎn)方向時，可選用不可逆的磁力起動器。

　　4)磁力起動器必須具備良好的隔爆性能及可靠的過載和短路保護裝置。對使用環(huán)境的要求與隔爆自動饋電開關(guān)相同。

　　磁力起動器的選擇表：

　　序號 名 稱 型 號 長時工作電流A 起動器型號 電壓 備注

　　1 滾筒采煤機 MG300-W 152 DQZBH-1140/300 1140

　　2 刮板運輸機 SGZ-730/264 133.7 DQZBH-1140/300 1140

　　3 轉(zhuǎn)載機 ZYC-28 115.4 DQBH-660/200 660

　　4 帶式輸送機 SDZ-150 131.4 DQBH-660/200 660 順槽

　　5 破碎機 PEM980×85 74.3 DQBH-660/2×60 660

　　6 乳化液泵站 MRB-125/32 45.6 DQBH-660/60N 1140

　　7 噴霧泵站 XPB-250/55 15.2 DQBH-660/60N 1140

　　8 液壓絞車 XAJ-22 19.2 DQBH-660/60N 660

　　9 帶式輸送機 SD-80X 140 DQBH-660/200 660 上山

　　第七節(jié) 采區(qū)接地保護措施

　　井下保護接地系統(tǒng)是由主接地極、局部接地極、接地母線、接地導(dǎo)線和接地引線等組成.

　　井下保護接地網(wǎng)按<<煤礦安全規(guī)程>>第448~第453條規(guī)定執(zhí)行.

　　第448條 36V以上和由于絕緣置換可能帶有危險電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼，構(gòu)架等必須有保護接地。

　　電氣保護接地工作，應(yīng)按煤炭工業(yè)部頒發(fā)的有關(guān)礦井保護接地裝置的安裝、檢查與測定工作細則執(zhí)行。

　　第449條 接地網(wǎng)上任一保護接地點測得的接地電阻值不得超過2Ω，每一個移動式和手持式電氣設(shè)備同接地網(wǎng)之間的保護接地用的電纜芯線(或其他相當接地導(dǎo)線，一以下各條同)的電阻值不得大于1Ω。

　　第450條 所有電氣設(shè)備的保護接地裝置(包括電纜的鎧裝、鎧皮、接地芯線)和局部接地裝置都應(yīng)同井下住接地接成一個總接地網(wǎng)。

　　井下主接地極應(yīng)在主副水倉中各埋設(shè)一快。主接地極應(yīng)用鋼板或耐腐蝕的鋼板制成其面積不大于0.7m2,厚度不小于5mm。

　　在鉆孔中敷設(shè)的電纜，如果不能同主接地極相連接時應(yīng)單獨形成一分區(qū)接地網(wǎng)，其分區(qū)主接地極應(yīng)設(shè)在地面。

　　第451條 下列地點應(yīng)裝設(shè)局部接地極

　　1、每個裝有電氣設(shè)備的硐室。

　　2、每個(套)單獨裝設(shè)的高壓電氣設(shè)備。

　　3、每個低壓配電點。如果煤采工作面的機巷，回風(fēng)巷和掘進巷

　　道內(nèi)無低壓配電點時，上訴巷道內(nèi)至少應(yīng)分別設(shè)置一個局部接地極。

　　4、連接動力鎧裝電纜的每個接線盒。

　　局部接地極可設(shè)置于巷道水溝內(nèi)或其他就近的潮濕處。設(shè)置在水溝中的局部接地極應(yīng)用面積小于0.6m2，厚度不小于3mm的鋼板或具有相同有效面積的鋼管制成。并應(yīng)平放于水溝深處;設(shè)置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小于35mm，長度不小于1.5m的鋼管制成，管上至少鉆20個直徑不小于5mm的透眼，并垂直埋入底下。

　　第452條 連接主接地極的接地母線，應(yīng)用截面不小于50mm2的銅線截面不小于100mm2的鍍鋅鐵線或厚度不小于4mm，截面不小于100mm2的扁鋼。

　　電氣設(shè)備的外殼同接地母線地母線局部接地極的連接電纜接線盒兩頭的鎧裝、鎧皮的連接，應(yīng)用截面不小于25mm2的銅線，截面不小于50mm2的鍍鋅線或厚度不小于4mm，截面不小于50mm2的扁鋼。

　　第453條 橡膠電纜的接地芯線，除用做監(jiān)測接地回路處，不同兼作其他用途，采用屏蔽橡膠電纜，用于本質(zhì)安全回路，不受此限。

　　第八節(jié) 采區(qū)漏電保護措施

　　一、 變壓器中性點不直接接地供電系統(tǒng)的漏電保護措施。

　　1、裝設(shè)靈敏可靠的漏電保護裝置(漏電繼電器)并與屏蔽電纜配合使用，提高工作可靠性。

　　2、采用保護接地裝置。、

　　3、對電網(wǎng)對地電容電流進行有效的補償，減小漏電電流值。

　　4、提高漏電保護裝置和自動饋電開關(guān)的動作速度，采用超前切斷電流裝置等。

　　二、對低壓電網(wǎng)漏電保護的要求

　　1、正常情況監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣狀態(tài)，當絕緣電阻降低到下列數(shù)值時，應(yīng)切斷供電電源;

　　1140v電網(wǎng)——相對地絕緣電阻為30kΩ。

　　660v電網(wǎng)——相對地絕緣電阻為11kΩ.

　　380v電網(wǎng)——相對地絕緣電阻為3.5kΩ

　　2、動作速度。

　　3、檢漏繼電器只監(jiān)視電網(wǎng)對地的絕緣電阻值，不反應(yīng)電容大小。

　　4、電網(wǎng)的絕緣電阻值無論是對稱下降還是不對稱下降，動作電阻值不變。

　　5、檢漏繼電器內(nèi)部阻抗值應(yīng)很大，正常時保證電網(wǎng)對地的絕緣，不增加人身觸電的危險

　　6、動作靈敏可靠，既不拒絕動作也不誤動作。

　　7、檢漏繼電器的動作電阻不受電網(wǎng)波動的影響。

　　8、對電網(wǎng)對地電容電流能夠進行有效補償。

　　9、送電前，發(fā)現(xiàn)漏電，應(yīng)該將電源開關(guān)閉鎖，以防向故障電網(wǎng)送電。

　　10、動作要有選擇性，以便縮小故障范圍。

　　第九節(jié) 采區(qū)變電所的防火措施

　　一、 采區(qū)變電所硐室必須用耐火材料建筑，硐室出口附近5m之內(nèi)的巷道支架應(yīng)用耐火材料支護。

　　二、 硐室出口出必須設(shè)置兩重門，既鐵板門和鐵柵門，鐵柵門在平時關(guān)閉，鐵板門平時向外敞開，當硐室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，鐵板門能自動或手動關(guān)閉，對鐵板門和鐵柵門的要求符合《煤礦安全規(guī)程》第426條。

　　三、為了通風(fēng)良好，《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》規(guī)定硐室長度超過6m時，必須在硐室兩邊各設(shè)一個出口，出口處必須符合規(guī)程中第426條規(guī)定，硐室內(nèi)最高溫度不得超過附近巷道中溫度5℃。

　　四、硐室敷設(shè)的電纜，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要將其黃麻外皮剝掉，同時應(yīng)定期在鎧裝層上加涂防銹油漆，硐室內(nèi)應(yīng)設(shè)有砂袋、砂箱及干式滅火器材。

　　第十節(jié) 附表

　　表一 采區(qū)機電設(shè)備一纜表

　　表二 電纜選擇及電壓損失計算結(jié)果一覽表

　　第十一節(jié) 附圖

　　《采區(qū)供電系統(tǒng)圖》

　　《采區(qū)變電所平面布置圖》

　　第十二節(jié) 設(shè)計總結(jié)

　　畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)三年中最重要的學(xué)習(xí)過程，是對我們整個大學(xué)三年學(xué)習(xí)過程的檢驗和提高。在設(shè)計過程中，我遇到了很多的問題面對困難時就是要求我們通過自己對問題的認真理解、分析和查找相關(guān)資料對問題進行綜合全面的解答。

　　通過此次設(shè)計之后，我能將之前所學(xué)的專業(yè)知識靈活運用、融會貫通，收獲了很多寶貴的知識。在設(shè)計過程中我不僅復(fù)習(xí)了過去所學(xué)的知識，還進一步掌握了如何綜合運用知識去分析、解決問題，這對我今后的工作有非常重要的幫助作用。

　　這次設(shè)計過程中，除了自己努力以外更多的是來自蔣老師的輔導(dǎo)報告。為了使我們能搞好這次畢業(yè)設(shè)計蔣老師放棄了很多休息的時間為我們作了多次詳細、生動的輔導(dǎo)報告。正是有了設(shè)計輔導(dǎo)老師的這種敬業(yè)精神，我對此次設(shè)計信心很足，相信在老師的大力幫助和自己的努力后能收獲一個滿意的成果!

　　表一 采區(qū)機電設(shè)備一纜表

　　序號 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 數(shù)量(臺) 電動機 安裝 地點 備 注

　　功率KW 電壓V

　　1 滾筒式采煤機 MG300-W 1 2X300 1140 工作面

　　2 刮板運輸機 SGZ-730/264 1 2X132 1140 工作面

　　3 破碎機 PEM-980×85 1 85 660 順槽

　　4 轉(zhuǎn)載機 ZYC-28 1 132 660 順槽

　　5 帶式輸送機 SDZ-150 1 150 660 順槽

　　6 帶式輸送機 SD-80X 1 160 660 上山

　　7 乳化液泵 MRB-125/32 1套 90 1140 順槽

　　8 噴霧泵 XPB-250/55 1套 30 1140 順槽

　　9 液壓安全絞車 XAJ-22 1 22 660 順槽

　　10 礦用防爆變壓器 KBSG-400/10/0.69 1 660 變電所 400KVA

　　11 移動變電站 KBSGZY-1000/10/1.2 1 1140 順槽 1000KVA

　　12 礦用防爆高壓開關(guān) KYGC-Z-25 1 10000 變電所

　　13 低壓饋電開關(guān) DWKB80-400 2 660 變電所

　　14 低壓饋電開關(guān) DW81-200 3 660 順槽

　　15 低壓饋電開關(guān) DW80-120 2 660 順槽

　　16 低壓真空開關(guān) DWKB80-200 2 1140 順槽

　　17 低壓磁力開關(guān) DQZBH-1140/300 2 1140 順槽

　　18 低壓磁力開關(guān) DQBH-660/200 3 660 順槽

　　19 低壓磁力開關(guān) DQBH-660/2×60 3 660 順槽

　　20 低壓磁力開關(guān) DQBH-660/60N 3 660 順槽

　　21 掩護式液壓支架 ZY35 87 工作面

　　表二 電纜選擇及電壓損失計算結(jié)果一覽表

　　序號 地點 巷道長度m 選取電纜長度m 工作電壓V 電纜的工作電流A 初選電纜截面mm2 終選電纜截面mm2 電壓損失V 備注

　　1 Z1 180 200 1140 112.5 10 25 57.7 橡套

　　2 Z2 185 200 1140 107.2 10 25 27.5 橡套

　　3 Z3 5 10 1140 34.3 4 4 2.75 橡套

　　4 Z4 55 60 1140 11.4 4 4 0.55 橡套

　　5 Z5 35 40 660 86.9 10 25 4.5 橡套

　　6 Z6 65 70 660 121.5 25 35 7.8 橡套

　　7 Z7 90 100 660 64.2 10 16 12.9 橡套

　　8 Z8 370 410 660 16.6 10 25 23.5 橡套

　　9 G1 120 130 1140 208.1 70 38.6 鎧裝

　　10 G2 85 90 1140 192.1 50 57.15 鎧裝

　　11 G3 80 90 660 235 95 13.6 鎧裝

　　采區(qū)供電系統(tǒng)如下：

　　參 考 文 獻

　　劉兵.礦山供電.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004.

　　史國華.采煤概論.徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1994.

　　謝錫純,李曉豁.礦山機械與設(shè)備(第二版). 徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2007.

　　朱真才,韓振鐸.采掘機械與液壓傳動(第二版). 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.

　　王子午,徐澤植.常用供配電設(shè)備選型手冊.北京:煤炭工業(yè)出版社,2006.