1、工作面供電系統設計第1節概述采區變電所位置的確定采區變電所位置選擇要依據低壓供電電壓、供電距離、采煤方法、采煤巷道布置方 式，采煤機械化程度和機組容量大小等因數來確定。采區變電所硐室位置具體考慮以下幾方面：(1) 、供電電壓，隨著回采工藝的發展，采煤機械化的提高，采區電氣設備日益增 多，電氣設備容量不斷增大。單機容量由 70年代初的80 150KW發展到600 900KV， 輸送機由60年代的1144KW增大到600KW綜采工作面總裝機容量達到2000 3000KV， 這么大的裝機容量對采區供電提出了更高的要求。采煤機組功率大，供電距離遠，重載起動，并且啟動頻繁，因此采區變電所到機組最大供電距

2、離由采煤機組主電機起動時允 許的電壓損失確定，以保證機組有足夠的起動力矩。在多每層的采區中，各分層是否分別設置或集中設置變電所， 應經過技術經濟比較， 擇優采用。當采用集中設置變電所時，應將變電所設在壓力穩定的巖層中。(3) 、每個采區最好只設一個采區變電所，對整個采區、掘進工作面供電，盡量少 設變電所，盡量減少變電所遷移次數。(4) 、采區變電所要求通風良好，溫度不 得超過附近巷道5C,進出線和運輸方便。(5) 、頂地板穩定且無淋水。采區供電對電能的要求(1)、電壓允許偏差范圍電壓偏差計算公式如下:電壓偏差=實際電壓一額定電壓額定電壓x 100%電能質量供電電壓允許偏差(GB 12325-

3、90)規定電力系統在正常運行條件 下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為：35KV及以上供電和對電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的土5%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土7%低壓照明用戶為+5%- 10%(2) 、三相電壓不平衡允許范圍根據電能質量三相電壓允許不平衡度規定：電力系統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%在采區變電所供電情況下，交流額定 頻率為50HZ電力系統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 衡度能滿足規定要求。（3）、電網頻率電能質量電力系統頻率允許偏差（ GB/T 155431995）中規定：電力

4、系統頻 率偏差允許值為，當系統容量較小時，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容量在 300萬KW以上者為；電網容量在300萬KW以下者為。（4）、波形 正常情況下，要求電力系統的供電電壓（或電流）的波形為正弦波，在電能的輸送和分配過程中不應該使波形產生畸變， 還應注意負荷中諧波源 （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量的一個重要指標，必須保證供電的可靠性。費用和環境要求采區變電所要便于對硐室的擴大和設備的增加，同時便于體積較大的變壓器等設 備直接通過運輸上山運到采區變電所硐室減少運

5、輸設備的費用。 在滿足費用要求的同時 還要滿足頂板堅固，無淋水且通風良好，保證變電所硐室內的溫度不超過附近巷道 5Eo 根據采區巷道布置， 要使采區變電所能順利的通過運輸平巷向整個采區的負荷中心（采煤工作面）進行供電。在回風上山和運輸上山聯絡巷處，低壓供電距離合理，并且 不必移動采區變電所就能對采區的采煤、掘進及回采等進行供電。所以把采區變電所布 置在回風上山和運輸上山聯絡巷處。擬定采區供電系統的原則1 采區高壓供電系統的擬定原則（ 1）、供綜采工作面的采區變 （配）電所一般由兩回路電源線進行供電， 除綜采外， 每個采區應為一回路；（ 2）、雙電源進線的采區變電所，應設置電源進線開關；（3）、

6、采區變電所的高壓饋出線宜用專用的開關柜。2 采區低壓供電系統的擬定原則（ 1）、力求減少電纜的條數與長度，盡量減少回頭供電，電纜截面不超過 70mm2. 橡套電纜長度按敷設路徑長度乘，鎧裝電纜長度按敷設路徑乘。（ 2）、采煤機宜用單獨電纜供電， 綜采工作面配電點到各用電設備宜用輻射式線路 供電，帶式輸送機可以用干線式線路供電。 對于多臺大容量帶式輸送機， 也可以用輻射 式線路供電。（3）、配電點的設置： 一般都設置工作面集中配電點。 對于輸送機及其它附屬機械， 因位置分散也可分別設置配電點。（ 4）、力求減少開關或起動器的使用量，原則上一臺起動器控制一臺電動機。對采 煤機等重要生產機械宜設備用

7、起動器，即一用一備。（5）、配電點起動器在 3 臺以下并聯配電時，可以不設置進線用總饋電開關。（6）、移動變電站低壓側已有低壓饋電開關，而且保護齊全，可以不在移動變電站 之外設置低壓總饋電開關。（ 7）、工作面配電點最大容量電動機的起動器應靠近配電點的進線， 以減小起動器 間連接電纜的截面。（8）、根據供電設備容量，供電系統一般都選用 23臺移動變電站。1#移動變電 站向帶式輸送機及其它運轉設備供電； 2#移動變電站向采煤機、 乳化液泵站和噴霧泵站 供電；3#移動變電站向刮板機、轉載機等供電。 2#、 3#移動變電站的負荷可以根據需要 適當調換。綜采工作面供電系統擬定 此設計為綜采工作面，其供

8、電系統分為：材料道供電系統、溜子道供電系統、工 作面1140V供電系統。其中：材料道動力 1#變電所（其供電系統見圖綜采工作面變電系統 ）固定式變壓 器（1#礦用隔爆型干式變壓器 KSGB-500/6供電；溜子道動力由1#變電所饋出660V 移變（1#移變KBSGZY630/6供電；1#移變饋出4個配電點：分別供破碎機（110kw）、 刮板機（溜子2X 75kw）、皮帶（2X 75kw）、溜子道絞車。工作面1140V供電系統由2#、3#移變供電；2#移變饋出2個配電點：分別供煤機 （375kw）和噴霧泵（2X 110kw）; 3#移變饋出3個配電點：分別供工作面刮板機（溜子 2X 110kw）

9、、乳化液泵（2X 110kw）、轉載機（132kw）01、材料道供電系統負荷：負荷： 30kw調度絞車4部20kw回柱絞車1部設備總負荷：工Pe =140kw2、溜子道供電系統負荷：負荷： 110kw刮板機2部125kw破碎機1部125kw刮板機1部125KW皮帶1部30kw調度絞車4部20kw回柱絞車1部設備總負荷：工Pe =735kw3、工作面1140V供電系統負荷:負荷： 375kw采煤機1部2 X 75kw可彎曲刮板機2部125kw乳化液泵2部125kw噴霧泵2部132kw轉載機1部設備總負荷：工Pe=1307kw以上負荷均為個分支系統實際裝機容量，采面照明、信號等小功率負荷忽略不計，

10、 在校驗整定計算中按設備實際最大運行方式考慮。 具體開關選型、 電纜配用情況詳見供 電系統圖和機電設備表。供電能力計算1、變壓器的選擇： 變壓器是供電系統中的主要電氣設備，對供電的可靠性、安全性 和經濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設備投資 費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統中的功率 因數減小；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 濟。2、功率因數及需用系數：需用系數的確定 由于用電設備的額定容量往往大于其實際負荷容量；在一組用電設備中，根據生 產需要，所有設備也都不是同時工作的； 即

11、使是同時工作的用電設備， 其最大負荷出現 的時間也不同。可見變電所實際供電負荷總容量總是小于它所供電的設備額定容量的總 和，因此存在計算系數，這個系數稱為需用系數。井下供電設計的變電所容量計算，一 般都采用需用系數法進行。1. 需用系數：綜采、綜放工作面功率因數取kx 0.40.6Pd2.需用系數Pe此值可以保證該系統安全可靠運行，故需用系數取Kx=式中：Pd 容量最大的那臺電動機額定功率，kw。Pe工作面用電設備額定功率之和，kw因此設計的工作面為綜采工作面故 COS pj取.PeSB Kx? ke3 COS PKe為同時系數（也叫重合系數）一個工作面ke=1SB-變壓器計算容量KVACOS

12、P -工作面平均加權功率因數，取3、材料道變壓器的選擇98. 82 KVAv 500KVA考慮后續增加設備，故選擇 KBSG-200的變壓器符合要求。式中：SB 變壓器計算容量，KVAPe 由變壓器供電的設備額定功率之和，kwoKx 需用系數。cos pj 加權平均功率因數。4、溜子道變壓器的選擇518. 8KVA v630KVA考慮后續增加設備，故選擇 KBSG-630變壓器符合要求。5、工作面變壓器的選擇臺移變計算得變壓器容量過大無可選擇變壓器，所以采用兩臺移變進行供電 供煤機、噴霧泵使用，另一臺移變供刮板機、轉載機、乳化泵使用。1、工作面移變KBSG-630/,供煤機、噴霧泵441.2

13、KVA v 630KVA故選擇KBSGZY-630移變符合要求。2、工作面1140V移變KBSG-630,供刮板機、轉載機、乳化泵481 KVA v 630KVA故選擇KBSGZY-630移變符合要求。電纜的選擇：低壓電纜選擇原則：I、在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的最高溫升，否則電纜將 因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65C，鎧裝電纜允許溫升是80 r。電纜芯線的實際溫升決定于它所流過的負荷電流，因此，為保證電纜的正常 運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流步超過它所允許的負荷電流。U、正常運行時電纜網路的實際電壓損失必須不大于網路所允許的電壓損失

14、。為保證 電動機的正常運行，其端電壓不得低于額定電壓的 95%否則電動機等電氣設備將因電 壓過低而過流，甚至過熱而燒毀。所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。川、距離電源最遠，容量最大的電動機起動時，因起動電流過大而對電網造成的電壓 損失也最大。因此，必須校驗最大電動機起動時，是否能保證其它用電設備必須得最低 電壓。即進行啟動條件校驗。W、電纜的機械強度應滿足要求，特別是對移動設備供電的電纜。根據現場長期工作經 驗，對不同用電設備要求電纜機械強度的允許截面詳見表4。采區經常移動的橡套電纜支線的截面選擇一般按機械強度要求的最小截面選取即 可，不必進行其它項目的校驗。對于干線電纜，則必須

15、首先按允許電壓損失計算確定電 纜截面，然后再按長期允許電流及起動條件進行校驗。V、對于低壓電纜，由于低壓網路短路電流較小，按上述方法選擇電纜截面的熱穩定 性和電動力穩定性均能滿足其要求，因此必須進行短路時的熱穩定校驗。圖1材料道供電系統材料道電纜的選擇：（660V供電系統采區變電所至材料道）式中：In 電纜中通過的實際工作電流，A；Pe 電纜所帶負荷有功功率之和，kw；Ue 電網額定電壓，V；pj 加權平均效率，查表得 pj取；COS pj 加權平均功率因數，取。電纜截面的選擇：35mm長時允許載流量138A。但考慮線路長，線路末端短路電 流小，故選擇電纜截面：70mrh長時允許載流量：215

16、A;電纜選擇符合要求。詳見表1主芯線截面/mm4610162535507095工作 電壓N1000364664851131381732152601140-851101351702052506000-537294121148170205250表1礦用橡套電纜允許持續電流（第一部調度絞車到第二部調度絞車之間）選擇電纜截面：25mm長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求3. L3 （第二部調度絞車到第三部調度絞車之間）選擇電纜截面：16口市長時允許載流量：85A;電纜選擇符合要求3. L4 （第三部調度絞車到第四部調度絞車之間）選擇電纜截面：10mm長時允許載流量：64A;電纜選擇符合要求4.

17、L5 （第四部調度絞車到回柱絞車之間）選擇電纜截面：4口市長時允許載流量：36A;電纜選擇符合要求 （磁力啟動器到第一部調度絞車之間）選擇電纜截面：4口市長時允許載流量：36A;電纜選擇符合要求2mm。（磁力啟動器到回柱絞車之間）選擇電纜截面：4mm長時允許載流量：36A;電纜選擇符合要求溜子道電纜的選擇：1.L11 （移變到第一部刮板機）選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求 （第一臺刮板機到第二臺刮板機）選擇電纜截面：35mm長時允許載流量：138A;電纜選擇符合要求2. L13 （移變到皮帶）選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求 （皮

18、帶到破碎機）=A選擇電纜截面：35mm長時允許載流量：138A;電纜選擇符合要求 （移變到第一臺調度絞車）選擇電纜截面：95mm長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求 （第一臺調度絞車到第二臺調度絞車）選擇電纜截面：95口市長時允許載流量：260A;電纜選擇符合要求 （第二臺調度絞車到第三臺調度絞車）選擇電纜截面：70口市長時允許載流量：215A;電纜選擇符合要求8. L18 （第三臺調度絞車到第四臺調度絞車）選擇電纜截面：35口市長時允許載流量：138A;電纜選擇符合要求9. L19 （第四臺調度絞車到第一臺回柱調度絞車）選擇電纜截面：25mm長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求1

19、0. L20 （第一臺回柱調度絞車到第三臺刮板機）選擇電纜截面：25口市長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求11. L21 （磁力啟動器到第一臺刮板機車）選擇電纜截面：25口市長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求12. L21 （磁力啟動器到第二臺刮板機）選擇電纜截面：25口市長時允許載流量：113A;電纜選擇符合要求 和L21需求相同。故選擇電纜截面：25mm（磁力啟動器到第一部調度絞車之間）選擇電纜截面：4口市長時允許載流量：36A;電纜選擇符合要求。 和L25需求相同。故選擇電纜截面：4mrH14. L30 （磁力啟動器到第一部調度絞車之間）選擇電纜截面：4口市長時允許載流量

20、：36A;電纜選擇符合要求。15. L31和L21需求相同。故選擇電纜截面：4m“短路計算不同截面電纜換算長度系數電纜截面（m4610 1162535 1507095換算系數材料道短路值I d2)18758.4A 7. 3m電纜3* 70，長度1 0 mI d2)28451.8A 14 . 6m電纜3* 70，長度1 0 mI d2)33714.6A 160 . 6m電纜3*70，長度200m( 2) d41531. 2A 460 .6m電纜3*50，長度300m( 2) d51275. 8A 560.6m電纜3*50，長度100m( 2) d61020. 2A 710 .6m電纜3*50，長

21、度150m( 2) d7956 .3A 760. 6m電纜3*50，長度50m( 2) d83269. 2A 190 .7m電纜316，長度10m( 2) d91445. 1A 490.7m電纜316，長度10m( 2) d101186. 7A 605. 8m電纜3*16，長度15m( 2) d11962 A 755 . 8m電纜3* 16 ，長度15m( 2) d12921. 2A 790.7m電纜316，長度10m材料道配電點饋電開關整定：I、過流保護=168A故整定為 160AU、短路保護故整定為 400A 川、開關靈敏度校驗2. 4A滿足要求，合格二、 溜子道短路值( 2) d1875

22、84A 7. 3m電纜3*70，長度10m( 2) d25234. 5A 87 .3m電纜3*50，長度80m( 2) d33539. 3A 167. 3m電纜3*50，長度80m( 2) d44144. 3A 132. 5m電纜3*16，長度15m( 2) d52959. 4A 212. 5m電纜3*16，長度15m(2) d68758. 4A 7. 3m電纜3*70，長度10m( 2) d74809. 9A 102. 8m電纜3*25，長度50mI ( 2)Id83974 .8A 141 m電纜3*25，長度20mI ( 2)Id94359 .4A 121 .9m電纜3*25，長度10mI

23、 ( 2)Id103645. 5A 160. 1m電纜3*25，長度10mI ( 2)Id118758. 4A 7. 3m電纜3* 70 ，長度10mI ( 2)Id126418. 7A 51 .1m電纜370，長度60mI ( 2)Id135760A 70 . 2m電纜325，長度10mI ( 2)Id148758. 4A 7. 3m電纜3*70，長度10mI ( 2)Id155431. 6A 80 .3m電纜3*70，長度100mI ( 2)Id161101. 4A 653. 5m電纜3*25，長度300mI ( 2)Id171073. 5A 671. 7m電纜3*25，長度20mI (

24、2)Id18697 .7A 1053. 7m電纜3*25，長度200mI ( 2)Id19674 A 1091 . 9m電纜3*25，長度50mI ( 2)Id204627. 9A 110. 4m電纜3*16，長度10mI ( 2)Id211055. 8A 683. 6m電纜3*16，長度10mI ( 2)Id221009. 2A 716. 9m電纜3*16，長度15mI ( 2)Id23669 .7A 1098. 9m電纜3*16，長度15mI ( 2)Id24656 .7A 1122m電纜3*16，長度10m1、絞車饋電開關整定：（1）過流保護=168A故整定為 160A（2）短路保護 故

25、整定為 400A（3） 開關靈敏度校驗1.68滿足要求，合格最遠點電纜換算長度： L 換算1091 . 9m最遠點兩相短路電流值：2、皮帶機啟動器(1)過載保護150A3、皮帶機饋電開關整定： (1) 過流保護 150A(2) 短路保護 1050 A 3、開關靈敏度校驗I d( 2) 19674 A故整定為 150A故整定為 160A故整定為 1200A5.3 滿足要求，合格最遠點電纜換算長度： L 換算51 . 1m最遠點兩相短路電流值： I d( 2)6418 . 7A4、破碎機啟動器(1) 過載保護150A故整定為 150A5、刮板機(125KVV啟動器(1) 過載保護150A故整定為

26、150A6、破碎機與刮板機饋電開關整定：I、過流保護300 A故整定為 300AU、短路保護1140 A故整定為 1200A川、開關靈敏度校驗3.3 滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度： L 換算141 m最遠點兩相短路電流值： I ( 2) d3974 . 8A7. 刮板機啟動器整定：I 、過載保護132A 故整定為 130A8. 刮板機饋電開關整定：I、過流保護264A故整定為 260AU、短路保護1003. 2A故整定為 2000A川、開關靈敏度校驗1. 7滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L換算 167.3m最遠點兩相短路電流值： I ( 2) d 3539 . 3A9. 1# 移變

27、低壓側整定I、過流保護882A 故整定為 800Au、短路保護1489. 2A故整定為 1800A川、開關靈敏度校驗4.9滿足要求，合格。最遠點電纜換算長度：L 換算7. 3m最遠點兩相短路電流值：I ( 2) d8758. 4A三、工作面短路值I d( 2 )14731A 7. 3m電纜3* 70 ， 長 度10mI d( 2) 24689A 14 . 6m電纜3* 70 ， 長 度10mI d( 2) 33191. 7A 233 .6m電纜3*70， 長 度300mI d( 2) 44731A 7. 3m電纜3* 70， 長 度10mI d( 2) 54689A 14 . 6m電纜3* 7

28、0 ， 長 度10mI ( 2)Id64645 .8A 21 . 9m電纜3*70，長度I ( 2)Id73364 .7A 205 . 6m電纜3*25，長度I ( 2)Id81808 A 594 . 9m電纜3*25，長度I ( 2)Id94731 A 7. 3m電纜3*70，長度I ( 2)Id104689A 14 . 6m電纜3*70，長度I ( 2)Id114645. 8A 21 . 9m電纜3*70，長度I ( 2)Id124027. 8A 110. 1m電纜3*25，長度I ( 2)Id133974. 1A 117 . 4m電纜3*25，長度I ( 2)Id144731A 7. 3

29、m電纜3*70，長度I ( 2)Id154689A 14 . 6m電纜370，長度I ( 2)Id164645. 8A 21 . 9m電纜3*70，長度I ( 2)Id174027. 8A 110 . 1m電纜3*25，長度I ( 2)Id183974. 1A 117 . 4m電纜3*25，長度I ( 2)Id194731A 7. 3m電纜3*70，長度I ( 2)Id204689A 14 . 6m電纜3*70，長度I ( 2)Id213751. 5A 148 . 3m電纜3*25，長度1. 煤機啟動器及饋電開關整定：（1）煤機啟動器I、過載保護10m100m300m10m10m10m50m50m10m10m10m50m50m10m10m70m262. 5A 故整定為 250A（2）煤機饋電開關I、過載保護262 . 5A 故整定為 260AU、短路