煤礦綜采工作面供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王歆儒，李玉忠

（太原西峪煤礦，山西 太原 030009）

煤礦綜采工作面供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王歆儒，李玉忠

（太原西峪煤礦，山西 太原 030009）

根據(jù)礦井綜采工作面供配電系統(tǒng)的原有設(shè)備，確定了負(fù)荷類型和供電電源，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算．對(duì)回采系統(tǒng)供配電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括回采工作面變壓器系統(tǒng)、高低壓供配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備整定、接地保護(hù)系統(tǒng)、電纜敷設(shè)等。

供配電；設(shè)備選擇；供電保護(hù)

隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，綜采工作面裝機(jī)總?cè)萘坎粩嘣黾樱╇娯?fù)荷逐漸加大，對(duì)礦井的供電安全性提出了更高的要求。煤礦所有機(jī)電設(shè)備選型及容量整定必須符合《煤礦安全規(guī)程》《煤礦供電手冊(cè)》規(guī)定，使得礦井供電可靠性較大程度得到保障。

1 綜采工作面電源

進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)備列車一列，10kV高壓電源引自中央第二配電室，饋出一趟MYPTJ3×35mm2高壓電纜提供，經(jīng)進(jìn)風(fēng)順槽敷設(shè)至工作面設(shè)備列車，回采工作面選擇三臺(tái)礦用隔爆型移動(dòng)變電站（KBSGZY-1000/10/1．2kV兩 臺(tái)、 和KBSGZY-630/10/0．69kV一 臺(tái)）， 兩 臺(tái)KBSGZY-1000/10/1．2kV移變以1140V電壓向工作面乳化液泵站、噴霧泵站、采煤機(jī)、前后刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)供電，KBSGZY-630移變以660V電壓向工作面順槽帶式輸送機(jī)、注水泵、排水泵、調(diào)度絞車、回柱絞車等設(shè)備供電。

2 設(shè)備選型

2.1 變壓器

（1）工作面進(jìn)風(fēng)設(shè)備列車裝設(shè)的1# 10kV/1．2kV變壓器的選擇：

負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：前溜360kW、乳化液泵2×125kW、采煤機(jī)600kW∑Pe＝180×2+2×125+600＝1210kW。

需 用 系 數(shù) 的 選 擇：Kx＝0．4＋0．6×Pmax/∑Pe=0．4＋0．6×240/1210=0．52。

功率因數(shù)的選擇：cosφ的選取查《煤礦供電》取cosφ＝0．7。

變壓 器 容 量的選 擇：S=Kx∑Pe/cosφ=0．52 ×1210/0．7=899KVA。

現(xiàn)有設(shè)備選KBSGZY-1000/10/1．2變壓器滿足供電運(yùn)行。

同理工作面進(jìn)風(fēng)設(shè)備列車裝設(shè)的2# 10kV/1．2kV變 壓 器 的 選 擇：S=Kx∑Pe/cosφ=0．55×627/0．7 =492KVA

660V系 統(tǒng) 設(shè) 備 變 壓 器 選 擇：S=Kx∑Pe/ cosφ=0．56×590/0．7=472KVA， 現(xiàn) 有 設(shè) 備 選KBSGZY-630/10/0．69變壓器滿足運(yùn)行供電。

2.2 電纜

電纜長(zhǎng)度的確定：由公式 Ls=K×L

式中：L——巷道長(zhǎng)度；

K——增長(zhǎng)系數(shù)(橡套電纜取1．1，鎧裝取1．05)。高壓電纜的選擇：

（1）供電系統(tǒng)高壓電纜的選擇：負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：前溜360kW，采煤機(jī)600kW，轉(zhuǎn)載機(jī)160kW，破碎機(jī)110kW，乳化液泵2×125kW ，后溜320kW，噴霧泵37kW，∑Pe=2×360+600+160+110+250+37=1877 kW， Kx=0．4+0．6×240/1877=0．48。

持續(xù)工作電流：

（2）低壓電纜干線的選擇。原則：電纜實(shí)際流過(guò)的長(zhǎng)時(shí)電流必須小于或等于電纜允許的長(zhǎng)時(shí)載流量；橡套電纜經(jīng)常移動(dòng)，應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的最小截面。選型方法參照高壓電纜方法。

2.3 采區(qū)高低壓電氣設(shè)備

660V供電系統(tǒng)，選用BKD16-400型礦用隔爆型饋電開關(guān)，額定電流分別為400A、具有漏電閉鎖、短路、過(guò)載等保護(hù)功能；調(diào)度絞車選用QBZ-80N型隔爆可逆真空磁力起動(dòng)器；乳化液泵站、破碎機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)及轉(zhuǎn)載站選用 QJR-400/1140型隔爆兼本質(zhì)安全型真空軟啟動(dòng)器控制；采煤機(jī)選用QJR-400/1140S型隔爆兼本質(zhì)安全型真空開關(guān)控制。10kV高壓配電裝置整定高壓配電裝置過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流的整定值按照躲過(guò)最大負(fù)荷電流確定；短路保護(hù)動(dòng)作電流的整定值按照躲過(guò)最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和其余設(shè)備的正常工作電流之和確定，并按照高壓線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)可靠動(dòng)作系數(shù)不小于1．5。井下電壓等級(jí)為10kV、1．14kV、660V、127V。

2.4 短路電流計(jì)算

計(jì)算公式及參數(shù)：

Ue：變壓器二次側(cè)額定電壓；Rb、Xb：變壓器的電阻、電抗；

KL： 礦用變壓器的變壓比；Xx：根據(jù)三相短路容量計(jì)算的系統(tǒng)電抗值；R1、X1：高壓電纜的電阻電抗值；R2、X2、Sd：開關(guān)短路容量；

移變二次出口端短路電流Id6(2)；

電源電抗：XK=Up2/Sd=100/216=0．46Ω；

線路電抗：XL1=0．07×1=0．07Ω；

XL2=0．08×0．56=0．045Ω 。

線路電阻：RL1=0．22×1=0．22Ω，

RL2= 0．6×0．56=0．336Ω，

X = XK+XL1+ XL2 =0．46+0．07+0．045=0．575Ω，

R = RL1+RL2 =0．22+0．336=0．556Ω，

800KVA變壓器：Rb=0．0114Ω、Xb=0．071Ω，

∑ XL = (XX+X)/8．32 +Xb=(0．46+0．575)/8．32+ 0．071=0．086Ω，

∑R =R/8．32+Rb =1．59/8．32+0．0114=0．019Ω，

總阻抗Z=√(∑X2+∑R2)＝0．088Ω，

兩相短路電流Id(2)=Ue/2Z＝3750A。

2.5 低壓配電裝置整定

低壓配電裝置過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流及短路保護(hù)動(dòng)作電流的整定值按照以下公式計(jì)算：

IOP：電流整定值(A)；Krel：可靠系數(shù)，速斷整定時(shí)取6，過(guò)載整定時(shí)取1．1；Im：計(jì)算電流（A）；

低壓配電裝置過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流的整定值按照躲過(guò)低壓側(cè)最大負(fù)荷電流確定；短路保護(hù)動(dòng)作電流的整定值按照躲過(guò)低壓側(cè)最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和其余設(shè)備的正常工作電流之和確定，并按照低壓線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)可靠動(dòng)作系數(shù)不小于1．2。

負(fù)荷開關(guān)及饋電開關(guān)的整定和校驗(yàn)。

控制660V系統(tǒng)總開關(guān)BXB-800/1140-660，最大一臺(tái)電機(jī)功率200kW，IQ=804A。

短路整定；Izd≥IQ+KX∑Ie=804+0．52×468 =1047取1050A。

3 供配電系統(tǒng)的保護(hù)

開關(guān)設(shè)備保護(hù)：一是機(jī)電設(shè)備保護(hù)。二是接地保護(hù)。所有局部接地極和電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置均可靠連接，并同主接地極相連，形成井下總接地網(wǎng)。進(jìn)風(fēng)配電點(diǎn)處、回風(fēng)風(fēng)門外分路開關(guān)處、設(shè)備列車前后各設(shè)一處長(zhǎng)1．5m、直徑不小于35mm2鍍鋅鐵管局部接地極，進(jìn)回、風(fēng)照明信號(hào)綜合保護(hù)均設(shè)一處輔助接地極。接地網(wǎng)上任一點(diǎn)的接地電阻均不應(yīng)超過(guò)2Ω。每一移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備至局部接地極之間的保護(hù)接地用的電纜芯線和接地連接導(dǎo)線的電阻值不超過(guò)1Ω。電壓在36V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險(xiǎn)電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架、鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）、鉛皮及屏蔽護(hù)套等均設(shè)有保護(hù)接地。

[1]李虎偉．礦山供電技術(shù)[M]．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008．

[3]李樹偉．礦山供電[M]．北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2006．

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