风井场地供电设计说明书

目 录第一节 选择电压等级、供电方式、防爆设备选型21供电设备电压等级确定、供电方式22防爆设备的选型2第二节 计算电力负荷和选择电缆等31.供电设备和使用设备表32.供电电缆表43.计算电力负荷54.变压器选择55.选择电缆5第三节 电气保护整定计算81.高压开关整定计算82.低压开关整定计算9第四节 照明、通信、和信号141.照明142.通信153.提升、运输、转载信号装置的种类和用途15第一节 选择电压等级、供电方式、防爆设备选型1供电设备电压等级确定、供电方式1.1高压供电高压供电采用10kV电压等级，风井场地临时变电所安装移动变电站两台，其中一台KBSGZY-400/0.69kV供进、回风斜井动力电源，一台KBSGZY-200/0.69kV供进、回风斜井三专电源；一台S11-315/0.4kV地面变压器供生活照明及地面施工用电。由于矿井处于建设初期，无双回电源，故供电方式单回路供电。（详见供电系统图） 1.2动力供电进、回风斜井均属于岩巷掘进单位，采用耙斗机出矸，绞车提升运输，动力采用风动工器具，安装移动压风机、喷浆机、排水设备等。供电方式为660V电源均为单回路供电。1.3三专供电局扇采用单独的三专供电，电压等级为660V，使用双风机双电源(QBZ-120F)开关，另一回路电源就近采用一趟动力供电。1.4照明及信号斜坡、变电所、车场照明或信号采用127V供电。2防爆设备的选型2.1高压开关选型其选择原则如下：配电箱的额定电压应符合高压网络的额定电压等级。配电箱的额定电流应不小于所控设备的额定电流。配电箱的切断电流应不小于母线三相短路电流。控制设备的额定电流之和应在高压开关电流整定范围之内。控制动力变压器的高开选择工作电流： 故控制风井场地的动力高开选用PBG-10-50A。同理，可选择出三专负荷的控制高开，计算过程（略），见供电系统图。根据用电负荷量和矿实际情况，三专高开采用PBG-10-50A型高压开关。2.2变压器选型按照实际运行情况，选用KBSGZY400/10/0.69kV移动变电站供电，用于风井区域的井下动力负荷。局扇电源由于功率较小，最大运行状态下只有60KW，考虑后期增加负荷量，可选用KBSGZY-200/10/0.69KV移动变电站供电，地面车间及生活办公电源选用一台S11-M-315/10/0.4kV油浸式变压器供电。2.3低压开关选型2.3.1低压馈开的选择：虽然馈开控制低压660V的动力负荷的大小不同，选择开关的额定电流容量大小也不同，但考虑到以后负荷的调整和开关的互换性，因此，控制低压660V的动力均选用型号为KBZ-400真空馈开，三专选用KBZ-200真空馈开。2.3.2低压开关的选择：低压开关根据以下原则进行选择：(1) 根据其控制电动机的额定电流选择，但根据实际经验，控制75KW及以上电动机的应选用额定电流不小于200A的启动器，否则，接触器和刀开关的触头容易烧毁；(2) 大于40KW的电动机应选用真空磁力启动器控制；(3) 所选开关的额定电流应大于负荷的额定电流，且电压等级也应符合要求。(4) 大功率设备应尽量选用软起动开关，降低起动电流。(5) 双速电机选用双速开关。(6) 特殊情况下应优先考虑带本质安全型的真空开关。详见供电系统图和设备布置图。第二节 计算电力负荷和选择电缆等1.供电设备和使用设备表供电设备和使用设备表序号设备名称型号数量额定功率（kW）电压等级（kV）用途功率因数备注1耙斗机P60B22300.66掘进0.85进、回风斜井各一台2水泵80D30522220.66抽水0.85进、回风斜井各一台3压风机SM-475221320.66掘进碛头0.86进、回风斜井各一台4副局扇2BKL NO 211KW22220.66碛头供风0.88进、回风斜井各一台5喷浆机PC-5T225.50.66掘进喷浆0.86进、回风斜井各一台6小绞车JD-11.42211.40.66进风石门0.88小计12445.80.667主局扇2BKL NO 215KW22300.66碛头供风0.88进、回风斜井各一台小计2600.668地面负荷1225.50.38风井区域0.85小计1225.50.382.供电电缆表供电电缆表序号电缆名称型号长度（m）电压等级（kV）用途备注1阻燃橡套电缆MY 0.38/0.66kV350+11610000.66进、回风井掘进碛头2阻燃橡套电缆MY 0.38/0.66kV350+1165000.66进、回风压风机小计15000.663阻燃橡套电缆MY 0.38/0.66kV370+1252800.66提升绞车小计2800.664阻燃橡套电缆MY 0.38/0.66kV350+1162000.66进、回风局扇小计2000.663.计算电力负荷3.1加权平均功率因数计算3.1.1电压等级为0.66KV的动力设备加权平均功率因数计算 3.2需用系数计算3.2.1该区域供电电压等级为0.66kV动力设备需用系数计算 3.2.2局扇为单台运行，需用系数取=1；4.变压器选择4.1 供电电压等级为0.66KV动力设备所需变压器选择 因此，供电电压等级为0.66kV的动力设备选用一台KBSGZY400/10/0.69kV的移动变电站供电。4.2局扇电源变压器选择因此选用一台KBSG-100/10/0.69KV的变压器供电，根据矿上现有设备和今后负荷增加情况，选用一台KBSGZY-200/10/0.69KV的移动变电站供电。5.选择电缆5.1高压电缆选择5.1.1按经济电流密度选择电缆截面 (mm2)其中0.063每一千瓦折算到10kV的电流，A 经济电流密度，查表得1.93 -负荷系数，取0.8因此，可选用MYJV2210kV-325的高压电缆一根，考虑到矿实际情况及今后的负荷增加因数，选用MYJV2210kV-350的高压电缆一根。5.1.2按电缆短路时热稳定条件校验电缆截面 校验高压电缆截面 (mm2)50(mm2) 故满足要求。式中三相最大短路电流，见井下高压供电线路短路电流计算值表。 短路电流的假想作用时间，取0.25s 电缆热稳定系数，查表得805.1.3按长时允许电流进行校验电缆工作电流：查得MYJV2210KV-350的高压电缆长时允许电流为185A36A，故满足要求。5.2低压电缆选择选择原则：（1）低压电缆截面按机械强度和长时允许电流选择，（2）选择的电缆额定电压必须大于或等于其运行的网络额定电压，电缆的最高运行电压不得超过其额定电压的15%。（3）选用阻燃橡套铜芯电缆再按电压损失和最小两相短路电流进行验算。初步拟定供电系统图。在该掘进面中，选供电距离最远、功率较大的耙斗机电缆为例，并且它们都是直接起动，由同一个变压器供电，电压等级相同。因此，只选最远点进行校验即可。其它的电气设备选择电缆参照此原理进行选择和检验，不再重复选择和计算。5.2.1耙斗机电缆选择因耙斗机电缆随着碛头的延伸而延长，按机械强度（煤矿电工手册）初选电缆截面为MY0.38/0.66KV 350+116，按允许负荷电流验算，因耙斗机电缆上带有水泵，计算长期载流量应考虑水泵功率，所以P=（30+22）KW查表得：MY0.38/0.66KV 350+116电缆Iy=176A，满足IyIg 按允许电压损失校验电缆截面a.变压器电压损失计算该支线为KBSGZY40010/0.69KV变压器供电。查表得该变压器的阻抗分别为Z=0.04。变压器所带负荷电流为： 则变压器的电压损失为：则变压器的电压损失为UB=1.732ZIg=1.7320.04342.37=23.7(V)b.电缆电压损失计算在低压供电线路中，电缆电抗值与电阻值相比太小，计算可忽略不计。查得50 mm2矿用橡套电缆的每相每公里的电阻为R=0.448/Km。供电距离按L=0.5Km计算。 电缆电压损失为UZ=其中 则耙斗机电缆末端总的电压损失为UB+UZ=44.26(V) 由于电缆最远端允许电压损失为 690-(660-6605%)=63(V) 44.26(V) 故满足要求。按起动条件进行校验按起动条件进行校验a. 最小允许起动电压为 电动机在最小起动电压下的最小起动电流为 其中 则起动时电缆电压损失为b. 起动时变压器电压损失为 起动时总的电压损失为则有69052.5=637.5V487V 故满足起动条件要求。所以说选择耙斗支线电缆MY 0.38/0.66KV 350+116完全符合要求。第三节 电气保护整定计算由于电气保护设备较多，保护整定计算基本类似，这里将动力变压器的控制开关举例计算，其余计算过程（略）。详见风井区域电气开关过流保护装置整定计算表1.高压开关整定计算1.1短路保护计算：1.2过载保护计算：整定时限应以躲过最大负荷启动时间，取3s2.低压开关整定计算2.1短路保护计算： 2.2过载保护计算：整定时限应躲过最大设备启动时间，取3s2.3供电系统按最小两相短路电流进行验算时，各种保护装置的整定计算及其校验按下列方法和公式进行，然后列于附表中。 2.3.1最小两相短路电流计算 计算供电系统线路中各点两相最小短路电流时，短路电流值可根据变压器容量和电缆的换算长度从煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则的表中查得，以下简称细则。 电缆的换算长度计算方法： 式中-电缆总的换算长度，m； 、-换算系数，各种截面电缆的换算系数可从细则中查得； 、-各段电缆的实际长度。 2.3.2单台电动机额定电流计算公式如下： 2.3.3各类开关的整定值计算及其校验 KBZ系列馈电开关过电流继电器的整定计算 对保护电缆干线时按下面公式进行计算 （1） 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起动电流，A； -其余电动机的额定电流之和，A； -需用系数，取0.51。 对保护电缆支线时按下面公式进行计算 （2） 式中符号同公式（1） 用最小两相短路电流进行校验，其公式如下： （3） 式中-被保护干线或支线距变压器最远点两相短路电流值，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。 电子综合保护起动器的过流整定计算 过流整定值按下式确定 （4） 式中-电子保护器的过流整定，取电动机额定电流近似值，A； -电动机的额定电流，A。 用最小两相短路电流进行校验，其公式如下： （5） 式中-含义同公式（3）； -含义同公式（4）； 8-电子保护器短路保护动作值； 1.2-保护装置的可靠动作系数。 1200V及以下用熔断器作短路保护的起动器熔体额定电流的选择计算 对保护电缆干线时按下面公式进行计算 （6） 式中-熔体额定电流，A； 、-含义同公式（1）； 1.82.5-当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.82。 对保护电缆支线时按下面公式进行计算 （7） 式中各符号含义同公式（6）。熔体规格可从细则中查得。 对选用熔体进行校验，其公式如下： 47 （8） 式中-含义同公式（3）； 47-为保证熔体及时熔断的系数。 PBG系列高压开关的整定计算短路整定值的计算，按额定电流倍数整定，其歩长为1，分为1-10，确定整定值时，取其与计算值相近的较大档位，计算公式如下： （9） 式中-短路电流整定值，档位； 、-含义同公式（1）； -变压器变压比； -高开额定电流值，A。 过载电流整定值的计算，按额定电流倍数整定，其歩长为0.1，分为0.2-1.0，确定整定值时，取其与计算值相近的较大档位，计算公式如下： （10） 式中-过负载电流整定值，倍数； -同时运行负载电流之和，A； 、-含义同公式（9）。 整定值校验： （11） 式中-含义同公式（3）； -同公式（9）； -实际整定电流； 1.2-保护装置的可靠动作系数。 KBZ-500（630）A馈电开关的整定计算 短路整定值的计算，按开关额定电流倍数整定，其档位有1-10倍档，步长为1，确定倍数时，取其与计算值相近的较大倍数，计算公式如下： （12） 式中-短路电流整定值，倍数； 、-含义同公式（1）； -馈电开关额定电流值，A。 过载电流整定值的计算，按开关额定电流倍数整定，其档位有0.2-1.0倍档，步长为0.1，确定倍数时，取其与计算值相近的较大倍数，计算公式如下： （13） 式中-过负载电流整定值，倍数； -同时运行负载电流之和，A； -含义同公式（9）。 整定值校验： （14） 式中-含义同公式（3）； -实际整定电流； 1.2-保护装置的可靠动作系数。 根据以上计算方法，将供电系统中所选开关的保护装置整定计算列于表中。第四节 照明、通信、和信号1.照明1.1照明设计的原则与要求要求有合适的照度、照明均匀度、亮度对比；能限制眩光，有良好的显色性，照明稳定性和降低阴影，且应保证安全可靠，并便于安装、使用和维护。器材和电能消耗少，投资省。必须符合煤矿安全规程有关规程的规定。基于上述要求，进、回风斜井和斜坡均应安装照明。1.2照明光源与灯具选择照明选择荧光灯作为照明电光源，灯具选择矿用防爆型，型号为DGS10/127LA防爆冷光源高亮度荧光灯。1.3灯具的布置根据风井区域条件，在上下车场及耙斗机后方安装一盏防爆冷光源荧光灯，灯具安装在巷道顶部正中央，高度为2.5米左右。1.4照度计算采用查表法，查表得每平米需2W左右的照度，使用荧光灯减半为每平方米1W左右，每10米需安设功率为30W左右荧光灯，根据实际情况，按每20米安设一盏DGS10/127LA防爆冷光源高亮度荧光灯，整个巷道约需20盏，斜坡约需6盏。1.5照明供电系统的拟定照明供电电压拟为127V供电，采用ZBZ系列信号照明综合保护器，安设在上下车场，兼顾斜坡照明一起供电。1.6照明附属设备与保护装置的选择选用ZBZ系列信号照明综合保护器，主方电压为660/380V，负方为133V，ZBZ系列信号照明综合保护器内设电子保护装置进行短路、过负荷及漏电保护，且应做好主、辅接地，主、辅接地极敷设间距为5米上，并且每天试验漏电一次，其保护装置整定见风井区域电气开关过流保护装置整定计算表。1.7照明线路导线的选择与敷设主干线采用MY0.38/0.66KV 3*4+1*4橡套阻燃电缆，按每20米做一个三通接线盒，到灯的支线选用MYQ0.3/0.5KV 2*2.5橡套阻燃电缆。并按长时允许电流和允许电压损失检验电缆截面。2.通信进、回风斜井和斜坡通信采用KXJZ16-127声光对讲信号装置。按每100米设置一组，供电源为ZBZ系列信号综合保护器，安设在进、回风斜井巷道中部，向两边敷设通信电缆，通信电缆选用MYQ 0.3/0.5KV 3*2.5橡套阻燃电缆，ZBZ系列信号综合保护器的安装和电缆选择校验与照明电缆相同。另进、回风石门躲身硐室、进、回风斜井碛头、压风机处、井口检身房各应安装一部本质安全型程控电话。3.提升、运输、转载信号装置的种类和用途提升、运输信号装置选用防爆型声光对讲信号装置，型号为KXJZ16-127,此装置在打点时具有显示声音、光提示，并且每台声光对讲信号装置可以相互之间进行通话联系。附：风井区域电气开关过流保护装置整定计算表 15