第七章采区供电设备选择及其计算

煤矿电工学第七章采区供电设备选择及其计算普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/42第七章采区供电设备选择及其计算•采区供电设备选择及计算是采区供电设计的主要内容。采区供电设备的选择包括主变压器的选择、采区供电系统的拟定、高低压电缆的选择和高低压开关的选择。相关计算有负荷容量和负荷电流的计算、电压损失的计算、短路电流的计算和过流保护的整定计算。第四章矿井供电设备2019/10/43第一节设备选择前的准备第二节采区主变压器的选择第三节采区供电系统的拟定第四节采区低压电网短路电流的计算第五节高压电缆的选择第六节采区高低压电器的选择第七节采区高低压保护装置整定计算第七章采区供电设备选择及其计算第七章采区供电设备选择及其计算第一节设备选择前的准备普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社第四章矿井供电设备2019/10/45第一节设备选择前的准备•一、采区供电设计所需原始资料•二、参考资料•三、采区变电所、移动变电站位置以及工作面配电点的位置确定•四、采区供电系统的拟定第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/46一、采区供电设计所需原始资料1.矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。2.采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。3.采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。4.采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。5.电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线上的短路容量等。6.采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/47二、参考资料《煤矿安全规程》《煤炭工业设计规范》《煤矿井下供电设计技术规定》《矿井低压电网短路保护装置整定细则》《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则》《煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则》《煤矿电工手册》第二分册(下)《工矿企业供电设计指导书》各类有关的煤矿电气设备产品样本、各类供电教材。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/48三、采区变电所、移动变电站位置以及工作面配电点的位置确定•详见第一章第三节第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/49四、采区供电系统的拟定1.拟定供电系统的原则：基本原则就是保证供电的安全、可靠、质量和经济。具体要求如下：(1)电源电缆路数选择原则。一般采区变电所可采用单回路电源电缆，由采区变电所向移动变电站供电的单回电缆供电线路上，串接的移动变电站数不宜超过3个。不同工作面的移动变电站不应共用电源电缆。按《煤矿井下供配电设计规范》（GB50417-2007）规定：煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井的采区、下山采区、高产高效和综合机械化开采的采(盘)区；供电时，电源电缆不应少于两个回路，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担该采(盘)区负荷的用电要求。(2)设备台数选择原则。在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等最少。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4101.拟定供电系统的原则(3)开关台数选择原则1台启动器只控制1台低压用电设备；1台高压配电箱只控制1台变压器。当高压配电箱或低压启动器有3台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置2台进线高压配电箱。当双母线出线负荷较多时，可设置母线联络高压配电箱。(4)变压器台数选择原则采区主变压器的台数要尽量少，1台变压器满足要求时尽量选1台，这样可以减少高低压设备的数量及变电所硐室的开拓费用。下列情况需增加变压器台数：①变压器负荷较多，1台变压器容量不能满足要求时；②当工作面负荷较大，供电电压损失超过允许值，需采用移动变电站供电时；③向高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作供电，要求专用变压器供电时，专用变压器最多可向4套不同掘进工面的局部通风机供电；④不同电压等级的设备需要不同的变压器，当采区变电所的动力变压器多于1台时，应合理分配变压器的负荷。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4111.拟定供电系统的原则(5)高压接线方式选择原则。单电源采用单母线接线；双电源一般采用、单母线接线，若母线出线较多时，可采用单母线分段接线。(6)低压接线方式选择原则①由工作面配电点到各用电设备宜用辐射式。②上山及运输平巷的输送机宜用干线式。③高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作局部通风机须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）接线；备用局部通风机须由同时带电的另一电源接线。④其他掘进工作面和通风地点正常工作局部通风机可不配备安装备用局部通、风机，但正常工作局部通风机必须采用三专接线；或正常工作局部通风机配备1台同等能力备用局部通风机，两者电源须接自同时带电不同母线段的独立电源，且能自动切换。⑤供电线路走最短路线，但采煤工作面(机采除外)不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中禁设电缆，尽量避免回头供电。⑥大容量设备启动器应靠近配电点进线端，减小启动器间电缆截面。(7)照明设备选择原则。采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯，并且设照明变压器综合保护装置。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4122拟定采区供电系统•根据上述拟定原则和所选变压器的台数以及采区的实际情况，拟定相应的供电系统，并画出采区供电系统图。当供电系统有多种可行方案时，应经过技术经济比较后择优确定。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/413本节小结原始资料：矿井瓦斯等级、采区巷道布置图、机械设备布置图、机械设备电气技术数据、电源供电距离所需资料参考资料：设计规范、安全规程、整定细则、设计指导书、教材系统拟定原则电源线路数：单回路电源——一般双回路电源——高沼矿、高产高效矿设备台数：保证安全、可靠下尽可能少开关台数：①一台设备选一台开关；②≥3台开关设总开关变压器台数：①高沼矿≮2台（采变、局变）②综采≮2台（固变、移变）高压接线方式：单电源——单母线双电源单母线——出线少单母线分段式——出线多低压接线方式：辐射式——给配电点供电采用干线式——给输送机供电采用照明设备：隔爆照明灯、照明综合保护装置位置确定：采区变电所位采区中部，移变、配电点位工作面平巷第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/414思考题与习题•7-1从理论上说明提高采区供电电压等级的意义?•7-2简述采区供电系统的拟定原则？第七章采区供电设备选择及其计算第二节采区主变压器的选择普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社第四章矿井供电设备2019/10/416第二节采区主变压器的选择•一、变压器台数、型号的选择•二、变压器容量的选择第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/417第二节采区主变压器的选择一、变压器台数、型号的选择1.台数•采区主变压器的台数尽量要少，•有一类负荷（如分区水泵）时，变压器的台数不得少于两台，•对高沼矿按照“三专两闭锁”要求，局部通风机使用专用变压器。2.型号•硐室内的动力变压器，选择矿用隔爆型变压器。•顺槽及掘进巷道内，选择隔爆型移动变电站。3.额定电压一次侧额定电压应按照电源电压确定，二次侧额定电压按照1.05倍的用户额定电压确定。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/418二、变压器容量的选择1.采区变电所变压器容量计算计算公式如下：式中：成组计算负荷Pca=KdeΣPN成组额定负荷之和∑PIN=P1N+P2N+P3N+┅PiN、需用系数Kde，查需用系数表7-4加权功率因数COSΦTwm,查表7-4STwmcaTKPScoscaicacawmicaiwmcawmcaTwmPPPPPP212211coscoscoscos第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4192.变压器容量的确定根据所选变压器型号和所求变压器计算容量ST，选变压器即STN≥ST式中：所选变压器额定容量STN：查矿用变压器技术参数表7-1。举例：某高沼矿井普采工作面设备统计如表，试选择变压器型号、容量。采区电气设备技术数据序号设备名称额定电压额定功率额定电流11胶带机660v40kW48A12采煤机660v170kw195A13刮板机660v40kw48A14转载机660v40kw48A15乳化液泵660v55kW63A解：1）选择型号：∵井下有爆炸危险的环境∴选择隔爆型变压器2）选择低压侧额定电压：∵用电设备额定电压为660v，∴选择UN=660V3）选择容量：①∑PN=170+3×40+55=345kW②Kde=0.286+0.714×Pm/∑PN=0.286+0.714×170/345=0.64③查表7-4选取cosΦ=0.7④⑤查表7-2，选取STN=315kVAKVA3157.0345.640cosPKSNdeTΦ第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/420本节小结容量选择1.按照下式求变压器计算容量2.按照下式查取变压器额定容量STN≥ST型号选择：固定变选择KBSG矿用隔爆型，移变选择KBSGZY矿用隔爆型电压选择：一次侧额定电压应等于电源电压，二次侧额定电压等于1.05倍的用户额定电压。STwmcaTKPScos第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/421思考题与习题•7-3变压器的型号、台数如何确定？变压器容量选择步骤是什么？•7-4如何用需用系数计算负荷？第七章采区供电设备选择及其计算第三节低压电缆的选择普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社第四章矿井供电设备2019/10/423第三节低压电缆的选择•一、低压电缆型号、芯数和长度的确定二、低压电缆主芯线截面的选择第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/424一、低压电缆型号、芯数和长度确定1.低压电缆型号的选择电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：(1)支线一律采用表7-5所列阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用MYP、MCP、MZP系列的分相屏蔽阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。(2)固定敷设的干线应采用MVV系列铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。(3)采区低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。(4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。(5)照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆，非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4252.确定电缆的芯线数目•(1)干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。•(2)支线用电缆就地控制时，一般采用四芯电缆；远方控制和联锁控制时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。•(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并留有备用芯线。第七章采区供电设备选择及其计算2019/10/4263.确定电缆长度就地控制的支线电缆长度，一般取5m~10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式计算。Ｌ＝ＫｍＬｍ式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m~5m余量。当电