煤矿层运输上山掘进工作面供电设计说明书

阜矿（集团）公司清河门煤矿

343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面供电设计说明书

审 批：

机电副总工程师：

安 检 科：

通 风 科：

机 电 科：

队 长：

编 制： 张 春 辉

日 期 2012年9月15日

一、工作面自然状况：

1、本工作面为343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面。

2、掘进方法，采用风钻打眼爆破落煤，侧卸式装岩机→转至工作面刮板运输机→343区里段运输下山皮带运输机→343区北翼集中运输斜下皮带运输机二台→343区北翼集中出货道皮带运输机一台→反井储煤仓。

3、材料运输：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面采用343区里段总排下山绞车为动力运输材料。

4、通风方式：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，采用FBDNO6 2X5.5KW型对旋式局部通风机压入式通风。回风途径：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面→343区里段回风总排→-500回风总排。

5、本工作面瓦斯情况：本区域为高瓦斯区，存在着瓦斯和煤尘自然灾害。

6、甲烷传感器及甲烷断电仪的设置和使用：

（1）工作面监测分站设置在工作面风机联锁配电点，分站电源取自联锁开关电源侧。

（2）掘进工作面共设置甲烷传感器两个，一个安设距迎头不大于5.0m的巷道内，其报警浓度≥0.8％CH4，断电浓度≥1.5％CH4，复电浓度为1.0％CH4以下，另一个安设在距拉门口10-15m，其报警浓度≥0.8％CH4，断电浓度≥1.0％CH4，复电浓度为1.0％CH4以下。

（3）断电范围：掘进工作面及掘进工作面回风流整个非本质安全型电器设备。

（4）在343区里段回风总排设合流甲烷传感器一个，报警浓度≥1.5％CH4，断电浓度≥1.5％CH4，复电浓度为1.0％CH4以下，其断电范围为掘进工作面回风流整个非本质安全型电器设备。

三、工作面用电负荷统计表

设备名称

设备型号

额定功率（KW）

额定电压

（V）

额定电流

（A）

起动电流

（A）

台数

使用地点

刮 板

运 输 机

SGW--40T

2×55

660

2×60

720

1

343区北翼里段4-5.6层运输上山

信号、照明综保

ZBZ—4.0M

660

1

343区里段运输下山

侧卸式装岩机

33

660

36

1

343区北翼里段4-5.6层运输上山

∑Pe=

143KW

∑Ie=

156A

对旋式局部通风机

FBDNO6.0 —2X5.5

2X5.5

660

2X7

2X 56

1

343区里段运输上山

对旋式局部通风机

FBDNO6.0 —2X5.5

2X5.5

660

2X7

2X 56

1

343区里段运输上山

五、变压器的选择计算：

1、根据变压器的负荷按下式S=∑Pe.Ks/COSΦ计算。

式中：S―所用计算的电力负荷总的视在功率KVA，

∑Pe―所在用电设备额定功率之和KW，

KX―需用系数，掘进工作面取0.4，

COSΦ―电力负荷的平均功率因数,掘进工作面取0.6，

KS―变压器同时系数,一个工作面取1。

2、计算：

（1）B2变压器 ∑Pe.=143KW+75KW=218KW 其中：其它负荷为75KW

则S=218×0.4×1/0.6=145KVA

(2)B1 B3变压器 ∑Pe.=11+67=78KW 其中其他工作面负荷功率为 67KW

则S=78×0.4/0.6=52KVA

3、变压器型号确定：

B2变压器选择一台KBSGZY-800/6型移动变压器，

额定容量S=800KVA，

二次额定电压Ue=690V ， UR=0.563% ，UX=3.952%，

β=145/800=0.18 (负荷系数)

位置: B2变压器安装在343里段运输下山。

B1 、变压器选择一台KBSG—315/6移动变压器，

额定容量S=315KVA，

二次额定电压Ue=690V，

UR=0.69% ， UX=3.94%，

β=Sb/Seb=52/315=0.16 (负荷系数)，

位置： B1变压器安装在343里段下部变电所（已设）。

B3、变压器选择一台KBSG-315/6型移动变压器，

额定容量S=315KVA，

二次额定电压Ue=690V ，

UR=0.69% ， UX=3.94%，

β=Sb/Seb=52/315=0.16 (负荷系数)

位置: B3变压器安装在343里段下部变电所（已设）。

六、选择电缆截面，芯数及长度的计算：

1、电缆截面的选择

（1）电缆的正常工作负荷电流应等于或小于电缆允许持续电流，电缆允许载流量空气温度为25°C时为标准。

（2）向单台或两台电动机供电电缆，以电动机的额定电流或额定电流之和计算，即Ig=Ie ，或I=∑Ige，不考虑需用系数，采掘机械电动机的长时与小时容量不同时，取长时容量计算。

（3）向三台或三台以上电动机供电电缆，按需用系数法计算

3干线电缆所通过的工作电流Ig=Kx×∑Pe×1000/ COSΦ×√﹊×ue

3

式中:Ue-电网额定电压 660V，

Kx-需用系数0.4，

COSΦ—平均功率因数0.6

∑Pe-干线电缆所供电动机额定功率之和KW，

计算：

L1、 Ig=∑Ie = 156A

L2、 Ig=∑Ie = 156A

L3、 Ig=∑Ie= 5 A

L16、L17、 Ig=Ie= 6 A

L19、L20、 Ig=Ie= 6 A

L12 Ig=Ie= 36 A

L11 Ig=Ie= 120 A

L13、L15 Ig=13A，

2、电缆型号，电缆长度的选择确定，

（1）动力电缆一般选用四芯，采掘机械通讯系统电缆要根据控制方式选择并留有备用芯线，橡套电缆的接地芯线除作监测接地回路外，不得兼作其他用途。

（2）铠装电缆根据巷道的实际长度增加5%，橡套电缆增加10%。

（3）选择 : L1选择MY-3×70+1×25-200 M 电缆允许载流量215 A

L2选择MY-3×70+1×25-150 M 电缆允许载流量215 A

L3选择MY-3×6+1×6-200 M 电缆允许载流量46 A

L11选择MY-3×35+1×10-10 M电缆允许载流量135 A

L12选择MY-3×16+1×10-80 M电缆允许载流量84 A

L13选择MY-3×35+1×10-600 M电缆允许载流量135 A

L15选择MY-3×35+1×10-600 M电缆允许载流量135 A

3、高压电缆的选择计算

按式：Ig=[（KX×∑Pe×1000）/（COSΦ×1.732×Ue）]÷Kb

式中：∑Pe-所有用电设备额定功率之和KW,

Ue—额定电压V，Kb—变压器压比，

Ig 1=[0.4×143×1000/(0.6×1.732×660)] ÷8.7

=[57200/686] ÷8.7

=9.58 A

L 选择MYPTJ-3×50+3×16/3，电缆允许载流量170A。

三、按正常运行时计算网络的电压损失

1、变压器的电压损失，△UT=β（UR×COSΦ+UX×sinΦ）U2e/100

式中：β-变压器的负荷系数，β=IN/I2N=Sb/Seb,

U2e-变压器低压侧的负荷电压V

UR-变压器在额定负荷时电阻压降百分数，

Ux-变压器在额定负荷时电抗压降百分数。

COSΦ ,SinΦ-变压器负荷中的功率因数及相对应正弦值，

COSΦ=0.6 , SinΦ=0.8,

2、干线与支线电缆的电压损失

△UT=Pe×L1（R0+X0+tgΦ）/ Ue

式中：Pe-电动机的额定功率KW ,

L1-支线、干线电缆的实际长度KM ,

tgΦ-电动机的额定功率因数及相对应正切值， tgΦ=1.33。

RO-支线、干线电缆每公里电阻Ω/km ，

XO-电缆每公里电抗Ω/km，

3、允许电压损失值△U：

如变压器的空载电压为690V时，允许压降为7%时，76.2V

如变压器的空载电压为1200V时,允许压降为7%时,139.8V

4、计算：

1）B2变压器系统，

掘进工作面电压损失的计算

B2 ΔUt ΔU1 ΔU2 U4

B2

KBSEZY-800/6 MY -3×70-200m MY-3×70-150m MY-3×16-80M

143KW 143KW 33KW

a.变压器的电压损失ΔUT

ΔUT=?（URCOSф+UXsinф）U2e/100

=0.18(0.563％×0.6+3.952％×0.8) ×693/100

=0.3×3.499×693/100

=4.36V

b.ΔU1电压损失值

ΔU1=Pe×L1（R0+X0tgф）/Ue

=0.4×143×0.2(0.315 +0.078×1.33)/0.66

=11.44×0.4187 /0.66

=7.3V

c.ΔU2电压损失值

ΔU2=PeL2（R0+X0tgф）/Ue

=0.4×143×0.15（0.315+0.078×1.33）/0.66

=8.58×0.4187/0.66

=5.4 V

dΔ.U4电压损失值

ΔU2=PeL12（R0+X0tgф）/Ue

=33×0.08（3.69+0.095×1.33）/0.66

=2.64×（1.37+0.1197）/0.66

=2.64×3.816/0.66

=15.26 V

F.ΔU电压损失值

ΔU=ΔUT+ΔU1+ΔU2+ΔU3+ΔU4

=4.36+7.3+5.4+15.26

=32.32 V

3）B1变压器系统，

掘进工作面风机电压损失的计算

B1 ΔUt ΔU1 ΔU2

B1

KBSG-315/6 MY-3×35-600m MY-3×6-20m

11KW 11KW

a.变压器的电压损失ΔUT

ΔUT=?（URCOSф+UXsinф）U2e/100

=0.16(0.69×0.6+3.94×0.8)×690/100

=0.16×（0.414+3.152）×690/100

=0.16×3.566×690/100

=3.94 V，

b.ΔU1电压损失值

ΔU1=PeL1（R0+X0tgф）/Ue

=0.4×11×0.6×(0.616+0.084×1.33)/0.66

=2.64×0.727/0.66

=2.9 V

c.ΔU2电压损失值

ΔU2=PeL2（R0+X0tgф）/Ue

=11×0.02（3.69+0.095×1.33）/0.66

=0.22×（3.69+0.126）/0.66

=0.22×3.816/0.66

=1.27V，

d.ΔU电压损失值

ΔU =ΔUT+ΔU1+ΔU2

=3.94+2.9+1.27

=8.11V 合格

七、电缆选择计算结果表

序号

型 号

额定电压

（V）

额定电流

（A）

计算电流（A）

电压损失（V）

长 度

（M）

结 论

L1

MY-3×70+1×25

660

215

192

7.3

200

合格

L2

MY-3×70+1×25

660

215

192

5.4

150

合格

L3

MY-3×6+1×6

660

46

200

合格

L12

MY-3×16+1×10

660

84

36

15.26

80

合格

L11

MY-3×35+1×10

660

135

120

10

合格

L17

MY-3×6+1×6

660

46

6

1.27

20

合格

L16

MY-3×6+1×6

660

46

6

1.27

20

合格

L13

MY-3×25+1×10

660

135

13

2.9

600

合格

L15

MY-3×25+1×10

660

135

13

2.9

600

合格

八、短路电流的计算

1、依据《井下低压电网短路保护装置整定细则》，对使用变压器最远端进行最小两相短路电流计算，以校验馈电开关的灵敏系数。并根据公式Id3=1.15Id2（A）计算出变压器最近点的最大三相短路电流，校验馈电开关的分断能力。

2、系统三相短路容量按公式计算 SK（3）=50MVA，

则系统电抗值为XX=0.0095Ω

3、计算两相短路电流值公式：式中:∑R=R1/Kb2+Rb+R2

∑x=Xx+X1/Kb2+Xb+X2

Id2=Ue/2

Id2一两相短路电流值A，

ΣR、ΣX―短路回路内一相电阻、电抗值Ω，

Xx―根据三相短路容量计算的系统电抗值Ω，

R1、X1―高压电缆的电阻、电抗值Ω，

Kb―变压器的变压比，660V时取8.7，133V时取4.96（660/133），

Rb、Xb矿用变压器的电阻、电抗值Ω，

R2、X2―低压电缆的电阻、电抗值Ω，

Ue―变压器二次测的额定电压，660V按690V计算，1140V按1200V计算，

127V按133V计算。

短路点

系统电抗

变压器阻抗Ω

高压电缆阻抗 Ω

低压电缆阻抗Ω

总阻抗Ω

两相短路电流

三相短路电流

d

XXΩ

R

X

R

X

R

X

R

X

A

A

d1

0.0095

0.0135

0.1072

0.0189

0.0056

0.0326

0.0574

4012

4613

d2

0.0095

0.0135

0.1072

0.0189

0.0056

0.315

0.078

0.3426

0.1206

2876

3307

d3

0.0095

0.0135

0.1072

0.0189

0.0056

0.315

0.078

0.672

0.1927

2683

3085

d4

0.0095

0.0135

0.1072

0.0189

0.0056

1.37

0.090

2.4327

0.0711

1928

1067

d5

0.0095

0.0135

0.1072

0.0189

0.0056

3.69

0.095

0.876

0.1998

2076

2387

d6

0.0095

0.0126

0.0674

0.0189

0.0056

0.616

0.084

0.6672

0.1932

454

d7

0.0095

0.0126

0.0674

0.0189

0.0056

0.616

0.084

0.6672

0.1932

454

d8

0.0095

0.0126

0.0674

0.0189

0.0056

3.69

0.095

0.3712

0.2171

386

d9

0.0095

0.0126

0.0674

0.0189

0.0056

3.69

0.095

0.3712

0.2171

386

4、各短路点阻抗值及短路电流计算值

九 、电流继电保护的整定，

1、对于保护干线电缆电流整定，

馈电开关过流整定:Id≥IQe+KX∑Ie (电磁式或电子式)，

馈电开关过载整定：IZ≤∑Ie (电磁式或电子式)，

2、磁力起动器过载整定：IZ≤Ie （电子式），

磁力起动器过流整定：Id≤8Ie （电子式），

式中：Id - 过流保护装置的电流整定值A,

IZ - 过载保护装置的电流整定值A,

IQe– 容量最大电动机的起动电流A，

∑Ie–其它电动机的额定电流之和A，

KX – 需用系数， 掘进工作面取0.4，

Ie –电动机额定电流，

3、计算：

K1开关,IQe=720A ， ∑Ie=156 A，

则 Id≥IQe+KX∑Ie Iz≤∑Ie 整定值：

=720+0.4×156 =156 A Id=900 A (过流)

=782.4A (过流) (过载) IZ=210 A (过载)

K2开关,IQe=520A ， ∑Ie=156 A

则 Id≥IQe+KX∑Ie Iz≤∑Ie 整定值：

=720+0.4×156 =156 A Id=850 A (过流)

=782.4 (过流) (过载) IZ=170 A (过载)

K4 ∑Ie=156A，

则： Iz≤Ie

=156A （过载） 整定值: Iz=160A（过载）

K6开关,IQe=720A ， ∑Ie=156 A

则 Id≥IQe+KX∑Ie Iz≤∑Ie 整定值：

=720+0.4×156 =156 A Id=750 A(过流)

=782.4(过流) (过载) IZ=150 A (过载)，

K12开关 , Ie =120 A

则： Iz≤Ie

=120A （过载） 整定值: Iz=120A（过载）

K14开关 , Ie =36 A

则： Iz≤Ie

=36A （过载） 整定值: Iz=36A（过载）

Id=8Iz=8×36=288A（过流） Id=288A（过流）

K3、 K7开关,IQe=112A ， Ie=14A，

则 Id≥IQe+KX∑Ie Iz≤Ie 整定值：

=112+0.4×14 =14A Id=120A ( 过流)

=117.6(过流) (过载) IZ=15A ( 过载)

K5开关 Ie =7A

则： Iz≤Ie =7A（过载） 整定值: Iz=8A（过载）

Id=8Ie=8×8=64A（过流） Id=64A（过流）

K13、K15开关IQe=237A ∑Ie=90 A

则 Id≥IQe+KX∑Ie 整定值：

=237+0.4×90 Iz=90A (过载)

=273A(过流) Id=270A (过流)

4、继电保护装置整定的校验

馈电开关保护要求满足：Id2/Id≥1.5

电磁起动器电子保护要求满足：Id2/8IZ≥1.2

式中：Id2——被保护电缆距变压器最远端的两相短路电流A；

Id ——过电流保护装置电流整定值A；

IZ ——过载保护装置电流整定值A；

1.2、1.5——保护装置的可靠动作系数，如不能满足重新选择。

K1开关 d1点 4012/900=4.45

K2开关 d2点 2876/850=3.38

K6开关 d3点 2683/750=3.57

K6开关 d4点 1928/750=2.57

K15开关 d6点 454/270=1.68

K13开关 d7点 454/270=1.68

K5开关 d8点 386/64=6.03

K5开关 d9点 386/64=6.03

以上校验全部满足可靠动作系数， 合格。

十、信号照明综保整定计算：

1、信号变压器

采用ZBZ-4.0型信号综合保护装置，具有短路载频和过负荷，漏电保护功能。

2、继电保护的整定计算：

K8开关：声光组合信号4台，Ie=0.18A明荧光灯6盏Ie=0.16A

∑Ie=0.18×4+0.16×6=1.68A

一次侧熔丝电流整定值：IR=5A

二次侧熔丝电流整定值：IR=5A

载频保护整定在200M档。

3、短路电流的计算：

L5、电缆采用MY-3×6+1×6型200M。K=0.58

换算长度L=0.58×200=116M 查表得：Id（2）=75A

4、保护装置灵敏度校验：

KS1=75/5=15＞4 合格

十一、低压开关的选择

根据《煤矿安全规程》的规定，并满足采掘工作面电力变压器、电动机及馈电线路的正常运行及继电保护的条件进行选择

选择结果表

序号

型 号

额定电压

（V）

额定电流

（A）

过载整定

（A）

短路整定

（A）

用 途

K1

BXB-800

660

800

180

900

动力电源主授开关

K

KBZ—400

660

400

170

850

动力电源分歧开关

K4

KBZ-400

660

400

160

动力电源联锁开关

K6

KBZ—400

660

400

150

750

动力分歧开关

K12

QBZ—200

660

200

120

720

刮板机开关

K14

QBZ—63

660

63

36

288

侧卸车

K8

ZBZ—4.0M

660

17/3.5

5/5

照明信号开关

K3

KBZ—400

660

400

15

120

风机分歧开关

K5

QBZ—4X120F

660

120

2×8

2×64

风机开关

K7

KBZ—400

660

400

15

120

风机分歧开关

十二、信号系统

1、概述

⑴343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，信号系统均设置声光信号装置。

⑵343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面信号系统电源采用，ZBZ-4.0M型照明、信号综合保护装置。

⑶ 声光信号装置采用KXH127型声光信号装置，技术特征：UE=127V IE=0.18A。

⑷ 信号电缆（干线）采用MY-3×6+1×6型矿用电缆，负荷电缆采用MY-3×6+1×6型矿用橡套电缆。

⑸ 采用BHD2型矿用隔爆三（六）通接线盒与声光信号装置进行连接。

十三、照明系统

（1）343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，照明采用ZBZ-4.0M型照明信号综合保护装置作为照明电源。

（2）照明系统采用矿用隔爆型荧光灯，型号是DGY-20/127，技术特征：Ue=127V， Ie=0.15A。

（3）照明系统干线电缆采用MY-3×6+1×6型矿用电缆，负荷电缆采用MY-3×6+1×6型矿用橡套电缆。

（4）采用BHD2型矿用隔爆三（六）通接线盒和隔爆荧光灯进行连接。

（5）343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，每个转载点设一盏照明灯，配电点设二盏照明灯，牌板处设二盏照明灯，刮板运输机每隔50米设一盏照明灯。

（6）照明系统开关电源和工作面运输机开关电源，取自同一联锁开关电源。

（7）刮板机信号实行区间分段，运行时不得相互干扰，运行时不得互相干扰。

十四、其它安全技术问题

1、合理安装风电和瓦斯电闭锁装置，安装时必须由专职电工按要求正确安装并有记录。

2、当工作面瓦斯超限，局扇停风时，工作面及工作面回风巷内所有非本安电源立即断电。。

3、工作面各台运输机信号区段内联系开停，避免误操作。

4、对井下保护接地系统的电阻必须满足《煤矿安全规程》的规定，并定期进行测试。

5、对井下漏电、过流、接地保护装置必须进行正确整定与定期校验其灵敏性。

6、如有欠缺及遗漏之处，应参照《煤矿安全规程》、《机电设备施工标准》严格执行。