煤矿综采工作面供配电系统设计

王歆儒，李玉忠

（太原西峪煤矿，山西 太原 030009）

煤矿综采工作面供配电系统设计

王歆儒，李玉忠

（太原西峪煤矿，山西 太原 030009）

根据矿井综采工作面供配电系统的原有设备，确定了负荷类型和供电电源，通过负荷计算．对回采系统供配电系统进行了设计，包括回采工作面变压器系统、高低压供配电系统、电气设备整定、接地保护系统、电缆敷设等。

供配电；设备选择；供电保护

随着煤矿机械化程度的提高，综采工作面装机总容量不断增加，供电负荷逐渐加大，对矿井的供电安全性提出了更高的要求。煤矿所有机电设备选型及容量整定必须符合《煤矿安全规程》《煤矿供电手册》规定，使得矿井供电可靠性较大程度得到保障。

1 综采工作面电源

进风顺槽设备列车一列，10kV高压电源引自中央第二配电室，馈出一趟MYPTJ3×35mm2高压电缆提供，经进风顺槽敷设至工作面设备列车，回采工作面选择三台矿用隔爆型移动变电站（KBSGZY-1000/10/1．2kV两 台、 和KBSGZY-630/10/0．69kV一 台）， 两 台KBSGZY-1000/10/1．2kV移变以1140V电压向工作面乳化液泵站、喷雾泵站、采煤机、前后刮板输送机、破碎机、转载机供电，KBSGZY-630移变以660V电压向工作面顺槽带式输送机、注水泵、排水泵、调度绞车、回柱绞车等设备供电。

2 设备选型

2.1 变压器

（1）工作面进风设备列车装设的1# 10kV/1．2kV变压器的选择：

负荷统计：前溜360kW、乳化液泵2×125kW、采煤机600kW∑Pe＝180×2+2×125+600＝1210kW。

需 用 系 数 的 选 择：Kx＝0．4＋0．6×Pmax/∑Pe=0．4＋0．6×240/1210=0．52。

功率因数的选择：cosφ的选取查《煤矿供电》取cosφ＝0．7。

变压 器 容 量的选 择：S=Kx∑Pe/cosφ=0．52 ×1210/0．7=899KVA。

现有设备选KBSGZY-1000/10/1．2变压器满足供电运行。

同理工作面进风设备列车装设的2# 10kV/1．2kV变 压 器 的 选 择：S=Kx∑Pe/cosφ=0．55×627/0．7 =492KVA

660V系 统 设 备 变 压 器 选 择：S=Kx∑Pe/ cosφ=0．56×590/0．7=472KVA， 现 有 设 备 选KBSGZY-630/10/0．69变压器满足运行供电。

2.2 电缆

电缆长度的确定：由公式 Ls=K×L

式中：L——巷道长度；

K——增长系数(橡套电缆取1．1，铠装取1．05)。高压电缆的选择：

（1）供电系统高压电缆的选择：负荷统计：前溜360kW，采煤机600kW，转载机160kW，破碎机110kW，乳化液泵2×125kW ，后溜320kW，喷雾泵37kW，∑Pe=2×360+600+160+110+250+37=1877 kW， Kx=0．4+0．6×240/1877=0．48。

持续工作电流：

（2）低压电缆干线的选择。原则：电缆实际流过的长时电流必须小于或等于电缆允许的长时载流量；橡套电缆经常移动，应满足机械强度要求的最小截面。选型方法参照高压电缆方法。

2.3 采区高低压电气设备

660V供电系统，选用BKD16-400型矿用隔爆型馈电开关，额定电流分别为400A、具有漏电闭锁、短路、过载等保护功能；调度绞车选用QBZ-80N型隔爆可逆真空磁力起动器；乳化液泵站、破碎机、刮板运输机及转载站选用 QJR-400/1140型隔爆兼本质安全型真空软启动器控制；采煤机选用QJR-400/1140S型隔爆兼本质安全型真空开关控制。10kV高压配电装置整定高压配电装置过载保护动作电流的整定值按照躲过最大负荷电流确定；短路保护动作电流的整定值按照躲过最大一台电动机的起动电流和其余设备的正常工作电流之和确定，并按照高压线路末端最小两相短路电流校验可靠动作系数不小于1．5。井下电压等级为10kV、1．14kV、660V、127V。

2.4 短路电流计算

计算公式及参数：

Ue：变压器二次侧额定电压；Rb、Xb：变压器的电阻、电抗；

KL： 矿用变压器的变压比；Xx：根据三相短路容量计算的系统电抗值；R1、X1：高压电缆的电阻电抗值；R2、X2、Sd：开关短路容量；

移变二次出口端短路电流Id6(2)；

电源电抗：XK=Up2/Sd=100/216=0．46Ω；

线路电抗：XL1=0．07×1=0．07Ω；

XL2=0．08×0．56=0．045Ω 。

线路电阻：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变压器：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，

总阻抗Z=√(∑X2+∑R2)＝0．088Ω，

两相短路电流Id(2)=Ue/2Z＝3750A。

2.5 低压配电装置整定

低压配电装置过载保护动作电流及短路保护动作电流的整定值按照以下公式计算：

IOP：电流整定值(A)；Krel：可靠系数，速断整定时取6，过载整定时取1．1；Im：计算电流（A）；

低压配电装置过载保护动作电流的整定值按照躲过低压侧最大负荷电流确定；短路保护动作电流的整定值按照躲过低压侧最大一台电动机的起动电流和其余设备的正常工作电流之和确定，并按照低压线路末端最小两相短路电流校验可靠动作系数不小于1．2。

负荷开关及馈电开关的整定和校验。

控制660V系统总开关BXB-800/1140-660，最大一台电机功率200kW，IQ=804A。

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

3 供配电系统的保护

开关设备保护：一是机电设备保护。二是接地保护。所有局部接地极和电气设备的保护接地装置均可靠连接，并同主接地极相连，形成井下总接地网。进风配电点处、回风风门外分路开关处、设备列车前后各设一处长1．5m、直径不小于35mm2镀锌铁管局部接地极，进回、风照明信号综合保护均设一处辅助接地极。接地网上任一点的接地电阻均不应超过2Ω。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值不超过1Ω。电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、金属构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮及屏蔽护套等均设有保护接地。

[1]李虎伟．矿山供电技术[M]．中国矿业大学出版社,2008．

[3]李树伟．矿山供电[M]．北京:中国矿业大学出版社,2006．

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1671-0711（2017）08（下）-0127-02