二盘区主运大巷延伸供电设计

伊泰集团

伊泰宝山煤矿二盘区

主运延伸综掘工作面供电设计报告书

巷 道 名 称： 二盘区主运延伸 总 工 程 师： 崔宣存 机 电 矿 长： 邹增仁 编 制 人： 李敏吉 施 工 负 责 人： 张喜来 编 制 日 期： 2012年3月19日

审 批 意 见

审批单位及人员签字：

总 工 程 师： 年 月 日 安 全 矿 长： 年 月 日 生 产 矿 机 电 矿 安 监 安 质 生 技 机 电 机 运 综 掘 长： 长： 站： 科： 科： 科： 队： 队：

年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 日 日 日 日 日 日 日 日

会 审 意 见

一、主要存在问题：

目 录

一 概况-------------------------------------------------------------------------------------1 二 供电系统设计法律、法规依据----------------------------------------------------1 三 设备负荷统计-------------------------------------------------------------------------2 四 变压器容量计算----------------------------------------------------------------------4

1、移动变电站的选型及容量校验-----------------------------------------------4 五 电缆的选择与校验-------------------------------------------------------------------5 1、高压干线电缆的选择与校验--------------------------------------------------5 2、高压支线电缆的选择与校验--------------------------------------------------8

3、局扇专供变压器高压电缆的选择与校验----------------------------------10 4、低压电缆的选择与校验-------------------------------------------------------13 六 高、低压电器设备的选择-------------------------------------------------------15 1、支线用高压开关的选择-------------------------------------------------------15

2、线路保护用馈电开关的选择-------------------------------------------------15 3、设备控制用电磁起动器的选择----------------------------------------------15 七 开关过流保护整定计算----------------------------------------------------------16

1、短路电流计算-------------------------------------------------------------------16 2、开关过电流保护整定值的计算----------------------------------------------18 八 附录

1、低压网络两项短路电流计算图 2、移动变电站参数图表

3、二盘区主运延伸掘进工作面供电系统图 4、二盘区主运延伸掘进工作面机电设备布置图

一 概况

本供电设计计算服务于二盘区主运延伸、二盘区辅运延伸及其两者联巷在工程掘进过程中机电设备、电缆的选择；供电参数的选择及校验以及供电过程管理。

1、编写依据：《内蒙古伊泰宝山煤矿初步设计说明书》、《宝山煤矿二盘区主运延伸掘进作业规程》

1、 巷道地质情况：巷道倾角1~4度，无大地质构造，全断面煤，硬度f﹤7，

巷道有少量涌水，平均3m3/h，最大时10m3/h。 2、 巷道断面：4.8×2.6m2。

3、 掘进工程量：二盘区主运延伸900米，二盘区辅运延伸100米。 4、 运输方式：掘进初期综掘机落下的煤用防爆装载机装防爆无轨胶轮车运至

二盘区联巷40T刮板运输机转载到主运皮带运到地面。当巷道掘进进尺达到安装皮带的长度时，安装DSJ-80/90型胶带输送机，经二盘区主运胶带输送机转载到主运皮带运到地面。

5、 通风风量：根据《宝山煤矿二盘区主运大巷延伸掘进作业规程》工作面需

风量460m3/h；风速：0.25＞V＜4m/S的要求，决定选用FBD№6.3/2×30型

对旋轴流式局扇一台，其额定风量为460m3~560m3/h；风压3135~5700 Pa，满

足供风要求。

6、 供、排水：巷道前进左侧铺设两趟∮108钢管和一趟∮50钢管。两趟∮108

钢管一趟用做供水，另一趟用做排水。一趟∮50钢管用做压风管路。 7、 掘进作业采用“两班生产，一班检修”的工作制度，日计划进度25米。 二 供电系统设计法律、法规依据

1、本设计供电系统图使用的图例、图标依据《煤矿电气图专用图形符号》 （MT／T 570—1996中华人民共和国煤炭工业部1996—12—03批准 1997—10

符合要求。

b按电缆首端发生三相短路时校验热稳定性

该电缆首端确定在井下中央变电所该线路控制柜上，其短路时热稳定要求的最小截面可由下式计算

Amin?Ik?3?tfC

式中 Amin-------电缆短路时热稳定要求的最小截面 mm2

IK?3?------三相最大稳态短路电流 A

tf-------------短路电流假象作用时间 S

C-----------热稳定系数，

在供电系统以最大运行方式运行时的三相最大稳态短路电流为：

SX50IK?3????2?887KA

3?Ue3?10式中 Sx-----系统三相短路容量，一般矿井系统三相短路容量可取50MVA

由于井下电气保护中的短路保护动作时间都设置为瞬时，一般不会超过0.25S,所以根据《煤矿电工手册》矿井供电下册推荐tf值可取0.25S

根据供电电压等级；铜芯电缆线路中间有无接头和短路允许最高温度

由《煤矿电工手册》矿井供电下册查得 C=93.4 电缆短路时热稳定需要的最小截面：Amin?Ik?3?tfC?2887?0.25?15.45mm2 93.4 计算得出最小的电缆短路时热稳定需要截面不小于15.45mm2而按负荷所选的电缆截面为铜芯95 mm2＞15.45mm2 短路热稳定校验合格 C按电压损失校验电缆截面

高压电缆的电压损失ΔU%为：

?U%?K?P?L10U2e?R0?X0tg??%?0.6??477?1543.5??3.0210?102?(0.217?0.069?1.02)%

?1.052%ΔU%=1.052＜5% 校验合格

式中： ΔU%------------电缆线路的电压损失百分数 p---------------------负荷功率， KW

Ue-----------------------电缆线路的额定电压 KV

R0-----------------------电缆线路单位长度的电阻（由《煤矿井下用电

缆选择细则》查取0.217?/km

X0-----------------------电缆线路单位长度的电抗（由《煤矿井下用电

缆选择细则》查取0.069?/km

tg?-----------------------负荷功率因数cos??0.7时的正切值tg??1.02

2、局扇专供变压器高压电缆的选择与校验

（1）电缆型号的确定

局扇专供变压器用高压电缆起始点为井下中央变电所，型号选为MYPTJ 6/10KV型移动屏蔽橡套电缆 。

（2）电缆长度的确定

根据公式 L=KLO=1.05×2577=2705.8 m 式中 L---------------电缆计算长度 m K--------------电缆增、减系数 取1.05 LO-------------电缆敷设路径长度 m

(3)高压电缆截面的确定

a按持续允许负荷电流选择、校验 选择要求: KIg ≥Ie

式中 Ig--------------环境温度为25℃时电缆允许的载流量 A K--------------环境温度不同时载流量的修正系数 Ie-------------通过电缆的最大持续工作电流 A 高压电缆最大持续工作电流为：Ie?kx?Pe3?Ue?cos?Pj?0.65??3?60?3?10?0.7?9.6A

式中 Ie-------电缆最大持续工作电流 A

Kx------同时系数

Kx取0.65（由《煤矿电工手册》矿井供电下

册查得）

?Pn-------总负荷功率 kw （本次计算取

主运,6205主运)

Ue--------电缆的额定电压 KV

180KW，其中6206

cos?pj-------加权平均功率因数 co?spj=0.7（由《煤矿电工手册》

矿井供电下册查得）

本矿井下环境温度最高时一般不会超过25℃，所以，K值可取1，选

用的MYPTJ-3×35+1×16/10型移动屏蔽橡套电缆，允许载流量为138A＞9.6A符合要求。

b按电缆首端发生三相短路时校验热稳定性

该电缆首端确定在井下中央变电所该线路控制柜上，其短路时热稳定要求的最小截面可由下式计算：Amin?Ik?3?tfC

式中 Amin-------电缆短路时热稳定要求的最小截面 mm2

IK?3?------三相最大稳态短路电流 A

tf-------------短路电流假象作用时间 S

C-----------热稳定系数，

在供电系统以最大运行方式运行时的三相最大稳态短路电流为：

IK?3??SX50??2?887KA 3?Ue3?10式中 Sx-----系统三相短路容量，一般矿井系统三相短路容量可取50MVA

由于井下电气保护中的短路保护动作时间都设置为瞬时，一般不会超过0.25S,所以根据《煤矿电工手册》矿井供电下册推荐tf值可取0.25S

根据供电电压等级；铜芯电缆线路中间有无接头和短路允许最高温度

由《煤矿电工手册》矿井供电下册查得 C=93.4 电缆短路时热稳定需要的最小截面：Amin?Ik?3?tfC?2887?0.25?15.45mm2 93.4 计算得出最小的电缆短路时热稳定需要截面不小于15.45mm2而按负荷所选的电缆截面为铜芯35mm2＞15.45mm2 短路热稳定校验合格 C按电压损失校验电缆截面

高压电缆的电压损失ΔU%为：

?U%?K?P?L10U2e?R0?X0tg??%?0.65??3?60??0.2705810?102?(0.588?0.078?1.02)%?0.211%ΔU%=0.211＜5% 校验合格

式中： ΔU%------------电缆线路的电压损失百分数 ?P---------------------负荷功率， KW

Ue-----------------------电缆线路的额定电压 KV

R0-----------------------电缆线路单位长度的电阻（由《煤矿井下用电

缆选择细则》查取0.588?/km

X0-----------------------电缆线路单位长度的电抗（由《煤矿井下用电

缆选择细则》查取0.078?/km

tg?-----------------------负荷功率因数cos??0.7时的正切值tg??1.02

3、低压电缆的选择与校验

以综掘机电控箱电源电缆截面选择为例说明选择过程，其他电缆的选择过程略，选择结果详见其他电缆的选择校验结果一览表（表4） (1) 根据截面载流量选择

向综掘机电控箱供电电源电缆的最大持续工作电流Ie为：

Ie?kx?Pe3?Ue?cos?Pj?0.6??160?90?11+15+40+16?3?0.66?0.7?248.9A

本矿井下环境温度最高时一般不会超过25℃，所以，K值可取1，根

据结果决定选用MYP -3×95+1×35型矿用屏蔽移动电缆电缆，允许载流量为250A＞248.9A符合要求。

(2) 按正常工作时允许的电压损失校验电缆截面

KBSGZY-500/10型移动变电站变压器技术参数见矿用隔爆型移动式变压器使用说明书。

变压器的电阻压降百分值：Ur??P3800%??%?0.76% 10S10?500式中 Ur----变压器绕组电阻压降百分值%；ΔP----变压器短路损耗W；

S-----变压器额定容量KVA；（ΔP、 S均由变压器参数查得）变压器

的电抗压降百分值

Ux?Ud2?Ur2?5.52?0.762?5.45%

式中 Ux----变压器绕组电抗压降百分值%； Ud-----变压器阻抗电压%； （Ud均由变压器参数查得） 变压器绕组电压损失

St477Urcos?pj?Uxsin?pj????0.7?0.76?5.45?0.71?Se.t500?Ut?U2e??0.69?0.289V

100100ΔUt----变压器绕组电压压降V；U2e----变压器二次额定电压V St-----变压器的负荷容量 KW Se2-----变压器额定容量 KVA

sin?-------加权平均功率因数cos??0.7时的正弦值sin??0.71

电缆线路的电压损失：

0.6?477?103?0.60PL?U1???0.346?0.078?1.02??110.7V?R0?X0tg??? U2e660P------电缆所带设备功率总和KW L-----电缆长度 Km根据线路电压

损失计算电缆长度不能大于0.6KM

R0 、X0-------MYP-3×70+1×35型电缆的单位长度电阻和电抗（由《煤矿井下

电缆选择细则》查得）

所以本低压回路总的电压损失ΔU为：

ΔU=ΔU1+ΔUT =110.7+0.289=110.989 660电网允许电压损失为:

ΔU=690-660(100-10)%=96V＞110.989V

所以 ，MYP-3×70+1×25型电缆的电缆截面满足电压损失的要求。

电缆选择校验结果一览表 （表4）

序号 电缆型号 单位 m m 数量 600 110 负荷名称 综掘机电源线 空压机电源线 装机计算工作允许长功率 电流（A） 时工作（KW） 电流（A） 370.5 170.8 215 55 68.73 110 1 MYP-3×70+1×25-660 2 MYP-3×25+1×16-660

MY-3×16+1×10-660 MYP-3×50+1×25-660 MYP-3×25+1×16-660 MY-3×6+1×4-660 MY-3×6+1×4-660 MY-3×6+1×4-660 MY-3×10+1×6-660 MYP-3×25+1×16-660 MYPTJ-3×95+1×35/10 12 UYPJ-3×35+1×16/10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 m m m m m m m m m m 16 120 30 25 2 45 135 150 500 2876 空压机负荷线 胶带机电源线 胶带机负荷线 绞车电源线 潜水泵电源线 潜水泵电源线 潜水泵电源线 主运局部通风机电源 高压干线电缆 55 90 90 7.5 4 4 15 2×30 1480 180 68.73 96 96 5.12 5.12 5.12 18 64 75.68 9.64 110 110 110 28 28 28 36 110 260 138 2577 局扇专供移变高压电缆 六 高、低压电器设备的选择 1、高压支线用高开的选择

由于高压进工作面，未能实现风电闭锁、瓦斯点闭锁和高压支线回路检修需要在，在支线始端设置高压开关，我矿井下使用BGP2-200/10型高压配电装置，额定电流200A,额定电压10KV。当电路中出现过载、短路、断相或漏电故障时能够自动切断电源；当工作面出现停风或瓦斯超限时能自动切断电源实现闭锁。 2、线路保护用馈电开关的选择

线路保护用馈电开关，我矿井下使用BKD16-400Z/1140(660)矿用隔爆型智能化真空馈电开关，额定电流400A,额定电压660V。当电路中出现过载、短路、断相或漏电故障时能够自动切断电源 3、设备控制用电磁起动器的选择

皮带机、空压机控制开关选用QBZ-120/660型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能。

水泵控制开关选用QJZ-60/660和QBZ-80/660型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能。

局扇控制开关选用QBZ-120+120/660 型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能,能实现风电闭锁。详情请见供电系统图和设备布置

示意图。

七 开关过流保护整定

1、短路电流计算

按《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》的要求，根据开关保护装置的保护对象和目的确定短路点，然后计算出各短路点的短路电流 ，用于灵敏度的校验。

以掘进机电源线路末端Id(2)点两项短路电流采用计算法计算为例，说明计算过3程，其他各点短路电流的计算过程略，计算结果见“其他各点两项短路电流计算结果一览表”表5

采区供电设计两项短路电流的计算可从井下中央变电所高压馈出线首端算起。详见（短路电流计算图）

(2)两项短路流根据公式Id?U2e2(?R)?(?X)22求得

12bb2?R?R/K12式中 Id3 ?X?X?X/K?X?X

----两项短路电流 A ?R、?X----短路回路内一相电阻、

2b?Rb?R2

?电抗值总和Ω

X?----根据三相短路容量计算的系统电抗值 Ω 本次计算三相短路容量取 50MVA 查《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》附录二表1Xx取0.0288

R1、X1------高压电缆的电阻电抗值Ω Kb----移动变电站变压比

Rb、Xb------移动变电站电阻、电抗值Ω U2e----移动变电站二次额定电压V

（1）高压电缆的阻抗及电抗

R1=R0·L=0.217×2.2229=0.4823Ω

X1=X0·L=0.069×2.2229 =0.1533Ω

L-------电缆计算长度 Km R0、X0----高压电缆线路单位长度的电阻、电抗

值（由《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》附录二表2查取0.217?/km、0.069?/km

（2）变压器的阻抗及电抗

Rb=0.0056Ω

Xb=0.0415Ω由《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》附录六表

19查取

（3）低压电缆的阻抗及电抗

R2=R0·L=0.315×0.6=0.1890Ω

X2=X0·L=0.078×0.6=0.0468Ω

L-------电缆计算长度Km R0、X0----低压电缆线路单位长度的电阻、电抗值（由《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》附录三表5查取0.247?/km、0.075?/km

(4) 变压器变比 Kb?10000?14.49 690 （5）短路回路内一相电阻、电抗值总和Ω

?R?R1/Kb2?Rb?R2?2b0.4823?0.0056?0.1890?0.1968? 2(14.49)0.1533?X?X??X1/K?Xb?X2?0.0288?(14.49)2?0.0415?0.0468?0.1178? （6）两项短路电流

Id(2)?U2e2(?R)?(?X)22?2690?0.1968???0.1178?22?1504A

用上述相同方法求得其它供电线路各短路点短路电流值见表5

其他各短路点两项短路电流计算结果一览表 表5

(2)(2)(2)(2)短路点 Id(A) 短路点 Id(A) 短路点 Id(A) 短路点 Id(A) (2)Id0 11247 7979 7580 763 963 (2)Id5 413 1732 21 335 3584 (2)Id10 2410 1547 1071 1547 3194 (2)Id15 710 1028 679 679 3538 (2)Id1 (2)Id2 (2)Id3 Id(2)6 (2)Id7 (2)Id8 Id(2)11 (2)Id12 (2)Id13 (2)Id16 (2)Id17 (2)Id18 (2)Id4 (2)Id9 (2)Id14 (2)Id19 2、开关过电流保护整定值的计算

开关保护最终计算整定结果见开关过流保护定值表 （表6） （1）BGP2-200/10型高压配电装置过电流保护器的整定计算 a高压过电流保护装置的整定计算

该高压配电装置使用WGZB-1型智能化多功能综合保护器,保护整定范围：过载保护0.2～1.4倍Ie；短路保护1.6～10倍Ie。

1、过载保护按下式计算整定值： IZ??Ie?Kx?Pe3Uecos?jp=0.6??261?15?4?4?55?90?4?1.2??1033?10000?0.7?21.48A

Iz21.48n???0.1074 取0.2倍

Ie2002、短路保护按下式计算整定值：

IdZ??(IQe??Ie)KbKx?P?Pde1????7???Kb?3U2eCOS?3U2eCOS?pj??33?1160?100.58?369?10??7??14.49?3?660?0.863?660?0.7???97.08A?

Iz97.08n???0.4854 取5倍 Ie200

I??d011247K???14.28?1.5 合格

3、灵敏度校验：Idz4?2002式中：

IZ、Idz------分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上

（2）KBSGZY-500/10型移动式变电站过电流保护装置的整定计算 a高压侧过电流保护装置的整定计算

该移变高压侧使用PBG1-630/10型高压配电装置，配GZBY-1型高压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护0.2～1.0Ie步长0.1；短路保护1～10倍Ie步长1。

1、高压侧过载保护按保护变压器计算整定值：

IZ?I1e?28.87A

n?Iz28.87??0.5 7 取0.6A Ie502、高压侧短路保护按下式计算整定值：

IdZ?(IQe??Ie)KbKx?P?Pde1????7???Kb?3U2eCOS?3U2eCOS?pj???1160?1030.6?317?103????7????95.02A14.49?3?660?0.863?660?0.7?

Idz95.02n???1.9 取3倍 Iz503、灵敏度校验：式中：

K?I?2?d13KbIdz?79793?14.49?3?50?2.12?1.5 合格

IZ、Idz------分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上

B低压侧过电流保护装置的整定计算

该移变低压侧使用BXD1-500/1140(660)型低压保护箱，配DZBY-1型低压电 网综合保护器,保护整定范围：过载保护0.2～1.0Ie步长0.1；短路保护1～10

倍Ie步长1。

1、低压侧过载保护按下式计算整定值：

0.6?477?103IZ??I2e??357.6A

3U2ecos?jp3?660?0.7n?Iz357.6??0.7152Ie500Kx?Pe

取0.7A

2、低压侧短路保护按下式计算整定值：

?Kx?P?PdeIdZ??IQ??Ie???7????3U2eCOS?3U2eCOS?pj????160?100.6?317?10???7????1376.9A3?660?0.863?660?0.7??33

Idz1376.9 n?I?500?2.7538 取4倍

z3、灵敏度校验：式中：

K?I?2?d2Idz7580??5.05?1.5 合格 3?500IZ、Idz------分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上

（3）KBSGZY-200/10型移动式变电站过电流保护装置的整定计算 a高压侧过电流保护装置的整定计算

该移变高压侧使用KBG-315/10型高压配电装置，配GZBY-1型高压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护10～315A；短路保护1～10倍IZ。

1、高压侧过载保护按保护变压器计算整定值：

IZ?I1e?11.55A

取11A

2、高压侧短路保护按下式计算整定值：

IdZ??(IQe??Ie)KbKx?P?Pde1????7???Kb?3U2eCOS?3U2eCOS?pj??33??160?1060?10??7????32.55A14.49?3?660?0.893?660?0.89?

Idz32.55n???2.95 取4倍 Iz113、灵敏度校验：式中：

K?I?2?d143KbIdz?31943?14.49?4?11?2.89?1.5 合格

IZ、Idz------分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上

B低压侧过电流保护装置的整定计算

该移变低压侧使用BXB-800/1140(660型低压保护箱，配DZBY-1型低压电 网综合保护器,保护整定范围：过载保护10～800A；短路保护1～10倍IZ。

1、低压侧过载保护按下式计算整定值：

1?60?103IZ??I2e???58.97A 取58A

3U2ecos?jp3?660?0.89Kx?Pe2、低压侧短路保护按下式计算整定值：

?Kx?P?PdeIdZ??IQ??Ie???7????3U2eCOS?3U2eCOS?pj????60?1030.62?60?103???7????459.3A3?660?0.893?660?0.7??

Idz459.3n???7.9 取5倍 Iz58I??d161028K???4.4?1.5Idz4?583、灵敏度校验： 合格

2

式中：

IZ、Idz------分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上

（4）KBD-400Z/1140(660)型智能真空馈电开关过电流保护装置的整定计算 该智能真空馈电开关使用WZB-6型微机监控保护装置，保护整定范围：过流保护10～400A；速断保护1～10倍Ie。

1、过流保护按下式计算整定值： IZ??I2e?Kx?Pe3U2ecos?jp?0.6??160?90?11?15?4?4?90?4?1.2??1033?660?0.7?284.3A

取284A

2、速断保护按下式计算整定值：

?Kx?P?PdeIdZ??IQ??Ie???7?????3UCOS?3UCOS?2e2epj???160?100.6?317?10???7????1338.5A3?660?0.893?660?0.7??33

Idz1338.4n???3.346 取3倍

Iz4003、灵敏度校验：

K?I?2?d6Idz1892??1.57?1.54?400 合格

（5）控制空压机用QBZ-120/1140(660)型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算

该真空电磁起动器使用JDB-120A型电动机综合保护器，过流保护整定范围 33～120A。

1、过流保护按下式计算整定值：

Iz?Ie?60A 取60A 式中：Ie-------电动机额定电流A

?2?Id71732K???3.6?1.28Iz8?60 2、灵敏度校验： 合格

（6）控制皮带机用QBZ-120/1140(660)型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算

该真空电磁起动器使用JDB-120A型电动机综合保护器，过流保护整定范围 33～120A。

1、过流保护按下式计算整定值：

Iz?Ie?96A 取96A 式中：Ie-------电动机额定电流A

2I??d103584K???4.67?1.28Iz8?962、灵敏度校验： 合格

（7）控制皮带机张紧绞车用QBZ-80/1140(660)N型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算

该真空电磁起动器使用JDB-80B型电动机综合保护器，过流保护整定范围 5.5～80A。

1、过流保护按下式计算整定值：

Iz?Ie?94.6A 取90A 式中：Ie-------电动机额定电流A

2I??d103584K???4.97?1.28Iz8?902、灵敏度校验： 合格

（8）控制皮带机张紧绞车用QBZ-120/1140(660)N型真空电磁起动器过电流

矿用电缆载流量（25℃下）

2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 导体标称载面（mm） 2持续A 28 37 46 63 85 110 135 170 205 250 295 320 360 间断A - - - - 96 125 150 200 250 310 355 380 410

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