土城礦1495主坪垌供電係統設計

　　土城礦1495主坪垌供電係統設計

　　土城礦1495主坪垌現運輸方式采用架線電機車運輸。主坪垌1450米和6600米處分別各設一變流硐室（即12變流室和14變流室），提供架線電機車用550V直流電源。現主坪垌設計改造為皮帶運輸方式，從5400米半坡集中煤倉至煤質科卸載站共設計安裝10部皮帶，供電距離長達6KM左右。

　　一、配電所位置的確定

　　根據配電所位置選擇的原則，配電所要位於負荷中心，頂板穩定且無淋水、通風好、運輸方便的地方。結合主坪垌狀況實際，配電所位置的確定大體有如下兩個方案：（方案1：兩個配電所供電；方案2：三個配電所供電）。

　　對於方案1：12變流室作為一配電所，供大巷前段皮帶電源；在主坪垌3800米處（即1#、2#、3#皮帶負荷中心）設一配電所，供大巷後段皮帶電源。然而，如果大巷前段全部采用12配電所供電，最遠供電距離將達到3000米左右，且地麵井口至煤質科卸載站將架空鋪設電纜；另3800米處配電點的電源進線，根據現供電實際，從145井下變電所到此，最遠供電距離將達到4600米。因此，若采用方案1供電，必須采用截麵大的電纜，這樣一方麵不滿足經濟性的要求，另一方麵供電係統的安全性也得不到保證。故方案1不可取。

　　對於方案2：利用原12、14變流室分別作為主坪垌內前後段皮帶的供電電源，地麵兩部皮帶由於相對比較集中，（負荷間距離在140米左右），考慮從井運區蓄電池機車充電室供電（該充電室位於9#皮帶機頭處）。這樣，一方麵利用原有硐室，減少巷道開拓量，另一方麵，各配電點的供電距離較短，能夠滿足供電係統安全性的要求，且以最少的電纜投入進行安裝，滿足經濟性的要求。因而選定此方案。

　　二、各主要用電設備負荷統計及變壓器容量選擇

　　序號設備

　　名稱電機功率額定電壓額定電流功率因數備注

　　11#皮帶2×132KW1140V75A0.7帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　22#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　33#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　44#皮帶3×300KW1140V194A0.6帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　55#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　66#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　77#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　88#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　99#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　1010#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(660V7.5KW)

　　根據皮帶電機功率以及供電距離等多方麵原因考慮，1#、2#、3#、4#、5#、6#皮帶均需采用單獨的移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA），7#和8#、9#和10#皮帶由於相對距離較近且功率相對偏小，可以分別共用一台移動變電站供電（型號為KBSGZY-1000KVA）。

　　三、供電方式確定

　　（1）12井下配電所供電（原12變流室）

　　將12變流室內的設備全部退出使用，新安裝6台高壓配電裝置（型號為BGP9L-6AK），其中兩台作為電源進線；一台作為聯絡；一台供4#、5#皮帶電源；一台供6#、7#、8#皮帶電源；一台帶低壓側電壓等級為660V移變，供4#、5#、6#、7#、8#皮帶張緊絞車和附屬設施電源，以及大巷前段照明。

　　（2）14井下配電所供電（原14變流室）

　　將14變流室內的設備全部退出使用，新安裝6台高壓配電裝置（型號為BGP9L-6AK），其中兩台作為電源進線；一台作為聯絡；一台供1#、2#、3#皮帶電源；一台供327、328大皮帶電源；在5400米半坡集中煤倉處設配電點，其中14井下配電所內帶1#、2#、3#皮帶電源的高爆出線電纜，先進入5400米配電點低壓側電壓等級為660V移變，再進5400米配電點處高爆，1#、2#、3#皮帶電源可由該高爆控製，5400米配電點低壓側電壓等級為660V移變供1#、2#、3#皮帶張緊絞車和附屬設施電源，以及大巷後段照明。

　　（3）井運區充電室供電

　　將作為輔助運輸用蓄電池電機車充電室設於井運區機電車間內，新安裝充電室配電點（高壓盤4塊，其中一塊作為電源進線；一塊帶型號為KBSGZY-1000移動變電站，供地麵9#、10#皮帶用電源；一塊帶KSJ-30礦變一台，供皮帶張緊絞車及附屬設施電源；一塊帶KSJ-315礦變一台，為蓄電池電機車充電提供380V電源）。

　　四、高壓配電裝置及電纜選擇

　　《煤礦井下設計技術規定》中規定：井下用移動變電站、動力變壓器高壓側應有短路、過負荷和無壓釋放保護，供給移動變電站的高壓饋電線還應有電纜監視保護。考慮到運行、維護方便，使用安全可靠，保護靈敏等多種因素，選用BGP9L-6AK型帶真空斷路器的高壓配電裝置（以下簡稱高爆）。

　　1、以12井下配電所內3#高爆選型計算為例：

　　（1）高爆額定電壓：6KV

　　（2）高爆額定電流應大於所帶移動變電站總的最大長時工作電流。為簡便，取所帶移動變電站額定電流之和作為總的最大長時工作電流。

　　INT=SN/

　　VN

　　式中：SN——變壓器額定容量，KVA

　　VN——變壓器高壓側額定電壓，KV

　　移動變電站額定電流為：

　　INT1=SN1/

　　VN=630/（

　　·6）=60.62A

　　INT2=SN2/

　　VN=1000/（

　　·6）=96.23A

　　∴INT2=INT1+INT2=60.62+96.23=156.85A

　　故3#高爆選用額定電流為200A(>156.85A)型。滿足要求。

　　根據該計算方法，可得其它高爆選型。

　　序號高爆所處位置所帶負荷額定電流

　　163512配電所進線400A

　　21#12配電所630KVA+1000KVA200A

　　3聯絡12配電所進線400A

　　42#12配電所500KVA100A

　　53#12配電所630KVA+1000KVA200A

　　664612配電所進線400A

　　764514配電所進線400A

　　81#14配電所630KVA+630KVA200A

　　9聯絡14配電所進線400A

　　102#14配電所500KVA100A

　　118#14配電所進線400A

　　1254005400配電點630KVA+630KVA+630KVA300A

　　2、高壓電纜截麵選擇

　　以12井下配電所內3#高爆至移動變電站高壓電纜選型計算為例：

　　（1）按經濟電流密度選擇電纜截麵

　　Ae=Imax/(Ied·n)

　　式中：Ae——按經濟電流密度選擇的電纜截麵，mm2

　　Imax——正常運行時，通過電纜的最大長時負荷電流，A

　　Ied——經濟電流密度，A/mm2

　　n——正常運行時，同時並聯工作的電纜條數

　　∴Ae=104/2=52mm2

　　選擇高壓電纜為YJV22—3×50，電纜截麵50mm2<52mm2，滿足要求。

　　（2）按長期允許載流量選擇電纜截麵

　　由於3×50mm2電纜最大允許載流量為170A>104A，所以滿足要求。

　　（3）按允許電壓損失校驗電纜截麵

　　①下井電纜的電壓損失ΔV1%

　　每條下井電纜負荷功率P=1300KW，下井電纜長800米，截麵為952（銅芯）。經查表得R0=0.217Ω/km，X0=0.069Ω/km，取下井負荷的功率因數COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

　　ΔV1%=PL（R0+X0tgΦ）/10×VN2

　　=1300×0.8(0.217+0.069×1.17)/10×62

　　=0.79%

　　②12井下配電所高爆至移動變電站的電壓損失ΔV2%

　　該段電纜為YJV22型，截麵為502（銅芯），長900米。所帶負荷845KW，經查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km，功率因數COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

　　ΔV1%=845×0.9(0.412+0.075×1.17)/10×62

　　=1.05%

　　③總電壓損失：ΔV%=ΔV1%+ΔV2%=0.79%+1.05%=1.84%<5%符合要求

　　所以選用YJV22-3×50電纜作為向移動變電站供電電纜。

　　根據該計算方法，可得其它高壓電纜選型。詳見《土城礦1495主坪垌主運輸係統改造供電係統圖》。

　　五、低壓電纜選擇

　　因為4#皮帶為功率最大電機趨動（3×300KW），所以隻要所選低壓電纜能夠滿足該皮帶的起動，就一定能滿足其它皮帶的起動要求。

　　根據Ica=K·P×103/(

　　VN·COSΦ·η)

　　式中：Ica——長時最大工作電流，A

　　K——電動機負荷係數，取0.75

　　P——電動機額定功率，KW

　　COSΦ——電動機功率因數，取0.6

　　η——電動機額定效率，取0.8

　　∴Ica=0.75×300×103/

　　×1140×0.6×0.8=237.4A

　　根據礦用橡套電纜長時允許載流量：主芯線截麵為95mm2電纜的長時允許載流量為260A>237.4A滿足要求。

　　6#皮帶低壓電纜選擇計算：

　　Ica=0.75×250×103/

　　×1140×0.65×0.8=182.6A

　　隻需選擇主芯線截麵為70mm2電纜，長時允許載流量為215A>182.6A滿足要求。

　　可見，除4#皮帶電機低壓電纜需選擇95mm2電纜外，其餘電機負荷電纜隻需選擇70mm2電纜就能滿足要求，沒有必要全部選擇為95mm2電纜，低壓電纜選擇詳見《土城礦1495主坪垌主運輸係統改造供電係統圖》。

　　六、低壓電器設備選擇

　　考慮到皮帶所用電機較大，且每台皮帶機均設有兩個電機趨動，故每台電機均選用QJZ-300/1140型開關進行起動，一方麵是開關自身的保護性能較好，另一方麵比較適合皮帶的起動要求。

　　七、過電流保護裝置的整定計算

　　詳見《土城礦1495主坪垌主運輸係統改造供電係統圖》。

　　八、供電係統輔助改造

　　由於主坪垌采用皮帶運輸方式後，12井下配電所的容量相應增加，14井下配電所的容量也相應增加，因此，12井下配電所（原12變流室）進線電纜ZQL-3×50已不能滿足改造後負荷要求，需更換為YJV22-3×95電纜；14井下配電所（原14變流室）進線電纜ZQ-3×50需更換為YJV22-3×95電纜。另井運區配電室，現有供電方式為啞口35KV變電所618廣場線路單回路供電，經實地考查，重新架設一趟電纜線路（T接615線路）為比較可選方案，這樣，可以保證井運區配電室的雙回路供電，從而三個配電點的進線電源均為雙回路供電方式，以保證皮帶供電的連續性。

　　九、供電係統改造所需材料、設備估算

　　序號名稱規格型號單位數量單價

　　萬元金額

　　萬元備注

　　1高爆BGP9L-6AK台124.452.8

　　2移動變電站KBSGZY-630台710.875.6

　　3移動變電站KBSGZY-1000台3租賃

　　4高壓電纜YJV22-3×50米23500.016839.5

　　5高壓電纜YJV22-3×70米12000.017421

　　6高壓電纜YJV22-3×95米45000.019186輔助改造

　　7礦變KSJ-315台25.811.6

　　8起動開關QJZ-300/1140台21242

　　9起動開關QC83-80N台100.252.5

　　10照明綜保ZXZ8-2.5台40.31.2

　　11高壓配電盤GG1A-07T塊5315輔助改造

　　12低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×95+1×35米600.00160.096

　　13低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×70+1×25米9000.01311.7

　　14低壓

　　橡套電纜U-

　　3×70+1×25米28000.010328.9

　　15低壓

　　橡套電纜U-

　　3×35+1×10米3000.00682.04

　　16低壓

　　橡套電纜U-3×4+1×1米3000.00611.83

　　合計391.766