【文章內(nèi)容簡介】 35 致 謝 36 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 1 頁 共 37 頁 第一章 緒論 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要部門之一，它是負責把自然界提供的能源轉(zhuǎn)換為供人們直接使用的電能的產(chǎn)業(yè)。它即為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學技術(shù)和現(xiàn)代國防提供不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個國民經(jīng)濟才能不斷前進。 我國具有極其豐富的能源。這些優(yōu)越的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎。但是，舊中國的電力工業(yè)落后，無法將其利用。不過，隨 著改革開放的深入發(fā)展，我國電力工業(yè)的發(fā)展很快。到 2021年，我國電力工業(yè)已躍升世界第 2位，電力工業(yè)的發(fā)展為我國的國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出了巨大的貢獻。不僅如此，目前我國的電力工業(yè)已開始進入“大電網(wǎng)”、“大機組”、“超高壓交、直流輸電”等新技術(shù)發(fā)展的新階段，一些世界水平的先進的高新技術(shù)，已在我國電力系統(tǒng)中得到了相應的應用。 但是，隨著近年來我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能滿足整個社會發(fā)展的需要，未能很好起到先行的作用，僅以 2021年夏季的供電負荷高峰期為例，全國預計總共缺電 3000萬 KW左右，有 24個省區(qū)都先后出現(xiàn)拉閘限電的的情況，這樣的局面預期還要過 2～ 3年才可能得到較好的解決 。 另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠遠落后于一些發(fā)達國家，即使在發(fā)展中國家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半。因而，要實現(xiàn)在 21世紀初全面建設小康社會的要求，我國的電力工業(yè)必須持續(xù)、穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面是要大力加強電源建設，搞好“西電東送”，以確保電力先行，另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實施廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)，并建立起符合社會主義市場經(jīng)濟法則的、 規(guī)范的電力市場。 展望未來，我們堅信，在新世紀中，中國的電力工業(yè)必須持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 2 頁 共 37 頁 第二章 擬定采區(qū)供電系統(tǒng)的原則 采區(qū)高壓供電系統(tǒng)的擬定原則 （ 1） 、供綜采工作面的采區(qū)變（配）電所一般由兩回路電源線進行供電，除綜采外，每個采區(qū)應為一回路； （ 2） 、雙電源進線的采區(qū)變電所，應設置電源進線開關(guān)； （ 3） 、采區(qū)變電所的高壓饋出線宜用專用的開關(guān)柜。 采區(qū)低壓供電系統(tǒng)的擬定原則 （ 1） 、在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的設備最?。? （ 2） 、 原則上一臺啟動器只能控制一臺設備； （ 3） 、當采區(qū)變電所動力變壓器超過一臺時，應合理分配變壓器負荷； （ 4） 、變壓器最好不要并聯(lián)運行； （ 5） 、從變電所向各配電點或配電點到用電設備采用輻射式供電，上山及順槽運輸機采用干線式供電； （ 6） 、工作點配電點最大容量電動機的啟動器應靠近配電點進線； （ 7） 、供電系統(tǒng)應盡量避免回頭供電； （ 8） 、瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中，掘進工作面的局部通風機組都應實行三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）供電； （ 9） 、局部通風機和掘進工作面中 的 采區(qū)供電對電能的要求 （ 1） 、電壓允許偏差 計算公式如 （ 21） ： 電壓偏差 ＝（實際電壓 額定電壓） /額定電壓 100% （ 21） 《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（ GB 12325— 90）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為： 7%～ +7%； 10%～ +5%。 電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為 2%，短時 間不得超過 4%。 （ 2） 、電網(wǎng)頻率 標準中沒有說明容量大小的界限的電網(wǎng)容量在 300萬 KW 以上者為 ；電網(wǎng)容量在300萬 KW以下者為 。 （ 3） 、波形 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 3 頁 共 37 頁 正常情況下，要求電力系統(tǒng)的供電電壓（或電流）的波形為正弦波，在電能的輸送和分配過程中不應該使波形產(chǎn)生畸變 。 （ 4） 、供電可靠性 供電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，必須保證供電的可靠性。 費用和環(huán)境要求 采區(qū)變電所要便于對硐室的擴大和設備的增加，通過運輸上山運到采區(qū)變電所硐室減少運輸設備的費用。在滿足費用要求的同時還要滿足頂板堅 固，無淋水且通風良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道 5℃ 。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使采區(qū)變電所能順利的通過運輸平巷向整個采區(qū)的負荷中心進行供電。在回風上山和運輸上山聯(lián)絡巷處，低壓供電距離合理，并且不必移動采區(qū)變電所就能對采區(qū)的采煤、掘進及回采等進行供電。所以把采區(qū)變電所布置在回風上山和運輸上山聯(lián)絡巷處。 采區(qū)主要設備 根據(jù)采區(qū)巷道的布置和采區(qū)的實際情況將采區(qū)的主要設備選型如 表 21所示 ： 表 21 采區(qū)主要設備選型表 序號 設備名稱 設備型號 臺數(shù) 電動機 安裝 地點 功率 kw 電 壓 v 1 刮板輸送機 SGZ730/264 1臺 2 132 1140 工作面 2 滾筒式采煤機 MG300W 1臺 2 300 1140 工作面 3 轉(zhuǎn)載機 ZYC28 1臺 132 660 順槽 4 膠帶輸送機 SDZ150 1臺 150 660 順槽 5 破碎機 PEM980 85 1臺 85 660 順槽 6 乳化液泵站 MRB125/32 1套 90 1140 順槽 7 噴霧泵站 XPB250/55 1套 30 1140 順槽 8 液壓安全絞車 XAJ22 1臺 22 660 順槽 9 膠帶輸送機 SD80X 1臺 160 660 上山 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 4 頁 共 37 頁 采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定 變壓器選擇注意事項 變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設備，對供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設備投資費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減??；如果變壓器容量選擇過小，在長期過負荷運行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命 ,既不安全又不經(jīng)濟。 臺數(shù)的確定 采區(qū)變電所變壓器在一般情況下 是按計算容量選設，不留備用量。其原因是為了盡力減少變電所硐室開拓量，降低供電成本。但是，若采區(qū)變電所的供電負荷中有一級負荷（如采區(qū)內(nèi)分區(qū)水泵等）時，則變壓器臺數(shù)不得少于兩臺，以便保證供電的可靠性。 采區(qū)負荷的計算及變壓器容量、臺數(shù)確定 本工作面采用 6MG200W型滾筒式采煤機為綜合機械化采煤，為保證供電質(zhì)量和安全，根據(jù)采區(qū)巷道布置，按需用系數(shù)法計算變壓器容量和臺數(shù)。 （ 1） 、 采區(qū)電壓等級為 1140V變壓器容量及臺數(shù)的確定 SB1 ＝ ∑Pe Kx Kc / cosφpj （ 22） ＝ 9841/ ＝ 815KVA 式中： ∑Pe —— 變電所供電設備額定功率之和 ∑Pe ＝ 600+264+90+30＝ 984KW Kx—— 需用系數(shù)， Kx＝ ＋ 300247。984 ＝ cosφpj —— 加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取 Kc—— 采區(qū)重合系數(shù)，取 1 此變壓器所接負荷中有大量的一級負荷，所以必需選擇兩臺（或兩臺以上）變壓器。根據(jù)計算結(jié)果選擇 KBSG800/10/ KBSG500/10/ 一臺。 （ 2） 、采區(qū)變電所變壓器容量及臺數(shù)的確定 SB1 ＝ ∑Pe Kx Kc / cosφpj ＝ 5491/ ＝ 384KVA 式中： ∑Pe —— 變電所供電設備額定功率之和 ∑Pe ＝ 132+150+85+22+160＝ 549KW Kx—— 需用系數(shù)， Kx＝ ＋ 80247。549 ＝ cosφpj —— 加權(quán)平均功率因率，按綜采工作面，取 Kc—— 采區(qū)重合系數(shù)，取 1 所以根據(jù)計算結(jié)果選擇 KS7500/10/。 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 5 頁 共 37 頁 采區(qū)低壓供電網(wǎng)絡的計算 電纜型號確定 根據(jù)供電電壓、工作條件、敷設地點環(huán)境，確定電纜型號為 : MYP、 MY、 MYJV22 和 MYCP型。其中 MYP型電纜用于額定電壓為 1140V的設備， MYJV22型電纜用于高壓開關(guān)至移變的電纜， MYCP用于采煤機組及工作面刮板運輸機真空磁力啟動器至電動機的電纜，其余所需電纜用 MY型。 電纜長度確定 電纜長度 的 確定 如表 22所示 由式： Lz＝ α?LX （ 23） 式中 : α — 系數(shù)，橡套電纜取 α ＝ ，鎧裝電纜取 α ＝ LX— 巷道實際長度 m 表 22 電纜長度計算結(jié)果表 序 號 地 點 巷道長度（ m） 選取電纜長度（ m） 電 壓 備 注 1 Z1 180 200 低壓 橡套 2 Z2 185 200 低壓 橡套 3 Z3 5 10 低壓 橡套 4 Z4 55 60 低壓 橡套 5 Z5 35 40 低壓 橡套 6 Z6 65 70 低壓 橡套 7 Z7 90 100 低壓 橡套 8 Z8 1050 1105 低壓 橡套 9 Z9 180 200 低壓 橡套 10 G1 120 130 低壓 鎧 裝 11 G2 85 90 低壓 鎧裝 12 G3 150 160 低壓 鎧裝 選擇支線電纜 （ 1） 、由機械強度初定電纜截面 橡套電纜滿足機械強度的最小截面 用電設備名稱 最小截面（ mm2） 采煤機組 35— 50 煤礦采區(qū)變電所 設計 第 6 頁 共 37 頁 可彎曲刮板輸送機 16— 35 一般輸送機 10— 25 回柱液壓絞車 16— 25 裝巖機 16— 25 調(diào)度絞車 4— 6 局部風機 4— 6 煤電鉆 4— 6 照明 — 4 查書得各電纜截面 的長時允許電流 IP值如 表 23所示 ： 表 23 各電纜截面的長時允許電流 IP值 主芯線截面 mm2 4 6 10 16 25 35 50 70 95 長期允許電流 A 36 46 64 85 113 173 198 215 260 各支線電纜的實際長時工作電流計算如公式 （ 24） ： In ＝ ( Kx∑Pe 103)/( ) （ 24）式中 : In—— 電纜中通過的實際工作電流 A Kx—— 需用系數(shù) ∑Pe —— 電纜所帶負荷有功功率之和 KW Ue —— 電網(wǎng)額定電壓 V ηpj —— 電動機加權(quán)平均效率 cosφpj —— 加權(quán)平均功率因數(shù) 滿足采煤機組機械強度要求的截面初步截面確定為 35 mm2，其 IP=173A。 采煤機組電纜 Z1當中的實際長時工作電流 Iz1＝ ( Kx∑Pe 103)/( ) ＝ 600103/1140 ＝ IP=173A＞ Iz1＝ 采煤機組初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以采煤機組電纜截面取 35 mm2。 滿足噴霧泵站機械強度要求的截面初步截面確定為 4 mm2，其 IP=36A。 噴霧泵站電纜 Z2當中的實際長時工作電流 Iz2＝ ( Kx∑Pe 103)/(1. 732Ueηpjcosφpj ) ＝ 30103/1140 ＝ IP=36A＞ Iz2＝ 噴霧泵站初選電纜截面能夠滿足該支線的長時實際工作電流的要求，所以噴霧泵站電纜截面取 4mm2。 滿足刮板輸送機機組機械強度要求的截面初步截面確定為 16 mm2，其 IP=85A。 刮板輸送機機組電纜 Z3當中的實際長時工作電流 Iz2＝ ( Kx∑Pe 103)/( ) ＝ 264103/1140 ＝ IP=85A＜ Iz3＝