土城礦1495主坪垌供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
土城礦1495主坪垌供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
土城礦1495主坪垌現(xiàn)運(yùn)輸方式采用架線電機(jī)車(chē)運(yùn)輸。主坪垌1450米和6600米處分別各設(shè)一變流硐室（即12變流室和14變流室），提供架線電機(jī)車(chē)用550V直流電源。現(xiàn)主坪垌設(shè)計(jì)改造為皮帶運(yùn)輸方式，從5400米半坡集中煤倉(cāng)至煤質(zhì)科卸載站共設(shè)計(jì)安裝10部皮帶，供電距離長(zhǎng)達(dá)6KM左右。
一、配電所位置的確定
根據(jù)配電所位置選擇的原則，配電所要位于負(fù)荷中心，頂板穩(wěn)定且無(wú)淋水、通風(fēng)好、運(yùn)輸方便的地方。結(jié)合主坪垌狀況實(shí)際，配電所位置的確定大體有如下兩個(gè)方案：（方案1：兩個(gè)配電所供電；方案2：三個(gè)配電所供電）。
對(duì)于方案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(fù)荷中心）設(shè)一配電所，供大巷后段皮帶電源。然而，如果大巷前段全部采用12配電所供電，最遠(yuǎn)供電距離將達(dá)到3000米左右，且地面井口至煤質(zhì)科卸載站將架空鋪設(shè)電纜；另3800米處配電點(diǎn)的電源進(jìn)線，根據(jù)現(xiàn)供電實(shí)際，從145井下變電所到此，最遠(yuǎn)供電距離將達(dá)到4600米。因此，若采用方案1供電，必須采用截面大的電纜，這樣一方面不滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，另一方面供電系統(tǒng)的安全性也得不到保證。故方案1不可取。
對(duì)于方案2：利用原12、14變流室分別作為主坪垌內(nèi)前后段皮帶的供電電源，地面兩部皮帶由于相對(duì)比較集中，（負(fù)荷間距離在140米左右），考慮從井運(yùn)區(qū)蓄電池機(jī)車(chē)充電室供電（該充電室位于9#皮帶機(jī)頭處）。這樣，一方面利用原有硐室，減少巷道開(kāi)拓量，另一方面，各配電點(diǎn)的供電距離較短，能夠滿足供電系統(tǒng)安全性的要求，且以最少的電纜投入進(jìn)行安裝，滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。因而選定此方案。
二、各主要用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及變壓器容量選擇
序號(hào)設(shè)備
名稱(chēng)電機(jī)功率額定電壓額定電流功率因數(shù)備注
11#皮帶2×132KW1140V75A0.7帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
22#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
33#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
44#皮帶3×300KW1140V194A0.6帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
55#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
66#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
77#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
88#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
99#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
1010#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(chē)(660V7.5KW)
根據(jù)皮帶電機(jī)功率以及供電距離等多方面原因考慮，1#、2#、3#、4#、5#、6#皮帶均需采用單獨(dú)的移動(dòng)變電站供電（型號(hào)為KBSGZY-630KVA），7#和8#、9#和10#皮帶由于相對(duì)距離較近且功率相對(duì)偏小，可以分別共用一臺(tái)移動(dòng)變電站供電（型號(hào)為KBSGZY-1000KVA）。
三、供電方式確定
?。?）12井下配電所供電（原12變流室）
將12變流室內(nèi)的設(shè)備全部退出使用，新安裝6臺(tái)高壓配電裝置（型號(hào)為BGP9L-6AK），其中兩臺(tái)作為電源進(jìn)線；一臺(tái)作為聯(lián)絡(luò)；一臺(tái)供4#、5#皮帶電源；一臺(tái)供6#、7#、8#皮帶電源；一臺(tái)帶低壓側(cè)電壓等級(jí)為660V移變，供4#、5#、6#、7#、8#皮帶張緊絞車(chē)和附屬設(shè)施電源，以及大巷前段照明。
?。?）14井下配電所供電（原14變流室）
將14變流室內(nèi)的設(shè)備全部退出使用，新安裝6臺(tái)高壓配電裝置（型號(hào)為BGP9L-6AK），其中兩臺(tái)作為電源進(jìn)線；一臺(tái)作為聯(lián)絡(luò)；一臺(tái)供1#、2#、3#皮帶電源；一臺(tái)供327、328大皮帶電源；在5400米半坡集中煤倉(cāng)處設(shè)配電點(diǎn)，其中14井下配電所內(nèi)帶1#、2#、3#皮帶電源的高爆出線電纜，先進(jìn)入5400米配電點(diǎn)低壓側(cè)電壓等級(jí)為660V移變，再進(jìn)5400米配電點(diǎn)處高爆，1#、2#、3#皮帶電源可由該高爆控制，5400米配電點(diǎn)低壓側(cè)電壓等級(jí)為660V移變供1#、2#、3#皮帶張緊絞車(chē)和附屬設(shè)施電源，以及大巷后段照明。
?。?）井運(yùn)區(qū)充電室供電
將作為輔助運(yùn)輸用蓄電池電機(jī)車(chē)充電室設(shè)于井運(yùn)區(qū)機(jī)電車(chē)間內(nèi)，新安裝充電室配電點(diǎn)（高壓盤(pán)4塊，其中一塊作為電源進(jìn)線；一塊帶型號(hào)為KBSGZY-1000移動(dòng)變電站，供地面9#、10#皮帶用電源；一塊帶KSJ-30礦變一臺(tái)，供皮帶張緊絞車(chē)及附屬設(shè)施電源；一塊帶KSJ-315礦變一臺(tái)，為蓄電池電機(jī)車(chē)充電提供380V電源）。
四、高壓配電裝置及電纜選擇
《煤礦井下設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定：井下用移動(dòng)變電站、動(dòng)力變壓器高壓側(cè)應(yīng)有短路、過(guò)負(fù)荷和無(wú)壓釋放保護(hù)，供給移動(dòng)變電站的高壓饋電線還應(yīng)有電纜監(jiān)視保護(hù)?？紤]到運(yùn)行、維護(hù)方便，使用安全可靠，保護(hù)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(jiǎn)稱(chēng)高爆）。
1、以12井下配電所內(nèi)3#高爆選型計(jì)算為例：
?。?）高爆額定電壓：6KV
（2）高爆額定電流應(yīng)大于所帶移動(dòng)變電站總的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流。為簡(jiǎn)便，取所帶移動(dòng)變電站額定電流之和作為總的最大長(zhǎng)時(shí)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(cè)額定電壓，KV
移動(dòng)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(jù)該計(jì)算方法，可得其它高爆選型。
序號(hào)高爆所處位置所帶負(fù)荷額定電流
163512配電所進(jìn)線400A
21#12配電所630KVA+1000KVA200A
3聯(lián)絡(luò)12配電所進(jìn)線400A
42#12配電所500KVA100A
53#12配電所630KVA+1000KVA200A
664612配電所進(jìn)線400A
764514配電所進(jìn)線400A
81#14配電所630KVA+630KVA200A
9聯(lián)絡(luò)14配電所進(jìn)線400A
102#14配電所500KVA100A
118#14配電所進(jìn)線400A
1254005400配電點(diǎn)630KVA+630KVA+630KVA300A
2、高壓電纜截面選擇
以12井下配電所內(nèi)3#高爆至移動(dòng)變電站高壓電纜選型計(jì)算為例：
?。?）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面
Ae=Imax/(Ied·n)
式中：Ae——按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜截面，mm2
Imax——正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電纜的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流，A
Ied——經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2
n——正常運(yùn)行時(shí)，同時(shí)并聯(lián)工作的電纜條數(shù)
∴Ae=104/2=52mm2
選擇高壓電纜為YJV22—3×50，電纜截面50mm2<52mm2，滿足要求。
（2）按長(zhǎng)期允許載流量選擇電纜截面
由于3×50mm2電纜最大允許載流量為170A>104A，所以滿足要求。
?。?）按允許電壓損失校驗(yàn)電纜截面
①下井電纜的電壓損失ΔV1%
每條下井電纜負(fù)荷功率P=1300KW，下井電纜長(zhǎng)800米，截面為952（銅芯）。經(jīng)查表得R0=0.217Ω/km，X0=0.069Ω/km，取下井負(fù)荷的功率因數(shù)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%
?、?2井下配電所高爆至移動(dòng)變電站的電壓損失ΔV2%
該段電纜為YJV22型，截面為502（銅芯），長(zhǎng)900米。所帶負(fù)荷845KW，經(jīng)查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km，功率因數(shù)COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：
ΔV1%=845×0.9(0.412+0.075×1.17)/10×62
=1.05%
?、劭傠妷簱p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(dòng)變電站供電電纜。
根據(jù)該計(jì)算方法，可得其它高壓電纜選型。詳見(jiàn)《土城礦1495主坪垌主運(yùn)輸系統(tǒng)改造供電系統(tǒng)圖》。
五、低壓電纜選擇
因?yàn)?#皮帶為功率最大電機(jī)趨動(dòng)（3×300KW），所以只要所選低壓電纜能夠滿足該皮帶的起動(dòng)，就一定能滿足其它皮帶的起動(dòng)要求。
根據(jù)Ica=K·P×103/(
VN·COSΦ·η)
式中：Ica——長(zhǎng)時(shí)最大工作電流，A
K——電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)，取0.75
P——電動(dòng)機(jī)額定功率，KW
COSΦ——電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，取0.6
η——電動(dòng)機(jī)額定效率，取0.8
∴Ica=0.75×300×103/
×1140×0.6×0.8=237.4A
根據(jù)礦用橡套電纜長(zhǎng)時(shí)允許載流量：主芯線截面為95mm2電纜的長(zhǎng)時(shí)允許載流量為260A>237.4A滿足要求。
6#皮帶低壓電纜選擇計(jì)算：
Ica=0.75×250×103/
×1140×0.65×0.8=182.6A
只需選擇主芯線截面為70mm2電纜，長(zhǎng)時(shí)允許載流量為215A>182.6A滿足要求。
可見(jiàn)，除4#皮帶電機(jī)低壓電纜需選擇95mm2電纜外，其余電機(jī)負(fù)荷電纜只需選擇70mm2電纜就能滿足要求，沒(méi)有必要全部選擇為95mm2電纜，低壓電纜選擇詳見(jiàn)《土城礦1495主坪垌主運(yùn)輸系統(tǒng)改造供電系統(tǒng)圖》。
六、低壓電器設(shè)備選擇
考慮到皮帶所用電機(jī)較大，且每臺(tái)皮帶機(jī)均設(shè)有兩個(gè)電機(jī)趨動(dòng)，故每臺(tái)電機(jī)均選用QJZ-300/1140型開(kāi)關(guān)進(jìn)行起動(dòng)，一方面是開(kāi)關(guān)自身的保護(hù)性能較好，另一方面比較適合皮帶的起動(dòng)要求。
七、過(guò)電流保護(hù)裝置的整定計(jì)算
詳見(jiàn)《土城礦1495主坪垌主運(yùn)輸系統(tǒng)改造供電系統(tǒng)圖》。
八、供電系統(tǒng)輔助改造
由于主坪垌采用皮帶運(yùn)輸方式后，12井下配電所的容量相應(yīng)增加，14井下配電所的容量也相應(yīng)增加，因此，12井下配電所（原12變流室）進(jìn)線電纜ZQL-3×50已不能滿足改造后負(fù)荷要求，需更換為YJV22-3×95電纜；14井下配電所（原14變流室）進(jìn)線電纜ZQ-3×50需更換為YJV22-3×95電纜。另井運(yùn)區(qū)配電室，現(xiàn)有供電方式為啞口35KV變電所618廣場(chǎng)線路單回路供電，經(jīng)實(shí)地考查，重新架設(shè)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(yùn)區(qū)配電室的雙回路供電，從而三個(gè)配電點(diǎn)的進(jìn)線電源均為雙回路供電方式，以保證皮帶供電的連續(xù)性。
九、供電系統(tǒng)改造所需材料、設(shè)備估算
序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)
萬(wàn)元金額
萬(wàn)元備注
1高爆BGP9L-6AK臺(tái)124.452.8
2移動(dòng)變電站KBSGZY-630臺(tái)710.875.6
3移動(dòng)變電站KBSGZY-1000臺(tái)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臺(tái)25.811.6
8起動(dòng)開(kāi)關(guān)QJZ-300/1140臺(tái)21242
9起動(dòng)開(kāi)關(guān)QC83-80N臺(tái)100.252.5
10照明綜保ZXZ8-2.5臺(tái)40.31.2
11高壓配電盤(pán)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(jì)391.766
