某煤矿井下采区变电所供电系统设计1Word格式.docx

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低压电缆又分为支线和干线两种。

支线是指起动器到电动机的电缆，向单台电动机供电；

干线是指分路开关到起动器的电缆，向多台电动机供电。

低压电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯线数、长度和截面等。

一、低压电缆型号、芯数和长度的确定

1.低压电缆型号的选择

电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。

煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。

矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：

（1）支线一律采用阻燃橡套电缆。

1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏蔽阻燃橡套电缆；

移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。

（2）固定敷设的干线应采用铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；

对于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。

（3）采区低压电缆严禁采用铝芯。

（4）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。

（5）照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆；

非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。

矿用电缆的型号规格见表7-6～表7-7。

2.确定电缆的芯线数目

（1）干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。

（2）支线用电缆就地控制（控制按钮在起动器上）时，一般采用四芯电缆；

远方控制和联锁控制（控制按钮在工作机械上）时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。

注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。

（3）信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留有备用芯线。

3.确定电缆长度

就地控制的支线电缆长度，一般取5m～10m。

其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式（7-8）计算。

即

Ｌ＝ＫｍＬｍ（7-8）

式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；

Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。

为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：

（1）移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m～5m余量。

（2）当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。

二、低压电缆主芯线截面的选择

低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：

（1）正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。

（2）正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％～105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％～10％。

（3）距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。

（4）所选电缆截面必须满足机械强度的要求。

在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。

选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；

当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；

然后再按其他条件校验。

某煤矿供电系统设计计算示例之一

一、供电系统的拟定

1、地面主供电线路（详见供电系统图）

根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合某煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由某地

（1）变电站向某煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；

二是由某地

（2）变电站向某煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。

2、矿井主供电线路详见供电系统图）

根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，

第一条：

采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。

第二条：

采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。

第三条：

采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；

从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。

3、联络电缆供电情况：

+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；

+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。

二、各中央变电所变压器容量的计算

1、+510中央变电所变压容量的计算

P510=ΣPeKx÷

Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3，

P1=130KW为2m绞车负荷；

P2=75KW为1.2m人车负荷；

P3=30KW为照明等其它负荷。

则

ΣPe=130+75+30=255KW；

Kx=0.7，Cosψpj=0.7

P510=235×

0.7÷

0.7

=235KVA＞180KVA。

由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。

即一台180KVA和一台100KVA的变压器。

因此完全能够满足生产需要。

2、目前+350水平中央变电所变压器容量的计算

P350前=ΣPeKx÷

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5，

P1=250KW为D280×

43×

5的主排水泵负荷；

P2=155KW为150D30×

7排水泵的负荷；

P3=130KW为压风机负荷；

P4=110KW为1.6m人车负荷；

P5=15×

2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；

ΣPe=250+155+130+110+30=675KW；

Kx=0.85，Cosψpj=0.8

P350前=675×

0.85÷

0.8

=717.8KVA。

由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。

其中一台320KVA的变压器供200D43×

5的水泵250KW电动机的电；

另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；

一台200KVA的变压器供两台150D30×

7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。

3、南翼投产后+350中央变电所变压器的容量计算

由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此，+350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下：

P350后=ΣPeKx÷

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4，

7的排水泵负荷；

P3=110KW1.6m人车负荷；

P4=15×

ΣPe=250+155+110+30=545KW；

P350后=545×

=579KVA。

由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设备，因此，选用两台320KVA变压器。

另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D30×

7的水泵155KW电动机的电；

两台水泵一台排水，一台备用。

4、+200水平中央变电所变压器容量的计算

P200=ΣPeKx÷

P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；

ΣPe=250+155+70=475KW；

P200=475×

=504.7KVA。

由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。

因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×

另一台315KVA的变压器供两台150D30×

5、南翼采区变电所变压器容量的计算

P南翼=ΣPeKx÷

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，

P1=130KW为压风机负荷；

P2=40×

2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；

P3=30×

2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；

P4=17×

2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；

P5=25×

2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；

P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；

ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；

Kx=0.7，Cosψpj=0.8

P南翼=432×

P南翼=378KVA。

由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。

因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；

180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。

三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面

1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+510中央变所两台压器无功功率的计算

Q510=Q1+Q2

Q1=I0%×

Pe÷

100+ux%×

Pe（P÷

Pe）2÷

100式中：

I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130

Q1=6×

180÷

100+4.5×

180（130÷

180）2÷

100

=10.8+4.225

=15.025

Q2=I0%×

100式中：

I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75

Q2=6×

100÷

100（75÷

100）2÷

=6+2.53

=8.53

=15.025+8.53

=23.56（千乏）

②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流

Ig510=√（P5102+Q5102）÷

（√3×

U）式中:

P510=235KW，Q510=23.56千乏,

U=6

Ig510=√（2352+23.562）÷

6）

=236÷

10.39

=22.7（A）

③、按经济电流密度校验电缆截面

S510=Ig510÷

Jn式中：

Ig510=22.7A，Jn=1.15

S510=22.7÷

1.15

=19.7（A）

根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。

2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+350中央变所三台压器无功功率的计算

Q350前=Q1+Q2+Q3

I0%=5.5，

Pe=320，ux%=4.5，P=310

Q1=5.5×

320÷

320（310÷

320）2÷

=17.6+13.5

=31.1

Pe=320，ux%=4.5，P=260

Q2=5.5×

320（260÷

Q3=I0%×

Pe=200，ux%=4.5，P=185

Q3=5.5×

200÷

200（185÷

200）2÷

=11+7.7

=18.7

=31.1+31.1+18.7

=80.9（千乏）

②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流

Ig350前=√（P350前2+Q350前2）÷

（√3×

U）式中:

P350前=717.8KW，

Q350前=80.9千乏,

Ig350前=√（717.82+80.92）÷

=69.52（A）

S350前=Ig350前÷

Ig350前=69.52A，Jn=1.15

S350前=69.52÷

=60.5（A）

根据计算电流60.5A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。

3、南翼投产后+350中央变电所主输电电缆截面的校验

①、南翼投产后+350中央变所二台压器无功功率的计算

Q350后=Q1+Q2

Pe=320，ux%=4.5，P=280

320（280÷

=17.6+11

=28.6

=28.6+31.1

=59.7（千乏）

②、计算投产后+350中央变电所的最大长时负荷电流

Ig350后=√（P350后2+Q350后2）÷

P350后=579KW，

Q350后=59.7千乏,

Ig350后=√（5792+59.72）÷

=56（A）

S350后=Ig350后÷

Ig350后=56A，Jn=1.15

S350后=56÷

=48.7（A）

根据计算电流48.7A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。

4、南翼投产后采区变电所主输电电缆截面的校验

①、南翼投产后采区变所二台压器无功功率的计算

Q南=Q1+Q2

Pe=320，ux%=4.5，P=250

320（250÷

=17.6+8.8

=26.4

Pe=180，ux%=4.5，P=174

180（174÷

100

=9.9+7.5

=17.4

=26.4+17.4

=43.8（千乏）

②、计算南翼投产后采区变电所的最大长时负荷电流

Ig南=√（P南2+Q南2）÷

P南=378KW，

Q南=43.8千乏,

Ig南=√（3782+43.82）÷

=380.5÷

=36.6（A）

S南=Ig350后÷

Ig南=36.6A，Jn=1.15

S南=36.6÷

=31.8（A）

根据计算电流31.8A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为48A，而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用，但不经济。

5、南翼投产后+200中央变电所主输电电缆截面的校验

Q200=Q1+Q2

Pe=320，ux%=4.5，P=225

320（225÷

=17.6+7.1

=24.7

=26.4+24.7

=51.1（千乏）

②、计算投产后+200中央变电所的最大长时负荷电流

Ig200=√（P2002+Q2002）÷

U）+Ig南式中:

P200=504KW，

Q200=51.1千乏，U=6，Ig南=36.6

Ig200=√（5042+51.12）÷

6）+36.6

=85.3（A）

S200=Ig200÷

Jn式中：

Ig200=Ig200+Ig南=48.7+36.6=85.3A，Jn=1.15

S200=85.3÷

=74.2（A）

根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。

6、按经济电流密度校验+510与+350联洛电缆的载面

①、根据+510或+350水平的经济电流密度校验联络电缆截面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。

根据计算电流Ig510=22.7A；

Ig350前=69.5A；

Ig350后=65A；

查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；

而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；

因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用，但不经济。

②、根据经济电流密度校验+510、+350主输电电缆的截面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A

Ig=22.7+69.5=92.2（A）

根据计算电流92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；

而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；

因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。

7、根据经济电流密度校验+350与+200联洛电缆的载面

①、根据+350或+200水平的经济电流密度校验联络电缆截面

若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。

根据计算电流Ig350后=65A；

Ig200=85.3A；

因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。

②、根据经济电流密度校验+350、+200主输电电缆的截面

若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig200Ig350=65A，Ig200=85.3A

Ig=65+85.3=150.3（A）

根据计算电流150.3A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；

因此，+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。

某煤矿供电系统设计计算示例之二

四、按长时允许电流校验各主输电电缆载面

1、按长时允许电流校验+510中央变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；

而现使用的电缆截面为50mm2，其长时允许电流为135A；

因此，现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。

2、按长时允许电流校验+350中央变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；

而现使用的电缆截面为35mm