土城矿1495主坪垌供电系统设计
土城矿1495主坪垌供电系统设计
土城矿1495主坪垌现运输方式采用架线电机车运输。主坪垌1450米和6600米处分别各设一变流硐室（即12变流室和14变流室），提供架线电机车用550V直流电源。现主坪垌设计改造为皮带运输方式，从5400米半坡集中煤仓至煤质科卸载站共设计安装10部皮带，供电距离长达6KM左右。
一、配电所位置的确定
根据配电所位置选择的原则，配电所要位于负荷中心，顶板稳定且无淋水、通风好、运输方便的地方。结合主坪垌状况实际，配电所位置的确定大体有如下两个方案：（方案1：两个配电所供电；方案2：三个配电所供电）。
对于方案1：12变流室作为一配电所，供大巷前段皮带电源；在主坪垌3800米处（即1#、2#、3#皮带负荷中心）设一配电所，供大巷后段皮带电源。然而，如果大巷前段全部采用12配电所供电，最远供电距离将达到3000米左右，且地面井口至煤质科卸载站将架空铺设电缆；另3800米处配电点的电源进线，根据现供电实际，从145井下变电所到此，最远供电距离将达到4600米。因此，若采用方案1供电，必须采用截面大的电缆，这样一方面不满足经济性的要求，另一方面供电系统的安全性也得不到保证。故方案1不可取。
对于方案2：利用原12、14变流室分别作为主坪垌内前后段皮带的供电电源，地面两部皮带由于相对比较集中，（负荷间距离在140米左右），考虑从井运区蓄电池机车充电室供电（该充电室位于9#皮带机头处）。这样，一方面利用原有硐室，减少巷道开拓量，另一方面，各配电点的供电距离较短，能够满足供电系统安全性的要求，且以最少的电缆投入进行安装，满足经济性的要求。因而选定此方案。
二、各主要用电设备负荷统计及变压器容量选择
序号设备
名称电机功率额定电压额定电流功率因数备注
11#皮带2×132KW1140V75A0.7带张紧绞车(660V7.5KW)
22#皮带2×200KW1140V128A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
33#皮带2×200KW1140V128A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
44#皮带3×300KW1140V194A0.6带张紧绞车(660V7.5KW)
55#皮带2×200KW1140V128A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
66#皮带2×250KW1140V162A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
77#皮带2×250KW1140V162A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
88#皮带2×100KW1140V61A0.75带张紧绞车(660V7.5KW)
99#皮带2×250KW1140V162A0.65带张紧绞车(660V7.5KW)
1010#皮带2×100KW1140V61A0.75带张紧绞车(660V7.5KW)
根据皮带电机功率以及供电距离等多方面原因考虑，1#、2#、3#、4#、5#、6#皮带均需采用单独的移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA），7#和8#、9#和10#皮带由于相对距离较近且功率相对偏小，可以分别共用一台移动变电站供电（型号为KBSGZY-1000KVA）。
三、供电方式确定
（1）12井下配电所供电（原12变流室）
将12变流室内的设备全部退出使用，新安装6台高压配电装置（型号为BGP9L-6AK），其中两台作为电源进线；一台作为联络；一台供4#、5#皮带电源；一台供6#、7#、8#皮带电源；一台带低压侧电压等级为660V移变，供4#、5#、6#、7#、8#皮带张紧绞车和附属设施电源，以及大巷前段照明。
（2）14井下配电所供电（原14变流室）
将14变流室内的设备全部退出使用，新安装6台高压配电装置（型号为BGP9L-6AK），其中两台作为电源进线；一台作为联络；一台供1#、2#、3#皮带电源；一台供327、328大皮带电源；在5400米半坡集中煤仓处设配电点，其中14井下配电所内带1#、2#、3#皮带电源的高爆出线电缆，先进入5400米配电点低压侧电压等级为660V移变，再进5400米配电点处高爆，1#、2#、3#皮带电源可由该高爆控制，5400米配电点低压侧电压等级为660V移变供1#、2#、3#皮带张紧绞车和附属设施电源，以及大巷后段照明。
（3）井运区充电室供电
将作为辅助运输用蓄电池电机车充电室设于井运区机电车间内，新安装充电室配电点（高压盘4块，其中一块作为电源进线；一块带型号为KBSGZY-1000移动变电站，供地面9#、10#皮带用电源；一块带KSJ-30矿变一台，供皮带张紧绞车及附属设施电源；一块带KSJ-315矿变一台，为蓄电池电机车充电提供380V电源）。
四、高压配电装置及电缆选择
《煤矿井下设计技术规定》中规定：井下用移动变电站、动力变压器高压侧应有短路、过负荷和无压释放保护，供给移动变电站的高压馈电线还应有电缆监视保护。考虑到运行、维护方便，使用安全可靠，保护灵敏等多种因素，选用BGP9L-6AK型带真空断路器的高压配电装置（以下简称高爆）。
1、以12井下配电所内3#高爆选型计算为例：
（1）高爆额定电压：6KV
（2）高爆额定电流应大于所带移动变电站总的最大长时工作电流。为简便，取所带移动变电站额定电流之和作为总的最大长时工作电流。
INT=SN/
VN
式中：SN——变压器额定容量，KVA
VN——变压器高压侧额定电压，KV
移动变电站额定电流为：
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#高爆选用额定电流为200A(>156.85A)型。满足要求。
根据该计算方法，可得其它高爆选型。
序号高爆所处位置所带负荷额定电流
163512配电所进线400A
21#12配电所630KVA+1000KVA200A
3联络12配电所进线400A
42#12配电所500KVA100A
53#12配电所630KVA+1000KVA200A
664612配电所进线400A
764514配电所进线400A
81#14配电所630KVA+630KVA200A
9联络14配电所进线400A
102#14配电所500KVA100A
118#14配电所进线400A
1254005400配电点630KVA+630KVA+630KVA300A
2、高压电缆截面选择
以12井下配电所内3#高爆至移动变电站高压电缆选型计算为例：
（1）按经济电流密度选择电缆截面
Ae=Imax/(Ied·n)
式中：Ae——按经济电流密度选择的电缆截面，mm2
Imax——正常运行时，通过电缆的最大长时负荷电流，A
Ied——经济电流密度，A/mm2
n——正常运行时，同时并联工作的电缆条数
∴Ae=104/2=52mm2
选择高压电缆为YJV22—3×50，电缆截面50mm2<52mm2，满足要求。
（2）按长期允许载流量选择电缆截面
由于3×50mm2电缆最大允许载流量为170A>104A，所以满足要求。
（3）按允许电压损失校验电缆截面
①下井电缆的电压损失ΔV1%
每条下井电缆负荷功率P=1300KW，下井电缆长800米，截面为952（铜芯）。经查表得R0=0.217Ω/km，X0=0.069Ω/km，取下井负荷的功率因数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井下配电所高爆至移动变电站的电压损失ΔV2%
该段电缆为YJV22型，截面为502（铜芯），长900米。所带负荷845KW，经查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km，功率因数COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：
ΔV1%=845×0.9(0.412+0.075×1.17)/10×62
=1.05%
③总电压损失：ΔV%=ΔV1%+ΔV2%=0.79%+1.05%=1.84%<5%符合要求
所以选用YJV22-3×50电缆作为向移动变电站供电电缆。
根据该计算方法，可得其它高压电缆选型。详见《土城矿1495主坪垌主运输系统改造供电系统图》。
五、低压电缆选择
因为4#皮带为功率最大电机趋动（3×300KW），所以只要所选低压电缆能够满足该皮带的起动，就一定能满足其它皮带的起动要求。
根据Ica=K·P×103/(
VN·COSΦ·η)
式中：Ica——长时最大工作电流，A
K——电动机负荷系数，取0.75
P——电动机额定功率，KW
COSΦ——电动机功率因数，取0.6
η——电动机额定效率，取0.8
∴Ica=0.75×300×103/
×1140×0.6×0.8=237.4A
根据矿用橡套电缆长时允许载流量：主芯线截面为95mm2电缆的长时允许载流量为260A>237.4A满足要求。
6#皮带低压电缆选择计算：
Ica=0.75×250×103/
×1140×0.65×0.8=182.6A
只需选择主芯线截面为70mm2电缆，长时允许载流量为215A>182.6A满足要求。
可见，除4#皮带电机低压电缆需选择95mm2电缆外，其余电机负荷电缆只需选择70mm2电缆就能满足要求，没有必要全部选择为95mm2电缆，低压电缆选择详见《土城矿1495主坪垌主运输系统改造供电系统图》。
六、低压电器设备选择
考虑到皮带所用电机较大，且每台皮带机均设有两个电机趋动，故每台电机均选用QJZ-300/1140型开关进行起动，一方面是开关自身的保护性能较好，另一方面比较适合皮带的起动要求。
七、过电流保护装置的整定计算
详见《土城矿1495主坪垌主运输系统改造供电系统图》。
八、供电系统辅助改造
由于主坪垌采用皮带运输方式后，12井下配电所的容量相应增加，14井下配电所的容量也相应增加，因此，12井下配电所（原12变流室）进线电缆ZQL-3×50已不能满足改造后负荷要求，需更换为YJV22-3×95电缆；14井下配电所（原14变流室）进线电缆ZQ-3×50需更换为YJV22-3×95电缆。另井运区配电室，现有供电方式为哑口35KV变电所618广场线路单回路供电，经实地考查，重新架设一趟电缆线路（T接615线路）为比较可选方案，这样，可以保证井运区配电室的双回路供电，从而三个配电点的进线电源均为双回路供电方式，以保证皮带供电的连续性。
九、供电系统改造所需材料、设备估算
序号名称规格型号单位数量单价
万元金额
万元备注
1高爆BGP9L-6AK台124.452.8
2移动变电站KBSGZY-630台710.875.6
3移动变电站KBSGZY-1000台3租赁
4高压电缆YJV22-3×50米23500.016839.5
5高压电缆YJV22-3×70米12000.017421
6高压电缆YJV22-3×95米45000.019186辅助改造
7矿变KSJ-315台25.811.6
8起动开关QJZ-300/1140台21242
9起动开关QC83-80N台100.252.5
10照明综保ZXZ8-2.5台40.31.2
11高压配电盘GG1A-07T块5315辅助改造
12低压
橡套电缆UPQ-
3×95+1×35米600.00160.096
13低压
橡套电缆UPQ-
3×70+1×25米9000.01311.7
14低压
橡套电缆U-
3×70+1×25米28000.010328.9
15低压
橡套电缆U-
3×35+1×10米3000.00682.04
16低压
橡套电缆U-3×4+1×1米3000.00611.83
合计391.766
