土城矿主平硐运输系统改造供电方案设计

　　土城矿主平硐运输系统改造供电方案设计

　　土城矿1495主平硐现运输方式采用架线电机车运输。主平硐1300米和6650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。主平硐运输系统设计改造为皮带运输方式后，从主平硐5400米处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。结合主平硐状况实际，配电所位置的确定有如下两个方案：1：两个配电所供电；2：三个配电所供电。对两个方案分析比较如下：

　　方案1：12变流室作为一配电所，供大巷外段皮带电源；在主平硐3800米处（即1#、2#、3#皮带负荷中心）设一配电所，供大巷里段皮带电源。但大巷外段全部采用12配电所供电，最远供电距离将达到3000米左右，且主平硐井口至地面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。

　　方案2：利用原12、14变流室分别作为主平硐内皮带的供电电源，地面两部皮带由于相对比较集中（距离在140米左右），考虑从煤质科配电室供电（该配电室位于9#皮带机头处）。一方面利用原有硐室，减少巷道掘进工程量，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。

　　经上述比较，方案2较为经济合理，故选定此方案。

　　（二）、各主要用电设备负荷统计及变压器容量选择

　　各部皮带的用电负荷情况如下表：

　　设备用电负荷表

　　序号设备

　　名称电机功率额定

　　电压额定

　　电流额定起动电流备注

　　11#皮带132KW1140V81.1A486.6A张紧绞(1140V7.5KW)

　　22#皮带132KW1140V81.1A486.6A张紧绞(1140V7.5KW)

　　33#皮带132KW1140V81.1A486.6A张紧绞(1140V7.5KW)

　　44#皮带2×315KW1140V190A1235A张紧绞(1140V7.5KW)

　　55#皮带185KW1140V120.3A721.8A张紧绞(1140V7.5KW)

　　66#皮带185KW1140V120.3A721.8A张紧绞(1140V7.5KW)

　　77#皮带185KW1140V120.3A721.8A张紧绞(1140V7.5KW)

　　88#皮带132KW1140V81.1A486.6A张紧绞(1140V7.5KW)

　　99#皮带185KW1140V120.3A721.8A张紧绞(1140V7.5KW)

　　1010#皮带132KW1140V81.1A486.6A张紧绞(1140V7.5KW)

　　合计2030KW

　　考虑到哑口35KV变电所主变容量(10000KVA)和新洒基35KV变电所主变容量(12500KVA)，根据皮带电机功率以及供电距离、负荷的合理分布等多方面因素考虑，采用以下供电方式：

　　①1#、2#、3#皮带共用一台移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA）

　　②4#皮带采用单独的移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA）

　　③5#、6#皮带共用一台移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA）

　　④7#、8#皮带共用一台移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA）

　　⑤9#、10#皮带共用一台移动变电站供电（型号为KBSGZY-630KVA）

　　（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7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7#、8#皮带电源；一台供5#、6#皮带电源；一台带矿变作为动力及配电所内照明用电源；一台备用。

　　（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7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#、4#皮带电源；一台供327、328大皮带电源；一台带矿变作为动力及配电所内照明用电源；一台备用。

　　（3）煤质科配电室供电

　　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，新安装煤质科配电室（高压盘4块，其中两块作为电源进线；一块带型号为KBSGZY-500KVA移动变电站，供地面9#、10#皮带用电源；一块供煤质科皮带电源）。

　　（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2#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

　　∴INT=INT1=60.62A

　　故4#高爆选用额定电流为100A(>60.62A)型。满足要求。

　　根据该计算方法，可得其它高爆选型：

　　高爆选型表

　　序号高爆所处位置所带负荷额定电流

　　163512井下配电所进线400A

　　21#12井下配电所320KVA50A

　　3联络12井下配电所联络400A

　　42#12井下配电所630KVA100A

　　53#12井下配电所630KVA100A

　　64#12井下配电所备用100A

　　764612井下配电所进线400A

　　864514井下配电所进线400A

　　91#14井下配电所320KVA50A

　　10联络14井下配电所联络400A

　　112#14井下配电所630KVA+630KVA200A

　　123#14井下配电所630KVA+630KVA200A

　　134#14井下配电所备用100A

　　148#14井下配电所进线400A

　　2、高压电缆截面选择

　　以14井下配电所内2#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（根据煤矿工作实际，Ied=2）

　　n——正常运行时，同时并联工作的电缆条数（n=1）

　　∴Ae=378/2=189mm2

　　选择高压电缆为YJV22—3×120，电缆截面120mm2<189mm2，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=1450KW，下井电缆长1700米，截面为120mm2（铜芯）。经查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，取下井负荷的功率因数COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

　　ΔV1%=PL（R0+X0tgΦ）/(10×VN2)

　　=1450×1.7(0.172+0.068×1.17)/(10×62)

　　=1.72%

　　②14井下配电所高爆至2#皮带处移动变电站的电压损失ΔV2%

　　该段电缆为YJV22型，截面为120mm2（铜芯），长1680米。所带负荷280KW，经查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，功率因数COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

　　ΔV1%=280×1.68(0.172+0.068×1.17)/(10×62)

　　=0.33%

　　③2#皮带处移动变电站至4#皮带处移动变电站的电压损失ΔV3%

　　该段电缆为YJV22型，截面为120mm2（铜芯），长2630米。所带负荷440KW，经查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，功率因数COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

　　ΔV1%=440×2.63(0.172+0.068×1.17)/(10×62)

　　=0.81%

　　④总电压损失：

　　ΔV%=ΔV1%+ΔV2%+ΔV3%=1.72%+0.33%+0.81%=2.86%<5%符合要求

　　所以选用YJV22-3×120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主平硐主运输系统改造供电系统图》。

　　（五）、低压电缆选择

　　以4#皮带电机（2×315KW）选择低压电缆为例进行计算:

　　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0.65

　　P——电动机额定功率，KW

　　COSΦ——电动机功率因数，取0.7

　　η——电动机额定效率，取75%

　　∴Ica=0.65×315×103/

　　×1140×0.7×0.75=197.5A

　　根据矿用橡套电缆长时允许载流量：主芯线截面为70mm2电缆的长时允许载流量为215A>197.5A满足要求。

　　6#皮带低压电缆选择计算：

　　Ica=0.65×185×103/

　　×1140×0.7×0.75=186.87A

　　只需选择主芯线截面为70mm2电缆，长时允许载流量为215A>186.87A满足要求。

　　可见，除4#皮带电机低压电缆采用并双70mm2电缆外，其余电机负荷电缆只需选择70mm2电缆就能满足要求，低压电缆选择详见《土城矿1495主平硐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功率较大，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主平硐主运输系统改造供电系统图》。

　　（八）、供电系统辅助改造

　　由于主平硐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接哑口35KV变电所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、设备概算（见下表）

　　供电系统设备费用表

　　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134.457.2

　　2移动变电站KBSGZY-630台510.854

　　3高压电缆YJV22-3×50米28300.016847.6

　　4高压电缆YJV22-3×95米45000.019186辅助改造

　　5户变S-315台133

　　6起动开关QJZ-300/1140台15230

　　7起动开关BQD5-80ZR台100.252.51140V

　　8照明综保ZXZ8-2.5台40.31.21140V

　　9防爆灯台3000.0061.8

　　10高压配电盘GG1A-07T块4312辅助改造

　　11低压

　　橡套电缆UPQ-

　　3×95+1×35米500.00160.081140V

　　12低压

　　橡套电缆UPQ-

　　3×70+1×25米23500.01330.61140V

　　13低压

　　橡套电缆UPQ-

　　3×50+1×16米600.00680.51140V

　　14低压

　　橡套电缆UPQ-

　　3×35+1×10米1100.00680.751140V

　　15低压

　　橡套电缆UPQ-

　　3×4+1×1米300.00610.181140V

　　16低压

　　橡套电缆U-

　　3×4+1×1米60000.005231.2

　　合计358.61