土城礦1495主坪垌供電系統設計
土城礦1495主坪垌供電系統設計
土城礦1495主坪垌現運輸方式采用架線電機車運輸。主坪垌1450米和6600米處分別各設一變流硐室（即12變流室和14變流室），提供架線電機車用550V直流電源。現主坪垌設計改造為皮帶運輸方式，從5400米半坡集中煤倉至煤質科卸載站共設計安裝10部皮帶，供電距離長達6KM左右。
一、配電所位置的確定
根據配電所位置選擇的原則，配電所要位于負荷中心，頂板穩定且無淋水、通風好、運輸方便的地方。結合主坪垌狀況實際，配電所位置的確定大體有如下兩個方案：（方案1：兩個配電所供電；方案2：三個配電所供電）。
對于方案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#皮帶負荷中心）設一配電所，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，最遠供電距離將達到3000米左右，且地面井口至煤質科卸載站將架空鋪設電纜；另3800米處配電點的電源進線，根據現供電實際，從145井下變電所到此，最遠供電距離將達到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濟性的要求，另一方面供電系統的安全性也得不到保證。故方案1不可取。
對于方案2：利用原12、14變流室分別作為主坪垌內前后段皮帶的供電電源，地面兩部皮帶由于相對比較集中，（負荷間距離在140米左右），考慮從井運區蓄電池機車充電室供電（該充電室位于9#皮帶機頭處）。這樣，一方面利用原有硐室，減少巷道開拓量，另一方面，各配電點的供電距離較短，能夠滿足供電系統安全性的要求，且以最少的電纜投入進行安裝，滿足經濟性的要求。因而選定此方案。
二、各主要用電設備負荷統計及變壓器容量選擇
序號設備
名稱電機功率額定電壓額定電流功率因數備注
11#皮帶2×132KW1140V75A0.7帶張緊絞車(660V7.5KW)
22#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
33#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
44#皮帶3×300KW1140V194A0.6帶張緊絞車(660V7.5KW)
55#皮帶2×200KW1140V128A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
66#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
77#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
88#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(660V7.5KW)
99#皮帶2×250KW1140V162A0.65帶張緊絞車(660V7.5KW)
1010#皮帶2×100KW1140V61A0.75帶張緊絞車(660V7.5KW)
根據皮帶電機功率以及供電距離等多方面原因考慮，1#、2#、3#、4#、5#、6#皮帶均需采用單獨的移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA），7#和8#、9#和10#皮帶由于相對距離較近且功率相對偏小，可以分別共用一臺移動變電站供電（型號為KBSGZY-1000KVA）。
三、供電方式確定
（1）12井下配電所供電（原12變流室）
將12變流室內的設備全部退出使用，新安裝6臺高壓配電裝置（型號為BGP9L-6AK），其中兩臺作為電源進線；一臺作為聯絡；一臺供4#、5#皮帶電源；一臺供6#、7#、8#皮帶電源；一臺帶低壓側電壓等級為660V移變，供4#、5#、6#、7#、8#皮帶張緊絞車和附屬設施電源，以及大巷前段照明。
（2）14井下配電所供電（原14變流室）
將14變流室內的設備全部退出使用，新安裝6臺高壓配電裝置（型號為BGP9L-6AK），其中兩臺作為電源進線；一臺作為聯絡；一臺供1#、2#、3#皮帶電源；一臺供327、328大皮帶電源；在5400米半坡集中煤倉處設配電點，其中14井下配電所內帶1#、2#、3#皮帶電源的高爆出線電纜，先進入5400米配電點低壓側電壓等級為660V移變，再進5400米配電點處高爆，1#、2#、3#皮帶電源可由該高爆控制，5400米配電點低壓側電壓等級為660V移變供1#、2#、3#皮帶張緊絞車和附屬設施電源，以及大巷后段照明。
（3）井運區充電室供電
將作為輔助運輸用蓄電池電機車充電室設于井運區機電車間內，新安裝充電室配電點（高壓盤4塊，其中一塊作為電源進線；一塊帶型號為KBSGZY-1000移動變電站，供地面9#、10#皮帶用電源；一塊帶KSJ-30礦變一臺，供皮帶張緊絞車及附屬設施電源；一塊帶KSJ-315礦變一臺，為蓄電池電機車充電提供380V電源）。
四、高壓配電裝置及電纜選擇
《煤礦井下設計技術規定》中規定：井下用移動變電站、動力變壓器高壓側應有短路、過負荷和無壓釋放保護，供給移動變電站的高壓饋電線還應有電纜監視保護。考慮到運行、維護方便，使用安全可靠，保護靈敏等多種因素，選用BGP9L-6AK型帶真空斷路器的高壓配電裝置（以下簡稱高爆）。
1、以12井下配電所內3#高爆選型計算為例：
（1）高爆額定電壓：6KV
（2）高爆額定電流應大于所帶移動變電站總的最大長時工作電流。為簡便，取所帶移動變電站額定電流之和作為總的最大長時工作電流。
INT=SN/
VN
式中：SN——變壓器額定容量，KVA
VN——變壓器高壓側額定電壓，KV
移動變電站額定電流為：
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。
根據該計算方法，可得其它高爆選型。
序號高爆所處位置所帶負荷額定電流
163512配電所進線400A
21#12配電所630KVA+1000KVA200A
3聯絡12配電所進線400A
42#12配電所500KVA100A
53#12配電所630KVA+1000KVA200A
664612配電所進線400A
764514配電所進線400A
81#14配電所630KVA+630KVA200A
9聯絡14配電所進線400A
102#14配電所500KVA100A
118#14配電所進線400A
1254005400配電點630KVA+630KVA+630KVA300A
2、高壓電纜截面選擇
以12井下配電所內3#高爆至移動變電站高壓電纜選型計算為例：
（1）按經濟電流密度選擇電纜截面
Ae=Imax/(Ied·n)
式中：Ae——按經濟電流密度選擇的電纜截面，mm2
Imax——正常運行時，通過電纜的最大長時負荷電流，A
Ied——經濟電流密度，A/mm2
n——正常運行時，同時并聯工作的電纜條數
∴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。
（3）按允許電壓損失校驗電纜截面
①下井電纜的電壓損失ΔV1%
每條下井電纜負荷功率P=1300KW，下井電纜長800米，截面為952（銅芯）。經查表得R0=0.217Ω/km，X0=0.069Ω/km，取下井負荷的功率因數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井下配電所高爆至移動變電站的電壓損失ΔV2%
該段電纜為YJV22型，截面為502（銅芯），長900米。所帶負荷845KW，經查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km，功率因數COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：
ΔV1%=845×0.9(0.412+0.075×1.17)/10×62
=1.05%
③總電壓損失：ΔV%=ΔV1%+ΔV2%=0.79%+1.05%=1.84%<5%符合要求
所以選用YJV22-3×50電纜作為向移動變電站供電電纜。
根據該計算方法，可得其它高壓電纜選型。詳見《土城礦1495主坪垌主運輸系統改造供電系統圖》。
五、低壓電纜選擇
因為4#皮帶為功率最大電機趨動（3×300KW），所以只要所選低壓電纜能夠滿足該皮帶的起動，就一定能滿足其它皮帶的起動要求。
根據Ica=K·P×103/(
VN·COSΦ·η)
式中：Ica——長時最大工作電流，A
K——電動機負荷系數，取0.75
P——電動機額定功率，KW
COSΦ——電動機功率因數，取0.6
η——電動機額定效率，取0.8
∴Ica=0.75×300×103/
×1140×0.6×0.8=237.4A
根據礦用橡套電纜長時允許載流量：主芯線截面為95mm2電纜的長時允許載流量為260A>237.4A滿足要求。
6#皮帶低壓電纜選擇計算：
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，長時允許載流量為215A>182.6A滿足要求。
可見，除4#皮帶電機低壓電纜需選擇95mm2電纜外，其余電機負荷電纜只需選擇70mm2電纜就能滿足要求，沒有必要全部選擇為95mm2電纜，低壓電纜選擇詳見《土城礦1495主坪垌主運輸系統改造供電系統圖》。
六、低壓電器設備選擇
考慮到皮帶所用電機較大，且每臺皮帶機均設有兩個電機趨動，故每臺電機均選用QJZ-300/1140型開關進行起動，一方面是開關自身的保護性能較好，另一方面比較適合皮帶的起動要求。
七、過電流保護裝置的整定計算
詳見《土城礦1495主坪垌主運輸系統改造供電系統圖》。
八、供電系統輔助改造
由于主坪垌采用皮帶運輸方式后，12井下配電所的容量相應增加，14井下配電所的容量也相應增加，因此，12井下配電所（原12變流室）進線電纜ZQL-3×50已不能滿足改造后負荷要求，需更換為YJV22-3×95電纜；14井下配電所（原14變流室）進線電纜ZQ-3×50需更換為YJV22-3×95電纜。另井運區配電室，現有供電方式為啞口35KV變電所618廣場線路單回路供電，經實地考查，重新架設一趟電纜線路（T接615線路）為比較可選方案，這樣，可以保證井運區配電室的雙回路供電，從而三個配電點的進線電源均為雙回路供電方式，以保證皮帶供電的連續性。
九、供電系統改造所需材料、設備估算
序號名稱規格型號單位數量單價
萬元金額
萬元備注
1高爆BGP9L-6AK臺124.452.8
2移動變電站KBSGZY-630臺710.875.6
3移動變電站KBSGZY-1000臺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25.811.6
8起動開關QJZ-300/1140臺21242
9起動開關QC83-80N臺100.252.5
10照明綜保ZXZ8-2.5臺40.31.2
11高壓配電盤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391.766
