土城礦主平硐運輸系統改造供電方案設計

　　土城礦主平硐運輸系統改造供電方案設計

　　土城礦1495主平硐現運輸方式采用架線電機車運輸。主平硐1300米和6650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。主平硐運輸系統設計改造為皮帶運輸方式后，從主平硐5400米處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。結合主平硐狀況實際，配電所位置的確定有如下兩個方案：1：兩個配電所供電；2：三個配電所供電。對兩個方案分析比較如下：

　　方案1：12變流室作為一配電所，供大巷外段皮帶電源；在主平硐3800米處（即1#、2#、3#皮帶負荷中心）設一配電所，供大巷里段皮帶電源。但大巷外段全部采用12配電所供電，最遠供電距離將達到3000米左右，且主平硐井口至地面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。

　　方案2：利用原12、14變流室分別作為主平硐內皮帶的供電電源，地面兩部皮帶由于相對比較集中（距離在140米左右），考慮從煤質科配電室供電（該配電室位于9#皮帶機頭處）。一方面利用原有硐室，減少巷道掘進工程量，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。

　　經上述比較，方案2較為經濟合理，故選定此方案。

　　（二）、各主要用電設備負荷統計及變壓器容量選擇

　　各部皮帶的用電負荷情況如下表：

　　設備用電負荷表

　　序號設備

　　名稱電機功率額定

　　電壓額定

　　電流額定起動電流備注

　　11#皮帶132KW1140V81.1A486.6A張緊絞(1140V7.5KW)

　　22#皮帶132KW1140V81.1A486.6A張緊絞(1140V7.5KW)

　　33#皮帶132KW1140V81.1A486.6A張緊絞(1140V7.5KW)

　　44#皮帶2×315KW1140V190A1235A張緊絞(1140V7.5KW)

　　55#皮帶185KW1140V120.3A721.8A張緊絞(1140V7.5KW)

　　66#皮帶185KW1140V120.3A721.8A張緊絞(1140V7.5KW)

　　77#皮帶185KW1140V120.3A721.8A張緊絞(1140V7.5KW)

　　88#皮帶132KW1140V81.1A486.6A張緊絞(1140V7.5KW)

　　99#皮帶185KW1140V120.3A721.8A張緊絞(1140V7.5KW)

　　1010#皮帶132KW1140V81.1A486.6A張緊絞(1140V7.5KW)

　　合計2030KW

　　考慮到啞口35KV變電所主變容量(10000KVA)和新灑基35KV變電所主變容量(12500KVA)，根據皮帶電機功率以及供電距離、負荷的合理分布等多方面因素考慮，采用以下供電方式：

　　①1#、2#、3#皮帶共用一臺移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA）

　　②4#皮帶采用單獨的移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA）

　　③5#、6#皮帶共用一臺移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA）

　　④7#、8#皮帶共用一臺移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA）

　　⑤9#、10#皮帶共用一臺移動變電站供電（型號為KBSGZY-630KVA）

　　（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7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7#、8#皮帶電源；一臺供5#、6#皮帶電源；一臺帶礦變作為動力及配電所內照明用電源；一臺備用。

　　（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7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#、4#皮帶電源；一臺供327、328大皮帶電源；一臺帶礦變作為動力及配電所內照明用電源；一臺備用。

　　（3）煤質科配電室供電

　　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，新安裝煤質科配電室（高壓盤4塊，其中兩塊作為電源進線；一塊帶型號為KBSGZY-500KVA移動變電站，供地面9#、10#皮帶用電源；一塊供煤質科皮帶電源）。

　　（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2#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

　　∴INT=INT1=60.62A

　　故4#高爆選用額定電流為100A(>60.62A)型。滿足要求。

　　根據該計算方法，可得其它高爆選型：

　　高爆選型表

　　序號高爆所處位置所帶負荷額定電流

　　163512井下配電所進線400A

　　21#12井下配電所320KVA50A

　　3聯絡12井下配電所聯絡400A

　　42#12井下配電所630KVA100A

　　53#12井下配電所630KVA100A

　　64#12井下配電所備用100A

　　764612井下配電所進線400A

　　864514井下配電所進線400A

　　91#14井下配電所320KVA50A

　　10聯絡14井下配電所聯絡400A

　　112#14井下配電所630KVA+630KVA200A

　　123#14井下配電所630KVA+630KVA200A

　　134#14井下配電所備用100A

　　148#14井下配電所進線400A

　　2、高壓電纜截面選擇

　　以14井下配電所內2#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（根據煤礦工作實際，Ied=2）

　　n——正常運行時，同時并聯工作的電纜條數（n=1）

　　∴Ae=378/2=189mm2

　　選擇高壓電纜為YJV22—3×120，電纜截面120mm2<189mm2，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=1450KW，下井電纜長1700米，截面為120mm2（銅芯）。經查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，取下井負荷的功率因數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井下配電所高爆至2#皮帶處移動變電站的電壓損失ΔV2%

　　該段電纜為YJV22型，截面為120mm2（銅芯），長1680米。所帶負荷280KW，經查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，功率因數COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

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

　　=0.33%

　　③2#皮帶處移動變電站至4#皮帶處移動變電站的電壓損失ΔV3%

　　該段電纜為YJV22型，截面為120mm2（銅芯），長2630米。所帶負荷440KW，經查表得R0=0.172Ω/km，X0=0.068Ω/km，功率因數COSΦ=0.65，tgΦ=1.17,得：

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

　　=0.81%

　　④總電壓損失：

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

　　所以選用YJV22-3×120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主平硐主運輸系統改造供電系統圖》。

　　（五）、低壓電纜選擇

　　以4#皮帶電機（2×315KW）選擇低壓電纜為例進行計算:

　　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0.65

　　P——電動機額定功率，KW

　　COSΦ——電動機功率因數，取0.7

　　η——電動機額定效率，取75%

　　∴Ica=0.65×315×103/

　　×1140×0.7×0.75=197.5A

　　根據礦用橡套電纜長時允許載流量：主芯線截面為70mm2電纜的長時允許載流量為215A>197.5A滿足要求。

　　6#皮帶低壓電纜選擇計算：

　　Ica=0.65×185×103/

　　×1140×0.7×0.75=186.87A

　　只需選擇主芯線截面為70mm2電纜，長時允許載流量為215A>186.87A滿足要求。

　　可見，除4#皮帶電機低壓電纜采用并雙70mm2電纜外，其余電機負荷電纜只需選擇70mm2電纜就能滿足要求，低壓電纜選擇詳見《土城礦1495主平硐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功率較大，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主平硐主運輸系統改造供電系統圖》。

　　（八）、供電系統輔助改造

　　由于主平硐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接啞口35KV變電所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、設備概算（見下表）

　　供電系統設備費用表

　　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134.457.2

　　2移動變電站KBSGZY-630臺510.854

　　3高壓電纜YJV22-3×50米28300.016847.6

　　4高壓電纜YJV22-3×95米45000.019186輔助改造

　　5戶變S-315臺133

　　6起動開關QJZ-300/1140臺15230

　　7起動開關BQD5-80ZR臺100.252.51140V

　　8照明綜保ZXZ8-2.5臺40.31.21140V

　　9防爆燈臺3000.0061.8

　　10高壓配電盤GG1A-07T塊4312輔助改造

　　11低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×95+1×35米500.00160.081140V

　　12低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×70+1×25米23500.01330.61140V

　　13低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×50+1×16米600.00680.51140V

　　14低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×35+1×10米1100.00680.751140V

　　15低壓

　　橡套電纜UPQ-

　　3×4+1×1米300.00610.181140V

　　16低壓

　　橡套電纜U-

　　3×4+1×1米60000.005231.2

　　合計358.61