风井场地供电设计说明书

第一节 选择电压等级、供电方式、防爆设备选型 .............. 2 1．供电设备电压等级确定、供电方式 ..................... 2 2．防爆设备的选型 ..................................... 2 第二节 计算电力负荷和选择电缆等 .......................... 3 1.供电设备和使用设备表 ................................ 3 2.供电电缆表 .......................................... 4 3.计算电力负荷 ........................................ 5 4.变压器选择 .......................................... 5 5.选择电缆 ............................................ 5 第三节 电气保护整定计算 .................................. 8 1.高压开关整定计算 .................................... 8 2.低压开关整定计算 .................................... 9 第四节 照明、通信、和信号 ............................... 14 1.照明 ............................................... 14 2.通信 ............................................... 15 3.提升、运输、转载信号装置的种类和用途 ............... 15

第一节 选择电压等级、供电方式、防爆设备选型

1．供电设备电压等级确定、供电方式 1.1高压供电

高压供电采用10kV电压等级，风井场地临时变电所安装移动变电站两台，其中一台KBSGZY-400/0.69kV供进、回风斜井动力电源，一台KBSGZY-200/0.69kV供进、回风斜井三专电源；一台S11-315/0.4kV地面变压器供生活照明及地面施工用电。由于矿井处于建设初期，无双回电源，故供电方式单回路供电。（详见供电系统图） 1.2动力供电

进、回风斜井均属于岩巷掘进单位，采用耙斗机出矸，绞车提升运输，动力采用风动工器具，安装移动压风机、喷浆机、排水设备等。供电方式为660V电源均为单回路供电。

1.3三专供电

局扇采用单独的三专供电，电压等级为660V，使用双风机双电源(QBZ-120F)开关，另一回路电源就近采用一趟动力供电。

1.4照明及信号

斜坡、变电所、车场照明或信号采用127V供电。 2．防爆设备的选型 2.1高压开关选型 其选择原则如下：

①配电箱的额定电压应符合高压网络的额定电压等级。 ②配电箱的额定电流应不小于所控设备的额定电流。 ③配电箱的切断电流应不小于母线三相短路电流。

④控制设备的额定电流之和应在高压开关电流整定范围之内。 控制动力变压器的高开选择 工作电流： IgKP3Ucosfepj10.755445.83100.8622.59(A)

故控制风井场地的动力高开选用PBG-10-50A。同理，可选择出三专负荷的

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控制高开，计算过程（略），见供电系统图。根据用电负荷量和矿实际情况，三专高开采用PBG-10-50A型高压开关。

2.2变压器选型

按照实际运行情况，选用KBSGZY—400/10/0.69kV移动变电站供电，用于风井区域的井下动力负荷。局扇电源由于功率较小，最大运行状态下只有60KW，考虑后期增加负荷量，可选用KBSGZY-200/10/0.69KV移动变电站供电，地面车间及生活办公电源选用一台S11-M-315/10/0.4kV油浸式变压器供电。

2.3低压开关选型

2.3.1低压馈开的选择：虽然馈开控制低压660V的动力负荷的大小不同，选择开关的额定电流容量大小也不同，但考虑到以后负荷的调整和开关的互换性，因此，控制低压660V的动力均选用型号为KBZ-400真空馈开，三专选用KBZ-200真空馈开。

2.3.2低压开关的选择：

低压开关根据以下原则进行选择：

(1) 根据其控制电动机的额定电流选择，但根据实际经验，控制75KW及以上电动机的应选用额定电流不小于200A的启动器，否则，接触器和刀开关的触头容易烧毁；

(2) 大于40KW的电动机应选用真空磁力启动器控制；

(3) 所选开关的额定电流应大于负荷的额定电流，且电压等级也应符合要求。

(4) 大功率设备应尽量选用软起动开关，降低起动电流。 (5) 双速电机选用双速开关。

(6) 特殊情况下应优先考虑带本质安全型的真空开关。 详见供电系统图和设备布置图。

第二节 计算电力负荷和选择电缆等

1.供电设备和使用设备表

供电设备和使用设备表

序 设备名号 称 型号 数量 额定功率 （kW） 1

电压等级（kV） 用途 功率因数 备注 耙斗机 P—60B 2 2×30 0.66 3

掘进 0.85 进、回风斜井

各一台 2 水泵 80D30×5 2 2×22 0.66 抽水 0.85 进、回风斜井 各一台 3 压风机 SM-475 2BKL NO 2×11KW 2 2×132 0.66 掘进碛头 0.86 进、回风斜井 各一台 4 副局扇 2 2×22 0.66 碛头供风 0.88 进、回风斜井 各一台 5 喷浆机 PC-5T 2 2×5.5 0.66 掘进喷浆 0.86 进、回风斜井 各一台 6 小绞车 JD-11.4 2 2×11.4 0.66 进风石门 0.88 7 小计 主局扇 2BKL NO 2×15KW 12 2 445.8 2×30 0.66 0.66 碛头 供风 0.88 进、回风斜井各一台 8 小计 地面 负荷 小计 1 225.5 0.38 2 1 60 225.5 0.66 0.38 风井区域 0.85 2.供电电缆表

供电电缆表 序 电缆名称 号 1 阻燃 橡套电缆 2 阻燃 橡套电缆 3 小计 阻燃 橡套电缆 4

型号 长度 （m） 电压等级（kV） 用途 备注 MY 0.38/0.66kV 3×50+1×16 MY 0.38/0.66kV 3×50+1×16 MY 0.38/0.66kV 3×70+1×25 MY 0.38/0.66kV 1000 0.66 进、回风井掘进碛头 500 0.66 进、回风压风机 1500 280 0.66 0.66 提升绞车 小计 阻燃 280 200 4

0.66 0.66 进、回风

橡套电缆 小计 3×50+1×16 200 0.66 局扇

3.计算电力负荷

3.1加权平均功率因数计算

3.1.1电压等级为0.66KV的动力设备加权平均功率因数计算

cosPj

3Pcose1e1PcosPcosPPPe2e2eie1e2eiei383.80.86445.83.2需用系数计算

3.2.1该区域供电电压等级为0.66kV动力设备需用系数计算

k30.40.6ppd0.40.6e77.2 0.755203.73.2.2局扇为单台运行，需用系数取k=1； 4.变压器选择

4.1 供电电压等级为0.66KV动力设备所需变压器选择

S2KPeCOS0.755445.8391.3(KVA) 0.86因此，供电电压等级为0.66kV的动力设备选用一台KBSGZY—400/10/0.69kV的移动变电站供电。

4.2局扇电源变压器选择

S3KPeCOS16068.1(KVA) 0.88因此选用一台KBSG-100/10/0.69KV的变压器供电，根据矿上现有设备和今后负荷增加情况，选用一台KBSGZY-200/10/0.69KV的移动变电站供电。

5.选择电缆 5.1高压电缆选择

5.1.1按经济电流密度选择电缆截面

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AKfIJn0.8671.30.06317.53(mm2)

1.93其中0.063—每一千瓦折算到10kV的电流，A J—经济电流密度，查表得1.93

Kf---负荷系数，取0.8

因此，可选用MYJV22—10kV--3×25的高压电缆一根，考虑到矿实际情况及今后的负荷增加因数，选用MYJV22—10kV--3×50的高压电缆一根。

5.1.2按电缆短路时热稳定条件校验电缆截面 校验高压电缆截面

A求。

式中Id—三相最大短路电流，见《井下高压供电线路短路电流计算值表》。

3I（3）dtCj25000.2515.62(mm2)<50(mm2) 故满足要80tj—短路电流的假想作用时间，取0.25s

C—电缆热稳定系数，查表得80 5.1.3按长时允许电流进行校验 电缆工作电流：IgKP3Ucosfepj10.8671.33100.8636(A)

查得MYJV22—10KV--3×50的高压电缆长时允许电流为185A＞36A，故满足要求。

5.2低压电缆选择 选择原则：

（1）低压电缆截面按机械强度和长时允许电流选择，

（2）选择的电缆额定电压必须大于或等于其运行的网络额定电压，电缆的最高运行电压不得超过其额定电压的15%。

（3）选用阻燃橡套铜芯电缆

再按电压损失和最小两相短路电流进行验算。初步拟定供电系统图。 在该掘进面中，选供电距离最远、功率较大的耙斗机电缆为例，并且它们

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都是直接起动，由同一个变压器供电，电压等级相同。因此，只选最远点进行校验即可。其它的电气设备选择电缆参照此原理进行选择和检验，不再重复选择和计算。

5.2.1耙斗机电缆选择

因耙斗机电缆随着碛头的延伸而延长，按机械强度（煤矿电工手册）初选电缆截面为MY0.38/0.66KV 3×50+1×16，按允许负荷电流验算，因耙斗机电缆上带有水泵，计算长期载流量应考虑水泵功率，所以P=（30+22）KW

IgP3Uecospj15230.660.8653(A)

查表得：MY0.38/0.66KV 3×50+1×16电缆Iy=176A，满足Iy﹥Ig ⑴ 按允许电压损失校验电缆截面 a.变压器电压损失计算

该支线为KBSGZY—400—10/0.69KV变压器供电。查表得该变压器的阻抗分别为Z=0.04Ω。变压器所带负荷电流为：

IgBKfP3Uecos0.755445.830.660.86342.37A

则变压器的电压损失为：

则变压器的电压损失为ΔUB=1.732×ZIg=1.732×0.04×342.37=23.7(V) b.电缆电压损失计算

在低压供电线路中，电缆电抗值与电阻值相比太小，计算可忽略不计。查得50 mm2矿用橡套电缆的每相每公里的电阻为R=0.448Ω/Km。供电距离按L=0.5Km计算。

电缆电压损失为

V) ΔUZ=3IgLR1.732530.50.44820.56(其中 IeP3Uecos5230.660.8653(A)

则耙斗机电缆末端总的电压损失为ΔUB+ΔUZ=44.26(V)

由于电缆最远端允许电压损失为 690-(660-660×5%)=63(V)＞ 44.26(V) 故满足要求。

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⑵按起动条件进行校验 ①按起动条件进行校验 a. 最小允许起动电压为 UQminUeKQ660Q1.2487(V) 2.2电动机在最小起动电压下的最小起动电流为 IQmin 其中 IeIPQ487660Ie65248723(4A) 66053(A)

3Uecos30.660.86则起动时电缆电压损失为

UZQ3IQminCOSLR1.7322340.40.50.44836.3(V)Q

b. 起动时变压器电压损失为 UBQ3Z(IQminIe)1.7320.0423416.2(V)

/ 起动时总的电压损失为UZQUBQ 36.316.252.（5V）则有690－52.5=637.5V＞487V 故满足起动条件要求。

所以说选择耙斗支线电缆MY 0.38/0.66KV 3×50+1×16完全符合要求。

第三节 电气保护整定计算

由于电气保护设备较多，保护整定计算基本类似，这里将动力变压器的控制开关举例计算，其余计算过程（略）。

详见《风井区域电气开关过流保护装置整定计算表》 1.高压开关整定计算 1.1短路保护计算：

IZDIQebIe/KIe15172721.84，根据高压开关的实际情况整定为：214.5508

校验Id(2)3kbIZ63942.541.5,符合要求

1.73214.51001.2过载保护计算：

IZGIeKIb/e3870.53，根据高压开关实际情况整定为：0.6

14.550校验Id(2)3kbIZ63948.481.2,符合要求

1.73214.530整定时限应以躲过最大负荷启动时间，取3s 2.低压开关整定计算 2.1短路保护计算：

I

ZDIQeIe/I15172722.65，根据低压开关实际情况整定为：3倍500e校验I2d3IZ63942.461.5，符合要求

1.73235002.2过载保护计算：

IZGIeI2d/3870.77，根据低压开关实际情况整定为：0.8倍 500e校验I3IZ63949.221.2，符合要求

1.7320.8500整定时限应躲过最大设备启动时间，取3s

2.3供电系统按最小两相短路电流进行验算时，各种保护装置的整定计算及其校验按下列方法和公式进行，然后列于附表中。 2.3.1最小两相短路电流计算

计算供电系统线路中各点两相最小短路电流时，短路电流值可根据变压器容量和电缆的换算长度从《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》的表中查得，以下简称《细则》。 电缆的换算长度计算方法：

LHK1L1K2L2KnLn

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式中LH------电缆总的换算长度，m；

K11、K2Kn---换算系数，各种截面电缆的换算系数可从

《细则》中查得；

L、LL-------各段电缆的实际长度。

2n 2.3.2单台电动机额定电流计算公式如下：

IeP3Uecos

2.3.3各类开关的整定值计算及其校验

⑴ KBZ系列馈电开关过电流继电器的整定计算 ① 对保护电缆干线时按下面公式进行计算 IZIQeKxIe （1） 式中IZ----过流保护装置的电流整定值，A； IQe----容量最大的电动机的额定起动电流，A； Ie---其余电动机的额定电流之和，A； Kx----需用系数，取0.5～1。 ② 对保护电缆支线时按下面公式进行计算 IZIQe （2） 式中符号同公式（1）

③ 用最小两相短路电流进行校验，其公式如下：

2II2dZ1.5 （3）

式中Id------被保护干线或支线距变压器最远点两相短路电流值，A；

IZ-------过电流保护装置的电流整定值，A；

1.5-------保护装置的可靠动作系数。 ⑵ 电子综合保护起动器的过流整定计算 ① 过流整定值按下式确定

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IZ≥Ie （4）

式中IZ-----电子保护器的过流整定，取电动机额定电流近似值，A； Ie--------电动机的额定电流，A。

② 用最小两相短路电流进行校验，其公式如下：

2I8I2dZ1.2 （5）

式中Id------含义同公式（3）；

IZ-----含义同公式（4）；

8IZ----电子保护器短路保护动作值； 1.2-----保护装置的可靠动作系数。

⑶ 1200V及以下用熔断器作短路保护的起动器熔体额定电流的选择计算

① 对保护电缆干线时按下面公式进行计算

IRIQe1.82.5Ie （6）

式中IR------熔体额定电流，A；

IQe、Ie-----含义同公式（1）；

1.8～2.5--------当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.8～2。

② 对保护电缆支线时按下面公式进行计算

IRIQe1.82.5 （7）

式中各符号含义同公式（6）。熔体规格可从《细则》中查得。 ③ 对选用熔体进行校验，其公式如下： Id≥4～7 （8）

2RI11

式中Id------含义同公式（3）；

4～7----为保证熔体及时熔断的系数。 ⑷ PBG系列高压开关的整定计算

①短路整定值的计算，按额定电流倍数整定，其歩长为1，分为1-10，确定整定值时，取其与计算值相近的较大档位，计算公式如下： IZD2IQebKIIe （9）

/e 式中IZD-----短路电流整定值，档位； IQe、Ie----含义同公式（1）； Kb-----变压器变压比； Ie------高开额定电流值，A。

② 过载电流整定值的计算，按额定电流倍数整定，其歩长为0.1，分为0.2-1.0，确定整定值时，取其与计算值相近的较大档位，计算公式如下： IZG/IKIbe/e （10）

式中IZG-----过负载电流整定值，倍数； Ie----同时运行负载电流之和，A； Kb、Ie-----含义同公式（9）。 ③ 整定值校验：

/

Id1.2 （11）

3kbIZ2(2) 式中Id------含义同公式（3）；

Kb----同公式（9）； ----实际整定电流；

IZ12

1.2-----保护装置的可靠动作系数。 ⑸ KBZ-500（630）A馈电开关的整定计算

① 短路整定值的计算，按开关额定电流倍数整定，其档位有1-10倍档，步长为1，确定倍数时，取其与计算值相近的较大倍数，计算公式如下：

IZDIQeIeI/e （12）

式中IZD-----短路电流整定值，倍数； IQe、Ie----含义同公式（1）； Ie------馈电开关额定电流值，A。

② 过载电流整定值的计算，按开关额定电流倍数整定，其档位有0.2-1.0倍档，步长为0.1，确定倍数时，取其与计算值相近的较大倍数，计算公式如下：

IZG/II/ee （13）

式中IZG-----过负载电流整定值，倍数； Ie----同时运行负载电流之和，A； Ie-----含义同公式（9）。 ③ 整定值校验：

2/I2d3IZ1.2 （14）

式中Id------含义同公式（3）； IZ----实际整定电流；

1.2-----保护装置的可靠动作系数。

根据以上计算方法，将供电系统中所选开关的保护装置整定计算列于表中。

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第四节 照明、通信、和信号

1.照明

1.1照明设计的原则与要求

要求有合适的照度、照明均匀度、亮度对比；能限制眩光，有良好的显色性，照明稳定性和降低阴影，且应保证安全可靠，并便于安装、使用和维护。器材和电能消耗少，投资省。必须符合《煤矿安全规程》有关规程的规定。基于上述要求，进、回风斜井和斜坡均应安装照明。

1.2照明光源与灯具选择

照明选择荧光灯作为照明电光源，灯具选择矿用防爆型，型号为DGS10/127LA防爆冷光源高亮度荧光灯。

1.3灯具的布置

根据风井区域条件，在上下车场及耙斗机后方安装一盏防爆冷光源荧光灯，灯具安装在巷道顶部正中央，高度为2.5米左右。

1.4照度计算

采用查表法，查表得每平米需2W左右的照度，使用荧光灯减半为每平方米1W左右，每10米需安设功率为30W左右荧光灯，根据实际情况，按每20米安设一盏DGS10/127LA防爆冷光源高亮度荧光灯，整个巷道约需20盏，斜坡约需6盏。

1.5照明供电系统的拟定

照明供电电压拟为127V供电，采用ZBZ系列信号照明综合保护器，安设在上下车场，兼顾斜坡照明一起供电。

1.6照明附属设备与保护装置的选择

选用ZBZ系列信号照明综合保护器，主方电压为660/380V，负方为133V，ZBZ系列信号照明综合保护器内设电子保护装置进行短路、过负荷及漏电保护，且应做好主、辅接地，主、辅接地极敷设间距为5米上，并且每天试验漏电一次，其保护装置整定见《风井区域电气开关过流保护装置整定计算表》。

1.7照明线路导线的选择与敷设

主干线采用MY0.38/0.66KV 3*4+1*4橡套阻燃电缆，按每20米做一个三通接线盒，到灯的支线选用MYQ0.3/0.5KV 2*2.5橡套阻燃电缆。并按长时允许

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电流和允许电压损失检验电缆截面。

2.通信

进、回风斜井和斜坡通信采用KXJZ16-127声光对讲信号装置。按每100米设置一组，供电源为ZBZ系列信号综合保护器，安设在进、回风斜井巷道中部，向两边敷设通信电缆，通信电缆选用MYQ 0.3/0.5KV 3*2.5橡套阻燃电缆，ZBZ系列信号综合保护器的安装和电缆选择校验与照明电缆相同。另进、回风石门躲身硐室、进、回风斜井碛头、压风机处、井口检身房各应安装一部本质安全型程控电话。

3.提升、运输、转载信号装置的种类和用途

提升、运输信号装置选用防爆型声光对讲信号装置，型号为KXJZ16-127,此装置在打点时具有显示声音、光提示，并且每台声光对讲信号装置可以相互之间进行通话联系。

附：《风井区域电气开关过流保护装置整定计算表》

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