煤矿采区变电所的设计

煤矿采区变电所的设计 摘 要

采区供电是否安全可靠和经济合理，将直接关系到人身安全和矿井生产。在开拓系统、采煤方法及采区生产机械确定之后，需要进行采区供电计算。其主要内容包括:负荷计算、选择动力变压器或移动式变电站的容量、型号并确定台数、供电系统的拟定、电缆线路的计算、开关设备的选择,以及整定保护的计算。对于上述涉及的计算内容必须满足以下两个方面提出的要求：一、要保证供电的安全和经济合理；二、要保证供电的质量和可靠性。

该文结合平煤集团八矿的实际情况，主要介绍了某采区变电所的设备选择与计算，中央变电所的计算，并且对该变电所运行的经济情况进行了概算。在实际运行中表明：该变电所的故障率大大减少，并且取得较好的经济效益。该文对煤矿井下各类变电所的设计、井下供电系统结构的了解都有一定的参考意义。

关键词：变电所，防爆型，矿用变压器，采区供电，保护装置

第1章 绪论

1.1 平煤八矿的自然条件 1.交通位置

八矿位于平顶山市东11Km，东距京广铁路孟庙车58Km,孟宝支线斜穿井田，许南公 路南北贯穿井田中部，交通方便。 2.地形及地貌特征

采区南部地表地势平缓，为村庄和田地，属第四系地层覆盖。北部为山坡地，出露 地层为下三迭石千峰组，采区地面标高总体在+84m~+230m间 3.气象与地震

本区属于大陆半干燥湿度不足带，年降雨量平均742.6mm最大降水量1323.6mm （1934年），年最小降水量373.9mm最大蒸发量2825mm（1959年），最小蒸发量1490.5mm（1964年），平均绝对湿度13.5%平均相对湿度67%，冰冻期一般为11至次年3月，最大冻土深14cm(1977.1.30)冬、春季以偏北风为主、夏季以偏南风为主，最大风速24/s，平均风速28/s.

本区为6度地震烈度区 4.瓦斯、煤尘、自然及地温

瓦斯：依据渝煤科研[1989]124号文《关于平顶山市八矿出煤层及突出矿井坚定意见》，

确定为瓦斯高突矿井

煤尘：本矿井各煤层均有煤尘爆炸危险

自然：本矿各煤层均有发火倾向，发火期5—6个月

地漏：八矿为地漏异常矿井，地下水活动东强南弱，处于矿区排泄区下部，因 而造成相对高温的采区水区 5.地表水

湛河自东流经井田南部，河宽50m，流量0.8~7.8m3/s 沙河为井田东南部边界，河宽150~25m，流量0.8~521 m3/s。

西河上游均为白龟山水库，可调节流量，河下有厚层第四系粘土层与煤系隔离，对井田 开采没有较大威胁，井田内横切山坡冲沟发育，对惊吓开采亦无影响。 6.通风

八矿通风方式分区对角式，现有采区有东翼、西翼采区。各采区的进风都是利用主 7．井

回风井有东一、丁一、西一、西二四个回风井 1.2 平煤八矿某采区变电所设计的目的和意义

由于八矿自然条件的特殊性和井下电气设备工作环境恶劣性，为此，对变电所的供 电布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。经过对采区变电供电的拟定,了解了供电要以保护人身的的安全和供电的要求,进行了采区高、低压电缆选用和高、低压的整定计算，本设计只是有选择性的计算了一部分,通过计算，加深了对各开关，移动变电站的了解。

第2章 采区变电所及配电点位置的确定 2.1 变电所位置确定原则

1、尽量靠近负荷中心，一般井下主排水泵是用电大户，因此可与主排水泵房建在一起，呈\一\字型或\形布置[1]。

2、变电所内要求通风良好，温度不得超过附近巷道温度5℃。 3、便于设备运输，电缆进出线要方便。

4、地质条件好，顶底板岩层稳定，少压煤，无淋水。

根据上述要求，井下中央变电所一般设在井底车场靠近副井井底的地方，并与中央水泵房相毗邻。有条件时，可与牵引变流所联合建筑。中央变电所应有单独通往井底车场或大巷的通道。

2.2 采区变电所位置的确定

1、尽量位于负荷中心，以减少低压线路和电压损失，保证采区设备的供电质量。 2、每个采区最好只设一个变电所向全采区供电，如不可能，也应尽量少设变电所，并尽量减少变电所的迁移次数，减少变电所硐室的开拓费用。如一个变电所不能满足于要求时，可在下一区段增设变电所，初期向掘进供电，后期向回采供电。 3、变电所内要求通风良好，温度不得超过附近巷道温度5℃。

4、设备运输要方便，便于电缆进出，地质条件好，顶底板稳定，无淋水。 按后两个要求确定采区变电所的位置时，可根据下列原则确定：

1）、采区变电所位置一般设在上（下）山的运输斜巷和轨道巷的横贯内，或在甩车场附近的巷道内。当采用矿用一般型变压器时，不得设在回风巷或工作面进风顺槽内。 2）、在多煤层的采区中，各分层是否分别设备或集中设置变电所，应经过技术经济比较后决定。

3）、当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷横贯巷道设备掘进变电所。如大巷为单巷而无横贯巷道利用时，可采用稳动变电站。 2.3 移动变电站位置的确定 1、采用移动变电站供电的条件：

随着采掘机械化的发展，电气设备的增多、容量的增大，工作面走向长，如仍采用固定

的采区变电所供电，既不经济，又满足不了电压质量的要求。因此，属下列情况的采区供电宜采用移动变电站： 1）、综采工作面的供电。

2）、普采工作面由采区固定变电所供电困难或不经济时。 3）、大巷单巷掘进附近无变电所可利用时。 2、移动变电站位置的确定

1）、向回采工作面供电的移动变电站位置，一般设在距工作面100m～150m处的巷道中。 2）、当下一个工作面尚未开采，而其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经过联络巷、运输巷向上工作面供电。 3）、低瓦斯矿井的回采面移动变电站，可设置在该回采工作面的巷道中。 2.4 工作面配电点位置的确定

1、回采工作面配电点一般设在距工作面50m～70m处的巷道中。

2、掘进工作面配电点距掘进头80m～100m，一般配电点至掘进设备的电缆长度不超过100 m为宜。

3、在电缆分叉点应设有配电点，此配电点在巷道交汇处附近。

4、压入式局风口不得部扇风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回小于10m

第3章 采区变电所供电系统的拟定 3.1 井下电压等级的确定 1、供电电压等级

电气设备都是按照一定的标准电压设计和制造的，这个标准电压称为电气设备的额定电压。

工矿企业供电电压的选择，取决于企业附近电源电压，用电设备电压、容量及供电距离。从供电经济考虑，供电距离越远，输送功率越大，采用的电压等级越高。电压等级、输

送功率及供电距离的大概范围见表3.1。

表3.1 电压等级输送功率及输送距离大概范围

电压等级（KV） 0.38 0.66 3 6 10 35 63 110

井下各级配电电压和各级电气设备的额定电压等级应符合下列要求： 1)、高压不应超过10KV，一般为6KV。

2)、低压不应超过1140V。炮采工作面一般采用660V，高档普采和综采根据具体情况和采用的机械设备可采用660V或1140V。井低车场一般采用660V。手续电气设备、固定照明采用127V，亦可采用220V。 3.2 井下中央变电所供电系统的拟定 1、高压供电系统的拟定

1)、电源回路数及母线段数的确定

（1）对井下各水平中央变（配）电所和主排水泵房的供电线路不得少于两回路。当其中任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷的供电。

（2）当井下主排水泵由地面变电所直接供电时，井下其余电负荷的下井电源电缆也应符合上述要求。

（3）下井电缆的最大截面应与井下中央变电所进线开关的额定电流相适应。

（4）中央变电所的高压母线，一般采用单母线分段。母线分段数应与进线电缆数相对应。各段母线之间应设置分段联络开关，正常情况下母线一般分列运行。 2)、配出线接线及回路数的确定

（1）井下主排水泵、兼作矿井主排水泵的井下煤水泵、暗立井经常升降人员的绞车必须有两回及两回以上线路供电，并引自不同的变压器母线段。

（2）暗井主提升设备、主井装载设备、大巷强力胶带输送机、供综合机械化采煤的采区

输送功率（KW） 100以下 100~150 100~1000 100~1200 200~2000 1000~10000 3500~30000 10000~50000 输送距离（KM） 0.6以下 0.6~1 1~3 4~15 6~20 20~70 30~100 50~150