7306工作面供电设计.doc

7306工作面供电设计一、概况7306工作面位于-700水平，工作面面长120m，走向长度1200余米。二、电压等级及工作面移动变电站与配电点位置的确定工作面电源电压为6kv，来自-700变电所，运输道电源来自7306采区变电所。根据用电设备的容量与布置，工作面及运输道采用660v和1140v两种电压等级供电，照明灯采用照明综保供电，电压为127v。移动变电站与配电点开关均装在材料道内的移动列车上，可以随工作面的推进，每隔一定距离在轨道上移动一次。本设计按煤炭工业设计规范、煤矿井下供电设计技术规定和煤矿安全规程等要求进行设计。三、设备选择与负荷统计设 备 负 荷 统 计 表设备名称设备型号额定功率额定电压功率因数数量备注皮带机ssj-1000752660v0.702刮板机sgw-40t552660v0.701照明综保bbz-44kva660v0.854调度绞车jd-4040kw660v0.851调度绞车jd-2525kw660v0.853回柱机jh-2018.5kw660v0.852回柱机jh-1414kw660v0.851回柱机jh-87.5kw660v0.852转载机szz630/7575kw660v0.851破碎机plm50090kw660v0.851污水泵qbk-100/5037kw660v0.852q=100m/hm小结功率846kw采煤机4mg-200200kw1140v0.781刮板机sgb-630/211021140v0.882乳化泵vrb-250/3160kw1140v0.852喷雾泵wpz-320/645kw1140v0.851照明综保bbz-410kw1140v1小结功率1009kw四、移动变电站选择4.1皮带、溜子运输设备负荷分配、容量计算、变压器选择=555.9kva式中 =0.7式中 -工作面的电力负荷视在功率(kva）； -工作面用电设备额定功率之和（kw）； -工作面的电力负荷的平均功率因数； -需要系数； -最大一台（套）电动机功率（kw）。根据计算，选择一台kbsgzy-630/6型移动变压器可满足要求。4.2采煤机组负荷分配，容量计算、变压器选择sb1= 765.14kva式中 =0.4+0.6=0.4+0.6=0.53 0.7因此采煤机组选用一台kbsgzy-630/6型移变，其额定容量为630kva；一台kbsgzy-500/6型移变，其额定容量为500kva，满足供电要求。五、高、低压电缆截面校验5.1根据工作面实际负荷情况，向泵站移变群供电高压电缆初选ugsp-6kv-350+316/3+js型的矿用6kv电缆2趟，一趟由-700水平变电所至7306工作面泵站移变群，距离为2200米；另一趟由7306采区变电所至运输道。=50，长期连续负荷载流量为173a。5.1.1按持续允许电流校验截面ifh1=81.68iy=173a,故所选高压电缆满足要求。式中 本综采工作面各用电设备额定容量总和； 需要系数，=0.4+0.6=0.4+0.6=0.53 额定电压，取=6000v 平均效率，估计=0.9； 功率因数，查煤矿电工手册表取=0.7；5.1.2按经济电流密度校验高压电缆截面aj=36.302ae=502式中，aj电缆截面，mm2；ij经济电流密度，a/mm2，查煤矿电工手册表6-1-4，取ij=2.25a/mm2。所需电缆截面aj=36.30ae=50mm2满足要求。5.1.3按热稳定校验电缆截面按电缆首端（即馈出变电所母线）在系统最大运行方式时发生三相短路，应满足热稳定要求。最大三相稳态短路电流为：=4811.4a式中，三相最大稳态短路电流，安培； sd-系统短路容量，取50mva； u额定电压，6000v；高压电缆截面积amin =25.82ae=502式中，amin 电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2c-电缆的热稳定系数，查煤矿电工手册10-3-3 c=93.4所以选用ugsp-6kv-350+316/3+js型电缆满足综采工作面高压电热稳定要求。5.2.1按持续允许电流校验截面ifh=65.9iy=173a,故所选高压电缆满足要求。式中 运输巷道各用电设备额定容量总和； 需要系数，=0.4+0.6=0.4+0.6=0.51 额定电压，取=6000v； 平均效率，估计=0.9； 功率因数，查煤矿电工手册表取=0.7；5.2.2按经济电流密度校验高压电缆截面aj=29.292ae=502煤炭电工手册式（10-3-7）中，aj电缆截面，mm2；ij经济电流密度，a/mm2，查煤矿电工手册表6-1-4，取ij=2.25a/mm2ij。所需电缆截面aj=29.29uyq=495v结论：1#移变满足起动要求.6.2 2#移变(煤机、1#乳化液泵、后部溜子)配电系统sb=525.6kva式中 =0.4+0.6=0.4+0.6=0.63 0.76.2.2.1 按正常运行时校验电压损失6.6.2.2 正常运行时变压器内部电压损失 ub%=（urcosb+uxsinb）=（0.610.8+3.950.6） = 2.38 ub=ub% =2.38=28.37v式中 sb变压器计算负荷。kva；cos、sin变压器负荷的功率因数及相应的正弦值，估计 cos=0.8；（变压器电阻压降）ur=pd/(10sbe) =3850/(10630)=0.61（变压器电抗压降）ux=(ud)2-(ur)2=42-0.612=3.95 ud=4变压器通过额定电流时，内部阻抗上压降的百分数。 采煤机支线电缆上的允许电压损失：660v电网时，uy电=1190-0.91140=164vu=uy-ub =164-28.37=135.63v6.2.2.3 煤机电缆l1上的允许电压损失：电缆电阻rl=1.180.5220.16=0.0986电缆电抗xl=0.0840.16=0.0134uyl1=ie（urcos+uxsin）=129.9（0.09860.78+0.01340.6258）=53.77 vuyl3=19.19uy-ub =164-28.68=135.32vie=129.9a cos=0.78所以煤机电缆满足正常运行要求。6.2.2.4 按最远端最大电动机起动条件校验电压降6.2.2.5.1 阻抗等值电路如图： rb xb r1 x1 rg rq xg xqzb变压器内部阻抗 z1l1电缆阻抗 zq煤机起动阻抗 zg乳化泵、后部溜子等值阻抗6.2.2.5.2 采煤机电机起动阻抗额定电流：ie=129.9a 额定起动电流：ieq=kqie=5.6129.9=727.44a 起动电流倍数：kq=5.6起动功率因数：cosq=0.45（估值）起动阻抗： = =0.9048起动电阻：rq= zq cosq=0.90480.45=0.4072起动电抗：xq= zqsinq=0.90480.893=0.80806.2.2.5.3 采煤机电缆阻抗上面已求得rl采=0.0986 xl采=0.01346.2.2.5.4 起动时采煤机电动机和l1采电缆的串联阻抗：电阻：rq=rq+rl1采=0.4072+0.0986=0.5058电抗：xq=xq+xl1采=0.8080+0.0134=0.8214阻抗：zq=（rq2+ xq2）=（0.50582+0.82142）=0.9646 电导：gq= =0.5436 1/ 电纳：bq= = 0.8828 1/6.2.2.5.5 后部溜子正常运行等值阻抗：阻抗：zh= = =9.357电阻：rh= zgcosg=9.3570.88=8.2342电抗：xh= zgsing=9.3570.475=4.4446电导：gh=0.0940 1/电纳：bh=0.0508 1/6.2.2.5.6后部溜子电缆(50mm2)阻抗：电缆电阻rl溜子=1.18r0l=1.180.3800.16=0.0717电缆电抗xl溜子=x0l=0.0810.16=0.02446.2.2.5.7后部溜子电动机和l1溜子电缆的串联阻抗：电阻：rq=rh+rl1溜子=8.2342+0.0717=8.3059电抗：xq=xh+xl1溜子=4.4446+0.0244=4.469阻抗：zq=（rq2+ xq2）=（8.30592+4.4692）=9.4319电导：g= =0.0934 1/ 电纳：b= = 0.0502 1/6.2.2.5.8 乳化液泵正常运行等值阻抗：乳化液泵：阻抗：zr1=6.2137 电阻：rr1= zb cose=6.21370.85=5.2816电抗：xg1= zbsine=6.21370.526=3.2684 电导：gr1= =0.1368 1/ 电纳：br1= = 0.0847 1/6.2.2.5.9 采煤机组电动机起动时，变压器负载总阻抗： 电导：gg= gq+ gr1+g=0.5436+0.1368+0.0934=0.7738 1/电纳：bb=bq+ br1+b=0.8828+ 0.0847+0.0502=1.0177 1/导纳y=（g 2+b 2）=0.77382+1.01772=1.2785 1/阻抗：z=1/y=0.7822电阻：r =gg zz 2=0.77380.78222=0.4734电抗：x=bb zz 2=1.01770.78222=0.62276.2.2.5.10 变压器内部阻抗：变压器额定电流： ibe=a电阻 电抗 式中 电阻压降分数 ur=0.6111 阻抗压降分数 ud=4 电抗压降百分比6.2.2.5.11 采煤机电动机起动时，变压器输出电流回路阻抗及输出电流：电阻：r = r+rb=0.4734+0.0126=0.4860电抗：x = x+xb=0.6227+0.0814=0.7041阻抗：z=（0.48602+0.70412）=0.8555输出电流 =803.12a复数电流=803.12=803.126.2.2.5.12 采煤机电动机起动时,变压器输出端电压u=iz=803.120.7822=627.8-13.296.2.2.5.13 采煤机电动机实际起动电流： =650.846.2.2.5.14 煤机电机起动时实际起动电压:usq=650.84 0.9048 =1019.94-8.42usq=1019.94vuy9=855v 故2#移变电站供电系统满足起动要求。6.2.2.6.1 3#移变(2#乳化液泵、前部溜子、喷雾泵)配电系统sb= 431.1kva式中 =0.4+0.6=0.4+0.6=0.71 0.76.2.2.6.2 按正常运行时校验电压损失6.6.2.3 正常运行时变压器内部电压损失 ub%=（urcosb+uxsinb）=（0.360.7+3.980.71） = 2.65 ub=ub% =2.65=31.54v式中 sb变压器计算负荷。kva；cos、sin变压器负荷的功率因数及相应的正弦值，估计 cos=0.7；（变压器电阻压降）ur=pd/(10sbe) =1800/(10500)=0.36（变压器电抗压降）ux=(ud)2-(ur)2=42-0.612=3.98 ud=4变压器通过额定电流时，内部阻抗上压降的百分数。 前部溜子支线电缆上的允许电压损失：660v电网时，uy电=1190-0.91140=164vu=uy-ub =164-31.54=132.46v6.2.2.3 前部溜子电缆l上的允许电压损失：电缆电阻rl=1.180.3800.16=0.0717电缆电抗xl=0.0810.16=0.0244uyl4=3127（0.07170.88+0.02440.475）=16.43 v uyl4=16.43 uy-ub =164-31.54=132.46v所以前部溜子电缆满足正常运行要求。6.2.2.4 按最远端最大电动机起动条件校验电压降6.2.2.5.2 前部溜子电机起动阻抗额定电流：ie=127a 额定起动电流：ieq=kqie=5127=635a 起动电流倍数：kq=5起动功率因数：cosq=0.5（估值）起动阻抗： zq= =0.9048起动电阻：rq= zq cosq=0.90480.5=0.4524起动电抗：xq= zqsinq=0.90480.866=0.78366.2.2.5.3 前部溜子电缆阻抗上面已求得rl溜子=0.0717 xl溜子=0.02446.2.2.5.4 起动时前部溜子电动机和l1采电缆的串联阻抗：电阻：rq=rq+rl1溜子=0.4524+0.0717=0.5241电抗：xq=xq+xl1溜子=0.7836+0.0244=0.8080阻抗：zq=（rq2+ xq2）=（0.52412+0.80802）=0.9631 电导：gq= =0.5650 1/ 电纳：bq= = 0.8711 1/6.2.2.5.5 乳化液泵正常运行等值阻抗：阻抗：zg1=6.2137 电阻：rg1= zb cose=6.21370.85=5.2816电抗：xg1= zbsine=6.21370.526=3.2684电导：gg1= =0.1368 1/ 电纳：bg1= = 0.0847 1/6.2.2.5.6 喷雾泵正常运行等值阻抗：阻抗：zg1=22.0932 电阻：rg1= zb cose=22.09320.85=18.7792电抗：xg1= zbsine=22.09320.526=11.6210电导：gp1= =0.0385 1/ 电纳：bp1= = 0.0238 1/6.2.2.5.7 前部溜子电动机起动时，变压器负载总阻抗：电导：gg= gq+ gg+gp1 =0.5650 +0.1368+0.0385=0.7403 1/电纳：bb=gq+bg1+bp1=0.8711+0.0847+0.0238 =0.9796 1/导纳y=（g 2+b 2）=0.74032+0.97962=1.2279 1/阻抗：z =1/y=0.8144电阻：r =gg zz 2=0.74030.81442=0.4910电抗：x =bb zz 2=0.97960.81442=0.64976.2.2.5.7 变压器内部阻抗：变压器额定电流：ibe=a电阻 电抗 式中 电阻压降分数 ur=0.36 阻抗压降分数 ud=4 电抗压降百分比6.2.2.7 按最远端最大电动机起动条件校验电压降6.2.2.7.1 阻抗等值电路如图： rb xb r1 x1 rg rq xg xqzb变压器内部阻抗 z1l1电缆阻抗 zq前部溜子起动阻抗 zg乳化泵等值阻抗6.2.2.5.8 前部溜子电动机起动时，变压器输出电流回路阻抗及输出电流：电阻：r = r+rb=0.4910+0.0094=0.5004电抗：x = x+xb=0.6497+0.1034=0.7531阻抗：z=（0.50042+0.75312）=0.9042输出电流 =759.86a复数电流=759.86=759.866.2.2.5.9 前部溜子电动机起动时,变压器输出端电压u=iz=759.860.8144=618.83-3.486.2.2.5.10 前部溜子电动机实际起动电流：=642.546.2.2.5.11 前部溜子电机起动时实际起动电压:usq=642.54 0.9048 =1006.93-0.51usq=1006.93vuy9=855v故3#移变电站供电系统满足起动要求。七、低压电网短路电流计算（1） 短路点的选定短路点应选在母线上与吸纳路的首末端，如果线路很短，可以只选在线路的首端，即母线上。根据这一原则，该综采工作面的供电系统。可以只选定d1-d9共9个点计算短路电流，就能满足开关选择校验与继电保护正定要求。（2） 短路回路元件阻抗计算元件名称阻抗公式代入数据与计算结果（）备注电源系统690v1. e2e低压电势，kv2. sdy采区变电所6kv母线短路容量，mva1190v高压电缆 ugsp-6kv-350+316/3+js1190v1. 忽略中央变电所至采区变电所的未知电缆段2.高压电缆ugsp-6kv-350+316/3+js 690v1.忽略未知电缆段2.移动变电ksgzy-630/6/0.69690v=0.0046移动变电ksgzy-630/6/1.191190v=0.0137移动变电ksgzy-500/6/1.191190v电缆编号l2r=r0lx=x0lr=1.18*0.380*0.25=0.1121x=0.084*0.25=0.021 l3rl3=1.18*0.522*0.16=0.0986xl3=0.084*0.16=0.0134l4rl4=1.18*0.380*0.16=0.0717xl4=0.081*0.16=0.0244l5rd=0.01*0.267=0.00267xd= 0.01*0.078=0.000078l6rd=0.010.522=0.00522xd= 0.010.084=0.00084l7r7=0.010.267=0.00267x7= 0.010.078=0.00078短路点电弧电阻0.010（3） 短路电流计算两相短路电流计算公式三相短路电流计算公式d1短路电流计算d2短路电流计算d3短路电流计算d4短路电流计算d5短路电流计算d6短路电流计算d7短路电流计算d8短路电流计算d9短路电流计算八、过电流保护装置整定1. 高压配电装置中过电流保护的整定1）工作面的高压最大负荷电流为： 选用高压隔爆型配电装置的额定电流为： (1) 过载保护的整定电流倍数取0.8，其整定动作电流为： （2） 过电流短路保护的整定，按躲开最大电动机即采煤机电动机起动时，其它该先启动的机器已经起动来考虑，其一次动作电流计算值为： =178.2a动作电流倍数计算值为： 取动作电流整定倍数ndz=2ndzj=0.891。灵敏系数校验：按移动变电站二次出线端的最小两相短路电流来校验，按d6、d8点短路校验，其灵敏系数为： 1.5，满足要求。按d8点短路校验灵敏系数为： 1.5，满足要求。2）工作面的高压最大负荷电流为： 选用高压隔爆型配电装置的额定电流为： (2) 过载保护的整定电流倍数取0.8，其整定动作电流为： （3） 过电流短路保护的整定，按躲开最大电动机即皮带电动机起动时，其它该先启动的机器已经起动来考虑，其一次动作电流计算值为： =182.97a动作电流倍数计算值为： 取动作电流整定倍数ndz=2ndzj=1.83。灵敏系数校验：按移动变电站二次出线端的最小两相短路电流来校验，按d1点短路校验，其灵敏系数为： 1.5，满足要求。按d8点短路校验灵敏系数为： 1.5，满足要求。 九、开关的选择及整定1、1#移变高防整定（1）、短路保护整定：ia=555.91.15/8.7=73.48a高防开关额定电流为100a, 短路保护整定取额定电流的2倍,即整定200a.（2）、过载保护整定ia=(555.90.6/0.75)1.15/8.7=58.78a高防开关额定电流为100a,过载保护整定取额定电流的0.6倍,即整定60a。（3） 、过载保护延时时间整定为3档,即8.5秒。通过计算，可选1台pbg-100/6z开关2、2#、3#移变高防整定（1）、短路保护整定：ia=765.140.67/5=102.29a高防开关额定电流为200a, 短路保护整定取额定电流的1倍,即整定200a.（2）、过载保护整定ia=(765.140.6/0.75)1.15/8.7=45.5a高防开关额定电流为200a,过载保护整定取额定电流的0.3倍,即整定60a。（3）、过载保护延时时间整定为3档,即8.5秒。通过计算，可选1台pbg-200/6z开关2、千伏级磁力启动器的选择采煤机开关根据i1=129.9a, 可选1台qbz-315a/1140v真空磁力启动器前后刮板机开关根据i2=127a, 可选2台qbz-200a/1140v真空磁力启动器乳化泵开关根据i3=95.3a,可选2台qbz-120a/1140v真空磁力启动器喷雾泵开关根据i4=26.8a,可选1台qbz-80a/1140v真空磁力启动器.照明综保煤电开关根据i5=2.38a,可选1台zbz-4.0m 3、低压磁力启动器的选择转载机开关 根据i6=77.19a，可选1台qbz-120a/660v真空磁力启动器（2）破碎机开关 根据i7=92.62a，可选1台qbz-120a/660v真空磁力启动器（3）皮带开关根据i8=184.7a,可选2台qbz-315a/660v真空磁力启动器供两部皮带使用（3）40t刮板机开关根据i9=137.47a,可选1台qbz-200a/660v真空磁力启动器（4）污水泵开关根据i10=38.08a,可选2台qbz-80n真空磁力启动器作为37kw水泵控制开关（5）调度绞车（jd-40）开关根据i11=41.17a,可选1台qbz-80n真空磁力启动器作为jd-40型绞车控制开关.（6）调度绞车（jd-25）开关根据i12=25.74a,可选3台qbz-80n真空磁力启动器作为jd-25型绞车控制开关.（7）回柱机（jh-20）开关根据i13=20.58a,可选2台qbz-80n真空磁力启动器作为jh-20型绞车控制开关.（8）回柱机（jh-14）开关根据i14=14.41a,可选1台qbz-80n真空磁力启动器作为jh-14型绞车控制开关.（9）回柱机（jh-8）开关根据i15=7.72a,可选2台qbz-80n真空磁力启动器作为jh-8型绞车控制开关.4、低压馈电开关选择根据iz=358.35a,由于分四路线路，故选2台kbz-400a开关作为该运输巷低压总开关.另外四路线路各家一台分路开关，所以共需kbz-400a开关6台5、低压隔爆型开关中过电流与过载保护装置整定1)、1#开关，kbz-400整定(转载机和破碎机支路)ia=1.15906+751.15=707.25a,短路整定800a。2)、2#开关 kbz-400整定（第一部皮带机支路）ia=1.151506=1035a ,短路整定1050a。3)、3#开关 kbz-400整定（第二部皮带机支路）ia=1.151506=1035a ,短路整定1050a。4)、4#开关 kbz-400整定（40t刮板机支路）i= 1.151106+（37+37）1.15+661.15=920a,短路整定1000a 6）、5#开关 qbz-200(采煤机开关) i=2000.67=134a,开关整定150