煤矿综采工作面供电设计.doc

曹庄煤矿机电科采区供电设计7703采区供电设计1、 供电情况7703工作面供电设备分为三路供电，第一路为采煤机供电，电压等级为1140V；第二路为采煤面刮板运输机及泵站供电，电压等级为1140V；第一、二路电源同来自8700移变处800kVA移动变电站，经7701运中巷及上风道到7701工作面，并各设置一台BKZ9-400馈电开关。第三路为顺槽皮带运输机、刮板运输机供电，电压等级为660V，电源来自8700移变处500kVA移动变电站，经7701运中巷设置一台BKZ9-400馈电开关。供采煤机电机由QJZ2-400/1140起动开关控制，工作面运输机机头、机尾电机由QJZ-315/1140起动开关乳化泵、喷雾泵各电机由QBZ-80(QBZ-120)起动开关控制，顺槽皮带运输机、刮板运输机各电机分别由QBZ-120真空启动器控制。采区用电设备负荷统计如表1：设 备名 称设 备型 号设 备台 数电 机功 率额 定电 压额 定电 流额 定功 率机组负荷采煤机MG132/310-BW1310kW1140V230A310kW合计：310kW刮板运输机机头负荷刮板运输机SGZ630/2201110kW1140V80A/40A110kW刮板运输机SGZ630/2201110kW1140V80A/40A110kW乳化泵BRW200/31.51125kW1140V90A125kW喷雾泵BPW200/6.3130kW1140V20A30 kW合计：375KW顺槽皮带运输机、刮板运输机负荷皮带运输机DSJ80/302160kW660V75A60 kW刮板运输机SGB-150175kW660V85A75 kW合计：135kW总计：820kW表1 采区用电设备负荷统计2、负荷统计及变电所容量选择（1）负荷统计确定了变电所位置之后，接下来就需进行采区用电负荷的统计，并据此决定采区变电所变压器的容量、型号及台数。需用系数法。使用的公式为：S=KXPN/COSpj （1-1）式中 S组用电设备的计算负荷; PN计算系统中各设备的额定功率（不包括备用设备）之和，kV； COSpj用电设备的加权平均功率因数，具体取值数见表2. 设备用户名称需用系数KX加权平均功率因数COSpj综采工作面0.4+0.6Pmax/PN0.7高档普采工作面0.286+0.714Pmax/PN0.60.7缓倾斜煤层0.40.50.6掘进工作面0.30.40.6表2 矿井电力负荷计算需用系数及加权平均功率因数表（2）采区动力变压器的选择由采区负荷统计表，按式1-1，查表2，COSpj为0.7，KX=0.4+0.6Pmax/PN =0.4+0.6310/685=0.67PN=310+220+155=685kW SB=KXPN/COSpj=0.67685/0.7=655.6 kVA 800 kVA根据以上计算，经综合分析比较，查矿用变压器技术数据表，最后选用一台KBSGZY-800/6型矿用移动变压器电压等级为1140kV，一台KBSGZY-500/6型矿用移动变压器电压等级为660kV。3、高压电缆截面的选择 （1）-480中央变电所至8700采区移动变电站高压电缆选型： 8700采区配电点总负荷PN=1582.5kW，最大用电设备为8700强力皮带及7700强力皮带，9700采区电力负荷的总视在功率为：S=KXPN/COSpj=0.431582.5/0.7=972.1 kVA其中：KX=0.286+0.714Pmax/PN=0.286+0.714320/1582.5=0.43负荷电流：I=93.5 A 初选MYJV22-6kV 350mm交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，芯线截面为50 mm。 按安全载流量校验电缆截面 MYJV22-6kV 350mm电缆在环境温度为25时，允许载流量为194 A，电缆最高工作温度为80，8700轨道上山温度为30时，则允许载流量为：I=I=194=186.1 A186.1 A大于93.5 A 满足要求 按经济电流密度校验电缆截面；一般矿井采区年最大负荷利用小时为10003000小时，选取铜芯电缆，其经济电流密度为Ij=2.5 A / mm2，故电缆的经济截面为： Sj= Ig/Ij=93.5/2.5=37.4（mm2） 满足要求 按电压损失校验电缆截面：正常工作时，每条线路输送的有功功率： P=739.6 kW Q=Ptg =739.61=739.6 kW又知，MYJV22-6kV 350mm铜芯高压电缆的单位长度的电阻r=0.429/km,电抗x=0.063/km，计算该线路的电压损失： U=60.6 V 电压损失占额定电压的百分数： U=100=100=1.01 5可见，当一回路故障或检修时，另一回路其电压损失都符合要求，能够承担全部负荷。 按热稳定条件校验电缆截面：短路电流周期分量稳定值为： I（3）=Sd/1.732UCP=50103/（1.7326.3）=4580（A） 式中：Sd采区变电所短路容量，取Sd=50MVA； UCP线电压， UCP=6.3kv I（3）短路电流稳态值； 因短路电流不衰减，假想时间等于短路器动作时间（0.2S），故电缆最小热稳定截面为： Smin= I（3）tj1/2/C=45800.21/2/93.4=21.92mm250 mm2式中： C电缆的热稳定系数，查煤矿电工手册取C=93.4； tj短路电流作用的假想时间，取tj=0.2S； 因此、所选用的MYJV22-6kV 350mm电缆完全满足要求。4.采区低压电缆的选择用电设备名称满足机械强度要的最小截面（mm）用电设备名称满足机械强度要求的最小截面（mm）各种采煤机3550照明设备2.54可弯曲刮板输送机1635一般刮板输送机1025表3 橡套电缆按机械强度要求的最小截面由于采煤工作面及其运输平巷设备容量较大，供电线路较长，所以，电缆的选择应同时考虑线路电压损失和电缆允许的最大长时负荷电流。变压器中的电压损失：在采区供电系统中可见，工作面用电设备的计算容量为：SB=KXPN/COSpj=0.67685/0.7=655.6 kVA变压器的负荷率为：=S/SN=655.6/800=0.82查变压器数据表可知：KBSGZY-800/6变压器短路电压（阻抗压降百分数）Ud=6短路损耗（铜损）：PN=6000W变压器电阻压降百分数：UR=PN/10SN=6000/10800=0.75变压器电抗压降百分数：UX=5.95则变压器的电压损失为：UT=( URCOSpjUXsinpj)= (0.750.7+5.950.71)=46.7 (V) 额定电压变压器副边额定电压U2N（V）电气设备所允许的最低电压0.95UN(V)线路最大允许电压损失Uy=U2N-0.95UN（V）127133120133804003616966069062763114012001083117表4 不同电网电压下的正常与最大允许电压损失线路允许的最大电压损失为：U=Uy-UT=117-46.7=70.3 (V)式中Uy电网允许的最大电压损失，由表4查得，Uy=117V。电缆截面的确定a采煤机组负荷电缆的截面选择。由于采煤机属经常移动的电气设备，故可按机械强度要求的最小截面初选电缆，由于机组供电距离较远，设备容量较欠，应考虑电压损失的要求。电缆名称电导率 m（mm）206580铜芯软电缆5342.5交联聚氯乙烯电缆48.644.3表5 电缆的电导率机组一路主干线电缆最小截面为：S=KXPNL/（UNU）=0.673101000900/(120042.570.3)=52.14mmPN为机组一路设备总功率。综合考虑，由于设备较多，故选机组干线一路的电缆截面为S=70 mm。b采煤面刮板输送机机头一路负荷电缆的选择。由于刮板输送机一路设备多、容量大，故可选择电缆截面为S=35 mm。其电压损失为： U= KXPNL/(UNS)=0.671101000350/（120042.535）=14.5（V）c采煤面刮板输送机机尾一路负荷电缆的选择。由于刮板输送机机尾一路设备较多、容量较大，故可选择电缆截面为S=35 mm。其电压损失为： U=KXPNL/(UNS)=0.671101000500/（120042.535）=20.6（V）则刮板输送机一路总的电压损失为： U=70.3-14.5-20.6=35.2（V）其干线电缆最小截面初选70 mm： U= KXPNL/(UNSjw)=0.67（110+110+155）1000500/（120042.570）=35.1 V35.2 V综合考虑，由于刮板输送机一路的设备多、容量大，故选进风巷刮板输送机一路的电缆截面为S=70 mm符合要求。电缆的校验：a对机组负荷电缆的长时工作电流查表6,70mm的电缆长时允许负荷电流为215 A，而机组额定电流估算值为：IN=PN/UNCOS=310000/11400.8=196.3 A215 A(式中PN为机组的额定功率)故电缆符合要求。b.机组一路负荷电缆的长时工作电流，查表6，70mm的电缆长时允许负荷电流为215 A，而干线电缆流过的工作电流为：Ijz=KXPN10/(UNCOSpj)=0.6731010/(11400.7)=150.3 A215 A所以满足要求。对应的电缆型号为MCP 370 125 - 1140V。c刮板输送机机头一路负荷电缆的长时工作电流，查表6,35mm的电缆长时允许负荷电流为138 A，而干线电缆流过的工作电流为：Ijtg=KXPN10/(UNCOSpj)=0.6711010/(11400.7)= 53 A138 A所以满足要求。对应的电缆型号为MCP 335 116 - 1140V。d.刮板输送机机尾一路负荷电缆的长时工作电流，查表6，35mm的电缆长时允许负荷电流为138A，而干线电缆流过的工作电流为：Ijwg=KXPN10/(UNCOSpj)=0.6711010/(11400.7)= 53 A138 A所以满足要求。对应的电缆型号为MCP 335 116 - 1140V。e刮板输送机一路总的负荷电缆长时工作电流，查表6，70mm的电缆长时允许负荷电流为215A，而干线电缆流过的工作电流为：Igz=KXPN10/(UNCOSpj)=0.67（110+110+155）10/(11400.7)=181.8 A1.5 （1.5为保护装置的可靠动作系数）故开关满足要求。（2）机组电磁启动器的整定电磁启动器选用QJZ2-400/1140型，保护装置为电子保护器，过流整定值为:Iz=Ie=230AI=2807A其灵敏系数为： K= I/（ 8Iz）=2705/（8230）=1.81.478Iz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。（3）若经校验，两相短路电流不能满足要求时，可采取以下措施：1. 加大干线或支线的电缆截面；2. 设法减少低压电缆的线路长度；3. 采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度；4. 换用大容量变压器或采取变压器并联；5. 增设分段保护开关；6. 采用移动变电站或移动变压器。根据以上计算方法，开关整定如表7、表8所示。皮带输送机及运中刮板输送机一路的校验计算同上，在此不做冗述。供电线路名称馈电开关型号额定电流(A)短路整定值(A)过载整定值(A)机组KBZ9-4004001600240工作面刮板输送机KBZ9-4004001200200泵站一路KBZ9-200200600120皮带及输送机KBZ9-