综采工作面供电设计

1、1022综采工作面供电设计 一、工作面简况与设备选型配置 1022机巷走向长度约1200M，切眼开采长度150M，采煤方式 为综合机械化采煤，采用负压通风，设备选型配置情况如下表： 序 号 设备名称 设备型号 数 量 电机功率 vKW) 额定电压 V ) 额定电流 A ) 1 采煤机 MG-650/1620 1 1620 3300 373 2 转载机 SZZ-830/315 1 315 3300 73 3 运输机 SGZ1000/1400 1 1400 3300 2*152 4 破碎机 PLM-2000 1 200 3300 46 5 乳化液泵 MRB-400-31.5 2 250 3300

2、53 6 皮带机 DSJ-100/100/2*125 1 2 X125 1140 2 X80 7 无极绳绞车 SQ-110B 1 110 1140 71.5 8 绞车 JSDB-10 1 18.5 1140 12 9 绞车 JSDB-25 2 55 1140 35.75 10 照明综保 ZBZ-4.0/1140 3 1140 11 控制台 KTC-2 1 1140 12 张紧绞车 1 4 1140 2.6 、供电系统的选择确定 工作面采用移动变电站方式供电。由102采区变电所提供两路 6KV电源，其中第一路高压线路的1#高压分馈供到一台2000KVA 移动变电站v供工作面3300V采煤机)和一

3、台1000KVA移动变电 站v供破碎机、转载机和乳化液泵)；另一路高压线路的2#高压分 馈供到一台800KVA移动变电站v供一部皮带机、机巷绞车系 统)，4#高压分馈供到一台2000KVA移动变电站v供工作面 3300V运输机等) 两台2000KVA移动变压站、一台1000KVA移动变压站、三台 高爆、一台组合开关、一套乳化液泵站放置在1023机巷车场，一 台800KVA移动变压站放置在1022机巷平巷段，另三台组合开关 均放置在机巷开关车上。采用电压等级为3300KV和1140KV两 种。瓦斯电闭锁断电开关为102-7#高爆开关和102-11#高爆开 关。 三、负荷统计及移动变电站选择 1、

4、根据工作面设备选型配置、电压等级列出用电设备负荷统计表 如下： 序 号 设备名称 设备型号 数 量 电机功率 KW) 额定电压 V ) 额定电流 =0.4+0.6(1300/1620=0.881 加权平均功率因数取COS恤m=0.8 Sib二 IPieKix/cos )wm =1620 X0.881/0.8=1784KVA 故 1#移动变电站选用 KBSGZY-2000/6/3.45 干式变压器 S 1e=2000KVA Se = 1784KVA满足工作需要 2、 2#移动变电站向功率为 2X125KW 皮带机、1X110KW 无极绳绞 车、1 X18.5KW 绞车、1 X4KW 张紧绞车、2

5、 X55KW 绞车供电， 供电电压为 ii40V ，共计负荷 492.5KW 。 K=0.4+0.6(P 4max/ IP4e=0.4+0.6(250/492.5=0.7 Sb= IP 总 K/cos =492.5 X0.7/0.8=431KVA 故 2#移动变电站选用 KBSGZY-800/6/1.2 干式变压器 S2e=800KVA S2b=431KVA满足工作需要 3、3#移动变电站向 2*700KW 运输机供电，供电电压为 3450V ，共 计负荷 1400KW ，运输机采用的是 2 台矿用隔爆型双速电机 YBSD-700/350-4/8 ，其启动方式为先启动 2 个 350KW 低速

6、电 机，然后由低速过渡到 2 个 700KW 电机全速运行。 K取1 加权平均功率因数取COS恤m=0.8 S3b= IP 总 K/cos = 1400 X1/O.8=175OKVA 故3#移动变电站选用KBSGZY-2000/6/3.45 干式变压器 S 3e =2000KVA S3b = 1750KVA满足工作需要 4、4#移动变电站向功率为 1 X250KW乳化液泵、200KW破碎机和 315KW 转载机供电，供电电压为 3450V,共计负荷765KW。 K4x=0.4+0.6(P 4max/ 护4。=0.4+0.6(315/765=0.65 S4b= IP4eK4x/cos =765

7、X0.65/0.8=622KVA 选用移动变电站选用KBSGZ Y-1000/6/3.45干式变压器 S 4e = 1000KVA S4b =622KVA满足工作需要 四、电气设备的选型 本次设计低压采用 3300V、1140V两种电压等级，故所有选择 的低压电器设备、电缆，均为千伏级。 根据煤矿井下电气设备选型原则，列表说明设备的控制开关选型 配置情况 用电设备 选用开关 型号 额定电压V) 额定电流A ) 备注 采煤机 QJZ-1800/3300V 3300 500 运输机 QJZ-1800/3300V 3300 500 转载机与破碎机 QJZ-1800/3300V 3300 500 乳化

8、泵 QJZ-1800/3300V 3300 500 皮带机 QBR-400/1140 1140 400 无极绳绞车 QBZ-120N 1140 120 机巷其余绞车 QBZ-80N 1140 80 五、高压电缆选择与校验 1、高压1#回路 A、初选高压1#进线电缆并对其校验： 1 ）按设计规定初选高压进线电缆为：MYJV22-6/6KV 3*95铠装电 缆 2 ）按长时允许负荷电流校验电缆截面： IP 总=1620+765=2385KW Iy=牙 总 XK/（ U eCOS K=0.4+0.6（P max / IP1e=0.4+0.6（1300/2385=0.73 加权平均功率因数COS wm

9、=0.8 Iy=2385 X0.73/（X6 X0.8=209.4A 故选择 MYJV22 6/6KV 3*95型铠装聚氯乙烯护套矿用电力电 缆。 其主截面为95mm 2, Ifh=265A ly=209.4A满足需要 3 ）按经济电流密度校验高压电缆截面： Aj= I fh/I j Ij-经济电流密度，查综采设计手册下册表 6-1-4得知 Ij=2.25A/mm 2 Aj=209.4/2.25=93mm2v Ae=95mm 2满足需要 B、从1#高爆分馈供到2000KVA移变高压电缆 1 ）按设计规定初选高压进线电缆为：MY PTJ-3.6/6KV 3*95+3*35/3+3*4mm2 橡套

10、电缆 2 )按长时允许负荷电流校验电缆截面 : IP 总=1620+765=2385KW Iy= P 总 XK/( U eCOS K=0.4+0.6(P max/IP1e=0.4+0.6(1300/2385=0.73 加权平均功率因数COS Owm=0.8 Iy=2385 X0.73/( v3 X6 X0.8=209.4A 故选择 MYPTJ-3.6/6KV 3*95+3*35/3+3*4mm2橡套电缆 其主截面为95mm 2, Ifh=224A lg=209.4A满足需要 3 )按经济电流密度校验高压电缆截面： Aj= l fh/l j Ij-经济电流密度，查综采设计手册下册表 6-1-4得

11、知 lj=2.25A/mm2 Aj = 209.4/2.25 = 93mm 2vAe = 95mm 2满足需要 2、高压 2#回路 A、初选高压2#进线电缆并对其校验： 1 )按设计规定初选高压进线电缆为： MYJV 22 -6/6KV 3*95 铠装电 缆 K=0.4+0.6(P max/IP 总=0.4+0.6(1400/1892.5=0.844 加权平均功率因数 COSwm=0.8 Iy=1892.5 X0.844/( v3 X6 X0.8=192A 故选择 MYJV22 6/6KV 3*95 型铠装聚氯乙烯护套矿用电力电 缆。 其主截面为95mm 2, lfh=265A ly=192A

12、 满足需要 3 ）按经济电流密度校验高压电缆截面： Aj= l fh/l j lj-经济电流密度，查综采设计手册下册表 6-1-4得知 lj=2.25A/mm2 Aj=192/2.25=85.4mm 2v Ae=95mm 2满足需要 B、从4#高压分馈供到2000KVA移变高压电缆 1 ） 按 设 计 规 定 初 选 高 压 进 线 电 缆 为 ： MYPTJ-3.6/6KV 3*95+3*35/3+3*4mm2橡套电缆 2 ）按长时允许负荷电流校验电缆截面 : IP 总=1400KW ly=牙 总 XK/（ U eCOS K取1 加权平均功率因数COS wm=0.8 Iy=1400 X1/（

13、 v3x6X0.8=168A 故选择 MYPTJ-3.6/6KV 3*95+3*35/3+3*4mm2煤矿用屏蔽高 压橡套电缆。 其主截面为 95mm 2， lfh=224A ly=168A 满足需要 =Sd/( -X6 =50/ I /C =4800 X0.5/93.4=25 mm 2 式中tj 短路电流的假想时间，即热等效时间、考虑井下的高 压过电流保护为连续动作，取假想时间为tj=0.25s。 C 电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4 所需最小截面二=25 mm 2v Ae=95mm 2 满足需要。 故所选高压电缆均能满足供电热稳定要求。 六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算 选择原

14、则：根据电压等级和长时允许工作电流机械强度选择 电缆截面。 1、控制采煤机的2000KVA移变=0.4+0.6(1300/1620=0.88 I= K ZPn X103/ v3Un COS 讪=0.88 X1620/ V3 X3.3 X0.8=312A 1#移变低压侧至控制采煤机干线选用一根MCPTJB-1.9/3.3KV 3*150+3*50/3+3*2.5mm2 电缆供电； lfh=313A le=312A 满足供电要求。 采煤机负荷支线选用一根MCPTJB-1.9/3.3-3 X150+1 X70+4 X6 电缆； Ifh=313A Ie=312A满足供电要求。 2、控制工作面运输机的2

15、000KVA移变 I g=306A 满足要求 2000KVA 移变 Ie= 306/2=153 A满足供电要求。 3、控制皮带机和机巷绞车系统的 800KVA移变2# ）馈出主干线 选择： I= KV250+110+1 X18.5+1 X4+2 X55） / Ie =187A 皮带机负荷支线选用两根 MYP 3*35的电缆供电。 Iy = 2 X138A=276A Ie =2 X80=160A 55KW绞车的负荷线选用 MYP-3*16电缆，110KW 无极绳绞车的 负荷线选用 MYP-3*16 电缆Iy = 85.8A ）。 4、控制转载机和破碎机的 1000KVA 移变 4# ）馈出主干线

16、选择： 1 ）XPn=515KW平均数功率因数COSn取0.8 K取1 Iy= K ZPn X103/ v3Un COS 讪=1 X515/ V3 X3.3 XO.8=113A 控转载机和破碎机的 1000KVA 移变 Iy = 113A 200KW 的破碎机的负荷线选用 MCPTJB-1.9/3.3KV 3*50+3*25/3+3*2.5mm2的电缆 Ifh = 159 A Iy = 46A 315KW 的转载机的负荷线选用 MCPTJB-1.9/3.3KV 3*50+3*25/3+3*2.5mm2的电缆 Ifh = 159A Iy = 73A 5、控乳化液泵的 1000KVA 移变4# ）

17、馈出主干线选择 1 ） EPn=500KW 乳化液泵平时一台工作，一台备用。 控乳化液泵的 1000KVA 移变 Iy = 53 A 250KW 的乳化液泵的负荷线选用 MCPTJB-1.9/3.3KV 3*50+3*25/3+3*2.5mm2 的电缆 Ifh = 112A Iy = 53 A 七、按允许电压损失校验或复选电缆截面 1 、 允许电压损失 根据有关技术资料规定变压器低压侧到电机端子的电压损失，不能大 于其允许值为合格EU zUy UeV ) U2nV ) Jy及线路系统电压损失计算 1 ) 2000KVA 移变1# )内部电压损失计算 R= AP/3 X|2e2) = 9700/

18、V3 X334.7 2) =0.0289 Q X=10 xV(Jd2-(9700/2X3.452/2000 =10 xV 4.52-(9700/2X3.452/2000 = 0.268 根据以上数值可得2000KVA移变内部电压损失为： Ub1 = KxxiPe(R+Xb xt g(|) x103/Ue =1 X1620 x0.0289+0.268 X1.02 )x10 3/3300 =148.4V 2 )干线电压损失计算 Jg1 =护e XLX103 /D xsxue) = 1620 X1250 x103/53 X150 x 3300 ) =77.2V 用下式计算：Uz= PeXLX103/

19、D xSXUe) 煤机电机端子电压损失 U = 148.4+77.2 + 22.2 = 247.8V V 330V 满足要求 2 )2000KVA 移变3# )内部电压损失计算 R= AP/V3 Xl2e2) = 9700/3 X334.7 2) =0.0289 Q X=10 xVUd2-(9700/2X3.452/2000 =10 xV 4.52-(9700/2X3.452/2000 = 0.268 根据以上数值可得 2000KVA 移变内部电压损失为： Ub1 = KxXIPe(R+Xb Xt g(|) X103/Ue =1 X1400 xvO.0289+0.268 X1.02 ) X10

20、3/3300 =128.2V 2 )干线电压损失计算 Jg1 = IPe XLX103 /D xsxue) = 1400 X1250 X103/53 X150 x 3300) =66.7 V 用下式计算：Uz= PeXLX103/vD xSXUe) 运输机尾 Uz= 700X360 x103/(53 X50X3300 = 28.8V (2 运输机头 Uz= 700X180 x103/(53 X50X3300 = 14.4V (4 校核 (1运输机尾电机端子电压损宠U = 128.2+66.7 + 28.8 = 223.7 v 330V 满足要求 (2 运输机头端子电压损失 AU = 128.2

21、+66.7 + 14.4 = 209.3 v 330V 满足要求 3、1000KVA 移变内部电压损失计算 由供电线路知破碎机压降损失最大 内部电压损失计算 R=AP/3 Xbe2) = 5400/3 X1752) =0.059 Q X=10 XV Ud2-(5400/ 2: X3.452/1000 =10 XV 42-(5400/2: X3.452/1000 = 0.476 根据以上数值可得 1000KVA 移变(4# 内部电压损失为： Ub1 = KxX2Pe(R+Xb xt g(|) X103/Ue =0.65 X765 X0.059+0.476 X1.02 ) X103/3300 =8

22、2V 2 )干线电压损失计算 Ugi = KxIPeXLX103 /D xsxue) =1 X515 X1250 x103/53 X50 X3300 ) =73.6V 用下式计算：AUz= PexLX103/D xsxue) 破碎机 AUz= 200X120 X103/(53 X50 X3300 = 2.7V 4、校核 (1转载机端子电压损失 AU = 82+73.6 + 2.7 = 158.3 V330V 满足 要求 4、2# 800KVA移变(1140V及线路系统电压损失计算 按正常允许电压损失检验，系统允许损失电压Uy = U2n 一 0.95U e = 117V 而整个系统电压损失3J

23、 = 4Jb+ J g+ Jz 1 、 800KVA 移变内部电压损失计算： R= AP/3 X2e2) = 4500/3 X384.92) =0.010 Q X=10 xV Ud2-(4500/2X1.22/800 =10 xV 42-(4500/2X1.22/8OO = 0.072 根据以上数值可得 800KVA 移变(4 # 内部电压损失为： Ubi = KxX2Pe(R+Xb xt g(|) xi03/Ue =0.6 X492.5 X0.010+0.072 xi.02 ) xl03/1200 =20.2V 2、干线电压损失计算： U g2= Pe XLX103/D xsxue) = 1

24、10+2 X125+4+55+55+18.5)X150 X103/ 53 x95x1140 )+55+55+18.5 )x1100 x103/ 53 x95 x1140 )+55+55+18.5 )x 20 x103/53 x35 x 1140 )+55+18.5 )x100 x103/53 x35x1140 )+18.5 x 20 x103/53 x35x1140 )x0.6 =42.4V 支线损失过小，忽略不计 3、校核 电压损失 AJ = 20.2+42.4 = 62.6V v 117V满足要求 八、短路电流计算 一、 3300V 系统 1、取高爆开关配电点母线短路容量 Sd = 50M

25、VA，贝心 Xx = U2n2/Sd=6.3 2/50 = 0.794 Q 折算到 3.3KV 侧 Xx = 3.3/6 ) 2 X0.794 = 0.24 Q 2、95 mm 2 6KV 高压电缆 L=0.03km R0=0.226 X 0=0.06 95 mm 2 6KV 高压电缆 L 1=0.025km R01=0.226X 01=0.06 所以 R，= Ro XL=0.226 X0.03=0.00678X ，= Xo XL=0.06 X 0.03=0.0018 R1， = R o1XL=o.226 Xo.o25=o.oo565 X 1， = Xo1XL=o.o6 X o.o25=o.o

26、o15 折算到 3.3KV 侧 R= R ， X3.3/6 )2 =o.oo2o5 X= X ， X3.3/6 )2=o.ooo54 R1= R1， X3.3/6 )2 =o.oo171 X 1= X 1，X 采煤机 2000KVA移动变电站的阻抗 Rb=o.o289X b=o.268 干线阻抗： 15o mm 2 电缆 Ro=o.137 X o=o.o66 L=1.25km 所以 R= o.137 X1.25=o.17125 X= o.o66 X1.25=o.o825 支线阻抗： 煤机 15o mm 2 电缆 Ro=o.137X o=o.o66 L=o.36km 所以 R= o.137 Xo

27、.36=o.o4932 X= o.o66 Xo.36=o.o2376 (2 破碎机 1000KVA 移动变电站的阻抗 R b=0.059X b=0.476 干线阻抗： 50 mm 2 电缆 R0=0.491 X 0=0.081 L=1.25 km 所以 破碎机： R= 0.491 X1.25=O.61375 X= 0.081 xl.25=0.10125 支线阻抗： 破碎机 50 mm 2 电缆 R0=0.491X 0=0.081 L=0.12km 所以 R= 0.491 X0.12=0.05892 X= 0.081X0.12=0.00972 采煤机电机端子两相短路电流 IR=0.00678+0

28、.0289+0.17125+0.04932=0.25625 2X=0.24+0.0018+0.268+0.0825+0.02376=0.61606 ld5(2=Ue/(2 XvlR2+ IX2 =3300/(2 xg.2563 2+0.6161 2=2472A (2 运输机机尾电机端子两相短路电流 IR=0.00565+0.0289+0.17125+0.17676=0.38256 IX=0.24+0.0015+0.268+0.0825+0.02916=0.62116 |(2d=U e/(2 XvR2+ I =3300/(2 X 辺.3826 2+0.6212 2=2261A =U e/(2 X

29、vIR2+ IX2 =3300/(2 Xv0.7441 2+0.8303 2=1367A 二、工作面 1140V 系统 2#移变低压侧及皮带机两相短路电流 : 2#移变低压侧两相短路电流通过查表知： ld2(2 =5553A 第一部皮带机最远点两相短路电流： LH =150*0.53+120*0.73+24*3.01 =240m 查表得： ld2(2 =3424A 第二台馈电开关最远点两相短路电流： LH = 150*0.53+800*0.53 =504m 查表得：Id2(2 =2131A 第三台馈电开关最远点两相短路电流： LH = 150*0.53+800*0.53+300*0.53=66

30、3m 查表得：Id2（2 =2131A 机巷绞车最远点两相短路电流： Lh =150*0.53+800*0.53+300*0.53+140*1.37=855m 查表得：Id2（2 =1381A 九、过电流保护装置的整定计算与校验 （一高压配电装置过流保护整定 1、2#移变的高压配电装置中选用 PBG-630/6 则过电流保护的整 定如下：互感器选用200/5 移变高压侧采用KBG-250/6 综合保护装置，额定电流 250A，过 载整定原则25A起步，5A步进，最大至250A，短路整定最好是过 载整定的2-10倍。 工作面的高压最大负荷电流为： | k =492.5*0.6/0.8/1.732

31、/6=35.5A 所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流Ie=200A Ie=200AI be=35.5A即为 3#高压分馈 将其折算至6KV高压一次侧电流计算： I e = Pe Kx /（ v3U e COS wm =35.5A 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*250+0.6*/ Ie=35.5A n Iz /lge=35.5/200= 0.1775取 0.5 倍 其实际整定值为：Iz =200*0.5 = 100A 短路保护整定： n （QE + le/ lge=198/200=0.99 取 3 倍 其实际整定值为：Id=200*3=600A 移变高压侧过载整定取80A

32、,短路整定取480A。 102采区变电所最小运行方式下短路容量为50MVA 短路校验：计算6KV短路点最远点两相短路电流L=0.65Km , Xx=U2P/Sd= 6.3 2 /50=0.79 Q Xd= Xx + Xb + Xo L=0.794+0.1072+0.06*0.65=0.9402 Q l2）d=0.5 UP/ X d = 0.5*6000/0.9402 = 3191A 则 K= | 1.5满足要求 2、3#移变的高压配电装置中选用 PBG-630/6 则过电流保护的整 定如下：互感器选用400/5 移变高压侧采用KBG-250/6 综合保护装置，额定电流 250A，过 载整定原则

33、25A起步，5A步进，最大至250A，短路整定最好是过 载整定的2-10倍。 其负荷为：1400KW 的运输机 工作面的高压最大负荷电流为 = 1400/0.8/1.732/6=168A 所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流I e =400A Ie=400AI be=168A即为4#高压分馈 ZPe =1400KW K取1 I e = Pe Kx /( v3U e COS wm =1400/v v3*6*0.8 ) =168A 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*700+/ Ie=168A n lz /lge=168/400= 0.42取 0.5 倍 其实际整定值为：lz =4

34、00*0.6 = 200A 短路保护整定： n (Iqe + l e/ lge=589.4/400=1.47 取 3 倍 其实际整定值为：ld=400*3=1200A 移变高压侧过载整定值取180A，短路整定取4倍，即720A 则 K= | 1.5满足要求 PBG- 3、102采区变电所102-11#高压分馈：高压配电装置中选用 630/6则过电流保护的整定如下：互感器选用400/5 其负荷为：1400+492.5=1892.5KW Kx=0.4+0.6(P max/ZP1e=0.4+0.6(1400/1892.5=0.84 工作面的高压最大负荷电流为 = 1892.5*0.84/0.8/1.

35、732/6=191A 所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流le =400A le=400Al be=191A I e = Pe Kx /( v3U e COS wm =191A 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*700+0.84*Ie = 191A n lz /lge=191/400= 0.4775取 0.6 倍 其实际整定值为：lz =400*0.8 = 240A 短路保护整定： n （Iqe + le/ l ge=626/400=1.565 取 4 倍 其实际整定值为：Id =400*4=1600A 则 K= l 1.5满足要求 4、102采区变电所102-7#高压分馈：

36、高压配电装置中选用PBG- 630/6则过电流保护的整定如下：互感器选用400/5 1#分馈=0.4+0.6（1300/2385=0.73 工作面的高压最大负荷电流为 | 乂 =2385*0.73/0.8/1.732/6=209A 所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流le =400A le=400Al be =209A I e = Pe Kx /( v3U e COS wm =209A 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*650+0.73*Ie=209A n lz /I ge=209/400= 0.5225取 0.6 倍 其实际整定值为：lz =400*0.6 = 240A 短

37、路保护整定： n （Iqe + l e/ Ige=621/400=1.5525 1#高爆开关短路整定取3倍，其实际整定值为： Id=400*3=1200A 102-7#高爆开关短路整定取 4倍，其实际整定值为： Id=400*4=1600A 则 K= | 1.5满足要求 5、4#移变高压侧采用KBG-250/6综合保护装置，额定电流 250A，过载整定原则25A起步，5A步进，最大至250A，短路整 定最好是过载整定的2-10倍。 其负荷为：765KW 工作面的高压最大负荷电流为 | 乂 =765*0.65/0.8/1.732/6=59.8A 移变高压侧保护装置过载整定取70A。 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*315+0.65*765-315）/0.8/1.732/6=262.5A 移变高压侧保护装置短路整定取 5倍，即350A 则 K= I 1.5满足要求 6、1#移变高压侧采用 KBG-250/6综合保护装置，额定电流 250A，过载整定原则25A起步，5A步进，最大至250A，短路整 定最好是过载整定的2-10倍。 其负荷为：1620KW 的采煤机 工作面的高压最大负荷电流为 | k =1620*0.881/0.8/1.732/6=172A 移变高压侧保护装置过载整定取180A。 其最大负荷起动电流折算至一次侧电流为： Iqe =6*650+0.