龙顶山煤矿15107综采工作面供电设计

1、龙顶山煤业有限公司供电设计 设计题目 龙顶山煤矿 15107 综采工作面供电设计 设计内容： 设计日期设计日期 年年 月月 日日 至至 年年 月月 日日 设计地点设计地点 指导教师指导教师 系系 主主 任任 年 月 日 摘摘 要要 供电设计是煤矿设计的重要内容之一，是保证煤矿安全运行的 重要环节。本文介绍了山西科兴集团龙顶山煤矿 15107 综采工作面 的供电系统，根据现场实际情况,遵循煤矿安全规程 、 煤矿电工 手册,对综采工作面进行了供电设计,其设计内容为：工作面的负荷 统计、变压器的选择、高低压电缆的选择、短路电流的计算、低压 开关和移变高馈保护装置整定。 本文还分析了选择计算校验时的原

2、则，提供了计算公式及一些 给定数据，并选取了合适的系数，通过精确的计算，选取了合适的 变压器、电缆、开关，使工作面供电系统安全可靠，电压质量和经 济，保证生产的正常运行。 目目 录录 第一章第一章 供电概述供电概述 1.1、供电方式.3 1.2、工作面负荷统计.4 第第 2 章章 变压器的选择变压器的选择.5 2.1 需用系数的确定.5 2.2 变压器型号的确定.7 第三章第三章 选择低压电缆选择低压电缆 3.1 电缆的选择确定电缆型号、芯线根数 原则：.8 3.2 确定电缆长度原则：.8 3.3 确定主芯线截面.10 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算.14 4.1、计算短路电流的目的.

3、14 4.2| 短路电流的计算公式.15 第五章第五章 低压开关和移变高馈保护装置整定低压开关和移变高馈保护装置整定.17 5.1 开关明细.17 5.2 电流的整定计算. .18 总 结.20 附 件.21 第一章第一章 供电供电概述概述 1.1、供电方式、供电方式 根据采区开拓及采掘运设备布置情况，该矿现有的配电设备能 够满足采煤工艺要求，可以继续使用，不必更换。本设计仅对采区 配电系统进行了一些局部调整，使其结构更加合理、优化。本设计 在回采工作面设置一台 KBSGZY-1000/6/1.2kV 1000kVA 型矿用隔爆 型移动变电站为采煤机和可弯曲刮板输送机提供 1140V 电源，配

4、电 装置选用 QJZ-2200/1140S 型矿用隔爆型开关；在移动变电站设置 一台 KBSGZY-500/6/0.69kV 500kVA 型矿用隔爆型移动变电站为运输 顺槽的用电设备提供 660V 电源，主要设备的配电装置选用 BKD16- 400/660 型矿用隔爆型真空开关。回风顺槽用电设备的 660V 电源引 自移动变电站。 井下电压等级的确定：井下配电电压 1140V 、660V、127V。 采区电缆必须使用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志 的阻燃电缆，符合 MT818 标准。采区移动变压器电缆选用 MYPTJ- 6/10 型矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆；采区 1140V 移动

5、电缆选用 MYP-0.66/1.14 型矿用屏蔽橡套软电缆；采区 660V 移动电缆选用 MYP-0.38/0.66 型矿用屏蔽橡套软电缆；井下照明电缆选用 MYQ- 0.3/0.5 型矿用轻型橡套软电缆。 1.2、工作面负荷统计、工作面负荷统计 工作面负荷统计表工作面负荷统计表 1-3 序序 号号 设备设备型号型号主要技术指标主要技术指标总容量（总容量（kw） 1 刮板输送 机 SGZ730/2110 出厂长度：180m 输 送 量：800T/h 刮板链速：1.1m/s 功率：110KW 220 2采煤机 MG250/600- WD1 装机功率：598.5KW 最大电机截割电机功率：250K

6、W 598.5 3破碎机PLM1000破碎粒度最大：300mm 功率：90 KW90 4转载机SZB730/75 功率：75 台数:1 75 5乳化泵BRW200/31.5 功率：125 台数：2 125 6喷雾泵BPW250/5.5 功率：30 台数：2 30 7潜水泵YBQW-5.5 功率：5.5 台数：3 16.5 8坑道钻机ZDW1200S 功率：22 台数：2 44 9皮带机DTL/100/88 装机功率：88KW 88 10照明综保 ZBZ- 4.0/1140（660 ） 功率：4 台数：3 12 合计1299 第二章第二章 变压器的选择变压器的选择 1、变压器容量、型号及台数选择

7、 （1）变压器容量、型号及台数选择 综采工作面用电设备的需用系数计算公式： X K =0.4+0.6 Pe Ps . (1) A、1140V系统变压器容量、型号及台数选择 需用系数：Kx=0.4+0.6 PNmax/PN=0.4+0.6250983.5=0.55 功率因数：cos=0.7 cos xe s KP SK 式中 e P负荷额定总功率; s P最大电机功率 250kw； 根据式(1)计算需用系数 X K=0.55 ；视在功率 S 计算视在功率：S= KdPN/cos=0.55983.5/0.7=773KVA 根据SNSN。选择我矿现有容量为1000KVA，型号为KBSGZY- 100

8、0/10的变压器。 额定电压 kV额定损耗 kW 型号 容量 kVA高压低压空载短路 阻抗 电压 % 空载 电流 % 连接组 KBSGZY-1000/101000103.45/1.22.64.551.2Y，d11 B、660V系统变压器容量、型号及台数选择 需用系数：Kd=0.4+0.6 PNmax/PN=0.4+0.6125326.9=0.63 功率因数：cos=0.7 计算视在功率：SN= KdPN/cos=0.63315.50.7=284KVA 根据SNSN，选择我矿现有容量为500KVA，型号为KBSGZY- 500/10的变压器。 额定电压 kV额定损耗 kW 型号 容量 kVA 高

9、 压 低压空载短路 阻抗电 压 % 空载电 流 % 连接组 KBSGZY-500-10500100.69/1.22.04.151.5Y，d11 第三章第三章 选择低压电缆选择低压电缆 3.1 电缆的选择确定电缆型号、芯线根数 原则： （1）低压电缆的型号及电压等级，要在符合煤矿安全规程的前 提下，根据实际用电设备的要求，电缆的用途和敷设场所等情况加 以确定。 （2）固定敷设的动力电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙 烯绝缘电缆或不燃性橡胶电缆 （3）移动式和手持式设备应使用专用的不燃性橡胶电缆 （4）选择使用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆 （5）动力用橡胶套软电缆一般选用四芯 （6）信号电

10、缆要按控制、信号、通信系统需求决定，并留有备用芯 线 （7）橡胶电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼做其他 用途 3.2 确定电缆长度确定电缆长度原则：原则： （1）铠装电缆：巷道长度1.05 （2）固定敷设的橡胶套软电缆：巷道长度1.1 移动变压器到工作面开关架的电缆长度：12801.1=1408 米 （3）移动设备用的橡胶套软电缆：使用长度机头部分的活动长度 （35m） 3.3 确定主芯线截面确定主芯线截面 (1)依据通过电缆的工作电流初选 原则：低压电缆严禁采用铝芯;正常工作负荷电流应电缆允许持续 电流 3.4 计算公式及参数：计算公式及参数： 长时负荷电流计算公式： 3cos

11、xe w e KP I U (A)；/ e P：电缆负荷功率(kW)； e U：工作电压(V)； x K：需用系数； cos: 功率因数； 电压损失计算公式： )( 00 tgXR U LPK U e ex （V） ； e P ：电缆负荷功率(KW)； e U：电压； L：电缆长度； x K ：需 用系数； cos : 功率因数； 0 R: 每公里电阻； 0 X: 每公里电抗； x K: 需用系数；cos: 功率因数 变压器的电压损失用 UB2% SBUr%cospjUx%sinpj/Se UB2 UB2%U2NT 式中：SB变压器负载功率； Ur% 变压器电阻压降百分数 Ux%变压器电抗压降

12、百分数 Se变压器额定容量 U2NT变压器二次侧电压 电压等级为 1140V 的电压允许损失 UP1U2NT95%UN 120095%1140 117V 式中：U2NT变压器二次侧电压 UN电缆上的电压 电压等级为 660V 的电压允许损失 UP1U2NT95%UN 69395%660 66V 式中：U2NT变压器二次侧电压 UN电缆上的电压 移动变压器到开关电缆的选择：移动变压器到开关电缆的选择： （1）： 考虑负荷的功率较大故按长时允电流选择电缆截面: A U PK I N Nde ca 365 75. 011403 10 5 . 98355 . 0 cos3 10 33 选择电缆截面为

13、95mm2的电缆一根，其长时允许电流为 2732 546A365A 满足需求。KBZ-630 采煤机电缆的选择 A U PK I N Nde ca 238 7 . 011403 10 5 . 59855 . 0 cos3 10 3 3 选择电缆截面为 95mm2的电缆，其长时允许电流为 273A238A 满足需求。 转载机电缆的选择 A U PK I N Nde ca 28 75 . 0 11403 107555 . 0 cos3 10 3 3 选择电缆截面为 35mm2的电缆，其长时允许电流为 142A28A 满足需求。 破碎机电缆的选择 A U PK I N Nde ca 4 . 33 7

14、5 . 0 11403 109055 . 0 cos3 10 3 3 选择电缆截面为 35mm2的电缆，其长时允许电流为 142A33.4A 满足需求。 刮板输送机电缆选择： 按长时允许电流选择电缆截面 A U PK I N Nde ca 5 . 87 7 . 011403 1022055 . 0 cos3 10 3 3 故选择电缆截面为 35mm2的电缆两根，其长时允许电流为 142A87.5A。 故满足要求。 刮板输送机支线电缆截面为 35mm2电缆 其电缆电压损失为： 刮板运输机的总电压损失为： VVUU blT 11786.737 .1416.35 故满足要求。 （2）干线电缆截面的选

15、择： 按长时允许电流选择皮带电缆截面： A U PK I N Nde ca 4 .37 75. 011403 108863 . 0 cos3 10 33 故选择电缆截面为 35mm2的电缆，其长时允许电流为 142A37.4A。 按允许电压损失检验电缆截面 其电缆电压损失为： V AU lPK U N de bl 16 75 . 0 3 .4435660 102208863 . 0 cos 10 33 变压器的电压损失为： 13 . 2 )71 . 0 96 . 5 7 . 061 . 0 ( 693 ) 5 . 315( )sin%cos%(% TxTr TN T T uu S S U ST

16、 变压器的负载功率 SN.T变压器的额定容量 % r u 电阻压降百分数，取 0.61 % x u 电抗压降百分数，取 5.96 VU U U TN T T 8 . 14693 100 13 . 2 100 % .2 取允许电压损失为 10UN114V 头部皮带的总电压损失为： VVUU blT 114 8 . 3016 8 . 14 故满足要求。 乳化液泵电缆的选择 A U PK I N Nde ca 92 75 . 0 6603 1012563 . 0 cos3 10 33 选择电缆截面为 35mm2的电缆，其长时允许电流为 142A92A 满足需求。 喷雾泵电缆的选择 A U PK I

17、N Nde ca 22 75 . 0 6603 103063. 0 cos3 10 33 选择电缆截面为 16mm2的电缆，其长时允许电流为 84A22A 满 足需求。 按允许电压损失检验电缆截面： 由于在本回路中采煤机的供电距离最远，负荷最大，故按采煤机 线路校验。 其电缆电压损失为： V AU lPK U N de bl 42 8 . 0 3 . 44951140 10120025055. 0 cos 10 33 变压器的电压损失为： 7 . 3)71. 096. 57 . 061. 0( 1200 5 .938 )sin%cos%(% TxTr TN T T uu S S U % r u

18、 电阻压降百分数，取 0.61 % x u 电抗压降百分数，取 5.96 VU U U TN T T 441200 100 7 . 3 100 % .2 取允许电压损失为 10UN114V 采煤机支线的总电压损失为： VVUU blT 114864442 故满足要求。 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算 4.1、计算短路电流的目的、计算短路电流的目的 在综采工作面供电计算中，计算短路电流的目的在于校验电气 设备的开断能力、电缆的热稳定及校验保护装置的灵敏度等。为此， 需要计算某设备安装处最大三相短路电流和开关保护范围末端最小 两相短路电流。 合理计算短路电流，关键在于短路点的选取，通常选择

19、在被保 护线路的始端、末端作为短路点。以便计算所需最大三相短路电流 和最小两相短路电流。 4.2 短路电流计算短路电流计算: 1、采煤机回路短路电流： 查表得 95mm2电缆的换算系数为 0.53，开关到采煤机的最大电缆 换算总长度为： Leq=KL=0.53300=159m 查表得两相短路电流为 4056A。 2、转载机回路短路电流： 查表得 35mm2电缆的换算系数为 1.36，50mm2 电缆的换算系数为 1.00 故 S1 点的电缆换算总长度为： Leq=KL=1.36300=408m 查表得两相短路电流为 1092A。 3、刮板机回路短路电流： 查表得 70mm2电缆的换算系数为 0

20、.71，故电缆换算总长度为： Leq=KL=0.71300=213m 查表得两相短路电流为 1316A。 4、回风巷电缆短路电流： 查表得 70mm2电缆的换算系数为 0.71，故 S 电缆换算总长度为： Leq=KL=0.711060=752.6m 查表得两相短路电流为 2310A。 5、运巷回路短路电流： 查表得 25mm2电缆的换算系数为 1.91，故电缆换算总长度为： Leq=KL=1.911060=2024 m 查表得两相短路电流为 344A。 6、破碎机短路电流： 查表得 95mm2电缆的换算系数为 0.53，50 mm2电缆换算系数 W 为 1 故电缆换算总长度为： Leq=KL

21、=0.5330+30=46m 查表得两相短路电流为 7322A。 7、皮带机短路电流： 查表得 70mm2电缆的换算系数为 0.71，故电缆换算总长度为： Leq=KL=0.711060=742m 查表得两相短路电流为 2399A。 第五章第五章 低压开关和移变高馈保护装置整定低压开关和移变高馈保护装置整定 5.1 低压电器设备选择及整定：低压电器设备选择及整定： 15107 综采工作面低压电气设备的选择如下表所示： 设备名称及技术参数低压电气设备选择 设备名称 额定工作 电压 （V） 额定工作 电流 （A） 电气设备名称设备型号 采煤机1140240 矿用隔爆兼本质安型 真空电磁起动器 QJ

22、Z-400/1140(660) 转载机114030 矿用隔爆兼本质安型 真空电磁起动器 QJZ-400/1140(660) 破碎机114036 矿用隔爆兼本质安型 真空电磁起动器 QJZ-400/1140(660) 刮板输送机114035 矿用隔爆兼本质安型 双速真空电磁起动器 QJZ-200/1140(660) S 乳化泵66038 矿用隔爆兼本质安型 真空电磁起动器 QJZ-400/1140(660) 喷雾泵66018 矿用隔爆型真空电磁 起动器 QBZ- 80/1140（660） 水泵6606 矿用隔爆型真空电磁 起动器 QBZ- 80/1140（660） 液压坑道钻机66014 矿用隔

23、爆型真空电磁 起动器 QBZ- 80/1140（660） 照明信号综保6604.6 矿用隔爆型真空电磁 起动器 QBZ- 80/1140（660） 5.2 电流的整定计算电流的整定计算 1 采煤机开关的整定： 过载整定：A U PK I N Nde ca 238 7 . 011403 10 5 . 59855 . 0 cos3 10 3 3 取过载整定值为 238A。 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 6 倍的整定电流，为 1428A。 开关灵敏度的校验：1.53 . 2 1428 4056 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 2、转载机保护箱的整定： 过载整定

24、：A U PK I N Nde ca 8 . 29 7 . 011403 107555 . 0 cos3 10 33 取过载整定值为 30A。 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 7 倍的整定电流，为 210A。 开关灵敏度的校验：1.52 . 5 210 1092 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 3 刮板输送机的整定： 过载整定：A U PK I N Nde ca 1 . 34 7 . 011403 107563. 0 cos3 10 33 取过载整定值为 40A。 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 7 倍的整定电流，为 280A。 开关灵敏度的

25、校验：1.57 . 4 280 1316 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 4 破碎机开关的整定： 过载整定：A U PK I N Nde ca 36 7 . 011403 109055 . 0 cos3 10 33 取过载整定值为 40A。 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 4 倍的整定电流，为 280A。 开关灵敏度的校验：1.53 . 5 280 1484 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 5 乳化液泵开关的整定 过载整定：A U PK I N Nde ca 44 75 . 0 6603 1012555 . 0 cos3 10 33

26、 取过载整定值为 50A。 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 6 倍的整定电流，为 300A。 开关灵敏度的校验：1.54 . 4 300 1320 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 6 潜水泵开关的整定 过载整定：A U PK I N Nde ca 7 . 3 75 . 0 6603 105 . 555. 0 cos3 10 33 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 6 倍的整定电流，为 24A 开关灵敏度的校验：1.57 . 4 28 132 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 7 喷雾泵开关的整定 过载整定：A U PK I N Nde ca 2 .19 75 . 0 6603 103055 . 0 cos3 10 33 短路整定： IzdIN.st 取短路整定值为 6 倍的整定电流，为 115.4A 开关灵敏度的校验：1.58 . 3 4 . 115 5 . 438 )2( zd d S I I K 所以灵敏度满足要求。 8液压坑道钻