综采工作面供电设计

1、一、概述：51101工作面10KV电源来自中央变电所，工作面机巷走向长度1360米, 工作面采长200米，从由该工作面用电设备的容量与布置来看，该工作面 3300V及1140V用电设备应采用移动变电站方式供电，2台移动变电站和乳 化液泵站放置51101机巷设备列车。二、负荷统计：名称型号电压V电流A功率KW台数采煤机MG400/930-WD33002139301刮扳机SGZ800/63011402*2072*3151乳化泵BRW400/31.511401502502转载机SZZ800/20011401322001破碎机PLM-150011401051601皮带机DSJ100/100/40011

2、402*1322*2001喷雾泵BPW-320/12.5114049752照明综保ZBZ-10/1140M11405102控制台KTC-2127总计2655三、移动变电站的选择工作面采用移动变电站方式供电。由中央变电所提供一路10K V电源,分别供到一台1600KVA移动变电站（供工作面3300V采煤机）和另一台 1600KVA移动变电站（供工作面刮板运输机、乳化液泵、喷雾泵和转载破碎 机）和。高压电缆沿机巷敷设，2台放置在设备列车处。根据供电系统拟定原则，选择两台移动变电站，其容量分别决定如下：1、 移动变电站(T1)向930KW采煤机组供电，供电电压为 3450V。K ix=0.4+0.6

3、(P ima>/ 艺 Re)=0.4+0.6(400/930)=0.66加权平均功率因数取cos© wm=0.7S ib= 2 PieKix/cos © wn=930X 0.66/0.7=874KVA故移动变电站(T1)选用KBSGZY-1600/10/3.45干式变压器S1e=1600KVA> Sb=874KVA满足工作需要2、 移动变电站(T2)向2*315KW运输机、250KV乳化液泵站、75KW喷雾泵站、200KW转载机和160KW破碎机供电，供电电压为1140V,共计负荷1315KWK1x=0.286+0.714(P 1ma/ 2 Re)=0.286+

4、0.714(630/1315)=0.628加权平均功率因数取cos © wm=0.7S *=2 ReKMcos © wm=1315X 0.628/0.7=1179KVA故移动变电站(T2)选用KBSGZY-1600/10/1.2干式变压器S1e=1600KVA> Sb=1179KVA满足工作需要四、电气设备的选型本次设计采用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8SKC-9215-1400/3.3KV3

5、3004001运输机QJZ8*400/1140(660/380)11404001转载机破碎机QJZ8*400/1140(660/380)1140400喷雾泵QJZ8*400/1140(660/380)11404001乳化泵QJZ8*400/1140(660/380)1140400合计3五、高压电缆的选择计算：1、高压回路A、初选高压进线电缆并对其校验：(1) 按设计规定初选高压进线电缆为：MY PTJ8.7/10KV 3*50矿用电缆(2) 按长时允许负荷电流校验电缆截面：艺 P 总=2255KWI y=E P 总 x K/( U eCOS © w)K=0.4+0.6(P maJ 艺

6、 Pie)=0.4+0.6(400/2255)=0.51加权平均功率因数COS© wm=0.7I y=2255x 0.49/( V3x 10x 0.7)=94.2A故选择MYPTJ8.7/10KV 3*50型矿用电力电缆。其主截面为50m) lfh = 173A> I y=94.2A满足需要(3) 按经济电流密度校验高压电缆截面：A = I fh /I jI j-经济电流密度，查综采设计手册下册表 6-1-4得知2I j=2.25A/mmAj=94.2/2.25=41.9mm2 v Ae=50m)满足需要(4) 按热稳定校验电缆截面:中央变电所10KV母线上的最大短路容量为10

7、0M VA其最大三相稳态短路 电流为：.3 SjI 鬲=100蒂 X 10=5.8KA最小两相稳态短路电流为：I d2=5.8 X 0.866=5KA按下式求得变电所到综米工作面移动变电站间咼压电缆的截面为：I 3 Jj2AminI =5000X 0.5/93.4=26.7mmC式中t j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t j =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Amin =26.7 mriKA=50mfri满足需要。故所选高压电缆均能满足供电热稳定要求。(5) 按允许电压损失校验：10KV及以下高压线路中

8、的电压损失按 <<全国供用电规则 >>,正常负荷 下的电压偏移不得超过7%.要求： U% =刀 KPL < 7% U%-高压电缆线路电压损失的百分数；K -兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数；L -各串级连接电缆的长度,KMP -电缆输送的有功功率 MW7%-允许电压损失的百分数；地面变电所至中央变电所下井电缆：1000M K=0.397中央变电所至配电所电缆：1050M K=0.397配电所机巷移变高压电缆配电点：1200M K=1.298刀 KPL = 2.66 (0.397*1+0.397*1.05+1.298*1.2) =6.3%<7%因此至高压电缆

9、的最远端即工作面移变一次侧接口处电压损失 U%=6.3%<7%满足要求六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算选择原则：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1600KVA移变(T1)馈出主干线、支线电缆选择：总装机容量930KW/平均数功率因数 CO环° n取0.7需用系数 K=0.4+0.6(P max/ 艺 Re)=0.4+0.6(400/930)=0.658I= K 刀Pn X 103/ V3LN COS©3n=0.658 X 930/ (V3X 3.3 X 0.7 ) =152A移变T1低压侧至控制采煤机干线选用 MYPTJ-1.9/

10、3.3-3 X 95电缆供电;I fh =255A> Ie=152A满足供电要求。采煤机总装机容量930KVy平均数功率因数COS)°n取0.7需用系数 K=0.4+0.6(P max/ 艺 Re)=0.4+0.6(400/930)=0.658I= K 刀Pn X 103/ V3LN COS© °n=0.658 X 930/ V3X3.3 X 0.7=152A采煤机负荷支线选用一根MCP-1.9/3.3-3 X 95+1 X 25+4X 2.5电缆，I fh =255A> I e=152A满足供电要求。2、控制转载机和破碎机的1600KVA移变(T2)

11、馈出主干线、支线电缆选择：(1) 刀R=1315KW平均数功率因数 COS)° n取0.7需用系数 K=0.286+0.714(Pmax/ 艺 Re)=0.286+0.714(315/1315)=0.457匸 K 刀Pn X 103/ V3LN COS© °n=0.457 X 1315/ V3X 1.2 X 0.7=413A控运输机、乳化泵、转载机和破碎机的开关电缆从移变(T2)负荷侧引出，选用2根MY P-1.2-3 X 70电缆供电。315KW运输机负荷支线选用2根MY P-1.2-3 X 70+1X 25电缆;I y=215A=> I e= 207 A

12、满足供电要求。160KW勺破碎机的负荷线选用 MYP1.2-3X 35的电缆1巾=138 A >Iy = 105 A满足供电要求。200KW的转载机的负荷线选用 MYP1.2-3X 35的电缆1巾=138 A >Iy = 132 A满足供电要求。250KW的乳化液泵的负荷线选用 MYP1.2-3X 50的电缆I fh =173 A>Iy = 165 A满足供电要求75KW的喷雾泵的负荷线选用 MYP1.2-3X 35的电缆I fh =138 A>Iy =49 A满足供电要求七、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

13、压损失，不能大于其允许值为合格刀 UWA Uy。Ue (V)U2n (V) Uy (V)114012001173300345033060006600600采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远 电动机端子之间总的电压损失为：U=A + + UZ2、1600KVA移变(3300V)及线路系统电压损失计算(1) 1600KVA移变(T1)内部电压损失计算采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之间总的电压损失为：U/ + Ug+ LZ 1#变压器的电压损失AUb=AUp%X UeAUp%=3 (UrCOS © +Usin ©

14、;)Ur=( p/ios%B变压器的负荷系数，B =8Se二(930X).62/0.75) /1600=0.48Ur 变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数U K 变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数 P变压器的短路损耗W由KBSGZY-1600/10移变技术参数表得知Uk=3.7%, P=9200W Ur=( P/10S%=9200/(10 X600)%=0.575% U%二，Uk2- Ur2 %= 3.72-0.5752%=3.655%Cos ©n=0.8sin ©=0.6 Up%=3 (UrCOS © +Usin © )%=018X0.575

15、 X8+3.655 X6)%=1.262% Ub=Up%X Ue=1.262%X3450=44V 支线电压损失 Uz= 3le Lz (Ro COS +Xo Sin )= 1.732 X400X0.3 (0.2301 0.8+0.075 0.6)=47.6V(由 95mm 2 电缆技术参数得知 Ro = 0.2301 Q/Km , Xo = 0.075 Q/Km ) 干线上的允许电压损失为 Uyg=A Uy- Ub-A Uz=330-47.6-44=238V 按允许电压损失选择干线电缆最小截面:A PL 103DUe UygAe初选电缆截面=930X1360 10710000 42.5 迥.9

16、 127满足要求=14.6mm2 <Ae=95mm23、KBSGZY-1600/10/1.2KVA移变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- 0.95Ue= 117V而整个系统电压损失艺U=A Ub+ Ug+A UZ(1) 1600KVA移变内部电压损失计算：2 2R=AP/ (3*I e ) =7000/ (3*450 ) =0.01 Q222X=1(V(U d -( P/10S) 2)* U e2222= 10V(6.5 -(7000/10*800)* 1.2=0.09 Q3 Ub= Kx X 艺 Pe(Rb+XbX t g©) X

17、10/Ue3=1 X 400X (0.01+0.09 X 1.02) X 10/1140= 38V(2) 干线电压损失计算：干线电压损失：3由厶 Ug = PeX LX10/ (DX SX Ue)得3干线损失厶 Ug1= 990X 300X10/ (53 X 70 X 1140) =70V(3) 校核刮板机电压损失厶U= 38+70= 108W 117V 满足要求八、供电系统图(见附图)九、短路电流的计算1、T1移变(带煤机)(1) 高压电缆阻抗折算到低压侧电缆阻抗值r干 鹫 =0.4484*1.4/1.74 2+0.616*0.9/2*1.74 2=0.3 Q KbX干 马 =0.081*1

18、.4/1.74 2+0. 084*0.9/2*1.742=0.05 QKb注：由51101配电所至移变电缆型号及长度为MYPTJ冰50-1400M X。=0.081 Q/Km, R)= 0.4484 Q/Km 和 MYPTJ冰35-900M X。= 0.084 Q /Km, R0 = 0.616 Q /Km并联。(2) 移动变电站阻抗值由KBSGZY-1600/6/3.45移动变电站的技术参数表可知：Se=1600KVA U e=3450V , X b=0.2719 Q, R b=0.0427 Q(3) 低压电缆阻抗按下式计算电缆的阻抗干线为 MYPT 3X95mm2400m由电缆参数可知：X

19、0= 0.075 Q/Km, R)= 0.2301 Q/KmX= X)L= 0.075 X 0.4 = 0.03 QR= R)L = 0.2301 X 0.4 = 0.09204 Q(4) 、采煤机处短路回路总阻抗艺 R= R干+Rf0.3+0.0427+0.092=0.4347 Q 艺 X= X干 +Xb+Xx=0.3+0.2719+0.03=0.3519 Q(5) 、采煤机末端两相短路电流按下式计算I di二U/( 2X、E R2+ EX2 )=3450/(2 X、0.4347 2+0.35192) =3084A2、T2移变(带运输机、转载机、破碎机、乳化泵站、喷雾泵)(1) 高压电缆阻抗

20、折算到低压侧电缆阻抗值r干 鲨 =0.4484*1.4/1.74 2+0.616*0.9/2*1.74 2=0.3 Q KbX干 马 =0.081*1.4/1.74 2+0. 084*0.9/2*1.742=0.05 QKb注：由51101配电所至移变电缆型号及长度为 MYPTJX50-1400M X。 =0.081 Q/Km, R)= 0.4484 Q/Km 和 MYPTJX35-900M X。= 0.084 Q /Km, R0 = 0.616 Q /Km并联。(2) 移动变电站阻抗值由KBSGZY-1600/10/1.2移动变电站的技术参数表可知：Se=1600KVA U e=1200V

21、, X b=0.2719 Q, R b=0.0427 Q(3) 低压电缆阻抗按下式计算最远端运输机电缆为 MYP 3X70mm2400m由电缆参数可知：Xo= 0.078 Q/Km, R)= 0.3151 Q/Km X= X)L= 0.078 X 0.4 = 0.0312 QR= R)L = 0.3151 X 0.4 = 0.12604 Q(4) 、运输机尾处短路回路总阻抗E R= 0.12604+0.0427+0.3=0.46874 QE X=0.0312+0.2719+0.05=0.3531 Q(5) 、运输机末端两相短路电流按下式计算I d2=U/( 2X艺R2+ EX2 ) =1200

22、/( 21 0.46872+0.3531 )=1022A移变处两项短路电流：E R= 0.0427+0.3=0.3427 QE X= 0.2719+0.05=0.3219 Q(2) / 2 2 / 2 2I d2()=U/( 2X，ER + EX ) =1200/( 2X、0.3427 +3219)=1274A十、过电流保护装置的整定计算与校验1、高压配电装置过流保护整定(1)工作面高压配电装置中选用PBG-400/10KV则过电流保护的整定如下： 工作面的高压最大负荷电流为K=0.4+0.6(P mW E P1e)=0.4+0.6(400/2255)=0.51加权平均功率因数cos©

23、; wm=0.7I y=2255X 0.49/( V3X 10X 0.7)=94.2A所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流Ie=400AI e=400A>lbe=94.2A 过载保护的整定动作电流为I be<n zd I e1.1 X 94.2<nzd400过载整定倍数nzd取0.3 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， 其灵敏系数为:K=ld/nl e=3084/4 X 400=1.92 > 1.52、磁力启动器的整定与校验（ 1）、采煤机开关整定与校验 采煤机开关过载整定l Z l e=152A取 l Z=152*1.1=170A 采煤机开关短

24、路整定I z= 8le = 7X 89+89+30= 742A 取 I z=800A 整定校验必须满足Id/ I z> 1.5I d / I z = 3086/800 = 3.8 > 1.5 ,（2）、运输机开关整定与校验 过载整定I Z I e=178*2=356A取 I Z=380A 短路整定I z= 3X 178a178A= 712A 取 I z=700A 整定校验必须满足Id/ I z> 1.5I d （2） / I z=1274/600= 1.82 >1.5 ，（ 3）、乳化液泵开关整定与校验 过载整定I Z I e=141A取 I Z=150A 短路整定合格满足要求满足要求I z= 8I e= 8X 52A= 416A 取 I z=450A 整定校验必须满足Id (2) / I z> 1.5Id / I z = 1274/600 = 2.12 > 1.5 ,满足要求(4) 、转载机开关整定与校验 过载整定I Z I e=114*1.1 = 125