综采放顶煤工作面供电研发设计计算

1、309综采放顶煤工作面供电设计计算一、已知资料：309工作面所在煤层为IIE5-3煤，水平为一水平，盘区为三盘区,309 工作面走向长度927m,工作面倾向长度150m，倾角0 2°，煤层 厚度6 7m，平均厚度6.5m，容重1.28 kg/ m3,采煤方法为走向长 壁后退式放顶煤 。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1. 设备选用1) 工作面设备(1) 采煤机，天地科技股份有限公司上海分公司生产的MG200/500 MG250/600系列电牵引采煤机。总装机功率为 600kW，其中2台截 割电动机，每台功率200kW，额定电压3300V，额定电流136A ;额 定功率因数(cos):0.85

2、, 2台交流牵引电动机，每台功率 90kW， 额定电压直流380V，额定电流169A，额定功率因数(cos):0.87， 两台截割电动机不同时起动。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。(2) 工作面刮板输送机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司制造的 SGZ1000/1400型输送机，机头及机尾其额定功率为 700/350,额 定电压(V): 3300伏的双速电动机，其额定电流 150/74A 。 残骛楼諍锩瀨濟 溆塹籟。2) 顺槽机电设备(1) 破碎机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的PLM3000型破碎机，其额定功率为315kW，额定电压1140V，额定电流192A。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。(2 )

3、转载机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的SZZ1000/315型转载机，其额定功率为160kW，额定电压1140 V,额定电流204.75A。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。(3) 顺槽带式输送机，采用贵州煤机厂生产的 SSJ-1000/400型输送 机，每部带式输送机额定功率为 2X315kW，额定电压1140V,额定 电流120.8A。带速3.15m/s，带宽1.2m。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。(4) 乳化液泵，无锡威顺煤矿机械有限公司产BRW400/31.5X4A型 3台，额定功率250kW，额定电压1140V，额定电流146A 。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。(5) 喷雾泵，BPW400/16型，2台

4、，额定功率125kW，额定电压1140V, 额定电流46.4A。回柱绞车，JH-20型2台，额定电压1140V,额定 电流76A。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。(6) 采煤机、刮板输送机控制开关，采用8SKC9215-3300-9型磁力 真空起动器，额定电压3300V，额定电流2X 800A (双回路) 。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。(7 )转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵控制开关，采用 8SK9215-1350/1140-9型磁力起动器，额定电压 1140V,额定电流4 X 450A (四回路)。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。二、工作面设备布置如附图综采工作面供电系统负荷计算：1.电压等级：中央变电所经过2540米

5、送来高压10kV，经过移动变电站分别 向用电设备供电。(1) 3300V电压，米煤机和刮板输送机。(2) 1140V电压，转载机、破碎机、泵站。(3) 660V电压，绞车、水泵等。2. 负荷统计：根据用电设备电压等级、设备的布置位置，拟选用4台移动变 电站，按移动变电站分组进行负荷统计。综采工作面负荷统计1#移动变电站设备名称 部位 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压N 额定电流A额定功率因数cos© N預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。MG650/1620-WD 型采煤机截割电机YBCS-650A2 650 区3300 136 20.85牵引电机 2 90X 2 380 169X

6、2 0.87调高电机1 40 3300 10.8 0.86小结功率刀PN 1520KW加权平均功率因cos© wm0.852#移动变电站设备名称 型号 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压N 额定电流A额定功率因数cos© N渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。刮板输送机SGZ1000/1400 YBSD-700/350-4/8 （双速电动机700/350 23300150/74 220.82小结功率刀PN 1400KW加权平均功率因cos© wm3#移动变电站设备名称型号电动机型号电动机数额定功率/kW额定电流A额定功率因数cos© N铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡

7、。转载机 SZZ1000/315 YBSS-3151 3151140 2040.88破碎机 PLM3000 YBS-315 1 315 1140 192 0.87乳化泵 BRW400/31.5X4A3 250 1140 146 0.86喷雾泵 2 125 1140 76 0.87小结功率刀PN 1005KW加权平均功率因cos© wm4#移动变电站设备名称型号电动机型号电动机数额定功率/kW额定电流A额定功率因数cos© N擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。潜水泵 QB-15/122 15660 170.82额定电压/V0.87额定电压/V0.82 回柱绞车 HJ20 YBS-22 2

8、 22 660 26 0.85小结功率刀PN 74KW加权平均功率因cos© wm0.84三、移动变电站容量选择：根据供电系统的拟定原则，拟选择4台移动变电站。由于采煤机（总装功率1620kW）、刮板输送机（700kW）单机容量较大，再考虑过电流保护装置灵敏系数要求，分别由1台移动变电站来供电。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。1） 1号移动变电站选择1号移动变电站拟向采煤机供电，其计算负荷为式中一需用系数，取加权平均功率因数，取0.85。选取 1 台 KSGZY-2000/10, 10000V/3300V，额定容量为 2000kVA >1788kVA，满足供电的要求。 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈

9、淚。2）2号移动变电站的选择2号移动变电站拟向刮板输送机供电，变压器的容量计算值为式中：一需用系数，取，=0.85选用1台KSGZY-2000/10型移动变电站，10000V/3300V，额定容量2000kVA > 1647kVA，满足要求。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3）3号移动变电站的选择3号移动变电站拟向乳化泵、喷雾泵、破碎机、转载机等供电，变压器的计算容量为KVA式中：=0.87现有KSGZY-1600/10型移动变电站，10000V/1200V，其额定容量1600kVA > 679.24kVA，满足要求 。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。4) 4号移动变电站的选择4号移动变电站拟向回柱

10、绞车、采区水泵等供电，变压器的 计算容量为式中：=0.87现有 KSGZY-100/10型移动变电站，10000V/690V，其额定容量100kVA > 49kVA，满足要求。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。四、供电系统的拟定及高压电缆选择根据综采工作面机电设备的布置情况，各台移动变电站所带的负 荷，初步拟定出如附图所示的综采工作面供电系统图 。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。为了节省篇幅，将供电系统的初步计算图与校核计算后的供电系统 图绘制在一张图上，即图中的电缆型号、起动器的型等是在校核后选 定的，并标注在图上 。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。1. 高压电缆选择(1) 型号的确定，向移动变电站供电的10kV高

11、压电缆选用MYJV22-10kV电缆。向4台移动变电站供电的总负荷电流：锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。需用系数，；加权平均功率因数，取0.7；= 10000V额定电压。(2) 按经济电流密度初选主截面：其经济截面为：mm2经济电流密度查表，取=2.25A/mm2。最后选高压电缆的长度29450m， 其型号可选现有 MYJV22-10/240 X 3+3 X 25。所用电缆截面偏大，热稳定校验和电压 损失校验均能通过时，满足使用要求。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。(3) 按长时最大允许负荷电流校验查表得MYJV22-10/240 X 3+3 X 25型电缆的长时最大允许负荷电 流 Ip=513A。长时最大负荷

12、电流=196.3A。= 196.3A v =513A，满足要求。(4) 按热稳定条件校验电缆截面mm2v 240mm2,满足热稳定要求。式中 A。考虑电缆入口处发生短路时，其值最大，也就是最不利的 情况。(5) 按允许电压损失校验电缆截面供电系统见图，MYJV22-10/240 X 3+3X 25型电缆查表得，时，2400mm2铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.185%。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。按公式： U1=KPL试中 K每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，其数值可查表P电缆输送的有功功率，MWL电缆线路长度，KM U1=KPL = 0.185%X 3 .999X 2.54=1

13、.88%用同样的方法可求出地面变电所到井下中央变电所的总压降： U2=3.75%,则总压降： U=1.88%+3.75%=5.63%<10%。所选MYJV22-10/240 X 3+3X 25型高压电缆能够满供电的要求。五、低压电缆截面的选择1.低压电缆型号的确定供电系统见图，选择的低压电缆要符合煤矿安全规程的规定。 根据电压等级、使用保户环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。 向采煤机供电电缆应选双屏蔽型M CPT型，向喷雾泵、孚L化液泵、 刮板输送机等供电电缆选 MYP型 。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2. 按长时最大负荷电流与电缆的机械强度初选低压电缆截面长时负荷电流取电动机额定电流，

14、见负荷统计表。也可以用下面 公式计算：各电缆截面初选结果列在下表中表：按电动机额定电流与电缆机械强度要求初选低压电缆截面负荷名称 机械强度要求最小截面/mm2长时负荷电流/A长时负荷 电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（M） 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。采煤机刮板机头（高速）舌板机头（低速）转载机（高速）转载机（低速）破碎机1#乳化液泵2#乳化液泵3#乳化液泵1#喷雾泵2#喷雾泵1#回柱绞车1#回柱绞车照明35503. 按允许电压损失和起动条件校验电缆主截面煤矿井下供电设计技术规定条规定“对距离最远、容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等），在重载情况下应保证起动， 如采掘机械无

15、实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的士 5%,个别特别远的电动机允许偏移-8% -10%。凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表额定电压N变压器副边额定电压 U2N=1.05UN/V正常运行时电动机负偏移-5%UN个别情况下电动机最大负偏移-10%电动机最小端电压 Umo=0.95UNN允许电压损失 Up=U2N-UmoN 电动机最小端电压 Umo=0.9UNN允许电压损失 Up=U2N-Umo1) 1号移动变电站供电系统(1) 正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得 KSGZY-2

16、000/10,10000/3300V移动变电站负载损耗?PN=4950W，阻抗电压u%=5.5%，计算移动变电站每相电阻、电抗 值。Q恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。1号移动变电站其负荷为采煤机，低压侧负荷电流A根据实际工作情况，估计需用系数为1;加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.85。变压器的功率因数，取加权平均功率因数 0.85。即 向采煤机供电电缆的电缆电压损失：V 正常运行时电压损失校验向采煤机供电的总电压损失 V v V，满足对采煤机供电的要求。2号移动变电站供电系统(1) 正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得 KSGZ Y-2000/10 ,10000/3300V 移动变电站负

17、载损耗?PN=4950W，阻抗电压u%=5.5%，计算移动变电站每相电阻、电抗 值。鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫。2号移动变电站其负荷为刮板机，低压侧负荷电流A根据实际工作情况，估计需用系数为1;加权平均功率因数取负 荷统计时的值，为0.82。V变压器的功率因数，取加权平均功率因数 0.82。即 向刮板机供电电缆的电缆电压损失：以供电距离最远、电 动机功率最大的刮板输送机机头电动机进行电压损失校验。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。V 正常运行时电压损失校验向采煤机供电的总电压损失 V v V，满足对采煤机供电的要求。3号移动变电站供电系统(1)正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得 KSGZY-1600/

18、10,10000/1140V移动变 电站负载损耗?PN=3800W，阻抗电压u%=5.5%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。3号移动变电站其负荷为转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵，低压侧负荷电流A根据实际工作情况，估计需用系数为：加权平均功率因数取负荷统计时的值，为 0.8 7。V变压器的功率因数，取加权平均功率因数 0.8 7。即 向供转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵电电缆的电缆电压损失：以供电距离最远、电动机功率最大的转载机电动机进行电压损失校 正常运行时电压损失校验向转载机供电的总电压损失V v V，满足对采煤机供电的要求。4号移动变电站供电系统（1）正常运行时的电压损

19、失 变压器的电压损失查表得KSGZY- 1 00/10,10000/3300V移动变电站负载损耗？PN二70 0 W，阻抗电压u%=4 .5%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4号移动变电站其负荷为潜水泵、回柱绞车，低压侧负荷电流A根据实际工作情况，估计需用系数为加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.84。V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.84。即 向潜水泵、回柱绞车供电电缆的电缆电压损失： 以供电距离最远、 电动机功率最大的回柱绞车电动机进行电压损失校验。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。V 正常运行时电压损失校验向供电的回柱绞车电压损失V v V，满足对采煤机供电的要

20、求。六、供电系统短路电流计算1）综采工作面移动变电站到煤机电机处电缆短路电流计算（1）短路电流计算时，其电压取平均电压，各电压等级的平均电压见下表表4-15标准电压等级的平均电压值标准电压 /kV 0.127 0.22 0.38 0.66 1.140 3.3 6 10 35平均电压 /kV 0.133 0.23 0.40 0.69 1.20 3.4 6.3 10.5 37（2）短路点的选定。综采工作面供电计算，选移动变电站高压电缆进线端作为短路点，计算三相短路电流，校验移动变电站的高压 开关的断流能力；计算两相短路电流，整定前级10kV隔爆开关中的继电保护装置 。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。（3）

21、元件电抗的计算。10kV高压供电系统，在计算短路电流时，忽略短路回路中各元件的电阻。（1）系统折算电抗其中，10kV系统的平均电压10.5kV； 3300V系统平均电压=3.4kV。（2）高压电缆折算阻抗查表，得 MYJV22-10/240 X 3+3 X 25-2540米高压电缆 r0=R65=0.114Q /km, =0.08Q /km。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。(3) 移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-2000/10/3.3kV移动变电站，阻抗电压 二5.5%,负载损耗=4950W。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。(4) 移动变电站二次出线端最小两相短路电流;kA(5) 煤机电缆阻抗查表，得电缆M

22、CPT 3X 150+1 X 25-450米，每相单位阻抗值0=0.08Q /km.Q(6) 短路回路的总阻抗(7) 煤机电机处两相短路电流kA2、综采工作面移动变电站到刮板机机头电机处电缆短路电流计(1)(2)系统折算电抗高压电缆折算阻抗，如上；移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-2000/10/3.3kV移动变电站，阻抗电压 二5.5%,负载损耗=4950W。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。(4) 移动变电站二次出线端最小两相短路电流;kA(5) 刮板机电缆阻抗查表，得 MY P-70 X 3+3 X 16- (400 米+50 米)电缆 r0=R65=0.3515Q /km, =0.078Q /k

23、m。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。(6) 短路回路的总阻抗(7) 刮扳机电机处两相短路电流kA3、综采工作面移动变电 KSGZY-1600/10/1.2kV到转载机机机头电机处电缆短路电流计算(1) 系统折算电抗(2) 高压电缆折算阻抗；(3) 移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-1600/10/1.2kV移动变电站，阻抗电压 二4.5%,负载损耗=3800W。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。(4) 移动变电站二次出线端最小两相短路电流;kA（5）转载机电缆阻抗查表，得 MY P-70 X 3+3 X 16- （450 米+50 米）电缆 r0=R65=0.3515Q /km, =0.078 Q /km。濫驂膽

24、閉驟羥闈詔寢賻。（6）短路回路的总阻抗（7）转载机电机处两相短路电流kA3、综采工作面移动变电 KSGZY-100/10/0.69kV到回柱绞车电机处电缆短路电流计算（1）系统折算电抗（2）高压电缆折算阻抗；（3）移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-100/10/0.69kV移动变电站，阻抗电压二4%,负载损耗=700W。(4) 移动变电站二次出线端最小两相短路电流;kA(5) 回柱绞车电缆阻抗查表，得 MY P-16 X 3+3 X 4-( 200 米 +20 米)电缆 rO=R65=1.369Q /km,=0.09 Q /km。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。(6) 短路回路的总阻抗(7) 回柱绞车

25、处两相短路电流kA各变压器短路电流表编号变压器容量负荷二次压V变压器二次侧最小两相短路电流 最远点的短路电流电流A短路地点1# 2000kVA 采煤机 3300 2971 2174 电机处2# 2000kVA刮板机 3300 2971 2663刮板机头3# 1600kVA转载机破碎机乳化泵喷雾泵 1140 5319 2819转载机电 机处4# 100kVA回柱绞车、水泵 690 1716 862回柱绞车七、 过流保护装置的整定、1#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保护整定：隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即整定值取115A。短路保护的整定，按躲

26、开最大电动机起动，即采煤机起动，其他电 动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：挤貼綬电麥结鈺贖哓类。动作电流倍数2.9,取=3倍。开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作 。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：> 1.5,满足要求。、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断） 保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 塤礙籟馐决穩过载保护的整定值取lsb.o=293A短路保护的整定整定值取9

27、33Ao动作电流倍数3.2,取=4倍。> 1.5,满足要求、2#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即整定值取115A。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即刮板机起动，其一次 侧动作电流计算值为：短路整定值取343A动作电流倍数2.9, 取 =3倍。开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断 保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作 o 裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：> 1.5,满足要求。、移动变电站低压保护箱

28、中过流保护装置的整定其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断） 保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。过载保护的整定值取lsb.o=329A短路保护的整定整定值取986Ao动作电流倍数2.9,取=4倍。> 1.5,满足要求、3#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即;整定值取97Ao短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即转载机起动，其 他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。短路整定值取181A动作电流倍数1.9

29、,取=3倍。开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断 保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作 o骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：> 1.5,满足要求。、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断） 保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。过载保护的整定值取lsb.o=645A短路保护的整定整定值取1451A。动作电流倍数2.2,取=3倍。> 1.5,满足要求、4#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保

30、护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即整定值取6A。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即回拄绞车起动，其他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。短路整定值取13A动作电流倍数2.5,取=3倍。开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作 。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：> 1.5,满足要求。、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断） 保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。过载保护的整定值取lsb.o=81A短路保护的整定整定值取178 A。动作电流倍数2.1, 取 =3倍。> 1.5,满足要求5、控制开关保护整定（1）采煤机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：A额定电流见初选电缆截面表，取 350A。短路保护装置的动作电流：取 3A。按采煤机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.5,满足要求（2）刮板机控制开关保护整定： 刮板机机头、机尾高速电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：160A > 150A