工作面供电系统设计方案及验算

华润天能徐州煤电有限公司龙固煤矿21304工作面供电系统设计说明书机电科技术组2018-2-9设计：审核：科长：分管矿长：总工程师：2/1221304面供电系统设计及验算21304面倾斜长度为90M，面长640M，采用长壁后退式采煤法。其工作面高压供电电源引自-520变电所3#高防开关，低压供电电源引自-520变电所，变配电设备布置在通风良好、顶板稳定、无淋水、进出线方便、设备便于运输的辅助巷中。本设计按《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》和《煤矿安全规程》等要求进行。1、21304工作面供电设计1.1设备选用1.1.1工作面选用设备名称规格型号数量额定功率电压备注<KW）刮板输送机SGD-630/220W1110×21140V采煤机MG132/320-W12×132+551140V真空电磁起动器QJZ1-300/114031140V1.1.2工作面运输巷选用设备名称规格型号数量额定功率电压备注(KW>刮板输送机SGB-40T1台55KW660V皮带机SPJ-6501台30KW×2660V乳化泵XRB2B2台37KW660V调度绞车JD-11.42台11.4KW660V调度绞车JD-251台25KW660V调度绞车JD-402台40KW660V污水泵BQS-372台37KW660V煤电钻综保BBZ1-2.52台2.5KVA660V照明综保BBZ-41台4KVA660V1.1.3工作面设备布置<见附图）1.2电压等级工作面移动变电站的电源电压为 6KV，来自东三采区-520变电所。根据用电设备的容量与布置，工作面低压采用 660V和1140V两种电压等级供3/12电，照明信号电压采用127V。1.3负荷统计及变压器、移动变电站选择工作面负荷统计设额定额定额定额定功堵转电流/备设备名称功率电压电流率因数额定电流设备型号台<KW）<V）<A）CosФe<A）数MG132/3采煤机120-W3201140V2080.855.5SGD-刮板机1630/220W×1140V1430.886.01102小结功率<∑Pe）加权平均540KW功率因数CoSФPj乳化泵2XRB2B37KW660V42.550.886.0污水泵2BQS-3737KW660V420.856.0调度绞车2JD-11.411.4KW660V130.76.0绞车1JD-2525KW660V28.750.76.0绞车2JD-4040KW660V450.76.0煤电钻综2BBZ1-2.52.5KVA660V保照明信号1BBZ-44KVA660V皮带机1SPJ-65030KW660V42.550.886.0×2刮板机1SGW-40T55KW660V63.250.86.0小结功率<∑Pe）217KW1.3.1采煤机，工作面刮板机供电变压器选择为：4/12Sb= = =489.8KVA根据煤矿电工手册表 10-3-1：式中需用系数 Kr=0.286+0.714 =0.64CosФ=0.721304工作面选用一台 KBSGZY-630/1140型移变，其额定容量为630KVA，满足要求。1.3.2运输设备变压器选择1.3.2.1Sb= = =439VA1根据煤矿电工手册表 10-3-1：式中需用系数 Kr取0.6CosФ=0.7∑Pe=∑Pe1+∑Pe其它=269+242=512W-520变电所选用一台 KBSGZY-500/6型移变，其额定容量为 500KVA，满足要求。1.4供电设备的选型与供电系统的拟定根据供电设备的选型原则及所选设备的电动机型号规格初步设计如图所示(见附图>的高档普采工作面的供电系统。1.5高压电缆截面校验按设计规范向移变供电高压电缆初选CPQ6000-3×35型的矿用6KV铜芯屏蔽橡套电缆,其主芯线截面为Ae=35mm2,电缆长度为750m。1.5.1按持续允许电流校验截面Ia= = =44.5A<Iy=135A,故所选高压电缆满足要求.1.5.2按经济电流密度校验电缆截面：5/12AJ= = =22.25㎜2﹤Ae=35㎜2,满足要求。1.5.3按电缆短路时的热稳定校验电缆截面按电缆首端<即馈出变电所母线）在系统最大运行方式时发生三相短路，应满足热稳定要求。假定井下采变高防开关电缆首端最大短路容量被限制在 50MVA，其最大三相稳态短路电流为：Ik<3）= = =4811.4A铜芯电缆，查表 10-3-3，热稳定系数C=93.4井下高压开关整定时间均为瞬动，故tf=0.25s则：Amin= = =25.8㎜2＜Ae=35㎜2故满足热稳定要求。1.6按长时负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面1.6.1采煤机电缆I= = =190.7A查表12-2-29,选用70mm21140V的橡套电缆满足要求。1.6.2工作面刮板机电缆I1= = =63.3AI=I1×2=63.3×2=126.6A查表12-2-29,选用50mm21140V的橡套电缆满足要求。1.6.3溜子道运输设备干线6/12I1= = =96.67A其中ΣP=60+55+11.4+2.5=128.9KWN查表12-2-29,选用50mm2的矿用橡套电缆满足供电要求。1.6.4材料道运输设备干线I2= = =113.4A其中ΣP=40+40+25+37++37+2.5=181.5KWN查表12-2-29,选用50mm2的矿用橡套电缆满足供电要求。1.7按允许电压损失校验低压电缆截面1.7.1向煤机供电移变低压配电系统1.7.1.1按正常运行时校验电压损失1.7.1.1.1正常运行时变压器内部电压损失△b%=φbφb）=<0.62×0.7+3.95×0.71）=2.5%U<UrCos+UxSin△Ub=△Ub%× =2.5× =30V1.7.1.1.2煤机负荷支线电缆上的允许电压损失：△UYL2=△UY-△Ub=164-30=134V1.7.1.1.3煤机电缆电压损失<查表10-5-13得RL1=0.315，XL1=O.078）取Cosφ=0.85△Um=√3I<RCosφ+XSin）φ=√3×190.7×0.172=51.6V＜134V其中RL1=0.315×0.5=0.158ΩXL1=0.078×0.5=0.039Ω故煤机电缆A=70mm2,满足正常运行要求。1.7.1.1.4工作面刮板机干线电缆损失取Cosφ=0.85△Ug=√3I<RCosφ+XSin）=φ√3×126.60×.189=41V7/12其中RL2=0.448×0.43=0.2Ω(查表10-5-13>XL2=0.081×0.43=0.035Ω故刮板机干线电缆 A=50mm2,满足要求。1.7.1.1.5工作面刮板机电缆支线电缆损失取Cosφ=0.85△Ug=√3I<RCosφ+XSin）=φ√3×63.3×0.055=5.9V其中RL3=0.616×0.1=0.06Ω(查表10-5-13>XL3=0.084×0.1=0.008Ω故刮板机支线电缆 A=35mm2,满足要求。1.7.1.1.6工作面刮板机电缆电压损失△Ug=△Ub+△Ug+△Ug=30+41+5.9=76.9V＜164V故所选电缆满足要求。1.7.1.2.按采煤机电机的最小起动电压校验电压损失---满足电动机的最小起动转矩1.7.1.2.1查MG132/320型采煤机配套说明书得：起动转矩与额定转矩之比 α=2.5；额定起动电流Ist.=858A；起动功率因数Cosφst=0.86查煤矿供电，由表5-11得K=1.2采煤机电动机的最小起动电压得：Ust.min=U α=1140× =790V---按满足起动器吸力线圈有足够的吸持续电压效验采煤机在最小起动电压下的起动电流得：Ist. =Ist. =858× =594.6A采煤机干路电缆的起动电压损失由式 <5-24）得：△Ubl.st= Ist. Cosφst=×594.6× ×0.86=143V起动器安装处的电压由式 <5-20）得：Ust.min+△Ubl.st=790+143=933V≥0.7U=0.7×1140=798V满足起动器吸持电压的要求，所以取采煤机电动机端子的最小起动电压为790V。8/121.7.1.2.2采煤机起动时电网电压损失的计算除采煤机外，变压器所带其他用电设备的需用系数Kde=0.75,Cosφwm.re=0.7,由式<5-26）、式<5-27）得变压器内部电压损失：△ U.st%= [u%(IstCosφst+ >+u%(IstSin φst+ tanφwm.st>]= [0.71(594.6×0.7+ >+5.43(594.6×0.71+ ×1.02>]= ×[381.8+2965.6]=11.04△U.st=△U.st%×U/100=×1200=132.5V查表13-1-6d得u%= ×100= ×100=0.87u%==5.43---采煤机起动时的总电压损失为：△Ust=△U.st+△Ubl.st=132.5+143=275.5V---采煤机起动时其电动机端电压为：U-△Ust=1200-275.5=924.5V>Ust.min=790V由以上计算知，满足采煤机起动条件。1.8低压电网短路电流计算:1.8.1采煤机支路煤机电缆长：L=500m折算为Lˊ=355m查表13-1-26I<2）d=2550A1.8.2工作面刮板机电缆长度：L=530m折算为Lˊ=566m查表13-1-26I<2）d=1892A1.8.3溜子道刮板机支路电缆长度：L=900m折算为Lˊ=980m查表13-1-26I<2）d=1201A1.8.4材料道支路9/12电缆长度L=1020m折算为Lˊ=1084m查表13-1-26I<2）d=1085A1.9过流保护装置整定：1.9.1.121304泵站处630KVA移变整定1.9.1.1.1移变低压侧真空开关整定Ica= = =250A，整定为300A。1.9.1.1.2移变高压侧真空开关整定负荷电流I= = =47.5A1.9.1.1.3过负荷长延时整定取1.2I=1.2×47.5=57A,整定55A。1.9.1.1.4短路速断保护I2=5I=10×47.5=475A,整定480A1.9.1.1.5欠压保护Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定为4200V，动作时限2s。1.9.2.1-520变电所带移变3#高防开关整定1.9.2.1.1Iop.k= Ica= ×156.3=15AIca= = =156.3APe=540KW1.9.2.2.2过负荷长延时整定取1.3I=1.3×15=19.5A,整定20A。1.9.2.2.3短路速断保护I2=5I=10×20=200A,整定200A1.9.2.2.4欠压保护Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定为4200V，动作时限3s1.9.2.4.2过负荷长延时整定取1.3I=1.3×27.6=35.9A,整定40A。10/121.9.2.4.3短路速断保护I2=5I=10×35.9=359A,整定400A1.9.2.4.4欠压保护Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定为4200V，动作时限3s1.9.3.馈电开关整定1.9.3.4.10-41#KBZ-400II馈电开关整定I=(4+37+40+37+40+2.5>1.×15=185A过流整定200A速切整定400A1.9.3.4.20-31#KBZ-400II馈电开关整定I=(60+55+2.5> 1.×15=135.1A过流整定200A速切整定400A1.9.3.4.48#QJZ-300/1140低压开关整定I=320×0.67=214.4A整定256A1.9.3.4.56#QJZ-300/1140低压开关整定I=220×0.67=147.4A整定176A1.9.4低压开关灵敏度校验1.9.4.10-41#KBZ-400II馈电开关灵敏度校验K= = =5.4＞1.5 符合要求.1.9.4.10-31#KBZ-400II馈电开关灵敏度校验K= = =6＞1.5 符合要求.1.9.4.48#QJZ-300/1140低压开关整定K= = =10>1.5符合要求.1.9.4.56#QJZ-300/1140低压开关整定K= = =10.8>1.5符合要求.2.0、漏电保护系统要求为保证供电安全,21304工作面供电系统设漏电保护系统 ,移变采用自身低11/12压开关漏电保护器.同时0-31#KBZ-400II和0-41#KBZ-400II馈电开关分别进行漏电保护检测。对供电系统按时进行检漏实验，确保漏电保护可靠，填写好记录。2.1、接地保护系统要求根据?煤矿安全规程?规定：分别在移变泵站处、21304材料道绞