辅运顺槽供电设计

说明

此供电整定方案依据中华人民共和国煤炭工业部制定煤炭工业

出版社出版的《煤犷井下供电的三大保护细则》一书。

一、设备选用

（一）、掘进机

3105辅运顺槽掘进机采用EBZ-230/1140型悬臂式掘进机，佳木斯煤机有限

责任公司。1台截割电动机，功率230kW,额定电压1140V,额定电流125A；1

台油泵电机，功率90KW,额定电压1140V,额定电流53A；

（二）胶带机

3105辅运顺槽共计安装1部胶带机。

一部胶带机采用DSJ80/63/l*55可伸缩带式输送机，带面宽800mm,最大

运输长度1000m,功率55kW,额定电压660V,额定电流60A。

（三）通风机

3105辅运顺槽掘进工作面采用2台通风机电源引自311采区变电所10#高爆

风机专用，都采用FBDNO8.O-2*55/66O型对旋通风机，一使用一备用，风量

435-885m3/min,风压8480-1280Pa,功率2*55kW,额定电流120A。

二、负荷统计表

根据用电设备电压等级、设备的布置位置，工作面拟选用2台干式变压器,

按干式变压器进行负荷统计。

1#干式变压器

电机额定功率额定电压额定电流

设备名称型号电机型号

数量/KW/V/a

掘进机EBZ-230YBK-4-33113311140210

小结功率EPN合计331KW

2#干式变压器

电

设备电动机额额定额定

型号动机

名称型号定功/kW电压/V电流/A

数

一部DSJ80/63/1

DSB-551556675

胶带机*55

水泵BQS-30-457.5/NS21566017

小

功率EPN合计92KW

结

三、变压容量选型

负荷需用系数:K=0.4+0.6*（i-i）

计算负荷:(1-2)

s=K、

COS(p,

式中：cos。——工作面电力负荷的平均功率因数。附表1T

•pj

-------最大一台（套）电机功率，kW;

S----------工作面的电力负荷视在功率，kV.A;

£p-----工作面用电设备额定功率之和，kW；

-------需用系数，附表1T;

Kx

附表

序号名称需要系数K,平均功率因数COS0

TPJ

1综采工作面按（1T）计算0.7

掘进机的掘进工

按（-1）计算0.6-0.7

2作面

邪掘进机掘进的

0.3-0.40.6

3工作面

根据现有设备拟选：1#变压器：500KVA

2#变压器：500KVA

1#变压器选型效验：

K=0.4+0.6xP^«_

ATEP,

=0.4+0.6*230/331

=0.82

查表1一2,cos69取0.7

•pi

YP

cos(77.

•PJ

=0.82*331/0.7

=386.3

Se>S500386.3满足要求。

2#变压器选型效验：

K=0.4+().6X^^L

ARZP,

=0.4+0.6*55/63

=0.92

查表1-2,cos。取0.7

EPe

s=K、"

COS(77

•PJ

=0.92*63/0.7

-83.1

Se>S200>83.1满足要求。

附表「2

年最大利用负荷小时数/h经济电流密度/(A/mn?)

1000-30002.50

3000-50002.25

5000以上2.00

按热稳定性效验电缆截面:

电缆首端(即馈出变电所母线)在系统最大运行方式下发生三相

短路时，应满足热稳定要求。

r_Sd.max

A

CLminxd.max。

式中：Ze-----最大三相稳态短路电流，A；

C---------电缆芯线热稳定系数，电缆有中间接头93.4.

无中间接头159；

tf---------短路电流作用的假想时间，0.25S；

-------电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm,S

77.------平均电压，6.3/10.5kV；

JPJ

系统最大运行方式下，电缆首端发生三相短路

d.max

时的短路容量，MV.A;

按允许电压损失效验电缆截面：

高压系统的电压损失按照《全国供用电规则》的规定，在正常情

况下不超过7%,故障状态下不超过10%。

△U%二1"Z：L三+*tanJ)

glOt/；

式中：Lg-------------高压电缆长度，km；

Ue-------------平均电压，kv；

R,X--------------高压电缆每千米电阻和电抗，Q/km

tan。------------电网平均功率因数对应的正切值；

L高压电缆最大长时额定电流：

500kVA

/7/=18.18+46.18=64.36A

2.电缆截面效验：

井下温度按25℃计算，/二1。

2.V

MYPTJ-8.7/10kV3*70+3*25/3+3*2.5,长时载流量为：205A

1邛小

64.36<205x1,满足要求。

3.经济电流电缆截面效验：

=46.36/2.25-20.60

70>20.60,满足要求。

4.按热稳定性效验电缆截面:

314采区变所母线处短路容量：145.6MV.A

S/max

j

Lrf.max

=145.6*1071.732/10.5

二8006A

A=T3&

ZJlminL(I.nux。

=8006^^

93.4

=42.85

70>42.85,满足要求。

5.按允许电压损失效验电缆截面：

314采区变所母线处电压损失：0.934%

△[J%=K-Z尸彳，十Xian，)

，10(/：

=0.82*331*0.8(0.315+0.072*1.02)/10*102

=0.61%

总电压损失：0.934%+0.61%=1.544%<7%,满足要求。

风专电缆根据动力电缆分析后，不在验算必然满足要求。

五、低压电缆选型

电缆初选，见系统图：

1向单台或两台电动机供电时，长时负荷电流可以取单台或两台电

机的额定电流之和。（电机功率与实际负荷匹配）

2、向三台及以上电动机供电的电缆:

K-ZPRO'

厄xcos%”

按允许电压降损失选择电缆:

一般止常运行时电动机的端电压不超过额定值的5%,特殊情况及个

别电机供电受限情况下许电压损失不超过额定电压的-8%-10虬见表

电压/V允许电压损失/V

380△U=400-0.9*380=58

660△U=690-0.9*660=99

1140△01200-0,9*1140=174

3300△U=3450-0,9*3300=480

掘进供电设计中，除水泵、喷浆等外，其他控制在5%范围内。

整个回路的电压损失：由变压器的电压损失、干线电缆电压损失、支

线电缆电压损失构成。

变压器的电压损失百分数:

△U〃％唾（U，xcos（ppj+USIN（pp）

Ur=>^0-5.%____

u"u〉ui

变压器绝对电压损失：

式中：cos(p材——选择变压器时的加权平均功率因数;

SlN(pj----加权平均功率因数对应正弦值；

------变压器在额定负荷下内部电阻上压降的百分数;

ur

------变压器在额定负荷下内部电抗上压降的百分数;

UX

S--------选择变压器时计算的需用容量，kv.A；

-------选择的变压器额定容量，kV.A；

se

支线电缆电压降：

pX[

△U.=u(R+Xtan0)

式中：L--------------支线电缆长度，km；

p------------------电机额定功率，kW；

--------------电机的额定电压，kV；

JJe

R,X--------------支线电缆每千米电阻和电抗，Q/km

tan。-------------电机额定功率因数对应的正切值；

干线电缆电压降：

:KxZ尸X4.0+xtan6)

式中：tan。-------------线路平均功率因数对应的正切值;

p--------------电缆所带负荷总功率，kW；

启动电压降：用全阻抗等效计算法

1、变压器供电给单台电机启动

2、变压器供电给多台电机，一台或多台同时启动

a.电动机实际启动电流

J一l力

“NEK+EX?

式中：ER/£X-----------启动回路中总电阻和电抗。

b、电机启动时的电阻和电抗

IL.

q=电

Rq=ZqXCOS(p,

X“=Z“xsin%

一般情况，启动电流为额定电流的4-6倍。启动功率因数一般为

0.3-0.6o此处数据要根据电机手册提供数据，无数据时自行估算。

c、变压器的电阻和电抗

Rb~S；

Z产U1%x%&

0bV/d§

XqEzi-Ri

式中：-----------变压器的空载损耗，W；

U：/。----------变压器阻抗百分比；

d、电动机启动时的电压损失

△Uq=&L》RxCOS(pj£xxSiN(p)

在计算电阻与电抗、串联/并联要引入电导、电纳、导纳的公式

电组与电抗，串联加和。回路并联，要把并联回路求得个回路的电

导和电纳，求和后，计算出导纳，在转换为电抗。

电导G=&，电纳B=工

导纳：Y=心+4=|

1.掘进机回路低压电缆长时负荷电流：

J—心加冈。

1,1Gxqxcos。

=0.82*331*1071.732/1140/0.7/0.85

=179.6A

掘进机电缆选用MYP-O.66/1.14kV3*95-1*25皿2计划敷设1000米

额定载流量：260Ao电缆温度按25℃计算:

260>179.6满足要求。

2.掘进机回路低压电缆允许电压降:

变压器的电压降:

△U〃％得（U,xcos。Ju§lN（p）

\p

S10Se

UxZu'ui

IJ=也％=3500/10/500=0.7%

Ur

^Se

。「也=，4%2-0.7%、3.95%

=*U,xcos（ppj+U§IN（Pp）

Je

=331/500（0.7%*0.7+3.95%*0,714%）

=2.19%

=2.19%*1140

二25V

支线电缆的电压损失：

px1

△U一='*(R+Xtan。)

e

=331*0.1*(0.315+0.078*1.02)/1.14

=11.5V

无干线电缆，总电压损失：25+11.5=36.5>174V满足要求。

3.掘进机回路低压电缆启动电压降：

仅效验最远，最不利回路。其他会不再效验。

掘进机截割电机200KW、启动电流6倍、启动功率因数0.5

7=-^^=1140/1.732/141*6=0.82

Rq=xcos(p,=0.82x0.5=0.41

X勺=xsin0,=0.82x0.866=0.71

电导：Z-=£_=o.41/0.82/0.82=0.61

Z

电纳：R=X_=o.71/0.82/0.82=1.058

z

其他电机正常工作时的电阻和电抗

a、油泵电机90KW、功率因数取0.85

7=-^^=1140/1.732/60=10.97

R=Zxcos(p=10.97x0.85=9.32

X=Zxsin夕=10.97x0.52=5.70

电导：G=^_=9.32/IO.97/10.97=0.078

电纳：B=2C=5.70/10.97/10.97=0.048

z

b、电滚筒11KW、功率因数取0.85

Z=-^-=1140/1.732/7.4=88.95

R=Zxcos^=88.95x0.85-75.61

X=zxsinQ=88.95x0.52=46.25

电导：6=旦二75.61/88,95/88.95=0.0095

Z

电纳：R=2_=46.25/88.95/88.95=0.05899

z

并联后

电导：G=l.058+0.078+0.0095=0.698

电纳:B=l.058+0.048+0.0059=1.112

导纳：YJ=JO.698，1.112，=L313

电阻：R=生=0.698/1.313/1.313=0.405

Y~

电抗：Y二旦=1.112/1.313/1.313=0.645

/Y~

c、100米电缆MYP-O.66/1.14kV3*70+l*25mm2

电阻：0.315Q/km；电抗：0.078Q/km

电缆电阻：0.0315电缆电抗：0.0078

综掘机与电缆串联后的总电阻:0.0315+0.405=0.41

总电抗；0.007840.645=0.65

总阻抗：VO.652+0.41M.77

掘进机启动时变压器输出电流：

T=——,U*==1200/1.732/0.77=902.3A

口用EK+EX?

并联回路实际电压

U=V3I*Z=1.732*902.3*0.76=1188V

掘进机实际电流：

I=U/V3Z=1188/0.9841/1.732=657.83

k、掘进机实际电压：

U=V3IZ=1.732*657.83*0.82=932.75>855

满足启动要求。

4.其他回路低压电缆效验：

a、长时负荷电流

支线回路电缆，最大回路55KW电机，额定电流60A

电缆选用MYP-0.66/L14kv3*25+1*16,载流量113A,满足要求。

干线回路电缆

7#变压器至27#馈电,MYP-O.66/1.14kv3*50+1*25载流量173A。

1台皮带机电机，2*55KW,额定电流2*65.满足要求。

8#变压器至28#馈电，根据上面验算必然满足要求。

MYP-O.66/1.14kv3*95+1*35载流量260A

j二K/ZP/IO'_0.84x446

=251满足要求。

"小3.xcos(pX41-732x1.14x0.7x0.9

b、允许电压降

7#变压器电压降:

△U〃%*U尸COScpjUSIN(p)

U=^-°/o

s呻

uDui

TJ=^-%=3500/10/500=0.7%

1(S

a=Ju>ui=j4%、0.7%w392%

MJ"。=coscppj+UHNcp》

De

=305/315(0.79%*0.7+3.92%*0.714%)

=3.25%

△Ub=AU//U2e

=3.2596*1140

=37.05V

7#变压器至腰巷胶带机26#磁力启动器干线电缆，支线电缆18米可

以忽略不计。

二KXL(R+*tan0)="88*157.5*().604(()38+008]x102)

*U,1.14

=33.97

总电压降：37.5+33.97=71.04<174,满足要求

六、高压电缆短路电流

本计算采用有名值

系统电抗的计算：

Y二，

X"Sd

式中：平均电压,6.3/10.5kV；

UPj

Sd上级母线的短路容量，MV.A;

1、系统电抗的计算:

T,22

V7572

=!±A=10I5_=O.

&Sd145.6

2、动力回路电缆的阻抗

R=0.315*0.8=0.921

X=0.078*0.8=0.211

风机专线

R=0.42*2.3=0.966

X=0.075*2.3=0.1725

3、末端短路电路:

动力回路：-%=]0.5/V(0.211+0.7572)2+0.92171.732=4536

ldGz

/j=732/2*4563=3951

风专回路：/二%=10.5/7(0.1725+0.7572)2+0.96671.732=4521

ldV3Z

/：=*/了1.732/2*4563=3915

七、低压电缆短路电流

高压电缆的阻抗折算至低压侧

R.

R,=

K：

式中：Ki------变压器的变压比;

二次侧总电抗息电抗

R1=%+Rb+R

Kb

XL义胃+X〃+x

Kb

式中：K\------变压器的变压比;

Rh-------变压器的电阻；

Xb------变压器的电抗；

500KVA变压器出口二次侧短路电流:

△Px/7；

R,=—r^=2500x1.2x1.2/1.7327315/315=0.02094

6FSe

10(/;

Z产U*X^£=4%XX1200X1200/315/1000=0.1829

Xq=』Z：-Ri=5).1829—0.02094'=0.1816

R

Rf=4+Rh+R=0.291/8.33/8.33+0.0209=0.025141

Kb

v+v

Xd='r"+X/,+X=(0.06984+0.7572)/8.33/8.33+0.1816=0.1936

Kb

3=g=]200/J3J(0.0251412+0.19362)=3549

ldGz

/"包/：=3516*1.732/2=3044

500KVA变压器出口二次侧短路电流:

R,=—=5100x1.2x1.2/1.732/8OO/800=0.011475

1077；

Zb=U：/ox=4%xxl200xl200/800/1000=0.072

Se

Xq=Jzi-R：=JO.O722-O.O114752=0-071079

R,+R,+R=0.921/8.33/8.33+0.011475=0.024748

x,十x”

Xd=+X/X=(0.211+0.7572)/8.33/8.33+0.071079=0.014097

Ki

^L=1200/V3V(0.0247482+0.0140972)=7811

V3Z

*1>7811*1.732/2=6764

a

a、掘进机回路末端的短路电流为：按最远敷设的距离计算

1250米MYP-0.66/1.14Kv3*95+l*35mm2

总电阻为：0.24375

总电抗为：0.095

折算后的总电阻：0.024748+0.24375=0.268498

总电抗:0.014097+0.095=0.1807176

3=2=1200/434(0.0684982+0.18071762)=1855

idGz

I：泻/>1855*1.732/2=1606

其他回路不在一一计算，见系统图。

八、高压/低压整定值

高爆开关的额定电流大于变压器的额定电路，满足需求。

分断能力高爆开关1250KA大于三相短路电流，满足要求。

开关的动/热稳定性不在效验。

同理低压开关不在说明。

1、高爆开关的整定值计算：

速断保护整定方法：

a、负荷整定，按微机式保护

,1二K》Ie

lop~—E—

b、线路整定，最小方式下变压器二次侧发生二相短路时流过一次侧

的电流并有1.5倍的灵敏度系数

"L