大方煤业小屯煤矿1610综合机械化采煤工作面供电设计书.doc

大方煤业小屯煤矿1610综合机械化采煤工作面供电设计书 设 计： 高文波 审 核： 机电总工程师： 机电副总经理： 设计时间：2015年9月一、已知资料： 1610工作面走向长度740m，工作面倾向长度120m，倾角03°，煤层厚度m，平均厚度m，容重 kg/ m3，采煤方法为走向长壁后退式一次采全高。1. 设备选用1）工作面设备（1）采煤机，鸡西煤机有限公司生产的MG300/701-WD型电牵引采煤机。总装机功率为701kW，其中2台截割电动机，每台功率300kW，额定电压1140V，额定电流182A；额定功率因数(cos)：0.85，2台交流牵引电动机，每台功率45kW，额定电压直流380V，额定电流78.6A，额定功率因数(cos)：0.87，1台油泵电机，功率11kW，额定电压直流1140V，额定电流6.6A，额定功率因数(cos)：0.85，两台截割电动机不同时起动。（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 SGZ264/400型输送机，机头及机尾其额定功率为200/100，额定电压(V)：1140伏的双速电动机，其额定电流121/78A。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PLM1000型破碎机，其额定功率为110kW，额定电压1140V，额定电流66.8A。（2）转载机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的SZZ764/200型转载机，其额定功率为200kW，额定电压1140V，额定电流115.4A。（3）顺槽带式输送机，采用淮南煤机厂的DSJ-80/40型输送机，每部带式输送机额定功率为2×75kW，额定电压660V，额定电流81.5A。带速3.15m/s，带宽0.8m。（4）乳化液泵，无锡煤矿机械有限公司产BRW315/31.5型2台，电机型号YBK-315L2-4A,额定功率200kW，额定电压1140V，额定电流115.4A额定功率因数(cos)：0.9。（5）喷雾泵，无锡煤矿机械有限公司产BPW320/16型，2台，额定功率125kW，额定电压1140V，额定电流80A,额定功率因数(cos)：0.89。（6）采煤机、破碎机机控制开关，采用QJZ-2X400/1140S型磁力真空起动器，额定电压1140V，额定电流2×400A（双回路）。（7）刮板输送机、转载机控制开关，采用QJZ-4X400/1140S型磁力起动器，额定电压1140V，额定电流4×400A（四回路）。（8）、乳化泵、清水泵控制开关，采用QJZ-2X400/1140S型磁力真空起动器，额定电压1140V，额定电流2×400A（双回路）。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：采区变电所有10kv高压980米电缆送自1610运底高防开关，经过移动变电站分别向用电设备供电。皮带机等辅助设备有七号联变电所DG-007动力变压器供电。（1）1140V电压，采煤机和破碎机。（2）1140V电压，刮板输送机、转载机。（3）1140V电压，乳化泵、清水泵、架间照明保护。（4）660V电压，皮带机、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3台移动变电站1台变电所动变，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/V额定电流A额定功率因数cosNMG300/701-WD型采煤机截割电机YBC3-300A 2300×21140182×20.85牵引电机YCB2-45245×238078.6×20.87油泵电机YBC-1111111406.60.85破碎机PLM1000KBY550-110A1110114066.80.83小 结功率PN 811KW加权平均功率因coswm0.852#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/V额定电流A额定功率因数cosN刮板输送机SGZ764/400BSDS2-200/100-4/82200/1001140121.7/780.82转载机SZZ764/200BSDS2-200/100-4/81200/1001140121.7/780.82小 结功率PN 600/300KW加权平均功率因coswm0.823#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/V额定电流A额定功率因数cosN乳化泵BRW315/31.5YBK2-315L2-422001140115.40.9喷雾泵BPW320/16MYBK2-315S-42110114066.10.89小 结功率PN 620KW加权平均功率因coswm0.895七号联动力变压器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/V额定电流A额定功率因数cosN皮带机DSJ80/40-2X75YBS75-427566081.50.84张紧绞车17.56608.1潜水泵BQS100-15-7.537.56608.2调度绞车22566027.3小 结功率PN 230KW加权平均功率因coswm0.84三、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811kW）、刮板输送机、转载机（600kW）、泵站（620KW)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。1）1号移动变电站选择1号移动变电站拟向采煤机、破碎机供电，其计算负荷为 954kva式中 需用系数，取 加权平均功率因数，取0.85。选取1台KBSGZY-1000/10，10000V/1140V，额定容量为1000kVA954kVA，满足供电的要求。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、转载机，变压器的容量计算值为 732kva 式中：需用系数，取，=0.82选用1台KBSGZY-1000/10型移动变电站，10000V/1140V，额定容量1000kVA732kVA，满足要求。3）3号移动变电站的选择3号移动变电站拟向乳化泵、喷雾泵等供电，变压器的计算容量为 406kva 式中：0.59 =0.9现有KBSGZY-800/10型移动变电站，10000V/1140V，其额定容量800kVA406kVA，满足要求 。4）1610运顺及辅助设备供电计算：辅助设备包括：1610运顺皮带机、调度绞车、水泵； 1610轨顺无极绳绞车、调度绞车、水泵、钻机等。 七号联变电所其他负荷。 供皮带机KSGZY-800（DG-007#）移动变电站负荷率计算动力变负荷统计：大方煤业小屯煤矿变压器负荷统计表编号：DG-007变压器容量： 800 kva日期绞车皮带机耙装机喷浆机溜子无极绳绞车水泵装岩机合计负荷计算负荷台容量台容量台容量台容量台容量台容量台容量台容量2015年9月10日102577513045.514017587.5155115274047.5165736kva 式中：0.48 =0.75现有KBSGZY-800/10型移动变电站，10000V/690V，其额定容量800kVA736kVA，满足要求。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。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。1. 高压电缆选择（1）型号的确定，向移动变电站供电的10kV高压电缆选用MYJV22-10kV电缆。向3台移动变电站供电的总负荷电流： 82.1(A) 需用系数， ；0.49 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：36.5mm2经济电流密度查表，取=2.25A/mm2。(年最大负荷利用小时Tmax=30005000)最后选高压电缆的长度980m， 其型号可选现有MYJV22-3×50 。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。（3）按长时最大允许负荷电流校验查表得MYJV22-3×50型电缆的长时最大允许负荷电流Ip=185A。长时最大负荷电流=82.1A。=82.1A=185A，满足要求。（4） 按热稳定条件校验电缆截面 19.1mm250mm2，满足热稳定要求。 式中 :4811A 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。(ISS=电缆的最大稳态短路电流，A） Sd.min=电缆的最小热稳定截面，mm2 C=；热稳定常数；（交联聚乙烯电缆计算得126）（5） 按允许电压损失校验电缆截面供电系统见图，MYJV22-3×50mm2型电缆查表得，时，50mm2 铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.491%。按公式：U1=KPL试中 每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，查电缆安装、运行、维护、管理工作细则表得电缆输送的有功功率，MWL电缆线路长度，U1=KPL0.491%×2.031×0.98=0.9773%地面35KV变电所入井电缆为MYJV22-3×95mm2型；查表得，时，95mm2 铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.292%。用同样的方法可求出地面变电所到井下采区变电所的总压降：U2=KPL0.292%×9.8×1.550=4.435%则总压降：U=0.9773%+4.435%=5.413%<10%。所选MYJV22-10/3x50mm2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CP型，向喷雾泵、乳化液泵、刮板输送机等供电电缆选MYP型。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，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（）采煤机刮板机头（高速）刮板机头（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#喷雾泵照明355035503550355035501635163516351635163516356164347.6415074204152192146146146767625519050507050705050502525102.519050507050705050502525162.574747474747423. 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±5%，个别特别远的电动机允许偏移-8% -10%。 不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表额定电压 /V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=0.95UN/V允许电压损失Up=U2N-Umo/V电动机最小端电压Umo=0.9UN/V允许电压损失Up=U2N-Umo/V12738066011401334006931200121361627108312396611711434259410261958991741）1号移动变电站供电系统 （1）正常运行时的电压损失 变压器的电压损失编号型 号容量KVA电压KV短路阻抗空载电流%短路损耗W空载损耗W几何尺寸L*W*H重量T1KBSGZY-1000100010/1.26.51.5710029503750×1100×16205.82KBSGZY-1000100010/1.26.51.5710029503750×1100×16205.83KBSGZY-80080010/1.26.02.0600025503750×1100×16205.84KBSGZY-63063010/1.25.52.0450023003180*1100*12303上表得KSGZY-1000/10， 计算移动变电站每相电阻、电抗值。1号移动变电站其负荷为采煤机和破碎机，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。 V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.85。即， 向采煤机及破碎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及破碎机供电的总电压损失VV，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KBSGZY-1000/10， 10000/1140V移动变电站负载损耗PN=7100W，阻抗电压u%=6.5%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。2号移动变电站其负荷为刮板机及转载机，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， 向刮板机及转载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。V正常运行时电压损失校验向运输机及破碎机供电的总电压损失VV，满足对运输机及转载机供电的要求。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KBSGZY-800/10， 10000/1140V移动变电站负载损耗PN=6000W，阻抗电压u%=6%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。3号移动变电站其负荷为乳化泵、清水泵低压侧负荷电流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0.9。 V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.9。即， 向乳化泵、喷雾泵电电缆的电缆电压损失：以供电距离最远、电动机功率最大的乳化泵电动机进行电压损失校验。V 正常运行时电压损失校验向乳化泵、清水泵供电的总电压损失VV，满足对泵站供电的要求。、辅助设备有七号联变电所DG-007号移动变电站供电（1）正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得KSGZY-800/10， 10000/690V移动变电站负载损耗PN=6000W，阻抗电压u%=6%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。DG-007变压器为七号联变电所动力变压器，低压侧负荷电流A根据实际工作情况，计算需用系数为0.48加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.75。 V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.75。即， 1610运顺皮带机电缆电压损失：以供电距离最远、电动机功率最大的皮带机电动机进行电压损失校验。V正常运行时电压损失校验向供电的皮带机电压损失V>V，不满足对皮带机供电的要求。六、 供电系统短路电流计算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/kV0.1270.220.380.661.1403.361035平均电压/kV0.1330.230.400.691.203.46.310.5372、短路点的选定。综采工作面供电计算，1、选高防开关电源侧进线端作为一处短路点，2、选3#移动变电站高压电缆进线端作为一处短路点，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。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 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，10000V系统平均电压=10.5kV。（2）高压电缆折算阻抗 采区变电所高压电缆折算阻抗查表，得MYJV22-10/3X95-1550米高压电缆r0=R65=0.225/km, =0.0602/km。 1610工作面高压电缆折算阻抗查表，得MYJV22-10/3X50-980米高压电缆r0=R65=0.428/km, =0.0625/km。 K1点的两相最小短路电流计算kA （3）1610工作面移动电站高压侧高压电缆折算阻抗查表，得MYPTJ-10/3X70-0.06米高压电缆r0=R65=0.346/km, =0.078/km。 K2点的两相最小短路电流计算kA （4）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。4.1、系统折算电抗其中，10kV系统的平均电压10.5kV；1140V系统平均电压=1.2kV。4.2、高压电缆折算阻抗 4.3、1#移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-1000/10/1.14kV移动变电站，阻抗电压= 6.5%，负载损耗=7100W。 4.4、移动变电站二次出线端最小两相短路电流； K3点的短路电流kA（5）煤机DZK-001开关电缆阻抗查表，得电缆CP2X3×95+1×25-740米， 每相单位阻抗值0= 0.08/km. K13点的短路电流kA（6） 采煤机电机短路电流计算 采煤机电缆阻抗查表，得电缆CP3×50+1×25-200米， 每相单位阻抗值0= 0.081/km.每相单位电阻值r0= 0.491/km K16点短路电流 kA2）、综采工作面2#移动变电KSGZY-1000/10/1.2kV到运输机机头电机处电缆短路电流计算（1）DZK-002开关电缆阻抗查表，得MYP-2x70×3+3×16-740电缆 =0.08/km。 K14点短路电流 kA （2）后部运输机电机处两相短路电流 查表，得MYP-50×3+3×16-220电缆 =0.081/km, r0= 0.491/km. 短路回路的总阻抗 K17点短路电流 kA3）、综采工作面3#移动变电KSGZY-800/10/1.2kV到乳化泵电机处电缆短路电流计算（1）系统折算电抗（2）移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-800/10/1.2kV移动变电站，阻抗电压= 6%，负载损耗=6000W。 （3）移动变电站二次出线端最小两相短路电流； K5点短路电流kA（4）DZK-003开关电缆阻抗查表，得MYP-70×3+3×16-40电缆r0=0.346/km, =0.078/km。 K15点短路电流kA（5）乳化泵电机处两相短路电流 查表，得MYP-50×3+3×16-40电缆 =0.081/km, r0= 0.491/km. 短路回路的总阻抗 K18点短路电流kA各变压器及设备短路点短路电流表编号容量负荷名称一次侧最小两相短路电流二次侧最小两相短路电流最远点短路电流电流短路点DG-815#20016271627D1高防开关1031#200工作面总控162216223#变压器高压侧1#1000变压器542451925361#组合开关2#1000变压器542451925072#组合开关3#800变压器565470639193#组合开关DZK-001800组合开关25362015采煤机电机DZK-002800组合开关25071832后部运输机电机DZK-003800组合开关39193074乳化泵电机煤机电机2015后部运输机电机1832乳化泵电机3074DK-153400低压总控七、 过流保护装置的整定 (1)、采区变电所DG-815开关整定 过载保护整定：高防开关过载保护装置的动作电流，按所带3台移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取240。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，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：动作电流倍数，取=4倍。开关短路（速断）保护是按开关容量200A的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于4的过电流，由过载保护装置动作。按1610运底1031#高防开关电缆进线端K1点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 (2)、1610运底1031#开关整定 过载保护整定：高防开关过载保护装置的动作电流，按所带3台移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取200。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，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：动作电流倍数，取=3倍。开关短路（速断）保护是按开关容量200A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。按3#移动电站高压侧进线端K2点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（3）、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60。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，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：动作电流倍数，取=4倍。开关短路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4的过电流，由过载保护装置动作。按移动变电站二次出线端K3点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#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 过载保护的整定值取Isb.o=540A短路保护的整定动作电流倍数，取=4倍。按1#变压器低压侧K3点的短路电流校验、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60。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：动作电流倍数，取=3倍。开关短路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。按移动变电站二次出线端K4点最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为： 、2#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 过载保护的整定值取Isb.o=410A短路保护的整定动作电流倍数，取=4倍。、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48。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：动作电流倍数2.95，取=3倍。开关短路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。按3#移动变电站二次出线端K5点最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：、3#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 过载保护的整定值取Isb.o=390A短路保护的整定动作电流倍数3.45，取=4倍。4、控制开关保护整定（1）DZK-001组合开关保护整定： 1组、2组开关采煤机过流保护装置的动作电流： 取240A。 短路保护装置的动作电流： =1112.2A 动作电流倍数3，取=5倍。 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，满足要求 3组破碎机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 70A66.8A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流：取8A。 （2）DZK-002组合开关保护整定： 后部运输机高速电机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 125121.7A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流：取8A。 后部运输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 前部运输机电机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 125121.7A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流：取8A。 转载机电机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 125121.7A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流：取8A。 （3）DZK-003组合开关保护整定： 、乳化泵电机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 120A115.4A 短路保护装置的动作电流：取8A。 按转载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 、喷雾泵电机控制开关保护整定： 过流保护装置的动作电流： 70A66.1A 短路保护装置的动作电流：取8A。（4）照明综保ZBZ-4.0熔断器的选择 照明变压器一次侧熔断器的选择 取5A。查表，照明变压器二次侧两相短路电流：334A 灵敏系数4，