煤矿层运输上山掘进工作面供电设计说明书.doc

阜矿（集团）公司清河门煤矿343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面供电设计说明书审 批：机电副总工程师：安 检 科：通 风 科：机 电 科：队 长：编 制： 张 春 辉日 期 2012年9月15日一、工作面自然状况：1、本工作面为343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面。2、掘进方法，采用风钻打眼爆破落煤，侧卸式装岩机转至工作面刮板运输机343区里段运输下山皮带运输机343区北翼集中运输斜下皮带运输机二台343区北翼集中出货道皮带运输机一台反井储煤仓。 3、材料运输：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面采用343区里段总排下山绞车为动力运输材料。4、通风方式：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，采用FBDNO6 2X5.5KW型对旋式局部通风机压入式通风。回风途径：343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面343区里段回风总排-500回风总排。5、本工作面瓦斯情况：本区域为高瓦斯区，存在着瓦斯和煤尘自然灾害。6、甲烷传感器及甲烷断电仪的设置和使用：（1）工作面监测分站设置在工作面风机联锁配电点，分站电源取自联锁开关电源侧。（2）掘进工作面共设置甲烷传感器两个，一个安设距迎头不大于5.0m的巷道内，其报警浓度0.8CH4，断电浓度1.5CH4，复电浓度为1.0CH4以下，另一个安设在距拉门口10-15m，其报警浓度0.8CH4，断电浓度1.0CH4，复电浓度为1.0CH4以下。（3）断电范围：掘进工作面及掘进工作面回风流整个非本质安全型电器设备。（4）在343区里段回风总排设合流甲烷传感器一个，报警浓度1.5CH4，断电浓度1.5CH4，复电浓度为1.0CH4以下，其断电范围为掘进工作面回风流整个非本质安全型电器设备。三、工作面用电负荷统计表设备名称设备型号额定功率（KW）额定电压（V）额定电流（A）起动电流（A）台数使用地点刮 板运 输 机SGW-40T2×556602×607201343区北翼里段4-5.6层运输上山信号、照明综保ZBZ4.0M6601343区里段运输下山侧卸式装岩机33660361343区北翼里段4-5.6层运输上山Pe=143KWIe=156A对旋式局部通风机FBDNO6.0 2X5.52X5.56602X72X 561343区里段运输上山对旋式局部通风机FBDNO6.0 2X5.52X5.56602X72X 561343区里段运输上山五、变压器的选择计算：1、根据变压器的负荷按下式S=Pe.Ks/COS计算。式中：S所用计算的电力负荷总的视在功率KVA， Pe所在用电设备额定功率之和KW， KX需用系数，掘进工作面取0.4， COS电力负荷的平均功率因数,掘进工作面取0.6， KS变压器同时系数,一个工作面取1。2、计算：（1）B2变压器 Pe.=143KW+75KW=218KW 其中：其它负荷为75KW则S=218×0.4×1/0.6=145KVA (2)B1 B3变压器 Pe.=11+67=78KW 其中其他工作面负荷功率为 67KW 则S=78×0.4/0.6=52KVA3、变压器型号确定：B2变压器选择一台KBSGZY-800/6型移动变压器，额定容量S=800KVA， 二次额定电压Ue=690V ， UR=0.563% ，UX=3.952%， =145/800=0.18 (负荷系数)位置: B2变压器安装在343里段运输下山。B1 、变压器选择一台KBSG315/6移动变压器，额定容量S=315KVA，二次额定电压Ue=690V， UR=0.69% ， UX=3.94%， =Sb/Seb=52/315=0.16 (负荷系数)，位置： B1变压器安装在343里段下部变电所（已设）。B3、变压器选择一台KBSG-315/6型移动变压器，额定容量S=315KVA， 二次额定电压Ue=690V ， UR=0.69% ， UX=3.94%， =Sb/Seb=52/315=0.16 (负荷系数)位置: B3变压器安装在343里段下部变电所（已设）。六、选择电缆截面，芯数及长度的计算： 1、电缆截面的选择（1）电缆的正常工作负荷电流应等于或小于电缆允许持续电流，电缆允许载流量空气温度为25°C时为标准。（2）向单台或两台电动机供电电缆，以电动机的额定电流或额定电流之和计算，即Ig=Ie ，或I=Ige，不考虑需用系数，采掘机械电动机的长时与小时容量不同时，取长时容量计算。（3）向三台或三台以上电动机供电电缆，按需用系数法计算3干线电缆所通过的工作电流Ig=Kx×Pe×1000/ COS××ue式中:Ue-电网额定电压 660V， Kx-需用系数0.4， COS平均功率因数0.6 Pe-干线电缆所供电动机额定功率之和KW，（4） 计算： L1、 Ig=Ie = 156AL2、 Ig=Ie = 156AL3、 Ig=Ie= 5 AL16、L17、 Ig=Ie= 6 AL19、L20、 Ig=Ie= 6 A L12 Ig=Ie= 36 A L11 Ig=Ie= 120 AL13、L15 Ig=13A， 2、电缆型号，电缆长度的选择确定， （1）动力电缆一般选用四芯，采掘机械通讯系统电缆要根据控制方式选择并留有备用芯线，橡套电缆的接地芯线除作监测接地回路外，不得兼作其他用途。 （2）铠装电缆根据巷道的实际长度增加5%，橡套电缆增加10%。（3）选择 : L1选择MY-3×70+1×25-200 M 电缆允许载流量215 A L2选择MY-3×70+1×25-150 M 电缆允许载流量215 A L3选择MY-3×6+1×6-200 M 电缆允许载流量46 A L11选择MY-3×35+1×10-10 M电缆允许载流量135 AL12选择MY-3×16+1×10-80 M电缆允许载流量84 AL13选择MY-3×35+1×10-600 M电缆允许载流量135 AL15选择MY-3×35+1×10-600 M电缆允许载流量135 A 3、高压电缆的选择计算按式：Ig=（KX×Pe×1000）/（COS×1.732×Ue）÷Kb式中：Pe-所有用电设备额定功率之和KW,Ue额定电压V，Kb变压器压比，Ig 1=0.4×143×1000/(0.6×1.732×660) ÷8.7 =57200/686 ÷8.7 =9.58 AL 选择MYPTJ-3×50+3×16/3，电缆允许载流量170A。三、按正常运行时计算网络的电压损失 1、变压器的电压损失，UT=（UR×COS+UX×sin）U2e/100式中：-变压器的负荷系数，=IN/I2N=Sb/Seb,U2e-变压器低压侧的负荷电压VUR-变压器在额定负荷时电阻压降百分数，Ux-变压器在额定负荷时电抗压降百分数。 COS ,Sin-变压器负荷中的功率因数及相对应正弦值，COS=0.6 , Sin=0.8,2、干线与支线电缆的电压损失UT=Pe×L1（R0+X0+tg）/ Ue式中：Pe-电动机的额定功率KW ,L1-支线、干线电缆的实际长度KM ,tg-电动机的额定功率因数及相对应正切值， tg=1.33。RO-支线、干线电缆每公里电阻/km ， XO-电缆每公里电抗/km，3、允许电压损失值U： 如变压器的空载电压为690V时，允许压降为7%时，76.2V 如变压器的空载电压为1200V时,允许压降为7%时,139.8V4、计算：1）B2变压器系统，掘进工作面电压损失的计算B2 Ut U1 U2 U4 KBSEZY-800/6 MY -3×70-200m MY-3×70-150m MY-3×16-80M 143KW 143KW 33KW a.变压器的电压损失UT UT=ß（URCOS+UXsin）U2e/100 =0.18(0.563×0.6+3.952×0.8) ×693/100 =0.3×3.499×693/100 =4.36V b.U1电压损失值 U1=Pe×L1（R0+X0tg）/Ue =0.4×143×0.2(0.315 +0.078×1.33)/0.66 =11.44×0.4187 /0.66 =7.3V c.U2电压损失值 U2=PeL2（R0+X0tg）/Ue =0.4×143×0.15（0.315+0.078×1.33）/0.66 =8.58×0.4187/0.66 =5.4 V d.U4电压损失值U2=PeL12（R0+X0tg）/Ue =33×0.08（3.69+0.095×1.33）/0.66 =2.64×（1.37+0.1197）/0.66 =2.64×3.816/0.66=15.26 VF.U电压损失值U=UT+U1+U2+U3+U4 =4.36+7.3+5.4+15.26 =32.32 V 3）B1变压器系统， 掘进工作面风机电压损失的计算B1 Ut U1 U2 KBSG-315/6 MY-3×35-600m MY-3×6-20m 11KW 11KW a.变压器的电压损失UT UT=ß（URCOS+UXsin）U2e/100 =0.16(0.69×0.6+3.94×0.8)×690/100 =0.16×（0.414+3.152）×690/100 =0.16×3.566×690/100=3.94 V， b.U1电压损失值 U1=PeL1（R0+X0tg）/Ue =0.4×11×0.6×(0.616+0.084×1.33)/0.66 =2.64×0.727/0.66=2.9 V c.U2电压损失值 U2=PeL2（R0+X0tg）/Ue =11×0.02（3.69+0.095×1.33）/0.66 =0.22×（3.69+0.126）/0.66 =0.22×3.816/0.66 =1.27V， d.U电压损失值U =UT+U1+U2 =3.94+2.9+1.27=8.11V 合格七、电缆选择计算结果表序号型 号额定电压（V）额定电流（A）计算电流（A）电压损失（V）长 度（M）结 论L1MY-3×70+1×256602151927.3200合格L2 MY-3×70+1×256602151925.4150合格L3MY-3×6+1×666046200合格L12MY-3×16+1×10660843615.2680合格L11MY-3×35+1×1066013512010合格L17MY-3×6+1×66604661.2720合格L16MY-3×6+1×66604661.2720合格L13MY-3×25+1×10660135132.9600合格L15MY-3×25+1×10660135132.9600合格八、短路电流的计算1、依据井下低压电网短路保护装置整定细则，对使用变压器最远端进行最小两相短路电流计算，以校验馈电开关的灵敏系数。并根据公式Id³=1.15Id²（A）计算出变压器最近点的最大三相短路电流，校验馈电开关的分断能力。2、系统三相短路容量按公式计算 SK（3）=50MVA，则系统电抗值为XX=0.00953、计算两相短路电流值公式：式中:R=R1/Kb²+Rb+R2 x=Xx+X1/Kb²+Xb+X2 Id²=Ue/2Id²一两相短路电流值A，R、X短路回路内一相电阻、电抗值，Xx根据三相短路容量计算的系统电抗值，R1、X1高压电缆的电阻、电抗值，Kb变压器的变压比，660V时取8.7，133V时取4.96（660/133），Rb、Xb矿用变压器的电阻、电抗值，R2、X2低压电缆的电阻、电抗值，Ue变压器二次测的额定电压，660V按690V计算，1140V按1200V计算，127V按133V计算。短路点系统电抗变压器阻抗高压电缆阻抗 低压电缆阻抗总阻抗两相短路电流三相短路电流dXXRXRXRXRXAAd10.00950.01350.10720.01890.00560.03260.057440124613d20.00950.01350.10720.01890.00560.3150.0780.34260.120628763307d30.00950.01350.10720.01890.00560.3150.0780.6720.192726833085d40.00950.01350.10720.01890.00561.370.0902.43270.071119281067d50.00950.01350.10720.01890.00563.690.0950.8760.199820762387d60.00950.01260.06740.01890.00560.6160.0840.66720.1932454d70.00950.01260.06740.01890.00560.6160.0840.66720.1932454d80.00950.01260.06740.01890.00563.690.0950.37120.2171386d90.00950.01260.06740.01890.00563.690.0950.37120.21713864、各短路点阻抗值及短路电流计算值九 、电流继电保护的整定，1、对于保护干线电缆电流整定， 馈电开关过流整定:IdIQe+KXIe (电磁式或电子式)， 馈电开关过载整定：IZIe (电磁式或电子式)，2、磁力起动器过载整定：IZIe （电子式）， 磁力起动器过流整定：Id8Ie （电子式），式中：Id - 过流保护装置的电流整定值A, IZ - 过载保护装置的电流整定值A,IQe 容量最大电动机的起动电流A， Ie其它电动机的额定电流之和A， KX 需用系数， 掘进工作面取0.4， Ie 电动机额定电流，3、计算：K1开关,IQe=720A ， Ie=156 A， 则 IdIQe+KXIe IzIe 整定值： =720+0.4×156 =156 A Id=900 A (过流) =782.4A (过流) (过载) IZ=210 A (过载)K2开关,IQe=520A ， Ie=156 A 则 IdIQe+KXIe IzIe 整定值： =720+0.4×156 =156 A Id=850 A (过流) =782.4 (过流) (过载) IZ=170 A (过载) K4 Ie=156A， 则： IzIe =156A （过载） 整定值: Iz=160A（过载） K6开关,IQe=720A ， Ie=156 A 则 IdIQe+KXIe IzIe 整定值： =720+0.4×156 =156 A Id=750 A(过流) =782.4(过流) (过载) IZ=150 A (过载)， K12开关 , Ie =120 A 则： IzIe =120A （过载） 整定值: Iz=120A（过载）K14开关 , Ie =36 A 则： IzIe =36A （过载） 整定值: Iz=36A（过载）Id=8Iz=8×36=288A（过流） Id=288A（过流）K3、 K7开关,IQe=112A ， Ie=14A， 则 IdIQe+KXIe IzIe 整定值： =112+0.4×14 =14A Id=120A ( 过流) =117.6(过流) (过载) IZ=15A ( 过载)K5开关 Ie =7A则： IzIe =7A（过载） 整定值: Iz=8A（过载）Id=8Ie=8×8=64A（过流） Id=64A（过流）K13、K15开关IQe=237A Ie=90 A 则 IdIQe+KXIe 整定值： =237+0.4×90 Iz=90A (过载) =273A(过流) Id=270A (过流) 4、继电保护装置整定的校验馈电开关保护要求满足：Id²/Id1.5电磁起动器电子保护要求满足：Id²/8IZ1.2式中：Id²被保护电缆距变压器最远端的两相短路电流A； Id 过电流保护装置电流整定值A； IZ 过载保护装置电流整定值A； 1.2、1.5保护装置的可靠动作系数，如不能满足重新选择。 K1开关 d1点 4012/900=4.45K2开关 d2点 2876/850=3.38 K6开关 d3点 2683/750=3.57 K6开关 d4点 1928/750=2.57 K15开关 d6点 454/270=1.68 K13开关 d7点 454/270=1.68 K5开关 d8点 386/64=6.03K5开关 d9点 386/64=6.03 以上校验全部满足可靠动作系数， 合格。十、信号照明综保整定计算：1、信号变压器 采用ZBZ-4.0型信号综合保护装置，具有短路载频和过负荷，漏电保护功能。2、继电保护的整定计算：K8开关：声光组合信号4台，Ie=0.18A明荧光灯6盏Ie=0.16A Ie=0.18×4+0.16×6=1.68A 一次侧熔丝电流整定值：IR=5A 二次侧熔丝电流整定值：IR=5A载频保护整定在200M档。3、短路电流的计算：L5、电缆采用MY-3×6+1×6型200M。K=0.58换算长度L=0.58×200=116M 查表得：Id（2）=75A4、保护装置灵敏度校验： KS1=75/5=154 合格 十一、低压开关的选择根据煤矿安全规程的规定，并满足采掘工作面电力变压器、电动机及馈电线路的正常运行及继电保护的条件进行选择 选择结果表序号型 号额定电压（V）额定电流（A）过载整定（A）短路整定（A）用 途K1BXB-800660800180900动力电源主授开关K2KBZ400660400170850动力电源分歧开关K4KBZ-400660400160动力电源联锁开关K6KBZ400660400150750动力分歧开关K12QBZ200660200120720刮板机开关K14QBZ636606336288侧卸车K8ZBZ4.0M66017/3.55/5照明信号开关K3KBZ40066040015120风机分歧开关K5QBZ4X120F6601202×82×64风机开关K7KBZ40066040015120风机分歧开关十二、信号系统1、概述343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，信号系统均设置声光信号装置。343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面信号系统电源采用，ZBZ-4.0M型照明、信号综合保护装置。 声光信号装置采用KXH127型声光信号装置，技术特征：UE=127V IE=0.18A。 信号电缆（干线）采用MY-3×6+1×6型矿用电缆，负荷电缆采用MY-3×6+1×6型矿用橡套电缆。 采用BHD2型矿用隔爆三（六）通接线盒与声光信号装置进行连接。十三、照明系统（1）343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，照明采用ZBZ-4.0M型照明信号综合保护装置作为照明电源。（2）照明系统采用矿用隔爆型荧光灯，型号是DGY-20/127，技术特征：Ue=127V， Ie=0.15A。（3）照明系统干线电缆采用MY-3×6+1×6型矿用电缆，负荷电缆采用MY-3×6+1×6型矿用橡套电缆。（4）采用BHD2型矿用隔爆三（六）通接线盒和隔爆荧光灯进行连接。（5）343区北翼里段4-5.6层运输上山掘进工作面，每个转载点设一盏照明灯，配电点设二盏照明灯，牌板处设二盏照明灯，刮板运输机每隔50米设一盏照明灯。（6）照明系统开关电源和工作面运输机开关电源，取自同一联锁开关电源。 （7）刮板机信号实行区间分段，运行时不得相互干扰，运行时不得互相干扰。十四、其它安全技术问题1、合理安装风电和瓦斯电闭锁装置，安装时必须由专职电工按要求正确安装并有记录。2、当工作面瓦斯超限，局扇停风时，工作面及工作面回风巷内所有非本安电源立即断电。3、工作面各台运输机信号区段内联系开停，避免误操作。4、对井下保护接地系统的电阻必须满足煤矿安全规程的规定，并定期进行测试。5、对井下漏电、过流、接地保护装置必须进行正确整定与定期校验其灵敏性。6、如有欠缺及遗漏之处，应参照煤矿安全规程、机电设备施工标准严格执行。