综采工作面供电设计解析.doc

铜川永红煤矿4202采煤工作面供电设计机 电 科 2017年 7 月 14 日 4202采煤工作面供电设计一、 供电电压4202采煤工作面电源来自采区变运输大巷高压配电装置，根据工作面主要设备的容量与布置情况，采用1140V、660V和127V三种电压供电，其中采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、乳化泵、牵引绞车电压等级为1140V；顺槽胶带输送机、水泵电压为660V;信号、照明灯的电压等级为127V。二、 供电系统的拟定原则1、力求减少电缆的条数与长度，尽量减少回头供电，橡套电缆长度按所经路径长度的1.081.1倍计取。2、工作面采用设备列车供电，随着回采进度定期移动。对胶带输送机及其它附属机械设备，因位置分散分别设置配电点。 3、工作面设备采用两台八组合起动器控制，预留备用回路，两部牵引绞车采用QBZ-80N可逆磁力启动器控制。4、根据供电设备容量，选用2台移动变电站，1# 800KVA移动变电站向采煤机、工作面刮板运输机；2# 630KVA移动变电站向1#乳化液泵、2#乳化液泵、喷雾泵、牵引绞车供电。5、两部部胶带输送机和上下顺槽潜水泵由采区变电所移变供电，皮带机采用QBZ-200/660型磁力启动器和QJZ-400/660电磁软起动器控制。潜水泵采用QBZ-80/660型磁力启动器控制。三、 供电设备选型原则1、开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。2、当三相异步电动机有远距离控制和保护要求时，应选用隔爆型磁力起动器。3、如果工作机械要求带负荷改变旋转方向时，应选用可以逆转控制的磁力起动器。四、 负荷计算 综采工作面电力负荷计算是选择移动变电站台数和容量的依据。也是配电网络计算的依据之一。1、负荷统计 4202采面主要负荷统计表设备名称电压功率功率因数cos数量采煤机1140V2×170+2×30+11 =411 kW0.71台前刮板机1140V2×132 kW0.71台后刮板机1140V2×132 kW0.71台转载机1140V110 kW0.71台破碎机1140V110 kW0.71台乳化泵1140V250 kW0.72台喷雾泵1140V75 kW0.71台牵引绞车1140V22 kW0.72台一部皮带660V2×45kW0.71台二部皮带660V2×75kW0.71台 2、4202采区变压器选型 根据4202采煤工作面负荷统计情况，拟选择2台变压器，其中1台为采面设备供电，1台为泵站、转载机、破碎机，其容量选择按如下公式进行计算：1#移变向工作面采煤机、两台刮板机供电输出电压等级为1140V，其需用容量计算值为：Sb=KxPe/cospj（kVA）式中 Sb所计算的电力负荷总的视在功率，kVA；Pe 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW；Kx 需用系数，Kx0.40.6Pmax/Pe； Pmax 最大电动机的功率，kW；cospj 参加计算的电力负荷的平均功率因数。由变压器供电的所有用电设备的额定功率之和： PN411264264939KW 对综合机械化采煤工作面： Kdc=0.4+0.6×PNm/pN =0.4+0.6×(264/939) =0.56 为安全期间取需用系数为0.6 综采工作面取加权平均功率因数：cos=0.75 其计算容量为=751KVA800 KVA 751KVA所以选用KBSG-800/10移变一台满足要求。2#移变向工作面1#乳化液泵、2#乳化液泵、皮带机、刮板运输机供电，输出电压等级为1140V，其需用容量计算值为：Sb=KxPe/cospj（kVA）式中 Sb所计算的电力负荷总的视在功率，kVA；Pe 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW；Kx 需用系数，Kx0.40.6Pmax/Pe； Pmax 最大电动机的功率，kW；cospj 参加计算的电力负荷的平均功率因数。由变压器供电的所有用电设备的额定功率之和： PN250110110+75+22+22589KW 对综合机械化采煤工作面： Kdc=0.4+0.6×PNm/pN =0.4+0.6×(250/589) =0.65 为安全期间取需用系数为0.7 综采工作面取加权平均功率因数：cos=0.75 其计算容量为=549KVA630 KVA 549KVA所以选用KBSG-630/10移变一台满足要求。 五、高压配电箱选择及整定 1、高压电缆选择及校验（1）电缆型号选择根据煤矿安全规程规定,工作面选择MYPTJ-10kV-3×703×35/33×2.5型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆，其技术参数为：主芯线截面积：70mm²，长时间允许载流量215A，承载电压等级为10kV。（2）电缆长度确定4202工作面两台800KVA 630KVA移变高压电缆从采区变电所高压配电装置引出，全长1200m。4202两部皮带机，660V供电从采区变电所630KVA移变引出，经轨道下山，全长400m。2、按照实际长时间允许负荷电流校验电缆截面 查手册得MYPTJ-10kV-3×703×25/33×2.5型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆在25ºC的环境中，长时间允许负荷电流Iy =215A 该电缆长时间工作电流依照下列公式计算： IgKxPe/(Uecospj)式中： Ig 长时间工作电流；Pe 本条电缆所带设备额定功率总和，1528kW；Kx 需用系数；Kx0.4+0.6*264/15280.5；Ue 供电系统的额定电压，10kV；cospj 平均加权功率因数，取0.7；计算结果：IgKxPe(Uepjcospj)0.5*1528/(1.732*10*0.7)63(A)因为该电缆长时间允许载流量Iy215A大于该电缆长时间工作电流Ig63A；所以所选择高压电缆满足长时间工作需要。3、热稳定校验10kV母线上的最大短路容量为50MVA，其最大三相稳态短路电流为：按下式求得到综采工作面移动变电站间高压电缆的截面，即：式中 短路电流的假想时间，即热等效时间，考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为0.25s； C电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。所需最大截面Amin15mm250mm2，所以MYPTJ-10kV-3×703×35/33×2.5电缆能满足综采工作面高压供电热稳定要求。4、按电压损失校验电缆截面4202工作面移动变压器电压降按下式进行校验，查表得70mm2铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为1.298%。U1KPLca1 1.298%*1.144*1.11.63%7%，合格 根据整个采面全部设备长时工作电流为63A，故应选择额定电流为100A的高压配电装置。5、高压电缆的选择（1）当供电系统在最大运行方式时电缆发生三相短路电流I=2.68KA，短路容量为40MVA，效验电缆截面 根据效验应选取截面不小于11.5mm2电缆，现根据效验及负荷选取电缆为MYPTJ8.7/10Kv-3×70+3×35铜芯橡套双屏蔽电缆，满足要求。（2）线路电压损耗值为（3）线路电压损耗百分值为 电压损耗小于，因此所选电缆满足允许电压损耗要求。4、低压电缆的选择（1）支线电缆的选择两部皮带机总负荷为240KW,电压660V额定电流为 260A, 总线选用MYP-1.14KV 3×95+1×35mm2电缆,允许载流量为265A,大于皮带机的负荷电流,可满足供电要求。一部皮带机负荷为2×45KW, 电压660V单机额定电流为 50A,选用MYP-1.14KV 3×35+1×16mm2电缆,允许载流量为130A,大于皮带机的负荷电流,可满足供电要求。二部皮带机负荷为2×75KW, 电压660V单机额定电流为 82A,选用MYP-1.14KV 3×50+1×16mm2电缆,允许载流量为160A,大于皮带机的负荷电流,可满足供电要求。刮板机单机负荷为132KW, 电压1140V，额定电流为80A, 选用MYP-1.14KV 3×70+1×25mm2电缆,允许载流量为210A,大于刮板机的负荷电流,可满足供电要求。转载机负荷为110KW, 电压1140V，额定电流为70A, 选用MYP-1.14KV 3×70+1×25mm2电缆,允许载流量为210A,大于转载机的负荷电流,可满足供电要求。破碎机负荷为110KW, 电压1140V，额定电流为70A, 选用MYP-1.14KV 3×70+1×25mm2电缆,允许载流量为210A,大于破碎机的负荷电流,可满足供电要求。乳化液泵站负荷为250KW, 电压1140V，额定电流为160A, 选用MYP-1.14KV 3×70+1×25mm2电缆,允许载流量为210A,大于乳化液泵站负荷电流,可满足供电要求。喷雾泵站负荷为75KW, 电压1140V，额定电流为50A, 选用MYP-1.14KV 3×35+1×10mm2电缆,允许载流量为130A,大于喷雾泵站负荷电流,可满足供电要求。牵引绞车负荷为22KW, 电压1140V，额定电流为15A, 选用MYP-1.14KV 3×16+1×6mm2电缆,允许载流量为75A,大于牵引绞车负荷电流,可满足供电要求。采煤机负荷为411KW,额定电流为240A, 选用MCP-1.14KV 3×95+1×25+4×10mm2采煤机专用电缆,允许载流量为265A,大于采煤机负荷电流,可满足供电要求。从移变到馈电开关再到组合开关引线，选用两根MCP-1.14KV 3×95+1×25电缆,允许载流量为2×265=530A, 可满足供电要求经查表以上橡套电缆均满足机械强度要求（2）按长时允许负荷电流校验电缆截面电缆实际工作电流的计算电缆实际工作电流按以下公式计算（以采煤机电缆为例）： Ig=258A式中： 通过电缆的电动机工作电流； 电动机的总功率，kW； 电动机的额定电压，V；加权平均效率，取为0.80.9； 加权平均功率因数，可取为0.85。MYCP-1.14kV-3×95+1×25+10×4型电缆长时间允许负荷电流为265A，合格。电缆截面的选择265A258A 式中 电缆的工作电流计算值，A； 环境温度为25时电缆长时允许负荷电流，A； 环境温度校正系数，环境温度为25时取1。故选择MYCP-1.14kV-3×95+1×25+10×4型电缆截面满足要求。（3）按照允许电压损失校验电缆截面：4202采煤工作面供电系统中，800KVA移动变电站低压配电系统负荷较大，所以仅对移动变电站低压配电系统进行电压损失校验。正常运行状态下的电压损失校验：煤矿1140V供电系统，为保证电机的正常起动，规定电缆末端最大允许电压损失不大于7：UL 1200-(1140×93)139.8V正常运行时，移动变电站内部的电压损失：Ub%(Sb1/Sbe)·(Urcosb+Uxsinb)(568.8/630)×(0.73×0.8+5.45×0.6)3.47UbUb%×E2e/1003.47×1200/10031.64V式中：Ub 变电站内部的额定电压损失；E2e 变电站二次侧额定电动势，取1200V；Sb1 变电站的计算容量，568.8kVA；Sbe 选择变电站的额定容量，630kVA；Ur 变压器通过额定电流时,内部电阻上压降的百分数 UrPNT/(Sbe×10)4600/(630×10)=0.73；其中：P为该变电站的短路损耗，查表得4600；cosb、sinb 变压器负荷的功率因数和相应的正弦值；取cosb0.8、sinb0.6；Ux 变压器通过额定电流时内部电抗上压降的百分数 其中：Ud为额定电流时，变压器阻抗上压降的百分数；采煤机电缆的电压损失(95mm2、0.32km、65时计算)：电缆电阻：RL1RLL10.247×0.50.1235电缆电抗：XL1XLL10.075×0.50.0375电压损失：UL1Ie(RL1cosj+XL1sinj)×251.6×(0.1235×0.7+0.0375×0.714)43.7VUL采煤机+Ub41.64V43.7V=85.34V139.8V 故选用的电缆合格。5、低压电器设备的选择及整定值计算（1）真空电磁起动器的选择根据额定电流选择，所选电气设备的额定电流必须大于或等于最大长时工作电流，带煤机的真空电磁起动器选择 由于其余各设备额定电流均小于煤机额定电流：QJZ1-1800/1140-8的磁力起动的每回路额定电流为400A,1#组合开关所带负荷为采煤机、工作面前后刮板机,总电流为512A1800A521A2#组合开关所带负荷为转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵，牵引绞车总电流为426A1800A394A故选用型号为QJZ1-1800/1140-8的磁力起动器符合要求。牵引绞车采用QBZ-60N可逆磁力启动器60A15A故选用型号QBZ-60N的磁力起动器符合要求。一部皮带机采用QBZ-200可逆磁力启动器200A112A故选用型号QZ-200的磁力起动器符合要求。二部皮带机采用QJZ-400软启动器400A190A故选用型号QJZ-400的软启动器符合要求。两部皮带机的张紧绞车采用QBZ-60N可逆磁力启动器60A10A故选用型号QBZ-60N可逆磁力启动器符合要求由于现在的智能保护器自带启动过流延时功能，故各开过流整定值按计算电流整定（2）隔爆型自动馈电开关选择根据额定电流选择，所选电气设备的额定电流必须大于或等于最大长时工作电流，带采煤机、刮板输送机的自动馈电开关选择经计算得工作面设备,总电流为512A经计算额定电流小于630A，选用型号为BKZ16-400/1140(660）的自动馈电开关为KBSG-800/10移变低压侧保护。带转载机、破碎机、乳化泵。牵引绞车的自动馈电开关选择经计算得,总电流为426A经计算额定电流小于630A，选用型号为BKZ16-630/1140(660）的自动馈电开关为KBSG-630/10移变低压侧保护6、 过电流保护装置的整定1、高压配电装置的整定计算采区变电所高压配电装置电流互感器为100/5，开关额定运行电流100A，整定值设为70A。配电开关短路保护动作值：Idz8Ie8×70560A整定校验：KIs0(2)/8Ie1.54822÷5608.61.5 ，合格式中: K保护灵敏度校验值；Is0(2)此开关所保护电缆线路的最远两相短路电流； 8Ie电子保护器短路保护动作值；1.5保护装置的可靠动作系数2、移动变压器低压侧630馈电开关整定Isbr1（1.21.4）（IstM+KxIN）/KT 式中 Isbr1速断电流，A； 1.21.4可靠系数； KT变压器的变压比； Kx需用系数0.51； IstM起动电流最大的一台电动机的额定起动电流，A； IN其余电气设备的额定电流之和，A。（1）800KVA移动变压器低压侧整定，Isbr1（1.21.4）IN Isbr11.2×512A=610A800KVA移变的馈电开关Isbr1整定为610A。灵敏度校验：IS1(2)/（KTIsbr1）=8287/（5.2×610） =2.6>1.5 合格（2）630KVA移动变压器低压侧整定Isbr1（1.21.4）IN Isbr11.2×426=511A630KVA移变的馈电开关Isbr1整定为520A。灵敏度校验：IS2(2)/（KTIsbr2）=8287/（5.2×520） =3.1>1.5 合格