综采工作面供电设计

1山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司10102 综采工作面供电设计说明书设 计： 孟庆保 2011-6-21210102 综采工作面供电设计（一）综采工作面主要条件该工作面属于 10#煤层一采区，平均煤层厚度 3.3m，工作面长度 180m,走向长度为 1170m，平均倾角 3-5 度，采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度 3.5m。矿井井下高压采用 10KV 供电，由采区变电所负责向该综采工作面供电。变电所高压设备采用 PBG23-630/10Y 型高压隔爆开关，保护选用常州市武进矿用设备厂 GZB-ARM-911 系列智能型高压数字式综合继电保护装置，采区变电所距综采工作面皮带机头 200m。（2）设备选用1、工作面设备采煤机选用山西太重煤机煤矿装备成套有限公司生产的MG300/730-WD 型采煤机，其额定功率 730KW，其中两台截割主电动3机功率为 300KW,额定电压为 1140V；两台牵引电机功率为 55KW,额定电压为 380V;调高泵电机电压 1140V，功率 20KW。工作面刮板输送机中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SGZ764/630 型输送机，机头及机尾都采用额定功率为 160/315KW 的双速电机，额定电压为 1140V。2、顺槽设备1）破碎机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的PCM-110 型破碎机，其额定功率 110KW,额定电压 1140V。2）转载机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SZZ764/160 型转载机。其额定功率 160KW,额定电压 1140V。3）顺槽带式输送机：采用兖州市华泰机械公司制造的DSJ100/63/2*110 型输送机（1 部） ，驱动电机额定功率 2110 KW,4）乳化液泵站：两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的BRW200/31.5 型液泵，其额定功率 125KW,额定电压 1140V。5）喷雾泵：采用无锡威顺生产的 BPW315/6.3 型（2 台） ，其额定功率 45KW,额定电压 1140V。3、其它设备（三）工作面移动变电站及配电点位置的确定工作面电源电压为 10kV,来自井下中央变电所。根据用电设备的容量与布置，采用 1140V 电压等级供电，照明及保护控制电压采用 127V。在临时变电所处设置移动变电站，为顺槽皮带机供电；在4顺槽皮带巷每 500 米设置配电点，用以对工作面设备进行供电。（四）负荷统计及移动变电站选择1、1#移动变电站的选取1#移动变电站负荷统计：供电设备 用电设备 额定功率（kW） 额定电压（V）采煤机 MG300/730-WD 2*300+2*55+20 1140 380转载机 SZZ764/160 160 1140KBSGZY-1250/10破碎机 PCM-110 110 1140合计 1000计算电力负荷总视在功率S=P N KVAosrCK式中 S所计算的电力负荷总的视在功率 ，KVA ；P N参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW；Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；Kr-需用系数。Kr按下式进行选择Kr=0.4+0.6 NSP式中 P S最大电机的功率数 ，KW ；P N其他参加计算的用电设备额定功率之和， KW；则 K r =0.4+0.6 =0.83810735Cos 取 0.7 Kr取 0.838电力负荷总视在功率为 S=1000 =1197KVA7.083根据计算负荷，选用 KBSGZY-1250/10 矿用隔爆型移动变电站一台。2、2 #移动变电站的选取1#移动变电站负荷统计：供电设备 用电设备 额定功率（kW） 额定电压（V）刮板输送机 SGZ764/630 2*315 1140乳化泵 BRW200/31.5 125 1140喷雾泵 BPW315/6.3 45 1140KBSGZY-1000/10照明综合装置 ZBZ-4.0 4.0 1140/127合计 804计算电力负荷总视在功率Kr =0.4+0.6 =0.8780463Cos 取 0.7 Kr取 0.87电力负荷总视在功率为 S=804 =999KVA7.08根据计算负荷，选用 KBSGZY-1000/10 矿用隔爆型移动变电站一台。3、3 #移动变电站的选取63#移动变电站负荷统计：供电设备 用电设备 额定功率 （kW） 额定电压 （V）顺槽皮带机DSJ100/63/2*110 2*110 1140KBSGZY-500/10调度绞车 JD-25 2*25 1140合计 2703#移动变电站主供顺槽皮带机，由负荷统计可知，选择KBSGZY-500/10 型移动变电站一台可以满足供电需求。（五） 、移动变电站高压开关的选择（1） 、配电装置额定电压：选定为 10KV。（2） 、高压配电装置额定电流应大于变压器的最大长时工作电流。变压器最大长时工作电流即额定电流 Ie为Ie= Ve3S式中 S e变压器额定容量，KVA ；Ve变压器高压侧额定电压，KV。1.1#移变高压开关的选择高压侧额定电流为Ie= =e3SA17.20KV125根据计算选择 BGP23-630/10Y 100/5 型高压真空配电装置。2.2#、3 #移变高压开关的选择7高压侧额定电流为Ie= =Ve3SA6.810K3V5）（根据计算选择 BGP23-630/10Y 100/5 型高压真空配电装置。（六）高压电缆截面选择校验按设计规定及矿用高压电缆选型，初选 MYPTJ 型矿用 10KV 铜芯、橡套、双屏蔽电缆。1、供 1#移变高压电缆截面选择（L 1）1）按长时允许电流选电缆截面 cosU30KPINWer A697.0138.式中 P N参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 35mm2 电缆为 138A 69A 满足要求。2）按经济电流密度校验电缆截面。 jIA26.75.29mA-电缆主芯截面j-经济电流密度 A/mm 2 查表得 2.25根据高压电缆经济电流密度校验 35 mm2电缆能够满足要求。3）按允许电压损失校验8U% =PLK = 0.8(0.588+0.0780.577)= 0.5% 7%高压电缆线路中的电压损失百分数。%UK 兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数；10KV 时，K=1(R 0+X0tan)。 电缆输送的有功功率，兆瓦。PL 电缆长度， km。允许电压损失百分数。7%按电压损失校验，满足要求。4） 热稳定校验电缆截面设井下采区变电所 10kV 母线最大短路容量限制 50MVA，最大三相稳态短路电流 6(3)5012873sdI AUAmin= = 35mm 2C(3)it 25.9.4m短路电流的假象时间，即热等效时间，取 0.25S;itC电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆 C=93.4。热稳定校验电缆截面满足要求。综上可知 1#高压电缆选择 35mm2，可以满足供电要求。2、根据负荷统计表，2 #、3 #高压电缆也选择 35mm2，可以满足供电要求。(七)按长时负荷电流选择低压电缆截面长时负荷电流要求电缆截面载流量大于等于电缆长时间负荷电9流，电缆标号见拟定供电系统图。1、采煤机电缆（L 5）选择： cosU310KPINWer A258.0143式中 P N参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 95mm2 电缆为 260A 225A 满足要求。2、转载机电缆（L 6）选择： cosU310KPINWer A108.43根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 25mm2 电缆为 113A 101A 满足要求。3、破碎机电缆（L 7）选择： cosU310KPINWer A708.143根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 25mm2 电缆为 113A 70A 满足要求。4、输送机电缆（L 10-11）选择：cosU310KPINWer A198.0435根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 70mm2 电缆为 215A 199A 满足要求。105、顺槽皮带机电缆（L 13）选择：cosU310KPINWer A708.143根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 25mm2 电缆为 113A 70A 满足要求。6、乳化液泵电缆（L 14-15）选择：cosU310KPINWer A798.014325根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 25mm2 电缆为 113A 79A 满足要求。7、喷雾泵电缆（L 16-17）选择：cosU310KPINWer A28.01435根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得 4mm2 电缆为 36A 28A 满足要求。根据计算，初选电缆见下表：电缆编号 负荷名称长时负荷电流（A）长时负荷电流要求最小截面（查表mm2）初选截面(mm 2) 备注L5 采煤机 225 95 95 2*240mL6 转载机 101 25 35 2*20mL7 破碎机 70 25 35 2*20mL10-11 输送机前电 机 199 70 95 2*50m11L13 顺槽皮带机 70 25 35 2*20mL14L15 乳化液泵 79 25 35 10mL16L17 喷雾泵 30 4 35 10m采煤机选用 MCPJB-1140-3*95+1*35+4*6 型电缆，其余电缆均选用 1140V MYP 型矿用橡套屏蔽电缆。（八）按机械强度要求校验电缆截面机械强度要求采煤机电缆允许最小截面 35-50 mm2，工作刮板输送机为 16-35 mm2，均满足要求。（九）短路电流计算1.1#移变二次出口端的短路电流 Id1计算（1）系统阻抗变压器二次电压 1200V，容量 1250kVA，系统短路容量按 50MVA计算；则系统电抗为；dy2xSzeEX028.5MVA).1(2k（2）高压电缆阻抗10kV 电缆 L1=1.35km查表得,R o=0.588 / km, Xo=0.078 / km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.5881.35=0.7938Xg=0.0781.35=0.1053（3）变压器阻抗12查表得 KBSGZY-1250/10 型移动变电站的 vs=4.5, PN.T=7400W则变压器的电阻、电抗：0.00682T.b1SNVPR2(150kA).74VW0.0461T.b1suX.M%12bgKR01824.6.8.3079212bgXxX076418.35.222ed1)(RUI（ A76390418.0.8 222.转载机电机处短路电流 Id2计算MYP 395+135 型电缆的电阻、电抗：L 2=500 米，为 3 趟线路并用，阻抗参数：R o=0.247 / km, Xo=0.075 / kmRg1=0.2470.5/3=0.041167Xg1=0.0750.5/3=0.0125由于 L3 的电缆很短，故其电阻、电抗值可忽略不计R=0.01824+0.041167=0.059407 X=0.076418+0.0125=0.08891822ed2)(RUIX（13A561089.0.594721 223.采煤机电机处短路电流 Id3计算MYP 395+135 型电缆的电阻、电抗：L 2=240 米，阻抗参数：R o=0.247 / km, Xo=0.075 / kmRg1=0.2470.24=0.05928Xg1=0.0750.24=0.018R=0.01824+0.041167+0.05928=0.118687X=0.076418+0.0125+0.018=0.106918 22ed3)(RUIX（ A37561098.0.867 224.破碎机电机处短路电流 Id4计算MYP 335+116 型电缆的电阻、电抗：L 2=10 米，阻抗参数：R o=0.683 / km, Xo=0.084 / kmRg1=0.6830.01=0.00683Xg1=0.0840.01=0.00084R=0.01824+0.041167+0.00683=0.066237X=0.076418+0.0125+0.00084=0.089758 22ed4)(RUIX（ A5378089.0.6371 225.2#移变二次出口端的短路电流 Id5计算14（1）系统阻抗变压器二次电压 1200V，容量 500kVA，系统短路容量按 50MVA计算；则系统电抗为；dy2xSzeEX028.5MVA).1(2k（2）高压电缆阻抗10kV 电缆 L1=0.49km查表得,R o=0.588 / km, Xo=0.078 / km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.5880.49=0.28812Xg=0.0780.49=0.03822（3）变压器阻抗查表得 KBSGZY-500/10 型移动变电站的 vs=4, PN.T=3100W则变压器的电阻、电抗：0.0178562T.b1SNVPR2(50kA).13VW0.1152T.b1suX.M%412bgKR0238.17856.08.3212bgXxX145222ed5)(RUI（ A41035.0.381 22156.1#馈电入口处短路电流 Id6计算MYP 370+125 型电缆的电阻、电抗：L 7=230 米， 阻抗参数：R o=0.346 / km, Xo=0.078 / kmRg1=0.3460.23=0.07958Xg1=0.0780.23=0.01794R=0.022038+0.07958=0.101618X=0.144555+0.01794=0.162495 22ed6)(RUIX（ A3106495.018. 227.顺槽皮带机电机处短路电流 Id7计算MYP 335+116 型电缆的电阻、电抗：L 8=20 米， 阻抗参数：R o=0.683 / km, Xo=0.084 / kmRg1=0.6830.02=0.01366Xg1=0.0840.02=0.00168R=0.022038+0.07958+0.01366=0.115278X=0.144555+0.01794+0.00168=0.164175 22ed7)(RUIX（ A9116475.058. 228.1#调度绞车电机处短路电流 Id8计算MYP 310+16 型电缆的电阻、电抗：L 7=10 米， 16阻抗参数：R o=2.159 / km, Xo=0.092 / kmRg1=2.1590.01=0.02159Xg1=0.0920.01=0.00092R=0.022038+0.07958+0.02159=0.123208X=0.144555+0.01794+0.00092=0.163415 22ed8)(RUIX（ A9311645.038. 229.2#调度绞车开关入口处短路电流 Id9计算MYP 316+110 型电缆的电阻、电抗：L 7=1000 米， 阻抗参数：R o=1.369 / km, Xo=0.090 / kmRg1=1.3691=1.369Xg1=0.0901=0.090R=0.022038+0.07958+1.369=1.470618X=0.144555+0.01794+0.090=0.252495 22ed9)(RUIX（ A40259.047618. 210.2#调度绞车电机处短路电流 Id10计算MYP 310+16 型电缆的电阻、电抗：L 7=10 米， 阻抗参数：R o=2.159 / km, Xo=0.092 / kmRg1=2.1590.01=0.0215917Xg1=0.0920.01=0.00092R=0.022038+0.07958+1.369+0.02159=1.492208 X=0.144555+0.01794+0.090+0.00092=0.25341522ed10)(RUIX（ A396541.0498. 2211.3#移变二次出口端的短路电流 Id11计算（1）系统阻抗变压器二次电压 1200V，容量 1000kVA，系统短路容量按 50MVA计算；则系统电抗为；dy2xSzeEX028.5MVA).1(2k（2）高压电缆阻抗10kV 电缆 L1=0.87km查表得,R o=0.588 / km, Xo=0.078 / km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.5880.87=0.51156Xg=0.0780.87=0.06786（3）变压器阻抗查表得 KBSGZY-1000/10 型移动变电站的 vs=4.5, PN.T=6100W则变压器的电阻、电抗：0.0087842T.b1SNVPR2(10kA).6VW180.0648T2.b1SNsVuX1.0MA)2(%54kV12bgKR01654.87.8.36212bgXxX92.830.222ed1)(RUI（ A625094.0.651 212.6#组合开关入口处短路电流 Id12计算MYP 395+135 型电缆的电阻、电抗：L 13=500 米，为 2 趟线路并用，阻抗参数：R o=0.247 / km, Xo=0.075 / kmRg1=0.2470.5/2=0.06175Xg1=0.0750.5/2=0.01875R=0.0161564+0.06175=0.0779064X=0.094592+0.01875=0.113342 22ed12)(RUIX（ A4361.07964.0 2213.输送机前电机处短路电流 Id13计算MYP 395+135 型电缆的电阻、电抗：L 13=50 米，阻抗参数：R o=0.247 / km, Xo=0.075 / kmRg1=0.2470.05=0.0123519Xg1=0.0750.05=0.00375R=0.0161564+0.06175+0.01235=0.0902564 X=0.094592+0.01875+0.00375=0.11709222ed13)(RUIX（ A4058179.09564.0 2214.输送机后电机处短路电流 Id14计算MYP 395+135 型电缆的电阻、电抗：L 15=240 米，阻抗参数：R o=0.247 / km, Xo=0.075 / kmRg1=0.2470.24=0.05928Xg1=0.0750.24=0.0185R=0.0161564+0.06175+0.05928=0.1371864X=0.094592+0.01875+0.0185=0.131842 22ed14)(RUIX（ A31584.0376.01 2215.主乳化液泵电机处短路电流 Id15计算MYP 335+116 型电缆的电阻、电抗：L 15=10 米，阻抗参数：R o=0.616 / km, Xo=0.084 / kmRg1=0.6160.01=0.00616Xg1=0.0840.01=0.00084R=0.0161564+0.06175+0.00616=0.084066420X=0.094592+0.01875+0.00084=0.114182 22ed15)(RUIX（ A423118.0846.0 216.主喷雾泵电机处短路电流 Id16计算MYP 325+110 型电缆的电阻、电抗：L 17=10 米，阻抗参数：R o=0.8638 / km, Xo=0.088 / kmRg1=0.86380.01=0.008638Xg1=0.0880.01=0.00088R=0.0161564+0.06175+0.008638=0.086544X=0.094592+0.01875+0.00088=0.114222 22ed16)(RUIX（ A418.0854.1 22（十）高压开关的整定。1、短路保护整定PBG23-630/10Y 型真空配电装置是电子式高压综合保护器，其整定值按下式进行选择：n geKbxIQ式中 n互感器二次侧额定电流（5A）的倍数；Ige高压配电装置额定电流，A。按上式计算出的整定值还应按下式进行校验：211.5 geKnbI3(2)d1.5b(2)d式中 I d（2） 变压器低压侧两相短路电流值，A；IZ高压配电装置过电流保护装置的电流整定值，A；Kb变压器的变比；Y/接线变压器的二次侧两相短路电流折算到一次侧3时的系数；1.5保证过电流保护装置可靠动作的系数。（1）1 #高压开关的短路保护整定n = =1.8geKbxIQ103.83615）（则 1 #开关的短路保护整定为 2 倍。校验= =4.61.5 合格genKbI(2)d103.8769（2）2 #高压开关的短路保护整定n = =1.9gebxIQ103.835746192）（则 2 #开关的短路保护整定为 2 倍。校验= =2.51.5 合格genKbI(2)d103.842、过流保护整定22PBG23-630/10Y 型真空配电装置为电子式过流反时限继电保护装置，按变压器额定电流整定，则 1#高压过流保护整定为 0.8 倍，2#高压过流保护整定为 1.0 倍。（十一）低压开关的整定及校验对保护电缆干线的装置按下式选择IZI Qe+KxI e式中 I Z过流保护装置的电流整定值，A；IQe容量最大的电动机的额定起动电流，A；I e其余电动机的额定电流之和，A；Kx需用系数，取 0.5-1。按上式选择出的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求： 5.1I)2(dz式中 I Z过流保护装置的电流整定值，A；Id（2） 被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，A；1.5保护装置的可靠动作系数。电磁起动器中电子保护器的过流整定值，按下式选择IZI e式中 IZ电子保护器的过流整定值，取电动机额定电流近似值，A；Ie电动机的额定电流，A；23按上式选择出的整定值，也应以两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求： 2.18I)(dz式中 I Z含义同上；Id（2） 含义同上；8IZ电子保护器短路保护动作值；1.2保护装置的可靠系数。1.1#移动变压器的保护箱：该移变为 KBSGZY-1250/10 型，低压侧配用 BXB-1250/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱，安装在移动变电站的低压侧，能对低压侧的各种故障进行监测，并能将故障断电信号传递给移动变电站用高压真空开关，对低压供电系统可实现漏电、漏电闭锁、过压、欠压、短路、过载等保护。(1) 过压保护Ug=115%1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护24Iz=I e=110+69+450=629A 则 n 取 0.5（6）短路保护IZI Qe+KxI e=1855+0.838（110+69+265）=1297A则 n 取 1灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求zId11.62507392.2#移动变压器的保护箱：该移变为 KBSGZY-500/10 型，低压侧配用 BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱。(1) 过压保护Ug=115%1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护Iz=I e=266.1+215=162A 则 n 取 0.2（6）短路保护25IZI Qe+KxI e=266.16=793A则 n 取 1灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求zId51.80433.3#移动变压器的保护箱：该移变为 KBSGZY-1000/10 型，低压侧配用 BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱。(1) 过压保护Ug=115%1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护Iz=I e=2192+(75+27)=486A 则 n 取 0.5（6）短路保护IZI Qe+KxI e=21926+(75+27)=2406A则 n 取 3灵敏度系数校验：261.2 满足灵敏度要求zId16.24054. 1#开关 QBZ-80 的保护整定：Pe=25kW Ue=1200VCOSIee3A158.0235Iz=Ie=46.7A 整定 15A灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求z8Id4.215935. 2#开关 QBZ-80 的保护整定同上灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求z8Id935.1406. 3#开关 QBZ-200 的保护整定：Pe=125kW Ue=1200VCOSIee3A2.758.01235Iz=Ie=75.2A 整定 75A灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求z8Id151.74237. 4#开关 QBZ-200 的保护整定同上8. 5#开关 QBZ-80 的保护整定：Pe=45kW Ue=1200V27COSUIee3PA1.278.01345Iz=Ie=27.1A 整定 27A灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求z8Id164.19279. 6#开关 QBZ-200 的保护整定同上10. 7#开关 KBZ-200 的保护整定（照明信号综合保护装置电流可忽略不计）：（1）过流保护整定IZ= KrI e=75+27.1=102.1A过流保护整定为 0.5 倍（2）短路保护整定IZI Qe+ KrI eIZ=756+ 27.1=477.1A整定馈电开关 IZ=2 倍灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求zId1647