伊泰宝山煤矿二盘区主运延伸综掘工作面供电设计报告书.doc

伊泰集团伊泰宝山煤矿二盘区主运延伸综掘工作面供电设计报告书巷 道 名 称： 二盘区主运延伸总 工 程 师： 机 电 矿 长： 编 制 人： 施 工 负 责 人： 编 制 日 期： 2012年3月19日审 批 意 见审批单位及人员签字：总 工 程 师： 年 月 日安 全 矿 长： 年 月 日生 产 矿 长： 年 月 日机 电 矿 长： 年 月 日安 监 站： 年 月 日安 质 科： 年 月 日生 技 科： 年 月 日机 电 科： 年 月 日机 运 队： 年 月 日综 掘 队： 年 月 日会 审 意 见一、主要存在问题：目 录一 概况-1二 供电系统设计法律、法规依据-1三 设备负荷统计-2四 变压器容量计算-41、移动变电站的选型及容量校验-4五 电缆的选择与校验-5 1、高压干线电缆的选择与校验-5 2、高压支线电缆的选择与校验-83、局扇专供变压器高压电缆的选择与校验-104、低压电缆的选择与校验-13六 高、低压电器设备的选择-15 1、支线用高压开关的选择-152、线路保护用馈电开关的选择-153、设备控制用电磁起动器的选择-15七 开关过流保护整定计算-161、短路电流计算-16 2、开关过电流保护整定值的计算-18 八 附录 1、低压网络两项短路电流计算图 2、移动变电站参数图表 3、二盘区主运延伸掘进工作面供电系统图 4、二盘区主运延伸掘进工作面机电设备布置图一 概况 本供电设计计算服务于二盘区主运延伸、二盘区辅运延伸及其两者联巷在工程掘进过程中机电设备、电缆的选择；供电参数的选择及校验以及供电过程管理。1、编写依据：内蒙古伊泰宝山煤矿初步设计说明书、宝山煤矿二盘区主运延伸掘进作业规程1、 巷道地质情况：巷道倾角14度，无大地质构造，全断面煤，硬度f7，巷道有少量涌水，平均3m/h，最大时10m/h。2、 巷道断面：4.82.6m。3、 掘进工程量：二盘区主运延伸900米，二盘区辅运延伸100米。4、 运输方式：掘进初期综掘机落下的煤用防爆装载机装防爆无轨胶轮车运至二盘区联巷40t刮板运输机转载到主运皮带运到地面。当巷道掘进进尺达到安装皮带的长度时，安装dsj-80/90型胶带输送机，经二盘区主运胶带输送机转载到主运皮带运到地面。5、 通风风量：根据宝山煤矿二盘区主运大巷延伸掘进作业规程工作面需风量460m/h；风速：0.25v4m/s的要求，决定选用fbd6.3/230型对旋轴流式局扇一台，其额定风量为460m560m/h；风压31355700 pa，满足供风要求。6、 供、排水：巷道前进左侧铺设两趟108钢管和一趟50钢管。两趟108钢管一趟用做供水，另一趟用做排水。一趟50钢管用做压风管路。7、 掘进作业采用“两班生产，一班检修”的工作制度，日计划进度25米。二 供电系统设计法律、法规依据 1、本设计供电系统图使用的图例、图标依据煤矿电气图专用图形符号（mtt 5701996中华人民共和国煤炭工业部19961203批准 19971001实施）之规定。2、井下电气设备布置示意图和配电系统图符合煤矿安全规程第427条关于绘制井下电气设备布置示意图和配电系统图之规定 。3、电气计算公式选自煤矿电工手册关于井下供电设计相关计算公式。4、开关的整定满足煤矿井下低压电网短路保护整定细则之规定。5、井下电气设备的安装及检修必须遵循煤矿安全规程第423条关于井下不得带电检修、搬迁电气设备（包括电缆和电线）的规定。6、操作电气设备时必须遵循煤矿安全规程第422条关于操作井下电气设备时的规定。7、根据伊泰公司关于“低瓦斯矿井按高瓦斯矿井管理”的有关规定掘进工作面局部通风设备的配置及供电满足煤矿安全规程第127条第三款规定，实现局部通风机三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）供电。 8、本次设计变压器的选择符合煤矿安全规程第420条关于严禁井下配电变压器中性点直接接地的规定。9、根据煤矿安全规程第421条规定本次设计选用的高、低压开关均为矿用防爆型。10、高、低压电缆的选型依据煤矿安全规程和行业标准相关规定 。三 设备负荷统计根据工作面地质情况、作业条件和满足生产计划需要，巷道掘进进尺达到700米时，将高压延至此处并逐渐延伸，解决低压供电距离远，压降大，满足不了供电质量要求的问题。本次选型使用的机电设备及其负荷统计见：（负荷统计表1） 负荷统计表 表1设备名称及规格型号电动机型号电动机台数额定功率（kw）额定电压（v）额定电流（a）功率因数cos效率（%）综掘机ebz-160截割电机ybud-160/100-4/811606601670.8695.2油泵电机yb2-180l-4190660960.8993.5转载电机ybk2-180l-4111660130.8890胶带机dsj-80/90驱动电机ybk-280m-419066094.60.8993张紧电机jdsb-4146605.40.6589刮板机ssg-640/4014066046.40.8689空压机vy-10/7-byb2-280m-615566060.50.8795局部通风机fbd6.3/230ybfe-100-2230660320.8993潜水泵bqw-37/5011566018.50.8685潜水泵bqw-4.0146605.120.8384潜水泵bqw-4.0146605.120.8384照明信号综保zbz-40.m141275.02装机总功率（kw）477加权平均功率因数cos0.7平均效率89%涉及到本次设计计算的其他支线机电设备及其负荷统计见（负荷统计表2） 负荷统计表 表2设备名称及规格型号电动机型号电动机台数额定功率（kw）额定电压（v）额定电流（a）功率因数cos效率（%）综掘机ebz-132截割电机ybud-132/75-4/81132660134.50.8695.2油泵电机yb2-180l-415566060.10.8993.5转载电机ybk2-180l-417.56609.20.7890胶带机dsj-80/90驱动电机ybk-280m-419066094.60.8993张紧电机jdsb-4146605.40.6589刮板输送机ssg-640/4014066046.40.8689空压机vy-10/7-byb2-280m-615566060.50.8795 潜水泵bqw-1521566018.50.8685 潜水泵bqw-1531566018.50.8685潜水泵bqw-4.01246605.120.8384照明信号综保zbz-40.m341275.02综掘机ebz-135截割电机ybud-135/75-4/811356601520.8790油泵电机yb2-180l-415566056.40.8693转载电机ybk2-180l-417.56609.30.8990胶带机dsj-80/2*55驱动电机ybk-280m-4255660600.8993张紧电机jdsb-427.566090.6589胶带机dsj-100/80/2*280驱动电机ybk-280m-4228011401650.8993张紧电机jdsb-427.566090.6589刮板输送机ssg-640/4014066046.40.8689空压机vy-10/7-byb2-280m-615566060.50.8795装机总功率（kw）1543.5加权平均功率因数cos0.7平均效率89%四 变压器容量计算1、移动变电站的选型及容量校验（1）给工作面供电的变压器容量计算及容量校验： 式中 -变压器计算容量 kva -同时系数 -总负荷功率 kw pd-设备中最大一台额定功率 kw-加权平均功率因数 =0.7 （由煤矿电工手册矿井供电下册查得）根据计算结果和煤矿现有设备情况决定选用一台kbsgzy-500/10型矿用隔爆移动变电站，其额定容量se=500kva408.5kva；二次侧额定电压0.69kv满足供电要求。移动变电站参数见表2（2）局扇专供变压器容量计算及容量校验： 式中 -变压器计算容量 kva -同时系数 -取1-总负荷功率 kw (本次计算取60kw)-加权平均功率因数 =0.86 由局扇参数得来根据计算结果和煤矿现有设备情况决定选用一台kbsgzy-200/10型矿用隔爆移动变电站，其额定容量se=200kva69.7kva；二次侧额定电压0.69kv满足供电要求。移动变电站参数见表3五 电缆的选择与校验 1、高压干线电缆的校验（1）电缆型号的确定 掘进用高压干线电缆在矿井初设时已确定为uypj-395+135/10型移动屏蔽橡套电缆并且已投入使用，将继续使用，本次不做选型只做增加负荷后的校验。（2）电缆长度的确定 根据公式 l=klo=1.052876=3020 m 式中 l-电缆计算长度 m k-电缆增加系数 取1.05 lo-电缆敷设路径长度 m（3）高压电缆截面的确定a按持续允许负荷电流选择、校验 选择要求: kig ie 式中 ig-环境温度为25时电缆允许的载流量 a k-环境温度不同时载流量的修正系数 ie-通过电缆的最大持续工作电流 a高压电缆最大持续工作电流为：式中 ie-电缆最大持续工作电流 a -同时系数 取0.6 -总负荷功率 kw-电缆的额定电压 kv -加权平均功率因数 =0.7（由煤矿电工手册矿井供电下册查得） 本矿井下环境温度最高时一般不会超过25，所以，k值可取1，选用的uypj-395+135/10型移动屏蔽橡套电缆，允许载流量为250a99.98a符合要求。b按电缆首端发生三相短路时校验热稳定性 该电缆首端确定在井下中央变电所该线路控制柜上，其短路时热稳定要求的最小截面可由下式计算 式中 -电缆短路时热稳定要求的最小截面 mm-三相最大稳态短路电流 a -短路电流假象作用时间 s -热稳定系数，在供电系统以最大运行方式运行时的三相最大稳态短路电流为：式中 -系统三相短路容量，一般矿井系统三相短路容量可取50mva由于井下电气保护中的短路保护动作时间都设置为瞬时，一般不会超过0.25s,所以根据煤矿电工手册矿井供电下册推荐值可取0.25s 根据供电电压等级；铜芯电缆线路中间有无接头和短路允许最高温度由煤矿电工手册矿井供电下册查得 c=93.4电缆短路时热稳定需要的最小截面： 计算得出最小的电缆短路时热稳定需要截面不小于15.45mm而按负荷所选的电缆截面为铜芯95 mm15.45mm 短路热稳定校验合格c按电压损失校验电缆截面高压电缆的电压损失u%为： u%=1.0525% 校验合格式中： u%-电缆线路的电压损失百分数 -负荷功率， kw-电缆线路的额定电压 kv-电缆线路单位长度的电阻（由煤矿井下用电缆选择细则查取0.217/km-电缆线路单位长度的电抗（由煤矿井下用电缆选择细则查取0.069/km-负荷功率因数时的正切值2、局扇专供变压器高压电缆的选择与校验（1）电缆型号的确定 局扇专供变压器用高压电缆起始点为井下中央变电所，型号选为myptj 6/10kv型移动屏蔽橡套电缆 。（2）电缆长度的确定 根据公式 l=klo=1.052577=2705.8 m 式中 l-电缆计算长度 m k-电缆增、减系数 取1.05 lo-电缆敷设路径长度 m(3)高压电缆截面的确定a按持续允许负荷电流选择、校验 选择要求: kig ie 式中 ig-环境温度为25时电缆允许的载流量 a k-环境温度不同时载流量的修正系数 ie-通过电缆的最大持续工作电流 a高压电缆最大持续工作电流为：式中 ie-电缆最大持续工作电流 a -同时系数 取0.65（由煤矿电工手册矿井供电下册查得） -总负荷功率 kw （本次计算取180kw，其中6206主运,6205主运)-电缆的额定电压 kv -加权平均功率因数 =0.7（由煤矿电工手册矿井供电下册查得） 本矿井下环境温度最高时一般不会超过25，所以，k值可取1，选用的myptj-335+116/10型移动屏蔽橡套电缆，允许载流量为138a9.6a符合要求。b按电缆首端发生三相短路时校验热稳定性 该电缆首端确定在井下中央变电所该线路控制柜上，其短路时热稳定要求的最小截面可由下式计算： 式中 -电缆短路时热稳定要求的最小截面 mm-三相最大稳态短路电流 a -短路电流假象作用时间 s -热稳定系数，在供电系统以最大运行方式运行时的三相最大稳态短路电流为：式中 -系统三相短路容量，一般矿井系统三相短路容量可取50mva由于井下电气保护中的短路保护动作时间都设置为瞬时，一般不会超过0.25s,所以根据煤矿电工手册矿井供电下册推荐值可取0.25s 根据供电电压等级；铜芯电缆线路中间有无接头和短路允许最高温度由煤矿电工手册矿井供电下册查得 c=93.4电缆短路时热稳定需要的最小截面： 计算得出最小的电缆短路时热稳定需要截面不小于15.45mm而按负荷所选的电缆截面为铜芯35mm15.45mm 短路热稳定校验合格c按电压损失校验电缆截面高压电缆的电压损失u%为：u%=0.2115% 校验合格式中： u%-电缆线路的电压损失百分数 -负荷功率， kw-电缆线路的额定电压 kv-电缆线路单位长度的电阻（由煤矿井下用电缆选择细则查取0.588/km-电缆线路单位长度的电抗（由煤矿井下用电缆选择细则查取0.078/km-负荷功率因数时的正切值3、低压电缆的选择与校验以综掘机电控箱电源电缆截面选择为例说明选择过程，其他电缆的选择过程略，选择结果详见其他电缆的选择校验结果一览表（表4）(1) 根据截面载流量选择 向综掘机电控箱供电电源电缆的最大持续工作电流ie为：本矿井下环境温度最高时一般不会超过25，所以，k值可取1，根据结果决定选用myp -395+135型矿用屏蔽移动电缆电缆，允许载流量为250a248.9a符合要求。(2) 按正常工作时允许的电压损失校验电缆截面kbsgzy-500/10型移动变电站变压器技术参数见矿用隔爆型移动式变压器使用说明书。变压器的电阻压降百分值：式中 ur-变压器绕组电阻压降百分值%；p-变压器短路损耗w；s-变压器额定容量kva；（p、 s均由变压器参数查得）变压器的电抗压降百分值%式中 ux-变压器绕组电抗压降百分值%； ud-变压器阻抗电压%；（ud均由变压器参数查得）变压器绕组电压损失ut-变压器绕组电压压降v；u2e-变压器二次额定电压vst-变压器的负荷容量 kwse2-变压器额定容量 kva-加权平均功率因数时的正弦值电缆线路的电压损失：-电缆所带设备功率总和kw -电缆长度 km根据线路电压损失计算电缆长度不能大于0.6km 、-myp-370+135型电缆的单位长度电阻和电抗（由煤矿井下电缆选择细则查得）所以本低压回路总的电压损失u为： u=u1+ut =110.7+0.289=110.989660电网允许电压损失为: u=690-660(100-10)%=96v110.989v所以 ，myp-370+125型电缆的电缆截面满足电压损失的要求。 电缆选择校验结果一览表 （表4）序号电缆型号单位数量负荷名称装机功率（kw）计算工作电流（a）允许长时工作电流（a）1myp-370+125-660m600综掘机电源线370.5170.82152myp-325+116-660m110空压机电源线5568.731103my-316+110-660m16空压机负荷线5568.731104myp-350+125-660m120胶带机电源线90961105myp-325+116-660m30胶带机负荷线90961106my-36+14-660m25绞车电源线7.55.12287my-36+14-660m245潜水泵电源线45.12288my-36+14-660m135潜水泵电源线45.12289my-310+16-660m150潜水泵电源线15183610myp-325+116-660m500主运局部通风机电源2306411011myptj-395+135/10m2876高压干线电缆148075.6826012uypj-335+116/10m2577局扇专供移变高压电缆1809.64138六 高、低压电器设备的选择1、高压支线用高开的选择 由于高压进工作面，未能实现风电闭锁、瓦斯点闭锁和高压支线回路检修需要在，在支线始端设置高压开关，我矿井下使用bgp2-200/10型高压配电装置，额定电流200a,额定电压10kv。当电路中出现过载、短路、断相或漏电故障时能够自动切断电源；当工作面出现停风或瓦斯超限时能自动切断电源实现闭锁。2、线路保护用馈电开关的选择线路保护用馈电开关，我矿井下使用bkd16-400z/1140(660)矿用隔爆型智能化真空馈电开关，额定电流400a,额定电压660v。当电路中出现过载、短路、断相或漏电故障时能够自动切断电源3、设备控制用电磁起动器的选择 皮带机、空压机控制开关选用qbz-120/660型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能。水泵控制开关选用qjz-60/660和qbz-80/660型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能。局扇控制开关选用qbz-120+120/660 型电磁启动器，具有失压、短路、过载、断相、漏电闭锁等保护功能,能实现风电闭锁。详情请见供电系统图和设备布置示意图。七 开关过流保护整定1、短路电流计算 按煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则的要求，根据开关保护装置的保护对象和目的确定短路点，然后计算出各短路点的短路电流 ，用于灵敏度的校验。以掘进机电源线路末端点两项短路电流采用计算法计算为例，说明计算过程，其他各点短路电流的计算过程略，计算结果见“其他各点两项短路电流计算结果一览表”表5采区供电设计两项短路电流的计算可从井下中央变电所高压馈出线首端算起。详见（短路电流计算图）两项短路流根据公式求得 式中 -两项短路电流 a 、-短路回路内一相电阻、电抗值总和-根据三相短路容量计算的系统电抗值 本次计算三相短路容量取50mva 查煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则附录二表1xx取0.0288 r1、x1-高压电缆的电阻电抗值 kb-移动变电站变压比rb、xb-移动变电站电阻、电抗值 u2e-移动变电站二次额定电压v（1）高压电缆的阻抗及电抗r1=r0l=0.2172.2229=0.4823 x1=x0l=0.0692.2229 =0.1533l-电缆计算长度 km r0、x0-高压电缆线路单位长度的电阻、电抗值（由煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则附录二表2查取0.217/km、0.069/km （2）变压器的阻抗及电抗rb=0.0056 xb=0.0415由煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则附录六表19查取（3）低压电缆的阻抗及电抗r2=r0l=0.3150.6=0.1890 x2=x0l=0.0780.6=0.0468l-电缆计算长度km r0、x0-低压电缆线路单位长度的电阻、电抗值（由煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则附录三表5查取0.247/km、0.075/km(4) 变压器变比 （5）短路回路内一相电阻、电抗值总和 （6）两项短路电流用上述相同方法求得其它供电线路各短路点短路电流值见表5 其他各短路点两项短路电流计算结果一览表 表5短路点短路点短路点短路点112474132410710797917321547102875802110716797633351547679 9633584319435382、开关过电流保护整定值的计算 开关保护最终计算整定结果见开关过流保护定值表 （表6）（1）bgp2-200/10型高压配电装置过电流保护器的整定计算a高压过电流保护装置的整定计算该高压配电装置使用wgzb-1型智能化多功能综合保护器,保护整定范围：过载保护0.21.4倍ie；短路保护1.610倍ie。1、过载保护按下式计算整定值： 取0.2倍2、短路保护按下式计算整定值： 取5倍3、灵敏度校验： 合格式中： 、-分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上（2）kbsgzy-500/10型移动式变电站过电流保护装置的整定计算 a高压侧过电流保护装置的整定计算该移变高压侧使用pbg1-630/10型高压配电装置，配gzby-1型高压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护0.21.0ie步长0.1；短路保护110倍ie步长1。1、高压侧过载保护按保护变压器计算整定值： 取0.6a2、高压侧短路保护按下式计算整定值： 取3倍3、灵敏度校验： 合格式中： 、-分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上b低压侧过电流保护装置的整定计算该移变低压侧使用bxd1-500/1140(660)型低压保护箱，配dzby-1型低压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护0.21.0ie步长0.1；短路保护110倍ie步长1。1、低压侧过载保护按下式计算整定值： 取0.7a2、低压侧短路保护按下式计算整定值： 取4倍3、灵敏度校验： 合格式中： 、-分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上（3）kbsgzy-200/10型移动式变电站过电流保护装置的整定计算 a高压侧过电流保护装置的整定计算该移变高压侧使用kbg-315/10型高压配电装置，配gzby-1型高压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护10315a；短路保护110倍iz。1、高压侧过载保护按保护变压器计算整定值： 取11a2、高压侧短路保护按下式计算整定值： 取4倍3、灵敏度校验： 合格式中： 、-分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上b低压侧过电流保护装置的整定计算该移变低压侧使用bxb-800/1140(660型低压保护箱，配dzby-1型低压电网综合保护器,保护整定范围：过载保护10800a；短路保护110倍iz。1、低压侧过载保护按下式计算整定值： 取58a2、低压侧短路保护按下式计算整定值： 取5倍3、灵敏度校验： 合格式中： 、-分别为过载、短路保护的整定值，其他符号意义同上（4）kbd-400z/1140(660)型智能真空馈电开关过电流保护装置的整定计算该智能真空馈电开关使用wzb-6型微机监控保护装置，保护整定范围：过流保护10400a；速断保护110倍ie。1、过流保护按下式计算整定值： 取284a2、速断保护按下式计算整定值： 取3倍3、灵敏度校验： 合格（5）控制空压机用qbz-120/1140(660)型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算该真空电磁起动器使用jdb-120a型电动机综合保护器，过流保护整定范围33120a。1、过流保护按下式计算整定值： 取60a 式中：-电动机额定电流a 2、灵敏度校验： 合格（6）控制皮带机用qbz-120/1140(660)型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算该真空电磁起动器使用jdb-120a型电动机综合保护器，过流保护整定范围33120a。1、过流保护按下式计算整定值： 取96a 式中：-电动机额定电流a 2、灵敏度校验： 合格（7）控制皮带机张紧绞车用qbz-80/1140(660)n型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算该真空电磁起动器使用jdb-80b型电动机综合保护器，过流保护整定范围5.580a。1、过流保护按下式计算整定值： 取90a 式中：-电动机额定电流a 2、灵敏度校验： 合格（8）控制皮带机张紧绞车用qbz-120/1140(660)n型真空电磁起动器过电流保护装置的整定计算该真空电磁起动器使用jdb-120b型电动机综合保护器，过流保护整定范围5.580a。1、过流保护按下式计算整定值： 取45a 式中：-电动机额定电流a 2、灵敏度校验： 合格（9）zbz-4.0/660(380)型信号、照明综合保护装置过电流保护熔体的整定计算该信号、照明综合保护装置使用rm10熔断器1、一次保护熔体按下式计算整定值： 取2a 式中：-照明负荷额定电流a -照明负荷额定功率kw 2、灵敏度校验：合格3、二次保护熔体按下式计算整定值： 取5a 式中：-照明负荷额定电流a -照明负荷额定功率kw 4、灵