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掘进工作面供电设计 编 制： 审 核： 科 长： 机电副总： 总工程师： 机电矿长： 掘进工作面供电设计一、掘进工作面设备配置1.1 工作面基本情况工作面位于二采区西部，南北向布置，地面大部分被第三、四系黄土覆盖,地貌为典型的黄土丘陵地貌，大部分为草地、散树覆盖，工作面北部、南部“v”或“u”型冲构发育，地层褶曲起伏，地层倾向以南西、东西、东北倾向为主，倾角一般为212。采用ebz-200型掘进机进行截割装载，配套胶带运输机、刮板运输机运煤至xxxxx主运巷、4煤回风大巷、4#煤集中煤仓、9煤东翼主运大巷、南翼主运大巷、西翼主运大巷、主井皮带运到地面。采用fbdno6.3（230kw）局部通风机，双风机双电源，风机自动切换。1.2 xxxxxx掘进工作面供配电情况xxxxxx掘进工作面掘进机和动力电源由巷内移变硐室供配，移变硐室电源由四煤变电所供给。局部通风机主、备回路由四煤变电所风机专用线路供电。排水备用电源由四煤变电所另一回路供电。根据两移变硐室现有设备情况，为xxxxxx掘进工作面配备如下供配电设备：xxxxxx移变硐室：一台kbsgy-400/10/1.2变压器，一台kbsgy-630/10/0.69变压器，一台kbsgy-400/10/0.69变压器，三台kbz系列馈电开关。四煤二联巷主运末端配电点:一台kbsgy-400/10/0.69变压器，一台kbsgy-400/10/0.69变压器, 两台kbz系列馈电开关。1.3 xxxxxx掘进工作面主要设备配置 前期电气设备配备表序号设备名称型号单位数量单机功率1风机fbd-6.3/230kw台2230kw2掘进机ebz200台1306kw刮板输送机sgs-620/40t台140kw3皮带运输机ssj-1000台1275kw4皮带张紧电机台27.5kw5水泵bqs60-150-55/n台255kw6水泵bqs60-100-37/n台237kw7水泵bqs30-30-5.5台25.5kw8磁力启动器qbz-80n台29磁力启动器qbz-80台310磁力启动器qbz-120台411馈电开关kbz-400台512照明综保zbz-10台110kw13风机四回路磁力启动器qbz-480f台114移动变电站kbsgy-400/10/1.2台115移动变电站kbsgy-630/10/0.69台118移动变电站kbsgy-500/10/0.69台119移动变电站kbsgy-500/10/0.69台120移动变电站kbsgy-400/10/0.69台1二、供电设备选型2.1 移变压器现有负荷计算根据煤矿电工手册中第二分册井下供电下册查得煤矿井下变电站的负荷可按式：进行计算，其中：pn为所有用电设备（不含备用）的额定功率之和;kr需用系数；（采用掘进机掘进工作面为0.5 ）;cos参加计算的电力负荷的加权平均功率因素;( 采用掘进机掘进工作面为0.6-0.7)2.1.1掘进巷用动力移变总负荷计算：该移变负责供34203辅运掘进巷660v用电设备，包括：1部40kw刮板输送机、1部275kw皮带机、1台7.5kw皮带涨紧电机、1台10kw照明综保、1台5.5kw潜水泵、1台37kw潜水泵、1台55kw潜水泵，所以负荷计算如下:pn=305(kw)由于动力移变的容量为630kva,因此，动力移变满足工作面动力供电需求。2.1.2掘进机(ebz200)用移变负荷计算：p=306kw由于机组移变的容量为400kva,因此，机组移变满足工作面动力供电需求。2.1.3风机专用变压器负荷计算：煤矿安全规程明确要求，局部通风机供电必须实现“三专”，因此需要专用风机变压器为局扇风机供电（专用开关、专用电缆、专用变压器）p=230=60kw根据以上负荷计算所得数值，变压器选择时考虑到掘进工作并留有一定裕度并结合矿内设备情况，动力630kva变压器和掘进机400kva变压器、风机专用两台500kva变压器均符合要求，可以使用。2.2馈电开关的选择2.2.1 掘进机用馈电开关选择：其长时工作电流的计算（正常负荷情况下，总的持续工作电流）：ig=p/()=306/(1.7321.140.7)221(a)根据该系统负荷正常运行时的长时工作电流和我矿现有的馈电开关情况，选择kbz-400型馈电开关一台，电压等级为1140v，额定电流为400a满足要求。(假如以后换大一点机组，可预留空间)2.2.2 xxxxxx掘进动力馈电开关选择：xxxxxx动力有：刮板机电机、皮带机电机、潜水泵电机、照明等负荷其长时工作电流的计算（正常负荷情况下，总的持续工作电流）：ig= /()=3050.5/（1.7320.660.7）191(a)根据该系统负荷正常运行时的长时工作电流和我矿现有的馈电开关情况，选择kbz-400型馈电开关一台，电压等级为660v，额定电流为400a，满足要求。2.2.3 风机的馈电开关选择该系统负荷长时工作电流的计算：ig= p /(uecos)=30/0.660.8531(a)根据风机机正常运行时的长时工作电流和我矿现有的馈电开关情况，选择kbz-400型馈电开关两台，作为风机的馈电开关（一用一备），电压等级为660v，额定电流为400a。满足要求。2.3磁力起动器的选择2.3.1 动力设备磁力启动器的选择1、75kw皮带机电机磁力起动器的选择：皮带机长时工作电流ig的计算ig=pe/()=150/（1.7320.660.85）154（a）根据其长时工作电流并留有一定裕量，选择一台qbz-200/0.69型磁力起动器，作为皮带电机的起动开关，其电压等级为660v，额定电流为200a。满足要求。2、水泵电机磁力起动器的选择水泵电机的长时工作电流ig（正常负荷情况下，总的持续工作电流，以55kw水泵为例，其余水泵肯定满足要求）的计算ig=pe/()=55/（1.7320.660.85）57(a)根据其长时工作电流，选择一台qbz-80/0.69型磁力起动器，作为水泵电机的起动开关，其电压等级为660v，额定电流为80a。满足要求。3、涨紧绞车电机磁力起动器的选择涨紧绞车电机的长时工作电流ig（正常负荷情况下，总的持续工作电流）的计算ig=pe/()=7.5/（1.7320.660.85）8(a)根据其长时工作电流，选择一台qbz-80n/0.69型可逆磁力起动器，作为涨紧绞车电机的起动开关，其电压等级为660v，额定电流为80a。满足要求。4、40kw刮板机电机磁力起动器的选择：皮带机长时工作电流ig的计算ig=pe/()=40/（1.7320.660.85）41（a）根据其长时工作电流并留有一定裕量，选择一台qbz-120/0.69型磁力起动器，作为皮带电机的起动开关，其电压等级为660v，额定电流为120a。满足要求。2.3.2 其他装置的选择照明信号综合保护装置选择一台zxz2-10.0/660m型照明信号综合保护装置，放置于该掘进巷道配电点，提供照明电源。三、供电电缆的选择根据我矿的实际情况及煤矿安全规程的要求，该掘进工作面的高压进线用的干线电缆选择具有煤安标志的，满足煤矿井下使用的myptj-10型橡套电缆，对其截面积进行选择，截面选择完毕后，还需进行相关校验以确定其是否满足要求；同样，低压各支线电缆选择具有煤安标志的、满足煤矿井下使用的myptj-10型橡套电缆，只需对其截面积进行选择，然后进行相关校验以确定其是否满足要求。3.1高压电缆的校验计算从四煤变电所至xxxxxx配电点高压电缆选择计算：（电缆型号myptj-10）按现在xxxxxx所带最大负荷计算电缆截面，总负荷包括：包括：1部40kw刮板机、2部75kw皮带机、2部7.5kw皮带涨紧电机、1台10kw照明综保、1台5.5kw潜水泵、1台37kw潜水泵、1台55kw潜水泵、一台306kw掘进机（不含局部通风机）。3.1.1长时工作电流的计算pn=611(kw)s=pnkr/cos=6110.5/0.6509（kva）ig=s/()=509/（1.732100.7）42（a)3.1.2按持续工作电流以及电缆允许的载流量选择电缆截面积查煤矿电工实用手册第二分册矿井供电（下）中表12-2-26，选用myptj-10 335mm2 型电缆，该电缆的允许载流量为=171a，远大于ig =42（a），满足使用要求。3.1.3按电压损失校验电缆截面积myptj-10 335mm2 型电缆高压电缆长度预计为80米。校验计算时以80米长度进行校验。 电压损失百分数 额定电压 (kv)、 电缆线路单位长度的电阻及电抗，/kml电缆线路长度km =1.732420.08(0.5220.6+0.0840.8)/(1010)% =0.022% 根据全国供用电规则的规定，高压系统中的电压损失在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。所以，所选电缆的截面积符合要求。3.1.4 按短路电流校验电缆的热稳定性式中：电缆短路时热稳定要求的最小截面积mm短路电流作用的假想时间，由于线路较长，取开关跳闸时间为0. 1sc 热稳定系数，查表得c120线路最末端端短路时三相最大稳态短路电流a 线路最末端端短路时两相最大稳态短路电流a根据井工三矿高压整定计算说明可得：ik(3)=1.15ik(2)=1.151598=1838(a)amin/c=0.3161838/120=4.8mm2 所选电缆截面积为35mm2 ，大于4.8mm2，故合格。3.2 ebz-200掘进机组电缆的选择及校验3.2.1按长时允许载流量进行该电缆的选择及校验ig=p/()=306/（1.7321.140.7）221(a)选用myp 0.66/1.14 395+135mm2电缆,长度1000m,查表得其长期允许载流量为248a,大于221a,满足要求。3.2.2按正常运行时的电压损失进行校验网络允许的电压损失为u=1200-（114095%）=117v。对于myp 0.66/1.14 395+135mm2电缆, r0 =0.230、x0=0.075（/km）。cos、sin、 tg 电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值该支线电缆中的电压损失为（长度为1000米）： =1.7322211(0.230+0.0751.02)/1.2=98v式中：l 支线电缆的实际长度 km pn 电动机总的额定功率 kw un 电网的额定电压 kv 电压损失小于117v,满足要求。3.2.3根据掘进机起动时进行校验根据掘进机的工作情况，不宜同时起动各台电机。由于截割部电机起动时电压损失最大，因此只计算此种工作情况即可。按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。截割部电机的起动电流按额定电流的6倍计算。起动电流i=6200/(1.7321.140.7) 868a电压损失:=1.7328680.5(0.2300.7+0.0750.714)/12 13.4%25% 满足要求。 3.3 xxxxxx掘进巷动力电缆的选择及校验3.3.1按长时允许载流量进行该电缆的选择及校验ig=pkr/()=3050.5/（1.7320.660.7）191(a)选用myp 0.66/1.14 /370+135mm2电缆,长度1000m,查表得其长期允许载流量为215a,大于191a,满足要求。3.3.2按正常运行时的电压损失进行校验网络允许的电压损失为u=690-（66095%）=63v。对于myp 0.66/1.14 370+135mm2电缆, r0 =0.314、x0=0.078（/km）。cos、sin、 tg 电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值该支线电缆中的电压损失为（长度为50米）： =1.7321950.05(0.314+0.0781.02)/0.69=10v式中：l 支线电缆的实际长度 km pn 电动机总的额定功率 kw un 电网的额定电压 kv 电压损失小于63v,满足要求。 经上述计算满足要求，故所选动力干线电缆myp 0.66/1.14 370+135mm2亦满足要求。3.4 照明电缆的选择及校验照明电缆选用myp 0.66/1.14 32.5+11.5 mm2型电缆若干，满足要求。四、短路电流估算根据井工三矿高压整定计算说明书中高压线路短路电流计算可知： xxxxxx移变高压进线侧的两相短路电流 高压部分阻抗： 10kv级kbsgzy矿用隔爆型移动变电站参数: kbsgzy-315(400/500/630/800)/10等容量的移动变电站短路电压百分数（阻抗电压）uk=4.0%;由于容量较大的变压器其电阻远小于电抗，故变压器电抗xt就近似等于其阻抗zt;故有kbsgy-400/10-1140v掘进机移变的阻抗： 故有kbsgy-630/10-660v动力移变的阻抗： 根据低压电缆的换算系数：myp 0.66/1.14 395 k=0.52myp 0.66/1.14 370 k=0.71myp 0.66/1.14 350 k=1myp 0.66/1.14 335 k=1.36myp 0.66/1.14 325 k=1.91myp 0.66/1.14 316 k=3.1 myp 0.66/1.14 350 r= 0.448 /km x= 0.081/km4.1移变低压出口处两相短路电流值kbsgy-400/10-1140v掘进机移变低压出口短路电流 id机=1140/(2) =1140/(2)3416akbsgy-630/10-660v动力移变低压出口短路电流 id动=660/(2) =660/(2)8265a4.2变压器到馈电开关的电缆末端发生两相短路时的短路电流id1 id3因变压器到馈电开关的电缆比较短为10m，所以其两相短路电流约等于移变出口处的两相短路电流,故有:id1= id机=3416aid3= id动=8265a4.3馈电开关至掘进机的电缆在其末端发生两相短路时的短路电流id2已知：myp 0.66/1.14 - 395+135 mm2电缆长1kmr2=10.520.448 = 0.23296 x2=10.520.081 =0.04212 r、x 高压侧电缆和移变的电阻及电抗；r2 、x2 低压电缆的电阻及电抗； id2=1140/(2) =1140/(2)1737a4.4馈电开关至水泵开关的电缆干线在其末端发生两相短路时的短路电流id4已知：myp 0.66/1.14-350+125mm2电缆长0.5kmr4=0.50.448 = 0.224 x4=0.50.081 =0.0405 r、x 高压侧电缆和移变的电阻及电抗；r2 、x2 低压电缆的电阻及电抗； id4=660/(2) =660/(2)1350a4.5馈电开关至水泵电机在其末端发生两相短路时的短路电流id5已知：myp 0.66/1.14 350电缆长0.4km myp 0.66/1.14 316电缆长0.1kmr5=(0.4+0.13.01）0.448 = 0.3140 x5=(0.4+0.13.01)0.081 =0.0567 r、x 高压侧电缆和移变的电阻及电抗；r2 、x2 低压电缆的电阻及电抗； id4=660/(2) =660/(2)985a4.6馈电开关至皮带电机在其末端发生两相短路时的短路电流id6由于馈电开关至皮带电机之间的电缆不足50米，阻值可以忽略不计，因此该短路点的两相短路电流值取馈电开关的两相短路电流值；id6= id3=8265a4.7各短路点两相短路电流值 表五短路点电缆截面积长度换算长度两相短路电流实际计算值（a）截面（mm2）长度（m）khlh(m)d195100.5253416d29510000.525301737d370100.7378265d45050015001350d5d5504001400985161003.01301d650301308265五、开关柜、组合开关整定及灵敏度校验磁力启动器电子保护器的过流整定方法：整定值按公式（1）选择：iz1.05ie （1） 式中：iz电子保护器的过流整定值，应取电动机额定电流的近似值，a；ie电动机的额定电流，a。当运行中电流超过iz值时，即视为过载，电子保护器延时动作，当运行电流达到iz-值的6-8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。所以iz值整定不应超过ie，也不得过小应整定在等于或最接近于电动机额定电流的档位上。按公式（1）选择出来的整定值，应以电动机接线端两相短路电流进行校验保护装置的可靠动作系数。应符合公式（2）的要求：k= （2）式中i d (2)最小两相短路电流，a；k可靠动作系数。(2)、配电点馈电开关保护装置的整定计算方法配电点馈电开关是用来停送被控支路电源的，对供电干线起过载保护、短路保护作用，对电动机端短路起后备级保护作用，不承担电动机的过载保护。1）、过载保护过载整定值按公式（3）计算：kxieiziy （3）式中iy电缆的长期允许工作电流，a；ie被控制电动机额定电流之和，a；kx需用系数。2）、短路保护整定值按公式（4）计算：idziqe+kxie （4）式中 idz短路保护电流整定值，a；iqe容量最大的电动机的额定启动电流，a；（估算时不能小于实际启动电流）ie其余电动机机的额定电流之和，a。3）、灵敏度系数按公式（5）校验：k= （5）在灵敏度系数足够大时，idz值应选择稍大一些，防止正常启动运转时开关跳闸5.1 真空磁力起动器的整定5.1.1 qbz-200真空电磁起动器整定计算：皮带机：p=150kw 1、过载整定：iz1.05ie qbz-200磁力启动器的保护为jdb-200,过载电流值取162a 。2、短路整定：iz2=8ie=8154=1232(a) 短路保护整定值取1235a3、校验灵敏度系数：由于本线路d6点最小两相短路电流值最小8265a,如果将其带入式中满足,本点灵敏系数肯定也满足;故有 1.5 满足灵敏度要求。5.1.3 qbz-80真空电磁起动器整定计算：水泵：p=55kw; 1、过载整定：iz1.05ie qbz-80磁力启动器的保护为jdb-80 ,过载电流值取60a 。2、短路整定：iz2=8ie=857=456(a) 短路保护整定值取460a3、校验灵敏度系数：由于本短路电流d5点最小两相短路电流值985a,故有 1.5 满足灵敏度要求。5.2馈电开关的整定5.2.1掘进机用kbz-400/1140型智能真空馈电开关过流、短路保护整定；1、过流保护整定：ig=p/()=306/（1.7321.140.7）221(a) 则： 1.1ig过载电流值取 250a。2、短路保护动作值整定：短路整定倍数=3.5短路保护输入为4倍数值。3、校验灵敏度系数： 1.5 满足灵敏度要求。5.2.2 kbsgzy-630/10-660变压器二次侧总开关整定：动力用kbz-400/660型智能真空馈电开关过流、短路保护整定；1、过负荷反时限保护整定：ig=s/()=220/（1.7320.660.7）275(a)iz1.1ie 过载整定值取310.2、短路智能汉显保护动作值整定：短路整定倍数=3.4短路保护输入为3.5倍数值。3、校验灵敏度系数： 1.5 满足灵敏度要求。5.2.3 kbsgzy-500/660变压器二次侧总开关整定（风机专用）：两台kbz-400/660型智能真空馈电开关过流短路保护整定；1、过负荷反时限保护整定：则：过载电流输入值取41a。2、短路智能汉显保护动作值整定：短路整定倍数=5.6短路保护输入为6倍数值。3、校验灵敏度系数： 1.5 满足灵敏度要求。六、xxxxxx工作面所有电器设备保护整定值结果6.1各类防爆开关整定值 表七序号设备名称设备型号过流整定值（a）短路保护倍数动作灵敏度控制设备编号备注1移动变电站kbsgy-400/10-1140v合格掘进机2移动变电站kbsgy-630/10-660v合格xxxxxx660v用电设备移动变电站kbsgy-500/10-660v合格风机专用移动变电站kbsgy-500/10-660v合格风机备用移动变电站kbsgy-400/10-660v合格排水备用4智能真空馈电开关kbz-400-11402504倍合格掘进机因为现场实际情况达不到设计计算长度时工作电流值，因此整定情况应根据现场适当缩小。5智能真空馈电开关kbz-400-6603103.5倍合格掘进巷660v用电设备6智能真空馈电开关kbz-400416倍合格主扇风机7智能真空馈电开关kbz-400416倍合格备用风机8真空电磁起动器qbz-120/6601628倍合格皮带电机9真空电磁起动器qbz-80/660608倍合格潜水泵6.2漏电保护：kbz-400/660v智能真空馈电开关额定电压为660v时:漏电电阻值取11k;漏电闭锁电阻值取22k。6.3欠压保护：kbz-400智能真空馈电开关欠压保护整定为85%额定电压值，动作时间3秒。6.4不平衡保护：kbz-400智能真空馈电开关不平衡系数取65%，动作时间取3秒。7、 希望安装队以上述整定计算值进行整定，不准随意更改。在对以上整定结果有疑问时，要提出问题然后由机电队进行检查审核、若对有需要改变的整定值需要机电队重新进行计算和整定。8、 后附供电系统图、设备布置图、压风、供排水布置图附录：1、对于供配电设备保护接地及供电系统接地网要求根据煤矿安全规程中井下电器设备保护接地的要求如下：（1）电压在36v以上的电器设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。（2）接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。每一移动式和手持式电器设备至局部接地极之间的保护接地所用电缆芯线和接地连接导线的电阻值不得超过1。（3）所有电器设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主地极连接成一个总接地网。（4）局部接地极安设地点：采区变电所（包括移动变电站和移动变压器，移动式变压器要高低压和中部三处接地、干式变压器中部接地）、装有电器设备的硐室和单独装设的高压电器设备地点、低压配电点或装有三台以上电器设备的地点、无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷至少应分别装设一个接地极还有连接高压动力电缆的金属连接装置等。根据我矿情况局部接地极可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入地板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2