810工作面辅助回风巷综合机械化掘进工作面供电设计.doc

*有限公司*煤矿810工作面辅助回风巷综合机械化掘进工作面供电设计编制单位：机电部2017年6月4日编审人员 审核人员编制人员职务签名专业签名机电科长设计机电副总制图机电矿长审核意见：目录掘进工作面供电设计计算1一、概述11、掘进方法12、供电方式1二、掘进工作面供电系统负荷计算：1三、移动变电站容量选择：2四、 供电系统的拟定及高压电缆选择3五、 低压电缆截面的选择5六、 供电系统短路电流计算10七、 过流保护装置的整定13八、接地保护16九、工作面通讯系统16十、信号和照明系统：16十一、机电管理17掘进工作面供电设计计算一、概述本工作面高低压供电电源均取自中央变电所，掘进动力电压等级采用1140v，通风机电源采用660v，电缆由中央变电所途经井底车场进入配电点，在配电点移变实现掘进巷道全程风瓦电闭锁，从配电点至810工作面辅助回风巷末端距离500m。1、掘进方法掘进工作面采用综合机械化掘进。生产时采用顺序启动工作面设备，检修时分别启动设备进行检修。2、供电方式1、供电时采用10KV高压电源供给移变配电点处。再由移变输出1140V电源分配至各用电设备。2、工作面生产用电和通风用电分别供给。局部通风机二回电源分别来至中央变电所不同母线段，采用“三专”供电，实行“风电及瓦斯电闭锁”。局部通风机距离中央变电所最远时500米。二、掘进工作面供电系统负荷计算：1. 电压等级：中央变电所10kV掘进面移变1.2KV设备。掘进机、皮带输送机、绞车、水泵等均采用1140v电压。2. 负荷统计:根据用电设备电压等级、设备的布置位置，拟选用1台移动变电站带掘进工作面负荷，中央变电所风机专变带工作面局扇。中央变电所风机专变负荷统计中央变电所干式变压器设备名称电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosN局扇2211660690.85其他局扇666601030.85小 结功率PN88KW加权平均功率因coswm0.85掘进工作面负荷统计掘进面移动变电站负荷统计表设备名称部位电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosNEBZ-160型掘进机截割电机116011401070.8油泵电机1901140600.8照明及电控1411402.70.8二运111114070.8辅助回风巷刮板机1401140240.8辅助运输回风联络巷刮板机1401140240.8辅助回风巷耙矿绞车1301140180.8水泵17.5114050.8照明信号1411402.70.8辅助回风巷探水钻机1151140100.8人车等候硐绞车1251140150.8辅助回风巷一部绞车1251140150.8辅助回风巷二部绞车1251140150.8小 结功率PN476.5KW加权平均功率因coswm0.8三、移动变电站容量选择：1、掘进面配电点移动变电站选择掘进面配电点移动其计算负荷为 式中 需用系数 加权平均功率因数，取0.80。选取1台KSGZY-400/10，10000V/1140V，额定容量为400kVA363kVA，满足供电的要求。2、中央变电所风机专变的校验风机专用变压器的计算容量为KVA 式中：需用系数，取=1 =0.85中央变电所KBSG-200/10型移动变电站，10000V/660V，其额定容量200kVA107kVA，满足要求 。四、 供电系统的拟定及高压电缆选择根据工作面机电设备的布置情况，各台移动变电站所带的负荷，初步拟定出如附图所示的工作面供电系统图。为了节省篇幅，将供电系统的初步计算图与校核计算后的供电系统图绘制在一张图上，即图中的电缆型号、起动器的型等是在校核后选定的，并标注在图上。1. 主要机电设备选型统计表序号设备材料名称型号及规格单位数量备注1掘进机EBZ-160/1140/660台12架柱式液压回转钻机部13刮板输送机SGB620-40T/1140/660部24耙矿绞车2JPB-30/1140/660台15调度绞车JD-1.6/1140/660台36污水泵BQW15-50-7.5/1140/660台17局部通风机FBDY5.6211KW/1140/660台28移动变电站KBSGZY-400/1140/660台 19馈电开关KBZ-400/1140/660台 210双风机双电源开关QBZ-2*80SF/1140/660台 111矿用隔爆型软启动器QJR-200/1140/660台 112隔爆型真空电磁起动器QBZ-30台213隔爆型真空电磁起动器QBZ-80N台314隔爆型真空电磁起动器QBZ-80台315照明信号综保ZBZ-4.0台116矿用移动橡套软电缆MYP-370+135米50017矿用移动橡套软电缆MYP-350+125米50018矿用移动橡套软电缆MY-325+116米100019矿用移动橡套软电缆MYP-316+110米10020矿用移动橡套软电缆MYP-36+14米10021矿用移动橡套软电缆MYQ-42.5米10002. 向掘进面配电点供电的高压电缆的选择（1）型号的确定向掘进工作面移动变电站供电的10kV高压电缆选用高压橡套电缆MYPT-3*50+1*35/3mm电缆。由于工作面运输巷和回风巷配电点位置相同，使用同一根高压电缆向移动变电站供电：即高压电缆总负荷电流 =10KV额定电压。（2）按经济电流密度初选主截面： 其经济截面为：mm2经济电流密度查表，取=2.25A/mm2。最后选高压电缆的长度400m， 其型号可选MYPT-3*50+1*35/3mm。所用电缆截面偏大，热稳定校验和电压损失校验均能通过时，满足使用要求。（3）按长时最大允许负荷电流校验查表得MYPT-3*50+1*35/3mm型电缆的长时最大允许负荷电Ip=183A。长时最大负荷电流=46A。=46A=183A，满足要求。（4）按热稳定条件校验电缆截面 mm250mm2，满足热稳定要求。式中 A。考虑电缆入口处发生短路时，其值最大，也就是最不利的情况。（5）按允许电压损失校验电缆截面供电系统见图，MYPT-3*50+1*35/3mm型电缆查表得，时，铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.491%。按公式：U1=KPL试中 每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，其数值可查表电缆输送的有功功率，MWL电缆线路长度，U1=KPL0.491%0.80.4=0.16%用同样的方法可求出地面变电所到井下中央变电所的总压降：U2=0.281%1.680.45=0.21%，则总压降：U=0.16%+0.21%=0.37%10%。所选MYPTJ-3*50+1*35/3mm型高压电缆能够满供电的要求。五、 低压电缆截面的选择1低压电缆型号的确定供电系统见图，选择的低压电缆要符合煤矿安全规程的规定。根据电压等级、使用保户环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。电缆选用MYP型。2. 按长时最大负荷电流与电缆的机械强度初选低压电缆截面长时负荷电流取电动机额定电流，见负荷统计表。干线电缆用下面公式计算：井下机电设备按机械强度要求的电缆最小截面用电设备名称要求最先截面/mm2采煤机截煤机及功率相近的刮板输送机小功率刮板输送机安全回柱绞车装岩机调度绞车煤电钻355016351025102516254646按此表校验初选电缆截面机械强度 22 / 26掘进面生产负荷各电缆截面初选结果列在下表中。干线名称长时负荷电流/A长时负荷电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（）负荷名称负荷功率长时负荷电流/A长时负荷电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（）掘进机1597070500265掘进干线1243550450人车等候硐绞车25154620一部绞车25154620二部绞车25154620连巷刮板402441620辅助巷刮板402441620耙矿绞车301841620照明信号42.72.5620辅助回风巷探水钻机15104620水泵7.554620掘进面通风负荷各电缆截面初选结果列在下表中。干线名称长时负荷电流/A长时负荷电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（）负荷名称负荷功率长时负荷电流/A长时负荷电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（）局扇干线150.61625500局扇1211254620局扇2211254620局扇干线250.61625500局扇1211254620局扇22112546203. 按允许电压损失校验电缆主截面煤矿井下供电设计技术规定条规定“对距离最远、容量最大的电动机，在重载情况下应保证起动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的5%，个别特别远的电动机允许偏移-8% -10%。不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表额定电压 /V变压器副边额定电压U2N=1.05UN/V正常运行时电动机负偏移-5%UN个别情况下电动机最大负偏移-10%电动机最小端电压Umo=0.95UN/V允许电压损失Up=U2N-Umo/V电动机最小端电压Umo=0.9UN/V允许电压损失Up=U2N-Umo/V127380660114033001334006931200346512136162710833135123966117330114342594102629701958991744951）辅助回风巷移动变电站供电系统计算电动机电压损失时，我们遵循电动机容量最大，受电距离最远的线路选择；（1）正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得KBSGZY-400/10， 10000/1200V移动变电站负载损耗PN=3000W，阻抗电压u%=4%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。移动变电站低压侧负荷电流A根据变压器选型时计算需用系数为0.61；加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.8。 V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.8。即，综掘机电缆的的电缆电压损失： V式中，支线电缆芯线每千米电阻和电抗，/km电缆带的所以设备额定功率之和，kw支线电缆平均功率因数角对应的正切值支线电缆长度，km综掘机正常运行时电压损失校验向综掘机供电的总电压损失=38+41=79V，满足对掘进机供电的要求。2）局扇的电压损失计算电动机电压损失时，我们遵循电动机容量最大，受电距离最远的线路选择；（1）正常运行时的电压损失 变压器的电压损失查表得KBSG-200/10， 10000/690V移动变电站负载损耗PN=1800W，阻抗电压u%=4%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。=0.0928移动变电站低压侧负荷电流A通风机需用系数取1；加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.8。 V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.8。即，局扇干线电缆的的电缆电压损失： V式中，干线电缆芯线每千米电阻和电抗，/km电缆带的所以设备额定功率之和，kw需用系数干线电缆平均功率因数角对应的正切值干线电缆长度，km局扇支线电缆的的电缆电压损失： V式中，支线电缆芯线每千米电阻和电抗，/km电缆带的所以设备额定功率之和，kw支线电缆平均功率因数角对应的正切值支线电缆长度，km局扇正常运行时电压损失校验向局扇供电的总电压损失=13.6+29+2.4=45V，满足对掘进机供电的要求。六、 供电系统短路电流计算1、掘进面移动变电站供电网络各处电缆短路电流计算1）短路电流计算时，其电压取平均电压，各电压等级的平均电压见下表表4-15 标准电压等级的平均电压值标准电压/kV0.1270.220.380.661.1403.361035平均电压/kV0.1330.230.400.691.203.46.310.537 2）短路点的选定。掘进工作面供电计算，选移动变电站高压电缆进线端作为短路点，计算三相短路电流，校验移动变电站的高压开关的断流能力；计算两相短路电流，整定前级10kV隔爆开关中的继电保护装置。3）元件电抗的计算。10kV高压供电系统，在计算短路电流时，忽略短路回路中各元件的电阻。（1）系统折算电抗其中，10kV系统的平均电压10.5kV；1140V系统平均电压=1.2kV。（2）高压电缆折算阻抗查表，得MYPTJ-3*50+1*35/3mm-400米高压电缆r0 =0.435/km, =0.107/km。=0.1070.4=0.01610.4350.4=0.174（3）移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-400/10/1.2kV移动变电站，阻抗电压= 4%，负载损耗=3000W。 （4）K1处移动变电站二次出线端最小两相短路电流； =0.0295 =0.1709 =3460 A（5）K2点掘进头探水钻进线处两相短路电流查表干线电缆阻抗，得电缆MYP-350+125-400米， 每相单位阻抗值 =0.448/km,0= 0.081/km.= 0.4480.45=0.20160.0810.45=0.03645查表干线电缆阻抗，得电缆MYP-36+14-50米， 每相单位阻抗值 =3.69/km,0=0.095/km.= 3.950.05=0.18450.0950.05=0.0048短路回路的总阻抗 =0.4156 =0.2120掘进头馈电进线处两相短路电流 =1285A（6）K3综掘机电机处两相短路电流查表综掘机电缆阻抗，得电缆MYP-370+135-500米， 每相单位阻抗值 =0.315/km,0= 0.078/km.= 0.3150.5=0.15750.0780.5=0.039短路回路的总阻抗 =0.1870 =0.2099综掘机电机处两相短路电流 =2134A（7）K4点人车等候硐绞车机电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=2765A（8）K5点一部绞车电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1943A（9）K6点二部绞车电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1824A（10）K7点连巷刮板电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1678A（11）K8点掘进头刮板电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1718A（12）K9点耙矿绞车电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1622A（13）K10点水泵电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=1285A（14）K11点探水钻机电机处两相短路电流为节省篇幅，详细计算过程省略=940A2、局扇处短路电流计算1）短路电流计算时，其电压取平均电压，各电压等级的平均电压见下表表4-15 标准电压等级的平均电压值标准电压/kV0.1270.220.380.661.1403.361035平均电压/kV0.1330.230.400.691.203.46.310.537 2）短路点的选定。掘进工作面供电计算，选移动变电站高压电缆进线端作为短路点，计算三相短路电流，校验移动变电站的高压开关的断流能力；计算两相短路电流，整定前级10kV隔爆开关中的继电保护装置。3）元件电抗的计算。10kV高压供电系统，在计算短路电流时，忽略短路回路中各元件的电阻。（1）系统折算电抗其中，10kV系统的平均电压10.5kV；660V系统平均电压=0.69kV。（2）高压电缆阻抗查表，得MYPTJ-3*50+1*35/3mm-50米高压电缆r0 =0.435/km, =0.107/km。=0.1070.05=0.005350.4350.05=0.02175（3）移动变电站阻抗查表，得，KSGZY-200/10/0.69kV移动变电站，阻抗电压= 4%，负载损耗=1800W。 （4）K12点局扇电机处两相短路电流查表干线电缆阻抗，得电缆MY-325+116-500米， 每相单位阻抗值 =0.864/km,0= 0.088/km.= 0.8640.5=0.20160.0880.5=0.044查表干线电缆阻抗，得电缆MYP-36+14-50米， 每相单位阻抗值 =3.69/km,0=0.095/km.= 3.950.02=0.07380.0950.02=0.0019短路回路的总阻抗 =0.5273 =0.1482局扇电机处两相短路电流 =630A七、 过流保护装置的整定1、移变继电保护装置的整定（1）、移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 过载保护整定：隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取25。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即掘进机起动，其他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：动作电流倍数，取=5倍。开关过流（速 断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护5，小于5的过电流，由过载保护装置动作。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为： 1.5，满足要求。（2）、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流（速断）保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 过载保护的整定值取Isb.o=210A短路保护的整定整定值取1000A。动作电流倍数4.1，取=5倍。1.5，满足要求2、低压馈电开关保护整定 （1）掘进机馈电开关的整定过流保护装置的动作电流： 过载整定值取160A。短路保护装置的动作电流：。短路整定值取800A。动作电流倍数，取=5倍。按最远端掘进机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.5，满足要求（2）掘进头运输干线馈电开关的整定过流保护装置的动作电流： 过载整定值取140A。短路保护装置的动作电流： 短路整定值取300A。动作电流倍数取=3倍。按最远端探水钻电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.5，满足要求（3）局扇馈电开关的整定过流保护装置的动作电流： 过载整定值取50A。短路保护装置的动作电流： 短路整定值取200A。动作电流倍数取=4倍。按最远端探水钻电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.5，满足要求3、启动器保护整定（1）人车等候硐绞车启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 15A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 120A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（2）一部绞车启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 15A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 120A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（3）二部绞车启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 15A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 120A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（4）联巷刮板启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 24A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 192A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（5）掘进头刮板启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 24A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 192A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（6）耙矿绞车启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 18A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 144A。 按皮带机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（7）水泵启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 5A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 40A。 按水泵电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（8）探水钻启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 10A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 80A。 按探水钻电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求（9）照明综保ZBZ-4.0熔断器的选择 照明变压器一次侧熔断器的选择 取5A。查表，4KVA照明变压器二次侧两相短路电流：334A 灵敏系数4（10）局扇启动器保护整定： 过流保护装置的动作电流： 25A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流： 200A。 按探水钻电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数1.2，满足要求八、接地保护在移变处打设一组局部接地极，每一台电气设备的金属外壳用4*40的镀锌扁钢局部接地极相连。移变低压侧和照明综保各打设一组辅助局部接地极，并和局部接地极的距离大于5m。在移变的高压侧内通过高压电缆的地线和矿井主副接地相连，形成接地网。局部接地极用直径不小于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，并垂直埋入底板。九、工作面通讯系统工作面在掘进机头、皮带机机头安设调度电话，通过调度总机与队值班室及其它地点电话联网。十、信号和照明系统：1、工作面皮带机信号系统：沿皮带机人行侧布置一趟声光信号，机头、机尾各布置一套带语间通话声光电铃，中间每隔100m布置一套，与皮带机机头操作台能实现双向对打。2、工作面刮板机信号系统：在刮板机沿线布置一趟声光信号，机头、机尾各布置一套带语间通话声光电铃，中间每隔100m布置一套，与刮板机机头操作台能实现双向对打。3、辅助回风信号系统：工作面所有安设绞车地点及巷道拐弯处，必须设置一套带语间通话声光电铃，沿运输线路每隔100m设置一套带语间通话声光电铃，各信号之间能实现双向对打。4、工作面信号规定：（1）、皮带机、刮板机信号系统规定：“一”声“停”；“二”声“开”。（2）、辅助运输信号系统规定：“一”声“停”；“二”声“开”（长铃表示正常开车，短铃表示点动开车）、“三”声“松绳”；“四”声“慢行”；“五”声为“预备铃”。5、照明系统：在工作面胶带输送机、刮板机、绞车等处以及沿途安设127V防爆LED灯，间距15m十一、机电管理1、机电设备管理要求（1）、井下机电设备使用必须符合煤矿机电设备完好标准；（2）、井下电气设备的选用必须符合煤矿安全规程(211版)444条，电气设备防爆合格率达100%；（3）、井下机电硐室必须设在进风流中，机电硐室的空气温度不得超过30；（4）、操作井下电气设备必须是专职或职班电气人员，否则不得擅自操作电气设备；（5）、高压联络开关的分、合闸必须有安全措施；（6）、一切容易碰到的裸露的电气设备及其带动的机器外露的传动和转动部分必须加装护罩或遮栏，防止碰触危险；（7）、井下检修或搬迁电气设备（包括电缆和电线）前，必须切断电源，在瓦斯检查员的配合下，检查瓦斯在其巷道风流中，瓦斯浓度在1%以下时，并用同电源电压相适应的验电笔检验无电后，方可进行导体对地放电；（8）、所有开关把手切断电源时都应闭锁，并悬挂“有人作业，不许送电”牌，设专人看管，只有执行这项工作的人员，才有权取下此牌并送电；（9）、橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其它用途；（10）、工作面配电点和风机的位置，必须设在距回风流10米以外处新鲜风流巷道内；（11）、掘进工作面局部通风机必须实行“三专”供电，装设两闭锁、双风机、双电源、自动换机，当双电源都停电后，再来电时，不能自动复机；（12）、局部通风机及供电设施设置专人管理，保证正常运行；（13）、井下低压配电系统同时存在两种或两种以上电压时，低压配电设备标牌上，明显得标出其额定电压值，三专风机开关、动力风机开关、连锁开关用黄色底红色字与其它开关标志区分开；（14）、电缆的敷设与管理必须符合煤矿安全规程(09版)第468、469、470、