二号井12401工作面煤综采面供电设计.doc

色连二号井12401工作面供电设计编 制: 审 核: 机电副总: 保供队 2015/8/212401工作面供电设计一、工作面总体供电方案12401工作面主运顺槽皮带机头配电点10kv 电源取至中央变电所1108#高防开关，电缆型号为MYPTJ 395+325/3+32.5，长度850m。主运顺槽皮带机头共两台移动变压器，其中一台KBSG-2000/10YZ/10/1.2kv型移动变压器为3450kw可伸缩胶带输送机以及皮带机控制系统供电；一台KBSGZY-630kva/10/1.2kv型移动变压器为工作面主运顺槽、工作面主运顺槽、动力照明供电。12401工作面专列10kv 电源取至中央变电所1107#高防开关，电缆型号为MYPTJ 3120+350/3+32.5，长度2500m。专列共三台变压器，其中一台KBSG-2000/10YZ/10/1.2kv型移动变压器供4台315kw乳化泵、两台125 kw喷雾泵、一台55 kw单体泵供电；一台KBSG-3150/10YZ/10/3.45kv型移动变压器供一台525kw转载机、一台400kw破碎机、一台1900kw采煤机供电；三台KBSG-1600/10YZ/10/2*1.9kv型移动变压器供三台1000kw刮板机供电。 二、设备主要负荷序号设备名称型 号数量技 术 参 数1采煤机7LS-51 (台)滚筒直径：2.2m 总装机功率：1900KW 电压等级：3.3KV2工作面输送机Sgz1000/3*10001(部)输送能力：3000T/h装机功率：31000KW电压等级：3.3KV3转载机SZZ1200/5251(部)输送能力：3000T/h装机功率：525KW电压等级：3.3KV4破碎机PCM4001(部)通过能力：4000T/h装机功率：400KW电压等级：3.3KV5皮带机DSJ140/270/34501(部)输送能力：2700T/h装机功率：3450KW电压等级：1.14KV带 速：4m/s带 宽：1400mm6移变2000KVA/10KV/1.14KV1(台)容 量：2000KVA 频 率：50Hz额定电压：一次额定10KV 二次额定1.14KV3150KVA/10KV/3.3KV1(台)容 量：3150KVA 频 率：50Hz额定电压：一次额定10KV 二次额定3.3KV1600KVA/2*1.9KV3(台)容 量：1600KVA 频 率：50Hz额定电压：一次额定10KV 二次额定3.3KV7乳化泵站(供支架)Brw400/37.5四泵两箱额定工作压力：31.5MPa公称流量：400Lmin柱塞数量：5电机功率：315KW 8乳化泵站(供单体)BRW80/35两泵一箱额定工作压力：35MPa公称流量：80Lmin柱塞数量：3电机功率：55KW9喷雾泵BPW400/10两泵一箱额定工作压力：10MPa公称流量：400Lmin柱塞数量：3电机功率：125KW三、电缆和设备的选型计算1、移动变电站的选型计算 计算公式： 式中：SB变压器的计算容量 kVAPN参与计算的全部设备电动机额定容量之和 kWKX需用系数 PS 参与计算的全部设备最大电动机的额定功率 kWCOS加权平均功率因数 取0.7（1）皮带机头配电点顺槽皮带1140V低压供电移变：装机额定容量PN1350kW，单台电机最大功率为450kW。需用系数变压器容量 选择KBSGZY-2000kVA /10/1.2kV移变一台(2) 皮带机头配电点机运、回风顺槽动力移变：装机额定容量PN700kW，单台电机最大功率为110kW需用系数变压器容量 选择KBSGZY-630kVA/10/0.69kV负荷中心一台 (3) 工作面专列泵站移变：装机额定容量PN1591kW，单台电机最大功率为315kW需用系数变压器容量 选择KBSGZY-2000kVA/10/1.2 kV移变一台（4）工作面专列刮板机移变：装机额定容量PN3000kW，单台电机最大功率为1000kW需用系数变压器容量 选择KBSGZY- 1600kVA/10/2*1.9kV移动变电站三台。（5）工作面专列采煤机、破碎机、转载机移变：装机容量PN2825kW，单台电机最大功率为750kW需用系数变压器容量 选择KBSGZY- 3150kVA/10/3.3kV移动变电站一台。2、高压配电开关的选型计算（1）高压配电开关的选择 高压配电开关全部选择PBG-630/10KV型防爆真空高压配电开关，该配电开关具有智能化综合保护，满足矿井供电各类保护的需要,开关在中央变电所内，这里仅对开关的选择进行校验。高压馈电电气参数的选择高压配电开关按额定电压和额定电流选择，按额定断流容量进行校验。顺槽皮带机头配电点移变配电开关的选择：一台630kVA变压器，一台2000kVA变压器630kVA变压器额定电流:2000kVA变压器额定电流:中央变电所1108 PGB-10高防开关额定电流是630A，满足选择要求。 2、控专列配电开关的选择： 1台KBSGZY-3150/10/3.3kV移变、1台KBSGZY-2000/10/1.2kV、3台KBSG-2000/10YZ/10/2*1.9kv型移动变压器） 工作面设备设备总容量7416kW，最大电动机容量：1900kW 正常工作电流:中央变电所1107 PGB-10高防开关额定电流是630A，满足选择要求。3、开关的选择（1）按使用环境，电气设备一律采用矿用防爆型。（2）根据电压等级和额定电流选择相应开关：（计算过程略）（3）工作面配电点3300V控制开关选用3300V组合开关直供。（4）其它1140V低压系统的馈电开关和磁力启动器均按所控负荷的额定电流及额定电压选择开关；分别选择Kjz型和QBZ系列开关；照明和信号系统控制设备选择照明综合保护器；具体型号及数量参见供电图。（5）1140V低压供电系统的负荷变化较快，具有不确定性，上下巷低压供电方案以矿保供队最新设计为准。4、高压电缆的选择计算,根据电缆型号的确定原则,选择电缆的截面积.10kV高压电缆的选择计算:（1）顺槽皮带机头配电点电源电缆的选择 按变压器满负荷运行选择，高压侧总电流为151.9A，选择MYPTJ-395mm2，长度500m，该电缆长期允许载流量260A,满足要求。热稳定校验电缆截面顺槽皮带机头10kv母线最大三相短路容量为145Mva, 最大三相短路稳态电流：满足热稳定电缆的最小截面为mm95 mm,95mm电缆能够满足要求。为热等效时间，取0.25s，C为热稳定系数，铜芯电缆C取93.4。（2）工作面专列配电点电源电缆的选择设备长期最大工作电流为294A。 供电高压电缆选择MYPTJ-3120mm，长期允许工作电流295A，长度为2000米，满足负荷要求。(注：移变的联线、二台负荷中心的联线仍用MYPTJ-395mm电缆) 热稳定校验电缆截面:工作面专列母线短路容量为110 Mva，最大三相短路稳态电流：满足热稳定电缆的最小截面为：mm120 mm, 120 mm电缆能够满足要求。为热等效时间，取0.25s，C为热稳定系数，铜芯电缆C取93.4。5、3300V电缆的选择计算（1）采煤机电源电缆的选择：长期工作电流 考虑电压降选择MCPT-3120mm电缆1根，长为690m，长期允许工作电流295A270A，满足负荷要求。（2）工作面运输机电源电缆的选择：长期工作电流 考虑电压降较大，选择MYPTJ-395mm电缆，长期允许工作电流260219A，满足负荷要求。电缆长度分别为480m/1根，660m/1根。（3）工作面转载机电源电缆的选择：长期工作电流 因此选择MYPTJ-350mm电缆2根(高、低速)，长期允许工作电流17382A，满足负荷要求。每根电缆长为400m。（4）工作面破碎机电源电缆的选择：长期工作电流: 因此选择MYPTJ-350mm电缆，长期允许工作电流17382.33A，满足负荷要求。电缆长为510m。6、低压电缆的选择（1）乳化泵电源电缆的选择： 乳化泵的电缆使用电压1140V,电机长时工作电流：2150.65=81.5A ；选择电缆MYP350mm；长期允许工作电流17381.5A，满足负荷要求。（2）喷雾站电源电缆的选择： 电机功率125kW,使用电压1140V,电机长时工作电流：81.25A；选择电缆MYP-325mm，长期允许工作电流110A71.5A，满足负荷要求。（3）其余1140V低压电缆均选用MYP 1.14/0.66kV型电缆，根据负荷、载流量和供电距离选择。计算过程略。（4）照明及信号电缆选择MYQ -32.5mm型。四、短路电流及各开关保护定值的计算1、短路电流的计算 短路电流采用标幺值法进行计算，其中：（1） 系统基准容量以110kV变电所10kV母线最小运行方式 短路容量：100MVA为基准。（2）基准电压：10kV系统取10.5kV、3.3kV系统取3.4kV； 660V系统取0.69kV；（3）基准电流：10kV系统取5.499kA、3.3kV系统取16.98kA、1.14kV系统取48.11kA；（4）110kV变电所10kV母线系统阻抗标么值：最小运行方式下为：j0.593669，最大运行方式下：j0.368249（5）采区短路电流计算过程略。2、各开关保护定值的计算及保护定值灵敏度校验（1）保护变压器 速断保护：按躲过变压器励磁涌流进行计算，同时考虑上下级配合和一定的可靠系数； 计算公式 Id=Krel*KC*InT1/0.9 过负荷保护：考虑到各变压器不是满负荷运行，因此过 负荷保护按变压器的一次额定电流计算；计算公式 ： （2）保护电缆线路速断保护：同变压器短路保护；考虑可靠系数K1.11.2过负荷保护：按长期工作电流进行计算：（3）保护电动机 速断保护：按躲过电动机最大起动电流进行计算； 过负荷保护：按电动机的额定电流进行计算； （4）综采面的加权平均功率取：0.7 。需用系数 （5）保护动作灵敏度的校验 短路保护灵敏度的校验，校验 高防开关： 式中: Ik 线路末端最小两相短路电流 A Ki 电流互感器变比 KV 电压互感器变比 IZ 保护整定值 A 低压开关： 保护变压器 1、 高防开关的整定计算 控制皮带机头配电点KBSGZY630kVA/10/1.2kV移变高压头整定 移变额定工作电流 ,过载保护定值。 短路保护整定：Id=Krel*KC*InT1/0.9=243A，高压柜头开关CT2505, 取值:320A，时限0S。校验：保护末端最小两相短路电流（折算到一次侧）540A，灵敏度为K=540/320=1.6合格 （2）皮带机头配电点KBSGZY2000kVA/10/1.2kV移变高压头整定移变额定工作电流 ,过载保护定值,高压柜头开关CT2505,整定电流：100A。短路保护整定：Id=Krel*KC*InT1/0.9=898A，高压柜头开关CT2505, 取值:900A，时限0S。校验：保护末端最小两相短路电流1440A，灵敏度为K=1472/900=1.6合格。 （3） 工作面专列配电点KBSGZY3150kVA/10/3.45kV移 变高压头整定： 过载整定：移变额定工作电流 ,过载保护定值,高压柜头开关CT2005,整定电流：180A。 短路整定：Id=Krel*KC*InT1/0.9=1414A 考虑配合，取值1100A 时限0.1S。 灵敏度为K=1740/1100=1.58合格 （4）工作面专列配电点KBSGZY2000kVA/10/1.2kV移变高压头整定： 过载整定：移变额定工作电流 ,过载保护定值,高压柜头开关CT2005,整定电流：120A。 短路整定：Id=Krel*KC*InT1/0.9=898A 考虑配合，取值900A 时限0S。 灵敏度为K=1350/900=1.5合格 （5）工作面专列配电点KBSGZY1600kVA/10/2*1.9kV移 变高压头整定： 过载整定：移变额定工作电流 ,过载保护定值,高压柜头开关CT2005,整定电流：100A。 短路整定：Id=Krel*KC*InT1/0.9=410A 考虑配合，取值400A 时限0.2S。 灵敏度为K=700/400=1.75合格（6）3300V供电负荷整定 采煤机： 过载保护定值,取整定电流:330A。 短路保护整定：,取整定电流：2310A。保护末端最小两相短路电流4160A，灵敏度为K=4160/2310=1.8合格。刮板运输机：过载保护定值,整定电流：260A。短路保护整定：,整定电流:1040A。保护末端最小两相短路电流1850A，灵敏度校验为:K=1850/1040=1.78合格转载机： 过载保护定值,整定电流：130A。短路保护整定：,整定电流：1200A。保护末端最小两相短路电流4000A，灵敏度为K=4000/1200=3.33合格破碎机： 过载保护定值,整定电流：100A。短路保护整定：,整定电流：1000A。保护末端最小两相短路电流4000A，灵敏度为K=4000/1000=4合格（13）1140V以下整定计算：乳化泵 过载保护定值,取整定电流：230A。短路保护整定：,整定电流：1600A。保护末端最小两相短路电流为3850A，灵敏度为K=3850/1600=2.4合格。喷雾泵过载保护定值,取整定电流：90A。短路保护整定：,整定电流：700A。保护末端最小两相短路电流为3850A，灵敏度为K=3850/700=5合格。其他略五、电压损失的校验1、电压损失的校验: 整个低压电网的允许电压损失等于变压器二次额定电压与用电设备的最低允许电压之差.在全部设备中，采煤机的单机容量最大，供电距离最远，因此，以采煤机上机支线电压损失校验电缆截面。（1）正常情况下电缆电压损失的校验 变压器的电压损失UB 变压器的电压损失的百分比：式中： 变压器的负荷系数 Ig 变压器的二次工作电流 AIn 变压器的二次额定电流 A UR% 额定负荷时变压器电阻压降的百分数*100pd 变压器的短路损耗 WSn 变压器的额定容量kVAUX% 额定负荷时变压器电抗压降的百分数Ud % 额定负荷时变压器阻抗压降的百分数 COS、SIN 加权平均功率因数及其相对应的正弦值电缆的电压损失 UL电缆电压损失 Ig 通过电缆的工作电流 AL 电缆的有效长度 M R0、 电缆的单位长度电阻。X0、 电缆的单位长度电抗。2、机运顺槽电压损失（1）A、变压器的电压损失是：Sn =630kVA;Un =1.14kV;In=319.3A；P=4100W；Ud%=4， P=700kW 正常情况下工作电流 ;加权平均功率因数及其相对应的正弦值: COS=0.80、SIN=0.6变压器电压损失的百分数: =2.28%变压器的电压损失UB UB =26VB、机运顺槽电缆的电压损失：UL1Un=1140V；L1=2300m；A=95； R010.230km，X010.076km Ig=141A采煤机供电系统的电压损失： U = 12826=154V系统允许的电压损失是U = 12000.951140=117V,电压损失略大于规范要求。（2）、起动条件下电压损失的校验 强排泵起动时移动变电站的电压损失 UBqIQ 强排泵起动时电流 1106/(1.7321.140.8) =417AIN 其余电动机的额定电流之和183AI2N 移动变电站二次额定电流 319.3A变压器的负荷系数 COSQ、SINQ 采煤机电动机起动时的功率因数 COSq = 0.4 、SINq= 0.92强排泵起动时移动变电站的电压损失 ：UB=7.32*1140/100=83V（2）强排泵起动时电缆的电压损失 ULQ Un=1140V；L1=2300m；A=95； R010.230km，X010.076km Ig=141A系统电压损失之和是：UQ269 +83=352V；采煤机起动时系统允许的电压损失是U = 12000.71140402V352V。实际电压损失符合技术要求2、回风顺槽电压损失Un=1140V；L1=2800m；A=95； R010.230km，X010.076km Ig=112A供电系统的电压损失： U = 12426=150V，电压损失略大于规范要求。（2）、起动条件下电压损失的校验75kw水泵起动时移动变电站的电压损失 UBqIQ 泵起动时电流 756/(1.7321.140.8) =284AIN 其余电动机的额定电流之和205AI2N 移动变电站二次额定电流 319.3A变压器的负荷系数 COSQ、SINQ电动机起动时的功率因数 COSq = 0.4 、SINq= 0.92强排泵起动时移动变电站的电压损失 ：UB=5.95*1140/100=68V（2）泵起动时电缆的电压损失 ULQ Un=1140V；L1=2800m；A=95； R010.230km，X010.076km Ig=141A系统电压损失之和是：UQ223 +68=291V；采煤机起动时系统允许的电压损失是U = 12000.71140402V291V。实际电压损失符合技术要求安全系数校验（2）皮带机巷电源电缆的选择：长期工作电流 考虑电压降较大，选择MYP-395+1mm电缆，长期允许工作电流260141A，满足负荷要求。电缆长度分别为2300m。过载整定：Ig=170A短路整定： IdzIqe+KxIe=417+183=600,取680A。安全系数校验：Id（2）/680=1070/680=1.571.5，合格。（2）回风巷电源电缆的选择：长期工作电流 考虑电压降较大，选择MYP-395+1mm电缆，长期允许工作电流26073A，满足负荷要求。电缆长度分别为2800m。过载整定：Ig=110A短路整定： IdzIqe+KxIe=284+64.5=348,取550A。安全系数校验：Id（2）/680=891/550=1.621.5，合格。2、起动条件下电压损失的校验（1）采煤机起动时移动变电站的电压损失 UBqIQ 采煤机电动机的起动电流 7508/(1.73283.30.8) =1311AIN 其余电动机的额定电流之和(2825-750)/(1.73283.30.8)453AI2N 移动变电站二次额定电流 550.9A变压器的负荷系数 COSQ、SINQ 采煤机电动机起动时的功率因数 COSq = 0.4 、SINq= 0.92采煤机起动时移动变电站的电压损失 ：UB=16.65*3300/100=549V（2）采煤机起动时电缆的电压损失 ULQ Un=3300V；L1=690m；A=120； R010.174km，X010.