煤业150102综采工作面供电设计.doc

XXXXXXXXX煤业150102综采工作面供电设计xxxxxxxxxx机运区2015年4月20日 概 述1、工作面位置该工作面走向长度1340米左右，切眼170米。2、工作面基本参数 名 称参 数 值名 称参 数 值工作面走向长1340m储 量150工作面倾斜长170m服务年限16煤层倾角80-250煤层标高+870 - +910该工作面为高产高效工作面，根据工作面基本参数，结合综采配套设备重新定型，其供电设计如下：1.工作面负荷统计： 第32页共33页 详细负荷统计见表序号采区内设备配置设备台数单台设备数量及容量(台)电动机技术参数设备名称电机型号总容量Pn(kW)Ue(V)1采煤机MG750/1900-GWD11 2750+2120+120+40 190033002工作面运输机SGZ1000/2700YBSD-700/350-4/812350/700700/140033003转载机SZZ1000/400YBSD-400/200-4/811200/400200/40011404破碎机PLM2200YBSS-2001120020011405乳化泵站BRW400/31.5YBK2-355M2-41325075011406喷雾泵站BPW500/10YBK2-315M-41212525011402.变压器选择2.1确定变压器类型及台数根据负荷统计情况及工作面的设备分布情况，结合现有设备，拟在150102工作面运输顺槽安装移动变电站，高压最远供电距离2000米，供电电源来自中央变电所。拟选用2台移动变电站，一台移动变电站供工作面采煤机、刮板输送机，二次额定电压3300V；一台移动变电站供转载机、乳化液泵站、喷雾泵站，二次侧额定电压1140V。2.2计算容量及选择移动变电站按需用系数法计算变压器容量2.2.1第一台移变确定(编号B01 - 1200V)根据公式，计算变压器容量：SB.j=式中：需用率式中：参加计算的所有用电设备额定功率(不包括备用)之和(kW)=400+200+2250+125=1225kWPmax最大电机的额定功率(kW)，乳化液泵电机最大250kW联接到变压器的用电设备的总额定容量(kW)=400+200+3250+2125=1600kW查附录表，综采工作面取0.7 根据计算，查矿用隔爆型移动变电站数据表，选择一台KBSG-2000/10ZY的移变，根据公式：SB.eSB.j式中: SB.e变压器的额定容量(kVA)故能满足要求.计算移变绕组电压损失(V)：UB=式中：变压器的二次侧负荷电流IB式中：KfB变压器的负荷率I2e 变压器二次侧额定电流(A)变压器绕组阻抗RB：式中：变压器短路损耗(W)，见变压器报告9910W变压器绕组电抗XB：式中：Ux变压器绕组阻抗，查资料取4UN2变压器副边电压(kV)，1.2kV2.2.2所选变压器参数表 型号容量一次侧电压（V）二次侧电压(V)一次侧电流(A)二次侧电流(A)阻抗电压百分数（）每相电阻（）每相电抗（）电压损失KBSG-2000/10ZY2000100001200115.5962.34.710.00360.032220.042.3计算容量及选择移动变电站按需用系数法计算变压器容量2.3.1第二台移变确定(编号B01-3300V)根据公式，计算变压器容量：式中：需用率Pmax最大电机的额定功率(kW)，采煤机电机最大750kW（刮板输送机电机是双速电机，低速启动是3502）联接到变压器的用电设备的总额定容量(kW)查附录表，综采工作面取0.7根据计算，查矿用隔爆型移动变电站数据表，考虑移变距工作面供电距离较远，故选择一台KBSGZY-4000/10/3.45的移动变电站，根据公式：SB.eSB.j式中: SB.e变压器的额定容量(kVA)故能满足要求.计算移变绕组电压损失(V)：UB=式中：变压器的二次侧负荷电流IB式中：KfB变压器的负荷率I2e 变压器二次侧额定电流(A)变压器绕组阻抗RB：式中：=变压器短路损耗(W)，见变压器报告14400W变压器绕组电抗XB：式中：Ux变压器绕组阻抗，查资料取4UN2变压器副边电压(kV)，3.45kV2.3.2所选变压器参数表型号容量一次侧电压（V）二次侧电压(V)一次侧电流(A)二次侧电流(A)阻抗电压百分数（）每相电阻（）每相电抗（）电压损失KBSG-2000/10ZY4000100003450230.9669.440.01070.119052.803.电缆的选择3.1电缆型号的确定及走向根据采区供电电压等级，工作条件，敷设以及电缆型号选择原则等要求，该工作面电缆型号确定如下：3.1.1确定从中央变电所150102运输顺槽KBSG-2000/10ZY负荷中心；中央变电所至150102运输顺槽KBSG-4000/10ZY负荷中心，高压电缆采用MYPTJ型10kV金属屏蔽监视型软电缆； 3.1.2从KBSG-4000/10ZY采煤机、刮板机，采用MCPT型3.3kV金属屏蔽橡胶软电缆；3.1.3从从KBSG-4000/10ZY转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵站移动设备供电，采用MYP型1.4kV移动屏蔽橡胶软电缆。3.2电缆长度的确定根据设备布置图(附图)和供电系统图(附图)确定电缆长度，各段电缆长度计算如下：3.2.1采煤机电缆长度确定：式中：巷道实际长度(m)， =260m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m)3.2.2刮板运输机远端电机电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =260m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m)3.2.3刮板运输机近端电机电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =110m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.4转载机电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =100m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.5破碎机电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =65m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m)3.2.6 1#乳化液泵站电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =25m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.7 2#乳化液泵站电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =32m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.8 3#乳化液泵站电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =40m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.9 1#喷雾泵站电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =45m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.2.10 2#喷雾泵站电缆长度确定式中：巷道实际长度(m)， =50m电缆敷设时对橡套电缆要求的系数，一般取1.1电缆长度(m) 3.3电缆截面的确定3.3.1高压电缆选择1、从中央变电所运输顺槽KBSG-2000/10ZY负荷中心（1）按持续允许电流选择电缆截面总视在功率：式中：PN设备最大同时工作的电动机总功率，kW供电线路额定电压(kV)：10计算电流为：根据IN查表选择电缆截面为：A=16 mm2。 （2）按经济电流密度选择电缆截面同时工作的电缆根数：n=1电力电缆经济电流密度：j=2.5A/mm2计算所得电缆截面为：n不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数，1根j经济电流密度(A/mm2)，取2.5（3）按电缆短路时热稳定选择电缆截面：高压供电线路平均电压：Up=10.5kV采区变电所母线的短路容量：Sd=50.0 MVA三相最大稳态短路电流为：短路电流作用假想时间：tf=0.25秒热稳定系数：C=93.4计算所得电缆截面为：（4）根据计算所得的最大截面选择电缆参数高压电缆型号：MYPTJ-3*120+3*50+3*2.5截面：A=120mm2长时载流量：IY=265A每公里电缆的电阻值： 式中：导电铜线芯+20时的电阻率，每公里电缆的电抗值：X0=0.08/km（5）高压电缆电压损失校验平均功率因数：cos=0.85有功功率：P=Scos=12250.85=1041.25kW高压电缆长度：L=2.1km计算高压电缆损失百分数u%为：满足电压损失要求（6） 电缆最终选择： MYPTJ-3*120+3*50+3*2.52、从中央变电所运输顺槽KBSG-4000/10ZY负荷中心高压电缆的选择（1）按持续允许电流选择电缆截面总视在功率：式中：PN设备最大同时工作的电动机总功率，kW供电线路额定电压(kV)：10计算电流为：根据IN查表选择电缆截面为：A=50 mm2。 （2）按经济电流密度选择电缆截面同时工作的电缆根数：n=1电力电缆经济电流密度：j=2.5A/mm2计算所得电缆截面为：n不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数，1根j经济电流密度(A/mm2)，取2.5（3）按电缆短路时热稳定选择电缆截面：高压供电线路平均电压：Up=10.5kV采区变电所母线的短路容量：Sd=50.0 MVA三相最大稳态短路电流为：短路电流作用假想时间：tf=0.25秒热稳定系数：C=93.4计算所得电缆截面为：（4）根据计算所得的最大截面选择电缆参数高压电缆型号：MYPTJ-3*150+3*70+3*2.5截面：A=150mm2长时载流量：IY=305A每公里电缆的电阻值： 式中：导电铜线芯+20时的电阻率，每公里电缆的电抗值：X0=0.08/km（5）高压电缆电压损失校验平均功率因数：cos=0.85有功功率：P=Scos=25260.85=2147kW高压电缆长度：L=2.085km计算高压电缆损失百分数u%为：满足电压损失要求（6）电缆最终选择： MYPTJ-3*150+3*70+3*2.53.3.2低压电缆截面的确定1、KBSG-4000/10ZY负荷中心到采煤机段电缆截面的确定：（G01）（1）计算该段电缆实际流过的负荷电流： 式中：kx需用率，查表综采工作面取0.536-=1900kW按长时允许负荷选择电缆主截面：矿用电缆型号：MCPT-1.9/3.3 395+150+36-286mAG01=95mm2电缆允许载流量为：IY=260A209A每公里电阻：R0=0.2301/km每公里电抗：X0=0.075/km（2）以允许电压损失校验电缆，对于3300V电网，其允许损失为：变压器电压损失：=52.8V电缆电压损失： 式中：电缆长度：286m采煤机装机容量：1900kW电导率，铜：42.5m/-mm电缆截面，95mm2 AG01=95mm2 故满足电压损失要求。2、 KBSG-4000/10ZY到刮板机段电缆截面的确定：刮板机共4根电缆，高速运转时两根G02（G02）、低速速运转时两根G03（G03），选择电缆截面一样，现以最长电缆选取G02（1）计算该段电缆实际流过的负荷电流： 式中：kx需用率，取0.536=700kW按长时允许负荷选择电缆主截面：矿用电缆型号：MCPT-1.9/3.3 370+335+36-286mAG02=70mm2电缆允许载流量为：IY=215A144A每公里电阻：R0=0.2301/km每公里电抗：X0=0.075/km（2）以允许电压损失校验电缆，对于3300V电网，其允许损失为：变压器电压损失：=52.8V电缆电压损失： 式中：电缆长度：286m装机容量：700kW电导率，铜：42.5m/-mm电缆截面，70mm2 AG02=70mm2 故满足电压损失要求。 4、KBSG-2000/10ZY负荷中心到转载机段电缆截面的确定：低速高速各1根，选择电缆截面一样，按照高速400KW选取G04（1）计算该段电缆实际流过的负荷电流： 式中：kx需用率，取16=400kW按长时允许负荷选择电缆主截面：矿用电缆型号：MYP-3*95+1*50-110mAG04=95mm2电缆允许载流量为：IY=260A238A每公里电阻：R0=0.2301/km每公里电抗：X0=0.0029/km（2）以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：变压器电压损失：=20.04V电缆电压损失： 式中：电缆长度：110m装机容量：400kW电导率，铜：42.5m/-mm电缆截面，70mm2 AG04=95mm2 故满足电压损失要求。 5、KBSG-2000/10ZY负荷中心到破碎机段电缆截面G05的确定同G04 6、KBSG-2000/10ZY负荷中心到乳化液泵段电缆截面的确定：共三台液压泵1#、2#、3#，功率一样，以电缆最长G08选取电缆截面（1）计算该段电缆实际流过的负荷电流： 式中：kx需用率，取1=250kW按长时允许负荷选择电缆主截面：矿用电缆型号：MYP-3*35+1*16-44mAG08=35mm2电缆允许载流量为：IY=260A238A每公里电阻：R0=0.616/km每公里电抗：X0=0.084/km（2）以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：变压器电压损失：=20.04V电缆电压损失： 式中：电缆长度：44m装机容量：250kW电导率，铜：42.5m/-mm电缆截面，35mm2 AG08=35mm2 故满足电压损失要求。 7、KBSG-2000/10ZY负荷中心到喷雾泵段电缆截面的确定：共2台喷雾泵1#、2#，功率一样，以电缆最长G10选取电缆截面（1）计算该段电缆实际流过的负荷电流： 式中：kx需用率，取1=125kW按长时允许负荷选择电缆主截面：16mm2考虑机械强度：选取35mm2 矿用电缆型号：MYP-3*35+1*16-44mAG10=35mm2电缆允许载流量为：IY=138A74.48A每公里电阻：R0=0.616/km每公里电抗：X0=0.084/km（2）以允许电压损失校验电缆，对于1140V电网，其允许损失为：变压器电压损失：=20.04V电缆电压损失： 式中：电缆长度：55m装机容量：125kW电导率，铜：42.5m/-mm电缆截面，35mm2 AG10=35mm2 故满足电压损失要求。3.4采区低压设备选择3.4.1计算各点的短路电流一、短路电流计算：1、2000KVA移变整定计算： 所带负荷：转载机 400KW 1部 破碎机 200KW 1台 乳化液泵站 250KW 3台 （2台工作，一台备用） 喷雾 泵站 125KW 1台 （1台工作，一台备用） 总负荷： 1225KW（不含备用）1.1、2000KVA移变二次出口端的短路电流Id计算：变压器二次电压1200V，容量2000KVA，系统短路容量按50MVA计算：查表一得，系统电抗Xx=0.0288；10KV电缆Lg=2.1km；查附表二得，Ro=0.175/km，Xo=0.08/km高压电缆电阻、电抗： Rg=0.175*2.1=0.3675 Xg=0.08*2.1=0.168变压器电阻、电抗：查表19得 Rb=0.0036 Xb=0.0322R=Rg/Kb+Rb=0.3675/8.332+0.0036=0.00890X=Xx+Xg/Kb+Xb=0.0288+0.168/8.332+0.0322=0.06342I2d= =9368.85A 1.2转载机低速时短路电流计算MYP-3*95+1*50 长度L =110m查表5得R0=0.230 X0=0.075 RZ=0.230*0.11=0.0253 XZ=0.075*0.11=0.0082 R=0.00890+0.0253=0.0342X=0.06342+0.0082=0.07162I2d= =3749.3A 1.3转载机高速短路电流同转载机低速短路电流计算。 1.4破碎机电机处短路电流计算MYP-3*95+1*50 长度L =72m查表5得R0=0.230 X0=0.075 RZ=0.230*0.072=0.01656 XZ=0.075*0.072=0.0054 R=0.00890+0.01656=0.02546X=0.06342+0.0054=0.06882I2d= =8176.78A 1.5 1#乳化液泵站电机处短路电流计算MYP-3*35+1*16 长度L =28m查表5得R0=0.616 X0=0.084 RZ=0.616*0.028=0.01724 XZ=0.084*0.028=0.00235 R=0.00890+0.01724=0.02614X=0.06342+0.00235=0.06577I2d= =8477.66A 1.5 2#乳化液泵站电机处短路电流计算MYP-3*35+1*16 长度L =35m查表5得R0=0.616 X0=0.084 RZ=0.616*0.035=0.02156 XZ=0.084*0.035=0.00294 R=0.00890+0.02156=0.03046X=0.06342+0.00294=0.06636I2d= =8217.28A1.6 3#乳化液泵站电机处短路电流计算MYP-3*35+1*16 长度L =44m查表5得R0=0.616 X0=0.084 RZ=0.616*0.044=0.02156 XZ=0.084*0.044=0.00369 R=0.00890+0.02156=0.03046X=0.06342+0.00369=0.06711I2d= =8141.20A 1.7 1#喷雾泵站电机处短路电流计算MYP-3*35+1*16 长度L =50m查表5得R0=0.616 X0=0.084 RZ=0.616*0.050=0.0308 XZ=0.084*0.050=0.0042 R=0.00890+0.0308=0.0397X=0.06342+0.0042=0.06762I2d= =7651.82A1.8 2#喷雾泵站电机处短路电流计算MYP-3*35+1*16 长度L =55m查表5得R0=0.616 X0=0.084 RZ=0.616*0.055=0.03388 XZ=0.084*0.055=0.00462 R=0.00890+0.03388=0.04278X=0.06342+0.00462=0.06804I2d= =7465.33A2、4000KVA移变整定计算： 所带负荷：采煤机 1900KW 1部 刮板机 2*700KW 1台 总负荷：3300KW2.1、4000KVA移变二次出口端的短路电流Id2计算：变压器二次电压3300V，容量4000KVA，系统短路容量按50MVA计算：查表一得，系统电抗Xx=0.0288；10KV电缆Lg=2.085km；查附表二得，Ro=0.14/km，Xo=0.08/km高压电缆电阻、电抗： Rg=0.14*2.085=0.2919 Xg=0.08*2.085=0.1668变压器电阻、电抗：计算的得 Rb=0.0107 Xb=0.1190R=Rg/Kb+Rb=0.2919/2.892+0.0107=0.04546X=Xx+Xg/Kb+Xb=0.0288+0.1668/2.892+0.119=0.16777I2d= =9921.17A 2.2采煤机电机处短路电流计算MYP-3*95+1*50 长度L =286m查表5得R0=0.230 X0=0.075 RZ=0.230*0.286=0.06578 XZ=0.075*0.286=0.02145 R=0.04546+0.06578=0.11124X=0.16777+0.02145=0.18822I2d= =7889.87A 2.3刮板机G02(G02)电缆终端短路电流计算MCPT-1.9/3.3 3*70+1*35+3*6 长度L =286m查表5得R0=0.315 X0=0.078 RZ=0.315*0.286=0.09009 XZ=0.078*0.286=0.02230 R=0.04546+0.09009=0.13555X=0.16777+0.02230=0.19007I2d= =7389.06A 2.4刮板机G03(G03)电缆终端短路电流计算MCPT-1.9/3.3 3*70+1*35+3*6 长度L =110m查表5得R0=0.315 X0=0.078 RZ=0.315*0.11=0.03465 XZ=0.078*0.11=0.00858 R=0.04546+0.03465=0.08011X=0.16777+0.00858=0.17635I2d= =8452.53A3.4.2高低压开关的选择根据计算负荷的电流，选择低压开关见下表：开关编号负荷名称负荷电流（A）额定电压(V)选择开关额定电流（A）备注KBG2-400/10Y4000负荷中心230.910000400KJZ-2400/3.3-12D8路主回路，2路照明采煤机3173300630刮板机低速1#电机1373300400刮板机低速2#电机1373300400刮板机低速1#电机1373300400刮板机低速2#电机1373300400无3300630备用无3300400备用无3300400备用照明综保33004KVAKBG2-400/10Y2000负荷中心119.1810000400KJZ-1800/1140-12Y12路主回路，2路照明转载机低速101.291140400转载机高速238.341140400破碎机101.2911404001#乳化液泵148.9611404002#乳化液泵148.9611404003#乳化液泵148.9611404001#喷雾泵74.4811404002#喷雾泵74.481140400无1140400备用无1140400备用无1140630备用无1140630备用11404KVA2、 低压开关的整定（依据煤矿井下供电三大保护细则整定）： 1、采煤机馈电开关的整定 （1）400A开关的过载计算 Iz=KIe K=0.536Ie=391AIz=KIe=0.536*391=210A （2）短路整定计算： Idz=IQe+ KIe=6*154+0.536*（391-154）=924+127=1051（3）效验灵敏度系数 =7.51.5满足灵敏度要求 2、刮板机高低速馈电开关的整定 （1）400A开关的过载计算 Iz=KIe K=1Ie=144AIz=KIe=1*144=144A （2）短路整定计算： Idz=IQe=6*154=924（3）效验灵敏度系数（以刮板机最小短路电流做灵敏度校验） =7.991.5满足灵敏度要求 3、转载机低速馈电开关的整定 （1）400A开关的过载计算 Iz=KIe K=1Ie=119AIz=KIe=1*119=119A （2）短路整定计算： Idz=IQe=6*119=714（3）效验灵敏度系数 =10.51.5满足灵敏度要求 4、转载机高速馈电开关的整定 （1）400A开关的过载计算 Iz=KIe K=1Ie=238AIz=KIe=1*238=238A （2）短路整定计算： Idz=IQe=6*238=1428（3）效验灵敏度系数