《矿山供电的设计》doc版.docVIP

一、 采区原始资料1采区巷道布置及开采方法采区为缓倾斜煤层，东西走向，向南倾斜，倾角810。煤质中硬，煤层平均厚度为2.5m，一次采全高。采区采用中间上山开采，采区内分为三个区段，区段长166，其中工作面长150m，上顺槽宽3.5m，下顺槽宽4m，保安煤柱8.5m，采区一翼走向长1300m。采煤方法采用走向长壁区内后退式，东西两翼同时开采。东西两翼各设一个综采工作面，采煤机用可调高的MLS3340型双滚筒采煤机组，支护用ZY35型支撑掩护式液压支架。煤巷掘进采用S100型掘进机。采煤和掘进工作面均采取三班生产一班检修的工作方式。2.运输及通风情况采区巷道布置如图所示。工作面落煤由可弯曲的刮板输送机，经顺槽刮板转载机，可伸缩带式输送机运至运输上山，运输上山采用三部宽为100mm的带式输送机将煤运至采区煤仓。掘进落煤由掘进转载机、刮板输送机、可伸缩带式输送机运至采区运输上山，最后进入采区煤仓。采区通风系统的新鲜风流由水平运输大巷，经采区运输上山、运输平巷进入工作面，污浊风流经轨道平巷、轨道上山、采区回风石门至斜风井。3.电源及负荷情况井下中央变电所至采区距离为2100m，配电电压为6kv，中央变电所母线短路容量最大为140MVA，最小为110MVA。用电设备在采区内的分布情况和采区各用电设备的台数及技术数据见表1。.7二、采区变电所、工作面配电点及移动变电站位置的确定根据位置确定原则和本采取的具体情况，将采区变电所的位置设在采区上山的中部，位于轨道上山与运输上山之间的横贯内，如图1-1所示。向综采工作面供电的移动变电站设在距工作面200m处，工作面配电点设在距工作面70m处。向顺槽带式输送机、绞车等设备供电的移动变电站设在运输顺槽入口处，距上山巷道20m处。掘进配电点设在距掘进头90m处，移动变电站设在掘进巷道入口处。三、采区供电系统的拟定根据供电系统拟定的原则，初步确定采区供电系统如图1-2所示。采区变电所采用双电源进线，一回路工作，一回路备用，母线不分段。配电点到各用电设备采用放射式接线，上山及平巷输送机绞车等采用干线式接线。掘进和采区均采用移动变电站供电，上山带式输送机和上山提升绞车由设在变电所中的干式变压器供电。四、负荷统计与变压器选择1选择项工作面供电的移动变电站（2移动变电站）变压器的容积为=KVA式中用电设备额定功率之和即KW；需用系数即；容量最大的电动机额定功率（因两台电动机同时启动，故按一台对待）；变压器负载的加权平均功率因数，查表得查手册选择KBSGZY1000/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量KVA，额定电压为6KV/1.2KV。2选择向顺槽供电的移动变电站（1#移动变电站）查手册得 则 =KVA式中KVA查手册选择KBSGZY315/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量KVA，额定电压为6/0.693KV。3.选择向掘进工作面供电的移动变电站（2#移动变电站）查手册得 则 =KVA式中KW查手册选择KBSGZY315/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量KVA，额定电压为6/0.693KV。4. 选择向掘进工作面供电的移动变电站（1#移动变电站）查手册得 则 =KVA查手册选择KBSGZY315/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量KVA，额定电压为6/0.693KV。5.选择向上山运输供电的移动变电站查手册得 则 =KVA式中KW查手册选择KBSGZY500/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量KVA，额定电压为6/0.693KV。五、供电电缆的选择1.确定电缆的长度和型号根据电缆型号的确定原则，全部选择煤矿用阻燃型电缆，其型号选择如下：由中央变电所至采区变电所的高压电缆，选用MYJLV32-3.6/6型煤矿用铝芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套聚氯乙烯护外被层细钢丝铠装阻燃型塑料电缆；由采区变电所至移动变电站的高压电缆，选用MYPTJ-3.6/6型矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆；采煤机和掘进机选用MCP-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆；向千伏级设备供电的电缆，均选用MYP-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆；其他从启动器至电动机，以及向顺槽供电的干线电缆选用MYP-0.38/0.66型矿用移动屏蔽橡套软电缆;向上山绞车、上山输送机供电的干线电缆选用MVV22-0.6/1型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套聚氯乙烯外被层钢带铠装电力电缆；电钻和照明选用电钻专用MZP-0.3/6型矿用屏蔽电钻电缆。2.根据电缆的确定原则，确定采区变电所、移动变电站和采煤机的供电电缆长度。从中央变电所至采区变电所MVLV22-3.6/6型电缆的总长为 m式中 2000中央变电所至采区入口处的距离 249采区入口处至采区变电所的距离 20采区变电所引入线的距离假设电缆中间有三个接头（电缆有中间接头时，应在电缆的两端头处各增加3m），则电缆的总长度应为 m从1#移动变电站至2#移动变电站的MYPTJ-3.6/6型电缆的总长为式中 1000采区一翼走向长度201#移动变电站至上山巷道的距离 2002#移动变电站至工作面的距离向移动变电站供电的电缆，一般每段长100m，用插销式电缆连接器连接，这样可随移动变电站的移动较方便地将电缆拆除或接入，所以应选10段电缆，总长为1000m。考虑到电缆中间有9个接头及其两端与移动变电站的连接，电缆所需总长度为858+610+918m，因此选择总长为1000m的电缆满足了供电距离的要求。向采煤机供电的支线电缆，考虑工作面长度为150m，配电点至工作面的距离70m,则电缆的长度为m再增加机头活动长度5m和启动器连接处3m，所以电缆长度为250m。向千伏级设备供电的电缆MYP-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆的长度为90m；从启动器至电动机的干线电缆选用MYP-0.38/0.66型矿用移动屏蔽橡套软电缆长度为80m； MYP-0.66/1.14从千伏级设备向转载机供电的电缆长度为40m,从向刮板输送机机头向机尾供电的电缆长度为170m，从千伏级设备向破碎机供电的电缆长度为40m,从千伏级设备向乳化液泵供电的长度为30m.MZP-0.3/6型矿用屏蔽电钻电缆向电钻供电的电缆长度为170m，向控制台供电的电缆长度为10m.3.电缆主芯线截面的选择1）高压电缆截面的选择（1）向移动变电站供电的高压电缆截面选择。首先按长时允许电流选择。由1#综采工作面负荷统计表可知，采区变电所至2#移动变电站电缆的最大长时工作,电流为106.9A。查手册，选择截面为25的电缆，其长时允许电流为121A,大于106.9A。查手册，选用MYPTJ-3.6/6/-325+316/3+32.5型移动变电站专用高压电缆。从1#移动变电站至2#移动变电站的电缆也选用此型号。（2）由中央变电所至采区变电所的高压电缆，由负荷统计表知，采区变电所的最大长时工作电流为269.3A。查手册，选择120的电缆，其长时允许电流为285A，其值大于269.3A。确定选用MYJLV32-3.6/6-3120型矿用铝芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套聚氯乙烯护外被层细钢丝铠装阻燃型塑料电缆。按照短路时的热稳定条件和允许电压损失进行校验：查手册，C=872）低压电缆截面的选择（1）选择支线电缆截面。支线电缆的截面应按机械强度和长时允许电流选择和校验采煤机支线电缆的选择，查手册，选择满足机械强度的面积70，其长时允许电流为215216A。采煤机的额定电流216A,用电设备的实际负荷一定小于其额定负荷，所选电缆的截面积是合适的，确定选用MCP-0,.66/1.14-370+36型采煤机用屏蔽橡套软电缆。（2）由移动变电站至千伏及用电设备的高压电缆截面选择，按照最大长时允许电流选择，参考负荷统计表中计算电流，选择截面积为50的电缆，满足要求，确定选用MYP-0.66/1.14-395+150型矿用移动屏蔽橡套软电缆。（3）从启动器至电动机，以及向顺槽供电的干线电缆，按允许电压损失值选择电缆截面积，选用MYP-0.38/0.66型矿用移动屏蔽橡套软电缆（2）选择干线电缆的截面，从2#移动变电站到配电点的干线长度很短（仅为601.1m，取90m），所以电压损失不是主要矛盾，因此按允许负荷电流初选其截面。供电给采煤机配电点干线电缆的最大长时工作电流为（取干线负荷的，） =查手册，选择95的橡套电缆，其允许负荷电流为260A240.9，电缆截面符合要求。按正常工作允许电压损失校验电缆截面。2#移动变电站变压器的电压损失为 = =3.85 =46.23V其中 =0.61 干线电缆的电压损失为 =6.51V采煤机支线电缆的电压损失（取采煤机的负荷系数,效率）为 = =25。06V低压电网的总损失电压为 =46.23+6.51+25.06 =77.8V1140V电网允许电压损失为117V，其值大于77.8V，电缆截面满足电压损失的要求。（4）按启动时的允许电压损失校验电缆截面。查表选取采煤机的最小启动转矩倍数K=1.2，则采煤机的最小启动电压为 = =883.0V此时采煤机的启动过电流为 =5672=878.4A启动时采煤机的支线电压损失为 = =70.32V启动安装处的电压损失为 =883.0+70.32=953.32V=855V满足了启动器吸持电压的要求。启动时干线电压的损失（除采煤机外，取干线其他用电设备的需用系数） = =19.99V启动时2#移动变电站变压器的电压损失为（除采煤机外，取移动变电站其他用电设备的需用系数，功率因数） = =12.90 =其中 启动时的总电压损失为 =154.8+19.99+70.32=245.67KW此时采煤机电动机的端电压为 =1200-345.67=954.33V=883.0V因此所选电缆的截面满足来启动条件的要求。6、 短路电流的计算1#综采工作面的短路电流计算图如图11-3所示，图中各电缆的型号与截面如图11-2所示，矿用高、低压电缆的阻抗表见表11-3和表11-4。下面以点短路为例计算最小两相短路电流。1、 短路回路阻抗计算因变压器容量较大，又因点处于千伏级电网变压较小，因此高压系统的阻抗不宜忽略。中央变电所母线前电源系统的电抗为 中央变电所至采区变电所高压电缆的阻抗为（电抗值参照铠装电缆选取） 采区变电所至1#移动变电站的高压电缆的阻抗为 1#移动变电站至2#移动变电站高压电缆的阻抗为 高压系统总阻抗为 折算到移动变电站二次侧的阻抗为 2#移动变电站变压器的阻抗为 低压侧干线电缆的阻抗为 采煤机支线电缆的阻抗为 短路回路总阻抗（考虑电弧电阻）2、 计算短路电流点最小的两相短路电流为 点三相短路电流为 两相短路电流三相短路电流冲击值其他个点短路电流如下表所示7、 电气设备的选择根据采区电气设备的选择原则，采区变电所全部采用BGP6-6型矿用隔爆型 高压真空配电箱。该配电箱具有短路、过载、失压、漏电和监视保护。 高压配电箱电气参数的选择和校验（其技术数据见）： 额定电压的选择：根据式（6-1）选择合格； 额定电流的选择：根据式（6-2），以1#综采工作面供电线路的配电箱为例，选择合格； 额定断流容量的校验：根据式（6-4）选择合格； 短路动稳定校验：根据式（3-50）其动稳定电流合格； 短路热稳定校验：根据式（3-37）其热稳定参数合格（式中）； 其他的高压配电箱的选择结果如图11-2所示。 根据低压电气设备的选择原则，各开关、启动器的型号选择结果如图11-2所示。电气参数的选择和校验课参照高压配电箱的选择方法来选择。下面以控制采煤机的启动器为例叙述其选择结果。根据采煤机的额定电流216A、额定电压1140kV和型号的确定原则，确定选用QJZ-300/1140J型矿用隔爆真空磁力启动器。其极限分段电流为4500A点（配电点处）的最大三相短路电流为4784A，断流能力不符合要求。由于目前生产的电磁启动器的最大分断能力只有4500kA，所以仍选用QJZ-300/1140J型磁力启动器，应采取不久措施。采取的方法是利用2#移动变电站低压侧的自动馈电开关来切断这一短路电流，或在配电点处增设进线馈电开关，本例采用前一种方法。启动器允许使用的电缆外径为31mm71mm，与之相连的干线电缆最大外径66mm和支线电缆的最大外径64mm。所选启动器满足电缆接线的要求。八、保护装置的整定计算1、采煤机启动器的整定过载保护的整定值应按电气设备的额定电流整定，其整定电流应为 QJZ-300/1140J型启动器的过载保护装置，按时钟电流整定法可精确整定在216A，所以其实际整定值为216A。短路保护的动作电流应躲过电动机的启动电流，其动作电流应为 启动器短路保护的整定值为其过载保护整定值的8倍，所以短路保护的实际整定值为 校验灵敏度 满足要求。2.移动变电站低压侧保护箱的整定1）过载保护的整定移动变电站低压侧保护箱采用BXB-500/1140型隔爆低压保护箱，其过载保护装置采用热继电器，分别装在两路出线上。过载保护的动作电流调整范围为0.61倍的分路额定电流（300）A，下面以采煤机出线分路为例整定其过载保护装置。过载保护的动作电流为 式中1.1考虑线路最大长时工作电流计算误差的可靠系数。 将热继电器的动作电流调整在0.9倍分路额定电流，则过载保护的实际整定值为 2）短路保护的整定 BXB-500/1140型隔爆低压保护箱的短路保护装置装在主电路上，保护移动变电站二次侧所有出线，所以其短路保护的动作电流为 式中干线负荷中启动电流最大的1台（或同时启动的多台）电动机的额定（或实际）启动电流； 干线负荷中除启动电流最大的1台（或同时启动的多台）电动机外，其他用电设备的额定电流之和。 保护箱短路保护的整定范围为500A、750A、1000A、1250A、1500A、1750A、2000A、2250A、2500A,因此取短路保护的实际整定电流为1750A。 主保护区内（本级线路）的灵敏度为 满足要求。 后备保护区内（下一级线路）的灵敏度为 满足要求。 3.移动变电站高压侧开关箱的整定 过载保护装置按保护变压器过载来整定，其动作电流为 移动变电站高压开关箱采用BGP41-6型矿用隔爆型高压真空配电箱，额定电流为100A,其过载保护的整定范围为0.4、0.6、0.8、1、2.0额定电流，因此将过载保护调整在1倍额定电流的位置，此时过载保护的实际整定值为 短路保护的动作电流应躲过变压器的尖峰负荷电流，其动作电流应为 式中变压器的变比；1.2可靠系数，可取1.21.4。 高压侧开关箱短路保护的整定范围为1、2、10倍额定电流，将短路保护调整在4倍额定电流的位置，此时短路保护的实际整定值为 主保护区的灵敏度为 满足要求。后备保护区的灵敏度为（移动变电站变压器采用Y/接线） 满足要求。4.向综采工作面供电的高压配电箱的整定过载保护的动作电流为 高压配电箱的额定电流为200A，其保护的整定范围为0.42.0倍的配电箱额定电流，共11个档位，故将保护装置调整在0.6倍的位置，此时过载保护的实际整定值为 短路电流的动作电流为 式中线路的最大工作电流，即为尖峰负荷电流； 线路负荷中启动电流最大电动机的最大长时工作电流，本例为设负荷系数为0.8时的采煤机的电流。 配电箱短路保护的整定范围为1、2、16倍的配电箱额定电流，共11个档位，现将保护整定在2倍的位置，此时短路保护的实际整定值为 主保护区灵敏度系数为 满足要求。 高压配电箱的后备保护区为和移动变电站的低压侧，校验灵敏度时应按灵敏度最小的移动变电站低压侧两相短路电流来校验。上述情况不好判断时，则对2台移动变电站低压侧均应进行校验。 移动变电站低压侧两相短路时的灵敏度为 满足要求。 移动变电站低压侧两相短路时的灵敏度（变压器为Y,d11接线）为 不满足要求。 从上面灵敏度系数可看出，保护装置对移动变电站的短路故障不能保护，解决的方法有：（1） 将采煤机的2台电动机改由2台启动器程序控制；（2） 用实际启动电流计算动作电流；（3） 增大移动变电站的容量；（4） 分散负荷，将移动变电站与移动变电站分开供电。 根据本设计的具体情况，经计算同时采取前两种方法虽然能较大地降低动作电流的计算值，但不能降低其实际整定值。原因是其动作电流仍超过200A，而高压配电箱的整定值仍为400A，不能满足灵敏度要求。 如果将移动变电站的容量增大到500kVA,再同时采用前两种方法，经计算保护装置的灵敏度仍不满足要求。 如果采用分散负荷的方法，使移动变电站单独由一个高压配电箱控制和保护，保护的灵敏度可满足要求。 对顺槽设备供电的问题：为了减少移动变电站和高压配电箱的数量，可将两个综采工作面顺槽的负荷合并，在采区变电所中设置1台KS7-500/6型油浸变压器向其供电，这时在采区变电所中再增设1台高压配电箱即可解决两个工作面顺槽设备的供电问题；或只增设1台高压配电箱，向两个顺槽移动变电站供电；或为了防止两个工作面的相互影响，各增设1台高压配电箱来保护顺槽移动变电站。上述几种解决问题的措施须经技术经济比较后决定。下面以分散负荷为例，重新整定向移动变电站供电的高压配电箱的保护装置。由于高压配电箱的负荷发生了变化，所以应重新选择高压配电箱。由表11-2查得移动变电站高压侧的最大长时工作电流为82.9A,所以应选择1台额定电流为100A的高压配电箱，配电箱的型号和其他参数不变。由于