轨道上山4203掘进变电所供电设计.doc

轨道上山4203掘进变电所供电设计旬东煤业公司长安煤矿轨道上山4203掘进变电所供电设计一、掘进供电系统及变电所位置的确定1、变电所位置的确定根据煤矿安全规程、煤矿工业设计规范和煤矿井下供电设计技术规范的要求，结合该区域实际的地质条件，在轨道上山右侧设一处变电所，方便运输与掘进的需要。2、电压等级的确定根据2007版煤矿安全规程的要求和现有掘工作面设备技术水平确定：变电所高压移动变电站电源侧电压为10000V；掘进及运输的电压为1140V，电源取本变电所2#移动变电站；其他辅助运输和排水设备电源电压为660V，电源取自本变电所1#移动变电站；各工作面的煤电钻、信号及照明电压为127V。3、 负荷计算及变电站容量、台数的确定1）660V供电变压器确定=379 KVA式中：变压器计算容量，KVA；由变压器供电的设备的需用系数,=0.548；由变电所供电的设备额定功率之和，KW； =588KW（负荷统计表见表1） 变压器供电的设备加权平均功率因数。根据以上计算，选用KBSG-630/10型变压器满足要求，电压为660V。2）1140V供电变压器确定该巷道施工距离长运输设备多负荷大，施工地点距变电所远，采用移动变电站向工作面设备供电。=961KVA式中：=0.65=1257KW（负荷统计表见表2）根据以上计算，选用KSGZY-1250/10型移动变电站满足要求，电压为1140V。3）专用风机变压器的选择确定根据煤矿安全规程要求，全煤掘进的掘进工作面必须安设双风机，专用风机必须由专用变压器、专用开关、专用线路供电。=136.3KVA根据以上计算，并考虑变压器对线路最远端的短路保护和现有设备来源，选用KBSGZY-315/10型变压器满足要求，电压为660V；该移动变电站安装于井底中央变电所。具体配置见“轨道上山变电所供电系统图”。二、负荷统计表660V移动变电站负荷统计表（1）轨道上山变电所电缆MYJV22 395 mm2移站KBSGZY-630/660V编号04176电缆型号MYPT370mm2装 机 功 率编号设备名称型号功率数量电缆型号使用地点1运输绞车JY-455KW1MY370 mm2轨道上山2调度绞车JD-111.4KW1轨道上山3调度绞车JD-111.4KW24203轨道顺槽4刮板运输机SGW-40T40KW24203轨道顺槽5涨紧绞车KHU094KW14203轨道顺槽6潜水泵BQS50/15045KW14203轨道顺槽7风机BDJ00-11N06.7230KW1备用4203轨道顺槽8调度绞车JD-111.4KW24203皮带顺槽9涨紧绞车KHU094KW14203皮带顺槽10潜水泵QBK50/15045KW14203皮带顺槽11风机BDJ00-11N06.7230KW1备用4203皮带顺槽12胶带运输机SJJ800275KW1UPQ350 mm2皮带上山13潜水泵BQS15/222.2KW11.4m皮带用14回柱绞车JH-1418.5LW1800皮带配用15管道泵ISGR50-1257.5KW1皮带上山合 计588KW1140V移动变电站负荷统计表（2）轨道上山变电所电缆MYJV22 395 mm2移站KBSGZY-1250/1140V编号04171电缆型号MYPT370mm2装 机 功 率编号设备名称型号功率数量电缆型号使用地点1胶带运输机DT-1400525KW1UPQ395 mm2皮带上山2胶带运输机SJJ800275KW1UPQ395 mm24203轨道槽3掘进机S150216KW1UPQ395mm24203轨道顺槽4胶带运输机SJJ800275KW1UPQ395 mm24203皮带顺槽5掘进机S150216KW1UPQ395mm24203皮带顺槽合 计1257KW三、设备选型1、低压电缆的选择计算11电缆的选择原则1) 按煤矿安全规程要求，选择煤矿用阻燃电缆。2) 电缆的电压等级必须大于或等于电网的实际工作电压。3) 向移动变电站供电的高压电缆应采用高压屏蔽电缆。4) 电缆实际运行电流必须小于或等于电缆允许的载流量。5) 正常运行时电缆网络的实际电压损失必须小于或等于允许的电压损失，不超过7%。6) 距电源最远、容量最大的电动机启动时，应保证电动机端电压不低于该设备允许的最小启动电压和保证电磁启动器有足够的吸合电压。7) 电缆应满足机械强度的要求。8) 在电缆线路发生短路故障时应满足热稳定性的要求。1.2电缆型号的确定根据煤矿安全规程要求及电气设备电压等级确定低压电缆型号如下：1) 变电所高压电源及高压开关之间的联台线选用MYJV22-395型交联聚乙绝缘电力电缆。2) 皮带上山DT-1400型胶带运输机的负荷线及移动变电站到控制开关之间的电缆选用UPQ 0.66/1.14 3120mm2+150 mm2型电缆。3) 工作面掘进机、JS800型胶带运输机的负荷线及移动变电站到控制开关之间的电缆选用UPQ 395mm2+150 mm2型电缆。4) 工作面其它设备，如调度绞车、潜水泵等电压为660V的电气设备的电源线及负荷线选用MY-0.38/0.66系列电缆。5) 信号、照明等电压为127V的电气设备均选用MY-0.3/0.5型电缆。各段电缆的具体选用如表3所示。电缆选用表（3）序号电缆用途电缆型号电缆长度（米）长期负荷电流（A）实际负荷电流（A）1变电所高压电源MYJV22 3954502782DT-1400皮带UPQ0.66/1.14-3120+1501203133163皮带上山SJJ800皮带UPQ0.66/1.14-350+11610017316544203轨道巷1140V电源UPQ0.66/1.14-395+13522026021954203轨道巷660V电源UPQ0.66/1.14-370+12522021519964203皮带巷1140V电源UPQ0.66/1.14-395+13545026021974203皮带巷660V电源MY0.38/0.66-370+1254502151508轨道上山辅助运输MY0.38/0.66-350+1252501737391.4米机头660V电源MY0.38/0.66-36+16120466.85工作面双风机电源线MY0.38/0.66-335+1164501381321.3电缆长度的确定确定依据是变电所到工作面配电点或工作面配电点到电气设备的实际距离另加10%的余量。各段电缆长度如表3所示。1.4低压电缆截面的选择计算1）、DT-1400皮带负荷线的选择计算(1)按长期负荷电流选择电缆截面查“设备负荷统计表”（见附录，下同）皮带电机的额定电流Ie=313A。选择UPQ0.66/1.14-3120+150型电缆，查表此电缆长期负荷电流为316A313A，满足要求。(2)、按电压损失校验电缆截面移动变电站电压损失UB：查表为0.7，则为0.714 =31.5V式中：变压器二次额定电压，V；变压器负荷系数，=0.769；变压器额定负荷时电阻压降百分数， =0.592；变压器额定负荷时电抗压降百分数，2=4.46；变压器额定负荷时阻抗压降百分数，=4.5；负荷线的电压损失UL：R00.18/km X00.074/kmUL =3INL(R0cos+X0sin) =33130.12(0.180.85+0.0740.526) =12.48V 系统总的电压损失U总：（干线电缆长度为7米，电压损失忽略不计） U总=UB +UL =31.5V+12.48V=43.9V校验：43.9V219A，满足要求。（2）按电压损失校验电缆截面R00.2301/km X00.075/kmUL =3INL(R0cos+X0sin) =32190.22(0.23010.87+0.0750.49) =19.7VU总=UB +UL =31.5V+19.7V=51.2V校验：51.2V219A，满足要求。（2）按电压损失校验电缆截面R00.2301/km X00.075/kmUL =3INL(R0cos+X0sin) =32190.45(0.23010.87+0.0750.49) =40.4VU总=UB +UL =31.5V+19.7V=71.9V校验：71.9V165A，满足要求。（2）按电压损失校验电缆截面n 630KVA/660V移动变电站电压损失UB：查表为0.7，则为0.714 =12.98V式中：变压器二次额定电压，V；变压器负荷系数，=0.602；变压器额定负荷时电阻压降百分数， =0.65；变压器额定负荷时电抗压降百分数，2=3.94；变压器额定负荷时阻抗压降百分数，=4n 负荷线的电压损失R00.4484/km X00.081/kmUL =3INL(R0cos+X0sin) =31650.1(0.44840.87+0.0810.49) =12.28VU总=UB +UL =12.98V+12.28V=25.26V校验：25.26V75A，满足要求。（2）按电压损失校验电缆截面n 负荷线的电压损失R00.4484/km X00.081/kmUL =3INL(R0cos+X0sin) =3750.25(0.44840.86+0.0810.51) =13.8VU总=UB +UL =12.98V+13.8V=26.78V校验：26.78VIa 278A78A可用2）、线路压降验算：查10KV电缆MW/KM 的负荷矩电压损失，取COS为0.8时，为0.281%.那么U%=KPL=0.281%1.1370.45=0.144%实际压降U%78A 可用四、低压开关的选择1、开关的选择原则：(1) 根据煤矿安全规程规定，变电所选用矿用防爆型开关，井下采掘工作面应选用矿用防爆型或增安型开关。(2) 开关的额定电压必须大于或等于线路的实际工作电压，额定电流要大于或等于被控线路的长期负荷电流。(3) 开关的额定断流容量不小于变电所母线上的实际短路容量。(4) 矿用隔爆开关的接线喇叭口数目及内径要符合被控线路的接线要求。2、工作面刮板运输机控制开关选用QBZ-200起动器，胶带运输机采用QBZ-400起动器，其它660V辅助运输设备选用QBZ-80系列矿用真空电磁起动器。3、工作面低压馈电开关选用KBZ-400矿用真空馈电开关。4、移动变电站低压保护箱选用BXBD-800型。5、开关的继电保护应符合电网和工作机械的要求：(1) 变电所低压馈电开关应有过流、漏电和短路保护。(2) 变电所配出分路开关和配电点总开关应有过流保护。(3) 保护工作机械的开关应有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护及远程控制装置。(4) 移动变电站低压保护开关应有过负荷、短路、欠电压和漏电闭锁功能。(5) 高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。高、低压开关型号详见表3五、低压电网短路电流的计算1、计算短路回路中个元件的阻抗值(1)系统电抗值：井下中央变电所10KV母线上的短路容量未知，所以按照断路器的断流容量计算，为Sbr=3I(3)SVar=208MVAXS=U22N/SS= U22N/Sbr 变压器二次电压为U2N=690V时，XS=（0.69）2/208=0.0028 变压器二次电压为U2N=1200V时，XS=（1.2）2/208=0.0069(2)高压电缆的阻抗值查表可知MYJV22 395mm2铠装电缆的电阻和电抗值分别为R01=0.221/km，X01=0.08/km。线路长度L为450m，变压器的变比690V时，KSC=10500/690=15.21；1200V时，KSC=10500/1200=8.75。折合到低压侧的电阻和电抗值为： 低压侧为1200V时R1=R01L/ KSC2=0.2210.45/(8.75)2=0.0013X1=X01L/ KSC2=0.080.45/(8.75)2=0.00047 低压侧为690V时R1=R01L/ KSC2=0.2210.45/(15.21)2=0.00043X1=X01L/ KSC2=0.080.45/(15.21)2=0.00016(3)变压器的阻抗值 KBSGZY-1250 变压器的电阻RT=PN.TV2N.T/S2T =7400W(1.2KV)2/(1250KVA)2 =0.0068 PN.T变压器的短路损耗（铜耗），7400WVN.T变压器的二次额定电压，KVST变压器容量，KVA变压器的阻抗ZT=VSV2N.T/100ST =4.5(1.2KV)2/125MVA =0.052VS变压器额定负荷时阻抗压降百分数为 4.5%变压器的电抗XT2=ZT2RT2 XT =0.051 KBSGZY-630 变压器的电阻RT=PN.TV2N.T/S2T =4100W(0.69KV)2/(630KVA)2 =0.0049变压器的阻抗ZT=VSV2N.T/100ST =4(0.69KV)2/63MVA =0.03变压器额定负荷时阻抗压降百分数VS 为4%变压器的电抗XT2=ZT2RT2 XT =0.0295(4)从短路点S1至变压器的低压电缆阻抗UPQ0.66/1.14-3120+150干线电缆的阻抗查表得R0= 0.18/km 、X0=0.074/km,长度120m,故得其电阻和电抗分别为：R2= R0L=0.180.12=0.0216X2= X0L=0.0740.12=0.0089支线电缆长度12米，阻抗忽略不记。由以上可知短路点S1的每相总电阻R和总电抗X分别为 R= R2+RT+R1=0.0216+0.0068+0.0013=0.0297X= X2+ XT+ X1+ XS=0.0089+0.051+0.00047+0.0069=0.06727 2、短路电流的计算，对于S1点：ISC(2)= 8159A经过与上述相同的方法，算的供电系统其他各短路点的短路电流值见表3。 六、过流保护装置的整定 1、皮带上山1400m皮带馈电开关的整定 1）过流整定 皮带电机的Ie=313A，整定值设为Ia=320A。 2）灵敏度校验：KS=IS1(2)/8Ia=8159/(8320)=3.181.2,符合要求。 2、4023轨道巷1140V总开关的整定 1）过流整定 线路的负荷电流为218A，整定值设为Ia=220A 2) 灵敏度校验：KS=IS1(2)/8Ia=2301/(8220)=1.311.2,符合要求。 低压设备过流整定如下表，经校验全部符合规定要求。 表3 高、低压开关选择及保护整定一览表编号规格型号负荷容量(KW)负荷电流(A)整定电流(A)保护末端短路电流（A）灵敏度01KBZ-400366218220S223011.3102KBZ-400525313320S182593.1803KBZ-63004KBZ-400366218220S326451.50205KBZ-400178.219620021471.3406KBZ-400131.8138150S653474.4607KBZ-630211.8222230S526141.4208KBZ-63009KBZ