工作面安装供电系统设计.doc

新桥煤矿北二采区2204综采工作面供电设计说明书设 计： 审 核：机电科长：机电矿长：总工程师：二一年二月十八日2204工作面供电系统设计书一、概况2204综采工作面位于北二采区属二2煤层，煤层平均厚度3m， 1#切眼长55m，2#切眼长160m，走向长940m，煤层平均厚度3m, 煤岩类型以光亮型为主，采煤方法为走向长壁后退式一次采全高。二、设备选型（一）工作面设备选型1、电牵引双滚筒采煤机 MG200/500-QWD 1部2、刮板输送机 SGZ730/2200 1部3、液压支架 ZY4000/17.5/38 106架（二）运输巷设备选型1、转载机 SZZ630/90 1部2、破碎机 PLM500/90 1部3、乳化液泵变频器 BZRK200/31.5 1套4、乳化液泵站 BRW200/31.5 2套5、喷雾泵站 BPW315/12.5 1套6、可伸缩胶带输送机 DSJ1000/630/2160 1部7、刮板机输送机 SGW(B)-620/40 3部8、双速绞车 SDJ-28 4部9、双速绞车 SDJ-14 7部10、调度绞车 JD-1 3部11、无极绳绞车 SQ-80/75WY 1部（三）轨道顺槽及胶带顺槽排水系统选型1、轨顺潜水泵 BQS75-20-7.5 2台2、皮顺1#泵坑 BQS60-50-22 2台3、皮顺1#泵坑 BQS100-35-18.5 2台4、皮顺2#泵坑 BQS100-30-22 2台5、皮顺2#泵坑 BQS65-15-18.5 1台三、电压等级及供电系统设置 （一）2204工作面电源来自北二采区变电所，电压分别为6kV、660V。根据工作面主要设备的容量与布置情况，采用660V和1140V两种工作电压，其中切眼内设备的电压等级为1140V；顺槽胶带输送机、刮板输送机、绞车及水泵电压等级为660V；照明灯及信号、红灯的电压等级为127V。（二）2204工作面设计两趟趟高压回路供电：由北二采区变电所61103高压配电装置引一趟6kV高压，负担切眼设备；供电电源引自2204轨顺车场移变KBSGZY-500/6(电源来自北二采区变电所61103高压配电装置)，从移变总馈引出两趟MY-370+125电缆，负担轨道顺槽绞车及排水负荷；由2203皮顺车场干变KBSG-630/6(来自北二采区变电所61204高压配电装置)，从KJZ-500总馈引出两趟MY-370+125电缆，负担胶带顺槽胶带机、刮板机、绞车及排水负荷，上下两顺槽各引一趟电源作为水泵的相互备用电源。详见供电系统图。 （三）正常的瓦斯断电范围是2204工作面切眼及胶带顺槽所有非本安型电气设备，通过北二采区变电所内的61103和61204高压配电装置执行断电，实现瓦斯电闭锁。四、移动变电站与配电点位置的确定担负2204工作面切眼设备供电的1、2、3移动变电站及其开关装在轨道顺槽内移动设备列车上，可随工作面的推进，每隔50100m在轨道上移动一次。详见设备布置示意图。五、负荷统计及移动变电站的选择1、2204工作面供电负荷统计明细表如下：移动变电站编号设备名称规格型号电机台数额定功率（kW）额定电压（V）额定电流/启动电流合计安装地点1采煤机MG200/500-QW1485504kW工作面工作面照明ZXB-4/1140/1271411402刮板输送机SGZ730/2200222001140130/780400kW3乳化液变频器BZRK200/31.512125114080/480485kW转载机SZZ630/90190114058/348破碎机PLM500/90190114058/348喷雾泵BPW315/12.5155114040/240放置在2203皮顺车场干变电源来自北二采区变电所61107柜胶带机DSJ1000/216022160660220/1320485.5kW胶带顺槽刮板机SGB-620/40224066095/570张紧绞车JH-817.56608.6/51.6卷带装置JH-817.56608.6/51.6制动闸220.296600.6/3.6照明综保ZBZ-4/12728660潜水泵BQS60-50-2212266024/144潜水泵BQS100-32-2212266024/144潜水泵BQS100-35-18.5118.566021/1262204轨顺车场移变电源来自北二采区变电所61103柜双速绞车SDJ-28443766042/252375.5kW轨道顺槽双速绞车SDJ-147718.566021/126无极绳绞车SQ-80/75WY17566084/504照明综保ZXB-4/12728660潜水泵BQS75-20-7.5227.56609/542202皮顺车场移变电源来自中央变电所60206柜潜水泵BQS60-50-2212266024/144205kW备用回路潜水泵BQS100-35-18.5118.566021/126潜水泵BQS100-30-2212266024/144潜水泵BQS65-15-7.517.56609/54刮板机SGB-620/5515566060/360刮板机SGB-620/40224066095/570合计功率3840其中有3635kW由变压器负担2、移变的选择根据综采设备手册中对工作面供电系统拟定的原则，选择3台移动变电站，其容量选择如下：Sb=KxPe/cospj（kVA）式中移动变电站所带全部负荷；Kx需用系数，Kx0.40.6Pmax/Pe； Pmax最大一台电机功率平均功率因数；1）1移动变电站向采煤机、工作面照明综保供电，输出电压等级1140V，其需用容量计算值为：Kx1=0.4+0.6Pmax/Pe=0.4+0.6400/(500+4)=0.88Sb1=Kx1 Pe/cospj（kVA）=0.88504/0.85=522 kVA 630 kVA平均功率因数，0.85 。选择1台KBSGZY-630/6/1.2型移动变电站，其额定容量为630kVA573kVA能够满足要求。2）2移动变电站向工作面刮板输送机供电，输出电压等级1140V，其需用容量计算值为：Kx2=0.4+0.6Pmax/Pe=0.65Sb2=Kx2Pe/cospj（kVA）=0.65400/0.85=306 kVA 500 kVA平均功率因数，0.85 。选择1台KBSGZY-500/6/1.2型移动变电站，其额定容量为500kVA306kVA能够满足要求。3）3移动变电站向转载机、破碎机、乳化液泵变频器供电，输出电压等级1140V，其需用容量计算值为：Kx3=0.4+0.6Pmax/Pe=0.61Sb3=Kx3Pe/cospj（kVA）=0.61485/0.7=423 kVA 500 kVA平均功率因数，0.7 。选择1台KBSGZY-500/6/1.2型移动变电站，其额定容量为500kVA423kVA能够满足要求。4）4干式变压器向皮顺胶带、刮板、水泵供电，输出电压等级660V，其需用容量计算值为：Kx4=0.4+0.6Pmax/Pe=0.80Sb4=Kx4Pe/cospj（kVA）=0.80485.5/0.7=555 kVA 630 kVA平均功率因数，0.7 。选择1台KBSG-630/6/0.69型干式变压器，其额定容量为630kVA555kVA能够满足要求。5）5移动变电站向轨顺绞车、水泵供电，输出电压等级660V，其需用容量计算值为：Kx5=0.4+0.6Pmax/Pe=0.58Sb5=Kx5Pe/cospj（kVA）=0.58375.5/0.7=311 kVA 500 kVA平均功率因数，0.7 。选择1台KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站，其额定容量为500kVA311kVA能够满足要求。6）6移动变电站向皮顺水泵、刮板及2202皮顺分矸刮板供电，输出电压等级660V，其需用容量计算值为：Kx6=0.4+0.6Pmax/Pe=0.76Sb6=Kx6Pe/cospj（kVA）=0.76315/0.7=342 kVA 500 kVA平均功率因数，0.7 。选择1台KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站，其额定容量为500kVA342kVA能够满足要求。六、供电设备的选型及供电系统的拟定根据供电设备的选型原则及所选设备的电动机型号规格，初步设计见附图所示的供电系统。七、高压电缆截面校验按设计规定，初选MYPTJ-3.6/6-350325/332.5型号的高压电缆，其主芯线截面Ae50mm2。电缆长度为实际敷设距离1118m的1.1倍，为1230m。（一）按照长时允许电流校验查表得这类电缆在25C的环境中的长时允许负荷电流为Iy173A。长时负荷电流计算值为：式中： Ifn 长时间工作电流；Pe 本条电缆所带设备额定功率总和，1764.5kW；Kx 需用系数；Kx0.4+0.6Pd/Pe0.54；Ue 供电系统的额定电压，6kV；pj 平均效率，取0.85；cospj 平均加权功率因数，取0.75；Ifh142.8AIy173A,故所选电缆能够满足长时工作发热要求。 （二）按照经济电流密度校验高压电缆截面 Aj63.45mm250mm2 式中Ij经济电流密度A/mm2，选Ij2.25 A/mm2。所选电缆截面略小，不够经济，但能满足使用要求。（三）按照热稳定校验电缆截面Amin38mm2式中为高压电缆线路首端（北二采区变电所段母线）发生短路时的三相短路电流。 tj短路电流的假想时间，开关动作时间tj0.25s。C电缆的热稳系数，铜芯橡套电缆C93.4。满足热稳条件所需最小截面Amin38mm2选择截面50mm2，所以选用MYPTJ-3.6/6-350325/332.5型电缆能够满足热稳定需要。八、工作面低压电缆选择及校验电缆用途电缆规格长时间允许电流额定功率/电流额定电压电缆长度采煤机MYCP-395+125+410285A500kW/308.75A(此为整机电流，实际工作电流满足长时间允许电流)1140V540m运输机高速电机MYP-350+116173A200kW/125.2A1140V540、430m低速电机MYP-335+116138A100 kW /90.8A1140V540、430m 转载机MYP-335+116138A90 kW /58.5A1140V520m破碎机MYP-335+116138A90 kW /68A1140V510m乳化液泵变频器MYP-335+116138A125 kW /80A1140V10m喷雾泵MYP-335+116138A55kW/38.5A1140V30m 选择启动负荷最大、距离最远的1#移动变电站的电缆为例进行校验，其余省略计算过程。（一）按照正常运行时电压损失校验电缆1、正常负荷时变压器电压损失百分数为： 2.40式中Sb 变压器需用容量Sbe变压器额定容量0.63，变压器内部电阻上压降百分数。变压器的短路损耗 4.96，变压器内部电抗压降百分数。 Ud变压器通过额定电流时内部阻抗上压降百分数；Ud 5。变压器内部电压损失为：28.8V E2e 移动变电站二次侧额定低压；2、电缆上的允许电压损失：17428.8145.2V 式中为允许电压降至额定电压10时的电压降。12001140（1-10%）174V忽略电抗上的电压损失求其最小截面为：42.6mm295mm2Pe 采煤机额定功率；Lx四组合开关至采煤机电缆长度；D铜电缆芯线的导电系数D42.5m/mm2。所以选择95mm2电缆能够满足正常供电需求。（二）按照最远最大电机启动条件校验启动压降1、采煤机电机启动阻抗（两台截割电机400kW同时启动）：额定启动电流IeqKpIe5.42751485A启动功率因数 启动阻抗 0.443启动电阻 启动电抗 2、Lz电缆阻抗： 电阻RlR0Lz0.230.540.1242 电抗XlX0Lz0.0750.540.04053、采煤机启动时变压器输出负载阻抗：电阻 Rq+R1=0.221+0.12420.3452电抗 Xq+X1=0.384+0.04050.4245阻抗 0.5913电导 0.9874电纳 1.21424、变压器内部阻抗：（此项可从矿用变压器技术特征表中查出）变压器二次侧额定电流：303 A电阻 0.0167电抗 0.1246 式中Ux 变压器通过额定电流时内部电抗上压降百分数 4.950.73变压器的短路损耗；Ibe变压器的二次额定电流；Ube变压器的二次额定电压；5、采煤机启动时，变压器输出电流回路阻抗及输出电流： 电阻 RRb0.34520.01670.3619 电抗 XXb0.42450.12460.5491 阻抗 Z0.6576 输出电流 1054A 6、采煤机启动时变压器输出端相电压 V7、采煤机启动时的实际启动电流 A8、采煤机启动时实际启动电压 V 9、采煤机启动时采煤机处电压降 UjUeUsq1140809331V 电压损失百分比为100%29，能够满足要求。九、短路电流的计算（一）高压系统短路电流的计算 按照煤矿电工手册中对短路参数的选择方式，北二采区变电所6kV系统段母线短路容量为75MVA， 2204综采工作面6kV高压来自北二采区变电所61103高压真空配电装置，此处短路容量为75MVA，那么2203轨顺设备列车移动变压器高压进线d0处的短路电流的计算如下：1、高压电源系统电抗 Upj 平均电压； Sdy 此处短路容量；2、6kV高压电缆阻抗计算 L 自变电所至移动变电站的高压电缆长度，km。3、短路回路总阻抗 0.96834、d0处的三相短路电流 3637 A5、d0处的两相短路电流 3149 A6、d0处的短路容量 38.4MVA（二）低压系统短路电流计算1、短路点的选择原则 短路点一般选在母线、线路的首末端，如果线路很短可选择在线路的首端，以满足开关选择校验、继电保护整定校验的要求。此处以采煤机线路为例进行计算，其余计算过程省略。2、短路回路各环节阻抗计算 折算到低压侧的系统电抗 0.0375 变压器阻抗查表得：电阻0.0167电抗0.1246 采煤机电缆阻抗计算 电阻RzR0Lz0.230.540.1242 电抗XzX0Lz0.0750.540.0405 四组合开关至移变连线（两根并联） 电阻RlR0Lz0.3150.0150.0047 电抗XlX0Lz0.0780.0150.00123、采煤机电机接线腔d4处短路电流计算 三相短路电流计算 2311A 两相短路电流计算 2002A4、移变低馈头d1处短路电流计算三相短路电流计算 5512A 两相短路电流计算 4773A十、热稳定与开关分断能力校验同上以1变压器为例进行计算，其余计算过程略。（一）移变低馈头根据热稳定需要配出的最小电缆截面；Amin29.5mm2式中为低压电缆线路首端发生短路时的三相短路电流。因此从1变压器引出的电缆最小为70mm2能够满足要求。（二）KBSGZY-630移变BKD1-630低馈头处短路分断电流12.5kA，大于此处三相短路电流5.512kA,能够满足要求。 QBZ-4315开关极限分断能力4500A，大于此处三相短路电流2311A,能够满足要求。十一、过流保护整定（一）高压保护装置中过流保护整定A所选隔爆型高压配电装置的额定电流为300A142.8A，能够满足要求。1、过载保护的整定电流倍数取0.6档，其动作电流为： Iz0.6Ie180AIfh=142.8A 能够满足要求。 过载整定的延时是在综合考虑重载启动及变电所系统配合后，选择过载延时为5档23.3s。2、短路速断保护，按照最大负荷启动时，其余应该运行的负荷已经运行情况下动作电流应为（均折算到6kV侧）250130380A短路整定在考虑重载启动及就近整定原则，选择2档400A能够满足要求。3、灵敏系数校验： 1.5 满足要求。 Kb移动变电站变压比n 速断整定倍数（二）低压过流保护整定及校验（1#移动变电站为例进行校验）1#移动变电站低馈头整定：335A所选移动变电站低压配电装置的额定电流为630A335A，能够满足要求。1、过载保护的整定电流倍数取0.6倍，其动作电流为： Igzd0.6Ie378A 能够满足要求。2、短路速断保护，按照最大负荷启动时，其余应该运行的负荷已经运行情况下动作电流应为采煤机启动电流短路整定在考虑重载启动及就近整定原则，选择3档1890A能够满足要求。3、灵敏系数校验： 1.5 满足要求。 n 速断整定倍数 移动变电站低馈头过流保护整定见下表： 四组合开关过流保护整定见下表： 注：由于设备参数及供电线路原因，个别开关主保护或后备保护灵敏度不能满足要求，但在主保护与后备保护配合后，基本能够实现灵敏、迅速、可靠的保护。十二、两顺槽低压供电系统校验 具体选型计算及整定校验见附表。附：2204工作面设备布置图2204工作面供电系统图2204胶带顺槽供电系统图2204轨道顺槽供电系统图4（一）电缆选型及校验：使用地点拟选电缆型号及截面并联电缆根数负荷名称电缆长度L(m)计算电流I（A）电缆允许载流量Ie（A）热稳校验（mm2）校验结果电缆首端三相短路电流（kA）其他参数胶带顺槽MY-0.38/0.66 3701252总电源621548.9合格9.129开关动作时间：tj0.25s；橡套电缆热稳系数：C93.4MY-0.38/0.66 37012511#电机13021527.43合格5.124MY-0.38/0.66 37012512#电机22021520.14合格3.762轨道顺槽MY-0.38/0.66 3701251绞车一回路8021544.11合格8.239MY-0.38/0.66 3701251绞车二回路8021544.11合格8.239注：1、电缆首端三相短路电流栏内的参数及计算过程详见短路参数计算表。 2、电缆允许载流量栏内的数据来自煤矿电工手册。3、其余电缆校验过程同上，略。（二）低压短路参数计算：序号项目名称电缆截面（mm2）并联根数计算公式阻抗计算结果（）短路参数计算公式及结果（kA）相关参数参数数值单位1系统电抗计算1.40625UN1=6kVUN20.69kVSby28MVA2高压电缆参数计算Lkmr0 x03变压器参数计算KBSG-630Rb=0.00477.2826.306 UK4P4000WXb=0.0375Ue0.66kVSNTr630kVA4胶带顺槽总电源MY-0.38/0.66 3701252Rlr1L10.1262.5492.207L1=0.4kmR1=0.315Xlx1L10.0312X1=0.0785胶带顺槽迎头电源MY-0.38/0.66 3701251R2r2L20.10081.5531.345L2=0.32kmR2=0.315X2x2L20.02496X2=0.0786轨顺1#电源MY-0.38/0.66 3701251R3r3L30.053554.4583.861L3=0.17kmR3=0.315X3x