某煤矿采区供电设计说明书.doc

李子垭南煤业公司523采区供电设计说明书机电运输部编制二00九年一月十五日 523采区供电设计说明书一、采区供电设计原始资料、采煤方法走向长壁区内后退，柔性掩护式支架伪倾斜。工作面放炮落煤。、主要运输设备采煤工作面机巷采SPJ650型吊挂式胶带输送机，SGW-40T型可弯曲刮板运输机。材料上山采用JD-25(1.6)型调度绞车。、电压等级及主要电气设备523采区变电所动力电源输入线电压为6kV，来自522采区变电所高压段母线；三专电源输入线电压为660V，来自522变电所200kVA局扇专用变压器。采区除煤电钻及信号照明电压为127V外，各动力设备额定电压为660V。表1-1为采区机械设备配备表，表1-2为采区电气设备技术特征。、采区通风系统新鲜风流由主运大巷东翼南运输大巷材料上山采掘工作面采区回风石门+700总回风巷+850风井。、煤的运输系统工作面落煤自溜到SGW-40T运输机SPJ650型吊挂式胶带输送机溜煤上山采区煤仓523车场装车由蓄电池机车运到地面。523采区机械设备配备表 (表1-1)序号设备名称型 号单位使用数量备使用数量合计回采掘进小计回采掘进小计1吊挂式胶带输送机SPJ650台11222可弯曲刮板运输SGB-40T台21333煤电钻MZ2-1.2台221134乳化泵站RB-80/200台111125回柱绞车JH2-14台3336调度绞车JD-25台12337钻机KHYD75-ZJ台1118对旋局部通风机DBKJNo5.6/2X15台222249对旋局部通风机DBKJNo5.6/2X11台11110对旋局部通风机DBKJNo4.5/2X5.5台22211压风机MLGF-10.3/7-55G台1111212耙斗装岩机P-30B台11113装煤机ZMZ2B-17台11114掘进机EBZ-75台11115水泵BQS10/28-2.2B台1111216架空乘人辅助器KRC-120台11117照明综保ZXZ8-2.5-台2234二、523采区变电所及工作面位置的确定在523一级材料上山下磨盘绕道处设一变、配电硐室，向整个采区掘进和回采供电。考虑上山开采，从上到下推进，在各水平设立一配电点。523采区电气设备技术特征 (表1-2)采区用电设备额定容量Pe (KW)额定电压Ue (V)额定电流Ie (A)额定起动电流IQe (A)起动功率因 数 COSQe 额定功率因 数 COSe 额定效率e设备名称 电动机型号每台设备电机台数吊挂式胶带输送机YB-225S-42用1（2）3766024323010.590.860.9可弯曲刮板运输DSB-40140660452930.570.840.9煤电钻MZ2-1211.21279540.580.820.9乳化泵站DYB-37137660422900.550.860.9回柱绞车YBK2-225S-8118.5660231380.570.770.9调度绞车YBJ-2512566030179.40.590.860.9张紧绞车YBKJ-5.515.56606.344.1钻机KYB-3136603.4524.150.550.830.9对旋局部通风机DBKJO5.6/2X1122116602132910.560.730.91对旋局部通风机DBKJO5.6/2X15221566021721030.560.720.89对旋局部通风机25.566026.3244压风机YBK-250M-415566063379.50.590.810.9压风机YBK2-225S-415566063379.50.590.810.9耙斗装岩机BZ3B-17117660201380.580.780.9装煤机DZ2B-17117660191330.570.780.9水泵BQS10/28-2.2B12.26602.53170.60.790.91斜井人车YBK225S-4122660253132掘进机（截割）175660掘进机（油泵）145660掘进机（二运）17.5660三、采区负荷计算及变压器容量、台数确定1向采掘工作面等设备供电的变压器容量。SB=KiKRPe/COSpj=0.5(37+37+40+40+40+1.2+37+18.5+18.5+25+25+3+55+55+17+17+2.2+22+2.5+75+45+7.5)/0.7=443kVA式中 KR需用系数，取0.5；COSpj平均功率因数，查表取0.7；Pe参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW；SB 所计算的电力负荷总的视在功率，kVA。根据计算结果选KBSG-500/6型变压器一台。2向局扇风机供电的变压器容量因为考虑和522采区公用一台变压器，所以：SB=KxPe/COSpj=1(30+22+22+22+30+22+11)/ 0.798=199.2481 kVA。KXf需用系数，取1。COSpj平均功率因数取0.798。根据计算结果选KBSG-200/6型变压器一台。四、采区变电所低压接线方式五、523采区高压电缆的选择1根据采区供电电压、工作条件、敷设地点及井下必须采用阻燃电缆等原则，至523变电所高压电缆选JYV-6型交联聚氯乙稀绝缘铠装电缆。电缆的敷设必须符合煤矿安全规程有关规定。2电缆长度确定用公式LZ=LX计算电缆实际长度。522变电所到523采区变电所YJV-6型电缆长度为：LZ=LX=1.05670=730.5m3523采区变电所高压回路电缆截面的确定按最大负荷及允许载流量选择电缆截面根据负荷计算结果，最大负荷Smax=443kVA，则此时的电流Imax为：Im=443/（6）=42.66 A查煤矿电工手册第二分册（下）表12-2-20选YJV-6 335聚氯乙稀绝缘铠装电缆。4按长时允许负荷电流校验电缆截面查表得35 mm2铜芯电缆芯线最高温度65,长期允许电流118A42.66A,故满足要求。5按电压损失校验电缆截面。U %= =KPL式中 U%电压损失百分数；P 电缆输送的有功功率，MW；UN 额定电压，kV；Ro、Xo电缆线路单位长度的电阻及电抗，/km；L 电缆线路长度，km； 功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。K为每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数，在6kV时，K=2.78；在10kV时，K=1。不同的功率因数及不同的电缆截面时的数值，可参见煤矿电工手册第二分册（下）表10-3-6及10-3-7若使用计算法：U%= =式中U%电压损失百分数；In 电缆中的负荷电流，A；UN 额定电压，kV；Ro、Xo电缆线路单位长度的电阻及电抗，/km；L 电缆线路长度，km；、功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。地面配电所到511配电所YJV电缆的电压损失查表取K=1.759，P=0.5506，L=3.3001.05=3.640U1=1.759%0.49063.640=3.14%511变电所到522变电所YJV电缆的电压损失U2=1.759%0.42131.556=1.15%522变电所到523变电所YJV电缆的电压损失U3=1.759%0.4430.7035=0.55%地面配电所到523变电所总的电压损失为:U=U1+U2=3.14%+1.15%+0.55%=4.84%5% 符合要求。6按短路时热稳定校验电缆截面523变电所高压母线首端最大短路电流Ik(3)=1024A AminIk(3)tf-2/C=10240.25-2/93.4=5.6 mm235 mm2式中 tf假想时间； C热稳定系数，查煤矿电工手册第二分册（下）表10-3-3得。故满足要求。六、采掘工作面供电系统及设备布置七、采区低压网络计算电缆型号确定根据采区供电电压、工作条件、敷设地点及井下必须采用阻燃电缆等原则，本采区电缆型号确定如下：1向采掘工作面设备供电的电缆选用MY 0.38/0.66KV煤矿用移动橡套软电缆。2向电钻供电选用UZ-500型电钻专用电缆。照明设备选用MY0.38型矿用橡套电缆。电缆长度确定用公式LZ=LX计算电缆实际长度。1采区变电所到5233机巷掘进工作面主干线电缆长度。LZ=LX=1.1204+5001.1=774.4m2采区变电所到5231回采工作面机巷主干线电缆长度。LZ=LX=1.1453.17+5001.1=1048.5m低压电缆截面的计算。1支线电缆截面的选择由于支线电缆经常移动，所以按照机械强度要求及设备额定电流进行选择。即机械强度要求的电缆允许截面和电缆长期允许电流大于设备额定电流。故支线电缆截按表1-3进行选择。表1-3 机械强度要求的电缆允许截面用电设备名称要求的最小截面 mm2各种采煤机35-50可弯曲输送机16-35一般刮板输送机10-25回柱机16-25调度绞车4-6电动装岩机16-25手持煤电钻4-6照明设备2.5-42干线电缆截面的选择由于供电距离远、电流大，电压损失是主要矛盾，故按按允许电压损失进行选择，按允许电流及最低起动电压进行校验。采区变电所内KBSG-500/6型变压器向掘进工面供电电缆截面的确定。计算UZ值时选择配电点中线路最长、容量最大的线路计算。660V系统允许电压损失为63V。供电系统图见523采区供电系统图。向5233机巷掘进供电干线电缆截面选择。计算Uz值时选取配电点中线路最长、容量最大的支线计算。根据表1-3，75KW截割电机支线初选电缆为MY0.38/0.66KV-335+110-5m,电压损失为：Uz1=KfPeLZ103/(UevAze)=755103/(66042.5350.89)=0.4V KBSG-500/6变压器的电压损失为:UB%=(SB/Se)Urcos+Uxsin=(443/500)0.440.65+3.720.76=2.76%UB=2.76%690=19V干线允许电压损失Ugy Ugy=63-UZ-UB=63-19-0.4=43.6V干线电缆截面为:Ag=kf1Pe1L1+ kf2Pe2(L1+ L2) /( UgyvUepj)=0.737204+0.5127.5774.4103 /(66042.5 43.60.91)=49.1mm2故选取MY 0.38/0.66KV 350+116的电缆,满足要求。. 按长期允许电流校验电缆截面I30=139.3/(0.661.732)=121.9AMY 0.38/0.66KV 350+116的电缆芯线最高允许温度65，长期允许负荷电流198A121.9A，故符合要求。按起动条件校验掘进机截割部是采区中容量最大、供电距离最远的用电设备，选择的电缆截面应按起动条件进行检验。电动机最小起动电压为：UQmin= = 660(1.4/2.5)-2=493.8V式中，查电机参数，取生产机械所需的最小启动转矩与额定转矩之比kq=1.4；取电机在额定电压时的启动转矩与电动机额定转矩之比aq=2.5。起动时工作机械支路电压损失Ugy= IQLZ cosQ/(vAZ)+ IQ(L1+ L2+ L3)cosQ/(vAg)+ Ie2cos2(L1+ L2) /(vAg)+ Ie1L1cos1 /(vAg)=1.7320.7298.950.58/(42.535)+298.9774.40.58/(42.550)+24.6774.40.7/(42.550)+40.7224.40.71/(42.550)=88.6V式中 IQ电机实际起动电流，A， IQ= IQe UQmin/ Ue=400493.2/660=298.9AcosQ电机起动功率因数，取cosQ =0.58，sinQ=0.81。起动时变压器的电压损失UBQ%=(IBQ/IBe)Ur%cosBQ+UxsinBQ =(342/263.7) (0.60.63+3.720.78) =1.56%UBQ=1.56 690/100=10.76V式中 IBQ起动时流过变压器的电流，A，IBQ=( IQcosQ+Ii cospj)2+( IQsinQ+Ii sinpj)2-2 =(298.90.58+69.50.84)2+(298.90.81+69.50.54)2-2=342Acospj其余电动机加权平均功率因数，0.84；sinpj0.54；Ii 其余电动机正常工作电流之和，74.8A。cosBQ起动时变压器的加权平均功率因数，cosBQ=( IQcosQ+Ii cospj)/( IQ+Ii )=(298.80.58+74.80.84)/(298.8+74.8)=0.63sinBQ=0.78。截割头电机起动时电压损失Ugy+UBQ=88.6+10.76=99.36V690-493.8=196.2V故满足起动要求。注明:由于采煤时，5233机巷负荷比掘进时小，故采煤时机巷供电缆采用掘进时用的电缆，其截面无需重选和校验。.来自522变电所200kVA变压器局扇电源线路截面选择由于522变电所到523最远局扇安装的位置所需电缆长度为1142m，所以按允许电压损失选择干线电缆截面。初选局扇支线电缆长度10m，截面为16mm2，最远端局扇功率为22kW，其电压损失为：Uz1=KfPeLZ103/(UevAze)=2210103/(66042.5160.89)=0.55VKBSG-200/6变压器的电压损失为:UB%=(SB/Se)Urcos+Uxsin=(199.2/200)0.440.65+3.720.76=3.1%UB=3.1%690=21.39V干线允许电压损失Ugy Ugy=63-UZ-UB=63-21.39-0.55=41.06V干线电缆截面为:Ag=kf1Pe1L1+ kf2Pe2(L1+ L2) /( UgyvUepj)=22982+111142103 /(66042.5 41.060.91)=32.59mm2故选取MY 0.38/0.66KV 350+116的电缆,满足要求。. 按长期允许电流校验电缆截面I30=72.6/(0.661.732)=63.5AMY 0.38/0.66KV 350+116的电缆芯线最高允许温度65，长期允许负荷电流119A60.6A，故符合要求。按起动条件校验523采区（5231机巷）22kW局扇是522与523采区中容量最大、供电距离最远的局扇，选择的电缆截面应按起动条件进行检验。电动机最小起动电压为：UQmin= = 660(1.4/2.5)-2=493.8V式中，查电机参数，取生产机械所需的最小启动转矩与额定转矩之比kq=1.4；取电机在额定电压时的启动转矩与电动机额定转矩之比aq=2.5。起动时工作机械支路电压损失Ugy= IQLZ cosQ/(vAZ)+ IQ(L1+ L2+ L3)cosQ/(vAg)+ Ie2cos2(L1+ L2) /(vAg)+ Ie1L1cos1 /(vAg)=1.732190100.58/(42.516)+909820.58/（42.535）+19.8100.74/(42.56)+ 19.811420.74/(42.535) =81.45V式中 IQ电机实际起动电流，A， IQ= IQe UQmin/ Ue=89.67493.2/660=298.9AcosQ电机起动功率因数，取cosQ =0.58，sinQ=0.81。起动时变压器的电压损失计算时，先算式中的相关参数,如IBQ、cosBQ、sinBQ，查参数IBe、等UBQ%=(IBQ/IBe)Ur%cosBQ+UxsinBQ =(226.4/174.5) (0.60.67+3.720.74) =4.09%UBQ=4.09 690/100=28.24V式中 IBQ起动时流过变压器的电流，A，IBQ=( IQcosQ+Ii cospj)2+( IQsinQ+Ii sinpj)2-2 =(900.58+138.250.74)2+(900.81+138.250.67)2-2=226.4Acospj其余电动机加权平均功率因数，0.74；sinpj0.67；Ii 其余电动机正常工作电流之和，138.25A。cosBQ起动时变压器的加权平均功率因数，cosBQ=( IQcosQ+Ii cospj)/( IQ+Ii )=(900.58+138.250.74)/(90+138.25)=0.67sinBQ=0.74。22kW局扇起动时电压损失Ugy+UBQ=81.45+28.24=109.69V690-493.8=196.2V故满足起动要求。八、采区高低压开关的选择采区低压开关的选择1523采区供电电压为660V，所选低压开关额定电压为660V等级；照明、信号和手持式电气设备的供电额定电压不超过127V。2开关的额定电流按电气设备长期工作电流确定；3低压馈电总开关及分路开关选KBZ系列。4控制电动机的开关选用磁力起动器：需要远方控制和经常起动设备以及控制40KW及以上的电机开关的开关选用QBZ系列真空磁力起动器。需要正反转控制的设备选用QBZ-8ON矿用隔爆型可逆真空磁力起动器。向电煤钻供电选用ZBZ8-2.5型隔爆煤电钻综合保护器。照明选用ZXZ8-2.5型照明综合保护器。5各种开关的继电保护应符合电网和工作机械及煤矿安全规程的要求：采区变电所低压馈电总开关应有过流和漏电保护。变电所配出分路开关和配电点总开关应有过流保护；控制所有电动机开关应采用电机综合保护器。具备过负荷、短路、欠电压和漏电闭锁保护功能。保护工作机械的开关应有短路保护。6选择的各低压开关接线喇叭数目应满足电网接线的需要，一个喇叭口能许引一条电缆，喇叭口的内径与电缆外径相适应。523采区选择的各类开关见523采区供电系统图。523采区高压开关选用BGP9L-6AK型隔爆真空高压配电箱523采区选用BGP9L-6AK型隔爆真空高压配电箱技术数据见表1-4523采区变电所所隔爆真空高压配电箱技术数据表 1-4控制变压器容量(KVA)真空高压开关型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流(A)额定短路开断电流(KA)额定短路开合电流(KA)额定稳定电流(KA)额定热稳定电流(KA)额定热稳定时间(S)额定断开电流(KA)额定电流开断次数(次)总分闸时间不大于(S)KBSG-500/6BGP9L-6AK67.21001.2531.531.512.529.6九、低压电网短路电流计算和保护装置的整定523变电所KBSG-500/6型变压器供电系统中各开关的整定KBZ型矿用隔爆型智能真空馈电开关主要技术特征见表1-5 开关型号额定电压(V)额定电流(A)额定工作制最大分断能力操作方式保护功能智能化性能KBZ-400/660660400长期660V,9KA电动分合闸欠压、过载、短路、漏电闭锁、漏电保护、选择性漏电保护液晶汉显、中文界面显示三相电流、系统电压、电网对地绝缘电阻及各种故障显示。实现人机对话，实现各种保护功能参数的整定。具有计算机通讯接口，可远距离传输开关状态、电流、电压，实现计算机井上下联网。KBZ-200/6606602001按正常情况整定开关的动作值见供电系统设计图及下表。根据公式IZ1IQe+Ie和Iz=IQe/(1.82.5)得各开关保护整定值开关用途开关型号保护整定值点整定值配电馈开（总1）KBZ-400IZ1IZ1IQe+Ie=57.75+723.5=781.25,取IZ1=1000A配电馈开（总2）KBZ-400IZ2IZ2IQe+Ie=538,取IZ2=1000A配电馈开（分1）KBZ-400IZ3IZ3IQe+Ie=57.75+368.75=426.5取IZ3=700A配电馈开（分2）KBZ-400IZ4IZ4IQe+Ie=210+283=493,取IZ4=600A配电馈开（分3）KBZ-400IZ5IZ5IQe+Ie=538,取IZ5=800A配电馈开（专总）KBZ-200IZ6IZ6IQe+Ie=97.5+19.5=117,取IZ6=300A配电馈开（专分1）KBZ-200IZ7IZIQ=97.5,取IZ7=200A配电馈开（专分2）KBZ-200IZ8IZIQ=97.5,取IZ7=200A馈开（一级）KBZ-200IZ9IZIQ+Ie=462,取IZ=500A馈开（5231风）KBZ-200IZ10IZIQ+Ie=98.6,取IZ=200A馈开（二级绞车）KBZ-200IZ11IZIQ=131.25,取IZ=200A馈开（5231机）KBZ-200IZ12IZIQ+Ie=318,取IZ=400A馈开（一级绞车）KBZ-200IZ13IZIQ=131.25,取IZ=200A馈开（猴儿车）KBZ-200IZ14IZIQ =118,取IZ=200A馈开（5223风）KBZ-200IZ15IZIQ =89.25,取IZ=200A馈开（局扇二次1）KBZ-200IZ16IZIQ =97.5,取IZ=200A馈开（5223机）KBZ-200IZ17IZIQ+Ie=538,取IZ=550A馈开（局扇二次2）KBZ-200IZ18IZIQ =97.5,取IZ=200A猴儿车启动开关QBZ-80IZIQ+Ie=118,取IZ=200A25KW绞车开关QBZ-80NIz=IQe/(1.82.5)=179.4/2=89.7,取Iz=80A皮带机启动开关QBZ-120IZIQe=301,取IZ=300A乳化泵启动开关QBZ-120IZIQe=301,取IZ=300A40T溜子启动开关QBZ-120IZIQe=293,取IZ=300AJH2-14回柱机开关QBZ-80NIz=IQe/(1.82.5)=138/2=69,取Iz=80A压风机启动开关QJZ-120IZIQe=400,取IZ=400A装煤机启动开关QBZ-80Iz=IQe/(1.82.5)=138/1.9=69,取Iz=80A张紧绞车启动开关QBZ-80Iz=IQe/(1.82.5)=35.5/2=17.8,取Iz=20A钻机启动开关QBZ-80Iz=IQe/(1.82.5)=15.5/2=7.8,取Iz=10A2.按两相短路电流进行灵敏灵校验KSGB-500/6型变压器供电系统中各点短路电流及灵敏度校验见表1-6。表1-6 523变电所500kVA变压器供电系统保护灵敏度校验保护点两相短路电流开关保护整定值灵敏度系数结论ID2407610004.76 满足要求ID2407610004.76 满足要求ID330167004.3 满足要求ID413566002.26 满足要求ID513322006.66 满足要求ID63732001.86 满足要求ID719215003.84 满足要求ID818042009 满足要求ID93822001.9 满足要求ID1016952008.47 满足要求ID1118442009.22 满足要求ID126884001.72 满足要求ID1325788003.22 满足要求I73 满足要求ID158755501.59 满足要求ID166323002.11 满足要求ID175072002