供电设计.doc

某矿综采工作面供电设计目录概述1一、供电设计所需原始资料1二、供电设计的步骤2某矿42009综采工作面供电设计实例2一、原始资料21.概述22.设备的运输路线23.通风系统24.负荷统计2二、42009综采工作面供电设计31.供电系统拟定32.移变容量计算及位置选择33.电缆型号、长度及截面的选择34.短路电流计算55.电气设备的选择76.保护装置的整定计算8概述综采工作面供电是否安全可靠、技术和经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。由于煤矿井下工作环境特殊，因此在供电上除采取可靠的防止触电危险的措施外，还必须正确地选择电气设备的类型和参数，并采用合理的供电、控制和保护系统，加强对电气设备的维护和检修，以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。一、 供电设计所需原始资料在进行井下综采工作面供电设计时，必须首先收集以下原始资料，作为设计的依据。矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。 采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。工作面机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。电源情况。了解工作面附近现有采区变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线上的短路容量等情况。采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。 此外，在做井下供电设计时还需要准备下述资料：煤矿安全规程、煤炭工业设计规范、煤矿井下供电设计技术规定、矿井低压电网短路保护装置整定细则、矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则、煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则、煤矿电工手册第二分册(下)、中国煤炭工业产品大全、各类有关的电气设备产品样本、各类供电教材。 二、 供电设计的步骤工作面供电设计的步骤一般为：确定工作面配电点和移动变电站的位置；拟定工作面供电系统；进行负荷计算；选择变压器台数、容量及型号；选择供电电缆；计算短路电流；选择开关与启动器；整定计算继电保护装置；确定工作面保护接地系统；确定设备布置方案，画工作面供电系统图某矿42009综采工作面供电设计实例一、 原始资料1.概述本矿为低瓦斯矿，42009综采工作面位于西十采区，2#煤层，工作面采长先期为86m，采过182m后扩大为156米，皮带巷长769米。本面采用ZZ2500-1.5/2.5型液压支架进行支护，采用MG160/380-WD机组落煤， SGB-630/400刮板输送机，SZQ-75转载机，SDJ-150带式输送机运煤。42009综采工作面巷道及设备布置图详见附录二。2.设备的运输路线该工作面所用设备由地面经一平硐西十采区集中轨道巷42009轨道巷进入工作面。3.通风系统42009工作面采用“一进两回”通风系统，即42009工作面轨道巷进风，49412皮带巷、尾巷回风。1）进风系统：娄烦滩进风井西十集中轨道巷42009轨道巷工作面；冀家沟进风井西十集中轨道巷42009轨道巷工作面2）回风系统：工作面切眼42009皮带巷西十集中皮带巷西部回风巷冀家沟总回风巷冀家沟回风井；工作面回风巷(排瓦斯风巷)42009尾巷西十集中回风巷西部回风巷冀家沟总回风巷冀家沟回风井。4.负荷统计 表1 负荷统计序号设备名称设备型号电机额定功率（KW）台数额定电压（V）额定电流（A）1采煤机MG160/380-WD382.5KW1台1140240.62工作面输送机SGZ-630/4002200KW1台114021463加压泵XPB-250/5530KW1台114019.64乳化液泵MRB-125/31.5125KW2台1140291.35转载机SZQ-7575KW1台660816破碎机HK-132030KW1台66033.27带式输送机SDJ-150275KW1台6602818调度绞车JD-2525KW6台660289调度绞车JD-11.411.4 KW2台660129回柱绞车JM-1418.5KW1台66020合计1308.5KW二、 42009综采工作面供电设计1.供电系统拟定供电系统图的拟定应满足供电安全、可靠、经济、系统简单、操作方便等煤矿企业对供电的要求。其具体拟定系统图见附录三：综采工作面供电系统图2. 移变容量计算及位置选择根据工作面设备情况，拟选三台移变。移变容量计算：（以51#移变容量选择计算为例）：PN=382.5+125=507.5kW （1）Kx=0.4+0.6Pd/PN=0.4+0.6382.5/632.5=0.85 （2） T=KxPN/cospi(KVA)=0.85507.5/0.7=616(kVA) （3）选KBSGZY-800KVA符合要求其它移变容量选择计算类同，选用一台KBSGZY-630KVA移变（6000/1140V），一台KBSGZY-630KVA移变（6000/660V）。通过ST=KxPN/cosPi,计算核定选择移变合理。一台KBSGZY-800KVA（6000/1140V）移变和一台KBSGZY-630KVA（6000/1140V）移变放置于工作面轨道巷配电点，距工作面300米处，向工作面1140v设备供电。一台KBSGZY-630KVA（6000/660V）移变放置于工作面平巷口西十轨道巷位置，向皮带巷带式输送机，转载机，破碎机，绞车系统供电。3.电缆型号、长度及截面的选择1）电缆型号的选择根据电缆型号的确定原则，全部选择矿用阻燃型电缆。由采区变电所至移动变电站的高压电缆，选用UGSP-3.6/6型矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆；采煤机选用UCPQ-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆；向其他千伏级设备供电的电缆，均选用UPQ-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆；向660v设备供电的从启动器至电动机支线，以及向顺槽供电的干线电缆均选用U-0.38/0.66型矿用移动橡套软电缆；电钻和照明选用电钻专用MZP-0.3/0.5型矿用屏蔽电钻电缆。2）电缆长度的选择根据电缆长度的确定原则确定，（1）高压电缆长度。以采区变电所至移动变电站的供电电缆为例，确定电缆的长度。从西十1#采区变电所至1#移动变电站的UCPQ-3.6/6型电缆的总长度为 （4）式中 16001#移动变电站至采区变电所的距离，m； 1.1软电缆弯曲系数向移动变电站供电的电缆，在皮带巷内每段长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8段电缆。考虑到电缆中间有7个接头及其两端的连接各留有3米余量，电缆所需总长度为1760+67=1802m。因此选择总长度为1800m的电缆满足了供电距离的要求。（2）低压电缆长度。以采煤机电缆为为例，确定其电缆长度为：L=1.1300+156+4=490m （5）式中：300巷道长度,m； 1.1软电缆弯曲系数； 156工作面长度,m； 4 机头活动余量,m.3）电缆截面的选择（1）高压电缆截面的选择向51#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（3）式结果可求得，采区变电所至51#移动变电站电缆的最大长时工作电流为查表选择截面为35mm2的电缆，其长时允许电流为148A59.2A。查表选用UGSP-3.6/6-335+316/3+JS型移动变电站专用高压电缆。所选电缆截面还应按短路时的热稳定条件进行校验。短路时的热稳定条件校验：校验合格式中Iss三相短路电流稳态值A，设采区6kV母线短路容量为50 MVA,则C-导体材料的热稳定系数，查导线热稳定系数表得：112ti-短路电流的假想作用时间： 0.2高压配电箱固有分闸时间。（2）低压电缆截面的选择以MG160/380-WD型采煤机电缆截面的选择为例按机械强度初选，查表初选为35mm2用电设备持续工作电流Ii选择电缆截面，根据计算得出采煤机I1=240.6A，查表得主截面为95mm2 的橡套电缆，其长时间允许持续电流Iy=320A，IyI1，故确定选用电缆型号为：UCPQ-395+125+46。按正常时允许电压损失校验所选电缆变压器中电压损失按下式计算：UT=UT%U2N/100= U2N（URCOS+UXSin）/100 （6）查表得: I2N =384.9，P=5200Kw，COS取0.6， Sin取0.65，=KxIN/I2N =（240.6+91.3）0.75/384.9=0.647 ，UR=P/10Sbc%=5200/10800%=0.65%，UX=将上述计算结果代入（6）式：V （7）因干线和支线的电缆主截面均为95 mm2,又因只带一台380Kw电动机，故按下面公式计算，线路总电压损失U1、2U1、2 =PeL2103/rU2S =3800.49103/42.5114095=0.4VU=UT+U1+U2=24.2+0.4=24.6114V 式中 114 允许电压损失，为额定电压的10%，V。所以符合规定要求,选择合理。其它设备电缆选型同上，选择结果见表1。表2 电缆选择一览表序号设备名称所选电缆型号、截面电缆长度（m）电缆允许电流（A）长时工作电流（A）1采煤机UCPQ- 395+125+46490320240.62工作面输送机UPQ- 350+116280、4601731463加压泵UCP- 350+1161017319.64乳化液泵U-350+11610、3017391.35转载机U-350+11630173816破碎机U-350+1162017333.27带式输送机U-350+116101732818调度绞车U-335+11010138289调度绞车U-325+1610113129回柱绞车U-335+11030138201051#移动变电站UGSP-3.6/6-335+316/3+Js180013859.31152#移动变电站UGSP-3.6/6-335+316/3+Js180013850.21253#移动变电站UGSP-3.6/6-335+316/3+Js130013840.71351#移变-7#启动器UPQ-395+12530260240.61452#移变9#启动器UPQ-370+1253020521464. 短路电流计算综采工作面短路电流计算图如附图所示，图中各电缆的型号与截面见上表，矿用高、低压电缆每公里的阻抗查表。下面以d1、d2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d1、d2点处于千伏级电网变压比较小，因此高压系统的阻抗不宜忽略。采区变电所母线前电源系统的电抗采区变电所至51#移动变电站高压电缆的阻抗高压系统总阻抗折算到移动变电站二次侧后的阻抗51#移动变电站变压器的阻抗d1点短路回路总阻抗：d1点最小两相短路电流：采煤机支线电缆阻抗d2点短路回路总阻抗d2点最小两相短路电流：其它短路点的计算结果见下表3表3 最小两相短路电流计算表序号计算范围短路点电缆截面及长度两相短路电流(A)截面(mm)长度(m)151#移变低压侧短路电流d135(高压)180045112采煤机电机处短路电流d29549028973乳化液泵电机处短路电流d3703043214刮板输送机后电机处d4705028185刮板输送机前电机处d57015021086加压泵电机处短路电流d650104400752#移变低压侧短路电流d735(高压移变低压侧短路电流d835(高压)130049289转载机电机处短路电流d95020366910破碎机电机处短路电流d105010387311转载破碎线路短路电流d117050432812带式输送机电机处短路电流d127050412513绞车线路最远点短路电流d137010509475.电气设备的选择1）高压配电箱的型号、参数选择：根据井下电气设备的选择原则，控制移变全部采用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；额定电压选择：选择 合格；额定电流选择：以控制51#移变的配电箱为例，选择 I 合格；额定断流容量校验：选择 合格；短路动稳定校验：其动稳定电流 合格；短路热稳定校验：其热稳定参数 Its2t=1022Iss2ti =4.6120.25 合格式中:Its高压配电箱2秒钟热稳定电流，由产品目录查出kA； Iss高压配电箱出口处三相短路电流：ti假想时间： 0.2高压配电箱固有分闸时间。2）低压电器型号的选择供电线路总开关和分路开关，一般选用低压自动馈电开关；对于需要经常正、反转运行的机械，如调度绞车等，一般选用可逆型磁力起动器；40kW及以上电动机的控制设备，应使用真空磁力起动器。当电缆长度不够或电路需要有分支时，则应选择电缆插销、电缆连接器或电缆接线盒。开关的保护装置要适应电网和工作机械对保护的要求：3）低压电器的电气参数选择开关的额定电压应不小于电网的额定电压；开关的额定电流应不小于所控设备的最大负荷电流。开关的额定分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流(对于用熔断器保护的电器不作此项校验)。开关的接线喇叭口数目要满足电网接线的要求，其内径要与电缆的外径相适应。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表4、表5所示。电气参数的选择和校验可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简要叙述其选择结果。根据采煤机额定电流240.6A、额定电压1140kV和型号的确定原则，确定选用SQD-400/1140J型矿用隔爆真空电磁启动器。其它自动馈电开关及电磁启动器的选择结果如表所示6.保护装置的整定计算低压保护装置主要有过负荷保护和短路保护两种，因开关的不同而设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。过负荷保护的动作值按照大于额定电流整定，短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。1）采煤机启动器的整定（1）过负荷保护的整定值应按电气设备的额定电流整定，其整定电流IOP.O应为IoP.O=IN=240.6A（2）启动器短路保护的整定值为其过负荷保护整定值的8倍，所以短路保护的实际整定值为IOP.S=240.68=1928A（3）校验灵敏度 满足要求2）51#移动变电站低压侧保护箱的整定（1）过负荷保护的整定移动变电站低压侧保护箱采用BKD-630/1140型隔爆低压保护箱，其过负荷保护装置采用热继电器，分别装在两路出线上。过负荷保护的动作电流调整范围为0.61倍的分路额定电流（240.6A），下面以采煤机出线分路为例整定其过负荷保护装置。过负荷保护的动作电流为式中 1.1考虑线路最大长时工作电流Ica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，则过负荷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 Ist.N.m干线负荷中启动电流最大的一台（或同时启动的多台）电动机的额定(或实际)启动电流； INre干线负荷中除启动电流最大的一台（或同时启动的多台）电动机外，其它用电设备的额定电流之和。保护箱短路保护的整定范围为500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500A，因此取短路保护的实际整定电流为2000A。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；其它自动馈电开关及电磁启动器的保护整定结果如表4所示表4 电磁启动器的保护整定序号设备名称启动器型号电机功率额定电流过流整定短路整定灵敏度校验1MG160/380-WDBQD1-400380 kW240.6A241A8241=19282897/1928=1.51.5合格2SGZ-630/400QJT-250/1140