综采工作面供电设计及整定计算

综采工作面供电设计及整定计算,牛海明,一、工作面负荷统计,二、供电系统拟定,三、移动变电站的选择,四、高压电缆的选择,1、电缆截面选择:按经济电流密度初选电缆经济截面,2、电缆截面校验,a、按长时允许温升校验,b、按允许电压损失校验,c、热稳定性校验,五、低压电缆的选择,1、按长时允许负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面,2、按允许电压损失校验电缆截面,六、短路电流计算,七、高压开关整定,八、低压开关整定,一、工作面负荷统计：,工作面电源取至500m外92盘区变电所，电源电压为6KV，工作面用电设备采用660V和1140V两种电压等级供电，煤电钻及照明采用127V电压供电。根据供电系统拟定原则初步拟定以下供电系统：由工作面高压隔爆配电装置向三台移动变电站馈出6KV高压电源，再由移动变电站向工作面各用电负荷供出所需不同等级的低压电源。1#移动变电站负责为进风巷第一、二部伸缩胶带运输机(125KW)、乳化液泵站(110KW)及喷雾泵站(55KW)供电；2#移动变电站负责为工作面采煤机(598.5KW)供电；3#移动变电站为工作面刮板运输机200KW)、转载机(132KW)及破碎机(110KW)及供电。回风绞车及瓦斯抽风系统660V电源由92盘区变电所提供。详见92XXX综采工作面供电及接地系统图。,二、供电系统拟定,根据拟定的供电系统计算三台移动变电站的容量分别为1、1#移动变电站需用容量计算(胶带运输机、泵站及喷雾泵站):,因此，1#移动变电站选用KBSGZY-500型移动变电站。其额定容量：,Kx需用系数Pe所带设备额定功率之和COSpj加权平均功率因数，取COSpj0.7；,（综采技术手册P1433）,三、移动变电站的选择,满足使用要求。,2、2#移动变电站需用容量计算(采煤机):,因此，2#移动变电站选用PF4-750型移动变电站。其额定容量为：,3、3#移动变电站需用容量计算(刮板运输机、转载机及破碎机):,因此，3#移动变电站选用PF4-750型移动变电站。其额定容量为：,满足使用要求。,满足使用要求。,1、从92盘区变电所到92XXX工作面进风高压开关6KV高压电缆的选择：（1）电缆截面选择按经济电流密度初选电缆经济截面：SJ=Ifh/J(经济电流密度：导线截面影响线路投资和电能损耗，为了节省投资，要求导线截面小些；为了降低电能损耗，要求导线截面大些。综合考虑，确定一个比较合理的导线截面，称为经济截面积，与其对应的电流密度称为经济电流密度。经济电流密度就是使输电导线在运行中，电能损耗、维护费用和建设投资等各方面都是最经济的。根据不同的年最大负荷利用小时数，选用不同的材质和每平方毫米通过的安全电流值。,四、高压电缆的选择,经济电流密度按年最大负荷利用时间/h电缆：3000h以内铝1.92A/mm2铜2.50A/mm230005000h铝1.73A/mm2铜2.25A/mm25000h以上铝1.54A/mm2铜2.00A/mm2架空线路：3000h以内铝1.65A/mm2铜3.00A/mm230005000h铝1.15A/mm2铜2.50A/mm25000h以上铝0.90A/mm2铜1.75A/mm2,经济电流密度：J=2.25其年最大负荷利用小时数为5000小时,所以经济截面：,取电缆标准截面Sjb=50mm2因此初选MYPTJ-6-350+125型矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，其主芯线截面为S=50mm2。,长时工作电流Ifh：,（综采技术手册P1436）,（2）电缆截面校验a、按长时允许温升校验：在环境温度+25C时，Iy=173AIg=137.2A导体长期允许电流是根据热平衡来计算的，也就是导体在通过电流时产生的热量和工作环境中散失掉的热量相等时，导线的温度最高不能超过某一限定值时导体通过各电流。这一限定值会根据环境的不同来选择，例如导体表面附着有绝缘材料时，不能超过绝缘材料的允许温度；,b、按允许电压损失校验：从工业广场35kv变电所至二水平中央变电所6KV120mm2-1800m，高压电缆电压损失：K每兆瓦公里负荷距电缆中电压损失的百分数；(煤矿电工手册第二分册下P352)P电缆输送的有功功率；L电缆长度从二水平中央变电所到92盘区变电所6KV95mm2-1700m，高压电缆电压损失：从92盘区变电所到92XXX工作面06-025#高开6KV50mm2-500m，高压电缆电压损失：从工业广场35Kv变电所到92308工作面高压开关处6KV高压电缆电压总损失：U=U1+U2+U3=5.47,c、热稳定性校验：从地面35KV变电所至92308工作面高压开关进线侧三相最大稳态短路电流：92308工作面高压开关进线侧接口阻抗：最大运行方式下：Xmax=1.6568+0.080.5=1.6968最小运行方式下：Xmin=1.7068+0.080.5=1.7468最大运行方式下：,最小运行方式下：,按工作面高开高压进线侧的三相最大稳态短路电流进行电缆热稳定校验：,Sdmin电缆的最小热稳定截面，mm2；C热稳定常数，取93.4；（煤矿电工手册第二分册下P350）Tjmax短路电流可能存在的最大假想时间，取0.25S。,（综采技术手册P1471）,故所选MYPTJ-6-350+125型矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，满足使用要求。,2、从92XXX工作面高压开关到PF4-750移变的电缆选择（按3#移变选择）。（1）电缆截面选择初选MYPTJ-6-350+125型矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，其主芯线截面为S=50mm2（选择方法同上）。（2）电缆截面校验a、按长时允许电流校验：在环境温度+25C时，Iy=173AIg=137.2Ab、按允许电压损失校验：,（3）热稳定性校验：从地面35KV变电所至92308工作面3#移变高压进线侧三相最大稳态短路电流：,按移变高压进线侧的三相最大稳态短路电流进行电缆热稳定校验：,故所选MYPTJ-6-350+125矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆满足使用要求。,电压总损失：U=U1+U2+U3+U4=6.0067,五、低压电缆的选择,1、按长时允许负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面：电缆干线按不小于上述所选负荷支线截面选择。2、按允许电压损失校验电缆截面：a、1#变压器第一路负荷（顺槽一部125KW皮带机）低压电缆截面校验低压电网允许电压损失：综采工作面设备可以允许正常运行电压损失不超过额定电压10Uy=E2e0.9Ue（综采技术手册P1437）E2e变压器二次额定电势,VUe电网额定电压，V660V电网：Uy=6900.966096V1140V电网：Uy=11900.91140164Vb、第一路负荷支线电缆电压损失：,c、变压器内部电压损失：（综采技术手册P1438）,变压器负荷系数；,P变压器短路损耗（综采技术手册P1524）,变压器内部电压损失：,变压器内部电阻压降百分数；,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压降百分数；,d、第一路负荷干线电缆许电压损失：,第一路负荷干线电缆要求最小截面：,D铜电缆芯线导电系数，D=42.5m/mm2,因此1变压器第一路负荷所选干线、支线电缆满足使用要求。其余低压电缆按上述方法进行校验，满足使用要求。,（综采技术手册P1462）,1、1#变压器二次侧出口处的两项短路电流Id1计算：变压器二次电压690V，容量500kVA，系统短路容量按100MVA计算；根据煤矿整定计算实施细则附录二表1，系统电抗Xx=0.00486kV电缆：Lg=0.5km；查附录二表2得，R0=0.412/km，X0=0.075/km；高压电缆电阻、电抗：Rg=0.4120.5km=0.206Xg=0.0750.5km=0.0375变压器电阻、电抗：Rb1=0.0068，Xb1=0.0427，煤矿整定计算实施细则P98R=Rg/Kb12+Rb1=0.206/8.72+0.0068=0.0095X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0048+0.0375/8.72+0.0427=0.048Kb1变压器变压比，Kb1=8.7,六、短路电流计算,1.1一部DSP-1063/1000皮带机电机处的短路电流Id4计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.5km；MY50mm2，Lz2=0.006km；查得：MY70mm2电缆电阻、电抗为R0=0.315/km，X0=0.078/km；MY50mm2电缆电阻、电抗为R0=0.448/km，X0=0.081/km；Rz1=0.3150.50.1575，Xz10.0780.50.039Rz2=0.4480.0060.0027，Xz20.0810.0060.0005R=0.0095+0.15750.00270.17X=0.048+0.0390.00050.0875,1.2、一部DSP-1063/1000皮带机卷带电机处的短路电流Id5计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.502km；MY16mm2，Lz2=0.002km；MY6mm2，Lz3=0.035km；MY16mm2电缆电阻、电抗为R0=1.37/km，X0=0.09/km；MY6mm2电缆电阻、电抗为R0=3.69/km，X0=0.095/km；,计算方法同I,1.3、二部DSP-1063/1000皮带机电机处的短路电流Id6计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.051km，MY50mm2，Lz2=0.006km；,1.4、二部DSP-1063/1000皮带机卷带电机处的短路电流Id7计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.052km；MY16mm2，Lz2=0.002km；MY6mm2，Lz3=0.035km；,1.5、3#乳化液泵电机处的短路电流Id8计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.018km；MY50mm2，Lz2=0.02km；,1.6、2#喷雾泵电机处的短路电流Id9计算：计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.02km；MY50mm2，Lz2=0.008km；,I=6409.8A,I=5789.17A,I=2062.33A,I=6111.9A,2、2#变压器二次侧出口处的短路电流Id2计算：变压器二次电压1200V，容量750kVA，系统短路容量按100MVA计算；根据煤矿整定计算实施细则附录二表1，系统电抗Xx=0.01446kV电缆：Lg2=0.505km；R0=0.412/km，X0=0.075/km；高压电缆电阻、电抗：Rg=0.4120.505=0.208Xg=0.0750.505=0.0379变压器电阻、电抗：Rb1=0.0111,Xb1=0.11695,R=Rg/Kb12+Rb1=0.208/52+0.0111=0.0194X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0379/52+0.11695=0.133,2.1、采煤机切割电机处的短路电流Id10计算：两趟MYP95mm2电缆并联，Lz1=0.361km，7型95mm2，Lz2=0.25km；I=2472.41A,2.2、采煤机行走电机处的短路电流Id11计算：两趟MYP95mm2电缆并联，Lz1=0.361km；MYP70mm2，Lz2=0.01km；BP70mm2，Lz3=0.26km；I=2251.67A,3、3#变压器二次侧出口处的短路电流Id3计算：变压器二次电压1200V，容量750kVA，系统短路容量按100MVA计算；查煤矿整定计算细则附录二表1，系统电抗Xx=0.01446kV电缆：Lg3=0.51km；R0=0.412/km，X0=0.075/km；高压电缆电阻、电抗：Rg=0.4120.51=0.21Xg=0.0750.51=0.0383变压器电阻、电抗：Rb1=0.0111，Xb1=0.11695,R=Rg/Kb12+Rb1=0.21/52+0.0111=0.0195X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0383/52+0.11695=0.133,3.1破碎机电机处的短路电流Id12计算：两趟MYP70mm2并联，Lz1=0.363km，MYP50mm2，Lz2=0.05km；I=2638.3A,3.2转载机电机处的短路电流Id13计算：两趟MYP70mm2并联，Lz1=0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.03km；I=2725.38A,3.3SGZ-730/400刮板运输机机尾处电机的短路电流Id14计算：两趟MYP70mm2并联，Lz1=0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.25km；I=1963.64A,4、瓦斯泵站最远端的电机短路电流Id15计算：MY70mm2,Lz1=0.382km；MY50mm2,Lz2=0.015km；I=1718A,5、回风绞车最远端的电机短路电流Id16计算：MY70mm2,Lz1=1.54km；MY6mm2,Lz2=0.003km；I=653.31A,七、高压开关整定,2、过载延时保护整定所选BGP9L-6型矿用高压隔爆配电装置的电流互感器变流比为200/5=40，过载延时保护整定：Iz=192.46/40=4.81A实际整定取Iz=5A过载延时时间整定：取0.5s；3、短路速断保护整定按最大电动机启动，其它电机正常运行时来考虑，其计算整定电流为：,1、最大负荷电流为,取I=12A，则动作电流：Idz=1240=480A4、灵敏系数校验按3#移动变电站二次出线端的最小两相短路电流来校验，其灵敏系数为：,5、高开实际整定值为Iz=5A过载延时0.5sIz=12A灵敏度为：K1=1.86,，满足要求；,1、1#BKD20-400Z馈电开关过流、短路保护整定：DSP-1063/1000型皮带机（125KW）电机的额定电流为：Ie=144A,额定启动电流IQe=936A，张紧绞车（4KW），Ie=5.4A；过流整定：I算LZ=Ie=144+5.4=149.4A，实际整定取ILZ=150A；短路整定：I算dZ=IQe+KXIe/ILZ=(936+0.965.4)/150=6.27倍，实际取Idz=7倍灵敏度校验：K1=Id4/Idz=1803.96/7150=1.721.5，满足灵敏度要求；（5#）馈电开关整定同上。2、9#BKD20-400Z馈电开关过流、短路保护整定：RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的额定电流为：Ie=115.6A，额定启动电流：IQe=693.6A，WPZ-320/6.3型喷雾泵（55KW）的额定电流为：Ie=59.4A；过流整定：I算LZ=Ie=115.6+59.4=175A，实际整定取ILZ=180A，短路整定：I算dZ=(IQe+KXIe)/ILZ=693.6+59.4/180=4.18倍，实际整定取Idz=5倍；灵敏度校验：K1=Id8/Idz=6111.9/5180=6.791.5，满足灵敏度要求。,八、低压开关整定,6、12#QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的额定电流为：Ie=115.6A，过流整定：I算LZIe=115.6A，实际整定取ILZ=120A，短路整定：Idz=8倍；灵敏度校验：K2=Id8/Idz=6111.9/8120=6.371.2满足灵敏度要求,（10#、11#）QBZ-200低压开关过流、短路保护整定值同上。7、14#QBZ-80低压开关的过流、短路保护整定：WPZ320/6.3型喷雾泵（55KW）的额定电流为：Ie=59.4A，过流整定：I算LZIe=59.4A，实际整定取ILZ=60A，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id9/Idz=6409.8/860=13.351.2，满足灵敏度要求；（13#）QBZ-80低压开关过流、短路保护整定值同上。8、15#QBZ-400/1140低压开关的过流、短路保护整定：MG250/600-AWD型采煤机切割电机（2250KW）额定电流为：Ie=176A,调高电机（18.5KW）的额定电流为：Ie=12A；过流整定：I算LZIe=（2176）0.9+12=328.8A，实际整定取ILZ=320A，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id10/Idz=2472.41/8320=0.971.2，小于灵敏度系数，靠过载延时进行保护。,9、16#QBZ-400/1140低压开关过流、短路保护整定：MG250/600-AWD型采煤机行走电机380V（240KW）额定电流为：Ie=72A,折算至1140V其额定电流为：Ie=24A，过流整定：I算LZIe=224=48，实际整定取ILZ=50，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id11/Idz=2251.67/850=5.631.2，满足灵敏度要求；10、17#BQD23-315/1140低压开关的过流、短路保护整定：PCM-110型破碎机（110KW）的额定电流为：Ie=80.3A，过流整定：I算LZIe=80.3，实际整定取ILZ=80，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id12/Idz=2638.3/880=4.121.2满足灵敏度要求。11、18#BQD23-315/1140低压开关的过流、短路保护整定：SZB-764/132A型转载机（132KW）的额定电流为：Ie=96.2A，过流整定：I算LZIe=96.2，实际整定取ILZ=100，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id13/Idz=2725.38/8100=3.41.2，满足灵敏度要求；12、19#QJZ-2200/1140双速开关过流、短路保护整定：SGB-730/400型运输机（2100/200KW）的额定电流为：Ie=290.8/125.6A过流整定：低速单路I算LZIe=90.8A，实际整定取单路ILZ=90，高速单路I算LZIe=125.6A，实际整定取单路ILZ=130，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id14/Idz=1963.64/890=2.731.2，满足灵敏度要求；,13、20#QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：ZWY-60/90型瓦斯泵站（90KW）的额定电流为：Ie=102.7A，过流整定：I算LZKXIe=102.7A，实际整定取ILZ=110A，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id15/Idz=1718/8110=1.951.2，满足灵敏度要求；（21#、22#）QBZ-200低压开关过流、短路保护整定值同上。14、23#QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：JD-11.4型调度绞车7部（11.4KW）额定电流为：Ie=13.7A，过流整定：I算LZKXIe=0.5713.7=47.95A，实际整定取ILZ=50A，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id16/Idz=653.31/850=1.631.2，满足灵敏度要求；15、31#QBZ-80低压开关的过流、短路保护整定：JD-11.4型调度绞车（11.4KW）额定电流为：Ie=13.7A，过流整定：I算LZIe=13.7A，实际整定取ILZ=30A，短路整定：Idz=8倍灵敏度校验：K2=Id16/Idz=653.31/830=2.721.，满足灵敏度要求；（2530#）QBZ-80低压开关过流、短路保护整定值同上。,九、移变低压侧馈电开关整定1、1#KBSGZY-500KVA变压器低压侧BKD-500/1140总馈电开关整定：过载整定(倍)：,实际整定：n1=0.6（低压总馈电开关额定电流Ie=500A）；短路整定(倍)：,实际整定：n2=3灵敏度校验：K1=Id1/Idz=7050.77/3500=4.71.5，满足灵敏度要求；2