3300v综采供电系统计算方法

1、第5章3300V供电系统计算结合实例，对3300V供电系统的计算方法作一阐述。5.1 已知资料1 .主要地质参数山西省晋城矿务局某矿高产高效综采工作面，属于 3号煤层，平土厚度为 6m,工作面 长225m,走向长2400m,平均倾角3° 5° , 一次平均采高约 3.1m,工作面进回风均采用双 巷布置方式，其中一条进风为顺槽皮带巷，另一条进风为设备及辅助运输巷，两进风巷之间每隔100n350m设一条联络巷。2 .工作面及顺槽巷道布置工作面及顺槽巷道布置如图5-1所示。图5-1综采工作面设备布置1-采煤机；2-刮板输送机；3-破碎机；4-转载机；5-ZK-2系统；6-煤电钻综

2、合保护装置；7、8、9-DQZBH-300/1140 型磁力起动器；10、11-西门子 8SK9256-5BA02型开关；12-西门子 8SK9256-5BA01 型开 关；13、14-BRUSH1500kVA-6/3.4kV 型移动变电站；15-KBSGZY-1000kV?A/6/1.2kV 型移动变电站；16-乳 化液泵、喷雾泵及其控制开关；17-轨道；18-带式输送机；19-液压支架1)工作面设备(1)采煤机，德国艾柯夫公司生产的EDW-450/1000L直流电牵引采煤机。总装机功率为1080kW 其中2台截割电动机，每台功率500kW 额定电压3300V,额定电流108A; 2台直流牵

3、引电动机，每台功率40kW，额定电压直流 520V,额定电流83A两台截割电动机同时起动。(2)工作面刮板输送机，采用德国HB公司制造的EKF1000HB28cB输送机，机头及机尾采额定功率为 200/400kW的双速电动机，其额定电压3300V,额定电流61/88.3A。2)顺槽机电设备(1)破碎机，采用德国 HB公司生产的SK-11/14型破碎机，其额定功率为175kW额定电压1140V,额定电流105A。(2)转载机，采用德国 HB公司生产的EKF1000HB28理转载机，其额定功率为175kVV额定电压1140V,额定电流105A。(3)顺槽带式输送机，采用淮南煤机厂的SSJ-1200

4、/400型输送机(共3部)，每部带式输送机额定功率为 2X 200k皿额定电压1140V,额定电流120.8A。带速3.15m/s ,带宽 1.2m。(4)乳化液泵，英国产 S200型2台，额定功率150kW,额定电压1100V，额定电流99A。(5)喷雾泵，WPZ-320/10型2台，额定功率75k皿 额定电压1140V,额定电流46.4A。(6)采煤机控制开关，采用德国西门子公司的8SK9256-5BA01型磁力起动器，额定电压3300V,额定电流400A。(7)刮板输送机控制开关，采用德国西门子公司的8SK9256-5BA02型磁力起动器，额定电压3300V,额定电流2X 400A (双

5、回路)。(8)移动变电站，采用 2台英国布拉什公司的 BRUSH1500kV A-6/3.4kV 移动变电站， 分别供电给采煤机和刮板输送机；采用 3台国产KBSGZY-6/1.2kV移动变电站，分别供电给 转载机、破碎机、泵站、带式输送机等设备。3.电压等级采区变电所送来高压 6kV,经过移动变电站分别向用电设备供电。(1) 3300V电压，采煤机和刮板输送机。(2) 1140V电压，转载机、破碎机、泵站、带式输送机。(3) 660V电压，绞车、水泵等(图中未画出来)。5.2 工作面移动变电站及配电点位置的确定根据巷道布置和生产设备的位置，各台移动变电站放置在不同的位置。向采煤机供电的1号移

6、动变电站，向刮板输送机供电的 2号移动变电站，向破碎机、转 载机、乳化液泵、喷雾泵供电的3号移动变电站放置在距离工作面350m的联络巷内，随着工作面的推进，当移动变电站距离工作面约100m时，将移动变电站移至下一个联络巷道内。向第二部、第三部带式输送机供电的 4号移动变电站，设置在第二、三部带式输送机机 头附近的联络巷道内。向第一部带式输送机供电的 5号移动变电站，设置在设备巷道内，离第一部带式输送机 机头约70nl工作面配电点开关等装在平板矿车上，离工作面50100m,随着工作面的推进与带式输送机机尾同时移动。5.3 综采工作面负荷统计及移动变电站的选择1 .负荷统计根据用电设备电压等级、设

7、备的布置位置，选用 5台移动变电站(不包括二次电压为 690V的移动变电站)，按移动变电站分组进行负荷统计，见表 5-1。表5-1综采工作面负荷统计供电设备用电设备及型号电动 机台 数额定功率/kW额定电压/V额定电流/A功率 因数cosN起动 电流In. st备注1年动变采煤机 EDW-450/1000L2+22XAC3300、2X0.852X截割电站500+2XDC520108+25.8In =电动40X831252.8机牵引电动机小结功率/kW1080加权平均功率因数0.852#移动变 电站刮板输送机EKF1000HB2802高速2X400低速2X200AC330088.361.00.8

8、5583281双速 电动 机小结功率/kW 加权平均功率因数8000.853年动变 电站破碎机SK-11/14117511401050.85766转载机 EKF1000HB280117511401050.85766乳化液泵S20011501100990.85643.5乳化液泵S20011501100990.85643.5喷雾泵 WPZ-320/10175114046.40.85喷雾泵 WPZ-320/10175114046.40.85小结功率/kW 加权平均功率因数8000.854年动变 电站带式输送机SSJ-1200/40022X 20011402X120.80.852X725带式输送机SS

9、J-1200/40022X 20011402X120.80.852X725小结功率/kW加权平均功率因数8000.855叫动变 电站带式输送机SSJ-1200/40022X 20011402X120.80.852X725其他56011402700.85集运巷小结功率/kW加权平均功率因数9600.75合计/kW44402 .移动变电站容量的选择由于采煤机（总装功率1080kW）、刮板输送机（800kW）单机容量较大，再考虑过电流保护装置灵敏系数要求，分别由1台移动变电站来供电。1） 1号移动变电站（向采煤机供电）人的白- KdePn1 1080计算谷重 Sca 1270.6kV?Acos wm

10、 0.85需用系数取1;加权平均功率因数取电动机的额定功率因数，即 0.85。选用英国 BRUSH1500kVA , 6/3.4kV 型移动变电站，SN=1500kV A > Sca=127.6kV A,满 足要求。2） 2号移动变电站（向刮板输送机供电）、1一曰KdePn1 800计算谷重Sca941.2 kV Acos wm0.85考虑移动变电站的通用性、互换性，仍选用英国 BRUSH1500kV A, 6/3.4kV型移动变 电站，SN=1500kV A>Sca=941.2kV A,满足要求。3号至5号移动变电站因为二次电压为1200V,其容量的计算、选用第 4章已介绍过，这

11、里不再计算。3） 4供电系统的拟定及设备选型1.供电系统的拟定(2)综采工作面供电系统如图3-3所示。图5-3综采工作面供电系统2. 3300V控制开关选型根据煤矿井下综采工作面电气设备原则，采煤机与刮板输送机的控制开关选型见表5-2。表5-2 3300V起动器选型用电设备选用开关备注型号额定电压/V额定电流/A采煤机8SK9256-5BA013300400一回路刮板输送机8SK9259-5BA0233002X4002台双回路开关3. 3300V电缆选型1）选型原则3300V电缆选型主要是依据电压等级、工作条件、使用环境等因素来确定。综采工作面应采用铜芯、不燃橡套电缆，经常移动的电缆应采用双屏

12、蔽型，并保证机械强度的要求。2）移动变电站至开关的干线电缆采用德国西门子公司的NYHSSYCY3 X 95型电缆，与西门子 8SK9型控制开关配套使用。该电缆在结构上有与各芯线同轴的接地保护导线，如果出现接地故障，生发相间短路之前，电缆即断电，实现超前切断。外同轴监测导线与钢丝编织套及保护接地线相连，以保证 在发生接地故障之前，及时探出进入电缆可穿透电缆保护套的外来导体。该电缆的绝缘套和保护套都采用以聚乙烯为主的热塑绝缘材料。3）采煤机电缆采用德国西门子公司的 NTSCGECRLWOD3 X 95型拖曳电缆，与西门子8SK9型控制开 关配合，可对电缆进行监控。 其绝缘层采用以乙丙橡胶为主体的合

13、成橡胶复合材料，绝缘电阻值高，抗热性强，热稳定性好，耐臭氧。外护套由氯丁橡胶制成，其抗撕裂、抗剪切能力 强，耐磨、耐油脂和抗化学品腐蚀能力强，阻燃性好。导线和绝缘层周围的导电橡胶屏蔽层 用于控制电场并防止出现危险的局部放电。4）刮板输送机电缆采用西门子公司的 NTSCGECWOEU3 X 35型电缆，其结构与采煤机电缆基本相似。5.5 6kV电缆截面选择1 .按长时允许电流选截面给采煤机、刮板输送机供电的移动变电站，选用 2条UGSP-3 X 50+25/3+js型电缆（新 型号为UYPJ-3.6/6-3 X 50+3X 25/3+3X 2.5）并联，其长时允许电流为I =2 x 170=34

14、0Ap采煤机的额定电流 ：Ini = 2X 108+2X 83X 500/3300 = 241.2A上式中500/3300为机载变压器的变压比。刮板输送机的额定电流：In 2= 2 X 88.3 = 176.6A1号、2号移动变电站低压侧总负荷电流：In I ni I n2=241.2+176.6=471.8A折算至6kV侧电流为： I In 山里 471.834236.8 aUin6高压电缆的允许电流Ip=2X170> I = 236.8A ,满足要求。2 .按经济电流密度校验考虑高压负荷的需用系数 Kde=0.75,则高压电缆长时负荷电流为：Ica= KdeE 1=0.75 X 23

15、6.8 = 177A取经济电流密度J=2A/mm2,则经济截面为：A Lca_ HL 88.5mm2J 2所选标准截面为：Ae= 2 x 50mm2>A=88.5mm 2,满足要求。5.6 3300V低压电缆选择（见表5-3）1.按长时负荷电流和机械强度要求初选电缆截面 表5-3按长时负荷电流与机械强度要求初选电缆截面负荷名称机械强度要求最小截面/mm2长时负荷电流/A长时负荷电流要求最小截面2/mm初选截面/mm2备注采煤机50241.29595325m刮板输送机3588.335352 X 100+2 X325m2.按允许电压损失选择电缆截面1)允许电压损失U p U2N 0.95U

16、N 3465 0.95 3300 330 V2)变压器及线路阻抗(1)移动变电站已知：额定容量 SN=1500kV A ,额定电压 U2n=3465V,二次额定电流|2n=255A ,阻抗 电压 u%=4.18%,负载损耗 Pn=7800W。22变压器每相电阻： -S。04162。变压器每相阻抗:变压器每相电抗:Ztu%小SN24.1834652100 1500 1030.3346 QXT.Z；一屋0.33462 0.041622 0.3320 a(2)给采煤机供电的干线及支线电缆阻抗干线电缆 NYHSSYCY3 X 95+-400m ,支线电缆 NTSCGE-弋 X 95+-325m, r0

17、 0.21Okm, x0 0.084 0/km。（3）给刮板输送机供电的干线及支线电缆阻抗干线电缆 NYHSSYCY3 X95+-400m, r00.21 Q/km , x00.084 Q/km ;0.565 o/km, x00.091支线电缆 NTSCGE-* 35 -2X 100m（机头）/2X235m°r0Okm。3)按允许电压损失选干线电缆截面 (1)采煤机供电系统变压器内部电压损失:Ut.31T Rt cosXT sinT3 222.3 0.04162 0.85 0.3320 0.526881V式中 I t222.3a3KdePn 10- 3U 2N c0s wm31 10

18、80 103 3300 0.85加权平均功率因数，取采煤机截割电动机的额定功率因数值。 支线电缆上电压损失：Ubicos NX bi sin nPn Lbi ro xotg n1080 0.325 0.21 0,084 0.6197 /3.3 27.87V 干线上允许电压损失：U pti U p Ut Ubi 330 81 27.87 221.13V 干线电缆需要的最小截面：Ati minKdePnLi 103sc Uti Un wm1 1080 400 103215.5mm242.5 221.13 3300 0.9Ati min =15,5mm2< Aca =95mm2 ,所选电缆满足

19、电压损失的要求。(2)刮板输送机供电系统 变压器内部电压损失：UT V3IT Rtcos TXT sin T3 2 88.3 0,04162 0.85 0.3320 0.526864.32 V 支线电缆上电压损失:Ubi3Ibi Rbi cos n Xbi sin nPnLr r°x°tg n800 0.325 0.565 0.091 0.6197 /3.3 48.96V 干线上允许电压损失：U pti U p Ut Ubi 330 64.32 48.96 216.72V 干线电缆需要的最小截面：Kde PnLti1031800 400 1032Ati min 11.7 m

20、mscUtiUN wm42.5216.72 33000.9Ati min=11,7mm2< Aca =95mm2,所选电缆满足电压损失的要求。3.按电动机起动时电压损失校验电缆截面1)采煤机供电系统(1)起动回路各元件阻抗采煤机电动机为双电动机同时起动，cos st =0,4 。额定起动电流INst 2 5.8 108 AU3300起动时每相阻抗Zst 一匚 3300 1.5208 Q. 3INst 3 2 5.8 108起动时每相电阻RstZst cos st 1.5208 0.4 0.6083 ?起动时每相电抗Xst Zst sin st 1.5208 0.9165 1.3938 a

21、 3300V 电缆的阻抗RWRtlRbl 1.18r0Ltl 1.18r0Lbl1.18 0.21 0.4 1.18 0.21 0.325 0.1797a式中1.18由25c折算至65c时的系数。XW Xtl Xbl X0Ltlx0 Lbl0.084 0.4 0.084 0.325 0.0609? 移动变电站RT0.04162 q； XT 0.3320 Q(2)起动回路总阻抗R R RWRst 0.04126 0.1797 0.6083 0.8293?XXTXWXst 0.33200.0609 1.39381.7867 a(3)采煤机起动时,实际起动电流IstU 2N2R3465.3 -.0.

22、82932 1.786721015.6A(4)采煤机起动时的端电压Ust3I stZst .3 1015.61.5208 2675.1V> U pst min =0.75U N =2475V所选电缆满足采煤机起动时的要求。2)刮板输送机供电系统刮板输送机供电系统如图 5-4所示，刮板输送机起动时，2台电动机低速同时起动，起动后，2台电动机被切换到高速同时运行，低速起动时的功率各为 200kW,高速运行时各为400kW。起动回路等值阻抗如图 5-5所示。图5-4输送机供电系统2 口州4图5-5输送机电动机起动等值阻抗回路RT、XT-变压器阻抗；Rtl、Xtl-干线电缆阻抗；Rbl1、Xbl

23、1-给刮板机机头电动机供电的支线电缆每相阻抗；Rsti、X st1-刮板输送机机头电动机起动阻抗；Rbl2、Xbl 2 -给刮板输送机机尾电动机供电的支线电缆每相阻抗；Rst2、X st2 -刮板输送机机尾电动机起动阻抗(1)各元件阻抗刮板输送机电动机低速起动时功率因数cos st =0,4o额定起动电流INst起动阻抗:Zst1Zst2ZstUnEst3300 6.780 3 281Rst1Rst2RstZst cosst 6.78 0.4 2.712 QXst1X st 2XstZst sinst 6.78 0.9165 6.2139 Q0.21 q/km , x0 0.084 Q/km

24、;支线电缆NTSCGE 3X35-2X 100m（机头）/2 X 235m。r00.565 给刮板输送机供电的3300V干线电缆 NYHSSYCY3 X 95+-400m, r0/km, x00.091 Q/km o干线电缆：Rl1.18r°Ltl1.180.210.4 0.09912 qXtlX0Lst0.0840.40.0336 Q机头支线电缆:Rbn1.18r0L11.180.565 0.1 0.06667 Q机尾支线电缆:X bl1x0L10.091 0.1 0.0091 Rbl21.18r0L2 1.18 0.565 0.325 0.2167 QX bl2x0L2 0.09

25、1 0.325 0.02958 a变压器每相阻抗值0.3320 Q变压器每相电阻Rt0.04162 q；变压器每相电抗XT(2)机头、机尾电缆和电动机合成阻抗乙zbl1zst10.06667j0.00912.712j6.21392.7787j6.2236.8152ej65.9z2zbl2zst20.2167j0.029582.712j6.21392.9287j 6.2435C CCCC j64.96.8963ezz 2.7787 j6.223 2.9287j6.2435两阻抗并联 z12 乙 z22.7787 j6.2232.9287 j 6.24351.427 j3.1164 3.4275e

26、j65"(3)变压器输出起动回路总阻抗z zT ztlz120.04162 j 0.33200.09912 j 0.03361.427 j 3.1164= 1.5678 j 3.482 3.8187ej65.8其大小(绝对值)Z 3.8187 a (4)变压器输出的起动电流I T stU 2 N3Z34653 3.8187ej65.8j65.8523.9e A变压器输出起动电流为：ITst 523.9 a(5)刮板输送机机尾电动机的起动电流I st24Ziz2I T st6.8152ej65.92.7787 j 6.2232.9287 j 6.2435523.9ej65.86.815

27、2ej65.913.711ej654523.9ej65.8260.4ej65.3刮板输送机机尾电动机起动电流的绝对值为260.4A。(6)机尾电动机实际起动电压Ust由Ist2Zst2 <3 260.4 6.780 3058V > U pst min =0.75 x 3300=2475V刮板输送机供电系统电缆截面满足机尾电动机起动的要求。5.7 3300V系统短路电流的计算及开关分断能力校验1 .采煤机供电系统短路电流计算1)短路点的选定为了校验开关的分断能力和过流保护灵敏系数，选移动变电站二次侧出线端为第一短路点Si,采煤机电动机进线端为第二短路点S2。2)各元件阻抗计算(1)电

28、源系统电抗已知：采区变电所三相短路容量为37.9MV AoU 2r3 42电源系统电抗：Xsv 汉 0.305 qySbr37.9(2)高压电缆的阻抗采用2条UGSP-3 X 50型6000V高压电缆并联，其阻抗r0 =0.37 Q/km , x0 =0.08 Q/km ,折算到3300V侧为:21 U ar21RW1.18r0LW吧 1.18 0.37 2.2 2 UaM221 Uar21Xwx°Lw晅 0.08 2.2 2 Uar1223.46.323.40.140 Q6.30.02563 Q(3)移动变电站阻抗变压器每相电阻RT0.04162 Q；变压器每相电抗XT 0.332

29、0 Q(4)给采煤机供电的干线、支线阻抗RWlRtiRbi1.180匕|1.18r°Lbi1.18 0.21 0.4 1.18 0.21 0.325 0.1797 a式中1.18由25c折算至65c时的系数。X tl Xbl X0LtlX0 Lbl0.084 0.4 0.0843)短路电流计算0.325 0.0609?(1)S1点短路电流(3)I s13;U 2N2R式中Rt 0.140346522,3 918160.66260.04162 0.1816 a2912 AXsyXW XT0.305 0.02563 0.3320.6626 Qi32)3 (3)31s10.866 2912

30、2522 a(2)S2点短路电流iS3)U 2N2R34653 936132 0.723522474A式中 R RW Rt RWl 0.140 0.04162 0.1797 0.3613 QX Xsy Xw Xt Xwi 0.305 0.02563 0.332 0.0609 0.7235 QlS2)15(2) 0.866 24742142A22 .刮板输送机供电系统短路电流计算第3短路点S3选在机尾电动机进线端。用二相短电路电流来校验保护装置的灵敏度。1)各元件电阻抗电源系统阻抗、高压电缆阻抗、移动变电站阻抗同前，即(1)电源系统阻抗 Xsy 0.305 q(2)高压电缆阻抗RW0.140 a

31、； XW 0.02563 Q(3)移动变电站阻抗 Rt0.04162 q；XT0.3320 Q(4)刮板输送机3300V电缆阻抗干线电缆：Rtl 1.18r0Ltl1.18 0.21 0.4 0.09912 aXtl x0Lst 0.084 0.4 0.0336 Q机尾支线电缆：Rbl2 1.18r0L2 1.18 0.565 0.325 0.2167 QXbl2X0L20.091 0.3250.02958 a2)短路回路总阻抗R RW Rt Rtl Rbl 0.140 0.04162 0.09912 0.2167 0.4974 aX Xsy Xw Xt Xtl Xbl20.305 0.025

32、63 0.332 0.0336 0.02958 0.7258 Q3 ) S3点短路电流s3U 2N3 . R 2 X34653、0.49742 0.725822274 A2 2), 3 (3)_。3)一 I1；0.866 22741969 A23 .开关分断能力校验3300V低压开关分断能力校验(见表 5-4)表5-4 3300V低压开关分断能力校验开关型号 ri>分断能力/a分断最大电流校验结论8SK9256-5BA01采煤机控制开关20000 > I s32912符合要求8SK9256-5BA02刮板输送机开关320000 > I s1 2912符合要求注：英国BRUSH

33、1500kV A移动变电站低压侧无馈电开关，二次侧短路由一次侧SF6高压开关动作,切除电源。4 .8过流保护装置的整定与校验1.过流保护装置的整定原则(1)过载保护动作电流整定值I sb.o主要躲开电动机的额定电流1M.N ,即取1 sb.o 1.05 1 M .N(2)过电流速断保护装置动作电流整定值1sbr主要躲开最大工作电流，即躲开电动机的起动电流IstM ；保护供电干线时，躲开最大容量电动机的起动电流1stM与其他正常运转st.st.负荷额定电流之和IN，即Isb 1.1(Ist.MIn)2. 3300V控制开关过电流保护的整定计算1)采煤机的控制开关过流保护装置的整定 过载保护动作电

34、流整定1sbo 1.05IM N 1.052 108 2 83 -500253A3300 过电流速断保护动作电流整定, 一八,、5001sb 1.1 (IstM In) 1.1 (2 5.8 108 2 83) 1405A3300810西门子8SK9型开关过流(速断)保护是按过载保护的倍数进行整定的，一般为 倍，所以取速断保护1sb 81sb.。，小于8 1sb.。的过电流，由过载保护装置动作。2)刮板输送机控制开关过流保护装置的整定高速开关过载保护整定值Isb.o1.051M.N 1.05 88.3 92.7 a速断保护整定值低速开关过载保护整定值速断保护整定值I sb 8I sb.oIsb.o 1.05Im.n 1.05 66.169.4aI sb 8I sb.o3 .移动变电站低压侧保护装置整定计算所用的BRUSH移动变电站二次侧无过载保护，其过电流（速断）保护整定值应略大于