ZF2808综放工作面供电设计

1、 目 录一、工作面概况1二、工作面供电负荷计算21、 工作面负荷统计22、 工作面设备主要技术参数3三、负荷分类72、变压器容量选型计算83、移动变电站选型结果9四、开关选型101、移动变电站的高低压开关均使用移变自身配套的设备102、低压馈电开关的选择10五、供电电缆的选择111、高压电缆的选择原则112、高压回路电缆的选择与验算133、低压电缆的选择与验算164、电缆选型汇总17六、工作面供电设备整定值计算181、整定值计算182、短路回路阻抗计算203、变压器的过流保护254、变压器的速断保护26七、工作面供电系统设备汇总28ZF2808综放工作面供电设计一、工作面概况ZF2808综采工

2、作面位于401采区二水平北翼，生产方式为综采机械化放顶煤。工作面长90.7米，顺槽长度1467米，方位角90°，割煤用MG300/700-WD型双滚筒采煤机，工作面采用两套SGZ800/400型刮板输送机支架前后运煤，经转载机运送到顺槽伸缩带式输送机。电源引自井下401采区第二变电所，电压等级为10KV，该工作面主要设备电压等级采用1140V电压，辅助设备电压等级为660V，照明信号综保用127V电压供电。工作面的低压配电点馈电开关、启动器全部固定在转载机中部槽盖板上。二、工作面供电负荷计算：1、 工作面负荷统计ZF2808综放工作面供电负荷统计表序号设备名称型号功率(kw)电压（V

3、）合计（kw)1采煤机MG300/700-WD70011407002前部刮板输送机SGZ800/40040011404003后部刮板输送机SGZ800/40040011404004转载机SZZ900/40040011404005破碎机PLM220025011402506乳化泵BRW550/31.5355×4114014207喷雾泵（冷却泵）BPW315/6.355×2660110工作面设备功率合计36808可伸缩胶带输送机SSJ1200/2×315315×211406309皮带机附属设施28.566028.510空气压缩机1321140132钻机2*55

4、660110排水泵2*20066040011排水泵15×4+4566010512调度绞车25×36607513无极绳绞车756607514照明信号综保4×412716顺槽设备功率合计1571.5合 计5251.5表1-1注：、皮带机附属装置（28.5KW）：皮带机油泵二台，8KW；冷却水泵一台，1.5 KW；皮带机张紧装置，7.5 KW；皮带机卷带装置，7.5 KW；控制装置4 KW；、水泵共五台，运输顺槽3台15 KW，回风顺槽安装一台15 KW和一台大流量水泵45 KW，共计105 KW；、运输顺槽安装3台25 KW调度绞车，回风顺槽安装一台无极绳绞车75 K

5、W，共计150 KW；、照明、信号等安装四台4 KW的综合保护装置，运输顺槽三台，回风顺槽一台。2、 工作面设备主要技术参数（1）MG300/700-WD型采煤机主要技术特征表表2-2-1 项目技术特征单位型号MG300/700-WD采高2.03.6m适应媒质硬度f 4煤层倾角35°截深800mm滚筒直径2000mm牵引方式交流变频调速齿轮销轨式无链式牵引力500300 kN牵引速度08.613.9m/s链条规格销轨滚筒转速28r/min摇臂长度2300mm卧底量376mm电动机型号YBC-300D功率300kW台数1台电压1140 V冷却方式水冷（2）SGZ800/800型刮板输送

6、机主要技术特征表表2-2-2 项目技术特征单位型号SGZ800/800设计长度200m出厂长度200 m运输能力1500 t/h链速1.1m/s电动机型号YBSd-400/200-4/8功率400kW转速1485/735 r/min电压1140 V布置方式平行布置中部槽规格（长×宽×高）1503×800×333mm圆环链规格（d×t）34×126-Dmm链中心距200mm刮板链形式中双链刮板间距1008mm紧链方式闸盘紧链制造厂家张家口煤矿机械有限公司（3）ZF9200/18/33中部液压支架支架高度： 18503300 mm支架宽度

7、： 14301600 mm支架中心距： 1500 mm初撑力： 7754KN（P=31.5MPa）支架工作阻力： 9200 KN（P=37.37MPa）支护强度： 1.131.15Mpa移架步距 800mm泵站压力 31.5MPa操纵方式： 本架操纵重量 28t/架（4）ZFG9200/19/33过渡液压支架高度 19003300mm中心距 1500mm宽度 14301600mm处撑力 P =31.5MPa工作阻力（P=37.37MPa） 9200kg支护强度 1.05MPa底座平均压力 2.9MPa 移架步距 800m操作方式 本架操作（5）ZFTZ13000/23/34中置式端头支架组高度

8、： 23003400mm单架宽度： 710mm整架宽度： 25102850mm处撑力 P =31.5MPa工作阻力（P=39.7MPa）： 13000kN支护强度 0.45MPa移架距离 800mm（6）SZZ900/400型转载机，其主要技术参数如下：转载机设计长度： 60m输送能力： 2000t/h中部槽内槽宽： 900mm装机功率： 400kw（双速电机）刮板链速度： 1.75m/s圆环链规格： 34×126mm（7）破碎机PLM2200型破碎机，其主要技术参数如下：破碎能力： 2200t/h电机功率： 250kw外形尺寸： 4500×2930×1910（长

9、×宽×高）最大输入块度： 1200×1180×长度不限（8） SSJ1200/2×315伸缩型强度胶带输送机，其主要技术参数如下：带宽： 1200mm带速： 2.5m/s输送能力： 25003000t/h功率： 2×315kw运输倾角： 小于10度电源电压： 1140V（9）BRW550/31.5型乳化泵，其主要技术参数如下:额定流量： 550L/min额定压力： 31.5Mpa工作容量： 3000L电机功率： 355kw电机电压： 1140V三、负荷分类1、设备负荷供电方案拟定：1号移动变电站所带负荷：采煤机、前刮板输送机、两台乳化

10、泵，合计：700+400+2*355=1810 KW，实际最大功率1455 KW； 2号移动变电站所带负荷：后刮板输送机、转载机、破碎机，两台乳化泵，合计：400+400+250+2*355=1760 KW，实际最大功率1405 KW； 3号移动变电站所带负荷：皮带机一部驱动2×315 KW，空压机132 KW，合计：2*315+132=762KW； 4号移动变电站所带负荷：皮带机头660V电源，皮带机驱动附属装置28.5 KW，调度绞车3×25 KW，水泵3×15 KW；喷雾泵2×55照明信号综保3×4 KW，供回顺信号4 KW，水泵15+4

11、5 KW，无极绳绞车75 KW，合计：299.5 KW；考虑到工作面防灭火使用设备功率110KW，工作面最大涌水时增加两台大流量水泵，总功率400KW，合计：28.5+3*25+4*15+2*55+4*4+45+75+2*55+2*200=919.5KW。2、变压器容量选型计算：由于一台用电设备的额定容量往往大于实际的负荷容量，一组用电设备中根据生产的需要，所有设备不可能同时工作；同时工作的设备，其最大负荷出现的时间也不相同，所以所有用电设备的实际负荷总容量总是小于其额定容量的总和。所以采用需用系数法计算工作面实际容量： （式 2-2-1）式中：S移变计算容量，kVA; 所有用电设备额定功率之

12、和； 电动机的加权平均功率因数，查表得出综采工作面加权平均功率因数取0.7； 需用系数。综合机械化采煤工作面,可按下式计算; （式2-2-2）式中：最大负荷电气设备功率，KW I移动变电站的最大长时工作电流，A；采用需用系数法进行计算： （式2-2-3）式中变压器的计算容量，KVA; 由变压器供电的所有用电设备额定功率之和，KW；电动机的加权平均功率因数，；需用系数。依据工作面的环境及使用条件等多种因素，应用需用系数法对工作面变压器进行计算 （式2-2-4）(1)、1号变压器：故1号选用一台KBSGZY1600/10/1140移动变电站，满足供电要求；(2)、2号变压器：故2号选用一台KBSG

13、ZY1600/10/1140移动变电站，满足供电要求； (3)、3号变压器： 故3号选用一台KBSGZY1000/10/1140移动变电站，满足供电要求； (4)、4号变压器： 故4号选用一台KBSGZY1000/10/1140移动变电站，满足供电要求；3、移动变电站选型结果：根据计算说明，工作面和顺槽选用的移动变电站统计如下表：移动变电站选型计算统计编号型 号容量(Kva)负荷(KW)计算容量(Kva)输入/输出电压(Kv)1KBSGZY-1600/10/1.216001455143210/1.22KBSGZY-1600/10/1.2160014051145.610/1.23KBSGZY-1

14、000/10/1.2100076274110/1.24KBSGZY-1000/10/0.661000919.571010/0.66 表2-1四、开关选型1、移动变电站的高低压开关均使用移变自身配套的设备；2、低压馈电开关的选择1）长时负荷电流计算：(式3-1-1)式中：设备功率之和，KW； 需用系数； 额定电压V； 功率因数，取值0.70.9； 平均效率，取0.80.9。2）采煤机长时负荷电流计算：（以工作面最大负荷设备进行实例计算）采煤机装机功率为700KW，其计算如下：根据我矿使用的设备以及现有的设备进行综合分析，采煤机馈电开关选用型号为KBZ400/1140型的矿用隔爆型真空馈电开关，启

15、动器选用一台型号为QJZ400/1140S型矿用隔爆兼本质安全型双保护磁力真空启动器满足采煤机的供电要求；由于采煤机是该工作面装机功率最大的设备，其余设备选用同型号的馈电开关，足以满足各台设备的供电要求。3）转载机启动器的选择转载机功率是400KW，其计算如下根据我矿现有设备选择型号为QJZ300/1140S型矿用隔爆兼本质安全型双保护磁力真空启动器满足转载机的供电要求；因此前后刮板机和破碎机各选用一台型号为QJZ300/1140S型矿用隔爆兼本质安全型双速磁力真空启动器。五、供电电缆的选择1、高压电缆的选择原则1）、根据经济电流密度初选电缆截面计算公式为： (式4-1-1)式中：按经济电流密

16、度选择的电缆截面，； 正常运行时，通过电缆的最大长时负荷电流，A； 经济电流密度，； 并联工作条数；2）、按长时允许载流量选择电缆截面 (式4-1-2)式中：电缆允许载流量，A; 长时工作电流，A； 环境温度不同时载流量的校正系数，取1.0。3）、按允许电压损失校验电缆截面 (式4-1-3)式中：负荷功率，Kw； 电缆长度，km； 电阻及阻抗，； 4）、按短路电流热稳定校验电缆截面，其短路时热稳定的最小截面为： (式4-1-4)式中：上一级变电所短路容量 最高工作电压 电缆短路时热稳定的最小截面，mm2 三相短路电流稳定值；A 短路电流作用的假想时间；取0.25s 热稳定系数，取95电缆的热稳

17、定系数C值表4-1芯线材料铝铜短路最高允许温度()芯线绝缘材料120150175200120150175200230250油 浸 纸75879395100120130165聚 乙 烯6395橡 胶7587100100120145交联聚乙烯53708780100141注：、10KV及以下油浸纸绝缘电缆短路时的最高允许温度：铜芯为250，铝芯为200。 、10KV及以下橡套电缆短路时的最高允许温度为200； 、电缆线路中间有压接时，最高允许温度为150，锡焊接头120 2、高压回路电缆的选择与验算根据工作面使用环境及现有的电缆，ZF2808工作面的供电由401采区第二变电所供电，由于综采工作面设备

18、单机功率大、移动频繁、环境恶劣、机械损伤等因素，高压电缆选用MYPTJ型10KV矿用监视型双屏蔽高压橡套电缆。1)、根据经济电流密度初选电缆截面(式4-2-1)可供最大容量为： 该工作面总装机容量为5251.5KW，实际容量为4071.5KW按照供电的要求，以经济性出发选用一条大截面的高压电缆费用大，不符合供电设计要求。也不利于管理；所以选用两根MYPTJ-8.7/10KV 3×95+3×50/3+3*2.5mm2型高压橡套电缆。一路供1、3号移动变电站，负荷总量为2572 kW，由于正常生产时只开启一台乳化泵故其实际负荷量为2217 kW，供电距离均为1600米。另一路供

19、2、4号移动变电站，负荷总量为2679.5kW；由于正常生产时只开启一台乳化泵，工作面正常的情况下，两台大水泵不需要开，故其实际负荷量为1854.5KW，供电距离均为1600米。2)、按最大长时工作电流选择该回路总容量，根据需用系数法：(式4-2-2)式中： 长时负荷电流值，A； 平均效率； 配电装置电流（选择配电装置已计算），A； Kx需用系数（查电工手册得知综采工作面需用系数Kx取0.7）第二路长时电流为： 选用该型号的电缆满足供电要求，第一条电缆的总负荷小于第二路电缆的负荷，所以也满足供电要求。3)、按照经济电流密度校验所选用的电缆截面：(式4-2-3)第二路经济电流密度电缆截面积为16

20、0/2.25=7195mm2，第一路也能满足经济电流密度电缆截面积供电的要求。4)、按允许电压损失校验电缆截面(式4-2-4) 取=0.315，=0.087（根据截面与材质，查表可得），功率因数 ，。 通过计算，第一路电压损失为第二路电压损失为电压损失值都小于6，况且根据我矿使用实际数据可知，电压均高于额定电压0.5KV左右，二路电缆都满足要求。因此，通过上面四种方法计算，选用MYPTJ-8.7/10KV 3×95+3×50型高压电缆满足要求。3、低压电缆的选择与验算1）、采煤机用电缆按长时允许负荷选择：根据计算结果选用两根110米长的MYP-1140V 3×12

21、0+1×50+4×10型千伏级矿用屏蔽橡套电缆（长时允许负荷电流为300A）。2）刮板机用电缆按长时允许负荷选择： 根据计算结果，考虑我矿电缆资源，前刮板机高低速电缆选用同型号的电缆，因而选用两根20米长的MYP-1140V 3×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆。后刮板机选用两根30米长的MYP-1140V 3×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆（长时允许负荷电流为215A）。3）、转载机用电缆按长时允许负荷选择：根据计算结果，考虑我矿电缆资源，前刮板机高低速电缆选用同型号的电缆，因而选用两根50米长的MYP-1140V 3

22、×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆。（长时允许负荷电流为215A）。4）破碎机用电缆按长时允许负荷选择：根据计算结果和实际使用情况，选用一根20米长的MYP-1140V 3×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆。5）乳化泵电缆选择乳化泵电机功率355KW，电压1140V，长时工作电流197A，选用50米长MYP-1140V 3×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆。6）喷雾泵电缆选择喷雾泵电机功率55KW，电压660V，长时工作电流66A，选用80米长MYP-1140V 3×50+1×16型千伏级矿用屏蔽

23、橡套电缆。7）运输顺槽胶带输送机电缆选择运输顺槽胶带输送机装机功率为2×315KW，电压1140V，单台电机长时工作电流为137.8A,故选用二根MYP-1140V 3×95+1×35型千伏级矿用屏蔽橡套电缆，（长时允许负荷电流为215A）。4、电缆选型汇总根据电缆选型原则及本工作面的电缆配套供应情况，选择本工作面的电缆，电缆选择结果如下表：电缆选择统计表电缆名称规格型号(截面mm2)长度（m）10KV矿用监视型双屏蔽高压电缆MYPTJ-8.7/10KV 3×95+3×5032001140V采煤机电缆MYP-1140V 3×120+1

24、×50+4×10820矿用橡套电缆MYP-1140V 3×95+1×353200MYP-1140V 3×70+1×25380MYP-1140V 3×50+1×1680表5-2六、工作面供电设备整定值计算：1、整定值计算： 过流保护整定 Ie= （5-1-1） Pe额定功率KW；Un额定电压1.14KV；Cos功率因数取0.85； 短路保护整定 Id=8Ie (5-2-1)ZF2806工作面电器设备保护整定表 单位：综采一队 序号设备编号名称型号额定功率（P）Kw过载电流(Ie)A短路电流（Id8Ie)A备注11#馈

25、电开关KBZ-400/1140300178.81430.4采煤机22#3#10#11#馈电开关KBZ-400/1140355211.51692乳化泵35#馈电开关KBZ-630/1140630375.43003.2伸缩皮带46#馈电开关KBZ-200/114013278.7629.6空压机54#7#8#馈电开关KBZ-400/1140400225.11800前后刮板机转载机69#馈电开关KBZ-400/11402501491192破碎机712#馈电开关KBZ-200/114011065.5524喷雾泵813#馈电开关KBZ-200/6609848.4387.2运顺辅助设备914#馈电开关KBZ

26、-200/6605136.9295.2运顺辅助设备1015#馈电开关KBZ-200/66013982.8662.4回风巷设备1#启动器QJZ-400/1140300178.81430.4采煤机112#3#11#12#启动器QJZ-300/1140355211.51692乳化泵125#启动器QBZ-120/114013278.7629.6空压机136#7#启动器QJZ-300/1140315187.71501.6伸缩皮带驱动144#8#9#启动器QJZ-300/1140400225.11800前后刮板机转载机1510#启动器QJZ-300/11402501491192破碎机1613#-14#启动

27、器QBZ-80/11405539.8318.4喷雾泵1715#19#20#启动器QBZ-80/6601510.987.2水泵1816#-18#启动器QBZ-80/6602518.1144.8调度绞车1921#启动器QBZ-80/6607.55.4343.44皮带张紧2022#启动器QBZ-80/6601.51.088.64皮带冷却水泵2123#启动器QBZ-80/66085.947.2照明2224#启动器QBZ-120/6607554.3434.4无极绳绞车2325#启动器QBZ-80/6604532.6260.8水泵2426#启动器QBZ-80/6601510.886.4水泵251#-4#综

28、保ZBX-4.01611.692.8照明264#变压器KBSGZY-1000/660919.55184144皮带机头273#变压器KBSGZY-1000/107624293432皮带机头282#变压器KBSGZY-1600/1014057916328工作面设备291#变压器KBSGZY-1600/1014558196552工作面设备表6-12、短路回路阻抗计算：因变压器容量较大，又因S采点处于千伏级电网变压比较小，因此高压系统的阻抗不易忽略。中央变电所母线以前电源系统的电抗中央变电所至401采区第一变电所高压电缆的阻抗R1=r0L=0.2*0.78=0.156X1=x0L=0.08*0.78=

29、0.0624401采区第一变电所至第二变电所高压电缆的阻抗R2=r0L=0.2*2=0.4X2=x0L=0.08*2=0.16第二变电所至1#变压器高压电缆的阻抗R3=r0L=0.2*1.6=0.32X3=x0L=0.08*1.6=0.128高压系统的总阻抗R=R1+R2+R3=0.156+0.4+0.32=0.876X=Xsy+X1+X2+X3=1+0.0624+0.16+0.128=1.35折算到移动变电站二次侧后的阻抗1#移动变电站变压器的阻抗低压侧干线电缆的阻抗Rms=r0Lms=1.18*0.195*0.6=0.1381Xms=x0Lms=0.076*0.6=0.0456采煤机支线电

30、缆的阻抗Rbl=r0Lbl=1.18*0.293*0.11=0.038Xbl=x0Lbl=0.078*0.11=0.009短路回路的总阻抗R采=RC+RT + Rms+Rbl =0.0126+0.006+0.1381+0.038=0.1947X采=XC+XT + Xms+Xbl =0.0194+0.049+0.0456+0.009=0.1235校验灵敏度 满足要求1#变压器短路回路的总阻抗R1#=RC+RT =0.0126+0.006=0.0186X1#=XC+XT =0.0194+0.049=0.068校验灵敏度 满足要求2#变压器短路回路的总阻抗R2#=RC+RT =0.0126+0.006=0.0186X2#=XC+XT =0.0194+0.049=0.068校验灵敏度 满足要求3#变压器短路回路的总阻抗第二变电所至3#变压器高压电缆的阻抗R3#=r0L=0.2*0.6=0.012X3#=x0L=0.08*0.6=0.048高压系统的总阻抗R=R1+R2+R3#=0.156+0.12+0.012=0.288X=Xsy+X1+X2+X3#=1+0.0624+0.048+0.048=1.16折算到移动变电站二次侧后的阻抗3#移动变电站变压器的阻抗R3#=RC+RT=0.0042+0.0088=0.013X3#=XC+XT=0