【煤矿综采工作面供电系统设计计算案例3900字】

煤矿综采工作面供电系统设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u20936煤矿综采工作面供电系统设计计算案例 1195691.1采区供电系统设计要求 1231921.1.1设计内容 117721.2供电系统负荷计算 4189521.2.1供电电压 47971.2.1负荷计算 61411.3供电网络计算 645771.4短路电流计算及过电流保护装置的整定 1087241.4.1综采工作面移动变电站高压进线端短路电流计算 10318421.4.2综采工作面漏电保护 121.1采区供电系统设计要求1.1.1设计内容一、设计依据（1）综采工作面巷道布置、巷道尺寸及支护方式；综采工作面地质、通风、排水、运输情况；综采工作面的技术和经济参数；综采工作面的作业制度；综采工作面机械设备性能、数据及布置，如图1.1。图1.1综采工作面供电系统图（2）设计内容根据所设计综采工作面设备选型情况，确定采区工作面配电的方式；选定移动变电站与各配电点位置；确定变压器容量、型号、台数；拟定综采工作面供电系统图；确定电缆型号、长度和截面；选择高低压开关；做继电保护的整定计算；绘制综采工作面供电系统图；造综采工作面供电设备表。二、设计要求设计应符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规定》；设备应选用定型产品并尽量选用新产品和国产设备；设计要保证技术先进、经济合理、安全可靠。三、供电设计有关规定（一）《煤矿安全规程》中的规定，严禁井下配电变压器中性点直接接地。井下电气设备的选用，应符合表1.1要求。表1.1井下电气设备的选用使用场所类别煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域瓦斯矿井采区进风道采区回风、工作面和工作面进、回风道高低压电机和电气设备矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型矿用防爆型（矿用增安型除外）照明灯具矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型矿用防爆型（矿用增安型除外）通信、自动化装置和仪表、仪器矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型矿用防爆型（矿用增安型除外）井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：（1）高压，不应超过10000V；（2）低压，不应超过1140V；（3）照明、手持电气设备的额定电压和电话和信号装置的额定供电电压，都不应超过127V；（4）远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。四、工作面设备电力负荷的计算工作面的电力负荷，可按下式（5-1）计算：（5-1）式中S--工作面电力负荷视在功率，KVA；--工作面用电设备额定功率之和，kw；--工作面电力负荷的平均功率因数，可取0.7；--需用系数，可按下式汁算：（5—2）Pd——最大一台电动机功率，kW。五、井下供电系统图例符号井下供电系统图例符号如图1.2所示。图1.2井下供电系统图例1.2供电系统负荷计算1.2.1供电电压井下采区变电所的电源，可以由井下主变电所或从地面变电所经风井（或钻孔）供电，一般不设备用电源，送至采区变电所的电源电压为6kV。井下综采工作面配电点的电源来自采区变电所，综采工作面的供电电压可以根据其日产量、单机或双机最大容量与总容量，参照表1.3来选定低压配电电压等级。表5-3采区低压配电电压等级及合理使用范围电压等级（V）适用于采煤方式采区总容量（KW）单机最大容量（KW）双机最大容量（KW）产量（t/d）660薄煤层和部分中厚煤层综采500～1000150～1702×150～2×170500～10001140综采1000～1500以上300～4002×375～3×4001000～30003300一次采全高厚煤层综采30001000以上3×4005000～10000煤电钻与照明电压一律采用127v。综采工作面供电系统如图1.3所示图1.3综采工作面供电系统1－PBL型高压配电箱；2－KSGZY型移动变电站；3－DWKB型馈电开关；4－QCKB型磁力起动器；5－用电设备电动机；6－QS手动起动器；7－照明、电钻变压器这种方案可使运输巷道断面缩小，支护成本低。适合于双巷掘进的开拓系统，其设备布置如图1.4所示。定点布置法将供电、供液设备安装在离工作面较远的短石门里或硐室里，不随工作而推进而多次移动。图1.4综采工作面设备布置1－输送机；2－采煤机；3－破碎机；4－转载机；5－带式输送机；6－液压支架；7－轨道；8－乳化液泵站；9－配电开关钮；10－移动变电站1.2.1负荷计算负荷计算变压器需用容量计算值为（5-3）综采工作面用电设备的需用系数按下式计算（5-4）其中—最大一台电动机功率，KW。表5-4综采工作面负荷统计表格式设备名称电动机台数电动机型号额定功率（KW）额定电压（V）额定电流（A）额定功率因数起动功率因数堵转电流额定电流…………总功率ΣPe（KW）平均功率因数六、移动变电站台数的确定移动变电站或干式变压器总的额定容量为，要求（5-5）（5-6）需选用变压器台数N可按下式计算，式中-所选变压器的额定容量，KVA。1.3供电网络计算1.3.1高压网络计算向综采工作面供电的高压6kv电源线路的电缆截面应和其它高压线路一样按经济电流密度初选，按长时允许的负荷电流校验．按允许电压损失校验，按线路电源端产生最大稳定短路电流校验热稳定。由于现有综采工作面都普遍采用UYPJ—3.6/6—3×35+3×16/3+3×2.5牌号的高压电缆，这里以此电缆反算出相关数据，供选择设计参考。（1）按经济电流密度反算可以供电的容量电缆可供最大负荷电流为：其中—电缆主芯截面，mm2；—经济电流密度，A/mm2，参见表5—5；35—UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌号电缆主芯的截面，mm2。表5-5电力电缆经济电流密度年最大负荷利用小时（h）经济电流密度（A/mm2）铜芯电缆1000～30002.53000～50002.255000以上2.00注：一班制作业，年最大负荷利用小时为1000～3000h；两班制作业，年最大负荷利用小时为3000～5000h；三班制作业，年最大负荷利用小时为5000h以上。可供最大容量为：现有综采工作面的用电设备总需用容量一般都超过818KVA，从经济观点看，宜制造更粗的高压监控型双屏蔽电缆，或者选用2条高压电缆向综采工作面供电。（2）按长时允许负荷电流反算可以供电的容量可以供电容量为：式中-各种矿用橡套电缆长时允许负荷电流，A，参见表1.6和表1.6a；-线路的额定电压，KVA。表1.6各种矿用橡套电缆长时允许负荷电流铜芯主芯截面（mm2）46101625355070长时允许负荷电流（A）36466485113138173215注：（1）当环境温度不等于25℃时，必须进行校正；电缆芯线最高允许工作温升是65℃。环境温度℃1520253035校正系数1.121.061.000.940.89表1.6a不同环境温度时，橡套电缆的长时允许负荷电流应乘的校正系数若综采工作面设备总的需用容量超过1434KVA时，仍用1条牌号UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5的电缆供电，供电安全就不能保证。长时负荷电流计算值为：（5-7）式中——需用系数；——综采工作面各用电没备额定容量的总和，KW；——额定电压，V；——加权平均效率；——加权平均功率因数，取0.7;（3）按允许电压损失校验10KV及以下高压线路中的电压损失按《全国供用电规则》，在正常负荷下的电压偏移不得超过±7﹪，具体可以用下式从地面主变电所逐段电缆算到井下高压最远点，即移动变电站的进线端为止。要求：（5-8）—高压电缆线路中的电压损失百分数；—兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数。参见表5-7～5-9；—各串级连接的电缆段的长度，Km；—允许电压损失百分数。由于没有6KV矿用铜芯橡套电缆的千瓦公里负荷矩的电压损失百分数数据，可以参考表5-7估计。表5-7660V铜芯橡套软电缆的千瓦公里负荷矩的电压损失（%）截面（mm2）461016253550700.60.650.70.750.80.850.9R0（Ω/km）X0（Ω/km）1.2951.291.2861.2831.281.2771.2741.50.1010.8760.8730.8690.8660.8630.8610.8583.690.0950.5240.5210.5170.5140.5120.5090.5062.160.0920.3420.3380.3360.3330.330.3270.3251.370.090.2250.2220.2190.2160.2140.2110.2080.8640.0880.1670.1640.1610.1580.1560.1530.1510.6160.0840.1280.1250.1220.1190.1170.1140.1120.4480.0810.0960.0930.090.0880.0860.0830.0810.3150.078注：电缆芯线温度为65℃。（4）热稳定校验假定井下中央变电所6KV母线上的最大短路容量正好被限制在50MVA，其最大三相稳态短路电流为：当综采工作面离井下中央变电所较近时，可忽略这段电缆的阻抗，按下式求得中央变电所到综采工作面移动变电站间高压电缆的截面，即：式中--短路电流的假想时间，即热等效时间，考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为0.25s；C——电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。所需最小截面Amax＝25．7mm2＜35mm2．所以UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌号电缆能满足综采工作面高压供电热稳定要求。如果井下的短路容量太大、超过87MVA时，就必需采用2条35mm2截面的6kv高压电缆向综采工作面供电。电缆截面小于50mm2时，可以忽略电抗上的电压损失。 1.4短路电流计算及过电流保护装置的整定1.4.1综采工作面移动变电站高压进线端短路电流计算（1）平均电压；＝6.3kV。（2）断路器分断能力—般为50MVA，真空断路器分断能力为100MVA。电网的短路容量超过断路器的分断能力时，必须加以限制。（3）短路点的选定综采工作面供电设计、一般选定移动变电站高压进线端作为短路点，计算高压短路电流。（4）电源系统电抗为（5-9）式中—电源系统电抗，Ω；—平均电压（6KV系统的），V；—井下中央变电所的短路容量，MVA；如果没有原始资料，可先估计，或者井下选用高压开关的额定分断容量值。（5）6kv电缆线路阻抗6kV电缆线路电抗为（5-10）式中—电缆线路每公里的电抗，一般6000KV电缆线路；—自井下中央变电所至综采工作面移动变电站流过高压短路电流的沿途各串联电缆第i段长度，km。2．6KV电缆线路电阻为（5-11）式中——第i段电缆长度，m；——第i段电缆的截面，；——导电系数，铜芯电缆的（6）短路回路中的总阻抗（5-12）（7）三相短路电流为（5-13）两相短路电流为（5-14）短路容量为（5-15）1.4.2综采工作面漏电保护《煤矿安全规程》规定，矿井地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，应装设有选择性的单相接地保护装置，供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈