综采工作面供电设计计算.doc

综采工作面供电设计计算 一、已知资料 3301工作面所在煤层为Ⅲ2煤，水平为一水平，盘区为三盘区。3301工作面走向长度864m，工作面倾向长度208m，倾角03，煤层厚度2.653.35m，平均厚度3.04m，容重1.22*103 kg/ m3，采煤方法为走向长壁后退式一次采全高。 1. 设备选用 1）工作面设备 （1）采煤机，西安煤机有限公司生产的MG650/1620-WD型电牵引采煤机。总装机功率为1620kW，其中2台截割电动机，每台功率650kW，额定电压3300V，额定电流136A；额定功率因数cosΦ0.85，2台交流牵引电动机，每台功率90kW，额定电压直流380V，额定电流169A，额定功率因数cosΦ0.87，两台截割电动机不同时起动。 （2）工作面刮板输送机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司制造的 SGZ1000/1400型输送机，机头及机尾其额定功率为700/350，额定电压V3300伏的双速电动机，其额定电流150/74A。 2）顺槽机电设备 （1）破碎机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的PLM3000型破碎机，其额定功率为315kW，额定电压1140V，额定电流192A。 （2）转载机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的SZZ1000/315型转载机，其额定功率为315kW，额定电压1140V，额定电流204.75A。 （3）顺槽带式输送机，采用淮南煤机厂的SSJ-1200/400型输送机，每部带式输送机额定功率为2315kW，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，无锡威顺煤矿机械有限公司产BRW400/31.5X4A型3台，额定功率250kW，额定电压1140V，额定电流146A。 （5）喷雾泵，BPW400/16型，2台，额定功率125kW，额定电压1140V，额定电流46.4A。回柱绞车，JH-20型2台，额定电压1140V，额定电流76A。 （6）采煤机、刮板输送机控制开关，采用8SKC9215-3300-9型磁力真空起动器，额定电压3300V，额定电流2800A（双回路）。 （7）转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵控制开关，采用8SK9215-1350/1140-9型磁力起动器，额定电压1140V，额定电流4450A（四回路）。 二、工作面设备布置如附图 综采工作面供电系统负荷计算 1. 电压等级 中央变电所经过2540米送来高压10kV，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。 （3）660V电压，绞车、水泵等。 2. 负荷统计 根据用电设备电压等级、设备的布置位置，拟选用4台移动变电站，按移动变电站分组进行负荷统计。 综采工作面负荷统计 1移动变电站 设备名称 部位 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压/V 额定电流A 额定功率因数cosφN MG650/1620-WD型采煤机 截割电机 YBCS-650A 2 6502 3300 1362 0.85 牵引电机 2 902 380 1692 0.87 调高电机 1 40 3300 10.8 0.86 小 结 功率∑PN 1520KW 加权平均功率因cosφwm 0.85 2移动变电站 设备名称 型号 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压/V 额定电流A 额定功率因数cosφN 刮板 输送机 SGZ1000/1400 YBSD-700/350-4/8（双速电动机 2 700/3502 3300 150/742 0.82 小 结 功率∑PN 1400KW 加权平均功率因cosφwm 0.82 3移动变电站 设备名称 型号 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压/V 额定电流A 额定功率因数cosφN 转载机 SZZ1000/315 YBSS-315 1 315 1140 204 0.88 破碎机 PLM3000 YBS-315 1 315 1140 192 0.87 乳化泵 BRW400/31.5X4A 3 250 1140 146 0.86 喷雾泵 2 125 1140 76 0.87 小 结 功率∑PN 1005KW 加权平均功率因cosφwm 0.87 4移动变电站 设备名称 型号 电动机型号 电动机数 额定功率/kW 额定电压/V 额定电流A 额定功率因数cosφN 潜水泵 QB-15/12 2 15 660 17 0.82 回柱绞车 HJ20 YBS-22 2 22 660 26 0.85 小 结 功率∑PN 74KW 加权平均功率因cosφwm 0.84 三、移动变电站容量选择 根据供电系统的拟定原则，拟选择4台移动变电站。由于采煤机（总装功率1620kW）、刮板输送机（700kW）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号移动变电站选择 1号移动变电站拟向采煤机供电，其计算负荷为 式中 需用系数，取 加权平均功率因数，取0.85。 选取1台KSGZY-2000/10，10000V/3300V，额定容量为2000kVA＞1788kVA，满足供电的要求。 2）2号移动变电站的选择 2号移动变电站拟向刮板输送机供电，变压器的容量计算值为 式中需用系数，取，0.85 选用1台KSGZY-2000/10型移动变电站，10000V/3300V，额定容量2000kVA＞1647kVA，满足要求。 3）3号移动变电站的选择 3号移动变电站拟向乳化泵、喷雾泵、破碎机、转载机等供电，变压器的计算容量为 KVA 式中 0.87 现有KSGZY-1600/10型移动变电站，10000V/1200V，其额定容量1600kVA＞679.24kVA，满足要求 。 4）4号移动变电站的选择 4号移动变电站拟向回柱绞车、采区水泵等供电，变压器的计算容量为 式中 0.87 现有KSGZY-100/10型移动变电站，10000V/690V，其额定容量100kVA＞49kVA，满足要求。 四、 供电系统的拟定及高压电缆选择 根据综采工作面机电设备的布置情况，各台移动变电站所带的负荷，初步拟定出如附图所示的综采工作面供电系统图。 为了节省篇幅，将供电系统的初步计算图与校核计算后的供电系统图绘制在一张图上，即图中的电缆型号、起动器的型等是在校核后选定的，并标注在图上。 1. 高压电缆选择 （1）型号的确定，向移动变电站供电的10kV高压电缆选用MYJV22-10kV电缆。向4台移动变电站供电的总负荷电流 需用系数， ； 加权平均功率因数，取0.7； 10000V额定电压。 （2）按经济电流密度初选主截面 其经济截面为 mm2 经济电流密度查表，取2.25A/mm2。 最后选高压电缆的长度29450m， 其型号可选现有MYJV22-10/2403325 。所用电缆截面偏大，热稳定校验和电压损失校验均能通过时，满足使用要求。 （3）按长时最大允许负荷电流校验 查表得MYJV22-10/2403325型电缆的长时最大允许负荷电流Ip513A。 长时最大负荷电流196.3A。 196.3A＜513A，满足要求。 （4）按热稳定条件校验电缆截面 mm2＜240mm2，满足热稳定要求。 式中 A。考虑电缆入口处发生短路时，其值最大，也就是最不利的情况。 （5）按允许电压损失校验电缆截面 供电系统见图，MYJV22-10/2403325型电缆查表得，时，2400mm2 铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为K0.185。 按公式ΔU1KPL 试中 Ｋ每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，其数值可查表 Ｐ电缆输送的有功功率，MW L电缆线路长度，ＫＭ ΔU1KPL＝0.185３.9992.541.88 用同样的方法可求出地面变电所到井下中央变电所的总压降 ΔU23.75， 则总压降ΔU1.883.755.6310。 所选MYJV22-10/2403325型高压电缆能够满供电的要求。 五、 低压电缆截面的选择 1．低压电缆型号的确定 供电系统见图，选择的低压电缆要符合煤矿安全规程的规定。根据电压等级、使用保户环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。向采煤机供电电缆应选双屏蔽型ＭCPＴ型，向喷雾泵、乳化液泵、刮板输送机等供电电缆选MYP型。 2. 按长时最大负荷电流与电缆的机械强度初选低压电缆截面 长时负荷电流取电动机额定电流，见负荷统计表。也可以用下面公式计算 各电缆截面初选结果列在下表中。 表 按电动机额定电流与电缆机械强度要求初选低压电缆截面 负荷名称 机械强度要求最小截面/mm2 长时负荷电流/A 长时负荷电流要求的最小截面/mm2 初选标准截面/mm2 长度（Ｍ） 采煤机 刮板机头（高速）刮板机头（低速） 转载机（高速） 转载机（低速） 破碎机 1乳化液泵 2乳化液泵 3乳化液泵 1喷雾泵 2喷雾泵 1回柱绞车 1回柱绞车 照明 3550 3550 3550 3550 3550 1635 1635 1635 1635 1635 1635 616 616 4 347.64 150 74 204 152 192 146 146 146 76 76 25 25 5 120 50 50 70 50 70 50 50 50 25 25 10 10 2.5 120 50 50 70 50 70 50 50 50 25 25 16 16 2.5 ４００ ４００ ４００ ４５０ ４５０ ４２０ ５０ ４０ ３０ ６０ ５５ ２００ 2０ 3. 按允许电压损失和起动条件校验电缆主截面 煤矿井下供电设计技术规定条规定“对距离最远、容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等），在重载情况下应保证起动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75校验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的5，个别特别远的电动机允许偏移-8 -10。 不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表 额定电压 /V 变压器副边额定电压U2N1.05UN /V 正常运行时电动机负偏移-5UN 个别情况下电动机最大负偏移-10 电动机最小端电压Umo0.95UN /V 允许电压损失ΔUpU2N-Umo /V 电动机最小端电压Umo0.9UN /V 允许电压损失ΔUpU2N-Umo /V 127 380 660 1140 3300 133 400 693 1200 3465 121 361 627 1083 3135 12 39 66 117 330 114 342 594 1026 2970 19 58 99 174 495 1）1号移动变电站供电系统 （1）正常运行时的电压损失 ① 变压器的电压损失 查表得KSGZY-2000/10， 10000/3300V移动变电站负载损耗∆PN4950W，阻抗电压u5.5，计算移动变电站每相电阻、电抗值。 Ω Ω Ω 1号移动变电站其负荷为采煤机，低压侧负荷电流 A 根据实际工作情况，估计需用系数为1；加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0..85。 V 变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.85。即 ， ② 向采煤机供电电缆的电缆电压损失 V ③正常运行时电压损失校验 向采煤机供电的总电压损失V＜V，满足对采煤机供电的要求。 2号移动变电站供电系统 （1）正常运行时的电压损失 ① 变压器的电压损失 查表得KSGZY-2000/10， 10000/3300V移动变电站负载损耗∆PN4950W，阻抗电压u5.5，计算移动变电站每相电阻、电抗值。 Ω Ω Ω 2号移动变电站其负荷为刮板机，低压侧负荷电流 A 根据实际工作情况，估计需用系数为1；加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.82。 V 变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.82。即 ， ② 向刮板机供电电缆的电缆电压损失以供电距离最远、电动机功率最大的刮板输送机机头电动机进行电压损失校验。 V ③正常运行时电压损失校验 向采煤机供电的总电压损失V＜V，满足对采煤机供电的要求。 3号移动变电站供电系统 （1）正常运行时的电压损失 ① 变压器的电压损失 查表得KSGZY-1600/10， 10000/1140V移动变电站负载损耗∆PN3800W，阻抗电压u5.5，计算移动变电站每相电阻、电抗值。 Ω Ω Ω 3号移动变电站其负荷为转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵，低压侧负荷电流 A 根据实际工作情况，估计需用系数为 加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.8７。 V 变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.8７。即 ， ② 向供转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵电电缆的电缆电压损失以供电距离最远、电动机功率最大的转载机电动机进行电压损失校验。 V ③ 正常运行时电压损失校验 向转载机供电的总电压损失 V＜V，满足对采煤机供电的要求。 ４号移动变电站供电系统 （1）正常运行时的电压损失 ① 变压器的电压损失 查表得KSGZY-１00/10， 10000/3300V移动变电站负载损耗∆PN７００W，阻抗电压u４.5，计算移动变电站每相电阻、电抗值。 Ω Ω Ω ４号移动变电站其负荷为潜水泵、回柱绞车，低压侧负荷电流 A 根据实际工作情况，估计需用系数为 加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.8４。 V 变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.8４。即 ， ② 向潜水泵、回柱绞车供电电缆的电缆电压损失以供电距离最远、电动机功率最大的回柱绞车电动机进行电压损失校验。 V ③正常运行时电压损失校验 向供电的回柱绞车电压损失 V＜V，满足对采煤机供电的要求。 六、 供电系统短路电流计算 1）综采工作面移动变电站到煤机电机处电缆短路电流计算 （1）短路电流计算时，其电压取平均电压，各电压等级的平均电压见下表 表4-15 标准电压等级的平均电压值 标准电压/kV 0.127 0.22 0.38 0.66 1.140 3.3 6 10 35 平均电压/kV 0.133 0.23 0.40 0.69 1.20 3.4 6.3 10.5 37 （2）短路点的选定。综采工作面供电计算，选移动变电站高压电缆进线端作为短路点，计算三相短路电流，校验移动变电站的高压开关的断流能力；计算两相短路电流，整定前级10kV隔爆开关中的继电保护装置。 （3）元件电抗的计算。10kV高压供电系统，在计算短路电流时，忽略短路回路中各元件的 电阻。 （1）系统折算电抗 其中，10kV系统的平均电压10.5kV；3300V系统平均电压3.4kV。 （2）高压电缆折算阻抗 查表，得MYJV22-10/2403325-2540米高压电缆r0R650.114Ω/km, 0.08Ω/km。 （3）移动变电站阻抗 查表，得，KSGZY-2000/10/3.3kV移动变电站，阻抗电压 5.5，负载损耗4950W。 （4）移动变电站二次出线端最小两相短路电流； kA （5）煤机电缆阻抗 查表，得电缆ＭCPＴ3150125-450米， 每相单位阻抗值0 0.08Ω/km. Ω （6）短路回路的总阻抗 （7）煤机电机处两相短路电流 kA 2、综采工作面移动变电站到刮板机机头电机处电缆短路电流计算 （1）系统折算电抗 （2）高压电缆折算阻抗，如上； （3）移动变电站阻抗 查表，得，KSGZY-2000/10/3.3kV移动变电站，阻抗电压 5.5，负载损耗4950W。 （4）移动变电站二次出线端最小两相短路电流； kA （5）刮板机电缆阻抗 查表，得MYP-703316-（400米50米）电缆r0R650.3515Ω/km, 0.078Ω/km。 （6）短路回路的总阻抗 （7）刮扳机电机处两相短路电流 kA 3、综采工作面移动变电KSGZY-1600/10/1.2kV到转载机机机头电机处电缆短路电流计算 （1）系统折算电抗 （2）高压电缆折算阻抗； （3）移动变电站阻抗 查表，得，KSGZY-1600/10/1.2kV移动变电站，阻抗电压 4.5，负载损耗3800W。 （4）移动变电站二次出线端最小两相短路电流； kA （5）转载机电缆阻抗 查表，得MYP-703316-（450米50米）电缆r0R650.3515Ω/km, 0.078Ω/km。 （6）短路回路的总阻抗 （7）转载机电机处两相短路电流 kA 3、综采工作面移动变电KSGZY-100/10/0.69kV到回柱绞车电机处电缆短路电流计算 （1）系统折算电抗 （2）高压电缆折算阻抗； （3）移动变电站阻抗 查表，得，KSGZY-100/10/0.69kV移动变电站，阻抗电压 4，负载损耗700W。 （4）移动变电站二次出线端最小两相短路电流； kA （5）回柱绞车电缆阻抗 查表，得MYP-16334-（200米20米）电缆r0R651.369Ω/km, 0.09Ω/km。 （6）短路回路的总阻抗 （7）回柱绞车处两相短路电流 kA 各变压器短路电流表 编号 变压器 容量 负 荷 二次压V 变压器二次侧最 小两相短路电流 最远点的短路电流 电流A 短路地点 1 2000kVA 采煤机 3300 2971 2174 电机处 2 2000kVA 刮板机 3300 2971 2663 刮板机头 3 1600kVA 转载机破碎机乳化泵喷雾泵 1140 5319 2819 转载机电机处 4 100kVA 回柱绞车、水泵 690 1716 862 回柱绞车 七、 过流保护装置的整定 ⑴、1移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 ①过载保护整定 隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取115Ａ。 ②短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即采煤机起动，其他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为 动作电流倍数2.9，取3倍。 开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作。 按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为 ＞1.5，满足要求。 ⑵、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 ①其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流（速断）保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 过载保护的整定值取Isb.o293A ②短路保护的整定 整定值取933Ａ。 动作电流倍数3.2，取4倍。 ＞1.5，满足要求 ⑵、2移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 ①过载保护整定 隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取115Ａ。 ②短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即刮板机起动，其一次侧动作电流计算值为 短路整定值取343Ａ 动作电流倍数2.9，取3倍。 开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作。 按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为 ＞1.5，满足要求。 ⑵、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 ①其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流（速断）保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 过载保护的整定值取Isb.o329A ②短路保护的整定 整定值取986Ａ。 动作电流倍数2.9，取4倍。 ＞1.5，满足要求 ⑶、3移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 ①过载保护整定 隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即 ；整定值取97Ａ。 ②短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即转载机起动，其他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为 短路整定值取181Ａ 动作电流倍数1.9，取3倍。 开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作。 按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为 ＞1.5，满足要求。 ⑵、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 ①其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流（速断）保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 过载保护的整定值取Isb.o645A ②短路保护的整定 整定值取1451Ａ。 动作电流倍数2.2，取3倍。 ＞1.5，满足要求 ⑷、4移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 ①过载保护整定 隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即 整定值取6Ａ。 ②短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即回拄绞车起动，其他电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为 短路整定值取13Ａ 动作电流倍数2.5，取3倍。 开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护，小于3的过电流，由过载保护装置动作。 按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为 ＞1.5，满足要求。 ⑵、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 ①其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流（速断）保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值 过载保护的整定值取Isb.o81A ②短路保护的整定 整定值取178Ａ。 动作电流倍数2.1，取3倍。 ＞1.5，满足要求 5、控制开关保护整定 （1）采煤机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 A 额定电流见初选电缆截面表，取350A。 短路保护装置的动作电流取3A。 按采煤机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （2）刮板机控制开关保护整定 ①刮板机机头、机尾高速电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 160A＞150A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流取5A。 按刮板机机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 ②刮板机机头、机尾低速电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 80A＞74A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流取5A。 按刮板机机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （3）转载机控制开关保护整定 ① 转载机高速电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 210A＞204A（要求接近额定电流） 短路保护装置的动作电流取5A。 转载机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 ② 转载机低速电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 1160A＞152A 短路保护装置的动作电流取5A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 ⑷ 破碎机电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 200A＞192A 短路保护装置的动作电流取5A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （5）乳化泵电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 150A＞146A 短路保护装置的动作电流取5A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （6）喷雾泵电机控制开关保护整定 过流保护装置的动作电流 80A＞76 短路保护装置的动作电流取5A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （7）4号移动变电站低压开关QJZ-400过流保护整定 过流保护装置的动作电流 A 短路保护装置的动作电流取3A。 按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （8）两台回柱绞车电机控制开关QBZ-80N保护整定 过流保护装置的动作电流 25A＞24A 短路保护装置的动作电流取5A。 按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （9）水泵电机控制开关QBZ-80保护整定 过流保护装置的动作电流 6A＞5.5A 短路保护装置的动作电流取5A。 按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数＞1.5，满足要求 （10）照明综保ZBZ-4.0熔断器的选择 照明变压器一次侧熔断器的选择 取5A。 查表，４ＫＶＡ照明变压器二次侧两相短路电流＝334A 灵敏系数＞4，