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综采工作面供电系统设计 一、供电概况 L1815综采工作面走向长度1200m，工作面长度170m；供电方式拟定为采用移动变电站供电，其中高压6KV电源引自1050井下中央变电所高压开关柜，移动变电站设在运输顺槽内，随工作面的推进而移动。在胶带运输机侧敷设一条专供变电站移动的轨道，在开采初期将1、2、3移动变电站、乳化液泵站、喷雾泵站等设备停放在距工作面200米处，4移动变电站停放在l067M车场。 二、供电负荷统计L1815综采工作面供电负荷统计 序号 名 称 型 号 功率KW 台数 合计 KW 电压（V） 使用 地点 1 电牵引采煤机 MG300/690-W 690 1 920 1140 工作面 2 刮板输送机 SGZ764/630 2315 1 630 1140 工作面 4 转载机 SZZ764/160 160 1 160 1140 机巷 5 破碎机 PLM1000 110 1 110 1140 机巷 6 带式输送机 SSJ1000/160 160 2 320 1140 机巷 7 乳化液泵站 BRW400/31.5 250 2 500 1140 机巷 8 喷雾泵 WPB160/6.3 45 2 90 660 机巷 9 连续牵引车 SQ-1200/110 110 1 110 660 风巷 10 回柱绞车 JH－14 14 1 14 660 机巷 13 潜水泵 5.5 3 16.5 660 风巷 16 潜水泵 5.5 4 22 660 机巷 17 信号、照明 4 2 8 660 机巷 18 煤电钻 1.2 1 1.2 660 机巷 合计 2901 - - 三、移动变电站选型计算 1、综采工作面需用系数 Kr＝0.40.6Pmax/ΣPN ； Pmax机组最大一台电动机的额定功率； ΣPN参加计算的所有电动机的额定功率之和； 2、移动变电站负荷计算 S＝ΣPNKr/COSф COSф功率因数，对综采工作面取COSф＝0.7 S移动电站视在功率KVA 采煤机组采煤机组移动变电站所带负荷为采煤机左、右截割部电动机300kw，一）、采煤机行走部电动机90kw，破碎机电动机160kw。 ΣPN＝2300＋90＋110＋160＝960（kw） ； Kr＝0.4＋0.6300/960＝0.586 ； S＝9600.586/0.7＝803.7（kvA） ； ∴ 采煤机组选用一台1000kvA移动变电站。 二）、刮板机组刮板机组移动变电站所带负荷为刮板机机头、机尾电动机315kw。 ΣPN＝2315＝630（kw） ； Kr＝0.4＋0.6315/630＝0.7 ； S＝6300.7/0.7＝630（kvA） ； ∴ 刮板机组选用一台630kvA移动变电站。 三）、皮带机组皮带机组移动变电站所带负荷为11.4w调度绞车2部； 37kw水泵1台；皮带160kw电动机2台；喷雾泵电动机45kw2台；皮带7.5kw张紧绞车2部。 ΣPN＝11.4＋37＋1602＋452＋7.5＝466（kw） ； Kr＝0.4＋0.6160/466＝0.61； S＝4660.61/0.7＝406（kvA） ； ∴ 皮带机组选用一台500kvA移动变电站。 四）、乳化泵乳化泵移动变电站所带负荷为250Kw乳化泵2台。 ΣPN＝2502＝500KW Kr＝0.4＋0.6250/500＝0.7； Sbj＝5000.7/0.7＝500（kvA） ； ∴ 根据计算数据和实际情况，乳化泵机组选用一台630kvA移动变电站。 二、电气设备电源、负荷电缆选型计算 因为电缆线路的电抗值与其电阻相比很小，可忽略不计，以下算均以忽略电缆电抗为准。 四、高压电缆选型计算 1、按经济电流密度选择导线截面 Amin＝IN/nJ IN电缆通过的最大持续电流； n低压侧同时运行的电缆根数； J年运行3000－5000小时的电缆电流经济密度取J＝2.25； 2、按持续允许电流校验电缆截面KIp≥IN ； K不同环境温度下电缆载流量校正系数； Ip25℃时电缆允许载流量； IN＝Kf∑Ie通过电缆的最大持续电流； Kf负荷系数，取Kf＝0.85 3、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 Iss＝I（3）＝3-1/2Ss/Uav＝3-1/2Uav/R Iss, I（3）三相短路电流稳态值，A ； Ss＝100MVA6kv电网额定短路容量； Uav电网平均电压，1140V－1200V，660V－690V；电缆最小截面 Amin＝0.837 I（3）/C C导线材料热稳定系数，铜芯橡皮绝缘电缆C＝145 ； 0.837＝ti1/2短路电流假想作用时间＝继电保护动作时间（0.5S）＋断路器跳闸时间（0.2S）； 一）、移动变电站电源线 初步确定移动变电站电源线采用 UGSP-6000,350116/3＋JS矿用双屏蔽橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝173A ； 1）按经济电流密度选择导线截面 Amin＝IN/nJ＝（96.52＋86.6）/32.25 ＝41.4mm2＜50mm2 所选电缆截面合适。 2）按持续允许电流选择电缆截面 IN＝Kf∑Ie ＝0.85（187.52＋156.32＋56.3＋68.7＋100.5）/（6.3/1.2） ＋0.85320/（6.3/0.69） ＝176.2（A） 1.09173＝188.57＞176.2 按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 Iss＝I（3）＝3-1/2Uav/R ＝6.3/31/20.5221.45.1（kA） Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.8375100/145 ＝29.4mm2＜50mm2 ∴ 所选电缆截面合适。 五、低压电缆选型计算 1、按持续允许电流选择电缆截面KIp≥IN ； K不同环境温度下电缆载流量校正系数； Ip25℃时电缆允许载流量； IN＝Kf∑Ie通过电缆的最大持续电流； Kf负荷系数，取Kf＝Kr 2、按允许电压损失校验电缆截面 线路电压损失 ΔU＝PR/UN＝PR0L/UN＝31/2INRCOSф ； P电缆输送的有功功率，kw ； R0单位长度电缆的电阻，Ω/km ； L电缆长度，km ； UN电网额定电压，kv ； 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ υ导线芯线电导率，铜芯线υ＝44.3m/Ωmm2 ； 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 Iss＝I（3）＝3-1/2Ss/Uav＝3-1/2Uav/R Iss, I（3）三相短路电流稳态值，A ； Ss＝100MVA6kv电网额定短路容量； Uav电网平均电压，1140V－1200V，660V－690V； 电缆最小截面Amin＝0.837 I（3）/C C导线材料热稳定系数，铜芯橡皮绝缘电缆C＝145 ； 0.837＝ti1/2短路电流假想作用时间＝继电保护动作时间（0.5S）＋断路器跳闸时间（0.2S）； 一）、采煤机组电源线 1、按持续允许电流选择电缆截面 根据现有情况初步确定采煤机电源线采用UPQ-1140,395125矿用橡套电缆，其 25℃时的安全载流量Ip＝273A ； IN＝（187.5＋56.3＋69）0.586 ＝183.3A＜273A ∴ 所选电缆截面合适。 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝2300＋90＋110＝800（kw） ； R0＝0.195Ω/km ΔU＝PR0L/UN ＝8000.1950.20/1.2 ＝26（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.625800250/1.244.326 ＝90.4mm2＜95mm2 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 I（3）＝3-1/2Uav/R ＝3-1/21200/0.1950.25＝14.2kA Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.83714200/145 ＝82mm2＜95mm2 所选电缆截面合适。 二）、采煤机负荷线按右电机负荷选择电缆。 1、按持续允许电流选择电缆截面 初步确定采煤机右电机负荷线采用 UCPQ-1140,370125＋36矿用橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝215A ； IN＝0.586187.5＝109A ∵ 1.09215＝234.35A＞109A ∴ 所选电缆截面合适。 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝300＋90＝390（kw） ； R0＝0.293Ω/km ΔU＝PR0L/UN ＝3900.2930.26/1.2 ＝24.8（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.586390260/1.244.324.8 ＝45mm2＜70mm2 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 I（3）＝3-1/2Uav/R ＝3-1/21200/0.2930.26＝9.097kA Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.8379097/145＝52.5mm2＜70mm2 所选电缆截面合适。 三）、刮板机组电源线 1、按持续允许电流选择电缆截面 初步确定刮板机电源线采用UPQ-1140,395125 - - 矿用橡套电缆，其25℃时的安全载流量Ip＝273A ； IN＝0.641972＝252A 1.13273＝308.5A＞252A 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝2315＝630（kw） ； R0＝0.195Ω/km ΔU＝PR0L/UN ＝6300.1950.25/1.2 ＝25.6（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.64630250/（1.244.332） ＝59.3mm2＜95mm2 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 I（3）＝3-1/2Uav/R ＝3-1/21200/（0.1950.25）＝14.2kA Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.83714200/145＝82mm2＜95mm2 所选电缆截面合适。 四）、刮板机负荷线 1、按持续允许电流选择电缆截面 初步确定刮板机负荷线采用 UPQ-1140,370125矿用橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝215A ； IN＝0.64197＝126A ∵ 1.09215＝234.4A＞126A ∴ 所选电缆截面合适。 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝315（kw） ； R0＝0.293Ω/km ΔU＝PR0L/UN ＝3150.2930.26/1.2 ＝19.95（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.64315260/1.244.319.95 ＝48.3mm2＜70mm2 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 I（3）＝3-1/2Uav/R ＝3-1/21200/0.2930.26＝9.09kA Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.8379090/145＝52.4mm2＜70mm 所选电缆截面合适。 五）、破碎机负荷线 1、按持续允许电流选择电缆截面 初步确定破碎机负荷线采用 UPQ-1140,350125矿用橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝173A ； IN＝0.58669＝40.3A ∵ 1.09173＝188.6A＞40.3A ∴ 所选电缆截面合适。 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝110（kw） ； R0＝0.416Ω/km ΔU＝PR0L/UN ＝1100.4160.08/1.2 ＝3.05（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.62511080/1.244.33.05 ＝34.7mm2＜50mm2 所选电缆截面合适。 六）、转载机负荷线 1、按持续允许电流选择电缆截面 初步确定转载机负荷线采用 UPQ-1140,350125矿用橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝173A ； IN＝0.58699.7＝58.6A ∵ 1.09173＝188.6A＞58.6A ∴ 所选电缆截面合适。 2、按允许电压损失校验电缆截面 P＝160（kw） ； R0＝0.416Ω/km ΔU＝PR0L/UN＝1600.4160.03/1.2＝1.67（V）＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.6416030/1.244.31.67 ＝34.6mm2＜50mm2 所选电缆截面合适。 七）、皮带机组电源线 1、按持续允许电流选择电缆截面初步确定皮带机组电源线采用U-1000,370135矿用橡套电缆， 其25℃时的安全载流量Ip＝215A ； ΣIN＝0.6184＝110.4A ∵ 1.09215＝234.4A＞110.4A ∴ 所选电缆截面合适。 2.按允许电压损失校验电缆截面 ΣIN＝227.8A R0＝0.267Ω/km ΔU＝31/2INRCOSф＝31/2227.80.2670.80.7＝50.4V＜60V 3、按所需电缆最小截面校验 Amin＝KrΣPNL/ UNΔUυ ＝0.6268800/1.244.350.4 ＝44.8mm2＜70mm2 4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面 I（3）＝3-1/2Uav/R ＝3-1/21200/0.2670.8＝3.3kA Amin＝0.837 I（3）/C ＝0.8373300/145＝19mm2＜70mm2 所选电缆截面合适。 六、开关整定值计算 一）、开关整定计算 1、机巷25kw绞车QC83－80N开关整定 绞车型号JD－25 额定电流27.9A 采用熔体保护 根据式Ire≧Iqe /2.5＝27.952.5＝55A,取Ire＝60A 机巷JD－25绞车短路保护选用60A保险丝 Ire熔体的额定电流 Iqe电机启动电流（一般取额定电流的4－7倍） 1.8～2.5－－电机启动时保证熔体不熔断的系数 2、机巷11.4kw绞车QC83－80N开关整定 绞车型号JD－11.4 额定电流13.7A 采用熔体保护 据式Ire≧Iqe /2.5＝13.752＝27.4A,取Ire＝30A 机巷JD－11.4绞车短路保护选用30A保险丝 3、胶带输送机QJZ－300开关保护整定 胶带输送机电机型号YSB－160,额定电流174.1A 因QJZ－300开关保护采用电子插件，所以整定值应为 Idz≦Ie＝174.1 取Igz＝170A 所以该开关整定值为170A 同上所述 4、采煤机左电机功率为300Kw，额定电流188.7A，则采煤机控制开关QJZ－315 动作电流整定值为Igz＝190A. 5、采煤机右电机开关所带负荷为截割电机300kw,油泵电机为90Kw, 所以右电机开关整定值Igz≦188.756.3245A,取Igz240A 6、刮板机电机功率315Kw，额定电流192A，则刮板机控制开关QJZ－300动作电流整定值为Idz＝190A. 7、转载机电机功率为160Kw，额定电流为97.5A，则转载机控制开关QJZ－315动作电流整定值为90A. 8、破碎机电机功率为110Kw，额定电流69A，则破碎机控制开关QJZ－300动作电流整定值为70A； 9、乳化泵电机功率为250Kw，额定电流147.6A，则乳化泵控制开关QJZ－315动作电流整定值为150A； 10、喷雾泵电机功率为45Kw，额定电流52A，则喷雾泵控开关BQD5－200动作电流为55A。 二）、馈电开关整定值 馈电开关的整定按照所带负荷的最大起动电流计算，以馈电最远端两相最小短路电流校验，最远端最小两相短路电流必须大于馈电整定值的1.5倍，以保证保护装置可靠动作。两相短路电流采用图表法计算，将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度，低压不同截面的电缆换算系数如下 电缆截面/mm2 4 6 10 16 25 35 50 70 95 换算系数 11.97 8.11 4.75 3.01 1.91 1.37 1.00 0.73 0.53 1、1号馈电开关整定值 1号馈电开关所带负荷如图示 - - Idz＝Imqe＋∑Ie ＝147.66＋147.6＝1033.2A 整定1号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A 灵敏度校验 由图看出，1号开关保护最末端为d1，d1点电缆换算长度为 LH0.004＋0.004＋0.050.530.0350.73＝0.056 根据式Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝1140（20.0560.388）＝27614A KL＝Idmin／Idz ＝276141200 ＝23＞1.5（合格） 2、2号馈电开关整定值 2号馈电开关所带负荷如图示 Idz＝Imqe＝1926＝1152A 整定2号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A 灵敏度校验 由图看出，2号开关保护最末端为d2点，d2 点电缆换算长度为 LH0.005＋0.006＋0.06＋0.20.530.250.73＝0.3km 根据式Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝1200（20.30.388）＝5154A KL＝Idmin／Idz ＝51541200 ＝4.3＞1.5（合格） 3、3号馈电开关整定 该开关所带负荷如图示 Idz＝Imqe＋∑Ie＝188.76＋69＝1201.1A 整定3号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A 灵敏度校验 由图看出，3号开关保护最末端为d3，d3点电缆换算长度为 LH（0.2＋0.008＋0.01）0.530.250.730.3km 根据式Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝1200（20.30.388）＝5154.6A KL＝Idmin／Idz ＝5154.61200 ＝4.3＞1.5（合格） 4、4号馈电开关整定 该开关所带负荷如图示 Idz＝Imqe＝188.76＝1132A 整定4号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A 灵敏度校验 由图看出，4号馈电开关保护最末端为d4，d4点短路电流与d3点基本相同，则 4号馈电开关灵敏度符合要求。 5、5号馈电开关整定 5号馈电所带负荷如图所示 Idz＝Imqe＋∑Ie＝1044.6＋9.1＋4.6＝1058.3 整定5号KBZ400馈电开关动作电流为1200A 灵敏度校验 由图看出，5号开关保护最末端为d5，D5 点电缆换算长度为 LH（0.060.20.003）0.73（0.0030.06）3.010.00411.7 0.20.09＋0.0470.377 根据式 Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝690（20.3770.388） ＝2358.6A KL＝Idmin／Idz ＝2358.6/1200 ＝1.97＞1.5（合格） 6、7号馈电开关整定 7号馈电所带负荷如图所示 Idz＝Imqe＋∑Ie ＝100.56＋13.7＝616.7A 整定7号KBZ400馈电开关动作电流为800A 校验6号馈电保护末端为d7点，该点电缆换算长度为 LH＝0.004＋0.160.73＋0.004＋0.183.01＝0.67Km 最小两相短路电流为 Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝690（20.670.388）＝1327A KL＝Idmin／Id ＝1327800 ＝1.6 ＞1.5（合格） 7、6号馈电开关整定 6号馈电所带负荷如图所示 6号馈电相对于7号馈电负荷增加不大，但6号馈电做为7号馈电的后备保护，其整定值必须大于5号馈电整定值的1.2倍，则整定值为8001.2＝960A，则6号馈电整定值为1200A。 校验6号馈电保护末端为d6点，该点电缆换算长度为 LH＝0.1＋0.095＋0.135＋0.1＋0.1＋0.0030.73＝0.39Km 最小两相短路电流为 Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝690（20.390.388）＝2279.9A KL＝Idmin／Id ＝2279.91200 ＝1.9＞1.5 （合格） 七、移动变电站低压馈电开关整定 1、1＃电站型号为KBSGZY500/6/0.69,所配低压馈电开关型号为BKD630,额定电流630A 1＃电站所带负荷如图所示。 1）短路整定 Idz≈Imqe∑Ie ＝211.5627.9174.16.42＝1484A 1号电站馈电开关做为6号馈电的后备保护，其整定值必须大于1号馈电整定值的1.2倍，则整定值电流为12001.2＝1440A Kdz＝1484630＝2.36 该电站采用电子脱扣器，整定系数K与额定电流成倍数关系，取Kdz＝3。 2）过载整定 Igz≈∑Ie ＝211.527.9174.16.42＝426.3A Kgz＝Igz/ Ie ＝426.3630＝0.68 取 Kgz＝0.7 3）灵敏度校验 该馈电作为6号馈电的后备保护，其保护最末端为d8点电缆换算长度为 Lh＝0.260.73＝0.19Km Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝69020.190.388 ＝4680A kL＝Idmin/Idz ＝46806303 ＝2.481.5 合格 2、2号电站型号为KBSGZY500/6/1.2,所配低压馈电开关型号为BKD－630,额定电流630A，2号电站所带负荷如图所示。 1）短路整定 Idz≈Imqe∑Ie ＝147.66147.6＝1033.2A 则Kdz＝Idz/Ie ＝1033.2630＝1.64 取 Kdz＝2 2）过载整定 Igz≈∑Ie＝147.6147.6＝295.2A Kgz＝Igz/ Ie＝295.2630＝0.46 取 Kgz＝0.5 3）灵敏度校验 该馈电作为1号馈电的后备保护，其保护最末端为d9点电缆换算长度为 Lh＝0.050.53＝0.0265Km Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝114020.02650.388＝55436A kL＝Idmin/Idz ＝554362630 ＝441.5 合格 3、3号电站型号为KBSGZY630/6/1.2,所配低压馈电开关型号为BKD－630,额定电流630A，3号电站所带负荷如图所示。 1）短路整定 Idz≈Imqe∑Ie ＝1926192＝1344A 则Kdz＝Idz/Ie ＝1344630＝2.13 取 Kdz＝3 2）过载整定 Igz≈∑Ie ＝192192＝384A Kgz＝Igz/ Ie ＝384630＝0.61 取 Kgz＝0.7 3）灵敏度校验 该馈电作为2号馈电的后备保护，其保护最末端为d10点，电缆换算长度为 Lh＝（0.2＋0.008）0.53＝0.11Km Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝114020.110.388＝13355A kL＝Idmin/Idz ＝133553630 ＝71.5合格 4、4号电站型号为KBSGZY1000/6/1.2,所配低压馈电开关型号为BKD－630,额定电流630A，3号电站所带负荷如图所示。 1）短路整定 Idz≈Imqe∑Ie ＝（188.7＋55.9）6188.7＋69＋174.1 ＝1899.4A 则Kdz＝Idz/Ie ＝1899.4630＝3.13 取 Kdz＝4 2）过载整定 Igz≈∑Ie ＝188.7188.7＋69＋174.1 ＝620.5A Kgz＝Igz/ Ie ＝620.5630＝0.98 取 Kgz＝1 3）灵敏度校验 该馈电作为2号馈电的后备保护，其保护最末端为d11点，电缆换算长度为 Lh＝（0.2＋0.008）0.53＝0.11Km Idmin＝Ue／（2LhZ） ＝114020.110.388 ＝13355A kL＝Idmin/Idz ＝133554630 ＝5.31.5合格 短路点编号 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 两相短路电流A 27614 5154 5154.6 5154 2358 2279.9 1327 八、 保护接地 1.高压电缆连接器及移动变电站的高、低压侧接地螺栓上，采用截面为25㎜2的铜线与接地母线或局部接地极连接。 2.各配电点开关的外壳采用截面为25㎜2的铜线与接地母线或局部接地极连接。 3.机巷电气平台各开关的外壳均采用截面为25㎜2的铜线与接地母线或局部接地极连接。