马营煤业工作面供电设计 2.docx
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马营煤业工作面供电设计2
中煤金海洋马营煤业有限公司
综放工作面供电设计
计算：
蔚凯
审核：
批准：
日期：
一、负荷统计：
序
号
名称
型号
功率
（KW）
台数
总功率
（KW）
电压等级
（V）
1
采煤机
MG150/375-WD
2×150＋2×30＋15
1
375
1140
2
前部运输机
SGZ630/264
2×132（双速）
1
264
1140
3
后部运输机
SGZ630/264
2×132（双速）
1
264
1140
4
转载机
SZZ730/75
75
1
75
1140
5
破碎机
2PLF100/150
2×200
1
400
1140
6
乳化液泵
BRW40/31.5
250*2
2
500
1140
7
清水泵
BPW315/16
125
1
125
1140
8
顺槽皮带机
DSJ100/63/75*2
75*2
2
150
660
9
液压涨紧及信号照明
ZYJ-320/11.5D
11.5＋4.0
1
15.5
660
10
二、移动变电站高压真空配电装置的选择
1、供采煤机移动变电站选择计算（采用需用系数法进行计算）：
式中：
S电力负荷总的视在功率（KVA）
ΣPN参加计算的所有用电设备额定功率之和（KW）
cosα参加计算的用电设备的平均功率因数，取0.7
Kr需用系数
Pmax用电设备中的最大电动机的功率
ΣPN＝2×150＋2×30＋15＝375（KW）
Kr＝0.4＋0.6×150/375＝0.64
＝375×0.64/0.7＝342（KVA）
2、供前部运输机移动变电站选择计算
采用需用系数法：
ΣPN＝2×75＝150（KW）
cosα＝0.7
Kr＝0.4+0.6*75/150=0.7
＝150*0.7/0.7＝150（KVA）
3、供泵站（包括二台乳化液泵、一台清水泵）的移动变电站选择计算
采用需用系数法：
ΣPN＝2×250＋1×125＝500＋125＝625（KW）
cosα＝0.7
Kr＝0.4＋0.6×250/625＝0.64
＝625×0.64/0.7＝571.43（KVA）
4、供后部运输机、转载机及破碎机移动变电站选择计算
采用需用系数法：
ΣPN＝2×132＋75＋75＝264＋75＋75＝414（KW）
cosα＝0.7
Kr＝0.4＋0.6×132/414＝0.59
＝414×0.59/0.7＝349（KVA）
根据以上计算得知工作面总功率ΣPN=342+150+57.43+349=1412.43（KW）.根据实际情况选用现有一台KBSGZY-2000/10/1.2移动变电站，可满足要求。
放置于工作面设备列车上。
5、考虑水泵、回柱绞车等其它的临时负荷，另增设一台KBSGZY－500/10/（0.66）移动变电站。
6、供9101顺槽皮带机、破碎机移动变电站的选择计算。
需采用系数法计算：
ΣPN＝2×75＋2×200＝150＋＋400＝550（KW）
cosα＝0.7
Kr＝0.4＋0.6×400/550＝0.84
＝550×0.84/0.7＝660（KVA）
根据实际情况选用现有一台KBSGZY-800/10/1.2移动变电站，可满足要求。
放置于9煤运输巷临时配电点。
7、9101主运顺槽胶带机高低压矿用隔爆真空馈电装置及电控设备的选择
9101顺槽胶带机共二套驱动装置，二台75KW、660V电机作为主驱动电机，其单台额定电流IN＝75/（1.732×0.69×0.7）＝89（A）。
主驱动电机的额定电压为0.69KV，选用一台KBZ－200型、额定电流为400A的矿用隔爆真空馈电装置作为总开关，三台型号同为QBZ－200型、额定电流为200A矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器作为二台主电机的启动开关，天津华宁KTC-101控制设备作为皮带机综合保护装置。
三、供电电缆的选择
根据9101工作面的实际情况及《煤矿安全规程》的要求，采用两回路供电，供电电源直接引自中央变电所。
供前部运输机、采煤机和泵站、后部运输机、破碎机、转载机，总功率为1412.43KW。
两路电缆选用相同的截面积，因此只计算第一路即可。
1、选择供前后部运输机、破碎机、转载机、乳化液泵站的高压干线电缆
1.1长时工作电流Ig（正常负荷情况下，总的持续工作电流）的计算
ΣPN＝342+150+57.43+349=1412.43（KW）
＝0.4＋0.6×342/1412.43＝0.55
＝1412.43×0.55/0.7＝1109.8（KVA）
＝1109.8/（1.732×10）＝64.08（A）
1.2按持续工作电流以及电缆允许的载流量选择电缆截面积
查《煤矿电工手册》第二分册《矿井供电》（下）中表12-2-26，选用MYPTJ-3*50mm210KV电缆一趟长1100米,引自中央变电所G-5、号高压柜。
G-5柜供采煤机及前后部运输机及泵站、转载机及破碎机。
该电缆的允许载流量为Iy=145A，大于Ig=64.08（A），满足使用要求。
1.3按经济电流密度对所选电缆的截面积进行校验
根据公式
来校验电缆的截面积，其中式中：
A经济截面积mm2
Ig长时工作电流A
Jj经济电流密度A/mm2
根据我矿的生产班次，该电缆年运行的小时数为
Tmax=（365-12）*16=5648小时
查《煤矿电工手册》第二分册《矿井供电》（下）中表10-3-2，得Jj=2故
=64.8/2=34.4mm2，故选用MYPTJ-3*50mm2型号的电缆合格。
1.4按电压损失校验电缆截面积（校验到十一煤中央变电所）
ΔU%＝
IgL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
ΔU%电压损失百分数
Un 额定电压 KV
R0、X0 电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/KM
L 电缆线路长度 KM
查表得R0＝0.217、X0＝0.069
ΔU%＝
IgL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
＝1.732*64.8*1.1*（0.217*0.7+0.069*0.714）/（10*10）
＝1.23%
根据《全国供用电规则》的规定，高压系统中的电压损失在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。
所以，所选电缆的截面积符合要求。
1.5按短路电流校验电缆的热稳定性
Amin≥
*IK（3）/C 式中：
Amin 电缆短路时热稳定要求的最小截面积 mm2
Tf 短路电流作用的假想时间，取开关跳闸时间为0.01s
C热稳定系数， 查表得C＝120
IK（3） 三相最大稳态短路电流 A
IK（２）两相最大稳态短路电流 A
IK（3）＝1.15*IK（２） ＝1.15*Un
2
ΣR=2.3*0.217=0.4991ΣX=2.3*0.069=0.1587
IK（3） ＝1.15*10000
2
=10349.6A
Amin≥
*IK（3）/C=0.1*10349/120=8.62mm2
所选电缆截面积大于8.62mm2 ，故合格。
2、9101顺槽胶带机、破碎机高压电缆的选择
2.1长时工作电流的计算
ΣPN＝2*75+400=550（KW）
＝0.4＋0.6×400/550＝0.84
＝550×0.84/0.7＝660（KVA）
＝660/（1.732×10）＝38（A）
2.2按持续工作电流选择电缆截面积
查《煤矿电工手册》第二分册《矿井供电》（下）中表12-2-26，选用MYPTJ-3*35mm210KV电缆,长度为500M，引自9煤中央变电所G2高压柜。
该电缆的允许载流量为Iy=105A，大于Ig=38（A），满足使用要求。
2.3 按电压损失校验选择电缆面（校验到九煤中央变电所）
ΔU%＝
IgL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
ΔU%电压损失百分数
Un 额定电压 KV
R0、X0 电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/KM
L 电缆线路长度 KM
对于MYPTJ-3*35mm2 电缆，查表R0＝0.294、X0＝0.072
ΔU%＝
IgL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
＝1.732*92.04*0.9*（0.294*0.7+0.072*0.714）/（10*10）
＝0.369%
根据《全国供用电规则》的规定，高压系统中的电压损失在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。
所以，所选电缆的截面积符合要求。
2.4 按短路电流校验电缆的热稳定性
Amin≥
*IK（3）/C
式中 Amin 电缆短路时热稳定要求的最小截面积 mm2
Tf 短路电流作用的假想时间，取开关跳闸时间为0.01s
C热稳定系数 取C＝120
IK（3） 三相最大稳态短路电流 A
IK（3） ＝1.15Un
2
ΣR=0.9*0.294=0.2648ΣX=0.9*0.072=0.0648
IK（3） ＝1.15*10000
2
=17661.3A
Amin≥
*IK（3）/C=0.1*17661.3/120=14.7mm2，所选电缆截面积大于14.7mm2 ，故合格。
3、采煤机组电缆的选择及校验
3.1 按长时允许载流量选择校验
Ig=Kr*ΣPe/
Uecosφ=0.64*375/（1.732*1.2*0.7）
=165.5A
选用MYPTJ型３*70mm2＋１*５0mm2＋３*６mm2电缆，长160M，其载流量为210Ａ，大于165.5A,满足要求。
4.2按正常运行时的电压损失进行校验
网络允许的电压损失为ΔU=1200-（1200*95%）=60V
该支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=375*225*0.15*（0.230+0.075*1.02）/1200=3.23V
电压损失小于60V,满足要求。
4.3根据采煤机起动时进行校验
根据煤机的工作情况，截割电机起动时电压损失最大，因此只计算此种工作情况即可。
按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*2*150/（1.732*1.2*0.7）=1034.48A
电压损失ΔU%=
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*1034.48*0.15*（0.230*0.7+0.075*0.714）/12
=0.05%＜25%满足要求。
5、前部刮板运输机电缆的选择及校验
5.1 选择其头部电机高速时的电缆
5.1.1 按长时允许载流量选择校验
Ig=ΣPe/（
Uecosφ）=150/（1.732*1.2*0.7）=103A
选用UCP型３*35mm2电缆，长度为150Ｍ，其载流量为120Ａ。
大于103A,满足要求。
5.1.2 按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=1200-（1200*95%）=60V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=150*100*0.15*（0.315+0.078*1.02）/1200=0.74V
电压损失小于60V,满足要求。
5.1.3根据前部运输机起动时进行校验
根据工作情况，前部运输机电机起动时电压损失最大，因此只计算此种工作情况即可。
按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*150/（1.732*1.2*0.7）=517A
电压损失ΔU%＝
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*517*0.15*（0.315*0.7+0.078*0.714）/12
=0.03%＜25%满足要求
5.2 选择其头部电机低速时的电缆
5.2.1 按长时允许载流量选择校验
Ig=ΣPe/（
Uecosφ）=350/（1.732*3.3*0.7）=87.4A
选用UCP型３*70mm2电缆，长度为460Ｍ，其载流量为205Ａ，大于87.4A,满足要求。
5.2.2 按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=3400-（1200*95%）=60V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=350*1000*0.46*（0.683+0.084*1.02）/1200=37.50V
电压损失小于60V,满足要求。
5.2.3根据前部运输机起动时进行校验
根据工作情况，电机起动时电压损失最大，因此只计算此种工作情况即可。
按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*350/（1.732*3.3*0.7）=437.4A
电压损失ΔU%=
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*437.4*0.46*（0.683*0.7+0.084*0.714）/33
=5.68%＜25%满足要求
5.3前部运输机尾部电机电缆选择与头部电机的选择一样，高速运转时的电缆选UCP－3*35mm2 1.2KV型，低速运转时选UCP－3*35mm2 1.2KV型。
只是其长度发生变化，为200M。
6、后部运输机的的电缆选择与前部运输机相同。
7、转载机电缆的选择及校验
7.1转载机电机（高速时）的持续工作电流为其额定电流：
In=150/（1.732*1.2*0.7）=103A
选用UCP型３*35mm2电缆，长150Ｍ，其载流量为110Ａ，大于103A,满足要求。
7．2按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=1200-（1200*95%）=50V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=75*50*0.150*（0.491+0.081*1.02）/1200=0.268V
电压损失小于60V,满足要求。
7.3根据转载机起动时进行校验
由于转载机起动时电压损失最大，按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*103=515A
电压损失ΔU%=
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*515*0.48*（0.491*0.7+0.081*0.714）/12
=14.18%＜25%满足要求
7.4转载机电机（低速时）的持续工作电流为其额定电流：
In=350/（1.732*3.3*0.7）=87.48A
选用UCP型３*70mm2电缆，长480Ｍ，其载流量为205Ａ，大于87.48A,满足要求。
7.5按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=3400-（3300*95%）=265V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=350*1000*0.48*（0.491+0.081*1.02）/3300=29.20V
电压损失小于265V,满足要求。
7.6根据转载机起动时进行校验
由于转载机起动时电压损失最大，按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*87.48=437.4A
电压损失ΔU%=
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*875*0.48*（0.491*0.7+0.081*0.714）/33
=4.42%＜25%满足要求
8、破碎机电缆的选择及校验
8.1破碎机电机的持续工作电流为其额定电流：
In=400/（1.732*3.3*0.7）=99.9A
选用UCP型３*70mm23.3KV电缆，长480Ｍ，其载流量为205Ａ，大于99.9A,满足要求。
8.2按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=1200-（1200*95%）=60V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=400*1000*0.48*（0.683+0.084*1.02）/3300=44.72V
电压损失小于60V,满足要求。
8.3根据破碎机起动时进行校验
由于破碎机起动时电压损失最大，按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*99.9=499.5A
电压损失ΔU%＝
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*499.5*0.48*（0.683*0.7+0.084*0.714）/33
=6.76%＜25%满足要求。
9、泵站电机电缆的选择及校验
泵站中含二台乳化液泵电机及及两台清水泵电机,其中乳化液泵电机功率均为250KW,清水泵电机功率均为132KW,需分别选择电缆,但选择原则一样。
9.1 乳化液泵电机电缆的选择：
9.1.1乳化液泵电机的额定电流为
In=250/（1.732*1.14*0.7）=180.9A
选用UCP型３*70mm2,1.2KV电缆三条，分别长50Ｍ、55M、60M，其载流量为205Ａ，大于180.9A,满足要求。
9.1.2按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=1200-（1140*95%）=117V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=250*1000*0.05*（0.315+0.078*1.02）/1140=4.3V
电压损失小于117V,满足要求。
9.1.3根据乳化液泵电机起动时进行校验
由于乳化液泵电机在起动时电压损失最大，按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*180.9=904.4A
电压损失ΔU%=
IL（R0cosφ+X0sinφ）/（10Un）
=1.732*904.4*0.05*（0.315*0.7+0.078*0.714）/11.4
=1.89%＜25%满足要求
9.2清水泵电机电缆的选择
9.2.1清水泵电机的额定电流为
In=132/（1.732*1.14*0.7）=95.5A
选用UCP型３*35mm2电缆二条，分别长65M、70M，其载流量为148Ａ，大于95.5A,满足要求。
9.2.2按正常运行时的电压损失进行校验
允许网络的电压损失为ΔU=1200-（1140*95%）=117V
支线电缆中的电压损失为
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
式中：
L支线电缆的实际长度KM
In电动机的额定电流A
Pn电动机的额定功率W
Un电网的额定电压V
R0、X0支线电缆单位长度的电阻和电抗Ω/KM
cosφ、sinφ、tgφ电动机的额定功率因数及相应的正弦正切值
ΔU2=
In*L（R0cosφ+X0sinφ）=Pn*L（R0+X0tgφ）/Un
=132*1000*0.06*（0.683+0.084*1.02）/1140=5.36V
电压损失小于117V,满足要求。
9.2.3根据清水泵电机起动时进行校验
由于清水泵电机在起动时电压损失最大，按照规定，起动时电压损失不得大于额定电压的25%。
起动电流按额定电流的5倍计算。
起动电流I=5*95.5=477.5A
电压损失ΔU
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