3101综采工作面供电设计资料.docx
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3101综采工作面供电设计资料
工作面供电设计
1、已知资料：
工作面煤层为山西组3号煤层，切眼长为180m，平均倾角8°，煤质硬度系数f=2--2.5，煤层平均厚度为3.2m，采煤方法为走向长壁后退式一次采全高。
（一）设备选用
1、工作面设备
双滚筒采煤机MG250/600-WD1台
刮板输送机SGZ-764/6301台
液压支架ZY3600-15/35124架
2、工作面运输巷设备
破碎机PCM1101台
转载机SZZ764/1101台
带式输送机DSJ-100/630/2*751台
3、工作面回风巷设备
乳化液泵BRW200/31.52台
乳化液泵箱RX-15001台
喷雾灭尘泵BPW315/6.31台
喷雾泵箱RX-15001台
回柱绞车
（2）、工作面设备布置（如下页图所示）
1、综采工作面供电系统负荷计算
（一）、电压等级
工作面电源电压为10KV，来自东巷变电所，根据用电设备的容量与布置，采用660V和1140V两种电压等级供电，照明灯电压为127V。
（2）、负荷统计见下表：
综采工作面负荷统计
设备名称
电动机台数
电动机型号
额定功率/KW
额定电压/KV
额定电流/A
额定功率因数cos
N
启动功率因数cos
ST
额定起动电流/额定电流
MG250/600-WD型采煤机
BRW200/31.5型乳化液泵
BPW315/6.3型喷雾灭尘泵
SGZ-764/630型刮板运输机
SZZ764/110型转载机
PCM110型破碎机
ZBX-4.0照明综保
3
2
2
2
1
1
3
YBK2315M-4YBK2225M-4
YBSD-315/160-4/8
YBS-110
YBS-110
ZBX-4.0
250*2+100
2*125
2*45
2*315
110
110
3*4
1.14
1.14
1.14
1.14
1.14
1.14
376
2*80
2*28.3
2*194
69.3
69.3
3*2
0.86
0.89
0.87
0.85
0.85
0.85
0.45
5
6.5
7
6
5.5
5.5
功率
/KW
1802
加权平均功率因数cos
wm
0.85
DSJ100/630型皮带机
ZBX-4.0照明综保
YAJ-13液压安全绞车
1
1
1
ZBX-4.0
2*75+2*4
4
13
0.66
0.66
0.66
77.2
2
14.4
0.85
0.85
6
5.4
功率
/KW
175
加权平均功率因数cos
Wm
0.85
总计算功率/KW
1977
根据采面的具体情况，拟选择一台移动变电站向千伏级设备供电，皮带和安全绞车用电引自东巷变电所干式变压器。
1、1#移动变电站的选择
1#移动变电站向采煤机、乳化液泵站、喷雾泵站、刮板输送机、破碎机、载机、照明综保供电，计算负荷为：
Kde=0.4+0.6
=0.4+0.6×
=0.61
综合考虑，取cos
wm=0.7。
将Kde和cos
wm值代入下式得
Sca=
=
=1570KVA
因此，选用1台KBSGZY-2000/10型移动变电站，10000/1200V，额定容量为2000KVA>1570KVA，即可满足供电要求。
2、660V负荷用干式变压器的计算
该采面660V负荷有皮带机、照明综保、液压安全绞车，计算负荷为：
Kde=0.4+0.6
=0.4+0.6×
=0.94
综合考虑，取cos
wm=0.7。
将Kde和cos
wm值代入下式得
Sca=
=
=235KV
A
因此，电源引自东巷变电所KBSG-630/10型干式变压器，10000/690V，额定容量为630KVA>235KVA，即可满足供电要求。
3、供电系统的拟定及高压配电箱的选择
根据综采工作面机电设备的布置情况，以及各台移动变电站所带的负荷，初步拟定出如下页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后的供电系统图绘制在一张图上，即图中电缆的型号、起动器的型号是在校核后选并标注在图上的。
（一）、高压配电装置的选择
1、型号的确定
工作面移动变电站电源由采区变电所高压配出线开关控制，该配电开关选用BGP47-10隔爆型高压真空配电箱。
2、电气参数选择
1）、额定电压：
UN=10kV。
2）、10KV长时实际负荷电流：
Ica=
式中
-综采工作面所有用电设备额定功率之和，
=1802kW；
Kde-需用系数；
Kde=0.4+0.6
=0.4+0.6×
=0.61
cos
wm-加权平均功率因数，取0.7；UN-额定电压，UN=10000V。
由额定电压、最大负荷电流，选取BGP47-10矿用隔爆型真空高压配电箱，其
主要技术数据：
额定电压UN=10kV，最高工作电压11.5kV，额定电流IN=200A＞90.67A，额定短路开断电流IND=12.5kA，2s热稳定电流Its=12.5kA，动稳定电流为31.5kA，断流容量为100MV·A。
3、断流能力校验
1）热稳定校验。
短路参数按采区变电所出口短路容量50MV·A来计算，因为该处的短路电流最大，即10000V出口短路电流为
Iss=
Its=12.5×103A≥
满足要求.假想作用时间确定,考虑本级开关是10KV系统中的末级开关,短路保护是瞬动的,取假想作用时间为0.25s。
2）断流容量校验。
SND=100MV·A＞Smas,s=
MV·A
满足要求。
（2）、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UGSP-10kV电缆。
2、按经济电流密度初选主截面。
向采区移动变电站供电的总负荷电流Imax,w=Ica=90.67A（选择高压配电箱时已计算），其经济截面为
Ae=
mm2
经济电流密度取Jed=2.25A/mm2。
最后选高压电缆W1的长度L1=1200m，其型号UGSP-10-3×35。
3、按长时最在在允许负荷电流校验。
查表得UGSP-10-3×35型电缆的长时最大允许负荷电流IP=148A。
长时最大负荷电流Ica=90.67A（选择高压配电装置时已计算）。
故Ica=90.67A＜IP=148A，满足要求。
4、按热稳定条件校验电缆截面。
Amin=
mm2＜35mm2
满足热稳定要求。
考虑到电缆W1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
供电系统如上页图所示。
UGSP-3×35型电缆查表得，R65=0.616Ω/km，X=0.084Ω/km；取负荷的功率因数cos
1=
1、按长时允许负荷电流选择低压电缆：
1）、1.14KV干线选择：
Ica＝Kx∑Pe/（31/2UeCOSφpj）＝0.55×595/（31/2×1.14×0.7）＝236.77（A）
其中:
Ica---长时最大工作电流（A）
Ue---额定电压（Kv）0
Kx---需用系数,查表6-2得,对于综采面kx=0.4+0.6Pemax/ΣPe=0.55
COSφpj---加权平均功率因数,查表6-2得，综掘工作面的COSφpj=0.6-0.7,取COSφpj=0.7
根据计算结果,选择电缆型号为MCP3×95＋1×25mm2矿用电缆，其长时允许负荷电流为260A.260A＞236.77A，满足要求。
2）、皮带机支线选择：
Ica＝KloPe/（31/2UeCOSφpjη）
＝0.8×60/（31/2×0.66×0.7×0.9）=66.65（A）
其中Klo--为电动机负荷系数，这里取Klo=0.8
η--为效率，这里取η=0.9,其余符号同前
根据计算结果选择MY3×16＋1×6mm2型矿用橡套电缆，其长时允许负荷电流为85A。
85A＞66.65A.满足要求。
3）、用同样的方法,选择出其它电缆列表如下:
序号
电缆用途
设备容量（KW）
长时工作电流（A）
电缆型号及长度
允许载流量（A）
条数
（条）
1
1.14KV干线
595
236.77
MCP3×95＋1×25,400m
260
1
2
采煤机支线
375
189
MCP3×70＋1×25+7×6,210m
215
1
3
220型溜子支线
2×110
2×61.9
MCP3×50＋1×16,60m
MCP3×50＋1×16,210m
173
1
1
4
运输巷总干线
117.2
103.57
MY3×70＋1×16,170m
215
1
5
皮带机支线
60
66.65
MY3×16＋1×6,10m
113
2
6
照明综保支线
1
1
MY3×2.5500m
25
2
7
40溜子配电点干线
55
61
MY3×50＋1×16,500m
138
1
8
煤电钻综保支线
1.2
10
MY3×4＋1×4,100m
36
2
9
绞车水泵干线
116.4
135
MY3×35＋1×10,580m
138
1
9
40绞车支线
40
41.65
MY3×10＋1×6,100m
64
1
10
11.4绞车支线
11.4
11.08
MY3×4＋1×4,10m
36
1
11
25绞车支线
25
24.23
MY3×4＋1×4,10m
36
2
12
小水泵支线
7.5
8.25
MY3×4＋1×4,30m
36
2
13
泵站配电点干线
126.2
122.66
MY3×50＋1×16,550m
138
1
14
125泵站支线
125
121.8
MY3×50＋1×16,100m
138
2
四、短路电流计算：
1、移变KBSGZY-T-630/10/1.14二次出口端的短路电流Id1计算：
变压器二次侧电压1200V，容量500KVA，系统短路容量按50MVA计算：
则系统电抗XS=U2N2/SSC（3）=12002/50×106=0.0288Ω
其中XS为系统电抗.U2N为变压器二产次侧的额定电压,SSC（3）为系统三相短路容量.
MYJV22-10-3×50电缆L=1.93Km，查附录二表2得：
R。
=0.42Ω/KmX。
=0.08Ω/Km
高压电缆的电阻、电抗：
Rɡ=0.42×1.93=0.8106Ω
Xɡ=0.08×1.93=0.1544Ω
变压器的电阻、电抗值：
Rb1=△P·U2N2/SN2=4500×12002/6300002=0.01633Ω
Xb1=（Zb12-Rb12）1/2=（0.125712-0.016332）1/2=0.12464Ω
其中:
Zb1=UZ·U2N2/（100·SN）=5.5×12002/100×630000=0.12571Ω
Rb1、Xb1、Zb1分别为变压器的电阻、电抗和阻抗，Ω。
△P为变压器的短路损耗，W
U2N为变压器的二次额定电压，V
SN2为变压器的额定容量，VA
UZ为变压器的阻抗压降的百分值，%
对于Id1点
∑R=Rɡ/Kb2+Rb1=0.8106/8.332+0.01633=0.02801Ω
∑X=XS+Xɡ/Kb2+Xb1=0.0288+0.1544/8.332+0.12464=0.15567Ω
Id1=U2N/2
=1200/[2（0.028012+0.155672）1/2]=3793A
2、采煤机电机处短路电流Id3计算：
其中：
干线电缆MCP3×95+1×25,400m采煤机电缆MCP3×70+1×25+7×4mm2,210ｍ查附录三表5得:
3×95电缆的电阻、电抗值：
R。
=0.247Ω/KmX。
=0.075Ω/Km
R1=R0×L1=0.247×0.4=0.0988Ω
X1=X0×L1=0.075×0.4=0.03Ω
3×70电缆的电阻、电抗值：
R。
=0.346Ω/KmX。
=0.078Ω/Km
R2=R0×L2=0.346×0.21=0.07266Ω
X2=X0×L2=0.078×0.21=0.01638Ω
对于Id3点
∑R2=∑R+R1+R2=0.02801+0.0988+0.07266=0.19947Ω
∑X2=∑X+X1+X2=0.15567+0.03+0.01638=0.20205Ω
Id2=U2N/2
=1200/[2（0.199472+0.202052）1/2]=2113A
3）、同理,各个短路点的短路电流计算值详见下表:
短路点
回路阻抗,Ω
短路电流,A
∑R
∑X
Id1
0.02801
0.15567
3793
Id2
0.12681
0.18567
2668
Id3
0.19947
0.20205
2113
Id4
0.22992
0.20268
1957
Id5
0.010496
0.053
6385
Id6
0.064046
0.06626
3743.75
Id7
0.077746
0.06716
3358
Id8
0.288046
0.10676
1123
Id9
0.301746
0.10766
1076.86
Id10
0.422776
0.10273
792.96
Id11
0.256896
0.09755
1255.49
Id12
0.261376
0.09836
1235.36
五、低压开关的整定：
1）、皮带机用真空开关QBZ-120的整定（7#开关）:
①、额定电流计算整定：
Iｅ=Pｅ/
UeCOSφ=30×2×1000/（
×660×0.75）=70A
Isb1=∑Iｅ=70A,可将开关内JDB综合保护器粗调档调整到高档,细调档调整到3档,此时整定电流为Iz3=72A
②、短路保护整定：
Isb1=8×Ie=8×72=576A
③、校验灵敏度：
Id7/Isb1=3358/576=5.83>1.2
∴满足灵敏度要求。
2）、照明信号综保开关的整定（8#开关）:
原边为3～5A,副边为10～15A即可.
3）、皮带机支线用真空馈电KBZ-400的整定（6#开关）:
①、额定电流计算：
Iｅ=∑Iｅ=70+2=72A
取Isb1=75A
②、短路保护整定：
Isb2=K2Iｅ+∑Iｅ
K2=6-8取K2=8，则
Isb2=8×70+2=562A,562/75=7.49,取整定倍数为8,则短路保护电流为600A
③、校验灵敏度：
Id7/Isb2=3358/600=5.6>1.2
∴满足灵敏度要求。
这种开关是菜单式的,将整定值输入即可.
4）同理，各开关电流保护整定如下：
编号
开关型号
开关负荷
短路点
保护装置形式
整定计算,和取整定值
整定位置
灵敏系数
BXB-400/0.66
0.66KV移变低压侧开关
Id5
电脑菜单
Ie=
=72+66.15+147.8+135=420.9取Isb1=400A
Isb2=6×145.8+（420.95-145.8）=1149.95A
取Isb2=1200A
过载电流倍数调到1倍,
短路倍数选择3倍,
6385/1200
=5.32>1.2
BXB-400/1.14
1.14KV移变低压侧开关（为1#开关的后备保护开关）
Id2
电脑菜单
取Isb1=380A
过载电流倍数调到0.8倍,
短路倍数选择4倍,这时Isb2=1520A
2668/1520
=1.76>1.2
1#
KBZ-400
1.14移变处开关（为2#的后备保护开关）
Id2
电脑菜单
取Isb1=360A
额定电流调到360A
短路倍数选择4倍,这时Isb2=1440A
2668/1440
=1.85>1.2
2#
KBZ-400
工作面配电点1.14KV总开关
Id4
电脑菜单
Ie=
=253+148.56
=401.56A取Isb1=350A
Isb2=8×152+101+148.56=1465.56A
额定电流调到350A
短路倍数选择4倍,这时Isb2=1400A
1957/1400=
1.4>1.2
3#
QJR-400Z
375采煤机
Id3
电脑菜单
Ie=Pe/（
Uecosφ）
=375/1.732×1.14×0.75=253A,
取Isb1=260A
Isb2=8×152+101=1317A
额定电流调到260A
2113/1317=1.6>1.2
4#
QJR-400Z
630刮板机
Id4
电脑菜单
Ie=Pe/（
Uecosφ）
=110×2/1.732×1.14×0.75=148.56A,
取Isb1=150A
Isb2=8×150=1200A
额定电流调到150A
1957/1200=1.63>1.2
5#
KBZ-400
运输顺槽总开关
Id8
电脑菜单
Ie=
=72+66.15
138.15=A取Isb1=140A
Isb2=8×70+70=630A
额定电流调到140A
短路倍数选择5倍,这时Isb2=700A
1123/700=
1.6>1.2
6#
KBZ-400
皮带配电点总开关
Id7
电脑菜单
Ie=
=70+2=72A取Isb1=75A
Isb2=8×70+2=562A
额定电流调到75A
短路倍数选择8倍,这时Isb2=600A
3358/600=
5.6>1.2
7#
QBZ-120
皮带机
Id7
JDB-120
Ie=Pe/（
Uecosφ）
=30×2/1.732×0.66×0.75=70A,取Isb1=72A
Isb2=8×72=576A
选高档，旋钮选在3档
3358/576=5.83
>1.2
8#
BZX-4.0
照明
熔体
原边为3～5A,
副边为10～15A
9#
KBZ-400
40刮板配电点总开关
Id9
电脑菜单
Ie=
=64.15+2=66.15A取Isb1=70A
Isb2=8×64.15+2=515.2
额定电流调到70A
短路倍数选择8倍,这时Isb2=560A
1076/560=
1.92>1.2
10#
QBZ-200
40刮板
Id9
JDB-200
Ie=64.15A,取Isb1=65A
Isb2=8×65=520A
粗调为低档
细调为3档
1076/520=
2.07>1.2
11#
ZBZ-4.0
煤电钻
熔体
原边为3～5A,
副边为10～15A
12#
KBZ-400
泵站配电点控制开关（21#开关后备保护）
Id11
电脑菜单
取Isb1=160A
Isb2=960A
额定电流调到160A
短路倍数选择6倍,这时Isb2=960A
1255/960=1.3>1.2
13#
KBZ-400
绞车水泵总开关
Id10
电脑菜单
Ie=
=135A取Isb1=135A
Isb2=6×48+（135-48）=375A
额定电流调到135A
短路倍数选择3倍,这时Isb2=405A
792.96/405=
1.96>1.2
14#
QBZ-80N
绞车
JDB-80
Ie=46.66A,取Isb1=48A
Isb2=6×48=288A
粗调为×4档
细调为1档
15#
BZX-4.0
照明
熔体
原边为3～5A,
副边为10～15A
16#
QBZ-80N
绞车
JDB-80
Ie=13.39A,取Isb1=14A
Isb2=6×14=84A
粗调为×2档
细调为3档
17#
QBZ-80
水泵
JDB-80
Ie=8.75A,取Isb1=9A
Isb2=8×9=72A
粗调为×1档
细调为7档
18#
QBZ-80
水泵
JDB-80
Ie=8.75A,取Isb1=9A
Isb2=8×9=72A
粗调为×1档
细调为7档
19#
QBZ-80N
绞车
Id10
JDB-80
Ie=29.15A,取Isb1=30A
Isb2=6×30=180A
粗调为×4档
细调为4档
792.96/180=4.4>1.2
20#
QBZ-80N
绞车
Id10
JDB-80
Ie=29.15A,取Isb1=30A
Isb2=6×30=180A
粗调为×4档
细调为4档
792.96/180=4.4>1.2
21#
KBZ-400
泵站配电点开关
Id12
电脑菜单
Ie=
=145.8+2
=147.8A取Isb1=150A
Isb2=6×150+2=902A
额定电流调到150A
短路倍数选择6倍,这时Isb2=900A
1235/900=
1.37>1.2
22#
QBZ-200
1#乳化液泵
Id12
JDB-200
Ie=145.8A,取Isb1=150A
Isb2=6×150=900A
粗调为高档
细调为5档
1235/900=
1.37>1.2
23#
QBZ-200
2#乳化液泵
同Id12
JDB-200
Ie=145.8A,取Isb1=150A
Isb2=6×150=900A
粗调为高档
细调为5档
1235/900=
1.37>1.2
24#
ZBZ-4.0
煤电钻
熔体
原边为3～5A,
副边为10～15A
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