N1203综采工作面供电设计.docx
《N1203综采工作面供电设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《N1203综采工作面供电设计.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
N1203综采工作面供电设计
N1203综放工作面供电设计
一、供电概况
N1203综放工作面位于北一胶带上山10KV高压供电电源取自北一采区变电所10KV母线高压开关。
N1203综放工作面机械设备所需用的3.3KV、1.2KV电源分别由放置在工作面电气列车上的负荷中心供给，工作面胶带运输机、胶带顺槽的辅助设备由放置N1203胶带顺槽车场内移动变电站提供，回风顺槽的辅助设备及放水巷的排水电源由放置在N1203回风顺槽车场内的移动变电站提供。
二、N1203综放工作面供电系统的拟定
1、N1203综放工作面高压供电电源回路数的确定
N1203综放工作面供电的3趟10KV电源取自北一采区变电所10KV高压开关。
2、综放工作面电源回路确定
2.1N1203综放工作面胶带运输机、运巷辅助设备（绞车、水泵等）由设立在N1203胶带顺槽车场处的移动变电站供电，该配电点高压电源取自北一采区变电所10KV高压开关。
高压电缆沿北一进风上山经北一胶带上山及北一辅运上山敷设。
2.2N1203综放工作面风巷辅助设备（绞车、水泵等）及旁路放水巷内水泵电源由设立在N1203回风顺槽车场处的移动变电站供电，该配电点高压电源取自北一采区变电所10KV高压开关。
高压电缆沿北一进风上山经北一胶带上山及北一辅运上山敷设。
2.3综放工作面的采煤机、大溜运输机、破碎机、装载机等设备由设立在N1203胶带顺槽的电气列车供电。
电气列车三趟高压电源引自北一采区变电所10KV不同母线段高压开关。
电气列车三回高压电缆沿北一进风上山经北一胶带上山及北一辅运上山至N1203胶带顺槽敷设。
2.4综放工作面的乳化液泵站、喷雾泵等设备由设立在N1203胶带顺槽车场的800KVA移动变电站供电。
电源由运巷排水Ⅰ回路移变（630KVA）高压侧串联提供。
供电系统详见N1203综放工作面供电系统图。
三、综放工作面负荷统计与变压器选择
N1203工作面生产为两班生产,一班检修。
整个工作面共使用九台移动变电站；其中综放工作面使用的三台移动变电站,安设在距工作面100米处,电气设备全部放在移动的电气列车上,随着工作面的推进而后撤；四台移动变电站安设在N1203胶带顺槽车场中,一台1600KVA移动变电站为N1203工作面皮带机供电，电压等级为1140V；一台630KVA移动变电站为N1203工作面运巷及辅切排水Ⅰ回路、皮带张紧车、信号、拉列电绞车等辅助设备提供1140V电源；一台630KVA移动变电站为N1203工作面运巷及辅切排水Ⅱ回路等辅助设备提供1140V电源；一台800KVA移动变电站为N1203工作面乳化液泵、喷雾泵提供1140V电源；两台移动变电站安设在N1203回风顺槽车场中，一台630KVA移动变电站为风巷绞车及旁路放水巷排水Ⅰ回路提供1140V电源；一台630KVA移动变电站为旁路放水巷排水Ⅱ回路提供140V电源。
3.1负荷统计：
见N1203综放工作面负荷统计表
3.2变压器容量计算及选择：
（1）工作面3300V系统供电总负荷
∑Pe=855+855+855+855+930+250+400=5000KW
按下式计算电力负荷总视在功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.7
Kr---需用系数,
Sj=5000×0.85÷0.7=6071.43（KVA）
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择3台KSGZY-3150/10/3.45KV型负荷中心。
1#负荷中心总负荷为:
∑Pe1=1580KWSbj=1580×0.8÷0.7=1806KVA
1#负荷中心负荷率：
β=1806÷3150×100％＝57.3％
2#负荷中心总负荷为:
∑Pe1=1710KWSbj=1710×0.8÷0.7=1954KVA
2#负荷中心负荷率：
β=1954÷3150×100％＝62％
3#负荷中心总负荷为:
∑Pe1=1710KWSbj=1710×0.8÷0.7=1954KVA
3#负荷中心负荷率：
β=1954÷3150×100％＝62％
（2）工作面1140V系统供电总负荷
∑Pe=250+250+75+75=650KW
按下式计算电力负荷总视在功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.75
Kj---需用系数取0.7
Sj=650×0.75÷0.7=696.43（KVA）
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-800/10/1.2KV型移动变电站
4#移动变电站总视在功率为:
Sbj=696.43KVA
4#移动变电站负荷率：
β=696.43÷800×100％＝87.05
（3）、胶带运输机负荷计算
∑Pe=400+400=800KW
按下式计算电力负荷总视在工功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.85
Kr---需用系数,取0.7
Sbj=800×0.85÷0.7=971（KVA）
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-1600/10/1.2KV型移动变电站。
5#移动变电站总负荷为:
∑Pe=800KWSbj=971KVA
5#移动变电站负荷率：
β=971÷1600×100％＝60.69％
（4）、工作面运巷及辅切排水Ⅰ回路、皮带张紧车、信号、拉列电绞车等辅助设备负荷计算
∑Pe=
18.5+30+30+11+30+30+22+90+45+45+45+30+30=456.5KW
按下式计算电力负荷总视在工功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.7
Kr---需用系数
Sbj=456.5×0.7÷0.7=456.5KVA
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-630/10/0.69KV型移动变电站。
6#移动变电站总负荷为:
∑Pe=456.5KWSbj=456.5KVA
6#移动变电站负荷率：
β=456.5÷630×100％＝72.46％
（5）、工作面运巷及辅切排水Ⅱ回路等辅助设备负荷计算
∑Pe=30+30+30+30+90+45+45+45+30+30=405KW
按下式计算电力负荷总视在工功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.85
Kr---需用系数
Sbj=405×0.7÷0.7=405KVA
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-630/10/0.69KV型移动变电站。
8#移动变电站总负荷为:
∑Pe=405KWSbj=405KVA
8#移动变电站负荷率：
β=405÷630×100％＝64.29％
（6）、工作面风巷风巷绞车及旁路放水巷排水Ⅰ回路负荷计算
∑Pe=45+75+90+45+45+45=345KW
按下式计算电力负荷总视在工功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.65
Kr---需用系数
Sbj=345×0.7÷0.7=345KVA
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-630/10/0.69KV型移动变电站。
7#移动变电站总负荷为:
∑Pe=345KWSbj=345KVA
7#移动变电站负荷率：
β=345÷630×100％＝54.76％
（7）、工作面风巷旁路放水巷排水Ⅱ回路负荷计算
∑Pe=90+45+45+45=225KW
按下式计算电力负荷总视在工功率:
Sbj=∑Pe×Kj÷COSΦj
式中：
Sbj---指移动变电站的计算容量（KVA）
∑pe---指设备的额定功率之和（KW）
COSΦj--指综放工作面设备的平均功率因数取0.85
Kr---需用系数
Sbj=225×0.7÷0.7=225KVA
根据计算结果和工作面实际负荷分配,选择1台KSGZY-630/10/0.69KV型移动变电站。
9#移动变电站总负荷为:
∑Pe=225KWSbj=225KVA
9#移动变电站负荷率：
β=225÷630×100％＝35.71％
四、N1203综放工作面高低压电缆线路选择计算
12.1N1203综放工作面负荷统计表:
设备名称
规格型号
设备台数
电机数/每台
每台电机额定容量
（KW）
设备总额定容
量KW
额定
电压
（KV）
负荷系数
额定功率因数cosφ
tgφ
有功率功KW
采煤机
MGTY400/930-3.3D
1
5
400/90/20
930
3.3
0.75
0.7
1.02
697
前部运输机
SGZ960/2×855
1
2
855/430
1285
3.3
0.8
0.7
1.02
1028
后部运输机
SGZ960/2×855
1
2
855/430
1285
3.3
0.8
0.7
1.02
1028
转载机
SZZ-1200/400
1
1
400/200
400
3.3
0.85
0.7
1.02
340
破碎机
PLM3500
1
1
250
250
3.3
0.8
0.7
1.02
200
乳化液泵站
BRW400/31.5
1
2
250
500
1.14
0.9
0.7
1.02
450
喷雾泵
BPW320/10
1
2
75
150
1.14
0.9
0.7
1.02
135
皮带机
SSJ-1200/180/2*400
1
2
400
800
1.14
0.9
0.7
1.02
720
水泵
4
1
90
360
0.66
0.7
0.7
1.02
252
水泵
12
1
45
540
0.66
0.7
0.7
1.02
378
水泵
12
1
30
360
0.66
0.7
0.7
1.02
252
回柱绞车
1
1
18.5
18.5
0.66
0.50
0.84
0.64
9.25
涨紧绞车
1
2
5.5
11
0.66
0.50
0.84
0.64
5.5
调度绞车
1
1
22
22
0.66
0.5
0.84
0.64
11
绞车
1
1
75
75
0.66
0.5
0.84
0.64
37.5
绞车
1
1
45
25
0.66
0.5
0.84
0.64
22.5
合计
7011.5
5565.75
4.2电缆长度的确定：
由公式Ls=K×L
式中：
L---巷道长度K---增长系数（橡套电缆取1.1,铠装取1.05）
线路名称
1#移变
2#移变
3#移变
4#移变
线路长度m
1700
10
1150
10
线路名称
5#移变
6#移变
7#移变
8#移变
线路长度m
360
10
310
360
线路名称
9#移变
线路长度m
310
4.3电缆截面的选择校验:
（1）移动变电站高压电缆的选择（按最大负荷1#、2#负荷中心选，负荷率为0.7，平均功率因数为0.72）
a、按经济电流密度选择电缆截面：
Sj=Ig÷Jj
Ig——电缆线路长时工作电流，A
Jj——经济电流密度，A/mm2（取2年工作小时为5000时以上）
故：
Ig=Ss÷1.732÷Ue=3290×0.7÷1.732÷10=132.97（A）
Sj=132.97÷2=66.48mm2
故选MYPTJ-3*70型电缆
b、按电压损失校验:
高压配电线路的允许电压损失为5%
其允许电压损失：
△Uy=10000×5%=500V
移动变电站高压电缆正常工作时的电压损失为：
△U=L（Pr0+Qx0）/Un
=2.6×（3290×0.7×0.307+3290×0.7×0.964×0.08）÷10
=230V<500V
所选电缆符合要求.
c、按长时允许电流校验电缆截面：
KIp≥Ig
式中Ip---空气温度为25℃时，电缆允许载流量，A（取190）
K---环境温度不同时载流量的校正系数，取1.07
Ig---通过电缆的最大持续工作电流
MYPTJ-3*70型高压电缆最大长时工作电流
Ig=137.64（A）
查表知：
Ip=KIp=1.07×190=203.3A＞Ig=137.64（A）所选电缆满足要求.
d、按短路电流校验电缆的热稳定性：
已知N1203综放工作面电气列车3150KVA移变高压头最小短路电流为：
Imin（3）=3012A
设断路器的分段时间为0.2s，则周期分量的假想作用时间t=0.5+0.2=0.7s;非周期分量的假想作用时间t=0.05s，所以短路电流的假想作用时间t=0.7+0.05=0.75s,故下井电缆的最小热稳定截面为：
Amin=Imin（3）√tj÷C=3012×√0.75÷165=16mm2<240mm2
所选电缆完全符合要求。
（2）、综放工作面1140V系统电缆截面的选择校验（以4#移变为例）：
a、按机械强度初选电缆截面,结果见供电系统图。
b、按电压损失校验电缆截面（按供电距离最远,负荷最大的乳化液泵选择校验。
乳化液泵负荷系数为0.9，功率因数为0.7，电机效率为0.9）。
1）整个供电系统允许电压损失为：
△Uy=E20-0.95×Ue=1200-（0.95×1140）=117（V）
式中E20---变压器二次侧额定电压
Ue----电动机额定电压
2）乳化液泵电机支线电压损失：
△Uz=Kr×Pn×Lz×1000÷（Un×γsc×A×η）
=0.9×250×30×1000÷1140÷42.5÷70÷0.9
=2.21（V）
3）干线电压损失：
△Ug=Kr×∑Pn×L×1000÷（Un×γsc×A）
=0.7×667.55×50×1000÷1140÷42.5÷（2×70）
=3.24（V）
4）变压器电压损失（KSGZY-800/10）：
变压器负荷的平均功率因素为0.7，
△Ub%=ST/Sn（ur%cosθ+ux%sinθ）
=667.55/800×（0.2875×0.7+5.9×0.71）
=3.66（V）
△Ub=△Ub%U2n/100
=3.66×1140÷100=41.72（V）
ur%=△P/S×100=2.3/800×100=0.2875
ux%=√（ur%）2-（us%）2=√62-（0.2875）2=5.9
整个供电系统电压损失为：
△U=△Uz+△Ug+△Ub=2.21+3.24+41.72=47.17V<△Uy=117V
故电缆选择合格。
c、按长时工作电流校验：
1）支线电缆电流校验：
Ig=Ss÷1.732÷Ue=250×0.9÷1.732÷1.14=113.95（A）
查表知：
Ip=190（A）＞Ig=113.95（A）
2）干线电缆电流校验：
Ig=（Ss÷1.732÷Ue）/2=（667.55×0.7÷1.732÷1.14）/2=118.33（A）
查表知：
Ip=190（A）＞Ig=118.33（A）
所以干线电缆选用2根MYP-70mm2的电缆
其它电缆均按此方法选择校验合格。
（3）、综放工作面3.3KV系统电缆截面的选择校验（以1#移变为例）：
a、按机械强度初选电缆截面,结果见供电系统图。
b、按电压损失校验电缆截面（按供电距离最远,负荷最大的采煤机选择校验。
采煤机负荷系数为0.75，功率因数为0.7，电机效率为0.9）。
1）整个供电系统允许电压损失为：
△Uy=E20-0.95×Ue=3300-（0.95×3300）=165（V）
式中E20---变压器二次侧额定电压
Ue----电动机额定电压
2）采煤机电机电缆电压损失：
△Ug=Kr×Pn×Lz×1000÷（Un×γsc×A×η）
=0.75×930×600×1000÷3300÷42.5÷95÷0.9
=34.9（V）
3）变压器电压损失（KSGZY-2500/10）：
变压器负荷的平均功率因素为0.7△Ub%=ST/Sn（ur%cosθ+ux%sinθ）
=1580/2500×（0.22×0.7+5.4×0.71）
=2.52（V）
△Ub=△UT%U2n/100
=2.52×3300÷100=83.17（V）
ur%=△P/S×100=5.5/2500×100=0.22
ux%=√（ur%）2-（us%）2=√5.52-（0.22）2=5.4
整个供电系统电压损失为：
△U=△Ug+△Ub=34.9+83.17=118.07<△Uy=165
故电缆选择合格。
c、按长时工作电流校验：
Ig=Ss÷1.732÷Ue=930×0.75÷1.732÷3.3=122（A）
查表知：
Ip=230（A）＞Ig=122（A）
所以采煤机电缆选用MYP-95mm2的电缆
其它电缆均按此方法选择校验合格。
五、保护接地系统
5.1N1203综放工作面保护接地系统的装设原则：
根据《煤矿安全规程》《矿山电力装置设计规范》和《矿井保护接地装置的安装、检查、测定工作细则》的要求，N1203综放工作面保护接地系统必须遵循以下原则：
1）36V以上的由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地。
2）铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆的接地芯线等均须接地。
3）所有需要接地的电气设备，均应通过其专用的连接导线直接与接地网或铠装电缆的金属铠装层、铅护套相连接，禁止将几台设备串联接地，禁止将几个极地部分串联。
4）每个装有电气设备的硐室和配电点应设置辅助接地母线。
5）每个装有电气设备的硐室、每个（套）单独装设的高压电气设备、每个低压配电点、连接动力铠装电缆的每个接线盒都必须装设局部接地极。
6）电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不能兼作其他用途。
5.2N1203综放工作面接地保护装置的安装和连接：
1）电气列车、移动变电站、综保、馈电开关必须装设主接地极和辅助接地极，电气列车、移动变电站、综保、馈电开关的主、辅助接地极母线采用5×50的扁钢与接地极连接，搭接面积不小于100mm2。
主、辅助接地极之间的间距不得小于5M。
2）综保、移动变电站的高、低压侧橡套电缆的接地芯线接到接线腔的接地端子上，馈电开关进出口的橡套电缆的接地芯线接到接线腔的接地端子上。
设备外壳的接地螺钉用50mm2的镀锌钢绞线并用铜线鼻压接后接到主接地母线；供检漏继电器试验用的辅助接地芯线应采用断面不小于10mm2的矿用橡套电缆与辅助接地母线连接。
3）高压电缆接线盒外壳的接地，应将接线盒上的接地螺钉和局部接地极用50mm2镀锌钢绞线连接，
4）高压电缆接线盒腔内的接地，橡套电缆应将专用接地芯线和接线盒内接地螺钉连接。
5）电动机的接地可直接将其外壳的接地螺钉接到接地母线上，橡套电缆应将专用接地芯线和接线盒内接地螺钉连接，禁止把电动机的底脚螺栓当作外壳的接地螺钉使用。
六、短路电流计算
短路电流计算以<<煤矿电工手册>>、<<电力工程设计手册>>介绍的计算方法为数学模型，用合肥明信煤矿供电计算、绘图与管理软件进行计算。
井下短路电流计算分为两种方法来计算，对于可以查表得到计算结果的采用查表方法来计算，不能查表得到计算结果的利用计算方法计算短路电流；10KV高压供电方式用计算方法计算短路电流，1.14KV的低压供电方式采用查表方法来计算。
1选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可公式计算：
式中
——两相短路电流，A；
、
——短路回路内一相电阻、电抗值总和，Ω；
——根据三相短路容量计算的系统电抗
——矿用变压器的变压比。
——高压电缆的电阻，电抗值,Ω
——低压电缆的电阻，电抗值,Ω
（1）北一采区变电所最小运行方式的参数计算:
北一采区变电所母线的短路容量（MVA）:
90.4106
北一采区变电所母线系统电抗（Ω）:
Xs=1.21944
高压线路的平均电压（KV）:
10.5
配电点名称:
N1203胶带辅运巷短路点名称:
辅运巷800KVA移变
变压器型号:
KBSGZY-800/10/1.2变压器容量（KVA）:
800
一次侧电压（KV）:
10.0二次侧平均电压（kV）:
1.2
变压器折算到一次侧电阻（Ω）:
0.011475
变压器折算到一次侧电抗（Ω）:
0.107389
上级变电所至配电点第一段高压电缆型号:
MYPTJ-3X70
长度（km）:
0.69每公里电阻（Ω）:
0.305每公里电抗（Ω）:
0.089
第一段高压线路电阻（Ω）:
Rh1=0.21045电抗（Ω）:
Xh1=0.06141
第一段高压线路总电抗（Ω）:
Xz1=Xs+Xh1=1.28085
第一段高压线路总电阻（Ω）:
Rz1=0.21045
第一段高压线路总阻抗（Ω）:
Rxf1=Sqrt（xh1*xh1+rh1*rh1）=1.29802
第一段线路末三相短路电流（KA）:
Id31=up/（1.732（Sqrt（Rz1*Rz1+Xz1*Xz1）））=4.67046
第一段线路末二相短路电流（KA）:
Id21=0.866*Id31=4.04462
第一段线路末三相短路容量（MVA）:
Sd1=84.937
变压器二次侧母线三相短路容量（MVA）:
Sd2=78.4216
变压器二次侧折算到一次侧三相短路电流（KA）:
Id3=4.3122
变压器二次侧折算到一次侧二相短路电流（KA）:
Id2=3.73436
（2）配电点名称:
N1203胶带顺槽电气列车短路点名称:
后溜移变高压侧
变压器型号:
KBSGZY-3150
升级会员 