1372机运系统设计.docx
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1372机运系统设计
鲁班山北矿1372普采工作面
机电运输系统设计
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机运总工
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鲁班山北矿1372普采工作面
机电运输系统设计
目录
一、采区供电设计的原始资料2
二、采区变电所及供电方式的确定2
三、采区负荷计算及变压器容量、台数确定3
四、采区供电系统的确定5
五、采区低压供电网路的计算5
六、采区高压电缆截面的确定9
七、井下低压开关的选择10
八、低压电网短路电流计算和保护装置的整定11
九、1372普采面机电设备一览表见表三12
十、安装的技术要求及注意事项12
1372普采工作面机运系统设计
一、采区供电设计的原始资料
（一）采煤方法
采用MG200/446-WD1型电牵引采煤机落煤，截深0.6m，中部斜切进刀；采用SGZ-630/220型刮板运输机运煤；DW14-300/100型单体液压支柱配3.2mπ型梁支护顶板。
（二）主要运输设备
工作面采用SGZ-630/220刮板运输机（2×110kW）进行运煤，运输顺槽采用一台SGW-40T刮板运输机（2×40kW），机巷采用DSJ-800/2×45带式输送机。
（三）电压等级
井下+560变电所配出线到移动变电站的电压为10KV，工作面采煤机组、工作面刮板运输机采用1140V电源（由134运煤上山下车场移动变电站1#移变800KVA移变供给）；机巷皮带、水泵、绞车采用660V电源（由+560变电所3#运煤动力干变500KVA干变供给）；风巷绞车采用660V电源（由+133变电所2#干变供给）；泵站系统采用660V电源（+560变电所2#掘进动力干变500KVA干变供给）。
（四）煤的运输系统
1372工作面MG200/446-WD1采煤机组→工作面SGZ-630/220刮板运输机→1372机巷DTL-/2×45带式输送机→134运煤上山DTL-800/2×45带式输送机→运煤系统主皮带DTL-1000/2×75→＋450m大巷12T蓄电瓶机车→地面3T卸载站→K3给煤机→地面煤仓皮带机→地面煤仓。
（五）泵站管路的铺设方式
工作面供DW14-300/100型单体液压支柱的乳化液管路及供工作面采煤机组、刮板运输机等的冷却喷雾用的喷雾管均从134运煤上山下车场泵站经134运煤上山→1372机巷外段→1372机巷进行铺设，且铺设严格按照设备布置图中剖面图进行悬挂。
二、采区变电所及供电方式的确定
依照采区变电所位置经分析比较确定：
在134运煤上山下车场设置1套移动变电站及泵站系统。
KBSGZY2-T-800/10移动变电站（1140V）供采煤机组和工作面刮板运输机。
移变电源由13采区+560变电所13#高压真空开关向其供电，机巷动力电源由+560变电所3-3馈电供电，泵站电源由+560变电所2-3供电，运煤系统由+560变电所3-3馈电供电，风巷电源由+133变电所变电所1-7馈电供电。
工作面1140V电源的供电线路线为：
+560变电所→134运煤上山下车场→→134运煤上山→1372机巷外段→1372机巷→工作面
1372机巷660V电源来自+560变电所（2-5#）低压馈电开关，其供电线路为：
+560变电所→人行上山→+588人行联巷→134运煤上山→1372机巷外段→1372机巷
1372风巷660V电源来自+133临时变电所（1-7#）低压馈电开关，其供电线路为：
+133临时变电所→边界运煤上山→1353机巷外段→1372风巷
三、采区负荷计算及变压器容量、台数确定
本工作面采用MG200/446-WD1型采煤机组为普采，为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。
1、专供采煤机组的移动变电站（1140V）容量及台数的确定
SB4＝ΣPeKxKc/cosφpj
＝668×0.67×1/0.7＝637.45（KVA）
式中：
ΣPe—移变供电设备额定功率之和
ΣPe＝446+220=668（kW）
Kx—需用系数，Kx＝0.4＋0.6×200÷446＝0.67
cosφpj—加权平均功率因率，按普采工作面，取0.7
Kc—采区重合系数，取1
根据计算结果选择1台KBSGZY2-T-800/10/1.2型移变能满足要求,现用一台KBSGZY-800/10/1.2型移变满足要求。
2、供1372机巷和泵站（660V）设备的干式变压器容量校核
ΣPe＝234+224+248.3
＝706.3（kW）
式中：
ΣPe—变压器供电设备额定功率之和
ΣPe＝机巷动力+变压器所带其它功率之和
Kx—需用系数，Kx＝0.286＋0.714×140/706.3＝0.419取0.41
cosφpj—加权平均功率因率，按普采工作面，取0.7
Kc—采区重合系数，供一个工作面，取1
SB2＝ΣPeKxKc/cosφpj
＝706.3×0.41×1/0.72＝437.5（kVA）
所以根据计算结果可知，现有+560变电所的2#干变KBSG-500/10/0.66满足要求。
3、供1372风巷（660V）设备的变压器容量校核
ΣPe＝127.5+595
＝722.5（kW）
式中：
ΣPe—变压器供电设备额定功率之和
ΣPe＝风巷动力+变压器所带其它功率之和
Kx—需用系数，Kx＝0.286＋0.714×90/722.5＝0.374取0.37
cosφpj—加权平均功率因率，按普采工作面，取0.7
Kc—采区重合系数，供一个工作面，取1
SB2＝ΣPeKxKc/cosφpj
＝722.5×0.37×1/0.72＝371（kVA）
所以根据计算结果可知，现有+133临时变电所的2#干变KBSG-630/10/0.66满足要求。
四、采区供电系统的确定
按照采区供电系统拟定原则确定采区供电系统图，如下图所示。
五、采区低压供电网路的计算
（一）电缆型号确定
根据供电电压、工作条件、敷设地点环境，确定电缆型号为:
MYP、MY、MYJV22。
其中MYP型电缆用于额定电压为1140V的设备，MYJV22型电缆用于高压真空开关至移动变电站，其余所需电缆用MY型。
（二）电缆长度确定
由式：
Lz＝α·LX 计算电缆实际长度结果见附表一
式中:
α—系数，橡套电缆取α＝1.1，铠装电缆取α＝1.05
LX—巷道实际长度m
（三）按长期允许负荷电流初选电缆截面
1）按如下公式计算通过电缆的实际工作电流
由公式:
In＝（KxΣPe103）/（
Ueηpjcosφpj）
式中:
In——电缆中通过的实际工作电流A
Kx——需用系数
ΣPe——电缆所带负荷有功功率之和kW
Ue——电网额定电压V
ηpj——电动机加权平均效率
cosφpj——加权平均功率因数
2）根据电缆中通过的实际工作电流按允许截面初选电缆截面
K·Ip≥In
式中：
K——环境温度校正系数取1
Ip—环境温度为25oC时电缆长期允许负荷电流
其Ip值见下表：
主芯线截面mm2
4
6
10
16
25
35
50
70
95
长期允许电流A
36
46
64
85
113
173
198
215
260
初选电缆截面结果见附表一
（四）计算电压损失及校验电缆截面和终选电缆截面
1）计算变压器电压损失
移动变电站KBSQZY-800/10/1.2
ΔU1B%＝SB[Ur%·cosΦpj＋Ux%·sinΦpj]/Se
＝668[0.71×0.7＋5.45×0.76]×100%÷800＝3.83%
ΔU1B＝3.83%×1200＝39.6（V）
供机巷和泵站电源的干式变压器KBSGZY-500/10/0.69
ΔU2B%＝SB[Ur%·cosΦpj＋Ux%·sinΦpj]/Se
＝706.3[0.75×0.7＋5.95×0.76]×100%÷500＝6.0%
ΔU2B＝6.0%×690＝41.4（V）
供风巷电源的干式变压器KBSGZY-630/10/0.69
ΔU3B%＝SB[Ur%·cosΦpj＋Ux%·sinΦpj]/Se
＝722.5[0.75×0.7＋5.95×0.76]×100%÷630＝5.74%
ΔU3B＝5.74%×690＝39.64（V）
2）各段电缆的电压损失
ΔUZ＝（KfΣPeLZ103）/（UeγAxηe）来计算，结果见表一。
式中：
Kf—负荷系数
ΣPe——电缆所带负荷kW
LZ——电缆实际长度m
Ue——电网额定电压V
γ——电缆导体芯线的电导率m/（Ω.mm2）
Ax——电缆截面积mm2
ηe——加权平均效率
3）校验各段电缆的电压损失
A、干变KBSG-630/10/0.69至风巷14T回柱绞车电机段的电压损失
ΔU总＝ΔΔU1B＋ΣΔUZ
＝29＋39.64
＝68.64（V）
ΔU总大于69V（5%）,故能满足要求。
B、移变KBSGZY2-T-800/10/1.2至刮板运输机SGZ-630/220电机段的电压损失
ΔU总＝ΔU2B＋ΣΔUZ
＝45.96＋47+6
＝98.96（V）
ΔU总小于162V（5%）,故能满足要求。
C、干变KBSG-630/10/0.69至机巷14T回柱绞车电机段的电压损失
ΔU总＝ΔU3B＋ΣΔUZ
＝36＋41.4
＝71.3（V）
ΔU总大于69V（5%）,故能满足要求。
4）校验采煤机组起动电压损失
采煤机组起动电压损失校验
采煤机电动机最小允许起动电压
UQmin＝UeKQ/αQ
＝12000.11÷2.5
＝251（V）
式中：
Ue—电动机额定电压V
KQ—电动机最小允许起动转距与额定转距之比值取1.1
αQ—电动机在额定电压下的起动转距与额定转距之比值取2.5
起动时支线电缆电压损失
ΔUZQ＝1.732IQLZcosΦQ.103/γAZ
＝1.732×630×0.15×0.7×1000÷42.5÷95
＝28.3（V）
式中：
γ———支线电缆芯线导体的电导率m/（Ω.mm2）
LZ———支路电缆实际长度km
cosΦQ—电动机起动时的功率因数
AZ———支线电缆的芯线截面mm2
IQ———电动机的实际起动电流A
IQ＝IeQUQmin/Ue
＝630×251/1200
＝131.7（A）
式中:
IeQ—电动机在额定电压下的起动电流A
UQmin—电动机最小允许起动电压V
Ue—电动机额定电压V
启动时干线电缆中电压损失
ΔUgQ＝1.732IgQLgcosΦgQ.103/γ/Ag
＝1.732×587×0.7×0.8×1000÷42.5÷95
＝189（V）
式中:
IgQ—干线电缆中实际起动电流A
IgQ＝（IQcosΦQ＋ΣIicosΦpj）2＋（IQsinΦQ＋ΣIisinΦpj）2
＝（417.89×0.65＋130×0.76）2＋（417.89×0.76＋130×0.65）2
＝587（A）
ΣIi——其余负荷电动机正常工作电流之和A
CosΦpj—其余负荷的加权平均功率因数
Lg—干路电缆实际长度km
cosΦgQ—干线电缆在起动条件下的功率因数
cosΦgQ＝（IQcosΦQ＋ΣIicosΦpj）/IgQ
＝（999.96×0.7＋147.4×0.76）/956.72
＝0.8
γ—干线电缆芯线导体的电导率m/（Ω.mm2）
Ag—干线电缆的芯线截面mm2
移动变电站KBSQZY-800/10/1.2
起动时变压器中电压损失
ΔUBQ%＝IBQ（Ur%·cosΦBQ＋Ux%·sinΦBQ）/IBC
＝630（0.75×0.7＋5.95×0.65）100%/800
＝46.15%
ΔUBQ＝UBCΔUBQ%/100
＝1200×46.15%/100
＝5.53（V）
式中：
IBQ—起动时变压器的负荷电流A
IBC—变压器负荷侧额定电流A
UBC—变压器负荷侧额定电压V
cosΦBQ—起动时变压器负荷功率因数
启动状态下供电系统中总的电压损失
ΣΔUZ＝ΔUZQ＋ΔUgQ＋ΔUBQ
＝28.3＋189＋62.3+5.53＝285.1（V）
UQmin＝285.1＜1368-289.9＝1079（V）
故满足要求。
六、采区高压电缆截面的确定
1、35KV降压站至泵站配电点电缆截面选择
（1）、35KV降压站至四采区变电所电缆截面选择
A=IN/n*J
A＝3500/30.5/10/2.5
=93.32mm2
式中：
In——流过电缆的计算电流A
In＝3500/30.5/10＝233.3（A）
J——经济电流密度，查表得J＝2.5A/mm2
因此35KV降压站至13采区变电所的高压电缆以用MJYV22-10KV-3×150-3200m能满足要求
（2）、四采区变电所至二采区岔口高开电缆截面选择
A=IN/n*J
A＝2100/30.5/10/2.5
=56mm2
式中：
In——流过电缆的计算电流A
In＝2100/30.5/10＝140（A）
J——经济电流密度，查表得J＝2.5A/mm2
因此四采区变电所至二采区岔口高开高压电缆以用MJYV22-10KV-3×120-850m，能满足要求。
（3）、二采区岔口高开至1372机巷移动变电站电缆截面选择
A=IN/n*J
A＝3600/30.5/10/2.5
=83mm2
式中：
In——流过电缆的计算电流A
In＝3600/30.5/10＝207（A）
J——经济电流密度，查表得J＝2.5A/mm2
因此二采区岔口至13采区1372机巷移动变电站高压电缆用MJYV22-10KV-3×95-3600m，能满足要求。
2、长时允许负荷电流校验电缆截面
查表得70mm2铜芯电缆线最高温度650C，长期允许电流200A，200A＞104A符合要求。
3、按电压损失校验电缆截面
35KV变电所到四采区变电所高压电缆的电压损失
ΔUg1＝30.5I1LcosΦ/γ/A
＝1.732×144.34×3212×0.7/42.5/150
＝89（V）
四采区变电所到二采区岔口高压电缆的电压损失
ΔUg2＝30.5I3LcosΦ/γ/A
＝1.732×104×1700×0.7/42.5/120
＝42（V）
二采区岔口到13采区+560变电所高压电缆的电压损失
ΔUg2＝30.5I3LcosΦ/γ/A
＝1.732×131×3600×0.7/42.5/120
＝92（V）
从地面35KV变电所到13采区+560变电所总电压损失
ΔU总＝ΔUg1＋ΔUg2
＝89+42+92＝223（V）
223V＜10000×7%＝700V，故符合要求。
七、井下低压开关的选择
1、1372机巷带式输送机、乳化液泵站及风巷内齿轮绞车等供电电压为660V，所选低压开关额定电压为660V等级。
1372工作面刮板运输机供电电压为1140V；1372工作面采煤机组等供电电压为1140V，所选低压开关额定电压为1140V等级。
2、开关的额定电流按电气设备长期工作电流确定。
3、低压馈电总开关及分路开关选KBZ及QBZ型系列。
4、控制电动机的开关选用隔爆真空磁力启动器：
（1）需要远方控制和经常启动的设备如带式运输机、机巷刮板运输机选用QBZ系列真空磁力启动器。
（2）需要正反转控制的回柱绞车及内齿轮绞车选用QBZ-80N磁力启动器。
（3）喷浆机泵综合保护器的前级保护开关选用QBZ-30、QBZ-80磁力启动器。
5、各种开关的继电保护应符合电网和工作机械的要求：
（1）13采区+560变电所高压开关应有过负荷、短路、过流、欠电压、高电压和漏电保护。
（2）各配点总开关应有过流保护。
（3）保护工作机械的开关应有短路保护。
（4）移动变电站低压开关应能完成过负荷、短路、欠电压和漏电闭锁。
各类开关的选择见供电系统图（附图一）。
八、低压电网短路电流计算和保护装置的整定
（一）干式变压器保护用的高压配电开关的整定按下式计算
1、短路整定为：
Iz≥1.2~1.4（Iqe＋ΣIe）/KB整定倍数＝Iz/Ie
2、过流整定为：
Ir≥1.05ΣSe/1.732/Ue整定倍数＝Ir/Ie
（二）移动变电站的短路过载整定按下式计算
低压保护装置
短路整定为：
Iz≥Iqe＋ΣIe整定倍数＝Iz/Ie
过载整定为：
Ir≥1.05Se/1.732/Ue2整定倍数＝Ir/Ie
（三）变压器保护开关整定按下式计算:
IX＝1.2~1.4（Iqe＋ΣIe）/KBKi
（四）保护多台电动机开关的电子式过流继电器或馈电开关整定按下式计算:
1、过流断电器整定为：
IZ≥IQe＋KXΣIe
2、灵敏度效验：
Ks＝Id2/IZ≥1.2
（五）保护一台电动机开关的电子式过流继电器按下式计算:
1、过流断电器整定为：
IZ≥IQe
2、灵敏度效验：
Ks＝Id2/IZ≥1.2
（六）各点的两相短路电流计算采用查表法，其结果见表二
九、1372普采工作面机电设备一览表见附表三
十、安装的技术要求及注意事项
（一）三台开关及以上在同一个地方安装时，必须设置一个局部接地极；必须在煤电钻综合保护器上设置一个辅助接地极；1140V电缆的接线盒必须单独设置局部接地极。
（二）开关的整定值必须符合设计要求，低压馈电开关检漏必须灵活可靠的动作，无压释放装置应动作可靠，严禁甩掉保护运行，该工作面增减设备时，须交资料重新调整整定值，不准任意调整电器保护装置的整定值。
（三）该工作面风巷和机组必须安装瓦电闭锁装置，严禁甩掉不用。
（四）该工作面设备、管路、线路必须按标准化进行安装，电缆按每2m设一组挂钩进行悬挂整齐，管路要按布置图上的方式敷设，并进行捆绑固定。
（五）1372机巷刮板运输机与带式输送机机头、机尾必须安设信号，同时带式输送机机头、机尾必须安设照明。
（六）带式输送机机头机尾均各安设灭火器2只、机头安设沙箱，利用1372机巷防尘水管安设消防火水管，其中带式输送机机头、机尾各安设一组，带式输送机中部每间隔50m安设1组消防火水管，每根消防火水管的长度不得低于20米。
（七）采煤机上必须装有能停止工作面刮板输送机运行的闭锁装置。
十一、附录
附一：
电缆选择及电压损失计算结果表
附二：
短路保护整定校验一览表
附三：
机电设备一览表
附四：
绞车验算明细
附五：
供电系统图
附六：
工作面设备布置图
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