12205综采面供电设计新.docx
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12205综采面供电设计新
色连二号井12205工作面
供
电
设
计
编制:
审核:
机电副总:
机电工程管理部
2015/1/30
12205工作面供电设计
一、工作面总体供电方案
12205工作面主运顺槽皮带机头10kv电源取至主井下口新增变电所1102#高防开关，电缆型号为MYPTJ3×70+3×25/3+3×2.5，长度380m。
主运顺槽皮带机头共三台移动变压器，其中一台KBSG-2000/10YZ/10/1.2kv型移动变压器为3×450kw可伸缩胶带输送机供电；一台KBSGZY-630kva/10/1.2kv型移动变压器为转载巷450kw转载皮带供电；一台KBSGZY-630kva/10/0.69kv型移动变压器为75kw转载小皮带以及皮带机控制系统、工作面主运顺槽1100米联巷外段660v动力、照明供电。
12205工作面专列10kv电源取至主井下口新增变电所2102#高防开关，电缆型号为MYPTJ3×120+3×50/3+3×2.5，长度3000m。
专列共三台变压器，其中一台KBSG-2000/10YZ/10/1.2kv型移动变压器供4台280kw乳化泵、一台5.5kw给水泵、两台75kw喷雾泵、一台55kw水泵供电；一台KBSG-3150/10YZ/10/3.45kv型移动变压器供一台400kw破碎机、一台2×1000kw刮板机供电；一台KBSG-3150/10YZ/10/3.45kv型移动变压器供一台1138kw采煤机、一台400kw转载机供电。
1100米联巷配电点10kv电源取至主井下口变电所2104#高防开关，电缆型号为MYPTJ3×95+3×25/3+3×2.5，长度1550m，配电点一台KBSGZY-630kva/10/1.2kv型移动变压器为1100m联巷里段机运顺槽、回风顺槽提供1140v动力、照明供电。
主井下口变电所SL248-253#低压开关为回风顺槽1100m联巷外段提供1140v动力、照明供电。
二、设备主要负荷
序号
设备名称
型号
生产厂家
数量
技术参数
1
采煤机
EickhoffSL300
德国
艾柯夫
1（台）
滚筒直径：
1.5m
最大采高：
3.26m
卧底量：
190mm
总装机功率：
1138KW
电压等级：
3.3KV
2
液压支架
中间支架
ZY12000/14/28D
郑州煤矿机械厂
132
（架）
支架形式:
掩护式
支架高度:
1.4～2.8m
支架宽度:
1.65～1.85m
中心距:
1.75m
支护强度:
1.02～1.23MPa
操作方式:
电液控制
过渡支架
ZYG12000/14/28D
2
（架）
支架形式:
掩护式
支架高度:
1.4～2.8m
支架宽度:
1.65～1.85m
中心距:
1.75m
支护强度：
0.90～1.17MPa
操作方式:
电液控制
端头支架
ZZT15000/15/29D
7
（架）
支架形式:
支撑掩护式
支架高度:
1.5～2.9m
支架宽度:
1.65～1.85m
中心距:
1.75m
支护强度:
1.06MPa
操作方式:
电液控制
3
工作面
输送机
SGZ1000/2000
张家口煤矿机械厂
1
（部）
输送能力：
2500T/h
装机功率：
2×1000KW
电压等级：
3.3KV
链速：
1.6m/s
4
转载机
SZZ1200/400
1
（部）
输送能力：
3000T/h
装机功率：
400KW
电压等级：
3.3KV
链速：
2.0m/s
5
破碎机
PCM400
1
（部）
通过能力：
3000T/h
锤头冲击速度：
19m/s
装机功率：
400KW
最大输入块度（宽×高）：
1200mm×800mm
6
皮带机
DSJ120/200/3*450
凯
盛
重
工
1
（部）
输送能力：
2000T/h
装机功率：
3×450KW
电压等级：
1.14KV
带速：
4m/s
带宽：
1200mm
7
负荷中心
2000KVA/10KV/
1.14KV
阿兰维斯特
1
（台）
容量：
2000KVA
频率：
50Hz
回路：
8个动力回路，
2个照明回路；
额定电压：
一次额定10KV
二次额定1.14KV
3150KVA/10KV/
3.3KV
常
州
联
力
2
（台）
容量：
3150KVA
频率：
50Hz
回路：
4个动力回路，
3个照明回路；
额定电压：
一次额定10KV
二次额定3.3KV
8
乳化泵站
（供支架）
S375
英国雷波
四泵
两箱
额定工作压力：
31.5MPa
公称流量：
430L／min
柱塞数量：
3
电机功率：
280KW
9
乳化泵站
（供单体）
BRW80/35
南京六合
两泵
一箱
额定工作压力：
35MPa
公称流量：
80L／min
柱塞数量：
3
电机功率：
55KW
10
喷雾泵
BPW315/10
南京六合
两泵
一箱
额定工作压力：
10MPa
公称流量：
315L／min
柱塞数量：
3
电机功率：
75KW
三、电缆和设备的选型计算
1、移动变电站的选型计算
计算公式：
式中：
SB——变压器的计算容量kVA
∑PN——参与计算的全部设备电动机额定容量之和kW
KX——需用系数
PS——参与计算的全部设备最大电动机的额定功率kW
COSφ——加权平均功率因数取0.7
（1）皮带机头配电点转载皮带1140V低压供电移变：
装机额定容量∑PN＝450kW，单台电机最大功率为450kW。
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY--630kVA/10/0.69kV移变一台
（2）皮带机头配电点上顺槽皮带1140V低压供电移变：
装机额定容量∑PN＝1350kW，单台电机最大功率为450kW。
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY--2000kVA/10/1.2kV移变一台
（3）皮带机头配电点转载小皮带、皮带控制系统、上顺槽1100米联巷外段660v动力及照明供电移变：
装机额定容量∑PN＝220kW，单台电机最大功率为75kW
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY--630kVA/10/0.69kV负荷中心一台
（4）工作面专列泵站移变：
装机额定容量∑PN＝1395kW，单台电机最大功率为280kW
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY--2000kVA/10/1.2kV移变一台
（5）工作面专列刮板机、破碎机移变：
装机额定容量∑PN＝2400kW，单台电机最大功率为1000kW
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY-3150kVA/10/3.3kV移动变电站一台。
（6）工作面专列采煤机、转载机移变：
装机容量∑PN＝1538kW，单台电机最大功率为480kW
需用系数
变压器容量
选择KBSGZY-3150kVA/10/3.3kV移动变电站一台。
2、高压配电开关的选型计算
（1）高压配电开关的选择
高压配电开关全部选择PBG-400/10KV型防爆真空高压配电开关，该配电开关具有智能化综合保护，满足矿井供电各类保护的需要,开关在新增变电所内，这里仅对开关的选择进行校验。
高压馈电电气参数的选择
高压配电开关按额定电压和额定电流选择，按额定断流容量进行校验。
1、顺槽皮带机头配电点移变配电开关的选择：
两台630kVA变压器，一台2000kVA变压器
630kVA变压器额定电流:
2000kVA变压器额定电流:
新增主井变电所1102＃PGB-10高防开关额定电流是400A，满足选择要求。
2、控专列配电开关的选择：
（2台KBSGZY-3150/10/3.3kV移变、1台KBSGZY-2000/10/1.2kV）工作面设备设备总容量5333kW，最大电动机容量：
1000kW
正常工作电流:
主井新增变电所2102＃PGB-10高防开关额定电流是400A，满足选择要求。
3、1100米联巷配电点开关的选择：
一台630kVA变压器
630kVA变压器额定电流:
1100米联巷配电点PGB-10高防开关额定电流是400A，满足选择要求。
3、开关的选择
（1）按使用环境，电气设备一律采用矿用防爆型。
（2）根据电压等级和额定电流选择相应开关：
（计算过程略）
（3）1#配电点3300V控制开关选用3300V负荷中心二次侧控制开关直供。
（5）其它660V及1140V低压系统的馈电开关和磁力启动器均按所控负荷的额定电流及额定电压选择开关；分别选择Kjz型和QBZ系列开关；照明和信号系统控制设备选择照明综合保护器；具体型号及数量参见供电图。
（6）660V低压供电系统的负荷变化较快，具有不确定性，供电方案以矿电管组设计为准，此上下巷低压供电方案仅供参考。
4、高压电缆的选择计算,根据电缆型号的确定原则,选择电缆的截面积.
10kV高压电缆的选择计算:
（1）顺槽皮带机头配电点电源电缆的选择
按变压器满负荷运行选择，高压侧总电流为188.3A，选择MYPTJ-3×70mm2，长度380m，该电缆长期允许载流量215A,满足要求。
热稳定校验电缆截面
顺槽皮带机头10kv母线最大三相短路容量为171.82Mva,最大三相短路稳态电流：
满足热稳定电缆的最小截面为：
mm²<70mm²,70mm²电缆能够满足要求。
为热等效时间，取0.25s，C为热稳定系数，
铜芯电缆C取93.4。
（2）工作面专列配电点电源电缆的选择
设备长期最大工作电流为224A。
供电高压电缆选择MYPTJ-3×120mm2，长期允许工作电流295A，长度为3000米，满足负荷要求。
（注：
移变的联线、二台负荷中心的联线仍用MYPTJ-3×95mm2电缆）
热稳定校验电缆截面:
工作面专列母线短路容量为94.34Mva，最大三相短路稳态电流：
满足热稳定电缆的最小截面为：
mm²<120mm²,120mm²电缆能够满足要求。
为热等效时间，取0.25s，C为热稳定系数，
铜芯电缆C取93.4。
（3）1100米联巷配电点电源电缆的选择
按变压器满负荷运行选择，高压侧总电流为109A，选择MYPTJ-3×95mm2，长度1550m（以实际测量为准），该电缆长期允许载流量260A,满足要求。
热稳定校验电缆截面:
主井井下变电所母线短路容量为94.34Mva，最大三相短路稳态电流：
满足热稳定电缆的最小截面为：
mm²<120mm²,120mm²电缆能够满足要求。
为热等效时间，取0.25s，C为热稳定系数，
铜芯电缆C取93.4。
5、3300V电缆的选择计算
（1）采煤机电源电缆的选择：
长期工作电流
考虑电压降选择MYPTJ-3×95mm2电缆1根，长为660m，长期允许工作电流260A＞162A，满足负荷要求。
（2）工作面运输机电源电缆的选择：
长期工作电流
考虑电压降较大，选择MYPTJ-3×95mm2电缆，长期允许工作电流260＞219A，满足负荷要求。
电缆长度分别为480m/1根，660m/1根。
（3）工作面转载机电源电缆的选择：
长期工作电流
因此选择MYPTJ-3×50mm2电缆2根（高、低速），长期允许工作电流173＞82A，满足负荷要求。
每根电缆长为470m。
（4）工作面破碎机电源电缆的选择：
长期工作电流:
因此选择MYPTJ-3×50mm2电缆，长期允许工作电流173＞82.33A，满足负荷要求。
电缆长为510m。
6、低压电缆的选择
（1）乳化泵电源电缆的选择：
乳化泵的电缆使用电压1140V,电机长时工作电流：
280×0.65=182A；选择电缆MYP－3×70mm2；长期允许工作电流215＞163A，满足负荷要求。
（2）喷雾站电源电缆的选择：
电机功率110kW,使用电压1140V,电机长时工作电流：
71.5A；选择电缆MYP-3×25mm2，长期允许工作电流110A＞71.5A，满足负荷要求。
（3）其余660V低压电缆均选用MYP1.14/0.66kV型电缆，根据负荷、载流量和供电距离选择。
计算过程略。
（4）照明及信号电缆选择MYQ-3×2.5mm2型。
四、短路电流及各开关保护定值的计算
1、短路电流的计算
短路电流采用标幺值法进行计算，其中：
（1）系统基准容量以110kV变电所10kV母线最小运行方式短路容量：
100MVA为基准。
（2）基准电压：
10kV系统取10.5kV、3.3kV系统取3.4kV；660V系统取0.69kV；
（3）基准电流：
10kV系统取5.499kA、3.3kV系统取16.98kA、1.14kV系统取48.11kA；
（4）110kV变电所10kV母线系统阻抗标么值：
最小运行方式下为：
∑j0.593669，最大运行方式下：
∑j0.368249
（5）采区短路电流计算过程略。
2、各开关保护定值的计算及保护定值灵敏度校验
（1）保护变压器
速断保护：
按躲过变压器励磁涌流进行计算，同时考虑上下级配合和一定的可靠系数；
计算公式Id=Krel*KC*InT1/0.9
过负荷保护：
考虑到各变压器不是满负荷运行，因此过负荷保护按变压器的一次额定电流计算；
计算公式：
（2）保护电缆线路
速断保护：
同变压器短路保护；考虑可靠系数K＝1.1～1.2
过负荷保护：
按长期工作电流进行计算：
（3）保护电动机
速断保护：
按躲过电动机最大起动电流进行计算；
过负荷保护：
按电动机的额定电流进行计算；
（4）综采面的加权平均功率取：
0.7。
需用系数
（5）保护动作灵敏度的校验
短路保护灵敏度的校验，校验
高防开关：
式中:
Ik—线路末端最小两相短路电流A
Ki—电流互感器变比
KV—电压互感器变比
IZ—保护整定值A
低压开关：
保护变压器
2、高防开关的整定计算
（1）控制皮带机头配电点KBSGZY—630kVA/10/1.2kV移变高压头整定
移变额定工作电流
过载保护定值
高压柜头开关CT＝200／5,整定电流：
40A。
短路保护整定：
Id=Krel*KC*InT1/0.9=243A，高压柜头开关CT＝200／5,取值:
300A，时限0S。
校验：
保护末端最小两相短路电流（折算到一次侧）542A，灵敏度为K=542/300=1.8合格
（2）皮带机头配电点KBSGZY—2000kVA/10/1.2kV移变高压头整定
移变额定工作电流
过载保护定值
高压柜头开关CT＝200／5,整定电流：
100A。
短路保护整定：
Id=Krel*KC*InT1/0.9=898A，高压柜头开关CT＝200／5,取值:
900A，时限0S。
校验：
保护末端最小两相短路电流1472A，灵敏度为K=1472/900=1.64合格。
（3）工作面专列配电点KBSGZY—3150kVA/10/3.45kV移变高压头整定：
过载整定：
移变额定工作电流
过载保护定值
高压柜头开关CT＝200／5,整定电流：
180A。
短路整定：
Id=Krel*KC*InT1/0.9=1414A考虑配合，取值1100A时限0.1S。
灵敏度为K=1740/1100=1.58合格
（4）工作面专列配电点KBSGZY—2000kVA/10/3.45kV移变高压头整定：
过载整定：
移变额定工作电流
过载保护定值
高压柜头开关CT＝200／5,整定电流：
120A。
短路整定：
Id=Krel*KC*InT1/0.9=898A考虑配合，取值900A时限0S。
灵敏度为K=1350/900=1.5合格
（5）1100米联巷配电点
KBSGZY—630kVA/10/1.2kV移变高压柜头
移变额定工作电流
过载保护定值
高压柜头开关CT＝200／5,整定电流：
40A。
短路保护整定：
Id=Krel*KC*InT1/0.9=283A，高压柜头开关CT＝200／5,取值:
300A，时限0S。
校验：
保护末端最小两相短路电流（折算到一次侧）542A，灵敏度为K=542/300=1.8合格
控制移变高压柜整定
按照定时限两段式保护方式整定
过流整定：
考虑配合，取320A时限0.3S。
灵敏度为K=542/320=1.69合格，
短路整定：
躲过变压器二次侧最大三相短路电流整定
Id＝kc*krel*Ikmax3=1.2×697=836A考虑配合，取值800A时限0S。
灵敏度为K=1570/600=1.96合格
（6）3300V供电负荷整定
①采煤机：
过载保护定值
取整定电流:
265A。
短路保护整定：
取整定电流：
2120A。
保护末端最小两相短路电流3560A，灵敏度为K=3560/2120=1.68合格。
②刮板运输机：
过载保护定值
整定电流：
260A。
短路保护整定：
整定电流:
1820A。
保护末端最小两相短路电流3560A，灵敏度为K=3560/1820=1.95合格
③转载机：
过载保护定值
整定电流：
100A。
短路保护整定：
整定电流：
800A。
④破碎机：
过载保护定值
整定电流：
100A。
短路保护整定：
整定电流：
800A。
（13）1140V以下整定计算：
①乳化泵
过载保护定值
取整定电流：
200A。
短路保护整定：
整定电流：
1600A。
保护末端最小两相短路电流为2820A，灵敏度为K=2820/1600=1.76合格。
②喷雾泵
过载保护定值
取整定电流：
60A。
短路保护整定：
整定电流：
480A。
保护末端最小两相短路电流为2820A，灵敏度为K=2820/1600=1.76合格。
其他略
五、电压损失的校验
1、电压损失的校验:
整个低压电网的允许电压损失等于变压器二次额定电压与用电设备的最低允许电压之差.在全部设备中，采煤机的单机容量最大，供电距离最远，因此，以采煤机上机支线电压损失校验电缆截面。
（1）正常情况下电缆电压损失的校验
①变压器的电压损失ΔUB
变压器的电压损失的百分比：
式中：
β—变压器的负荷系数
Ig—变压器的二次工作电流A
In—变压器的二次额定电流A
UR%—额定负荷时变压器电阻压降的百分数
*100
Δpd—变压器的短路损耗W
Sn—变压器的额定容量kVA
UX%—额定负荷时变压器电抗压降的百分数
Ud%—额定负荷时变压器阻抗压降的百分数
COSΦ、SINΦ—加权平均功率因数及其相对应的正弦值
②电缆的电压损失ΔUL
电缆电压损失
Ig—通过电缆的工作电流A
L—电缆的有效长度M
R0、—电缆的单位长度电阻。
X0、—电缆的单位长度电抗。
③采煤机供电网路中电压损失：
A、变压器的电压损失是：
Sn=3150kVA;Un=3.3kV;In=550.9A；ΔP=12800W；Ud%=5.5，ΣP=1538kW
正常情况下工作电流
;
加权平均功率因数及其相对应的正弦值:
COSΦ=0.80、SINΦ=0.6
变压器电压损失的百分数:
%
变压器的电压损失ΔUBΔUB=50V
B、电缆的电压损失：
ΔUL1
Un=3300V；L1=660m；A=95；R01＝0.22Ω／km，X01＝0.085Ω／km
采煤机供电系统的电压损失：
ΔU=50＋69=119V
系统允许的电压损失是ΔU=3400－0.95×3300＝265V＞119V，实际电压损失符合技术要求
2、起动条件下电压损失的校验
（1）采煤机起动时移动变电站的电压损失ΔUBq
IQ—采煤机电动机的起动电流480×8/（1.7328×3.3×0.8）=839A
∑IN—其余电动机的额定电流之和658/（1.7328×3.3×0.8）＝143A
I2N—移动变电站二次额定电流550.9A
β—变压器的负荷系数
COSΦQ、SINΦQ—采煤机电动机起动时的功率因数
COSΦq=0.4、SINΦq=0.92
采煤机起动时移动变电站的电压损失：
ΔUB=9.26*3300/100=305V
（2）采煤机起动时电缆的电压损失ΔULQ
Un=3300V；L1=660m；A=95；R01＝0.22Ω／km，X01＝0.085Ω／km
采煤机起动时电缆的电压损失：
ΔUL=121V；
系统电压损失之和是：
ΔUQ＝121+305=426V；
采煤机起动时系统允许的电压损失是ΔU=3400－0.7×3300＝1090V＞426V。
实际电压损失符合技术要求
3、校验结论
不论采煤机在正常工作情况下还是在起动条件下，系统的电压损失均能满足要求。
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