80802工作面设计.docx
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80802工作面设计
一、工作面概况
80802工作面地表位于柳树垴以北一带，地形沟谷纵横。
工作面东部为80801采空区，西部为尚未掘进的80803工作面，南部为八采准备巷，北部为石太铁路保护煤柱。
该面走向长950米，倾斜长210米，煤层总厚6.3米。
80802工作面截煤使用MGTY400/930-3.3D型采煤机，设SGZ1000/1400前后工作溜各一部，将采煤机截煤和放顶煤输送至转载机，经SZZ1000/400桥式转载机输送至SSJ-1200/2×315型顺槽皮带，再经过采区皮带，将煤输送至主运皮带。
说明：
本设计均采用《煤矿安全规程》、《煤矿电工手册》、《煤矿井下低压电网整定细则》中的有关规定、要求、数据、公式。
在根据实际生产地点、条件，利用原有供电设备进行设计。
80802工作面运输系统图
用电设备（表一）
设备名称
设备型号功率
台数
额定容量（KW）
额定电压（V）
额定电流（A）
前工作溜
SGZ1000/1400
2×700KW
1
2×700
3300
2×161
后工作溜
SGZ1000/1400
2×700KW
1
2×700
3300
2×161
采煤机
MGTY400/930-3.3D
2×400+2×55+20KW
1
930
3300
214
转载机
SZZ1000/400400KW
1
400
3300
92
破碎机
PLM3000200KW
1
200
3300
46
喷雾泵
BPW315/1690KW
2
2×90
1140
2×60
乳化液泵
BRW315/31.5200KW
2
2×200
1140
2×134
顺槽
皮带
SJJ-1200/2×315
1
2×315
1140
2×211
皮带涨紧
11kW
1
11
660
12.65
水泵
22KW
3
3×22
660
3×25.8
回柱车
JM-1418.5KW
3
3×18.5
660
3×23.56
煤电钻综保
ZZ8L-2.5
2
2×2.5
660/133
2×5
无极绳车
JW-1200/6040KW
1
40
660
46
注水泵
30KW
1
30
660
33.2
照明综保
ZBZ-2.5
2
2×2.5
660/133
2×5
电气设备（表二）
设备名称
型号
数量
生产厂家
高压配电箱
PBG-630/6
4
八达
移动变电站
KBSGZY-R-2000/6/3.3
3
华鑫
移动变电站
KBSGZY-800/6/1.2
1
华鑫
移动变电站
KBSGZY-1000/6/1.2
1
华鑫
移动变电站
KBSG-315/6/0.69
1
华鑫
贝克开关
KE3002
7
天津贝克
馈电开关
KJZ-1000/1140
1
张家口
组合开关
QJZ-4×315/1140
1
华盛
低压馈电开关
KBZ-400/660
3
华鑫
磁力启动器
QBZ-80
5
华盛
磁力启动器（可逆）
QBZ-80N
7
华盛
变频器
QJR-400/1140
2
唐山开诚
矿用变压器技术参数（表三）
变压器型号
额定
容量KVA
额定电压
（KV）
额定电流
（A）
损耗
（W）
阻抗
电压（%）
每相线圈阻抗
（Ω）
一次
二次
一次
二次
空载
短路
Ud
X
R
KBSGZY-R-2000/6/3.3
2000
6
3.45
192.5
335
4350
12000
4.5
0.0268
0.0051
KBSGZY-1000/6/1.2
1000
6
1.2
96.2
481.1
2950
7000
6
0.093
0.0101
KBSGZY-800/6/1.2
800
6
1.2
77
384.9
2550
6000
6
0.108
0.0135
KBSG-315/0.69
315
6
0.69
30.3
262.5
1400
2200
4
0.0106
0.06
二、80802工作面的“三机”配套：
（1）、“三机”的配套原则
满足设备性能要求,输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配，如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构，电缆及水管的拖移方法以及是否连锁控制等。
输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。
采煤机的采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相适应，而其截深应与支架推移步距相适应（详见下图）。
其计算公式为：
R=B+E+W+X+d/2
式中 R-无立柱空间宽度，3199mm；B-截深，800mm；E-铲煤板空距，247mm；W-输送机宽度，1835mm；X-前柱与电缆槽间距，350mm；d-前柱外径，280mm。
W=F+G+J+V
式中 F-铲煤板至槽帮宽度，295mm；G-中部槽内部宽度，1000mm；J-联接销中心至中部槽槽帮宽度，350mm；V-联接销中心至支架底座宽度，190mm
MGTY400/930采煤机、SGZ1000/1400刮板输送机、ZF6200液压支架几何关系示意图
三、供电系统的拟定
工作面高压电源来自八采二配
1.进风设设备列车一趟，电源由八采二配输出一趟MYPTJ3×95mm2-1350m高压电缆,带4号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供采煤机、转载机和破碎机。
带3号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供前溜的动力电源。
由八采二配输出一趟MYPTJ3×95mm2-1350m高压电缆,带2号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供后溜，带1号移变KBSGZY-800/6/1.2供乳化液泵和喷雾泵的动力电源。
2.由八采二配输出一趟MYPTJ3×35mm2-250m高压电缆,带移变KBSGZY-1000/6/1.2，带顺槽皮带动力电源。
3.由八采二配输出一趟MYPTJ3×35mm2-65m高压电缆,带干变KBSG-315/6/0.69，带进、回风的660V系统。
四、变压器的选择
（1）、进风设备列车带乳化液泵、喷雾泵6/1.2KV变压器的选择：
负荷统计：
1.乳化液泵2×200KW2.喷雾泵2×90KW
∑Pe=2×200+2×90=580KW
需用系数的选择：
KX=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×200/580=0.6
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》表取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.60×580/0.7=497KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-800/6/1.2变压器供电。
（2）、进风设备列车带前工作溜6/3.3KV变压器的选择：
负荷统计：
工作溜2×700KW∑Pe=2×700=1400KW
需用系数的选择：
KX=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×700/1400=0.7
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》表取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.7×1400/0.7=1400KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-R-2000/6/3.3变压器供电。
（3）、进风设备列车带后工作溜6/3.3KV变压器的选择：
负荷统计：
工作溜2×700KW∑Pe=2×700=1400KW
需用系数的选择：
KX=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×700/1400=0.7
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》表取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.7×1400/0.7=1400KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-R-2000/6/3.3变压器供电。
（4）、进风设备列车带采煤机、破碎机、转载机6/3.3KV变压器的选择：
负荷统计：
1.采煤机930KW2.破碎机200KW3.转载机400KW
∑Pe=930+200+400=1530KW
需用系数的选择：
KX=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×400/1530=0.56
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.56×1530/0.7=1224KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-R-2000/6/3.3变压器供电。
（5）、进风带顺槽皮带6/1.2变压器的选择：
负荷统计：
1.顺槽皮带2×315KW
∑Pe=2×315=630KW
需用系数的选择：
KX=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×315/630=0.7
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》表取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.7×630/0.7=630KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-1000/6/1.2变压器供电。
（6）、带进回风660V系统设备6/0.69变压器的选择
负荷统计：
无极绳绞车40KW、回柱机3×18.5KW、煤电钻2×2.5KW、
水泵3×22KW、注水泵30KW、皮带涨紧11KW、
照明综保2×2.5KW、绞车2×11.4KW
∑Pe=40+3×18.5+4×2.5+3×22+30+11+2×11.4=235.3KW
需用系数的选择：
kx=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×40/235.3=0.5
功率因数的选择：
COSφ的选取查《煤矿电工学》表取COSφ=0.7
变压器容量的选择：
S=KX∑Pe/COSφ=0.49×235.3/0.7=164.71KVA
由计算并根据现有设备选用一台KBSGZY-315/6/0.69变压器供电。
五、电缆的选择及校验原则：
1、电缆实际流过的长时工作电流必须小于或等于电缆允许的载流量；
2、正常工作时，电缆网络的实际电压损失必须小于或等于网络允许的电压损失；
3、距电源最远、容量最大的电动机启动时，应保证电动机端电压不低于该设备允许的最小启动电压和保证磁力启动器有足够的吸合电压；
4、橡套电缆经常移动，应满足机械强度要求的最小截面；
5、电缆在短路事故时，应具有足够的热稳定性；
A.高压动力电缆的选择
原则：
根据电缆的实际长时最大工作电流Igmax必须小于或等于电缆允许的载流量Iy。
1.进风巷供设备列车带乳化液泵、喷雾泵、后工作溜的高压动力电缆
负荷统计：
后工作溜2×700KW、喷雾泵2×90KW、乳化液泵2×200KW
∑Pe=2×700+2×90+2×200=1980KW
KX=0.4+0.6×700/1980=0.6
八采二配至工作面设备列车1190米L=1.1×1190=1350米
选择MYPTJ3×95mm2型电缆，其长时允许电流为250A大于163.3A，符合要求。
高开的过载长延时保护电流整定值按实际负载电流整定，并且整定电流值不大于250A，从而形成对所选高压电缆保护,电缆长1350米。
2.进风巷供设备列车带前工作溜、采煤机、桥式转载机、破碎机的高压动力电缆
负荷统计：
前工作溜2×700KW、采煤机930KW、破碎机200KW、转载机400KW
∑Pe=2×700+930+200+400=2930KW
KX=0.4+0.6×700/2930=0.54
八采二配至工作面设备列车1190米L=1.1×1190=1309米
选择MYPTJ3×95mm2型电缆，其长时允许电流为250A大于217.5A，符合要求。
高开的过载长延时保护电流整定值按实际负载电流整定，并且整定电流值不大于250A，从而形成对所选高压电缆保护,电缆长1350米。
3.供KBSGZY-1000/6/1.2移变的高压动力电缆
负荷统计：
顺槽皮带2×315KW
∑Pe=2×315=630KWKX=0.7
八采二配至1000KVA变压器230米L=1.1×230=253米
选择MYPTJ3×35mm2型电缆，其长时允许电流为148A大于60A，符合要求。
高开的过载长延时保护电流整定值按实际负载电流整定，并且整定电流值不大于148A，从而形成对所选高压电缆保护,电缆长250米。
4.供KBSGZY-315/6/0.69移变的高压动力电缆
负荷统计：
无极绳绞车40KW、回柱机3×18.5KW、煤电钻2×2.5KW、
水泵3×22KW、注水泵30KW、皮带涨紧11KW、
照明综保2×2.5KW、绞车2×11.4KW
∑Pe=40+3×17+4×2.5+3×22+30+11+2×11.4=235.3KW
kx=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×40/235.3=0.5
八采二配至315KVA变压器60米L=1.1×60=65米
选择MYPTJ3×35mm2型电缆，其长时允许电流为148A大于16A，符合要求。
高开的过载长延时保护电流整定值按实际负载电流整定，并且整定电流值不大于148A，从而形成对所选高压电缆保护,电缆长65米。
B.低压电缆干线的选择
1、（1号系统）1号移变KBSGZY-800/6/1.2供喷雾泵、乳化液泵
乳化液泵和喷雾泵总额定电流
KX=0.4+0.6×200/580=0.61
选择MYPT3×95mm2电缆一趟，长时允许电流为250A，大于240A，符合要求。
供KJZ-1000/1140馈电开关的MYPT3×95mm2电缆长5米。
KJZ－1000/1140D馈电开关供4×315开关MYPT3×95mm2电缆长3米。
2、（1号系统）2号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供后溜
移变二次侧至2台KE3002开关18米L=1.1×18=19.8米
后工作溜Ie＝322A选取两条MCPT3×70mm2－20m电缆
长时允许电流为430A，大于322A，符合要求。
3、（2号系统）3号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供前溜
移变二次侧至2台KE3002开关18米L=1.1×18=19.8米
前溜Ie＝322A选取两条MCPT3×70mm2－20m电缆
长时允许电流为430A，大于322A，符合要求。
4、（2号系统）4号移变KBSGZY-R-2000/6/3.3供采煤机、破碎机、桥式转载机
采煤机总额定电流∑Ie＝214A选取一条MCPT3×70mm2－18m电缆
长时允许电流为215A，大于214A，符合要求。
破碎机、桥式转载机总额定电流∑Ie＝138A选取一条MCPT3×70mm2－23m电缆
5、（3号系统）5号移变KBSGZY-1000/6/1.2供顺槽皮带
移变二次侧至变频器90米L=1.1×90=99米
顺槽皮带Ie＝422A选取二条MYPT3×70mm2－100m电缆
长时允许电流为430A，大于422A，符合要求。
6、（4号系统）6号KBSG-315/6/0.69移变供进风、回风电缆干线：
进回风设备实际电流
选择MYP3×70mm2电缆一趟，长时允许电流为215A大于147A，符合要求。
供进风馈电开关的MYP3×70mm2电缆长330米。
供回风馈电开关的MYP3×70mm2电缆长5米。
C、低压电缆支线的选择
原则：
电缆实际流过的长时工作电流必须小于或等于电缆允许的载流量；橡套电缆经常移动，应满足机械强度要求的最小截面。
1.供前工作溜电源的电缆：
机头：
设备列车至前工作溜机头130米L=1.1×130=143米
工作溜机头高速额定电流Ie＝161A选取MCPT3×50mm2－150m电缆
工作溜机头低速额定电流Ie＝80A选取MCPT3×35mm2－150m电缆
机尾：
设备列车至前工作溜机尾334米L=1.1×334=367米
工作溜机尾高速额定电流Ie＝161A选取MCPT3×50mm2－385m电缆
工作溜机尾低速额定电流Ie＝80A选取MCPT3×35mm2－385m电缆
2.供后工作溜电源的电缆：
机头：
设备列车至后工作溜机头130米L=1.1×130=143米
工作溜机头高速额定电流Ie＝161A选取MCPT3×50mm2－155m电缆
工作溜机头低速额定电流Ie＝80A选取MCPT3×35mm2－155m电缆
机尾：
设备列车至后工作溜机尾350米L=1.1×350=385米
工作溜机尾高速额定电流Ie＝161A选取MCPT3×50mm2－390m电缆
工作溜机尾低速额定电流Ie＝80A选取MCPT3×35mm2－390m电缆
3.供采煤机电源的电缆：
设备列车至工作溜机尾374米L=1.1×334=367米
采煤机额定电流之和∑Ie＝214A选取一条MCPT3×70mm2－385m电缆
4.供转载机电源的电缆
设备列车至转载机70米L=1.1×70=77米
转载机额定电流Ie＝92A选取一条MCPT3×35mm2－80m电缆
5.供破碎机电源的电缆
设备列车至破碎机90米L=1.1×90=100米
破碎机额定电流Ie＝46A选取一条MCPT3×35mm2－100m电缆
6.供乳化液泵电源的电缆
设备列车至乳化液泵30米L=1.1×30=33米
乳化液泵额定电流Ie＝134A选取两条MYPT3×35mm2－40m电缆
7.供喷雾泵电源的电缆
设备列车至喷雾泵40米L=1.1×40=44米
喷雾泵额定电流Ie＝60A选取一条MYPT3×35mm2－45m电缆
8、供进风低压设备电缆型号截面的选择
进风馈电开关至工作面1057米，L=1.1×1057=1137米
进风巷低压设备总电流∑Ie＝87A选取一条MYPT3×70mm2－1150m电缆
9、供回风低压设备电缆型号截面的选择
回风馈电开关至工作面1034米，L=1.1×1034=1162米
回风巷低压设备总电流∑Ie＝156A选取一条MYPT3×70mm2－1162m电缆
D、按正常运行条件校验电缆截面
原则：
为了保证电机的正常运行，电机的端电压不得低于额定电压的95%，即△Uy<=（660V系统允许电压损失为63V、1140V系统允许电压损失为117V、3300V系统允许电压损失为330V），电压损失满足要求。
1、工作面负荷最远点进行校验：
（工作溜后电机）
工作溜后电机支线电缆电压损失：
变压器电压损失：
干线电缆电压损失：
正常工作时总的电压损失为
2、工作面负荷最远点进行校验：
（采煤机电机处）
采煤机末端线路电压损失的计算：
采煤机支线电缆电压损失：
变压器电压损失：
干线电缆电压损失：
正常工作时总的电压损失为
工作面其余各点通过校验均满足要求，根据负荷计算电压损失满足要求。
3、对进风最远点进行校验：
=20V＜63V
进风其余各点通过校验均满足要求，根据负荷计算电压损失满足要求。
4、对回风最远点进行校验
根据负荷计算电压损失满足要求，计算过程略。
六、高压配电开关装置的选择、校验、整定：
A、高压开关的选择及过负荷整定：
原则：
高压开关的选择可按所带变压器的一次电流或一次实际电流选定。
1、1号系统高开的选择：
∑Pe=2×700+2×90+2×200=1980KW
KX=0.4+0.6×700/1980=0.6
选BGP9L－6AK－200A即可过负荷整定IZ=160A
短路电流整定Id=600A
2、2号系统高开的选择：
∑Pe=2×700+930+200+400=2930KW
KX=0.4+0.6×700/2930=0.6
选BGP9L－6AK－300A即可过负荷整定IZ=220A
短路电流整定Id=600A
3、3号系统高开的选择
∑Pe=2×315=630KWKX=0.7
选BGP9L－6AK－100A即可过负荷整定IZ=60A
短路电流整定Id=500A
4、4号系统高开的选择
∑Pe=40+3×18.5+4×2.5+3×22+30+11+2×11.4=235.3KW
kx=0.4+0.6×Pmax/∑Pe=0.4+0.6×40/235.3=0.5
选BGP9L－6AK－100A即可过负荷整定IZ=16A
短路电流整定Id=100A
高开选择结果表：
型号
额定电流
A
开断电流
KA
断流容量
MVA
极限通过电流KA
额定热稳定电流KA
BGP9L-6AK
300
12.5
130
17
12.5
BGP9L-6AK
200
12.5
130
17
12.5
BGP9L-6AK
100
12.5
130
17
12.5
B、高压开关的校验：
1.首先进行辅助计算：
80802工作面供电系统：
由桑掌降压站通过两趟MYJV42-3×2402-670m高压电缆供至470水平桑中配，桑中配经两趟MYJV42-3×1852-2000m高压电缆供至八采口配，八采口配经两趟MYJV42-3×1852-830m高压电缆供至八采二配，通过高开经两趟MYPTJ3×95mm2-1350m供至工作面。
桑掌降压站的短路容量为120MVA
电源电抗XK=UP2/Sd=6.32/120=0.33Ω
线路：
高压电缆全长670+2000+830+1350=4850m
线路电抗：
XL=XLL=4.85×0.06=0.291Ω
线路电阻：
RL=0.67×0.089+2.83×0.116+1.35×0.226=0.693Ω
∑R=0.693Ω∑X=0.33+0.291=0.62Ω
总阻抗：
Z=√（∑R）2+（∑X）2=√（0.48+0.384）=0.93Ω
三相短路电流：
Id（3）＝Ue/1.732Z=6300/（1.732×0.93）=3911A
两相短路电流Id
（2）＝Id（3）/1.15=3438A
2.检验
断流容量的校验Sek＞＝S"S"=√3UId（3）=√3×6.3×3.954=43MVA<130MVA
四台高开断流容量合格
动稳定校验：
imax>=ichich＝2.55Id（3）＝2.55×3.954＝10.08KA<17KA
四台高开动稳定合格
热稳定性校验：
IRW>=I∞√（tj/tm）=3.954√（0.2/10）=0.56KA<12.5KA
四台高热稳定性校验合格
C、高开的短路保护整定及校验：
1.带设备列车1号系统高开的整定：
负荷：
后溜2×700KW乳化液泵200KW喷雾泵90KW
最大一台电机为700KWIQ=966A
取3
Xx=0.33Ω
R1=1.35×0.226=0.31ΩX1=1.35×0.06=0.08Ω
Kb1=5Kb2=1.8
Xb1=0.108ΩRb1=0.0135ΩXb2=0.0268ΩRb2=0.0051Ω
∑R1=0.31/25+0.0135=0.026Ω
∑X1=（0.33+0.08）/25+0.108=0.124Ω
∑R2=0.31/3.24+0.0051=0.1Ω
∑X2=（0.33+0.08
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