发耳煤业1302采面供电设计说明书.docx
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发耳煤业1302采面供电设计说明书
发耳煤业有限公司
1302综采工作面
供
电
设
计
计
算
书
设计：
肖林
审核：
何崇勇
分管总工：
陈金栋
总经理：
陈长磊
1302综采工作面供电设计计算
一、概述
见《1302综采工作面回采地质说明书》。
二、供电系统
1302综采工作面设备装机总容量为:
1592.5KW。
分为两组，一组为移动电站（10/1.2KV）设备总功率：
1344KW；一组为固定电站供电（10/0.69KV）,设备总功率:
248.5KW
根据现场实际情况和工作面负荷情况,分为四路供电,一路（10KV）供移动变电站,一路（0.66KV）供皮带机,一路（0.66KV）供1302运顺工作面排水及辅助运输设备,一路（0.66KV）供1302回顺工作面排水及辅助运输设备,供电线路如下:
供移动变电站:
采区变电所（10KV）至移动变电站
供皮带机:
采区变电所采煤干式变压器（0.66KV）至皮带机
供1302运顺:
采区变电所采煤干式变压器（0.66KV）至1302运顺
供1302回顺:
采区变电所采煤（10KV）至上车场移动变电站（10/0.69KV）至1302回顺
工作面供电设备选择如下：
序号
名称
型号
技术参数
数量
1
高防防爆开关
BGP9L—10
10KV200A
1
2
防爆移动变电站
KBSGZY—1000
10/1.19KV1000KVA
2
3
防爆真空启动开关
QJZ2—300/1140S
1140V315A
13
4
防爆真空可逆启动开关
QCZ83—80N
660V80A
11
5
工作面通讯控制装置
TK—100
1
6
防爆馈电开关
KBZ—400
1.14/0.66KV400A
1
7
防爆馈电开关
KBD—350
0.66KV350A
1
8
防爆馈电开关
KBD—200
0.66KV350A
2
9
防爆真空启动开关
QCZ—200
660V200A
4
10
防爆真空可逆启动开关
QCZ83—120N
660V80A
1
11
防爆真空启动开关
BQD20—200D
660V200A
2
12
防爆真空启动开关
BQD20—200D
660V200A
13
防爆真空启动开关
BQD20—80D
660V200A
1
14
千伏级综保
KSGZ—4/1.14
1140/133V4KVA
2
15
综保
BB8L—2.5G
660/133V
4
三、负荷统计
1302综采工作面设备负荷统计表
序号
设备名称
数量
型号
电动机容量（KW）
设备总功率（KW）
额定电压
（V）
额定电流（A）
1302运顺
移动变电站
1
采煤机
1
MXG350
350
350
1140
228
2
刮板输送机
1
SGZ630/264
132
264
1140
175
3
转载机
1
SZZ—764/110
110
110
1140
106
4
乳化泵
2
GRB—315/31.5
200
400
1140
132
5
喷雾泵
2
KPB315/16
110
220
1140
106
6
千伏级综保
2
KSGZ—4/1.14
合计
1344
1302运顺辅助设备
1
回柱绞车
2
JH—14
18.5
37
660V
2
调度绞车
2
JD—25
25
50
660V
3
皮带机
1
DSJ80/50/2×75
75
150
4
张紧绞车
1
JH-8
7.5
7.5
5
收带绞车
1
4
4
合计
248.5
四、变压器容量、台数确定
一）、变压器容量计算
1、采面工作面供电的1#移动变压器容量计算
SB=Kx∑Pe/COSφpj
SB—变压器计算容量，KVA；
∑Pe—供电的设备功率之和，KW；
Kx—需用系数；
COSφpj—加权平均功率因数；
∑Pe=350+110+200=660KW
Kx=0.4+0.6Pd/∑Pe
Pd—最在一台电机功率，KW；
Kx=0.4+0.6Pd/∑Pe=0.4+0.6×350/660=0.72
COSφpj取0.7（查表）
SB=0.72×660/0.7=679KVA
根据计算,选用KBSGZY—1000移动变电站一台即可满足要求。
2．采面工作面供电的2#移动变压器容量计算
SB=Kx∑Pe/COSφpj
SB—变压器计算容量，KVA；
∑Pe—供电的设备功率之和，KW；
Kx—需用系数；
COSφpj—加权平均功率因数；
∑Pe=264+110+200+110=684KW
Kx=0.4+0.6Pd/∑Pe
Pd—最在一台电机功率，KW；
Kx=0.4+0.6Pd/∑Pe=0.4+0.6×264/684=0.63
COSφpj取0.7（查表）
SB=0.63×692/0.7=623KVA
根据计算,选用KBSGZY—1000移动变电站一台即可满足要求。
3、1302运顺及皮带供电的固定变压器容量计算
SB=Kx∑Pe/COSφpj
SB—变压器计算容量，KVA；
∑Pe—供电的设备功率之和，KW；
Kx—需用系数；
COSφpj—加权平均功率因数；
∑Pe=75×2+25+25+18.5+18.5+7.5+4+11.4=248.5KW
Kx取0.7（查表）
COSφpj取0.7（查表）
SB=0.7×248.5/0.7=248.5KVA
根据计算,选用KBSGZY—400移动变电站一台即可满足要求。
二）、变压器型号及技术参数据
型号
容量（KVA）
电压（KV）
电流（A）
短路
损耗
P
（W）
绕组
电阻
R
（Ω）
绕组
电抗
％
（Ω）
阻抗
电压
％
KBSGZY—1000
1000
10/1.2
57.7/481.14
7100
0.01
0.091
6.5
KBSGZY—400
400
10/0,69
23.09/334.71
3200
0.0095
0.0527
4.5
五、1302采煤工作面供电系统的确定
按工作面设备拟定供电系统，如图：
六、电缆的选择
一）、电缆型号确定
1、采区变电所向1302移动变电站供电的高压电缆采用煤矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆MYPTJ—6/10型
2、移动变电站向采煤工作面电气设备供电使用移动屏蔽软电缆，MCP、MYP—0.66/1.14型.
3、向1302运顺、回顺顺辅助设备、皮带输送机使用的橡套软电缆采用MY—0.38/0.66型
二）、高压电缆的选择
1、1302采面移变负荷统计表
负荷名称
设备容量
KW
需用系数Kx
加权平均功率因数COSφpj
tgpj
计算负荷
有功
功率
KW
无功
功率
Kvar
视在
功率
KVA
采面工作面负荷
0.7
911．4
929．8
1302
1#移变
660
0．72
0．7
475．3
484．9
679
2#移变
684
0．63
0．7
436．1
444．9
623
2、采区变电所向1302采煤工作面移变高压电缆截面计算
1）、计算电缆长度
Lz=a×Lx=1.05（50+40+520）=640米
取650米
2）、按经济电流密度选择电缆截面
A=In/J=76/2=34mm2
In—流过电缆的计算电流，A
In=Ssmax/√3×10=1302/√3×10=76A
J—经济电流密度，A/mm2查表取2.25
根据计算,选用MYPJ—6/103×35mm2煤矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆
3）按长时允许电流校验电流截面
查表3×35mm2煤矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆最高温度40℃，长期允许电流166A，166A＞76A，符合要求。
3、按电压损失校验电缆截面
1）、MYJV22电缆电压损失（地变至采变，长1000米）
△U1％=√3InL（RoCOSφpj+XoSinφpj）/10U=√3×203×1（0.1937×0.58+0.08×0.82）/10×10=0.63
△U1=0.63×10000/100=63V
Ro=RL=0.1937×1=0.1937Ω
R=ρ0×1000/A=0.0184×1000/95=0.1937Ω
Ro—高压电缆每相电阻，Ω
R—高压电缆每相每公里的电阻，Ω
△U1％—某段电缆电压损失的百分数，
U—电网额定电压，KV
In—电缆中长期允许电流，A（见采变设计）
COSφp—加权平均功率因数,取0,58
L—高压电缆长度，Km
ρ0—导电线的直流电阻系数，铜芯电缆ρ0=0.0184Ω.mm2/m
A—电缆线芯截面mm2
Xo=XL=0.08×1=0.08Ω
Xo—高压电缆每电抗，Ω
X—高压电缆每相每公里的电抗，ΩX=0.08Ω/Km
2）、MYPJ—6/10电缆电压损失
△U2％=√3InL（RoCOSφpj+XoSinφpj）/10U=√3×76×0.65（0.3419×0.7+0.052×0.714）/10×10=0.37
△U1=0.37×10000/100=37V
R1=RL=0.526×0.65=0.3419Ω
R=ρ0×1000/A=0.0184×1000/35=0.526Ω
R1—高压电缆每电阻，Ω
R—高压电缆每相每公里的电阻，Ω
△U1％—某段电缆电压损失的百分数，
U—电网额定电压，KV
In—电缆中长期允许电流，A
COSφp—加权平均功率因数,取0,7
L—高压电缆长度，Km
ρ0—导电线的直流电阻系数，铜芯电缆ρ0=0.0184Ω.mm2/m
A—电缆线芯截面mm2
X1=XL=0.08×0.65=0.052Ω
X1—高压电缆每电抗，Ω
X—高压电缆每相每公里的电抗，ΩX=0.08Ω/Km
从地面变电所至1302工作面移动变电站总电压损失；
△U1+△U2=63+37=100V
100V＜10000×5％=500V,符合要求
4、短路电流校验电缆截面积
系统电抗Xy=U2p/Sd=10.52/50=2.2
MYJV223×95的
Ro=RL=0.194×1=0.194Ω
Xo=XL=0.08×1=0.08Ω
MYPJ—6/103×35
R1=RL=0.526×0.65=0.342Ω
X1=XL=0.08×0.65=0.052Ω
Id（3）=U/√3√R2+（Xy+X）2
Id（3）—三相短路电流，A
U—高压网电的平均电压，V
R、X—高压电缆的电阻和电抗，Ω
Xy—换算至井下主变电所母线上的电源电抗，Ω
采区变电所高压母线短路电流
Id0（3）=U/√3√Ro2+（Xy+Xo）2=10500/√3√0.1942+（2.2+0.08）2=2650A
移动变电站短路电流
Id1（3）=U/√3√（Ro+R1）2+（Xy+Xo+X1）2=10500/√3√（0.194+0.342）2+（2.2+0.08+0.052）2=2533A
假想时间tj=0.25S
电缆最小热稳定截面按式≥Id（3）√tj/C校验，短路点选在电缆首端，取采区电所短路容量为50MVA，则Id（3）=5500A
Amin≥Id（3）√tj/C=5500×0.25/93.4=14.8㎜2
Amin—电缆短路时在热稳定条件下要求的最小截面，㎜2
Id（3）—三相最大稳态短路电流，A
tj—短路电流作用假想时间，S
C—热稳定系数，取93.4
14.8㎜2≤35㎜2
故高压电缆选MYPJ—6/1035㎜2符合要求
三）、低压电缆截面的计算
（一）、1302工作面1#移动变电站
1）、向350型采煤机供电的电缆截面的选取择
△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）
式中β—变压器负荷系数
β=ΣS/Se
ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和，KVA
Se—变压器额定容量，KVA
β=ΣS/Se=660/1000=0.66
Ur％=（Pd/Se×10）％=（7100/1000×10）％=0.71％
Pd—变压器短路损耗，W查表7100W
Ux％=√（Ud％）2－（Ur％）2=√（6.5）2－（0.71）2=6.46
Ud％—变压器额定负荷时阻抗压降百分数。
查表6.5％
COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数取0.7
△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）
=0.66（0.71×0.7+6.46×0.714）=3.4％
变压器损失为
△UB=U×△U％/100=3.4×1190/100=40.46V
Ugy=△UY—△UB=117—40.46=76.54V
采煤机供电电缆截面确定
A=KfPeLg×103/Ueν△Ugyηe=1×350×320×1000/1140×42.5×76.54×0.8=40mm2
Kf—负荷系数,取1
Pe—电动机额定功率
Lz—支线电缆实际长度，M
Ue—电网额定电压，V
ν—铜芯电缆的电导率，m/（Ω.mm2）,取42.5
A—电缆截面积,mm2
ηe—电动机加强平均效率,取0.8
选MCP—0.66/1.14.3×95+1×25+3×10320M电缆,
2）、按长期允许负荷电流校验电缆截面
In=∑Pe×1000/UηpjCOSφpj√3=350×1000/1.732×1140×0.9×0.8=246A
In—电流中流过的实际工作电流，A
∑Pe—电缆所带负荷有功功率之和，KW
U—电网额定电压，V
ηpj—电机加权平均效率，0.9
COSφp—加权平均功率，0.8
长期允许负荷电流260A＞246A符合要求
3）、按起动条件校验电缆截面
按起动条件校核
电动机最小起动电压为
UQmin=Ue√KO/αQ=1140√1.2/2.5=790V
Ue—电动机的额定电压，V
KO—电动机最小允许起动转矩与额定转矩之比值，取1.2
αQ—电动机在额定电压下的起动转矩与额定转矩之比值，取2.5
起动时工作机械支路电缆中电压损失,
△UZQ=IQLZIgQCOSφQ10000√3/νAz=1060×0.32×0.85×1000×1.732/42.5×95=124V
LZ—支线电缆实际长度，KM
COSφQ—电动机起动时的功率因数，取0.85
Az—支线电缆的芯线截面，mm2
ν—支线电缆芯线导体的电导率，m/（Ω.mm2）,取42.5
IQ—电动机的实际起动电流，A
IQ=IeQUQmin/Ue=228×7×790/1140=1060A
IeQ—电动机在额定电压下的起动电流，A
UQmin—电动机最小允许起电压，V
Ue—电动机的额定电压，V
起动时干线电缆中电压损失
△UgQ=√3IgQLgCOSGq103/γAg=1.732×0.82×0.02×1000×1259/42.5×95=9V
式中γ——干线电缆芯线导体的电导率，m/（Ω．mm2）；
Lg——干线电缆实际长度，km；
Ag——干线电缆芯线面积，mm2，
IgQ——干线电缆中实际启动电流，A，
IgQ=√（IQcosΦQ+∑IicosΦpj）2+（IqsinΦq+∑IicosΦpj）2
=√（1060×0.85+202×0.7）2+（1060×0.53+202×0.714）2
=1259A
∑Ii——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；
cosΦgq——干线电缆在启动条件下的功率因数；
cosΦgq=IqcosΦQ+∑IicosΦpj
IgQ
=（1259×0.85+202×0.7）/1259=0.82
起动时变压器中电压损失
△Ubq%=Ibq（Ur%cosΦbq+Ux%sinΦbq）
Ibe
=1259（0.71×0.81+6.46×0.59）/481.14=11.5
△Ubq=Ube△Ubo%,V
100
=1190×11.5/100=137V
式中Ibq——起动时变压器的负荷电流，A，可参照式（2—44）计算；
Ibe——变压器负荷侧额定电流，A，
Ube——变压器负荷侧额定电压，V，
cosΦbq——起动时变压器负荷功率因数，可参照式（2—45）计算。
起动状态下供电系统中总的电压损失
∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq,V
校验条件为
U2e-∑△Uq≥Uqmin=1140－124－137－9=870V≥790V
满足起动要求
（二）、1302工作面2#移动变电站
1）、向刮板输送机供电的电缆截面的选取择
△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）
式中β—变压器负荷系数
β=ΣS/Se
ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和，KVA
Se—变压器额定容量，KVA
β=ΣS/Se=692/1000=0.692
Ur％=（Pd/Se×10）％=（7100/1000×10）％=0.71％
Pd—变压器短路损耗，W查表7100W
Ux％=√（Ud％）2－（Ur％）2=√（6.5）2－（0.71）2=6.46
Ud％—变压器额定负荷时阻抗压降百分数。
查表6.5％
COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数取0.7
△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）
=0.692（0.71×0.7+6.46×0.714）=3.6％
变压器损失为
△UB=U×△U％/100=3.6×1190/100=42.84V
Ugy=△UY—△UB=117—42.84=74.16V
刮板输送机供电电缆截面确定
A=KfPeLg×103/Ueν△Ugyηe=1×264×340×1000/1140×42.5×74.16×0.8=32mm2
Kf—负荷系数,取1
Pe—电动机额定功率
Lz—支线电缆实际长度，M
Ue—电网额定电压，V
ν—铜芯电缆的电导率，m/（Ω.mm2）,取42.5
A—电缆截面积,mm2
ηe—电动机加强平均效率,取0.8
选MYP—0.66/1.14.3×70+1×25340M电缆,
2）、按长期允许负荷电流校验电缆截面
In=∑Pe×1000/UηpjCOSφpj√3=132×1000/1.732×1140×0.9×0.8=93A
In—电流中流过的实际工作电流，A
∑Pe—电缆所带负荷有功功率之和，KW
U—电网额定电压，V
ηpj—电机加权平均效率，0.9
COSφp—加权平均功率，0.8
长期允许负荷电流134A＞93A符合要求
按起动条件校验电缆截面
3）、按起动条件校核
电动机最小起动电压为
UQmin=Ue√KO/αQ=1140√1.2/2.5=790V
Ue—电动机的额定电压，V
KO—电动机最小允许起动转矩与额定转矩之比值，取1.4
αQ—电动机在额定电压下的起动转矩与额定转矩之比值，取2.5
起动时工作机械支路电缆中电压损失,
△UZQ=IQLZIgQCOSφQ10000√3/νAz=835×0.34×0.85×1000×1.732/42.5×70=140V
LZ—支线电缆实际长度，KM
COSφQ—电动机起动时的功率因数，取0.85
Az—支线电缆的芯线截面，mm2
ν—支线电缆芯线导体的电导率，m/（Ω.mm2）,取42.5
IQ—电动机的实际起动电流，A
IQ=IeQUQmin/Ue=172×7×790/1140=835A
IeQ—电动机在额定电压下的起动电流，A
UQmin—电动机最小允许起电压，V
Ue—电动机的额定电压，V
起动时干线电缆中电压损失
△UgQ=√3IgQLgCOSgQ1000/γAg=1.732×0.82×0.03×1106×1000/42.5×70=16V
式中γ——干线电缆芯线导体的电导率，m/（Ω．mm2）；
Lg——干线电缆实际长度，km；
Ag——干线电缆芯线面积，mm2，
IgQ——干线电缆中实际启动电流，A，
IgQ=√（IQcosΦQ+∑IicosΦpj）2+（IqsinΦq+∑IicosΦpj）2
=√（835×0.85+276×0.7）2+（835×0.53+276×0.714）2
=1106A
∑Ii——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；
cosΦgq——干线电缆在启动条件下的功率因数；
cosΦgq=IqcosΦQ+∑IicosΦpj
IgQ
=（835×0.85+276×0.7）/1106=0.82
起动时变压器中电压损失
△Ubq%=Ibq（Ur%cosΦbq+Ux%sinΦbq）
Ibe
=1106（0.71×0.82+6.46×0.58）/481.14=10
△Ubq=Ube△Ubo%,V
100
=1140×10/100=114V
式中Ibq——起动时变压器的负荷电流，A，可参照式（2—44）计算；
Ibe——变压器负荷侧额定电流，A，
Ube——变压器负荷侧额定电压，V，
cosΦbq——起动时变压器负荷功率因数，可参照式（2—45）计算。
起动状态下供电系统中总的电压损失
∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq,V
校验条件为
U2e-∑△Uq≥Uqmin=1140－140－16－114=870V≥790V
满足起动要求
（三）、1302运顺电缆截面计算
1、1302运顺皮带机
1）、75KW皮带机初选电缆为MY3×25+1×10支线电压损失为
△Ue=KfPeLz×103/UeνAzηe=150×20×1000/660×42.5×25×0.9=4.74V
△Ue—支线电压损失，V
Kf—负荷系数,取1
Pe—电动机额定功率
Lz—支线电缆实际长度，M
Ue—电网额定电压，V
ν—铜芯电缆的电导率，m/（Ω.mm2）,取42.5
Az—电缆计算截面积,mm2
ηe—电动机加强平均效率,取0.9
变压器电压损失
△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）
式中β—变压器负荷系数
β=ΣS/Se
ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和，KVA
Se—变压器额定容量，KVA
β=ΣS/Se=259.9/400=0.65
Ur％=（Pd/Se×10）％=（3200/400×10）％=0.8％
Pd—变压器短路损耗，W查表3200W
Ux％=√（Ud％）2－（Ur％）2=√（4.5）2
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