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综采工作面供电设计

工作面支护选用ZY3800/13/28型综采支架，采煤机选用MG－300/700WD型，工作面车选用SGZ－764/2×315型。

外机巷安装DSJ100/100/2×125型皮带机一台、里机巷安装SDJ-150P/2×75型皮带机一台、转载机使用SZZ－764/160型，运斜、联巷各安装SDJ-150P型皮带机一台，安装BWR－400/31.5型乳化泵站和BPW－315/6.3型喷雾泵站各一套，通讯控制采用KTC－2型。

移变、乳化泵站、喷雾泵等安设在Ⅱ726里段外机巷600米处联巷内，工作面设备控制开关集中安设在里机巷，这样可便于检修和管理，供电电源来自Ⅱ2水平变电所。

运斜、联巷皮带机由Ⅱ2水平变电所单独供电。

根据工作面地质情况和我矿实际情况，两班生产、一班检修，每班运行时间按6小时计算，考虑20%的富裕系数，则输送设备运输能力为                           

根据以上计算结果，设备运输能力验算如下表：

序号

名称

型号

单位

数量

备注

1

液压支架

ZY3800/13/28

架

113

2

工作面车

SGZ764/2*315

台

1

A=1000T/h

3

采煤机

MG—700/300WD

台

1

4

外机巷皮带

DSJ100/100/2*125

台

1

A=1000T/h

  5

里机巷皮带

SDJ—150P

台

1

A=630T/h

  6

转载机

SZZ—764/160

台

1

A=1000T/h

7

破碎机

LPM—1000

台

1

A=1000T/h

8

乳化液泵

BRW—400/31.5

台

2

9

喷雾泵

BPW—315/6.3

台

2

二、供电系统的选择确定

根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，确定采用移动变电站对该工作面供电，供电电源来自Ⅱ2水平变电所，供电方式采用干线、辐射混合式。

根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，移动变电站位置选择安设在Ⅱ726里段外机巷600米处联巷内，高压电缆从Ⅱ2水平变电所、Ⅱ724里下段运斜、Ⅱ726里段外机巷敷设，低压电缆沿机巷敷设。

三、负荷统计及移动变电站选择

1、工作面系统用电负荷统计

根据工作面设备选型配置情况，该工作面系统用电负荷统计

如下表：

名称

型号

电机台数

额定功率（KW）

额定电压（KV）

额定电流（A）

额定功率因数

采煤机

MG—700/300

1

700

3.3

150

0.91

输送机

SGZ—764/2*315

2

315

3.3

66

0.93

SDJ—150P

2

75

1.14

48

0.93

DSJ100/100/2*125

2

125

1.14

80

0.90

乳化泵

BRW—400/31.5

2

250

3.3

53

0.91

喷雾泵

BPW--630/6.3

2

45

1.14

28.8

0.91

破碎机

LPM—1000

1

110

1.14

70

0.93

转载机

SZZ--764/160

1

160

1.14

102

0.91

本系统供电设备额定功率之和为：

∑P=700＋2×315＋2×250＋2×125＋160＋110＋2×75＋2×45=2590KW

2、移变容量计算与选择

移变容量计算：

式中：

    S----工作面电力负荷视在功率，KVA；

----变压器所带的总负荷，KW；

----加权功率因数；查表综采面加权平均功率因数cosΨdj取0.7。

----需用系数，采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需用系数

2、移变容量计算与选择

移变容量计算：

式中：

    S----工作面电力负荷视在功率，KVA；

----变压器所带的总负荷，KW；

----加权功率因数；查表综采面加权平均功率因数cosΨdj取0.7。

----需用系数，采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需用系数为：

 2、移变选择：

根据以上计算，选用二台移变负责该面供电，3300V系统采用一台KSGZY-2000/6型矿用移动变电站分别对采煤机和工作面车及乳化液泵供电；1140V系统采用一台KSGZY-800/6型矿用移动变电站对里、外机巷输送机和喷雾泵供电。

容量验算如下：

1#移变KSGZY-2000/6型（6/3.45KV）:

需用系数：

设备总功率：

∑P=700＋2×315＋2×250=1830KW

故移变容量为 

因SB＜Se=2000KVA，该移变选择符合要求。

2#移变KSGZY-800/6型（6/1.2KV）：

设备总功率：

∑Pe=760KW

查表KX取0.5，cosPdj取0.7

故移变容量计算为：

因SB＜Se=800KVA，该移变选择符合要求。

四、电气设备的选型

用电设备

选用开关

型号

额定电压（V）

额定电流（A）

备注

采煤机

KE3002

3300

300

工作面车

KE3002

3300

300

皮带机

QJZ—400/1140

1140

400

乳化泵

KE3002

3300

300

转载机

QJZ—400/1140

1140

400

破碎机

QJZ—400/1140

1140

400

喷雾泵

QJZ—400/1140

1140

400

五、高压电缆截面选择与效验：

1、根据高压电缆的敷设路线及设计规定，确定选用MYPTJ型70mm2

、6KV的矿用电缆，长度为1000米，长时允许工作电流为245A。

2、计算电缆负荷最大工作电流：

＜245A

3、按经济电流密度效验高压电缆截面

 mm2

式中   ----一般矿井采区年利用小时数为3000～5000小时，选铜芯电缆，其经济电流密度Jj查表取2.25。

4、按短路时热稳定条件校验高压电缆截面：

＜70mm2

式中   tj----瞬时动作时间，取0.25

c----热稳定系数，铜芯电缆取93.4

Id（3）----三相短路电流，查表短路容量为75MVA，额定电流为6KV时取7200A。

5、按电压损失校验电缆截面：

A、高压配电线路允许电压损失取5%，则

ΔUy=5%Ue=5%×6000=300V

B、线路实际电压损失为：

式中：

L----电缆长度，m；

         D----电导率，铜取53；

         S----.电缆截面，mm2

ΔU＜ΔUy，电压损失符合要求。

六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算

1、按长时允许负荷电流与机械强度要求进行支线电缆截面选择：

支线电缆截面选择是按满足机械强度要求的最小截面来选择，再按长时允许工作电流来校验，因此支线电缆选择结果如下：

采煤机：

支线电缆选用一根MCPT型50mm2、3.3KV的煤机专用电缆，其长时允许工作电流为173A

采煤机：

支线电缆选用一根MCPT型50mm2、3.3KV的煤机专用电缆，其长时允许工作电流为173A，大于煤机额定工作电流150A，电缆长度为300m。

工作面刮板机：

支线选用MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电66A，支线电缆长度分别为100m、280m各二根

乳化泵：

支线选用2根MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流53A，2根支线长度均为15m。

喷雾泵：

支线选用2根MYP型16mm2、1.14KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为85A，大于电机额定工作电流28.8A，2根支线长度均为15m。

转载机：

支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流102A，长度为50m。

破碎机：

支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流70，长度为50m。

外机巷皮带机：

支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流80A，2根支线长度均为15m。

里机巷皮带机：

支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流48A，2根支线长度均为15m。

工作面照明：

电缆选用MDJP型2.5mm2的矿用电缆。

2、按允许电压损失选择干线电缆截面：

1#移变

KSGZY-2000/6型（6/3.45KV）

L1

L2

2

L3

 乳化泵

2×250KW

采煤机

700KW

工作面车

2×315KW

 KSGZY-2000、6/3.45KW

根据巷道设备布置情况，电缆长度确定如下：

L1=520m    L2=480m   L3=30m     

L1、L2、L3段电缆均选用MYPT—1.9/3.3KV型70mm2的矿用橡套电缆，其长时允许工作电流为215A。

电流计算如下：

L1段    Ie=2×66=132A<215A   合格

L2段    Ie=150A<215A   合格

L3段    Ie=2×53=106A<215A   合格

电压损失效验：

A：

变压器电压损失：

查移变目录表可知：

负载损耗                                    

变压器二次侧额定电压                        

变压器二次侧额定电流                        

变压器额定容量                              

变压器绕组电抗压降百分值                     

因此,变压器每相电阻     

变压器每相电抗          

该变压器的KX=0.63,cosΨdj=0.7（tgΨdj=1.02）

故该变压器电压损失为：

B:

支线电压损失：

工作面车路：

采煤机路：

乳化泵路：

C:

干线电压损失：

工作面车路：

采煤机路：

乳化泵路：

D：

总电压损失：

工作面车路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=26.76＋15.83＋104.77=147.36V<330V

采煤机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.44＋26.39＋104.77=158.6V<330V

乳化泵路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=1.23＋0.67＋104.77=106.67V<330V

故电缆截面选用合格。

3、按启动条件校验所选干线电缆截面

   根据电工学理论，电动机启动时末端电压不小于0.7Ue，则启动允许电压损失值为：

      Uay=U2e－0.7Ue=3450－0.7×3300=1140V；

①煤机启动电压损失校核

 　煤机在最低电压启动时，其启动电流值为：

IQ=IQe=0.7×6×150=630A；

a.支线电压损失：

启动时功率因数按0.5计算。

 V；

b.干线电压损失：

 V

c.变压器电压损失：

        　= 

=367.９7V；

d.起动电压损失：

 V

因为V，故煤机启动电压损失符合要求，电缆选用合格。

②工作面车启动电压校核

 工作面车在最低电压启动时，其启动电流为：

   A

a.支线电压损失：

 V

b.干线电压损失：

 V；

c.变压器电压损失：

=342.28V；

d.启动电压损失：

 V；

因为V，故前部车启动电压损失符合要求，其电缆截面符合要求。

2#移变KSGZY-800/6型（6/1.2KV）：

2×45KW

2×75KW

2×125KW

L3

L1

160+110KW

L4

L2

 KSBZY-800、6/1.2KV

根据巷道、设备布置情况，电缆长度确定如下:

L1=20m L2=600m L3=520m L4=15m  因此最远点设备负荷不大,先按电流来选择电缆截面,然后用允许电压损失来校验.

L1段    Ie=2×80＋2×48=256A<285A  

选用MYP型95㎜2、1140V的矿用橡套电缆

L2段    Ie=2×80=160A<285A  

选用MYP型95㎜2、1140V的矿用橡套电缆

  L3段   Ie=70＋102=172A<285A  

选用MYP型95㎜2、1140V的矿用橡套电缆

  L4段Ie=2×28.8=57.6A<113A 

 选用MYP型35㎜2、1140V的矿用橡套电缆

电压损失校验:

A：

变压器电压损失：

查移变目录表可知：

Rb=0.0135,Xb=0.1072,该变压器的KX=0.5,cosΨdj=0.7（tgΨdj=1.02）

故该变压器电压损失为

B:

支线电压损失：

转载机路：

皮带机路：

喷雾泵路：

C:

干线电压损失：

转载机路：

皮带机路：

喷雾泵路：

D：

总电压损失：

转载机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=24.63＋4.16＋40.95=69.74V<117V

皮带机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.53＋1.36＋40.95=69.84V<117V

喷雾泵路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=0.53＋0.768＋40.95=42.248V<117V

故电缆截面选用合格。

七、短路电流计算

1、3.3KV短路电流计算：

A、取变电所母线短路容量为75MVA，则

XX=U2P/S=6.32/75=0.5292Ω

折算到3.3KV侧 XX=（3.45/6.3）2×0.5292=0.1587Ω

B、高压电缆（70㎜2、6KV）      L=1000M=1KM

R0=0.304Ω      X0=0.0612Ω

因此R,=0.304×1=0.304  X,=0.0612×1=0.0612

折算到3.3KV侧 R=（3.3/6）2×0.304=0.09196Ω

                X=（3.3/6）2×0.0612=0.01851Ω

C、2000KVA移动变电站的阻抗

RB=0.02827Ω        XB=0.2663Ω

D、设备负荷支线阻抗

工作面车：

35㎜2、L=0.28KM  R0=0.683Ω/km X0=0.084Ω/km

          所以     R=0.28×0.683=0.19124Ω

                     X=0.28×0.084=0.02352Ω

采煤机：

50㎜2、L=0.3KM R0=0.491Ω/km X0=0.081Ω/km

          所以     R=0.3×0.491=0.1473Ω                     X=0.3×0.081=0.0243Ω

乳化泵：

35㎜2、L=0.015KM  R0=0.683Ω/kmX0=0.084Ω/km          所以     R=0.015×0.683=0.01025Ω

                     X=0.015×0.084=0.00126Ω

E、设备干线阻抗

工作面车：

70㎜2、L=0.52KM  R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km

          所以     R=0.52×0.346=0.17992Ω

                     X=0.52×0.078=0.04056Ω

采煤机：

70㎜2、L=0.48KM  R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km

          所以     R=0.48×0.346=0.16608Ω

                     X=0.48×0.078=0.03744Ω

乳化泵：

70㎜2、L=0.03KM  R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km

          所以     R=0.03×0.346=0.01038Ω

                     X=0.03×0.078=0.00234Ω

F、短路电流计算

D01:

移变低压侧

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663=0.44351Ω

ΣR=0.09196+0.02827=0.12023Ω

D1:

工作面车机尾 

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.02352＋0.04056=0.50759Ω

ΣR=0.09196＋0.02827＋0.19124＋0.17992=0.49139Ω

D2：

采煤机

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.0243＋0.03744=0.50525Ω

ΣR=0.09196＋0.02827＋0.1473＋0.16608=0.43361Ω

D3:

乳化泵:

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.00126＋0.00234=0.44711Ω

ΣR=0.09196＋0.02827＋0.01025＋0.01038=0.14086Ω

2、1140V系统短路电流计算

A：

系统电抗换算长度：

变压器二次侧电压1200V，系统短路容量按75MVA计算，查《系统电抗换算长度》表可知LX=47.475m。

B、高压电缆折算长度：

高压电缆选用MYJV22—8.7/10KV型70mm2、6KV的矿用电缆，长度为L=1000M,查《6KV电缆至下列电压换算系数》表可知，换算系数K=0.0027，则高压电缆的折算长度为Lg=0.027×1000=27m  

C、低压电缆换算长度：

Ld=电缆长度×换算系数

D、短路点换算长度：

L=Lx+Lg+Ld

E、根据各短路点换算长度的计算结果，查出各短路点两相最小短路电流值如下：

d02

L02=47.475+27=74.475m，

 =4841A

d1

L1=74.475+0.53×620+3.01×2=409.095m，

 =2476A

d2

L2=74.475+0.53×20+0.73×150=194.575m，

 =3730A

d3

L3=74.475+0.53×525=352.725m

 =2705A

d4

L6=74.475+0.53×520+1.37×50=522.575m

 =2072A

d5

L6=74.475+1.37×15=95.025m

 =4643A

八、开关分断能力效验：

高低压开关分断能力效验

编号

开关型号

额定电流（A）

设备工作电流（A）

效验结论

1

BGP30—6KV

300

233

合格

2

KE3002  3.3KV

300

132

合格

3

KE3002  3.3KV

300

150

合格

4

KE3002  3.3KV

300

106

合格

5

QJZ—400/1140

400

96

合格

6

QJZ—400/1140

400

160

合格

7

BZX—4/1140

机巷照明、信号

8

QJZ—400/1140

400

102

合格

9

QJZ—400/1140

400

70

合格

10

QJZ—400/1140

400

28.8

合格

11

QJZ—400/1140

400

28.8

合格

注：

高压开关开断能力校验，本面用高压配电装置，开断能力为10KA，大于变电所短路电流7600A，满足开断能力要求。

九、过电流保护装置的整定计算与效验：

1、高压开关过电流保护的整定：

1）工作面的高压最大负荷电流为

所选矿用高压配电装置的额定电流为300A，大于工作面变压器最大负荷电流。

2）过载保护的整定动作电流为

3）控制该面高压开关型号为BGP30-6，额定电流为300A，整定如下：

根据以上计算，该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍。

4）灵敏度效验    

故该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍，合格。

2、低压开关过流整定：

1）馈电开关：

多台电机过流整定：

Idz≥IQe+ΣIe   （A）

灵敏度效验        

式中：

IQe.......功率最大一台或多台电机额定起动电流，

ΣIe........其余电机额定功率之各，

2）磁力起动器过流整定：

Iz≤Ie（A）

  灵敏度效验        

3）过载保护动作电流整定

其整定值主要躲过额定负荷电流，即

根据以上整定原则，各开关整定结果如下表：

开关编号

开关型号

开关额定电流（A）

最大负荷电流（A）IQe或Idz≥IQe+ΣIe   

最小短路电流

过流保护整定电流（A）

过载保护整定电流（A）

灵敏度效验

2

KE3002、3.3KV

300

2442

132

2.31

3

KE3002、3.3KV

300

2591

150

2.16

4

KE3002、3.3KV

300

3680

106

4.34

5

QJZ—400/1140

400

96

6

QJZ—400/1140

400

160

7

EPLZ—4/1140

工作面照明、通讯

8

QJZ—400/1140

400

2072

102

2.54

9

QJZ—400/1140

400

2072

70

3.7

10

QJZ—400/1140

400

28

11

QJZ—400/1140

400

28

12

KSGZY-2000.6/3.45KV（低压侧）

1000

1135

2442

1200

2.04

13

KSGZY-800.6/1.2KV（低压侧）

800

1285.6

2072

1300

1.59

IG—线路中电机额定电流之和

—变压器的变比

i—电流互感器变比

设计小结

在老师的指导下，我完成了本次课程设计。

通过这次设计，我了解到煤矿采区供电设计必须从煤矿采区的实际情况出发，依据规程，还要考虑经济效益，才能符合要求，

设计思想中最突出的是—“合理”二字，本次设计达到了预期的目的，让我受益非浅。

参考文献

1、顾永辉等主编煤矿电工手册

北京煤矿工业出版社1998年

2、刘兵等主编矿山供电