1803综采工作面供电设计.docx

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1803综采工作面供电设计

贵州五轮山煤业有限公司

1803综采工作面供电设计

编制人：

编制单位：

综采办公室

编制时间：

审批人员签字

调度室：

年

月

日

技术部：

年

月

日

安监部：

年

月

日

机电部：

年

月

日

综米办：

年

月

日

副总工程师：

年

月

日

批准人：

年

月

日

一、概述

1803工作面为走向长壁俯斜开采，运输顺槽平均坡度13°，最大坡度20°。

采用固定、

加移动电站方式布置，先期布置到1803运顺切眼以外100米处，以后设备列车通过JSDB-10

型回柱绞车进行整体移动式下放，采用40T链条配合卡轨器分别固定到轨道上，三台移动变

压器、2台乳化泵、2台喷雾泵及泵箱固定在8煤集中运输巷（1803运顺开口位置）。

后期回

采过程中，采用JSDB-10回柱绞车分次下放设备列车，直到工作面停采线以外。

二、供电系统

1）供电系统回路如下：

1）井下中央变电所—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—（10KV）移动

变电站（1140V）—1803运输顺槽—组合开关—工作面设备。

2、工作面运顺胶带输送机供电由井下机车充电硐室单独敷设一条电缆。

其供电回路为：

井下机车充电硐室—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—1803运输顺槽胶

带输送机

2）1803工作面综采设备装机总容量为2281KW，分为3台移动变电站供电。

其中：

1#移动变电站设备总功率：

1226KW。

2#移动变电站设备总功率：

835KW。

3#移动变电站设备总功率：

220KW

三、负荷统计及分配

（1）设备负荷统计表

设备名称

数量

型号

电机额定容量

（KW）

设备总功率（KW）

额定电压（V）

额定电流（A）

采煤机

1

MG300/701-WD

2×300+2×45+11

701

1140

206A

刮板输送机

1

SGZ764/400

200/100

400

1140

130A

转载机

1

SZZ764/200

200/100

200

1140

130A

破碎机

1

PLM1000

110

110

1140

70A

乳化泵

2

GRB315/

200

400

1140

喷雾泵

2

KPB315/16

125

250

1140

皮带机

4

55

220

660

55

涨紧绞车

2

15

合计

2296KW

2）负荷分配情况

根据变压器容量，台数及设备的功率，大致分组如下：

1.

KBSGZ—Y1600移动变电站

P=1226KW

2.

KBSGZ—Y1000移动变电站

P=835KW

3.BSGZY—500移动变电站

ΣP=235KW

3）变压器容量的验算

根据公式Sbj=KX×ΣP/COSφpj

式中，Sbj——所计算负荷总视在功率，KVA

KX——需用系数，KX=+∑Pe

PS——变压器所带负荷中最大电动机的功率，KW

∑Pe——变压器所带设备电动机的总功率，KW

COSφ——变压器所带设备电力负荷的加权平均功率因数，取COSφpj=

、KBSGZY—16001#变电站变压器的容量验算

1.负荷：

∑Pe=701+200+200+125=1226KW

2.验算：

Sbj=KX×ΣP/COSφpj=×1226/=

式中，KX=+×300/1226=

已知：

Se=1600KVA

Sbj

、KBSGZY—10002#变电站变压器的容量验算

1.负荷：

∑Pe=200+200+200+110+125=835KW

2.验算：

Sbj=KX×ΣP/COSφpj=×835/=

式中，KX=+×200/835=

已知：

Se=1000KVA

Sbj

、KBSGZY—5003#变电站变压器的容量验算

1.负荷：

∑Pe=55+55+55+55++=235KW

2.验算：

Sbj=KX×ΣP/COSφpj=×235/=

式中，KX=+×55/235=

已知：

Se=500KVA

Sbj

附：

变压器型号及技术参数据

型号

容量

（KVA）

电压

（KV）

电流（A）

负载损耗P

（W）

绕组电阻R

（Ω）

绕组电抗％（Ω）

阻抗电压％

KBSGZ—Y1600

1600

1200/693

8500

5

KBSGZ—Y1000

1000

1200/693

6100

KBSGZ—Y500

500

1200/693

3500

4

四、1803综采工作面供电系统的确定

按工作面设备拟定供电系统图，设备列车排序图及工作面设备布置图。

附：

图1、图2、图3。

五、1803综采工作面通讯系统的确定

工作面通过KTC101通讯系统构成了全畅通的语言通讯，将工作面顺槽皮带机、转载机在

通讯控制上连成一体，方便组织生产。

并实现了工作面与胶带输送机司机的通讯、闭锁、集

控，消除了生产过程中的安全隐患。

附：

图4。

六、电缆的选择

1803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

计算负荷

有功功率

KW

无功功率

Kvar

视在功率KVA

1#移变

1226

980

2#移变

835

651

3#移变

235

186

工作面总负荷

2296

1817

1、井下中央变电所向1803运顺移动变压器供电的高压电缆采用MYPJ-6/10型矿用移动屏蔽

监视型橡套软电缆；

2、移动变压器向1803工作面电气设备供电电缆使用MYP型移动屏蔽软电缆；/

二）高压电缆的选择

井下中央变电所向1803工作面移动变压器供电高压电缆截面选择根据经济电流密度计算。

井下变电所隔爆高压开关至1803工作面移动变电站选取MYPJ-6/103×95mm2型矿用移动

屏蔽监视型橡套软电缆，供电长度为700米。

三）低压电缆截面的计算

（一）1#移动变电站

1）MG300/701－WD型采煤机供电电缆截面的选取

（1）根据机械强度选择电缆截面

选用3×95+1×25+3×10㎜2型电缆两根。

电缆长度L=×（100+160）=290米，长时允许负荷电流Iy=260A。

（2）按长期允许负荷电流校验电缆截面

In=Kx∑Pe×1000/3UηpjCOSφpj=×390×1000/×1140××=

式中，Kx—需用系数

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，

COSφpj—加权平均功率，

长期允许负荷电流Iy=260A>，符合要求。

（3）根据电压损失校验电缆截面

1、采煤机电缆电压损失：

△Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η

=390××290×1000/（×95×1140×）=

式中，Pe——电缆输送的有功功率（采煤机），KW

U——电网额定电压，KV

S——电缆截面mm2

L——高压电缆长度，m

D——电导率，铜芯橡套电缆取D=

Kf——负荷率，查表取

η——效率，查表取

2、干线电缆电压损失计算

用负荷矩电压损失计算，Kx=,K%=

ΔUg％=Kx×ΣPe×Lg×K%×=901××=

ΔUg=ΔUg％×1140/100=

式中，Kx——需用系数；

ΣPe——电缆所带负荷额定功率之和，KW；

Lg——干线电缆长度，Km

K%——千瓦公里负荷矩电压损失百分数；

3、变压器电压损失计算

ΔU％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）

式中，β—变压器负荷系数

β=ΣS/Se

式中，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=1226/1600=

Ur％=（Pd/Se×10）％=（8500/1600×10）％=％

式中，Pd—变压器负载损耗，W；查表8500W

Ux％=Ud%2Ur%2=520.532=%

式中，Ud％—变压器额定负荷时阻抗压降百分数；查表5％

COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数；取

△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）

=×+×=％

变压器损失△UB=U×△U％/100=×1200/100=

所以，△U=△Uz+ΔUg+△UB=++=

采煤机允许电压损失为△Uy=1200-95%×1140=117V

则：

〈117V

3）按起动条件校核电缆截面

采煤机是重负荷起动，也是采区中容量最大、供电距离较远的用电设备，选择的电缆截面需要按起动条件进行校核。

1.电动机最小起动电压为

UQmin=UeKOaQ/=1140×1.2/2.5=790V

式中，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.起动时支路电缆中电压损失,

△UZQ=3IQLZCOSφQ1000/γAz=×999×××1000/×95=

式中，LZ—支线电缆实际长度，km

COSφQ—电动机起动时的功率因数，取

Az—支线电缆的芯线截面，mm2

γ—支线电缆芯线导体的电导率，m/（Ω.mm2）,取

IQ—电动机的实际起动电流，A

IQ=IeQUQmin/Ue=206×7×790/1140=999A

式中，IeQ—电动机在额定电压下的起动电流，A

UQmin—电动机最小允许起电压，V

Ue—电动机的额定电压，V

3.起动时干线电缆中电压损失

△UgQ=3IgQLgCOSgQ1000/γAg=×1338×××1000/×95=

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；

2

=1338A

IgQ——干线电缆中实际启动电流，A；

IgQ=（IQcosQIicospj）2（IQsinQIisinpj）

sinΦbq——

起动状态下供电系统中总的电压损失

∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq

校验条件为∑△Uq=++=<410V

故选取的采煤机电缆满足使用要求.

2）SZZ764/200型转载机供电电缆截面的选取

（1）根据机械强度选择电缆截面选用3×70+1×16㎜2型电缆，长度80米。

（2）按长期允许负荷电流校验电缆截面

In=Kx∑Pe×1000/3UηpjCOSφpj=×200×1000/×1140××=112A

长期允许负荷电流Iy=198>112A，符合要求。

（3）根据电压损失效验电缆截面

1、支线电压损失

△Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η=200××80×1000/（×70×1140×）=

2、干线电缆电压损失计算

用负荷矩电压损失计算，Kx=,K%=

ΔUg％=Kx×ΣPe×Lg×K%×=901××=

ΔUg=ΔUg％×1140/100=

3、变压器电压损失计算

ΔU％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）

式中，β—变压器负荷系数

β=ΣS/Se

式中，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=1226/1600=

Ur％=（Pd/Se×10）％=（8500/1600×10）％=％

式中，Pd—变压器负载损耗，W；查表8500W

Ux％=Ud%2Ur%2=520.532=%

式中，Ud％—变压器额定负荷时短路阻抗百分数；查表5％

COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数；取

U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）

=×+×=％

变压器损失△UB=U×△U％/100=×1140/100=

所以，△U=△Uz+ΔUg+△UB=++=

转载机允许电压损失为△Uy=1200-95%×1140=117V

则，〈117V

所选电缆满足要求。

3）GRB315型/1#乳化泵供电电缆截面的选取

选用3×70+1×25㎜型电缆,长度30米。

所选电缆满足要求。

4）KPB315/16A型1#喷雾泵供电电缆截面的选取

选用3×50+1×16㎜2型电缆，长度30米。

所选电缆满足要求

2#移动变电站

1）SGZ764/400型刮板输送机供电的电缆截面的选取。

刮板输送机机头电缆长度L=×100=110米

刮板输送机机尾电缆长度L=

电机高速启动时溜头选用

刮板输送机溜尾电缆选用

电机低速启动时溜头选用

刮板输送机溜尾电缆选用

100+160）=290米

3×70+1×25mm2110米电缆

3×70+1×25mm2290米电缆

3×50+1×16mm2110米电缆

3×50+1×16mm2290米电缆

件进行校核。

1.电动机最小起动电压为

UQmin=UeKOaQ/=1140×1.2/2.5=790V

2.起动时支路电缆中电压损失,

△UZQ=3IQLZCOSφQ1000/νAz=×607×××1000/×70=

式中，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

LZ—支线电缆实际长度，km

COSφQ—电动机起动时的功率因数，取

IQ—电动机的实际起动电流，A

IQ=IeQUQmin/Ue=×7×790/1140=607A

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

3.起动时干线电缆中电压损失

△UgQ=3IgQLgCOSgQ1000/γAg=×806×××1000/×95=

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=（IQcosQIicospj）2（IQsinQIisinpj）2

Ubq%=Ibq（Ur%cosΦbq+Ux%sinΦbq）/Ibe

=860××+×/543=

△Ubq=Ube△Ubq%/100

=1140×100=

式中Ibq——起动时变压器的负荷电流，A

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

起动状态下供电系统中总的电压损失

∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq

校验条件为

∑△Uq=++=〈410V

刮板输送机电缆满足使用要求。

2）PLM1000型破碎机供电电缆截面的选取

（1）根据机械强度选择电缆截面

选用3×50+1×25㎜2型电缆，长度90米。

（2）2）按长期允许负荷电流校验电缆截面

In=Kx∑Pe×1000/3UηpjCOSφpj=×110×1000/×1140××=

长期允许负荷电流Iy=198A>，符合要求。

（3）根据电压损失效验电缆截面

1、支线电压损失

△Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η

=110××90×1000/（×50×1140×）=

2、干线电缆电压损失计算

用负荷矩电压损失计算，Kx=,K%=

ΔUg％=Kx×ΣPe×Lg×K%×=510××=

ΔUg=ΔUg％×1140/100=

3、变压器电压损失计算

式中，β—变压器负荷系数

β=ΣS/Se

式中，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=835/1000=

Ur％=（Pd/Se×10）％=（6100/1000×10）％=％

式中，Pd—变压器负载损耗，W；查表6100W

Ux％=Ud%2Ur%2=4.520.612=%

式中，Ud％—变压器额定负荷时阻抗压降百分数；查表％

COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数；取

△U％=β（Ur％COSφpj+Ux％Sinφpj）

=×+×=3％

变压器损失△UB=U×△U％/100=3×1140/100=

所以，△U=△Uz+ΔUg+△UB=++=

电缆允许电压损失△Uy=1200-95%×1140=117V>

所选电缆满足实际要求。

3）GRB315/型2#乳化泵供电电缆截面的选取

（1）根据机械强度选择电缆截面

选用3×70+1×25㎜2型电缆,长度40米。

所选电缆满足要求

4）KPB315/16A型2#喷雾泵供电电缆截面的选取

选用3×50+1×16㎜2型电缆，长度40米。

所选电缆满足实际要求.

六、1803工作面高压开关的选择

1、选择计算公式及选择条件

1）负荷长期工作电流

In=Sn/3U=1956/3×10=113A

Sn—长期运行设备总功率

2）选择条件

Uze≥Ue

In≤Ize

Uze—高压开关额定电压，KV

Ize—高压开关额定电流，A

2、高压开关选型

根据计算、选择条件1803工作面选用BGP9L—10型隔爆高压开关，技术数据见表：

被保护变压器容

量kvA

高压开关

型号

额定电压kv

额定电流

A

断流容量

MVA

额定开断

电流kA

KBSGZY-1600

KBSGZY-1000

KBSGZY-500

BGP9—L10

10

200

50

七、低压电网短路电流和保护的整定

一）1#移动变电站供电系统中各开关的整定,计算采煤机的短路电流D1点

1）系统电抗

Xs=U22e/Sd=50=

Sd—电源一次侧母线上的短路容量，MVA

Xs—折合至变压器二次侧的系统电抗，Ω/相

U2e—变压器二次侧额定电压，KV

2）高压电缆的阻抗

高压电缆的阻抗,折合到变压器二次侧的数值可按下式计算

R=R0L/K2

2

X=X0L/K2

K=U1/U2=10500/1200=

式中，R—高压电缆每相电阻，Ω

X—高压电缆每相电抗，Ω

R0—高压电缆每相每公里的电阻，Ω/Km

X0—高压电缆每相每公里的电抗，Ω/Km

L—高压电缆长度，KM

MYPJ-6/103×95mm2700米

R0=ρ/A×1000=95×1000=Ω/km；X0=Ω/km

R=R0L/K2=×=Ω

X=X0L/K2=×=Ω

3）变压器KBSGZ—Y1600阻抗

RBr=PdU22e/S2Be=8500×16002=Ω

XBr=10UxU22e/SBe=10×6×1600=Ω

RBrXBr—分别表示变压器每相电阻值和电抗值，Ω

Pd—变压器短路损耗，查表8500W；

Ux％=Ud%2Ur%2=520.542=%

Ud％—变压器额定负荷时阻抗压降百分数。

查表5％

Ur％=（Pd/Se×10）％=（8500/1600×10）％=％

Ur％—变压器绕组电阻压降百分数，％

U2e—变压器二次侧额定电压，KV

SBe—变压器额定容量，KVA

求采煤机D1点短路电流

3×95+1×25+3×10290m电缆

R0=ρ/A×1000=95×1000=Ω/km；X0=Ω/km

R=×=Ω

X=×=Ω

两相短路电流的计算

ΣR=++=Ω

ΣX=+++=Ω

Id

（2）=U/2×（R）2（X）2=1190/2×0.0620.10562=4917A

1#移动变电站供电系统中各保护整定计算结果

设备名称

开关型号

保护方式

整定值A

两相短路

电流值A

短路电流校验

备注

1#移变负荷侧开关

KBSGZY-1600

电子式

1968

4917

4917/1968=>

采煤机（390Kw）

QJZ-2x800/1140-6

电子式

260

采煤机（311Kw）

QJZ-2x800/1140-6

电子式

200

转载机（200Kw）

QJZ-2x800/1140-6

电子式

130

1#乳化泵（200Kw）

QJZ-2x800/1140-6

电子式

130

1#喷雾泵（125Kw）

QJZ-2x800/1140-6

电子式

80

2#移动变电站供电系统中各开关的整定,计算刮板输送机的短路电流D2点

1）系统电抗

Xs=U22e/Sd=50=

2）高压电缆的阻抗

MYPJ-6/103×95mm2700米

R0=ρ/A×1000=95×1000=Ω/km；X0=Ω/km

2

R=R0L/K2=×=Ω

2

X=X0L/K2=×=Ω

3）变压器KSGZ—Y1000阻抗

RBr=PdU22e/S2Be=6100×10002=Ω

XBr=10UxU22e/SBe=10××1000=Ω

求刮板输送机D2点短路电流

.3×70+1×25290m电缆

R0=ρ/A×1