综采工作面供电系统设计.docx
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综采工作面供电系统设计
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综采工作面供电系统设计
L1815综采工作面供电系统设计
一、供电概况:
L1815综采工作面走向长度1200m，工作面长度170m；供电方式拟定为：
采用移动变电站供电，其中高压6KV电源引自+1050井下中央变电所高压开关柜，移动变电站设在运输顺槽内，随工作面的推进而移动。
在胶带运输机侧敷设一条专供变电站移动的轨道，在开采初期将1#、2#、3#移动变电站、乳化液泵站、喷雾泵站等设备停放在距工作面200米处，4#移动变电站停放在+l067M车场。
二、供电负荷统计：
（L1815综采工作面供电负荷统计）
序号
名 称
型 号
功率（KW）
台数
合计
（KW）
电压（V）
使用
地点
1
电牵引采煤机
MG300/690-W
690
1
920
1140
工作面
2
刮板输送机
SGZ764/630
2×315
1
630
1140
工作面
4
转载机
SZZ764/160
160
1
160
1140
机巷
5
破碎机
PLM1000
110
1
110
1140
机巷
6
带式输送机
SSJ1000/160
160
2
320
1140
机巷
7
乳化液泵站
BRW400/31.5
250
2
500
1140
机巷
8
喷雾泵
WPB160/6.3
45
2
90
660
机巷
9
连续牵引车
SQ-1200/110
110
1
110
660
风巷
10
回柱绞车
JH－14
14
1
14
660
机巷
13
潜水泵
5.5
3
16.5
660
风巷
16
潜水泵
5.5
4
22
660
机巷
17
信号、照明
4
2
8
660
机巷
18
煤电钻
1.2
1
1.2
660
机巷
合计
2901
三、移动变电站选型计算
1、综采工作面需用系数：
Kr＝0.4+0.6×Pmax/ΣPN；
Pmax――机组最大一台电动机的额定功率；
ΣPN――参加计算的所有电动机的额定功率之和；
2、移动变电站负荷计算：
S＝ΣPN·Kr/COSф
COSф――功率因数，对综采工作面取COSф＝0.7
S――移动电站视在功率KVA
采煤机组：
采煤机组移动变电站所带负荷为采煤机左、右截割部电动机300kw，一）、采煤机行走部电动机90kw，破碎机电动机160kw。
ΣPN＝2×300＋90＋110＋160＝960（kw） ；
Kr＝0.4＋0.6×300/960＝0.586 ；
S＝960×0.586/0.7＝803.7（kvA） ；
∴采煤机组选用一台1000kvA移动变电站。
二）、刮板机组：
刮板机组移动变电站所带负荷为刮板机机头、机尾电动机315kw。
ΣPN＝2×315＝630（kw） ；
Kr＝0.4＋0.6×315/630＝0.7 ；
S＝630×0.7/0.7＝630（kvA） ；
∴ 刮板机组选用一台630kvA移动变电站。
三）、皮带机组：
皮带机组移动变电站所带负荷为11.4kw调度绞车2部；37kw水泵1台；皮带160kw电动机2台；喷雾泵电动机45kw2台；皮带7.5kw张紧绞车2部。
ΣPN＝11.4×2＋37＋160×2＋45×2＋7.5×2＝484.8（kw） ；
Kr＝0.4＋0.6×160/484.8＝0.60；
S＝466×0.6/0.7＝406（kvA） ；
∴皮带机组选用一台500kvA移动变电站。
四）、乳化泵：
乳化泵移动变电站所带负荷为250Kw乳化泵2台。
ΣPN＝250×2＝500KW
Kr＝0.4＋0.6×250/500＝0.7；
Sbj＝500×0.7/0.7＝500（kvA） ；
∴根据计算数据和实际情况，乳化泵机组选用一台630kvA移动变电站。
二、电气设备电源、负荷电缆选型计算
因为电缆线路的电抗值与其电阻相比很小，可忽略不计，以下算均以忽略电缆电抗为准。
四、高压电缆选型计算
1、按经济电流密度选择导线截面
Amin＝IN/nJ
IN――电缆通过的最大持续电流；
n――低压侧同时运行的电缆根数；
J――年运行3000－5000小时的电缆电流经济密度取J＝2.25；
2、按持续允许电流校验电缆截面：
KIp≥IN ；
K――不同环境温度下电缆载流量校正系数；
Ip――25℃时电缆允许载流量；
IN＝Kf∑Ie――通过电缆的最大持续电流；
Kf――负荷系数，取Kf＝0.85
3、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
Iss＝I（3）＝3-1/2Ss/Uav＝3-1/2Uav/R
Iss,I（3）――三相短路电流稳态值，A ；
Ss＝100MVA――6kv电网额定短路容量；
Uav――电网平均电压，1140V－1200V，660V－690V；电缆最小截面：
Amin＝0.837I（3）/C
C――导线材料热稳定系数，铜芯橡皮绝缘电缆C＝145 ；
0.837＝ti1/2――短路电流假想作用时间＝继电保护动作时间（0.5S）＋断路器跳闸时间（0.2S）；
一）、移动变电站电源线：
初步确定移动变电站电源线采用
其25℃时的安全载流量Ip＝173A ；
1）按经济电流密度选择导线截面：
Amin＝IN/nJ＝（96.5×2＋86.6）/（3×2.25）
＝41.4mm2＜50mm2
所选电缆截面合适。
2）按持续允许电流选择电缆截面：
IN＝Kf∑Ie
＝0.85×（187.5×2＋156.3×2＋56.3＋68.7＋100.5）/（6.3/1.2）
＋0.85×320/（6.3/0.69）
＝176.2（A）
1.09×173＝188.57＞176.2
按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
Iss＝I（3）＝3-1/2Uav/R
＝6.3/（31/2×0.522×1.4）=5.1（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×5100/145
＝29.4mm2＜50mm2
∴ 所选电缆截面合适。
五、低压电缆选型计算
1、按持续允许电流选择电缆截面：
KIp≥IN ；
K――不同环境温度下电缆载流量校正系数；
Ip――25℃时电缆允许载流量；
IN＝Kf∑Ie――通过电缆的最大持续电流；
Kf――负荷系数，取Kf＝Kr
2、按允许电压损失校验电缆截面：
线路电压损失：
ΔU＝PR/UN＝PR0L/UN＝31/2INRCOSф；
P――电缆输送的有功功率，kw ；
R0――单位长度电缆的电阻，Ω/km ；
L――电缆长度，km ；
UN――电网额定电压，kv ；
3、按所需电缆最小截面校验：
：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
υ――导线芯线电导率，铜芯线υ＝44.3m/（Ωmm2）；
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
Iss＝I（3）＝3-1/2Ss/Uav＝3-1/2Uav/R
Iss,I（3）――三相短路电流稳态值，A ；
Ss＝100MVA――6kv电网额定短路容量；
Uav――电网平均电压，1140V－1200V，660V－690V；
电缆最小截面：
Amin＝0.837I（3）/C
C――导线材料热稳定系数，铜芯橡皮绝缘电缆C＝145 ；
0.837＝ti1/2――短路电流假想作用时间＝继电保护动作时间（0.5S）＋断路器跳闸时间（0.2S）；
一）、采煤机组电源线：
1、按持续允许电流选择电缆截面：
℃时的安全载流量Ip＝273A ；
IN＝（187.5＋56.3＋69）×0.586
＝183.3A＜273A
∴ 所选电缆截面合适。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝2×300＋90＋110＝800（kw） ；
R0＝0.195Ω/km
ΔU＝PR0L/UN
＝800×0.195×0.20/1.2
＝26（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.625×800×250/（1.2×44.3×26）
＝90.4（mm2）＜95mm2
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
I（3）＝3-1/2Uav/R
＝3-1/2×1200/（0.195×0.25）＝14.2（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×14200/145
＝82mm2＜95mm2
所选电缆截面合适。
二）、采煤机负荷线：
按右电机负荷选择电缆。
1、按持续允许电流选择电缆截面：
初步确定采煤机右电机负荷线采用
其25℃时的安全载流量Ip＝215A ；
IN＝0.586×187.5＝109A
∵ 1.09×215＝234.35A＞109A
∴ 所选电缆截面合适。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝300＋90＝390（kw） ；
R0＝0.293Ω/km
ΔU＝PR0L/UN
＝390×0.293×0.26/1.2
＝24.8（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.586×390×260/（1.2×44.3×24.8）
＝45（mm2）＜70mm2
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
I（3）＝3-1/2Uav/R
＝3-1/2×1200/（0.293×0.26）＝9.097（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×9097/145＝52.5mm2＜70mm2
所选电缆截面合适。
三）、刮板机组电源线：
1、按持续允许电流选择电缆截面：
矿用橡套电缆，其25℃时的安全载流量Ip＝273A ；
IN＝0.64×197×2＝252A
1.13×273＝308.5A＞252A
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝2×315＝630（kw） ；
R0＝0.195Ω/km
ΔU＝PR0L/UN
＝630×0.195×0.25/1.2
＝25.6（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.64×630×250/（1.2×44.3×32）
＝59.3（mm2）＜95mm2
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
I（3）＝3-1/2Uav/R
＝3-1/2×1200/（0.195×0.25）＝14.2（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×14200/145＝82mm2＜95mm2
所选电缆截面合适。
四）、刮板机负荷线：
1、按持续允许电流选择电缆截面：
初步确定刮板机负荷线采用
其25℃时的安全载流量Ip＝215A ；
IN＝0.64×197＝126A
∵ 1.09×215＝234.4A＞126A
∴ 所选电缆截面合适。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝315（kw） ；
R0＝0.293Ω/km
ΔU＝PR0L/UN
＝315×0.293×0.26/1.2
＝19.95（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.64×315×260/（1.2×44.3×19.95）
＝48.3（mm2）＜70mm2
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面：
I（3）＝3-1/2Uav/R
＝3-1/2×1200/（0.293×0.26）＝9.09（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×9090/145＝52.4mm2＜70mm
所选电缆截面合适。
五）、破碎机负荷线
1、按持续允许电流选择电缆截面：
初步确定破碎机负荷线采用
其25℃时的安全载流量Ip＝173A ；
IN＝0.586×69＝40.3A
∵ 1.09×173＝188.6A＞40.3A
∴ 所选电缆截面合适。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝110（kw） ；
R0＝0.416Ω/km
ΔU＝PR0L/UN
＝110×0.416×0.08/1.2
＝3.05（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.625×110×80/（1.2×44.3×3.05）
＝34.7（mm2）＜50mm2
所选电缆截面合适。
六）、转载机负荷线：
1、按持续允许电流选择电缆截面：
初步确定转载机负荷线采用
其25℃时的安全载流量Ip＝173A ；
IN＝0.586×99.7＝58.6A
∵ 1.09×173＝188.6A＞58.6A
∴ 所选电缆截面合适。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
P＝160（kw） ；
R0＝0.416Ω/km
ΔU＝PR0L/UN＝160×0.416×0.03/1.2＝1.67（V）＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.64×160×30/（1.2×44.3×1.67）
＝34.6（mm2）＜50mm2
所选电缆截面合适。
七）、皮带机组电源线：
橡套电缆，
其25℃时的安全载流量Ip＝215A ；
ΣIN＝0.6×184＝110.4A
∵ 1.09×215＝234.4A＞110.4A
∴ 所选电缆截面合适。
2.按允许电压损失校验电缆截面：
ΣIN＝227.8A
R0＝0.267Ω/km
ΔU＝31/2INRCOSф＝31/2×227.8×0.267×0.8×0.7＝50.4V＜60V
3、按所需电缆最小截面校验：
Amin＝Kr·ΣPN·L/（UNΔUυ）
＝0.6×268×800/（1.2×44.3×50.4）
＝44.8（mm2）＜70mm2
4、按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面
I（3）＝3-1/2Uav/R
＝3-1/2×1200/（0.267×0.8）＝3.3（kA）
Amin＝0.837I（3）/C
＝0.837×3300/145＝19mm2＜70mm2
所选电缆截面合适。
六、开关整定值计算
一）、开关整定计算
1、机巷25kw绞车QC83－80N开关整定
绞车型号JD－25 额定电流27.9A 采用熔体保护
根据式Ire≧Iqe/2.5＝27.9×5÷2.5＝55A,取Ire＝60A
机巷JD－25绞车短路保护选用60A保险丝
Ire――熔体的额定电流
Iqe――电机启动电流（一般取额定电流的4－7倍）
1.8～2.5－－电机启动时保证熔体不熔断的系数
2、机巷11.4kw绞车QC83－80N开关整定
绞车型号JD－11.4 额定电流13.7A 采用熔体保护
据式Ire≧Iqe/2.5＝13.7×5÷2＝27.4A,取Ire＝30A
机巷JD－11.4绞车短路保护选用30A保险丝
3、胶带输送机QJZ－300开关保护整定
胶带输送机电机型号YSB－160,额定电流174.1A
因QJZ－300开关保护采用电子插件，所以整定值应为
Idz≦Ie＝174.1 取Igz＝170A
所以该开关整定值为170A
同上所述
4、采煤机左电机功率为300Kw，额定电流188.7A，则采煤机控制开关QJZ－315 动作电流整定值为Igz＝190A.
5、采煤机右电机开关所带负荷为截割电机300kw,油泵电机为90Kw,
所以右电机开关整定值Igz≦188.7+56.3=245A,取Igz=240A
6、刮板机电机功率315Kw，额定电流192A，则刮板机控制开关QJZ－300动作电流整定值为Idz＝190A.
7、转载机电机功率为160Kw，额定电流为97.5A，则转载机控制开关QJZ－315动作电流整定值为90A.
8、破碎机电机功率为110Kw，额定电流69A，则破碎机控制开关QJZ－300动作电流整定值为70A；
9、乳化泵电机功率为250Kw，额定电流147.6A，则乳化泵控制开关QJZ－315动作电流整定值为150A；
10、喷雾泵电机功率为45Kw，额定电流52A，则喷雾泵控开关BQD5－200动作电流为55A。
二）、馈电开关整定值
馈电开关的整定按照所带负荷的最大起动电流计算，以馈电最远端两相最小短路电流校验，最远端最小两相短路电流必须大于馈电整定值的1.5倍，以保证保护装置可靠动作。
两相短路电流采用图表法计算，将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度，低压不同截面的电缆换算系数如下：
电缆截面/mm2
4
6
10
16
25
35
50
70
95
换算系数
11.97
8.11
4.75
3.01
1.91
1.37
1.00
0.73
0.53
1、1号馈电开关整定值
1号馈电开关所带负荷如图示
Idz＝Imqe＋∑Ie
＝147.6×6＋147.6＝1033.2A
整定1号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A
灵敏度校验
由图看出，1号开关保护最末端为d1，d1点电缆换算长度为
LH=（0.004＋0.004＋0.05）×0.53+0.035×0.73＝0.056
根据式Idmin＝Ue／（2LhZ）
＝1140÷（2×0.056×0.388）＝27614A
KL＝Idmin／Idz
＝27614÷1200
＝23＞1.5（合格）
2、2号馈电开关整定值
2号馈电开关所带负荷如图示
Idz＝Imqe＝192×6＝1152A
整定2号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A
灵敏度校验
由图看出，2号开关保护最末端为d2点，d2点电缆换算长度为：
LH=（0.005＋0.006＋0.06＋0.2）×0.53+0.25×0.73＝0.3km
根据式Idmin＝Ue／（2LhZ）
＝1200÷（2×0.3×0.388）＝5154A
KL＝Idmin／Idz
＝5154÷1200
＝4.3＞1.5（合格）
3、3号馈电开关整定
该开关所带负荷如图示
Idz＝Imqe＋∑Ie＝188.7×6＋69＝1201.1A
整定3号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A
灵敏度校验
由图看出，3号开关保护最末端为d3，d3点电缆换算长度为
LH=（0.2＋0.008＋0.01）×0.53+0.25×0.73=0.3km
根据式Idmin＝Ue／（2LhZ）
＝1200÷（2×0.3×0.388）＝5154.6A
KL＝Idmin／Idz
＝5154.6÷1200
＝4.3＞1.5（合格）
4、4号馈电开关整定
该开关所带负荷如图示
Idz＝Imqe＝188.7×6＝1132A
整定4号KBZ－400馈电开关动作电流为1200A
灵敏度校验
由图看出，4号馈电开关保护最末端为d4，d4点短路电流与d3点基本相同，则 4号馈电开关灵敏度符合要求。
5、5号馈电开关整定
5号馈电所带负荷如图所示：
Idz＝Imqe＋∑Ie＝1044.6＋9.1＋4.6＝1058.3
整定5号KBZ—400馈电开关动作电流为1200A
灵敏度校验
由图看出，5号开关保护最末端为d5，D5点电缆换算长度为：
LH=（0.06+0.2+0.003）×0.73+（0.003+0.06）×3.01+0.004×11.7
=0.2+0.09＋0.047=0.377
根据式
Idmin＝Ue／（2LhZ）
＝690÷（2×0.377×0.388）
＝2358.6A
KL＝Idmin／Idz
＝2358.6/1200
＝1.97＞1.5（合格）
6、7号馈电开关整定
7号馈电所带负荷如图所示：
Idz＝Imqe＋∑Ie
＝100.5×6＋13.7＝616.7A
整定7号KBZ—400馈电开关动作电流为800A
校验：
6号馈电保护末端为d7点，该点电缆换算长度为
LH＝（0.004＋0.16）×0.73＋（0.004＋0.18）×3.01＝0.67Km
最小两相短路电流为
Idmin＝Ue／（2LhZ）
＝690÷（2×0.67×0.388）＝1327A
KL＝Idmin／Id
＝1327÷800＝1.6＞1.5（合格）
7、6号馈电开关整定
6号馈电所带负荷如图所示：
6号馈电相对于7号馈电负荷增加不大，但6号馈电做为7号馈电的后备保护，其整定值必须大于5号馈电整定值的1.2倍，则整定值为800×1.2＝960A，则6号馈电整定值为1200A。
校验：
6号馈电保护末端为d6点，该点电缆换算长度为
LH＝（0.1＋0.095＋0.135＋0.1＋0.1＋0.003）×0.73＝0.39Km
最小两相
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