新井9108掘进面供电设计计算.docx
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新井9108掘进面供电设计计算
永贵能源轿子山煤矿
新井9108掘进面供电设计
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目录
一、掘进面概况2
二、设备选用2
三、负荷统计2
四、对变压器容量选择3
五．低压电缆截面选型5
六、长时间允许电流效核电缆截面;8
七、按允许电压损失校核电缆截面9
八、按启动条件校核电缆截面11
九、短路电流计算12
十、低压整定计算13
十一、高压整定计算14
十二、供电系统设计图15
新井9108掘进供电设计计算
一、掘进面概况
9108掘进头布置在一盘区轨道上山的9#煤层中，工作面进风巷走向长度304米，切眼长度为228米，设计巷道高度2米。
采用综掘方法进行掘进。
二、设备选用
该掘进工作面采：
EMLB-75C型综掘机一台，功率130kw，额定电压为660V。
两部SGB-420/40型刮板输送机运煤，总功率2×40KW，额定电压为660V。
DSJ-800型带式输送机两部，驱动电机额定功率40KW,张紧电机额定功率4KW，额定电压660V。
ZY750型液压锚杆钻机一台，电机功率：
15KW，额定电压：
660V。
对旋轴流风机：
对旋轴流风机使用FBD-2-NO7.1两台，电机功率：
60KW，额定电压：
660V。
三、负荷统计
1、KBSG2—T—400型变压器
KBSG2—T—400型变压器
设备名称
型号
电动机型号
电动机数
额定功率/kw
额定电压/V
额定电流A
额定功率因数cosφN
综掘机
EMLB-7C
2
130
660
149.5
0.87
9108上巷皮带
DSJ-800
YBS40—4
1
40
660
46
0.87
切眼二部皮带
DSJ-800
YBS40—4
1
40
660
46
0.87
皮带尾一部溜子
SGB-420/40
YBS40－4
1
40
660
46
0.87
联巷二部溜子
SGB-420/40
YBS40－4
1
40
660
46
0.87
液压锚杆钻机
ZY750
1
15
660
17.25
0.82
9108皮带涨紧
1
4
660
4.6
0.82
上巷照明、信号
ZBZ-4.0
1
4kva
660
4.6
0.82
小结
功率∑PN
313KW
加权平均功率因cosφwm
0.6
2、KBSG2—T—200型变压器
1#移动变压器
设备名称
型号
电动机型号
电动机数
额定功率/kW
额定电压/V
额定电流A
额定功率因数cosφN
对旋轴流风机
FBD-2-NO7.1
YBF200L1-2
1
60
660
69
0.87
小结
功率∑PN
60KW
加权平均功率因cosφwm
0.87
四、对变压器容量选择
所选用的的变压器为KBSG2—T—400型变压器一台，KBSG2—T—200型变压器一台，验算其供给负荷容量。
1、KBSG2—T—400型变压器的选择
KBSG2—T—400型变压器拟向综掘机、皮带运输机、刮板输送机、液压锚杆钻机供电，其计算负荷为
∑Pe=40kw×4+130KW+4KW×2+15KW=313KW
SB=KxΣPe/COSФpj
COSФpj为掘进面面加权平均功率因子，由查表知COSФpj为0.6；
ΣPe为设备组的额定功率之和ΣPe=313KW
Kx为设备组的需用系数，由Kx=0.286+0.714×Pd/ΣPe
Pd为最大容量的电动机额定功率，Pd为130kw由计算可得Kx=0.58
SB=KxΣPe/COSФpj=0.58×313/0.6
=302.5KVA＜400KVA。
现有KSG2-T-400/6型变压器，其额定容量400kVA＞302.5KVA，满足要求。
2、KBSG2—T—200型变压器的选择
KBSG2—T—200变压器拟定向9108风机供电，其计算负荷为
∑Pe=2×30kw=60kw
SB=KxΣPe/COSФpj
COS￠pj为掘进风机加权平均功率因数，由查表可知COS￠pj为0.87
∑Pe为设备组的额定功率之和∑Pe=60
KX为设备组的需用系数，有KX=0.286+0.714×Pd/∑Pe
Pd为最大容量的电动机额定功率，由计算可得KX=1
SB=KX∑Pe/COSpj=1×60/0.87=68.97kVA＜200KVA
现有KSG2-T-200/6型变压器两台，其额定容量200kVA＞68.97VkVA，满足工作要求。
五．低压电缆截面选型
1、低压电缆确定遵循的原则：
1、铠装电缆按所经路径长度1.05计算。
2、橡套电缆按所经路径长度1.10计算。
3、半固定设备的电动机至就地控制开关的电缆长度一般取5—10米。
4、从起动器到电动机的电缆一律采用橡套电缆。
5、固定设备一般应用铠装电缆，也可用橡套或铜芯塑料电缆。
半固定设备一般应用软电缆。
6、采区低压电缆严禁采用铝芯电缆。
2、低压电缆截面的选择：
1、按持续允许电流选择KBSG2—T—400型变压器到KBZ—400总馈开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×313×103/
×660×0.6
=264.7A
根据计算结果选用：
2根MYP—660—3×50mm²电缆，长期允许载流量为2×138=276
2、按持续允许电流选择KBZ—400总馈开关到切眼二部皮带启动开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×185×103/
×660×0.6
=156A
根据计算结果选用：
MYP—660—3×70mm²电缆，长期允许载流量为215A
3、按持续允许电流选择KBZ—400总馈开关到9108上巷皮带启动开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×128×103/
×660×0.6
=108A
根据计算结果选用：
MYP—660—3×50mm²电缆，长期允许载流量为173A
4、按持续允许电流选择9108上巷皮带启动开关到综掘机启动开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×145×103/
×660×0.6
=122.6A
根据计算结果选用：
MYP—660—3×50mm²电缆，长期允许载流量为173A
5、按持续允许电流选择9108上巷皮带启动开关至联巷二部溜子启动开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×88×103/
×660×0.6
=81.9A
根据计算结果选用：
MYP—660—3×35mm²电缆，长期允许载流量为138A
6、按持续允许电流选择二部溜子启动开关至皮带尾一部溜子启动开关的电缆截面（干线）：
KIP≥Iｇ=Iｅ
Iｇ=Iｅ
=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×88×103/
×660×0.6
=81.9A
根据计算结果选用：
MYP—660—3×16mm²电缆，长期允许载流量为85A
7、皮带尾一部溜子电缆截面的选择（支线）：
Iｅ=1.15×40=46A
KIP≥Iｇ
一部皮带电缆截面选用：
MYP—660—3×16㎜2，长期允许载流量为85A。
（二部溜子及上巷皮带、二部皮带电缆选型同一部皮带电缆选型相同）
8、9108皮带涨紧绞车电缆截面的选择（支线）：
Iｅ=1.15×4=4.6A
KIP≥Iｇ
一部皮带电缆截面选用：
MYP—660—3×4㎜2，长期允许载流量为36A。
（上巷照明综保电缆选型相同）
9、液压锚杆钻机电缆截面的选择（支线）：
Iｅ=1.15×15=17.25A
KIP≥Iｇ
一部皮带电缆截面选用：
MYP—660—3×4㎜2，长期允许载流量为36A。
10、皮带尾一部溜子电缆截面的选择（支线）：
Iｅ=1.15×130=149.5A
KIP≥Iｇ
一部皮带电缆截面选用：
MYP—660—3×50㎜2，长期允许载流量为173A。
11、对旋轴流风机电缆截面选择（支线）：
Iｅ=1.15×60=69A
KIP≥Iｇ
对旋轴流风机电缆截面选用：
MYP—660—3×16㎜2，长期允许载流量为85A。
六、长时间允许电流效核电缆截面;
基本本公式：
Is≥Ig，Ig=∑Pe·Kx/√3·Ue·Cosφ,Kx=0.286+0.714·Ps/∑PN
式中：
Is——电缆允许长期通过的安全电流（A）；
Ig——电缆的计算工作电流（A）；Ue——设备的额定电压（KV）；
∑Pe——参与计算的全部设备的容量和（KW）Ps——最大一台电机容量（KW）；Cosφ加权平均功率因数取0.6
1、计算KBSG2-T-400型变压器至KBZ-400馈电开关之间的电缆工作电流，电缆截面为两根3×50㎜2，Is=2×138=276A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×313×103/
×660×0.6
=264.7A<2×138=276A（满足供电要求）
2、计算KBZ-400馈电开关至切眼二部皮带启动开关之间的电缆工作电流，电缆截面为3×70㎜2，Is=215A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×185×103/
×660×0.6
=156A<215A（满足供电要求）
3、计算KBZ-400馈电开关至9108上巷皮带启动开关之间的电缆工作电流，电缆截面为3×50㎜2，Is=173A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×128×103/
×660×0.6
=108A<173A（满足供电要求）
4、计算切眼二部皮带启动开关至综掘机启动开关之间的电缆工作电流，电缆截面为3×50㎜2，Is=173A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×145×103/
×660×0.6
=122.6A<173A（满足供电要求）
5、计算9108上巷皮带启动开关至联巷二部溜子启动开关之间的电缆工作电流，电缆截面为3×35㎜2，Is=138A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×88×103/
×660×0.6
=81.9A<138A（满足供电要求）
6、计算联巷二部溜子启动开关至皮带尾一部溜子启动开关之间的电缆工作电流，电缆为截面3×16㎜2，Is=85A。
Ig=KxΣPe/
UeCOSФpj
=0.58×48×103/
×660×0.6
=40.6A<85A（满足供电要求）
七、按允许电压损失校核电缆截面
计算电压损失系统，如图所示，图中的电压损失由三部分组成。
ΣΔU=ΔUT+ΔU1+ΔU2
1、变压器的电压损失
KBSG2—T—400型变压器的阻抗电压百分数Ud%=4（变压器额定负荷）,负载损耗Pd=2561W。
变压器额定负荷时电阻压降百分数
UR%=Pd/10×Se=2561/10×400=0.64,
变压器额定负荷时电抗压降百分数
Ux%=（Ud%）2-（Ur%）2=3.95
ΔUB%=β（Ur%COSФ+Ux%sinФ）
=ΣS×（Ur%COSФ+Ux%sinФ）/Se
=278.6×（0.64×0.77+4×0.64）/400=2.13
ΔUB%-变压器二次侧额定电压的百分数。
β为变压器负荷系数，β=ΣS/SeΣS为设备组所有设备视在功率之和，Se为变压器容量，COSФ为设备组功率因数
由ΔUB%=ΔUB×100/U2e
ΔUT=ΔUB%×U2e/100=2.13×690/100=14.7V
其中，U2e为变压器二次侧额定电压，U2e=1.05Ue
2、干线电压损失
供综掘机线路电压损失最大，因此取该支路进行计算，若它合格，其他支路均合格。
Pe-电动机的额定功率，KW；
Lz-支线电缆长度,m
D-电导率井下采区铜芯软电缆D=42.5m/Ω.mm2铜芯铠装电缆D=48.5m/Ω.mm2
Ue-网路的额定电压，V
Sz-支路电缆芯线截面，mm2
Pc=KxΣPe
1、KBSG2—T—400型变压器到KBZ-400总馈开关的电压损失
ΔU1=Pc×Lc×103/D×Ue×Sc
=0.58×313×20×103/42.5×660×50
=2.6V
2、KBZ-400总馈开关到切眼二部皮带QJZ-120启动开关的电压损失
ΔU2=Pc×Lc×103/D×Ue×Sc
=0.58×185×304×103/42.5×660×70
=16.6V
3、切眼二部皮带QJZ-120启动开关到综掘机QJZ-200启动开关的电压损失
ΔU3=Pc×Lc×103/D×Ue×Sc
=0.58×145×228×103/42.5×660×50
=13.7V
4、干线损失
ΔU1=2.6+16.6+13.7
=32.9V
3、支线电压损失
综掘机QJZ-200启动开关到综掘机电机的电压损失
ΔU2=Pc×Lc×103/D×Ue×Sc
=0.58×130×10×103/42.5×660×50
=0.54V
ΣΔU=ΔUT+ΔU1+ΔU2
=14.7+32.9+0.54
=48.1＜66V（电网允许电压损失），满足供电要求。
因为综掘机供电最远，而它的线路电压损失满足要求，所以其它线路电压损失均合格。
八、按启动条件校核电缆截面
综掘机是容量最大，供电距离最远的用电设备，因此对该电缆截面按启动条件进行校核，若它计算合格，则其他支线均合格。
综掘机是容量最大，供电距离最远的用电设备，因此对该电缆截面按启动条件进行校核，若它计算合格，则其他支线均合格。
矿用磁力起动器最高释放电压为0.6Ue,最低吸合电压为0.75Ue，因此，要求最大、最远电动机起动时，起动器处端电压不应小于0.75Ue。
综掘机按直接起动，其他电气设备都正常运行的条件进行校验，由综掘机技术参数查得：
额定起动转矩与额定转矩之比α=2，额定起动电流，Ist·N=150×7=1050A，起动功率因数Cosφ=0.5，查表得K=1.2。
综掘机的最小起动电压
Ust.min=Un√K/α=660×√1.2/2=514.8V
综掘机在最小起动电压下的起动电流
Ist=Ist.NUst.min/UN=819A
刮板机支线电缆的起动电压损失
ΔUb1.st=√IstL/yACOSФ=√3×819×0.5×10/（42.5×35）=4.77V
起动器安装处的电压得
Ust=
Ust·min+Ub1.st=514.8+4.77=519.6≥0.75UN=0.75×660=495V
满足起动器吸持电压的要求。
九、短路电流计算
在计算短路电流时，首先要选择短路点。
短路点通常选在保护线路的始、末端，因为始端的三相短路电流最大，末端的两相短路电流最小。
最大的三相短路电流通常用来效验设备及电缆的热稳定性等；最小两相短路电流，常用来效验过流保护装置的灵敏度。
两相短路电流的计算：
Id
（2）=Up/（2√∑R+∑X）
Up短路点所在电网首段电压
∑R短路回路内一相电阻值的总和
∑X短路回路内一相电阻值的总和
Id（3）=1.15Id
（2）
（短路点选择供电设计图纸已标明）
短路点D1
电缆换算：
L=K1L1+K2L2+K3L3
L=2×10+0.73×304+3.01×10
=272m
查表得
Id
（2）1=2233Id（3）1=2568A
短路点D2
电缆换算：
L=K1L1+K2L2+K3L3
L=2×10=20m
查表得
Id
（2）2=5980Id（3）2=6877A
十、低压整定计算
1、对9108掘进总馈开关KBZ-400整定计算
过载保护：
IZ≥Ie
可知：
Ie=355A取IZ=355A
短路保护：
IdZ=8IZ
效验灵敏度：
KS=Id
（2）/8IZ=5980/（8*355）=2.1>1.5
2、对皮带尾一部溜子启动器QJZ—120整定计算（二部溜子、上巷皮带、切眼二部皮带启动器整定值相同）
过载保护：
IZ≥Ie
可知：
Ie=44A取IZ=45A
3、对9108皮带涨紧绞车启动器QJZ—30整定计算
过载保护：
IZ≥Ie
可知：
Ie=4.6取IZ=5A
4、对综掘机启动器QJZ-200整定计算
过载保护：
IZ≥Ie
可知：
Ie=149.5取IZ=150A
5、对液压锚杆钻机启动器QJZ-80整定计算
过载保护：
IZ≥Ie
可知：
Ie=17.25取IZ=18A
其中，Id
（2）-被保护范围末端的最小两相短路电流
8IZ-电动机额定短路电流值
1.5-保护装置的可靠动作系数
Idz-电子保护器短路保护动作值
Ie-电动机的额定电流
IZ-电子保护的电流整定值
十一、高压整定计算
KBSG2-T-400变压器的BGP12-6N高压真空开关进行整定计算
Idzj=KK×（Iqe+ΣIe）/（Kf×nb×ni）
Iqe-变压器负荷中最大电动机的额定起动电流
ΣIe-其余负荷额定电流之和
KK-可靠系数，一般取1.2-1.4
nb-变压器变比为9/1
ni-电流互感器变比200/5
Kf-返回系数，瞬动取1，有延时取0.85
当保护有时限，其时限应比下一级过流保护大一个时限级差；
高压开关
Idzj=KK×（Iqe+ΣIe）/（Kf×nb×ni）
=1.3×｛130×1.15×6+（313-130）×1.15｝/（0.85×9×40）
=4.7
灵敏系数校验
K1=Idmin2/（Idzj×nb×ni）
Idmin2-远后备保护范围末端（终端变压器二次母线）最小两相短路电流
查表得终端变压器二次母线最小两相短路电流为
Idmin2=6394
K1=Idmin2/（Idzj×nb×ni）
=6394÷（4.7×9×40）
=3.78＞1.5
十二、供电系统设计图
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