11701综采工作面供电设计

11701采煤工作面供电专项设计

设计单位：郭家地煤矿机电处

日 期： 年 月 日

11701采煤工作面供电设计

一、 供电电压

11701采煤工作面电源来自1520运输大巷高压配电装置，根据工作面主要设备的容量与布置情况，采用1140V、660V和127V三种电压供电，其中采煤机、刮板运输机、皮带机的电压等级为1140V；顺槽胶带输送机、绞车和乳化泵电压等级为660V；照明灯及信号、红灯的电压等级为127V。

二、 供电系统的拟定原则

1、力求减少电缆的条数与长度，尽量减少回头供电，橡套电缆长度按所经路径长度的1.08～1.1倍计取。

2、工作面采用设备列车供电，随着回采进度定期移动。对胶带输送机及其它附属机械设备，因位置分散分别设置配电点。

3、原则上1台起动器控制1台电动机，对于胶带输送机上抱闸电机负荷较小的设备用1台起动器控制2台电机。对采煤机等重要生产机械设置六组合起动器，预留备用回路。

4、根据供电设备容量，选用2台移动变电站，1# 800KVA移动变电站向采煤机、工作面刮板运输机；2# 630KVA移动变电站向1#乳化液泵供电、2#乳化液泵站、管道泵、运输顺槽皮带机供电。

5、一部胶带输送机由1539胶带顺槽车场移动变电站供电，采用2台QBZ-200/660型电磁软起动器控制。

三、 供电设备选型原则

1、开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。

2、当三相异步电动机有远距离控制和保护要求时，应选用隔爆型磁力起动器。

3、如果工作机械要求带负荷改变旋转方向时，应选用可以逆转控制的磁力起动器。

四、 负荷计算

综采工作面电力负荷计算是选择移动变电站台数和容量的依据。也是配电网络计算的依据之一。

1、负荷统计

11701采煤工作面负荷见表。

11701采面主要负荷统计表 设备额台数 定序设备名电号 称 压装 作 容/KV 量 量 1 2 3 1.11 采煤机 4 面刮板2 机 3 顺槽刮4 1.11.11 1 0 1 1 111 1 0 22220 5 110 0.60.7 71．5 75．5 51．7 4 5 6 46410 5 0.60.7 143 148 103．4 7 容安工装作安工量/KW 设备容需用系功率因有功数 功率/kva/KW r 11 12 2720.7 299 ．2 216.2 13 流/A 功率计算电 计算负荷 无功数 coskdeφ 8 0.69 板机 乳化液4 泵站 4 1.12 1 4 0 1575 0 5 0.60.7 48．8 51 5 35．3 二、11701采区变压器选型

根据11701采煤工作面负荷统计情况，拟选择2台变压器，其中1台为采面设备供电，1台为1539皮顺一部胶带输送机及刮板机供电，其容量选择按如下公式进行计算：

Sb=Kx•∑Pe/cosφpj（kVA）

式中 Sb——所计算的电力负荷总的视在功率，kVA；

∑Pe ——参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定

功率之和，kW；

Kx ——需用系数，Kx＝0.4＋0.6Pmax/ΣPe； Pmax ——最大电动机的功率，kW； cosφ

pj

——参加计算的电力负荷的平均功率因数。

由变压器供电的所有用电设备的额定功率之和： ΣPN＝410＋220＋110+75＝815KW 对综合机械化采煤工作面： Kdc=0.4+0.6×PNm/∑pN =0.4+0.6×(410/815) =0.7

为考虑可靠性取需用系数为0.7

综采工作面取加权平均功率因数：cos=0.75 其计算容量为

KdcPN0.7815 S＝==761KVA

0.75coswmT根据计算选用KBSGZY-800/10移动变电站一台满足要求。 移动变电站向工作面1#乳化液泵、2#乳化液泵、皮带机、刮板运输机供电，输出电压等级为660V，其需用容量计算值为：

Kx2=0.4+0.6Pmax/ΣPe

=0.4+0.6*2*125/572.9=0.662 Sb2=Kx2 •∑Pe/cosφpj（kVA） =0.662*572.9/0.7 =541.8 kVA

式中 cosφ

pj

——平均功率因数，综采工作面取0.7 。

选择1台KBSGZY-630/10/1.2型移动变电站，其额定容量为630kVA，大于需要容量541.8kVA，故能够满足要求。

2、高压配电箱选择及整定 1、高压电缆选择及校验 （1）电缆型号选择

根据《煤矿安全规程》规定,工作面选择MYPTJ-10kV-3×70＋3×25/3＋3×2.5型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆，其技术参数为：主芯线截面积：70mm²，长时间允许载流量215A，承载电压等级为10kV。

（2）电缆长度确定

11701工作面800KVA移动变压器高压电缆从中央变电所高防引出，全长350m。

1539皮带机、刮板机660V供电中央变电所有权630KVA移动式变压器引出，经集中轨道上山，全长800m。

2、按照实际长时间允许负荷电流校验电缆截面

查手册得MYPTJ-10kV-3×70＋3×25/3＋3×2.5型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆在25ºC的环境中，但至一联巷的高压电缆为50平方，故采面的高压电缆按50平方计算载流量，其它的仍按70平方计算。长时间允许负荷电流Iy =173A 该电缆长时间工作电流依照下列公式计算：

Ig＝Kx∑Pe/(3•Ue•cosφpj)

式中：

Ig —长时间工作电流；

∑Pe —本条电缆所带设备额定功率总和，1144kW； Kx —需用系数；Kx＝0.4+0.6*375/1144≈0.6； Ue —供电系统的额定电压，10kV； cosφ

计算结果：

Ig＝Kx•∑Pe／(3•Ue•ηpj•cosφpj) ＝0.6*1144/(1.732*10*0.7) ≈57(A)

因为该电缆长时间允许载流量Iy＝173A大于该电缆长时间工作电流Ig＝57A；所以所选择高压电缆满足长时间工作需要。

3、热稳定校验

pj

—平均加权功率因数，取0.7；

10kV母线上的最大短路容量为50MVA，其最大三相稳态短路电流为：

I(3)mSd5010628873U310000

按下式求得到综采工作面移动变电站间高压电缆的截面，即：

Amin(3)ImtjC28870.2515.46mm293.4

式中 tj——短路电流的假想时间，即热等效时间，考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为0.25s； C——电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。

所需最大截面Amin＝15mm2＜50mm2，所以MYPTJ-10kV-3×70＋3×25/3＋3×2.5电缆能满足综采工作面高压供电热稳定要求。

4、按电压损失校验电缆截面

11701工作面移动变压器电压降按下式进行校验，查表得50mm2

铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为1.298%。

△U1＝KPLca1

＝1.298%*1.144*1.1 ＝1.63%＜7%，合格

IcaKdcPN3UNcoswm0.78153100.7544A

根据整个采面全部设备长时工作电流为44A，故应选择额定电流为50A的配电箱。

5、高压电缆的选择

（1）当供电系统在最大运行方式时电缆发生三相短路电流I=2.68KA，短路容量为40MVA，效验电缆截面

Amin=Iss2680ti=0.5=11.5mm2 C165 根据效验应选取截面不小于11.5mm2电缆，现根据效验及负荷选取电缆为MYPTJ－8.7/10Kv-3×25+3×16/3+3×2.5mm2铜芯橡套双屏蔽电缆，满足要求。

（2）线路电压损耗值为

ΔU=pR+qX815KW×(1.2×0.795)+815Kvar+(1.2×0.08)==89.3V UN10KV（3）线路电压损耗百分值为

ΔU%=ΔU89.3×100%=×100%=0.89% UN10000 电压损耗小于ΔU%5%，因此所选电缆满足允许电压损耗要求。

4、低压电缆的选择 （1）支线电缆的选择

刮板机负荷为220KW,额定电流为103.4A, 选用MYP-1.14KV 3×35+1×16mm2电缆,允许载流量为140A,大于刮板机的负荷电流,可满足供电要求。

乳化液泵站负荷为75KW,额定电流为35.3A, 选用MYP-1.14KV 3×35+1×16mm2电缆,允许载流量为140A,大于乳化液泵站负荷电流,可满足供电要求。

采煤机负荷为410KW,额定电流为192.7A, 选用MCP-1.14KV 3×95+1×25+4×10mm2采煤机专用电缆,允许载流量为270A,大于采煤机

负荷电流,可满足供电要求。

经查表以上橡套电缆均满足机械强度要求 （2）按长时允许负荷电流校验电缆截面 ①电缆实际工作电流的计算

电缆实际工作电流按以下公式计算（以采煤机电缆为例）：

IgPe1033Uepjcospj

498103 Ig

1.73212000.90.85=251.6A

式中： Ig ——通过电缆的电动机工作电流； Pe——电动机的总功率，kW； Ue——电动机的额定电压，V；

pj——加权平均效率，取为0.8～0.9；

cospj——加权平均功率因数，可取为0.85。

MYCP-1.14kV-3×95+1×25+10×4型电缆长时间允许负荷电流为260A，合格。

②电缆截面的选择

KIy=260A≥Ig251.6A

式中 Ig—电缆的工作电流计算值，A；

Iy — 环境温度为25℃时电缆长时允许负荷电流，A； K— 环境温度校正系数，环境温度为25℃时取1。

故选择MYCP-1.14kV-3×95+1×25+10×4型电缆截面满足要求。

（3）按照允许电压损失校验电缆截面：

11701采煤工作面供电系统中，800KVA移动变电站低压配电系统负荷较大，所以仅对移动变电站低压配电系统进行电压损失校验。

正常运行状态下的电压损失校验：煤矿1140V供电系统，为保证电机的正常起动，规定电缆末端最大允许电压损失不大于7％：

ΔUL ≤1200-(1140×93％)＝139.8V

①正常运行时，移动变电站内部的电压损失：

ΔUb%＝(Sb1/Sbe)·(Urcosφb+Uxsinφb)

＝(568.8/630)×(0.73×0.8+5.45×0.6)＝3.47％ ΔUb＝ΔUb%×E2e/100＝3.47×1200/100＝31.64V

式中：

ΔUb — 变电站内部的额定电压损失； E2e— 变电站二次侧额定电动势，取1200V； Sb1— 变电站的计算容量，568.8kVA； Sbe— 选择变电站的额定容量，630kVA；

Ur — 变压器通过额定电流时,内部电阻上压降的百分数 Ur＝ΔPNT/(Sbe×10)＝4600/(630×10)=0.73； 其中：ΔP为该变电站的短路损耗，查表得4600；

cosφb、sinφb— 变压器负荷的功率因数和相应的正弦值；取cosφb＝0.8、sinφb＝0.6；

Ux — 变压器通过额定电流时内部电抗上压降的百分数 UxUd2Ur25.520.7325.45 其中：Ud为额定电流时，变压器阻抗上压降的百分数； ②采煤机电缆的电压损失(95mm2、0.32km、65℃时计算)： 电缆电阻：∑RL1＝RLL1＝0.247×0.5＝0.1235Ω 电缆电抗：∑XL1＝XLL1＝0.075×0.5＝0.0375Ω

电压损失：ΔUL1＝错误！未找到引用源。Ie(∑RL1cosφj+∑XL1sinφj)

≈错误！未找到引用源。×251.6×(0.1235×

0.7+0.0375×0.714)

≈43.7V

ΔUL采煤机+ΔUb＝41.64V＋43.7V=85.34V﹤139.8V 故选用的电缆合格。 5、低压电器设备的选择 （1）真空电磁起动器的选择

根据额定电流选择，所选电气设备的额定电流必须大于或等于最大长时工作电流I，带煤机的真空电磁起动器选择

caIN＞Ie46031.140.7332.9A

由于其余各设备额定电流均小于煤机额定电流，故选用型号为 QJZ-400/1140的磁力起动器。

（2）隔爆型自动馈电开关选择

根据额定电流选择，所选电气设备的额定电流必须大于或等于最

大长时工作电流Ica，带采煤机、刮板输送机的自动馈电开关选择

IN≥IePNUNCOSwm(410220)398.8A

31.140.8明显看出额定电流均小于400A，故初步计算选用型号为BKD16-400/1140(660）的自动馈电开关。

6、 过电流保护装置的整定 1、高压配电装置的整定计算

中央变电所7#高压配电装置电流互感器为100/5，开关额定运行电流100A，整定值设为100A。

配电开关短路保护动作值：Idz＝8Ie＝8×100＝800A 整定校验：K＝Is0(2)/8Ie＞1.5

＝4822÷800 ≈6.027＞1.5 ，合格

式中: K―保护灵敏度校验值；

Is0(2)―此开关所保护电缆线路的最远两相短路电流； 8Ie―电子保护器短路保护动作值；

1.5―保护装置的可靠动作系数 2、移动变压器低压侧整定

Isbr1≥（1.2～1.4）（IstM+Kx∑IN）/KT

式中 Isbr1―速断电流，A； 1.2～1.4―可靠系数； KT―变压器的变压比； Kx―需用系数0.5～1；

IstM―起动电流最大的一台电动机的额定起动电流，A；

∑IN―其余电气设备的额定电流之和，A。

（1）800KVA移动变压器低压侧整定

Isbr1≥（1.2～1.4）（IstM+Kx∑IN）/KT Isbr1≥1.4×（804+0.6×80）/5.2=229.38A Isbr1整定为300A。

灵敏度校验：IS1(2)/（KTIsbr1）=8287/（5.2×300） =5.3>1.5 合格 （2）630KVA移动变压器低压侧整定

Isbr2≥（1.2～1.4）（IstM+Kx∑IN）/KT Isbr2≥1.4×（540+0.8×255.2）/5.2=200.3A Isbr2整定为210A。

灵敏度校验：IS2(2)/（KTIsbr2）=1899/（5.2×210） =1.74>1.5 合格