综采工作面供电设计.doc

山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司10102综采工作面供电设计说明书设 计： 孟庆保 2011-6-2110102综采工作面供电设计（一）综采工作面主要条件该工作面属于10#煤层一采区，平均煤层厚度3.3m，工作面长度180m,走向长度为1170m，平均倾角3-5度，采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度3.5m。矿井井下高压采用10KV供电，由采区变电所负责向该综采工作面供电。变电所高压设备采用PBG23-630/10Y型高压隔爆开关，保护选用常州市武进矿用设备厂GZB-ARM-911系列智能型高压数字式综合继电保护装置，采区变电所距综采工作面皮带机头200m。（2） 设备选用1、 工作面设备采煤机选用山西太重煤机煤矿装备成套有限公司生产的MG300/730-WD型采煤机，其额定功率730KW，其中两台截割主电动机功率为300KW,额定电压为1140V；两台牵引电机功率为55KW,额定电压为380V;调高泵电机电压1140V，功率20KW。工作面刮板输送机中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SGZ764/630型输送机，机头及机尾都采用额定功率为160/315KW的双速电机，额定电压为1140V。2、顺槽设备1）破碎机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的PCM-110型破碎机，其额定功率110KW,额定电压1140V。2）转载机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SZZ764/160型转载机。其额定功率160KW,额定电压1140V。3）顺槽带式输送机：采用兖州市华泰机械公司制造的DSJ100/63/2*110型输送机（1部），驱动电机额定功率2×110 KW,4）乳化液泵站：两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的BRW200/31.5型液泵，其额定功率125KW,额定电压1140V。5）喷雾泵：采用无锡威顺生产的BPW315/6.3型（2台），其额定功率45KW,额定电压1140V。3、其它设备 （三）工作面移动变电站及配电点位置的确定工作面电源电压为10kV,来自井下中央变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。在临时变电所处设置移动变电站，为顺槽皮带机供电；在顺槽皮带巷每500米设置配电点，用以对工作面设备进行供电。（四）负荷统计及移动变电站选择1、1#移动变电站的选取1#移动变电站负荷统计：供电设备用电设备额定功率（kW）额定电压（V）KBSGZY-1250/10采煤机MG300/730-WD2*300+2*55+201140 380转载机SZZ764/1601601140破碎机 PCM-1101101140合计1000计算电力负荷总视在功率 S=PN KVA 式中 S所计算的电力负荷总的视在功率 ，KVA ； PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW； Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数； Kr-需用系数。Kr按下式进行选择Kr=0.4+0.6 式中 PS最大电机的功率数 ，KW ；PN其他参加计算的用电设备额定功率之和， KW；则 Kr =0.4+0.6× =0.838 Cos取0.7 Kr取0.838电力负荷总视在功率为 S=1000×=1197KVA根据计算负荷，选用KBSGZY-1250/10矿用隔爆型移动变电站一台。2、2#移动变电站的选取1#移动变电站负荷统计：供电设备用电设备额定功率（kW）额定电压（V）KBSGZY-1000/10刮板输送机SGZ764/6302*3151140乳化泵BRW200/31.51251140喷雾泵 BPW315/6.3451140照明综合装置ZBZ-4.04.01140/127合计804计算电力负荷总视在功率 Kr =0.4+0.6× =0.87 Cos取0.7 Kr取0.87电力负荷总视在功率为 S=804×=999KVA根据计算负荷，选用KBSGZY-1000/10矿用隔爆型移动变电站一台。3、3#移动变电站的选取3#移动变电站负荷统计：供电设备用电设备额定功率（kW）额定电压（V）KBSGZY-500/10顺槽皮带机DSJ100/63/2*1102*1101140调度绞车JD-252*251140合计2703#移动变电站主供顺槽皮带机，由负荷统计可知，选择KBSGZY-500/10型移动变电站一台可以满足供电需求。（五）、移动变电站高压开关的选择（1）、配电装置额定电压：选定为10KV。（2）、高压配电装置额定电流应大于变压器的最大长时工作电流。变压器最大长时工作电流即额定电流Ie为Ie=式中 Se变压器额定容量，KVA ；Ve变压器高压侧额定电压，KV。1.1#移变高压开关的选择高压侧额定电流为Ie=根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。2.2#、3#移变高压开关的选择高压侧额定电流为Ie=根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。（六）高压电缆截面选择校验按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPTJ型矿用10KV铜芯、橡套、双屏蔽电缆。1、供1#移变高压电缆截面选择（L1）1）按长时允许电流选电缆截面式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得35mm2 电缆为138A >69A 满足要求。2）按经济电流密度校验电缆截面。A-电缆主芯截面j-经济电流密度 A/mm2 查表得2.25根据高压电缆经济电流密度校验35 mm2电缆能够满足要求。 3）按允许电压损失校验U%=PLK = 0.8×(0.588+0.078×0.577)= 0.5%高压电缆线路中的电压损失百分数。 K 兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数； 10KV时，K=1·(R0+X0tan)。 电缆输送的有功功率，兆瓦。L 电缆长度，km。 允许电压损失百分数。按电压损失校验，满足要求。4） 热稳定校验电缆截面设井下采区变电所10kV 母线最大短路容量限制50MVA，最大三相稳态短路电流Amin=35mm2短路电流的假象时间，即热等效时间，取0.25S;C电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。热稳定校验电缆截面满足要求。综上可知1#高压电缆选择35mm2，可以满足供电要求。2、根据负荷统计表，2#、3#高压电缆也选择35mm2，可以满足供电要求。(七)按长时负荷电流选择低压电缆截面长时负荷电流要求电缆截面载流量大于等于电缆长时间负荷电流，电缆标号见拟定供电系统图。1、采煤机电缆（L5）选择：式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得95mm2 电缆为260A >225A 满足要求。2、转载机电缆（L6）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2 电缆为113A >101A 满足要求。3、破碎机电缆（L7）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2 电缆为113A >70A 满足要求。4、输送机电缆（L10-11）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm2 电缆为215A >199A 满足要求。5、顺槽皮带机电缆（L13）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2 电缆为113A >70A 满足要求。6、乳化液泵电缆（L14-15）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2 电缆为113A >79A 满足要求。7、喷雾泵电缆（L16-17）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得4mm2 电缆为36A >28A 满足要求。根据计算，初选电缆见下表：电缆编号负荷名称长时负荷电流（A）长时负荷电流要求最小截面（查表mm2）初选截面(mm2)备注L5采煤机22595952*240mL6转载机10125352*20mL7破碎机7025352*20mL10-11输送机前电机19970952*50mL13顺槽皮带机7025352*20mL14L15乳化液泵79253510mL16L17喷雾泵3043510m采煤机选用MCPJB-1140-3*95+1*35+4*6型电缆，其余电缆均选用1140V MYP型矿用橡套屏蔽电缆。（八）按机械强度要求校验电缆截面机械强度要求采煤机电缆允许最小截面35-50 mm2，工作刮板输送机为16-35 mm2，均满足要求。（九）短路电流计算1.1#移变二次出口端的短路电流Id1计算（1）系统阻抗变压器二次电压1200V，容量1250kVA，系统短路容量按50MVA计算；则系统电抗为；（2）高压电缆阻抗10kV电缆L1=1.35km查表得,Ro=0.588/ km, Xo=0.078/ km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.588×1.35=0.7938Xg=0.078×1.35=0.1053（3）变压器阻抗查表得KBSGZY-1250/10型移动变电站的vs=4.5, PN.T=7400W则变压器的电阻、电抗：0.00680.04612.转载机电机处短路电流Id2计算MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L2=500米，为3趟线路并用，阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.5/3=0.041167Xg1=0.075×0.5/3=0.0125由于L3的电缆很短，故其电阻、电抗值可忽略不计R=0.01824+0.041167=0.059407X=0.076418+0.0125=0.0889183.采煤机电机处短路电流Id3计算MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L2=240米，阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.24=0.05928Xg1=0.075×0.24=0.018R=0.01824+0.041167+0.05928=0.118687X=0.076418+0.0125+0.018=0.1069184.破碎机电机处短路电流Id4计算MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L2=10米，阻抗参数：Ro=0.683/ km, Xo=0.084/ kmRg1=0.683×0.01=0.00683Xg1=0.084×0.01=0.00084R=0.01824+0.041167+0.00683=0.066237X=0.076418+0.0125+0.00084=0.0897585.2#移变二次出口端的短路电流Id5计算（1）系统阻抗变压器二次电压1200V，容量500kVA，系统短路容量按50MVA计算；则系统电抗为；（2）高压电缆阻抗10kV电缆L1=0.49km查表得,Ro=0.588/ km, Xo=0.078/ km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.588×0.49=0.28812Xg=0.078×0.49=0.03822（3）变压器阻抗查表得KBSGZY-500/10型移动变电站的vs=4, PN.T=3100W则变压器的电阻、电抗：0.0178560.11526.1#馈电入口处短路电流Id6计算MYP 3×70+1×25型电缆的电阻、电抗：L7=230米， 阻抗参数：Ro=0.346/ km, Xo=0.078/ kmRg1=0.346×0.23=0.07958Xg1=0.078×0.23=0.01794R=0.022038+0.07958=0.101618X=0.144555+0.01794=0.1624957.顺槽皮带机电机处短路电流Id7计算MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L8=20米， 阻抗参数：Ro=0.683/ km, Xo=0.084/ kmRg1=0.683×0.02=0.01366Xg1=0.084×0.02=0.00168R=0.022038+0.07958+0.01366=0.115278X=0.144555+0.01794+0.00168=0.1641758.1#调度绞车电机处短路电流Id8计算MYP 3×10+1×6型电缆的电阻、电抗：L7=10米， 阻抗参数：Ro=2.159/ km, Xo=0.092/ kmRg1=2.159×0.01=0.02159Xg1=0.092×0.01=0.00092R=0.022038+0.07958+0.02159=0.123208X=0.144555+0.01794+0.00092=0.1634159.2#调度绞车开关入口处短路电流Id9计算MYP 3×16+1×10型电缆的电阻、电抗：L7=1000米， 阻抗参数：Ro=1.369/ km, Xo=0.090/ kmRg1=1.369×1=1.369Xg1=0.090×1=0.090R=0.022038+0.07958+1.369=1.470618X=0.144555+0.01794+0.090=0.25249510.2#调度绞车电机处短路电流Id10计算MYP 3×10+1×6型电缆的电阻、电抗：L7=10米， 阻抗参数：Ro=2.159/ km, Xo=0.092/ kmRg1=2.159×0.01=0.02159Xg1=0.092×0.01=0.00092R=0.022038+0.07958+1.369+0.02159=1.492208X=0.144555+0.01794+0.090+0.00092=0.25341511.3#移变二次出口端的短路电流Id11计算（1）系统阻抗变压器二次电压1200V，容量1000kVA，系统短路容量按50MVA计算；则系统电抗为；（2）高压电缆阻抗10kV电缆L1=0.87km查表得,Ro=0.588/ km, Xo=0.078/ km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.588×0.87=0.51156Xg=0.078×0.87=0.06786（3）变压器阻抗查表得KBSGZY-1000/10型移动变电站的vs=4.5, PN.T=6100W则变压器的电阻、电抗：0.0087840.064812.6#组合开关入口处短路电流Id12计算MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L13=500米，为2趟线路并用，阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.5/2=0.06175Xg1=0.075×0.5/2=0.01875R=0.0161564+0.06175=0.0779064X=0.094592+0.01875=0.11334213.输送机前电机处短路电流Id13计算MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L13=50米，阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.05=0.01235Xg1=0.075×0.05=0.00375R=0.0161564+0.06175+0.01235=0.0902564X=0.094592+0.01875+0.00375=0.11709214.输送机后电机处短路电流Id14计算MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L15=240米，阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.24=0.05928Xg1=0.075×0.24=0.0185R=0.0161564+0.06175+0.05928=0.1371864X=0.094592+0.01875+0.0185=0.13184215.主乳化液泵电机处短路电流Id15计算MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L15=10米，阻抗参数：Ro=0.616/ km, Xo=0.084/ kmRg1=0.616×0.01=0.00616Xg1=0.084×0.01=0.00084R=0.0161564+0.06175+0.00616=0.0840664X=0.094592+0.01875+0.00084=0.11418216.主喷雾泵电机处短路电流Id16计算MYP 3×25+1×10型电缆的电阻、电抗：L17=10米，阻抗参数：Ro=0.8638/ km, Xo=0.088/ kmRg1=0.8638×0.01=0.008638Xg1=0.088×0.01=0.00088R=0.0161564+0.06175+0.008638=0.086544X=0.094592+0.01875+0.00088=0.114222（十）高压开关的整定。1、短路保护整定PBG23-630/10Y型真空配电装置是电子式高压综合保护器，其整定值按下式进行选择：n式中 n互感器二次侧额定电流（5A）的倍数； Ige高压配电装置额定电流，A。按上式计算出的整定值还应按下式进行校验：1.5 1.5式中 Id（2）变压器低压侧两相短路电流值，A；IZ高压配电装置过电流保护装置的电流整定值，A；Kb变压器的变比；Y/接线变压器的二次侧两相短路电流折算到一次侧时的系数；1.5保证过电流保护装置可靠动作的系数。（1）1#高压开关的短路保护整定n=1.8则 1#开关的短路保护整定为2倍。校验=4.61.5 合格（2）2#高压开关的短路保护整定n=1.9则 2#开关的短路保护整定为2倍。校验=2.51.5 合格2、过流保护整定PBG23-630/10Y型真空配电装置为电子式过流反时限继电保护装置，按变压器额定电流整定，则1#高压过流保护整定为0.8倍，2#高压过流保护整定为1.0倍。（十一）低压开关的整定及校验对保护电缆干线的装置按下式选择 IZIQe+KxIe式中 IZ过流保护装置的电流整定值，A；IQe容量最大的电动机的额定起动电流，A；Ie其余电动机的额定电流之和，A；Kx需用系数，取0.5-1。按上式选择出的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求：式中 IZ过流保护装置的电流整定值，A；Id（2）被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，A；1.5保护装置的可靠动作系数。电磁起动器中电子保护器的过流整定值，按下式选择IZIe式中 IZ电子保护器的过流整定值，取电动机额定电流近似值，A；Ie电动机的额定电流，A；按上式选择出的整定值，也应以两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求：式中 IZ含义同上；Id（2）含义同上；8IZ电子保护器短路保护动作值；1.2保护装置的可靠系数。1.1#移动变压器的保护箱：该移变为KBSGZY-1250/10型，低压侧配用BXB-1250/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱，安装在移动变电站的低压侧，能对低压侧的各种故障进行监测，并能将故障断电信号传递给移动变电站用高压真空开关，对低压供电系统可实现漏电、漏电闭锁、过压、欠压、短路、过载等保护。(1) 过压保护Ug=115%×1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%×1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护 单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护Iz=Ie=110+69+450=629A 则 n取0.5（6）短路保护IZIQe+KxIe=185×5+0.838×（110+69+265）=1297A则 n取1灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求2.2#移动变压器的保护箱：该移变为KBSGZY-500/10型，低压侧配用BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱。(1) 过压保护Ug=115%×1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%×1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护 单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护Iz=Ie=2×66.1+2×15=162A 则 n取0.2（6）短路保护IZIQe+KxIe=2×66.1×6=793A则 n取1灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求3.3#移动变压器的保护箱：该移变为KBSGZY-1000/10型，低压侧配用BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱。(1) 过压保护Ug=115%×1200=1380V(2) 欠压保护Uq=75%×1200=900V(3) 断相保护处于“开启”状态（4）漏电保护 单相漏电动作电阻整定值为：20k 单相漏电闭锁动作电阻整定值为：40k（5）过载保护Iz=Ie=2×192+(75+27)=486A 则 n取0.5（6）短路保护IZIQe+KxIe=2×192×6+(75+27)=2406A则 n取3灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求4. 1#开关QBZ-80的保护整定：Pe=25kW Ue=1200VIz=Ie=46.7A 整定15A 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求5. 2#开关QBZ-80的保护整定同上 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求6. 3#开关QBZ-200的保护整定：Pe=125kW Ue=1200VIz=Ie=75.2A 整定75A 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求7. 4#开关QBZ-200的保护整定同上8. 5#开关QBZ-80的保护整定：Pe=45kW Ue=1200VIz=Ie=27.1A 整定27A 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求9. 6#开关QBZ-200的保护整定同上10. 7#开关KBZ-200的保护整定（照明信号综合保护装置电流可忽略不计）：（1）过流保护整定IZ= KrIe=75+27.1=102.1A过流保护整定为0.5倍（2）短路保护整定 IZIQe+ KrIeIZ=75×6+ 27.1=477.1A整定馈电开关IZ=2倍灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求11. 8#开关KBZ-200的保护整定（照明信号综合保护装置电流可忽略不计）：（1）过流保护整定IZ= KrIe=2×15=30A过流保护整定为0.2倍（2）短路保护整定 IZIQe+ KrIeIZ=15×6+ 15=105A 整定馈电开关IZ=1倍灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求12. 9#开关QBZ-200的保护整定：Pe=2×110kW Ue=1200VIz=Ie=132.3A 整定130A 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求13.10#开关KBZ-200的保护整定：（1）过流保护整定IZ= KrIe=132.3A过流保护整定为0.7倍（2）短路保护整定 IZIQe+ KrIeIZ=132.3×6=793.8A 整定馈电开关IZ=4倍灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求14. 11#开关QJZ-1600-8的保护整定： (1) A、B两路开关的整定：A、B两路用于采煤机组的控制，负荷电缆可用一路也可用两路，A、B两路开关的保护定值选用一致。a. 过载保护：机组的各电机额定电流之和为445A，选择IZ=0.9 Ie=400A，则 n取0.7b. 短路保护：机组最大电机为截割电机2×300KW，其启动电流按额定电流的5倍，则为1850A，取n=3 灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求c. 漏电、断相、欠/过压保护保持出厂值不变(2) C、D两路开关的整定： C、D两路开关，分别控制转载机电机160/80KW的低、高速a.过载保护： C路开关：电机额定电流 Izc=Ie1=98A则 n取0.3 D路开关：电机额定电流 Izd=Ie2=63A则 n取0.2b. 短路保护：C路开关：取电机额定电流的8倍 IZc=8×98=784A则 n取2D路开关：取电机额定电流的8倍 IZd=8×63=504A则 n取1.2灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求(3) E、路开关的整定：E路控制破碎机电机Pe=110kW Iz=Ie=69A则过载保护 n取0.2短路保护取电机额定电流的8倍 IZ=8×69=552A则 n取1.4 灵敏度系数校验：1.2 满足灵敏度要求15. 12#开关QJZ-1600-6的保护整定： (1) F、G两路开关的整定：F、G两路开关，分别控制输送机电机315/160KW的低、高速a.过载保护： F路开关：电机额定电流 Izf=Ie1=192A则 n取0.5 G路开关：电机额定电流 Izd=Ie2=91A则 n取0.2b. 短路保护：F路开关：取电机额定电流的8倍 IZc=8×192=1536A则 n取4D路开关：取电机额定电流的8倍 IZd=8×91=728A则 n取2灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求(2) H、I两路开关的整定同上灵敏度系数校验：1. 满足灵敏度要求16.照明信号综合保护装置的整定值，原边为3-5A，副边为10-15A即可。（十二）漏电保护装置和接地保护：1. 配电点局部接地极选用的是：直径为1.2寸,长度为1.5米的镀锌钢管制成，且管上钻有20个直径为5mm的透孔，并垂直埋入底板；局部接地线选用的是截面不小于25mm2的铜线；局部接地极应设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。2.接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。3.漏电保护为移动变电站低压侧保护箱自带的漏电保护装置。（十三）机电管理1.井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时，再用与电源电压适应的验电笔检查；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安装有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。2.操作井下电气设备应遵守下列规定： (1)非专职人员不得擅自操作电气设备。 (2)手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。3.容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。4.电气设备不应超过额定值运行，防爆电气设备入井前， 检查其“防爆合格证”，“产品合格证”，“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。（十四）附供电系统图：33