综合机械化采煤工作面供电系统设计.doc

综合机械化采煤工作面 供电系统设计 设计校验 解 炜 机电科长 徐意源 机电副总 刘 强 机电矿长 侯国俊 24 目 录 一、原始资料1 1、巷道布置及掘进方法1 2、运输及通风系统1 3、电源及负荷1 二、工作面配电点与移动式变电站位置的确定2 三、供电系统拟定2 四、负荷统计与变压器选择4 1、选择向皮带供电的660V移动式变电站1移变4 2、选择向掘进机供电的移动式变电站2移变4 五、供电电缆的选择4 1、确定电缆的型号和长度4 2、电缆主芯线截面的选择5 （1）向移动式变电站供电的高压电缆选择5 （2）低压电缆截面的选择7 六、短路电流的计算11 1、短路回路阻抗计算12 七、保护装置的整定计算15 1、掘进机配电箱的整定15 2、移动式变电站低压侧自动空气开关的整定15 3、高压配电箱的整定16 附录1 矿用660/1440V移动屏蔽橡套软电缆结构尺寸及主要技术参数18 附录2 煤矿用6/10kV移动金属屏蔽橡套软电缆简介19 附录3 35KV地面变电所8000KVA电力变压器参数21 附录4 电缆电阻统计表22 参考文献24 一、 原始资料 1、 巷道布置及掘进方法 1001综合机械化采煤工作面全长180m，一次采全高3.27米。 综采工作面回采用MCTY-300/700采煤机。采取三班生产，一班检修的工作方式。每日回采进米6米。 2、 运输及通风系统 运输顺槽回采出煤通过1部SGZ830/500型刮板输送机→SZZ830/200转载机→SSJ100/80型可伸缩胶带输送机→集中1部皮带→主斜井皮带→地面架空皮带，最后送入工业场地。 工作面所需材料和设备的运输，由无轨胶轮车由辅运大巷→辅运顺槽→工作面。 顺槽通风系统的新鲜风流由主斜井→集中运输皮带大巷→1001运输顺槽→工作面→1001回风顺槽→1001回顺回风绕道→总回风大巷→最后通过风机排至地面。 3、 电源及负荷 井下中央变电所配电电压6KV，中央变电所母线最大短路容量为50MVA。一盘区各用电设备在巷道内的分布见设备布置图，用电设备的台数及技术数据见下表 二、 工作面配电点与移动式变电站位置的确定 移动式变电站设在1002运顺与辅运大巷间的联巷内；掘进工作面配电点设在东辅运与辅运大巷间的联巷内，距51003回顺掘进工作面距离为2250m。 三、 供电系统拟定 初步确定掘进工作面供电系统如下图所示。掘进工作面采用单电源移动式变电站供电，配电点到各用电设备采用副射式供电。 四、 负荷统计与变压器选择 1、 选择向皮带供电的660V移动式变电站1移变 变电器的计算容量为 式中 Kde0.5；0.3 cosφwm0.7 查煤矿电工手册矿井供电下册P348表10-3-7 选用KBSGZY-T-500/6型矿用隔爆移动式变电站一台，其额定容量SN.T500KVA；额定电压为6/0.69KV；满足要求。 2、 选择向掘进机供电的移动式变电站2移变 变电器的计算容量为 式中 Kde0.4 cosφwm0.6 查煤矿电工手册矿井供电下册P348表10-3-7 选用KBSGZY-T-500/6型矿用隔爆移动式变电站一台，其额定容量SN.T500KVA；额定电压为6/1.2KV，满足要求 五、 供电电缆的选择 1、 确定电缆的型号和长度 根据电缆型号的确定原则，选择电缆的型号如下 由中央变电所至移动式变电站的高压电缆，选用MYPTJ型煤矿用移动金属屏蔽橡套软电缆；低压干线电缆及皮带输送机、刮板机、局扇、拉紧绞车支线均采用MYP-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆，其它设备支线电缆均采用U型矿用移动橡胶软电缆。 电缆长度的确定按下式计算 L＝KinLto 式中 Kin－电缆增长系数，一般橡套电缆取1.1，但我矿电缆钩间距为1.5m，电缆垂弧较小，所以Kin取1.05； Lto－电缆敷设路径的长度，m。 各电缆具体供电距离以在供电图中标注。 2、 电缆主芯线截面的选择 （1） 向移动式变电站供电的高压电缆选择 1、 按持续允许负荷电流选择截面 选择时要求 式中 Ip ---空气温度为25℃时，电缆允许截流量，A； K ---环境温度不同时载流量的修正系数； Ia ---通过电缆的最大持续工作电流，A； 向一盘区供电的高压电缆最大持续工作电流Ia为 井筒内温度一般可取25℃，此时K1，选用一根MYPTJ－370型电缆，允许截流量为215A，符合要求。 2、 按短路时热稳定条件校验电缆截面 式中 Amin ---电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2; IK3---三相最大稳态短路电流，A； Tf ---短路电流作用的假想时间，s; C ---热稳定系数，见下表； 电缆的热稳定系数 供电系统运行在最大运行方式，井下中央变电所馈出电缆的短路电流为 采用铜芯电缆且中间有接头，查上表得C93.4；Tf值为0.25s井下开关一般整定时间为瞬时。 校验电缆截面 得电缆最小截面应不小于35mm2，现按负荷所选电缆截面为铜芯75 mm2＞35 mm2，短路热稳定校验合格。 3、 按允许电压损失校验电缆截面 i、 地面变压器的电压损失 地面SFL7-8000/35型35KV变压器，技术参数详见附录3。变压器的负荷容量 变压器的电阻压降百分数 变压器的电抗压降百分数 变压器的电压损失（电压偏移） ii、 架空线线路的电压损失 式中 LJ150铝绞线r00.1943Ω,x00.319Ω由相关技术书查询。 iii、 中央变电所至移变电缆线路的电压损失 式中 MYPTJ矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆r00.0.272Ω/km查煤矿电工手册矿井供电下册P587表12-1-70 高压电网的总电压损失为 6KV电网允许电压损失为600V，所以电缆截面基本满足电压损失的要求。 （2） 低压电缆截面的选择 1、 选择向掘进机供电的电缆截面选择 注向掘进机供电线路电压等级为1140V。 i、 按机械强度、持续允许电流选择电缆截面 橡套电缆满足机械强度的最小截面如下 掘进机组35～50mm2 选择时要求 式中 Ip ---空气温度为25℃时，电缆允许截流量，A； K ---环境温度不同时载流量的修正系数； Ia ---通过电缆的最大持续工作电流，A； 向一盘区单台掘进机供电电缆最大持续工作电流Ia为 井筒内温度一般可取25℃，K1；选用一根MYP－350116型电缆，允许截流量为173A，符合要求。 ii、 按正常工作时允许的电压损失校验电缆截面 KBSGZY-500/6移动变电站变压器技术参数见矿用隔煤型移动式变压器使用说明书。 变压器的负荷容量 变压器的电阻压降百分数 变压器的电抗压降百分数 变压器的电压损失（电压偏移） 电缆线路的电压损失 式中 MYP－350116型电缆ro，xo值由附录1查得,乘0.7考虑到电机不满负荷运行。 低压电网的总电压损失为 1140电网允许电压损失为117＞116V，所以电缆截面满足电压损失的要求。 iii、 按起动时的允许电压损失校验电缆截面 ①掘进机电动机的最小起动电压 A、按满足电动机的最小起动转矩确定为 式中 K---生产机械所需最小起动转矩倍数， （掘进机一般取1.1）。 a---电动机额定电压时的起动转矩Mst与电动机额定转矩MN之比（a值可查电动机的技术数据） B、按满足起动器吸力线圈有足够的吸持电压校验 掘进机在最小起动电压下的起动电流为（掘进机截割电机132KW、1140V） 起动时掘进机支线的电压损失为 式中 ---导线材料的电导率，m/Ω.mm2,橡套电缆芯线在20℃时的电导率为53 m/Ω.mm2； A---导线的截面积，mm2； 起动器安装处的电压为 因为，不满足起动器吸持电压的要求。所以最后确定掘进机端子的最小起动电压 ②起动时电网各部分电压损失的计算 A、起动时干线电缆的电压损失 起动时干线电缆中的电流和功率因数 式中 取Ked0.38 , cosφum.re0.71 为除起动电动机外其余用电设备额定功率之和，KW； 起动时干线电缆的电压损失 B、起动时变压器的电压损失 起动时变压器的负荷电流和功率因数 式中 取Kde0.443 , cosφwm.re0.7 起动时变压器的电压损失 C、起动时的总电压损失 此时掘进机电动机的端电压为 U2N.T-△Ust1200-216.555 983.445V＞Ust.min797V，所选电缆面满足起动条件的要求。 六、 短路电流的计算 短路电流计算图 1、 短路回路阻抗计算 中央变电所母线以前电源系统的电抗 中央变电所至移动变电站高压电缆的阻抗 3～10KV电缆线路电抗查煤矿电工手册矿井供电下册P862表13-1-7 （电缆电阻统计见下表附录5） 高压系统的总阻抗 折算到移动变电站二次侧后的阻抗 移动变电站变压器的阻抗 掘进机干线电缆组抗 掘进机支线电缆的阻抗 掘进机短路回路的总阻抗 S45点的最小两相短路电流为 其它短路点的计算结果见下表 七、 保护装置的整定计算 1、 掘进机配电箱的整定 过负荷保护的整定电流为 Iop.oIN140 A 起动器的过负荷装置的实际整定值为140 A 短路保护的整定电流为 所以其短路保护的实际值为500 A 校验灵敏度 满足要求 2、 移动式变电站低压侧自动空气开关的整定 2＃移动式变电站为例 过负荷保护装置按保护变压器过负荷来整定，其整定电流为 过负荷整定的实际值为 Iop.o240 A 短路保护的整定值为 此时短路保护的整定实际值为 Iop.s570 A 用后备保护区（下一级线路）内最小两相短路电流校验灵敏度（S17点最小两相电流） 满足要求 在主保护区内（本级线路）的最小灵敏度为 满足要求 由上面灵敏度系数可以看出，此段线路发生最小两相短路时，其它地点整定方法同上。 3、 高压配电箱的整定 由于移动变电站高压侧只装有负荷开关，因此移动式变电站及高压侧线路均由中央变电所中的BGP9L-6G高压配电箱来保护。 长延时过载保护装置（过负荷保护）的整定值 配电箱额定电流整定为200A；BGP9L-6G高压配电箱过载保护的整定范围为0.21.4倍的配电箱额定电流，共8个档位，故设过载保护为0.6倍。 此时实际整定电流Iop.o4000.6＝120A。 短路保护的整定值为 式中Ica.m ---线路所带负荷中容量最大的电动机的最大长时工作电流。132掘进机容量最大的截割电机长时工作电流为85A； Ist.N.m ---线路所带负荷中容量最大的电动机的额定起动电流。132掘进机容量最大的截割电机起动电流为427A； 配电箱短路保护的整定范围为1.6---10.0倍的配电箱额定电流，共8个档位，故设为1.6倍。 此时实际整定电流为 Iop.s2001.6320A。 校验灵敏度 满足要求 由于高压配电箱所带负荷为2台移式变电站，所以保护装置对2台移动式变电站的低压侧短路故障都应有足够的灵敏度，校验时应按灵敏度最小的移动变电站低压侧两相短路电流来校验。 向掘进机供电的移动变电站低压侧两相短路时的灵敏度（变压器为Y，y（Y/Y）接线） 满足要求 附录1 矿用660/1440V移动屏蔽橡套软电缆结构尺寸及主要技术参数 型号MYP 额定电压660/1440V 芯数截面 mm2 导体结构 NO./mm 绝缘厚度 mm 护套厚度 mm 电缆外径 参考重量 kg/km 导体（铜）最大直流电阻 20 ℃ Ω /km 20 ℃载流量 A 标称 mm 最大 mm 3 101 10 84/0.40 1.8 4.5 31.7 34.9 1640 1.910 64 84/0.40 1.910 3 161 10 126/0.40 1.8 4.5 34.2 37.6 1899 1.210 85 84/0.40 1.910 3 251 16 196/0.40 2.0 5.0 40.3 44.3 2648 0.780 113 126/0.40 1.210 3 351 16 276/0.40 2.0 5.0 44.4 48.8 3201 0.554 138 126/0.40 1.210 3 501 16 396/0.40 2.2 5.5 51.5 54.6 4013 0.386 173 126/0.40 1.210 3 701 25 360/0.50 2.2 5.5 53.9 59.3 5079 0.272 215 196/0.40 0.780 3 951 25 475/0.50 2.4 6.0 62.1 68.1 6280 0.206 260 196/0.40 0.780 备注 1、电缆绝缘主线芯之间及主线芯与地线之间的绝缘电阻,换算到20℃时不低于100MΩkm。 2、主线芯屏蔽层的过渡电阻换算到20℃时不高于3kΩ。 3、产品标准MT818.5-1999. 4、MYP型电缆有3个带绝缘屏蔽的主线芯和一个包覆半导电橡皮层的地线组成，围绕半导电橡皮层垫芯绞合成缆。外面挤包黄色氯化聚乙烯橡皮护套或黄色氯丁橡皮护套。 5、导电线芯采用软铜线，其性能符合 GB/T3956-1997。 6、绝缘采用GB7594.2-1987中XJ-00A型橡皮。 7、线芯识别采用绝缘分色识别，主线芯红、绿、白。地线芯黑色。 8、地线采用半导电橡皮包覆。 9、绝缘屏蔽在绝缘表面包半导电带。 10、成缆3个主线芯和一个地线围绕半导电橡皮垫芯按右向绞合成缆。 11、护套采用GB7594.7-1987中XH-03A型橡皮。护套橡皮的氧指数≥40。 12、成品电缆的阻燃性能满足MT386-1995的要求。 13、电缆标志电缆表面印有型号、电压、规格及制造厂名称。 附录2 煤矿用6/10kV移动金属屏蔽橡套软电缆简介 1、产品标准 企业标准Q/ZL 1932004 型 号 名 称 用 途 MYPTJ-6/10 煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆 额定电压6/10kV井下移动设备的电源连接 2、电缆型号及用途 型号 芯数导体标称截面 mm 动力线芯 地线芯 监视线芯 MYPTJ－6/10 325 335 350 370 395 316/3 316/3 325/3 335/3 350/3 32.5 3、电缆规格 4、电缆特点 （1）结构特点 1 导电线芯采用镀锡铜导体多根单线绞合，柔软便于接线并适应井下恶劣环境。 2 接地保护导线环绕每项动力线芯的同轴屏蔽既可监测设备的绝缘电阻，又消除接地保护导线上的电流感应。 3）MYPTJ型适用于对缆芯和内护层都具有监视要求的场合。 （2）性能特点 1）电缆的绝缘层采用以乙丙橡胶为主体的橡胶复合材料，绝缘电阻高，抗热性强，耐弯曲。 2）电缆的护套采用氯丁合成橡胶复合材料制成，抗撕裂能力强，耐磨性好，耐油脂和抗化学品腐蚀能力强。 3）电缆使用寿命达到国外同类电缆水平。 4）电缆阻燃性能符合煤炭行业标准MT3861995煤矿用阻燃电缆阻燃性的试验方法和判定规则。 5、使用特性 1）产品具有优良的电气性能和机械物理性能，阻燃性能符合MT386-1995的规定，具有很高的安全特性。 2）电缆导体长期允许工作温度为90℃。 3）电缆最小弯曲半径为电缆直径的6倍。 附录3 35KV地面变电所8000KVA电力变压器参数 设备名称电力变压器 产品型号SFL7－8000/35 高压 电压 电流 N1 N2 N3 36750 125.7 Ⅰ A2-A3 B2-B3 C2-C3 35870 128.8 Ⅱ A3-A4 B3-B4 C3-C4 35000 132 Ⅲ A4-A5 B4-B5 C4-C5 34130 135.3 Ⅳ A5-A6 B5-B6 C5-C6 33250 138.9 Ⅴ A6-A7 B6-B7 C6-C7 低压 6300 733.1 空载电流0.53 空载损耗10 KW 短路损耗45.694KW 阻抗电压7.28 额定容量8000KVA 额定电压 35000２２.5/6300V 频 率50HZ 使用条件户外使用 接线方式Y/Δ 联接组标号YNd 11 产品代号1TB7101/034 序号89-512 器身重量9350kg 油 重3580 kg 上节油箱重1040 kg 运截重量13665 kg 总 重15985 kg 生产厂家中华人民共和国泰安变压器厂制造 出厂日期1989年12月 附录4 电缆电阻统计表 编号 阻抗值 Ω 电缆型号 电缆长度 m 电缆千米阻抗Ω/km Xsy 0.7940 R1 0.1496 MYPTJ370125 550 0.272 X1 0.0429 0.078 R2 0.4188 MYP350116 1085 0.386 X2 0.0879 0.081 R3 0.0946 MYP350116 245 0.386 X3 0.0198 0.081 R4 0.0039 MYP350116 10 0.386 X4 0.0008 0.081 R5 0.0143 MYP350116 37 0.386 X5 0.0030 0.081 R6 0.1544 MYP350116 400 0.386 X6 0.0324 0.081 R7 0.0182 MYP316110 15 1.21 X7 0.0014 0.09 R8 0.2200 MYP350116 570 0.386 X8 0.0462 0.081 R9 0.0182 MYP316110 15 1.21 X9 0.0014 0.09 R10 0.0008 MYP350116 2 0.386 X10 0.0002 0.081 R11 0.0011 MYP335116 2 0.554 X11 0.0002 0.084 R12 0.0024 MYP316110 2 1.21 X12 0.0002 0.09 R13 0.0305 MYP335116 55 0.554 X13 0.0046 0.084 R14 0.0044 MYP335116 8 0.554 X14 0.0007 0.084 R15 0.3465 U3414 70 4.95 X15 0.0071 0.101 R16 0.3465 U3414 70 4.95 X16 0.0071 0.101 R17 0.0121 MYP316110 10 1.21 X17 0.0009 0.09 R18 0.1650 U3616 50 3.3 X18 0.0048 0.095 R19 0.0044 MYP335116 8 0.554 X19 0.0007 0.084 R20 0.3465 U3414 70 4.95 X20 0.0071 0.101 R21 0.3465 U3414 70 4.95 X21 0.0071 0.101 R22 0.0121 MYP316110 10 1.21 X22 0.0009 0.09 R23 0.1650 U3616 50 3.3 X23 0.0048 0.095 R24 0.0772 MYP350116 200 0.386 X24 0.0162 0.081 R25 0.2730 MYP325116 350 0.78 X25 0.0308 0.088 R26 0.1650 U3616 50 3.3 X26 0.0048 0.095 R27 0.0145 MYP316110 12 1.21 X27 0.0011 0.09 R28 0.3465 U3414 70 4.95 X28 0.0071 0.101 R29 0.8638 U325116 1000 0.8638 X29 0.0880 0.088 R30 0.3023 U325116 350 0.8638 X30 0.0308 0.088 R31 0.0182 MYP316110 15 1.21 X31 0.0014 0.09 R32 0.6910 U325116 800 0.8638 X32 0.0704 0.088 R33 0.0495 U3414 10 4.95 X33 0.0010 0.101 R34 0.0121 MYP316110 10 1.21 X34 0.0009 0.09 R35 1.2957 U325116 1500 0.8638 X35 0.1320 0.088 R36 0.0121 MYP316110 10 1.21 X36 0.0009 0.09 R37 0.1650 U3616 50 3.3 X37 0.0048 0.095 R38 0.1728 U325116 200 0.8638 X38 0.0176 0.088 R39 0.0121 MYP316110 10 1.21 X39 0.0009 0.09 R40 0.1650 U3616 50 3.3 X40 0.0048 0.095 R41 0.0495 U3414 10 4.95 X41 0.0010 0.101 参考文献 煤矿电工手册修订本 第二分册 矿井供电下 顾永辉 等编 煤炭工业出版社 出版 新华书店北京发行所 发行