煤矿井下工作面供电设计要求.doc

目 录一、概述-1二、80113工作面电气设备技术数据 -1三、变压器的选择- 2（一）、3300V系统变压器的选择 -2（二）、1140V系统变压器的选择 -2（三）、660 V系统变压器的选择 -2四、高压电缆的选择计算 -2（一）、按经济电流密度选择电缆截面-2（二）、按长期允许载流校验电缆截面-3五、次高压电缆的选择 3（一）、3300V 系统电缆的选择 3（二）、1140V系统电缆的选择 5（三）、660 V系统电缆的选择 5六、短路电流的计算 -6（一）、高压（6KV）短路电流的计算 6（二）、次高压（6KV）短路电流的计算 7（二）、1140V短路电流的计算 7七、高压开关的选择与整定 8（一）、计算各路高压电缆的最大高压电流 -8（二）、高压开关的整定 -8八、3300V及1140V开关的选择与整定 9（一）、3300V系统低压开关的选择与整定 91、开关的选择 92、开关的整定 9（二）、1140V开关的选择与整定 9（三 ）、660V开关的选择与整定 91、开关的选择 92、开关的整定 10九、接地系统 11十、附图:1、80113综采面供电系统图2、80113综采面设备布置图（3、80113综采面供排水系统图4、80113综采面通讯照明系统图）要求：按照目录内容对新景矿80113工作面进行供电设计。新景矿80113工作面供电设计说明书一、概述： 80113 采长170M，顺槽长度2270M,为直线距离，其进风口至配电室沿皮带巷走只有100M。工作面采用3300V电压供电给前、后溜、采煤机、转载机、破碎机，3300V供电系统使用天津贝克公司的KE3002开关;顺槽共安装三部皮带，供电电压为1140V ，头部、二部电机使用变频起动开关，三部皮带机使用降压软启动开关。二、80113主要电气技术数据：设备名称型号单机功率(Kw)额定电流(A)起动电流(A)额定电压(V)总功率(Kw)采煤机MGTY-400/9302400+255+20290+212+625403300930前工作溜SGZ-1000/140027002150.62903.633001400后工作溜SGZ-1000/140027002150.62903.633001400转载溜SZZ-1000/400400905403300400破碎机PLM-3000200452703300200乳化液泵GKB-315/31.52200120.1720.61140400头部皮带机SSJ-1200/231523152190212351140630二部皮带机SSJ-1200/231523152190212351140630三部皮带机SSJ-1200/22502250214528701140500喷雾泵KMPB320/10/6.324527187114090回柱机JM-1418.523.613066018.5调度绞车JD-11.4 11.4139566011.4调度绞车JD-25 62528196660150调度绞车JD-40 44045295660160注水泵MZB-150/100303423866030皮带拉紧343533066012猴车4550340660453300V系统负荷4330（KW）7006.9（KW）1140V系统负荷2250（KW）660V系统负荷426.9（KW）注意：以下的设计内容是错误的，只是为大家提供一个思路。大家可按照这个思路设计，也可自行设计，但无论采用何种方式进行设计，都应至少包含摘要中的那十个部分，若有其他内容也可以自行添加。三、变压器的选择计算：（一）、3300V系统变压器的选择：根据公式：S=Kxpe/COSpj COSpj取0.7 1、总容量计算 pe4330(Kw) 需用系数Kx=0.4+0.6Pmax/pe =0.4+0.6700/4330 =0.496 S=0.4964330/0.7=3068.1(KVA)为保证供电质量选KBSGZY-2000/6移变三台，编号为1#、2#、3#，1#移变供：采煤机、转载机、破碎机；2#移变供：后工作溜；3#移变供：前工作溜。2、1#移变校验： 总负荷：pe4002+552+20+400+2001530（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe =0.4+0.6400/1530 =0.56 则：S=0.561530/0.7=1224(KVA)2000(KVA) (合格)3、2#移变校验： 总负荷：pe700+7001400（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe 0.4+0.6700/1400 0.7则：S=0.71400/0.71400（KVA)2000(KVA) (合格)4、3#移变校验：总负荷：pe700+7001400（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe 0.4+0.6700/1400 0.7则：S=0.71400/0.71400（KVA)2000(KVA) (合格) (二)、1140V系统变压器的选择根据公式：S=Kxpe/COSpj COSpj取0.7 1、总容量计算 pe2250(Kw) 需用系数Kx=0.4+0.6Pmax/pe =0.4+0.6315/2250 =0.484 S=0.4842250/0.7=1555.7(KVA)为保证供电质量选KBSGZY-1250KVA变压器2台， 4#供乳化液泵、喷雾泵、三部皮带机，5#供头部、二部皮带。2、4#移变校验：总负荷：pe2200+245+2250990（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe 0.4+0.6250/990 0.552则：S=0.552990/0.7780（KVA)1250(KVA) (合格)3、5#移变校验：总负荷：pe2315+23151260（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe 0.4+0.6315/1260 0.550则：S=0.5501260/0.7990（KVA)1250(KVA) (合格)（三）、660V系统变压器的选择：（6#）总负荷：pe426.9（Kw），其中最大负荷 Pmax=45(Kw) COSpj取0.7为保证供电质量选KBSGZY-630/6移变一台，供回进风系统。6#移变校验：总负荷：pe426.9（Kw） COSpj取0.7需用系数: Kx=0.4+0.6Pmax/pe 0.4+0.645/426.9 0.463则：S=0.463426.9/0.7282.5（KVA)Ig式中：K1电缆的环境温度系数，查矿用电缆附表216，取K1=1; K2直埋电缆的土壤热阻率修正系数，取K1=1; K3多根电缆并列敷设时的修正系数，取K3=1; Iy电缆的长时允许电流； 查矿用电缆附表214校验：1#电缆 Iy215（A）107.33(A) （符合要求）2#电缆 Iy215（A）117.13(A) （符合要求）3#电缆 4#电缆 5#电缆 6#电缆 五、次高压电缆的选择（一）、3300v系统电缆的选择：1、采煤机电缆的选择：a、电缆的长度：干变距采煤机最远端约450（M） 则：Ls1.05450472.5（M），取Ls500（M）b、按长时允许电流选择电缆截面： 计算电缆的实际长时最大工作电流IgIgKxIe=0.56（290+212+6）117.6（A）根据IyIg，故选MUP3.3-395型电缆一根，长度为200M,为满足供电质量和继电保护要求, 采煤机干线电缆选MUP3.3-370型电缆一根,长度为300M,该电缆长时允许电流为：215（A）117.6（A），符合要求。c、按允许电压损失校验电缆截面： 正常运行时，3300V电网最大允许电压损失，最远端为10，即：DUmax3400-330090 330（V）变压器的电压损失：查铭牌与网络得KBSGZY-2000-6/3.3干变的技术参数为 DU4.41，DP10000（w），COS取0.7，则Sin0.714则：Ibg=I采+I破+I转=210+45+90=345(A)UR%=DP/10Se=10000/102000=0.5UX%= UK2+UR2 =4.4= Ibg/Ie=345/335=1.02DU(URSin+ UXCOS)=1.02(0.50.7+0.7140.44)=0.677DU=DUUe2/100020003.91(V) 电缆的电压损失：查电缆铭牌得MUP3.3-370型电缆 Ro0.268（V/Km），Xo0.011（V/Km） 则 R10.2680.300.0804 （V） X10.0110.300.0033（V）DUl 3 Ig（R1 COSpj+X1 Sinpj ）21.327（V）查电缆铭牌得MUP3.3-395型电缆 Ro0.217（V/Km），Xo0.069（V/Km） 则 R10.2680.200.0536 （V） X10.0110.200.0022 （V）DU2 3 Ig（R1 COSpj+X1 Sinpj ）23.35（V）总的电压损失 DUDUb+DUl+DU23.91+21.327+23.3548.587（V） 330（V） (校验合格)d、按起动时的电压损失校验电缆截面：根据规定，最远端最大功率电动机起动时，其端电压不得低于电网电压的75， 3300V最大允许电压损失为：3400-330075925（V） 因电流与电压成正比，则起动电流按额定起动电流的75计算， 起动时采煤机支线Cospj取0.5， 相应Sinpj取0.87 已知Iq540（A） 则IQ75Iq405（A） IQg=405+90+24+6=525 IeQ=405+30+902615（A）变压器启动时：COSpj=(4000.5+4000.7+1300.72000.75+400.75)/(930+200+400)=0.62Sinpj=0.77 Ibg=345(A)= Ibg/Ie345/335=1.02则：DUbQ(URCOS+UXSin) =1.02(0.50.62+0.774.4)=3.77DUb=DUbQ%Ue2/1000200021.79(V)DUlQ 3IQ（R1 Cospj+X1 Sinpj） 3 525（0.160.5+0.00660.87） 77.97（V）起动时总的电压电压损失：DUQDUbQ+ DUlQ 21.79+77.9799.76（V）105.42（A），符合要求。干线电缆长时允许电流为：260（A） 2105.42=210.84（A）,符合要求。C、按允许电压损失校验电缆截面：、变压器的电压损失： 查：DU%=4.4% DP=10000W则UR%=0.5 UX%=4.4 Ibg=2150.6 301.2（A）= Ibg/Ie=301.2/335=0.9DU%=（URCOS+ UX+Sin）=0.9（0.50.7+4.40.714） = 3.13DUb=DU%Ue2/10002000=18.09（V）、电缆的电压损失：查表得 MUP370+150型电缆 R00.268（V/Km），Xo0.011（V/Km）R10.2680.500.134（V）X10.0110.500.0055（V）则：DUl 3Ig（R1COSpj+X1 Sinpj） 3150.6（0.1340.7+0.00550.714） 25.49（V）总的电压损失 DUDUb+DUl 18.09+25.49 43.58（V） 330（V） (校验合格)d、按起动时的电压损失校验电缆截面：起动时 Cospj取0.5， 相应Sinpj取0.87已知Iq903.6（A）则IQ75Iq677.7 （A） IeQ=677.7+150.6828.3（A） Ieb=828.3(A)则：起动时变压器的电压损失：Cospj=（7000.5+7000.7）/1400=0.6Sin=0.74 = Ibg/Ie=828.3/335=2.47DUb%（URCOS+ UX+Sin） =2.47（0.50.6+0.744.4） =8.8 DUb=DUb%Ue2/10002000 =50.86（V）起动时电缆的电压损失： DUlQ 3IQ（R1 Cospj+X1 Sinpj） 3 677.7（0.1340.5+0.00550.87） 84.25（V）起动时总的电压损失： DUQDUbQ+ DUlQ 50.86+84.25 135.11（V）90(A);45(A);符合要求.(二)、1140V系统电缆的选择、1、头部皮带a. 皮带电机电缆的长度： 移变距电机约30M。b、按长时允许电流选择电缆截面：皮带机电机单机持续电流为Ig190（A）为保证供电质量选MUPQ370-1*50型电缆二根。该电缆长时允许电流为215（A）190（A），符合要求。干线电缆选择MUPQ395电缆1根， 30M 该皮带机使用变频器开关启动，经实际测试，启动时的电流没有超过电机的额定电流，所以I g=KxIe=0.55380209（A）260（A） （合格）2、二部皮带3、三部皮带 (三)、660V系统电缆的选择：1、进风系统电缆的选择a、 干线电缆的选择按电压损失选择干线电缆截面根据综采电气设备正常运行时660V电网最大允许电压损失，最远端为10%。即：Uy=690-660x0.9=96(v)正常运行时变压器的电压损失Ub查综采电气设备得 KBSGZY-630/6移变的技术参数为：Uz%=5.5 UR%=Dp/10Se=4600/10630=0.73 UX%= Uz2+UR2 =5.45 Pe=18.5.+11.4+25+4=58.9KW Ie23.6+13+28+569.6（A）COSpj0.7，则Sinpj0.714 =Ibg/Ie=0.35根据公式：DUb%（URCOS+ UX+Sin） =0.35(0.730.7+0.7145.45) =1.54DU=DU%Ue/100=1.54690/100=10.626(V)69.6（A） (符合要求)2、回风系统电缆的选择校验干线电缆的选择：按常时允许电流选择电缆截面计算干线电缆的实际长时最大工作电流IgmaxIgmax=Kx(5*28+33+45*4)=163.4（A）U-3x70+1x25型电缆的Iy=215（A）163.4（A） (符合要求)六、短路电流的计算： （一）、高压（6KV）短路电流的计算：（短路点见附图） 所经线路：芦北入井：M-YJV223150-750m -芦北中配M-YJV223185-2300m80113配MGSP3702100m设备列车、移变1、求电源电抗Xy：芦北中央配电室高开处的短路容量为Se100（MVA），Up=6300（V） 根据公式： Xy=Up2/Se63002/100106 0.3969（） 2、线路阻抗：(1)求入井电缆的阻抗：已知 L0=750/2=375（m），查矿用电缆表139得: R0=0.143（/km），Xo=0.06（/km）则：R0=RoLo X0XoLo (2)、求芦北中央配电室到80113配电点电缆的阻抗R1、X1： 已知 L=2300（m），查矿用电缆表139得 Ro=0.11（），Xo=0.06（） 则：R1RoL X1XoL (3)、求80113配电点到进风移变电缆的阻抗R1、X1： 已知 L=2100（m），查矿用电缆表139得 Ro=0.306（），Xo=0.061（） 则：R2RoL X2XoL3、计算高压短路电流： 计算d0点短路电流： 已知： Up6300（V），根据公式 Id(2) = Up/2 RR+R1XX +Xy+X1则：Id(2) = Up/2 4960.6（A） （二）、次高压短路电流的计算：（短路点见附图）已知2000KVA移变的电抗 Rb=0.0545（V），Xb=0.223（V）查矿用电缆表149得 各电缆的电抗如下：MUP-3*70+1*50型 Ro=0.268（V/Km）Xo=0.075（V/Km）设备列车处延长：150m取L=600m=0.6km则：各电缆的阻抗如下：前溜： RRo*LXX0*L 采煤机: RRo*L XXo*L后溜： RRo*L XX0*L计算各点短路电流: (1) 1#.2#.3#变压器二次出口短路电流:已知Up=3400(V) R2Rb+R1/1.8520.0545+(1.1108/1.852) =0.379（V）X2Xb+(X1+Z)/1.8520.6857/1.852+0.2230.423（V）则：Id7(2)Up/（2 R22+X22 ） =2992.9(A) (2) 前溜电缆最远端Id11短路电流 (3) 采煤机电缆最远端Id10短路电流(4)后溜电缆最远端Id12短路电流跟前溜相同（三）、1140V短路电流计算（短路点见附供电图,采用查表法）1、1140V短路电流的计算：1）、6000V电源系统电抗的换算长度：（查煤矿整定系则）Lxt=31.63m(电压为1140v)2）、6000V电缆线路的换算长度：L1=750（入井）=7500.013410.05 mL2=2300（芦北中配到80113配）=23000.011526.45 m3)、6000V橡套软电缆的换算长度：计算各点短路电流:5#变压器二次出口d14点短路电流:5#变压器最远端d16点短路电流:4#变压器二次出口d13点短路电流: 4#变压器取远端d15点短路电流: （四）660V系统的短路电流计算1）、6000V电源系统电抗的换算长度：（查煤矿整定系则）Lxt=10.46m(电压为660v)2）、6000V电缆线路的换算长度：L1=750（入井）=7500.00453.375 mL2=2300（芦北中配到80113配）=23000.00388.74 m3)、6000V橡套软电缆的换算长度：6#变压器二次出口d17点短路电流: 6#变压器最远端d18 、d19点短路电流: 七、 高压开关的选择与计算:(一)计算各路高压电缆的最大高压电流：由前边计算得知：1#Igmax=107.33(A) 2#Igmax=117.13(A) 3#Igmax=117.13(A)4#Igmax=48.07(A) 5#Igmax=83.6(A) 6#Igmax=24.88(A)选择高开根据使用地点及额定电压与以上计算的电流,选用高压隔爆型真空配电开关6台,型号为:BGP9L-300 三台、BGP9L-200二台、BGP9L-50一台,额定电压Ue=6Kv,短路容量Se=100(MVA),2秒钟热稳定电流为10KA,额定动稳定电流为25(KA).2、按短路电流校验高开的开断电流:如前,最大三相短路电流为 Id（3）（2/ ）76328812（A）10KA (符合要求)3、按热稳定性校验:根据公式:IrwId（3）x Tj/Tw 校验式中: Irw-2秒种承受的热稳定电流, Irw=10(KA)Tw-热稳定电流对应时间 Tw=0.2(S)Tj-短路假想时间 Tj=0.1(S)Id（3）-稳定时三相最大短路电流 Id（3）=8.812(KA)Id（3）x Tj/Tw =6.23(KA)1.5(合格)2#高开: 3#高开: 4#高开: 5#高开: 6#高开: 八、3300V以及格1400V开关的选择与整定:(一)、3300V系统次低压压开关的选择与整定1、开关的选择:根据条件与综采设备的要求选择结果如下:选择型号为KE3002开关7台，带采煤机、前溜、后溜、转载机、破碎机。其额定电流为450A；额定电压为3300V。2、开关的整定:、前溜开关的整定a、低速整定：过载整定Xz=Ig=99(A)短路整定Xz=6*Lg=6*99=590(A)b、高速整定： 过载整定Xz=Lg=150(A)短路整定Xz=6*Lg=6*150=900(A) 、采煤机开关的整定:过载整定Xz=Ig=210(A)短路整定Xz=6*Ig=6*210=1260(A)、后溜开关的整定:a、低速整定：过载整定短路整定b、高速整定： 过载整定短路整定 、转载机开关的整定:a、低速整定：过载整定短路整定b、高速整定：过载整定短路整定灵敏度同前合格.、破碎机开关的整定:过载整定 短路整定(二)、1140V系统开关的选择与整定、乳化液泵开关QJZ4x315的整定Iz=Ie=120(A) 取Iz=120(A)、喷雾泵开关QJZ4x315的整定Iz=Ie=27 (A) 取Iz=30(A)、头部皮带开关KBZ-400的整定Iz=Ie=190 (A) 取Iz=190(A)、二部皮带开关BQD-315的整定Iz=Ie=190 (A) 取Iz=190(A)、三部皮带开关KBZ-400的整定Iz=Ie=145(A) 取Iz=145(A)(三)、660V系统开关的选择与整定1、开关的选择:根据条件与综采设备的要求选择结果如下表: 序号型号额定电压(V)额定电流(A)台数所带设备负荷电流主保护1KBDZ-4006604001回风系统总开关400电子2QBZ-80N6608011回进风绞车286454131电子3KBDZ-4006604001进风系统总开关68电子4ZXZ8-II660/127-1照明-电子5QBZ-1206601201猴车50电子6QBZ-80N660803皮带拉紧35电子7QBZ-80660801注水泵33A电子8 QBZ-80N660801回柱机23电子2、开关的整定：1、回风系统开关KBDZ-400的整定: Iz=Iqmax+Ie=295+0.463（345+528+33+50）=437.6(A)取整定值为Iz=400(A)2、回柱机开关QBZ-80N的整定： Pe=18.5(Kw) Ie=23.6(A) 取整定值:Iz=23(A)3、进风系统开关KBDZ-400的整定:Iz=Iqmax+Ie=196+0.463（13+23+5）=214(A)取整定值:Iz=200(A)4、调度绞车开关QBZ-80N的整定：Pe=25(Kw) Ie=28(A) 则：Iz=28(A)5、注水泵开关QBZ-80的整定：Pe=30Kw 则：Iz=33(A)5、猴车开关QBZ-120的整定：Pe=45Kw 则：Iz=50(A)九、接地系统：根椐煤矿安全规程第485条规定：无低压配电点的采煤工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置一个接地极。局部接地极可设置于巷道水沟内或就近潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6M2, 厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔并垂直全部埋入地下也可用直径不小于22mm ,长度为1mm的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入地板，垂直埋深不得小于0.75m.