宁夏煤矿综采工作面供电研发设计计算

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1、3301综采工作面供电设计计算一、已知资料：3301工作面所在煤层为皿一2煤，水平为一水平，盘区为三盘区。3301工作面走向长度864m工作面倾向长度208m倾角0 3,煤层33厚度2.65 3.35m,平均厚度3.04m,容重1.22*10 kg/ m，采煤方法 为走向长壁后退式一次采全高。1. 设备选用1 ）工作面设备（1）采煤机，西安煤机有限公司生产的 MG650/1620-W型电牵引采 煤机。总装机功率为1620kW其中2台截割电动机，每台功率650kW 额定电压3300V,额定电流136A;额定功率因数（cos）:0.85 , 2 台交流牵引电动机，每台功率 90kW额定电压直流38

2、0V,额定电流 169A,额定功率因数（cos）:0.87，两台截割电动机不同时起动。（ 2）工作面刮板输送机,采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司制造的 SGZ1000/1400型输送机，机头及机尾其额定功率为 700/350，额 定电压（V） : 3300伏的双速电动机，其额定电流 150/74A。2）顺槽机电设备（ 1）破碎机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的 PLM3000 型破碎机，其额定功率为 315kVy额定电压1140V,额定电流192A。（ 2）转载机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的SZZ1000/315型转载机，其额定功率为 315kW 额定电压1140V,额定电

3、流 204.75A(3) 顺槽带式输送机，采用淮南煤机厂的 SSJ-1200/400 型输送机，每部带式输送机额定功率为2X315kW额定电压1140V,额定电流120.8A。带速 3.15m/s，带宽 1.2m。(4) 乳化液泵，无锡威顺煤矿机械有限公司产BRW400/31.5X4A型3 台，额定功率250kW额定电压1140V,额定电流146A。(5) 喷雾泵，BPW400/16型, 2台，额定功率125kVy额定电压1140V,额定电流46.4A。回柱绞车，JH-20型2台，额定电压1140V额定 电流 76A。(6) 采煤机、刮板输送机控制开关，采用 8SKC9215-3300-9型磁

4、力 真空起动器，额定电压3300V,额定电流2X 800A (双回路)。( 7)转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵控制开关，采用8SK9215-1350/1140-9型磁力起动器，额定电压1140V,额定电流4X 450A (四回路)。二、工作面设备布置如附图综采工作面供电系统负荷计算：1. 电压等级：中央变电所经过2540米送来高压10kV,经过移动变电站分别向用电 设备供电。(1) 3300V电压，米煤机和刮板输送机。(2) 1140V电压，转载机、破碎机、泵站。(3) 660V电压，绞车、水泵等。2.负荷统计:根据用电设备电压等级、设备的布置位置，拟选用4台移动变电站,按移动变电站分组进行负

5、荷统计。综采工作面负荷统计1#移动变电站设备名称部位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 cos NMG650 /1620 -WD型 采煤 机截割电机Y BCS-650A2650X 23300136X 20.85牵引电机290 X2380169X 20.87调咼电机140330010.80.86小结功率刀Pn1520KW加权平均功率因 cos wm0.852#移动变电站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 COS NY BSD-700刮板SGZ100/350-4/80/1400（双速电2700/3300150/740.82

6、输送动机350X 2机X 2功率刀1400KW小结Pn加权平均功率因0.82COS wm3#移动变电站设备型号电动机电动额定额定额定电额定功率因名称型号机数功率电压流A数 COS N/kW/V转载SZZ1000131511402040.88机/315Y BSS-315破碎机PLM3000Y BS-315131511401920.87乳化泵BRW400/31.5X4A325011401460.86喷雾泵21251140760.87小结功率刀Pn1005KW加权平均功率因COS wm0.874#移动变电站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 COS N潜水

7、泵QB-15/12215660170.82回柱绞车HJ- 20Y BS-22222660260.85小结功率刀PN74KW加权平均功率因cos wm0.84三、移动变电站容量选择:根据供电系统的拟定原则，拟选择4台移动变电站。由于采煤机（总装功率1620kV）、刮板输送机（700kW单机容量较大，再考虑过电流保护装置灵敏系数要求，分别由1台移动变电站来供电。1）1号移动变电站选择 1号移动变电站拟向米煤机供电，其计算负荷为Kj PN1 x 1520Sca竺 N1788kVAcos 0.85wm式中 Kde 需用系数，取Kde = 1decos wm 加权平均功率因数，取 0.85。选取 1 台

8、 KSGZY-2000/10 10000V/3300V,额定容量为 2000kVA 1788kVA 满足供电的要求。2）2号移动变电站的选择2号移动变电站拟向刮板输送机供电，变压器的容量计算值为ScaG 一 PNcos %114000.85二 1647kVA式中：Kde 需用系数，取 忑=1， COS S =0.85选用1台KSGZY-2000/10型移动变电站，10000V/3300V,额定容量2000kVA 1647kVA 满足要求。3) 3号移动变电站的选择3号移动变电站拟向乳化泵、喷雾泵、破碎机、转载机等供电，变压器的计算容量为式中：KP3150.4 0.6、 二 0.4 0.6100

9、5 二 588ScaW Pn-cos %0.5881005017二 679.24 KVAcos wm =0.87现有KSGZY-1600/10型移动变电站，10000V/1200V,其额定容量 1600kVA 679.24kVA，满足要求。4) 4号移动变电站的选择4号移动变电站拟向回柱绞车、采区水泵等供电，变压器的计算容量 为Sca3 Rcos %0.57874087二 49P22式中：心“4 0.6 盲=0.40.6 % 578cos wm =0.87现有KSGZY-100/10型移动变电站，10000V/690V,其额定容量100kVA 49kVA满足要求。四、 供电系统的拟定及高压电缆

10、选择根据综采工作面机电设备的布置情况，各台移动变电站所带的负荷，初步拟定出如附图所示的综采工作面供电系统图。为了节省篇幅，将供电系统的初步计算图与校核计算后的供电系统图 绘制在一张图上，即图中的电缆型号、起动器的型等是在校核后选定 的，并标注在图上。1. 高压电缆选择(1) 型号的确定，向移动变电站供电的10kV高压电缆选用 MYJV22-10kVt缆。向4台移动变电站供电的总负荷电流：I, 心 正 Pn 如030.578 心999如03196 3I max - | ca196.33Un cos 仙3 10000 0.7Kde 需用系数，Kde =0.4 0.6-p鸣=0.4 0.6 卫00

11、=0.595 ；、Pn3999cos wm 加权平均功率因数，取0.7 ；Un=10000V-额定电压。(2) 按经济电流密度初选主截面：其经济截面为：I196 32代二_ =87.2 mmJed2.25经济电流密度查表，取Jed=2.25A/mm。最后选高压电缆的长度 29450m 其型号可选现有 MYJV22-10/240X3+3X 25。所用电缆截面偏大，热稳定校验和电压损失校验均能通过 时，满足使用要求。(3) 按长时最大允许负荷电流校验查表得MYJV22-10/240X 3+3X 25型电缆的长时最大允许负荷电流Ip=513A。长时最大负荷电流lca = 196.3A。lca = 1

12、96.3Av Ip=513A 满足要求。(4) 按热稳定条件校验电缆截面也=I ss t 2406025 =8.5 mm240mm,满足热稳定要求。C141式中Iss二S_=50 10 =2406A。考虑电缆入口处发生短路时，其值 J3uar如2最大，也就是最不利的情况。(5) 按允许电压损失校验电缆截面供电系统见图，MYJV22-10/240X 3+3X 25型电缆查表得，cos=0.74时，2400mm铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.185%按公式： U1=KPL试中K每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，其数值可查表P电缆输送的有功功率，MWL电缆线路长度，KM U1=K

13、Ph= 0.185%X 3 .999 X 2.54=1.88%用同样的方法可求出地面变电所到井下中央变电所的总压降： U2=3.75%则总压降： U=1.88%+3.75%=5.63%10%所选MYJV22-10/240X 3+3 X 25型高压电缆能够满供电的要求。五、低压电缆截面的选择1.低压电缆型号的确定供电系统见图，选择的低压电缆要符合煤矿安全规程的规定。根 据电压等级、使用保户环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。向 采煤机供电电缆应选双屏蔽型M CPT型，向喷雾泵、乳化液泵、刮板 输送机等供电电缆选 MYP型。2. 按长时最大负荷电流与电缆的机械强度初选低压电缆截面长时负荷电流取电

14、动机额定电流， 见负荷统计表。也可以用下面公式 计算：I =1 二Pn 103ca N 訂UnCOsQJn各电缆截面初选结果列在下表中。表：按电动机额定电流与电缆机械强度要求初选低压电缆截面负荷名称机械强度要求 最小截 面 /mn2长时负荷电流/A长时负 荷电流 要求的 最小截 面/mm初选标准截面/mnm长度（M）采煤机3550347.641201204 0 0刮板机头（高355015050504 0 0速）刮板机头35507450504 0 0（低速）355020470704 5 0转载机（高355015250504 5 0速）163519270704 2 0转载机（低1635146505

15、05 0速）163514650504 0破碎机163514650503 01#乳化液泵16357625256 02#乳化液泵16357625255 53#乳化液泵6162510162 0 01#喷雾泵616251016202#喷雾泵452.52.51#回柱绞车1#回柱绞车照明3.按允许电压损失和起动条件校验电缆主截面煤矿井下供电设计技术规定条规定“对距离最远、容量最大的电 动机（如采煤机、工作面输送机等），在重载情况下应保证起动，如 采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不 低于额定电压的75瘢验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定 电压的士 5%个别特别远的电动机允许偏

16、移-8% -10%。不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表额定变压器副正常运行时电动机负偏个别情况下电动机最电压边额定电移-5%UN大负偏移-10%N压电动机最小允许电压电动机最允许电压U2n=1.05Un端电压损失小端电压损失N4=0.955U = UNUmoumo=0.9UNUP=UN-Umo/VNNN127133121121141938040036139342586606936276659499114012001083117102617433003465313533029704951) 1号移动变电站供电系统(1)正常运行时的电压损失 变压器的电压损失 查表得KSGZY-2000/10

17、 10000/3300V移动变电站负载损耗？R=4950Vy阻抗电压u%=5.5%计算移动变电站每相电阻、电抗值。選基嚅135 0/唇益 2003 =0.2995 QXt 二.Z； -R；二.0.29952 -0.01352 = 0.2992 Q1 T ca= KdPN 1033U N COS 爲1号移动变电站其负荷为采煤机，低压侧负荷电流1 1520 103 P12.9A3 3300 0.85根据实际工作情况，估计需用系数为1;加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.85 。.：UT = ：；3lTca(Rr cos T XT sin T)=3 312.90.0135 0.85 0.2992

18、 0.5268 = 91.6V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.85。即cos T 二 coswm =0.85, sin T 二 1 - cos2= 0.5268 向米煤机供电电缆的电缆电压损失:二 U bl 6PnL“103scU N Abl bl31520 400 1042.5 3300 120 0.94=38.5V 正常运行时电压损失校验向采煤机供电的总电压损失U = ：Ut .ubl6 =91.6 38.5 = 130.1VV，Up=330V,满足对采煤机供电的要求。2号移动变电站供电系统(1) 正常运行时的电压损失 变压器的电压损失 查表得KSGZY-2000/10 10000

19、/3300V移动变电站负载损耗？PN=4950Vy阻抗电压u%=5.5%计算移动变电站每相电阻、电抗值PnU；n4950 3.32Rt-S2200025QZt 二 u%U；NSn5.533002X 100 2000 103二 0.2995 QXT 二.Z； -R；二、0.29952 -0.01352 = 0.2992 Q2号移动变电站其负荷为刮板机，低压侧负荷电流T caKdePN 1033U n cos wm 1 1400 1033 3300 0.82-298.8A根据实际工作情况，估计需用系数为 1；加权平均功率因数取负荷统计时的值，为0.82 二UT =3lTca(Rr cos T XT

20、 sin T)=3 298.80.0135 0.82 0.2992 0.5724=94.4V变压器的功率因数，取加权平均功率因数0.82。即cos T 二 COS ：wm 二 0.82 , sin. 1 匚cos2二二 0.5724 向刮板机供电电缆的电缆电压损失：以供电距离最远、电动机功PnL“103率最大的刮板输送机机头电动机进行电压损失校验。=30.4 V700 400 10342.5 3300 70 0.94 正常运行时电压损失校验向采煤机供电的总电压损失- Ut：Ubl 6 =94.4 30.4 = 124.8 V 1.5，满足要求。1 Isb r、移动变电站低压保护箱中过流保护装置

21、的整定 其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断）1520= 292.5A. 3 3.3 0.85保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值1 sb.o .切人二1.1匸1- 3 U N2 COS过载保护的整定值取lsb.o=293A短路保护的整定1.21.41.1lsbr王KT（IstM +为 1 N）- 1.5，满足要求4 29310、2#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流， 按移动变电站一次侧额定电流来整定，即整定值取SA。短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即刮板机起动，其一次侧动作电流计算值为:工12

22、JIsbrIstM In ：700700 5 =342.3AKt13100.851.21.4sb r短路整定值取343A动作电流倍数n “343 =2.9，取n=3倍。115开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护lsb=3lsb.o，小于3 I sb.o的过电流，由过载保护装置动作。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：(2)Krsisb r2.9715 1033 115= 8.6 1.5，满足要求。、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断）保护整定值，同时应满足灵敏系

23、数的要求，过载保护整定值1 sb.o 1.11 M .N= 1.1乞P3 UN2 cosG= 1.1700 23 3.3 0.82= 329A过载保护的整定值取I sb.o =329A1 2 1 4 “I sb I亠I st M 二 I NKt短路保护的整定700700 5 = 986 A,3 3.3 0.82整定值取986A动作电流倍数n噬=2.9，取n=4倍KrJ sb r2.9715 1033 34 32910= 6.8 1.5，满足要求、3#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定过载保护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流， 按移动变电站一次侧额定电流来整定，即Isb.。=1.05

24、1 M.N =1.05 汉，2 P =1.05 汉 f00 =96.9A ；整定值取 97A。 r 3 Un3 10短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即转载机起动，其他电 动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：1 sb r.1.21.4_Ktst M1.23 10 0.87I sb.o _ 1 . 11 M .N= 1.1工P3 UN2 COS：.1 125 250 315 2J3 汉 1.14 汉 0.87= 643.6 A125250 315315 5=180.4A短路整定值取181A动作电流倍数n =回=1.9，取n=3倍。97开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的

25、，所以取速断 保护lsb=3lsb.。，小于3 Isb.o的过电流，由过载保护装置动作。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：直严9 1。3 “a 1.5，满足要求。Isbr 3 181、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 其过电流（速断）保护整定值应略大于下级控开关的过电流 （速断） 保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值过载保护的整定值取I sb.o =645A短路保护的整定Kt1 stM1.1,3 1.14 0.87125250 315315 5=1450.4A整定值取1451 A。动作电流倍数n二凹=2.2，取n=3倍。645“斗

26、二芽9 10 =8.3 1.5，满足要求 kTsbr . W4510、4#移变电站高压配电箱过流保护装置的整定 过载保护整定隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即Isb。=1.05Im N =1.05汇 P =1.05汉，丄00 =6A 整定值取 6A。、3xUn、3疋10 短路保护的整定，按躲开最大电动机起动，即回拄绞车起动，其他 电动机正常运行来考虑，其一次侧动作电流计算值为：1 2 1 4 *1 2Isbr.IstM 、Tn 二1.2心22 15 2 22 5 =13.4AKt丁3 疋 10 汉 0.84短路整定值取13A动作电流倍数n =空=2.5

27、，取n=3倍。6开关过流（速断）保护是按过载保护的倍数进行整定的，所以取速断保护lsb=3lsb.o，小于3lsb.o的过电流，由过载保护装置动作。按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其最小两相短路电流为：I Si)1.716 10Krs144 1.5,满足要求。Isbr 3 13、移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 其过电流(速断)保护整定值应略大于下级控开关的过电流 (速断)保护整定值，同时应满足灵敏系数的要求，过载保护整定值1 sb.o - 1 . 11 M .N= 1.1= 1.115 222 2、3 0.69 0.84= 81.1A过载保护的整定值取Isb.o=

28、81A 短路保护的整定1.1.3 0.69 0.8415 22222 5 =177.5A(,1.21.4 和sb r - *I st MKt整定值取178 A动作电流倍数“晋乜1，取n=3倍(2)Kr1.716 103Is1sb r0.69103 178-46.6 1.5，满足要求5、控制开关保护整定(1) 采煤机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb _Tn =347.6 A额定电流见初选电缆截面表，取 350A。 短路保护装置的动作电流：取 3|n=3 347.6 -1043A。按采煤机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数k =217=2.08 1.5，满足要求3I n

29、1043(2) 刮板机控制开关保护整定: 刮板机机头、机尾高速电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb. = 160A 150A （要求接近额定电流）短路保护装置的动作电流：取 5|n=5 150 = 750A。按刮板机机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数K二2660 =3.54 1.5 ,满足要求5I n 750刮板机机头、机尾低速电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb. = 80A74A （要求接近额定电流）短路保护装置的动作电流：取 5In=5 8 400Ao按刮板机机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数,灵敏系数K二以二2660 = 6.65 1.

30、5，满足要求5I n 400（3）转载机控制开关保护整定：转载机高速电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isj210A 204A （要求接近额定电流）短路保护装置的动作电流：取 5In=5 21 1050Ao转载机头电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数Kr 匸二3392二3.23 1.5，满足要求5In 1050 转载机低速电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流:Isb =1160Ao 152A短路保护装置的动作电流：取 5*=5 152-760A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数K厂空二3392 / 1.5，满足要求5IN 760破碎机电机控制

31、开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb =200A 192A短路保护装置的动作电流：取 5lN=5 192 = 960A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数K厂圧=3392 = 3.53 1.5，满足要求5IN 960(5) 乳化泵电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb =150A 146A短路保护装置的动作电流：取 5lN=5 150 = 750A。 按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数， 灵敏系数心二圧才3392* 1.5，满足要求5I n 750(6) 喷雾泵电机控制开关保护整定：过流保护装置的动作电流：Isb广80A 76短路保护装置的动作

32、电流：取 5In=5 80 = 400A。按转载机电机处最小两相短路电流校验灵敏系数,灵敏系数Kr= 339 = 6.65 1.5 ,满足要求5IN 400(7) 4号移动变电站低压开关 QJZ-400过流保护整定过流保护装置的动作电流：IsbIstM IN = 6 25 25 13 6 2 = 200A短路保护装置的动作电流：取 3In=3 200 = 600A。按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏系数，灵敏系数心二以二竺聖的 1.5，满足要求3I n 600(8) 两台回柱绞车电机控制开关 QBZ-80N呆护整定：过流保护装置的动作电流：lsb = 25A 24A短路保护装置

33、的动作电流：取 5In=5 25 = 125A。按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏 系数，灵敏系数心二塁=11 1.5，满足要求5In 125(9) 水泵电机控制开关QBZ-80保护整定：过流保护装置的动作电流：I sb 二 6A 5.5A短路保护装置的动作电流：取 5In=5 6 =30A。按设备列车尾回柱绞车电机处最小两相短路电流校验灵敏系数,灵敏系数K/1J =竺=43 1.5，满足要求51N 30(10) 照明综保ZBZ-4.0熔断器的选择照明变压器一次侧熔断器的选择1.22500Wx4.96133V=4.5A 取 5A。查表，4KVA照明变压器二次侧两相短路电流:Is2 = 334A灵敏系数_启=哉=13.46 4,