采煤工作面供电系统设计.docx
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采煤工作面供电系统设计
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3301工作面供电系统设计
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3301工作面供电系统设计
一、供电系统
（一）供电方案
1、方案一
3301工作面设备由轨道顺槽设备列车上移动变电站给供电设备供电，设备列车上移动变电站根据现场实际及工作面负荷情况,分两台移动变电站给工作面设备供电，1#移动变电站为KBSGZY-1250/6/1.2型，2#移动变电站为KBSGZY-800/6/0.69型。
移动变电站电源来自330变电所7#高防开关,电缆选用MYJV223×50+3×25mm²总长550m。
KBSGZY-1250/6/1.2型1#移动变电站将6kV电压变为1140V电压，供采煤机、前部运输机、后部运输机等负荷用电，KBSGZY-800/6/660型2#移动变电站将6kV电压变为660V电压，供乳化液泵站、喷雾泵、刮板输送机等负荷用电，各用电设备均采用防爆组合开关控制，绞车、照明综保、潜水电泵、顺槽皮带等由330变电所低压供电。
2、方案二
3301工作面设备由轨道顺槽设备列车上移动变电站给供电设备供电，设备列车上移动变电站根据现场实际及工作面负荷情况,分两台移动变电站给工作面设备供电，1#移动变电站为KBSGZY-1250/6/1.2型，2#移动变电站为KBSGZY-800/6/0.69型。
移动变电站电源来自330变电所3#高防开关,电缆选用MYJV223×50+3×25mm²总长550m。
KBSGZY-1600/6/1.2型1#移动变电站将6kV电压变为1140V电压，供采煤机、前部运输机、后部运输机等负荷用电，KBSGZY-1600/6/660型2#移动变电站将6kV电压变为660V电压，供转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵等负荷用电，各用电设备均采用防爆组合开关控制，绞车、照明综保、潜水电泵、顺槽皮带等也从防爆组合开关供电。
3、方案比较
优点
缺点
方案一
1、现上下顺槽供电系统已形成不用再改动。
2、如顺槽设备出现故障对工作面影响较小。
低压供电距离较长
方案二
低压供电距离短
1、2#移变负荷较大，组合开无备用接点。
2、如顺槽设备出现故障对工作面影响较大
综合考虑，拟以方案一为主导方案
（二）工作面设备负荷统计
3301工作面装机总容量915kW，参见负荷统计表。
主要设备负荷统计表
序号
设备名称
型号
单位
数量
额定
功率KW
总功率
KW
额定
电压（V）
额定
电流（A）
备注
1
采煤机
MG150/375-W
台
1
375
375
1140
237
2
刮板运输机
SGZ-630/264
台
2
132
264
1140
2×84
3
乳化泵
MRB125/31.5
台
2
75
2×75
660
2×80
4
喷雾泵
XPB-250/5.5
台
2
30
2×30
660
2×33
5
1#刮板输送机
40T
台
1
2×55
2×55
660
120
6
2#刮板输送机
40T
台
1
2×55
2×55
660
120
7
3#刮板输送机
40T
台
1
55
55
660
58
8
4#刮板输送机
40T
台
1
55
55
660
58
9
皮带输送机
台
2
75+55
130
660
150
小计
13
1309
（三）供电设备选型
1、工作面移变选型
根据工作面设备负荷、电压等级及将来矿井发展需要，结合矿井现有供电设备情况，确定综采工作面移动变电站：
1#移变为KBSGZY-1250，6/1.2型、2#移变为KBSGZY-800，6/0.69型。
1#移动变电站主供工作面采煤机、工作面刮板运输机；2#移动变电站主供液压泵站、喷雾泵、运输顺槽刮板运输机等。
1、2#移动变电站共用一路电源线路，来自330采区变电所7#高防开关，高压电缆长度约550m；
2、主要开关选型
根据主要设备负荷统计表中计算的各设备额定电流及设备电压情况，确定采煤机、前后刮板运输机共用一组合开关，型号KJZ1-1600/1140-8型，其技术参数如下：
额定电压1140V，总电流1600A，频率50HZ，输入8路630A.液压泵站、喷雾泵、运输顺槽刮板运输机共用一组合开关，型号KJZ5-2400/660-10型，其技术参数如下：
额定电压660V，总电流2400A，频率50HZ，输入10路400A.
3、电缆选择
（1）供1#、2#移动变电站高压电缆选择：
按允许负荷载流量选择：
视在功率：
S=P
其中：
P———一路电缆的电气设备额定功率之和，1072kW；
Kr———需用系数，Kr＝0.4+0.6×Ps/P＝0.55；
cosΦ———电气设备的平均功率因数，取0.7。
计算得S=842kW
载流量：
I=＝110.2A
所以选高压电缆型号为MYJV223×50+3×25mm²型电缆，载流量为180A，满足要求。
（2）低压电缆选择
低压电缆按允许载流量选择，各设备电缆选择见下表：
低压电缆选择表
序号
起始设备
终止设备
单位
长度
额定
电流（A）
电缆型号
载流量
（A）
1
1#移变
KJZ2-1600/1140组合开关
m
10
405
2（MYP3×95+1×35）
2×260
2
2#移变
KJZ5-2400/600型组合开关
m
10
434
2（MYP3×95+1×35）
2×260
3
KJZ2-1600/1140组合开关
采煤机
m
150
237
MYP3×95+1×35
202
4
KJZ2-1600/1140组合开关
前刮板运输机电机
m
90
84
MYP3×50+1×25
71
5
KJZ2-1600/1140组合开关
后刮板运输机电机
m
90
84
MYP3×50+1×25
71
7
KJZ5-2400/600型组合开关
喷雾泵
m
35
33
UYP3×25+1×16
28
8
KJZ5-2400/600型组合开关
喷雾泵
m
35
33
UYP3×35+1×16
28
9
KJZ5-2400/600型组合开关
乳化液泵
m
30
80
MYP3×95+1×50
70
10
KJZ5-2400/600型组合开关
乳化液泵
m
30
80
MYP3×95+1×50
70
11
KJZ5-2400/600型组合开关
1#刮板输送机
m
350
120
MY3×50+1×25
103
12
KJZ5-2400/600型组合开关
2#刮板输送机
m
300
120
MY3×50+1×25
103
13
KJZ5-2400/600型组合开关
3#刮板输送机
m
250
58
MY3×25+1×16
51
14
KJZ5-2400/600型组合开关
4#刮板输送机
m
200
58
MY3×25+1×16
51
15
KJZ5-2400/600型组合开关
皮带输送机
m
200
150
MY3×50+1×16
122
4、采煤面供电设备如下：
（1）移动变电站
移变：
KBSGZY-1250，6/1.21台
移变：
KBSGZY-800，6/0.691台
（2）组合开关
KJZ2-1600/1140-81台
KJZ5-2400/660-101台
（四）短路电流计算
1、工作面设备短路电流计算：
（1）1#移变KBSGZY-1250，6/1.2二次侧的短路电流Id1计算：
变压器二次侧电压1200V，容量1250KVA，系统短路容量50MVA计算：
查表得系统电抗XX=0.0288Ω
UGSP-60003×50+3×25+3×6mm²型电缆Lɡ=0.55km，
查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。
高压电缆的电阻、电抗：
Rɡ=0.412×0.55=0.227ΩXɡ=0.075×0.55=0.0413Ω
变压器电阻、电抗：
Rb1=0.0066ΩＸb1=0.0745Ω
∑R=Rɡ/Kb2+Rb1=0.227/52+0.0066=0.01568Ω
∑X=Xｘ+Xɡ/Kb2+Ｘb1=0.0288+0.0413/52+0.0745=0.105Ω
Id1=Ue/2=5652Ａ
（2）采煤机电机短路电流Id2计算：
MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗：
L=10ｍ
R=0.23×0.01=0.0023ΩX=0.075×0.01=0.00075Ω
MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗：
L=150ｍ
R=0.23×0.150=0.0345ΩX=0.075×0.15=0.01125Ω
∑R=0.01568+0.0023+0.0345=0.05248Ω
∑X=0.105+0.00075+0.01125=0.117Ω
Id2=Ue/2=4753A
（3）刮板输送机（前）电机处短路电流Id3计算：
MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗：
L=10ｍ
R=0.23×0.01=0.0023ΩX=0.075×0.01=0.00075Ω
MYP3×50+1×25㎜²电缆的电阻、电抗：
L=90ｍ
R=0.448×0.09=0.0403ΩX=0.081×0.09=0.0073Ω
∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω
∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω
Id3=Ue/2=4504A
（4）刮板输送机（后）电机处短路电流Id4计算：
MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗：
L=10ｍ
R=0.23×0.01=0.0023ΩX=0.075×0.01=0.00075Ω
MYP3×50+1×25㎜²电缆的电阻、电抗：
L=90ｍ
R=0.448×0.09=0.0403ΩX=0.081×0.09=0.0073Ω
∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω
∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω
Id4=Ue/2=4504A
（5）2#移变KBSGZY-800，6/0.69二次侧短路电流Id5计算：
变压器二次电压690V容量800KVA系统短路容量按50MVA计算：
查表得系统电抗XX=0.0095Ω
UGSP-60003×50+3×25+3×6mm²型电缆Lɡ=0.55km，
查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。
高压电缆的电阻、电抗：
Rɡ=0.412×0.55=0.2266ΩXɡ=0.075×0.55=0.04125Ω
变压器电阻、电抗：
Rb1=0.0038ΩＸb1=0.0324Ω
∑R=Rɡ/Kb2+Rb1=0.2266/8.72+0.0038=0.0068Ω
∑X=Xｘ+Xɡ/Kb2+Ｘb1=0.0095+0.04125/8.72+0.0324=0.04244Ω
Id5=Ue/2=8023Ａ
（6）乳化液泵站电机处短路电流Id6的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
MYP3×50+1×25㎜²电缆的电阻、电抗：
L=30ｍ
R=0.04244+0.0015+0.00252=0.01848ΩX=0.084×0.03=0.00252Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.01848=0.02988Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.00252=0.04646Ω
Id6=Ue/2=5916A
（7）喷雾泵电机处短路电流Id7的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
UYP3×35+1×16㎜²电缆的电阻、电抗：
L=35ｍ
R=0.616×0.035=0.02156ΩX=0.084×0.035=0.0029Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.02156=0.03296Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.0029=0.04684Ω
Id7=Ue/2=6026A
（8）1#刮板输送机电机处短路电流Id8的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
MYP3×50+1×25㎜²电缆的电阻、电抗：
L=350ｍ
R=0.448×0.35=0.1568ΩX=0.081×0.35=0.0284Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.1568=0.1682Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.0284=0.0723Ω
Id8=Ue/2=1884.42A
（9）2#刮板输送机电机处短路电流Id9的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
MY3×50+1×25㎜²电缆的电阻、电抗：
L=300ｍ
R=0.448×0.3=0.13446ΩX=0.081×0.3=0.0243Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.13446=0.1449Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.0243=0.06824Ω
Id9=Ue/2=2154A
（10）3#刮板输送机电机处短路电流Id10的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
UY3×25+1×16㎜²电缆的电阻、电抗：
L=250ｍ
R=0.864×0.25=0.216ΩX=0.088×0.25=0.022Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.216=0.2274Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.022=0.067Ω
Id10=Ue/2=1455A
（11）3#刮板输送机电机处短路电流Id11的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
UY3×25+1×16㎜²电缆的电阻、电抗：
L=300ｍ
R=0.864×0.3=0.2592ΩX=0.088×0.3=0.0264Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.2592=0.2706Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.0264=0.4519Ω
Id11=Ue/2=655A
（12）皮带输送机电机处短路电流Id12的计算：
MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗：
L=20ｍ
R=0.23×0.02=0.0046ΩX=0.075×0.02=0.0015Ω
UY3×50+1×16㎜²电缆的电阻、电抗：
L=200ｍ
R=0.448×0.2=0.0896ΩX=0.081×0.2=0.0162Ω
∑R=0.0068+0.0046+0.0896=0.101Ω
∑X=0.04244+0.0015+0.0162=0.06Ω
Id12=Ue/2=2937A
（五）低压开关整定
1、工作面低压开关整定计算
（1）1#变压器低压系统整定：
变压器二次侧总开关电子式过流、短路保护整定：
①、过载保护整定计算：
采煤机：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=375/×1.14×0.8=237A
前部刮板输送机：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=132/×1.14×0.8=83A
后部刮板输送机：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=132/×1.14×0.8=83A
Iz1=KX∑Iｅ=1.2×（237+167）=484.8A取Iz1=484.8A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=2908A
③、校验灵敏度：
Id1/Iz2=5652/2908=2.74>1.2
∴满足灵敏度要求。
（2）采煤机开关整定：
Pe=375kWUe=1140VIe=237A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=237A取Iz1=240A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=1440A
③、灵敏度系数校验：
Id2/Iz2=4753/1440=3.3＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（3）前部刮板输送机电机开关整定：
Pe=132kWUe=1140VIe=84A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=84A取Iz1=84A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=504A
③、灵敏度系数校验：
Id3/Iz2=4504/504=8.9＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（4）后部刮板输送机电机开关的整定：
Pe=132kWUe=1140VIe=84A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=84A取Iz1=84A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=504A
③、灵敏度系数校验：
Id5/Iz2=4504/504=8.9＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（6）2#变压器低压系统整定：
变压器二次侧总开关电子式过流、短路保护整定：
①、过载保护整定计算：
乳化泵：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=125/×0.66×0.8=137A
破碎机：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=110/×0.66×0.8=120A
转载机：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=132/×0.66×0.8=144A
喷雾泵：
Iｅ=Pｅ/UeCOSφ=30/×0.66×0.8=33A
Iz1=KX∑Iｅ=1.2×（120+144+137＋33）=520.8A取Iz1=520A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=3120A
③、校验灵敏度：
Id7/Iz2=8023/3120=2.6>1.2
∴满足灵敏度要求。
（7）乳化泵开关的整定计算：
Pe=75kWUe=660VIe=78.75A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=80A取Iz1=80A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=480A
③、灵敏度系数校验：
Id8/Iz=5916/480=12.3＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（8）喷雾泵开关整定：
Pe=30kWUe=660VIe=32.8A
①、过载保护整定：
Iz=Ie=32.8A取Iz1=33A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=198A
③、灵敏度系数校验：
Id9/Iz=6026/198=30.4＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（9）1#刮板输送机整定：
Pe=110kWUe=660VIe=120.3A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=120.3A取Iz1=120A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=720A
③、灵敏度系数校验：
Id10/Iz2=1884.42/720=2.6＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（10）2#刮板输送机整定：
Pe=110kWUe=660VIe=120.3A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=120.3A取Iz1=120A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=720A
③、灵敏度系数校验：
Id11/Iz2=2154/720=3＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（11）3#刮板输送机整定：
Pe=55kWUe=660VIe=58A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=58A取Iz1=58A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=348A
③、灵敏度系数校验：
Id12/Iz2=1455/348=4.2＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（12）4#刮板输送机整定：
Pe=55kWUe=660VIe=58A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=58A取Iz1=58A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=348A
③、灵敏度系数校验：
Id13/Iz2=655/348=1.9＞1.2
∴满足灵敏度要求。
（13）皮带输送机整定：
Pe=130kWUe=660VIe=150A
①、过载保护整定：
Iz1=Ie=150A取Iz1=150A
②、短路保护整定：
Iz2=6Ie=900A
③、灵敏度系数校验：
Id14/Iz2=2937/900=3.3＞1.2
∴满足灵敏度要求。
附图十二：
3301综放工作面供电系统图
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