综采工作面供电设计9101.docx
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综采工作面供电设计9101
首采区9101综采工作面供电设计
说
明
书
山西楼俊集团赵家庄煤业有限公司
首采区9101综采工作面供电设计说明书
（一）综采工作面主要条件
工作面位于9#煤层首采区，东部为郭家山煤矿采空区，留设60m保安煤柱；南部我矿矿界；西部为我矿首采区三条大巷；北部为实体煤。
该工作面平均煤层厚度4.86m，工作面长度150m,走向长度为1034m，采用一次采全高采煤工艺，采用走向长壁后退式采煤方法。
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。
采区变电所高压设备采用PBG-10Y型高压隔爆开关，采区变电所距置移动变压器机电硐室1200m。
（二）设备选用
1、工作面设备
1）采煤机选用鸡西煤矿机械有限公司生产的MG132/320-WD型采煤机，电机功率为2×132+2×25+11=325KW，额定电压为1140V，其技术参数见下表：
2-1
采煤机主要技术参数2-1
型号
采高（m）
牵引机构
电动机
质量（t）
牵引力（KN）
速度（m/min）
牵引方式
截深（mm）
功率（KW）
电压（V）
MG132/320-WD
1.4-2.68
313
0-8.3
无链
600
325
1140
25
2）工作面刮板输送机选用淮南长壁煤矿机械有限责任公司制造的SGZ630/220，运输能力为450t/h，电机功率为2×110KW，额定电压为1140V。
2、顺槽设备
1）转载机：
采用淮南长壁煤矿机械有限责任公司制造的SZZ730/160型转载机。
其额定功率160KW,额定电压1140V。
2）破碎机：
采用PLM1000型破碎机，运煤能力1000t/h，电机功率110KW,额定电压1140V。
3）顺槽带式输送机：
采用吕梁同辉机械制造有限公司制造的STJ100/2×75型输送机（1部），驱动电机额定功率2×75KW。
4）乳化液泵站：
两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的WBR200/31.5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WPZ320/6.3型，其额定功率75KW,额定电压1140V。
（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,来自井下采区变电所。
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。
在首采区机电硐室处设置移动变压器，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
移动变压器的选取
移动变压器负荷统计：
表2-2
移变负荷统计表2-2
供电设备
用电设备
额定功率（kW）
额定电压（V）
移动变压器
KBSGZY-1250/10
采煤机MG132/320-WD
2×132+2×25+11
1140
转载机SZZ730/160
160
1140
破碎机PLM-110
110
1140
后刮板机SGZ630/220
2×2×110
1140
合计
1035
移动变压器
KBSGZY-630/10
乳化泵BRW200/31.5
125
660
喷雾泵BPW320/10
75
660
皮带输送机
2×75
660
无极绳绞车
110
660
合计
460
总计
1495
计算电力负荷总视在功率
S=ΣPN
KVA
式中S—所计算的电力负荷总的视在功率，KVA；
ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；
CosΦ—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；
ΣPN—其他参加计算的用电设备额定功率之和，KW；
则1、Kr=0.4+0.6×
=0.55
2、Kr=0.4+0.6×
=0.6
CosΦ取0.81、Kr取0.552、Kr取0.6
电力负荷总视在功率为：
S1=1035×
=711.6KVA
S2=460×
=345KVA
根据计算负荷，选用KBSGZY-1250/10矿用隔爆型移动变电站一台，KBSGZY-630/10矿用隔爆型移动变电站一台。
（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，KV．A；
Ve—变压器高压侧额定电压，KV。
移变高压开关的选择：
高压侧额定电流为
Ie=
=
根据计算选择PBG-200/10Y型高压开关。
（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ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；
Kr--需用系数。
CosΦ—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>63.18A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35mm2电缆能够满足要求。
3）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。
综上可知高压电缆选择35mm2，可以满足供电要求。
（六）按长时负荷电流选择低压电缆截面
1、干线电缆截面的计算选择
1140V铜芯电缆的载流量
截面（mm2）
16
25
35
50
70
95
载流量（A）
85
113
138
173
215
260
1）移动变电站至八回路开关之间电缆的选择
移动变电站至八回路开关之间的距离为600米，双电缆供电，所带功率为1074KW。
式中ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；
Kr--需用系数。
CosΦ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；
查表95mm2电缆长期允许工作电流为260×2=520A>471.8A，按长期允许工作电流和机械强度的要求，其电缆选择为MYP-3×120型电缆600米两根。
2）移动变电站至泵站之间电缆的选择
移动变电站至八回路开关之间的距离为100米，所带功率为200KW。
式中ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；
Kr--需用系数。
CosΦ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；
查表35mm2电缆长期允许工作电流为138A>82.48A，按长期允许工作电流和机械强度的要求，其电缆选择为MYP-3×50型。
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。
2、支线电缆截面的计算选择
1）、采煤机电缆（L1、2）选择：
式中ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；
Kr--需用系数。
CosΦ—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70mm2电缆为216×2=432A>282A，其电缆选择为MCP-3×70型电缆250米两趟。
2）、转载机电缆（L2）选择：
根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得35mm2电缆为138A>116A满足要求。
3）、破碎机电缆（L3）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>79.6A满足要求。
4）、前刮板输送机电缆（L4、5）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>79.6A满足要求。
5）、后刮板输送机电缆（L6、7）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>95.5A满足要求。
6）、顺槽皮带机电缆（L8）选择：
根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得35mm2电缆为138A>130A满足要求。
7）、乳化液泵电缆（L9）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>90.4A满足要求。
8）、喷雾泵电缆（L10）选择：
根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得10mm2电缆为64A>54.3A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）
长度
L1
采煤机
282
70
70
2×250m
L2
转载机
116
35
50
50m
L3
破碎机
79.6
25
35
50m
L4、5
前刮板输送机
79.6
25
35
2×250m
L6、7
后刮板输送机
95.5
25
35
2×80m
L8
顺槽皮带机
130
35
50
100m
L9
乳化液泵
90.4
25
35
50m
L10
喷雾泵
54.3
10
35
50m
电缆均选用1140VMCP型矿用橡套屏蔽电缆。
（七）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35-50mm2，工作刮板输送机为16-35mm2，均满足要求。
（八）短路电流计算
1140V铜芯电缆的电阻、电抗值（Ω/KM）
截面（mm2）
16
25
35
50
70
95
R2
1.37
0.864
0.616
0.448
0.315
0.230
X2
0.090
0.088
0.084
0.081
0.078
0.075
1.移变阻抗的计算
（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L=0.5km
查表得,Ro=0.588
/km,Xo=0.078
/km
高压电缆电阻、电抗：
Rg=0.588×0.5=0.294
Xg=0.078×0.5=0.039
（3）变压器阻抗
查表得KBSGZY-1250/10型移动变电站的vs=4.5,ΔPN.T=7400W
则变压器的电阻、电抗：
0.0068
0.0461
2.组合开关入口处短路电流计算
MYP3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：
L=600米,阻抗参数：
Ro=0.247
/km,Xo=0.075
/km
Rg1=0.247×0.6=0.1482
Xg1=0.075×0.6=0.045
∑R=0.1482+0.3008=0.449
∑X=0.045+0.1139=0.1589
3.运输顺槽馈电开关短路电流计算
MYP3×70+1×25型电缆的电阻、电抗：
L=500米，阻抗参数：
Ro=0.315
/km,Xo=0.078
/km
Rg1=0.315×0.5=0.1575
Xg1=0.078×0.5=0.039
∑R=0.1575+0.3008=0.4583
∑X=0.039+0.1139=0.1529
4.泵站馈电开关短路电流计算
MYP3×50+1×16型电缆的电阻、电抗：
L=100米，阻抗参数：
Ro=0.315
/km,Xo=0.078
/km
Rg1=0.448×0.1=0.0448
Xg1=0.081×0.1=0.0081
∑R=0.0448+0.3008=0.3456
∑X=0.0081+0.1139=0.122
（九）馈电开关的整定及校验
公式参数说明：
Ike——开关的额定电流，A；
Kx——需用系数；
Ieq——最大一台电机的启动电流，A；
Ki——电流互感器变流比；
∑Ie——变压器二次侧所有电机的额定电流之和，A；
ng——过载保护整定倍数；
ns——速断保护整定倍数；
Id
（2）——变压器二次出口处最小二相短路电流，A；
1.1#组合开关KJZ-1600-8的保护整定：
过载保护电流：
Ig.zd=∑Iex
=282+116
=398A，取400A
过载长延时整定倍数：
ng≥∑Ie/Ike
=400/1600
=0.25，取0.3
速断保护电流：
Is.zd=Ieq+∑Ie
=2256+116
=2372（A），取2400（A）
速断短延时整定倍数：
ns=（Ieq+∑Iex）/Ike
=2400/1600
=1.5
灵敏系数：
Kr=Id
（2）/ns×Ike=1260/（1.5×400）=2.1
因为Kr>1.2,所以满足要求。
2、2#组合开关KJZ-1600-8的保护整定：
过载保护电流：
Ig.zd=∑Iex
=95.5+95.5+79.5+79.5+79.5
=429.5A，取430A
过载长延时整定倍数：
ng≥∑Ie/Ike
=430/1600
=0.27，0.3
速断保护电流：
Is.zd=Ieq+∑Ie
=668.5+79.5+79.5+79.5+95.5
=1002.5（A），取1100（A）
速断短延时整定倍数：
ns=（Ieq+∑Iex）/Ike
=1100/1600
=0.6875，取0.7
灵敏系数：
Kr=Id
（2）/ns×Ike=1260/（0.7×400）=4.5
因为Kr>1.2,所以满足要求。
3.泵站馈电开关KBZ-400开关
过载保护电流：
Ig.zd=∑Iex
=95.5+54.3
=144.7A,取144A
过载长延时整定倍数：
ng≥∑Ie/Ike
=144/400
=0.36，取0.4
速断保护电流：
Is.zd=Ieq+∑Ie
=764+54.3
=818.3（A），取820（A）
速断短延时整定倍数：
ns=（Ieq+∑Iex）/Ike
=820/400
=2.05，取2
灵敏系数：
Kr=Id
（2）/ns×Ike=1637/（2×400）=2.05
因为Kr>1.2,所以满足要求。
4.运输顺槽馈电开关KJZ5-400开关
过载保护电流：
Ig.zd=∑Iex
=130+54.3
=184.3（A）,取190（A）
过载长延时整定倍数：
ng≥∑Ie/Ike
=190/400
=0.475，取0.5
速断保护电流：
Is.zd=Ieq+∑Ie
=910+13.4
=923.4（A），取925（A）
速断短延时整定倍数：
ns=（Ieq+∑Iex）/Ike
=925/400
=2.3，取2.3
灵敏系数：
Kr=Id
（2）/ns×Ike=1209/（2.3×400）=1.3
因为Kr>1.2,所以满足要求。
由于真空启动开关肯定能够满足要求，故在这就不在进行计算校验。
（十）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2Ω。
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。
（十一）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。
（十二）后附：
供电系统图、设备布置图
二〇一二年七月一日
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