A201综采工作面回采供电设计要点.docx
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A201综采工作面回采供电设计要点
A201综采工作面回采供电设计
一、概况
A201综采工作面位于A2煤层，其中工作面里外切眼长度164m，上顺槽长度1065m，下顺槽长度1080m，工作面设备装机总功率1685.8kW。
1、移动变电站布置
A201上顺槽1#、2#、3#移动变电站均布置在A201上顺槽距工作面约150m处。
2、供电方式
1、A201综采工作面设备列车的3台移动变电站（1#、2#、3#）担负工作面采煤机、前后部运输机、乳化液泵、喷雾泵、转载机、破碎机等用电设备供电任务，其电源引自井下中央变电所G2-2高压真空配电装置，引线采用MYPTJ－8.7/10－3×50＋3×25/3＋3×2.5型矿用高压屏蔽软电缆电缆，长度为1020m。
2、A201上顺槽无极绳绞车、双速绞车及调度绞车、下顺槽皮带设备的电源引自井下中央变电所KBSG2-T-630/10型干式变压器，引线采用MYP3×70+1×25电缆，长度为300m。
二、设备选型
（一）工作面设备选型
1、采煤机MG160/375-WD11台
2、前部运输机SGZ630/3201部
3、后部运输机SGZ630/3201部
4、转载机SZZ630/1101部
5、破碎机PLM-500/1101部
6、胶带输送机DSJ80/40/2×552部
7、乳化液泵BRW200/31.52台
8、喷雾泵BPW250/6.32台
9、液压支架ZF4800/17/3048架
10、过渡支架ZFG4800/19/325架
11、端头支架ZT12800/18/342组
12、超前支架ZC32000/18/345组
13、双速绞车JSDB-103台
14、调度绞车JD-12台
15、无极绳绞车SQ-80/75WY1台
16、岩石钻机KHYD1552台
（二）电气设备选型
1、移动变电站KBSGZY-630/10/1.23台
2、四回路组合开关QJZ-4×3154台
3、电磁起动器QJZ-2003台
4、可逆起动器QJZ-60N9台
5、可逆起动器QJZ-120N1台
6、软启动器QJR-4001台
7、馈电开关KBZ-4004台
8、电度表箱DBS8-4002台
9、通讯控制系统KTC1011套
10、照明信号综保ZBZ-4.03台
三、工作面负荷统计
表1A201综采工作面负荷统计
序号
设备名称
型号
数量（台）
总功率（kW）
额定电压（V）
额定电流/起动电流（A）
1
采煤机
MG160/375-WD1
1
375
1140
251/1757
2
前部刮板机
SGZ630/320
1
2×160
1140
208/1456
3
后部刮板机
SGZ630/320
1
2×160
1140
208/1456
4
乳化液泵
BRW200/31.5
2
125
1140
81.25/569
5
转载机
SZZ630/110
1
110
1140
71.5/500.5
6
破碎机
PLM-500/110
1
110
1140
71.5/500.5
7
喷雾泵
BPW250/6.3
2
37
1140
23.4/163.8
8
胶带输送机
DSJ80/40/2×55
1
2×55
660
120/720
9
岩石钻机
KHYD155
2
2×7.5
660
8.6/60.2
10
双速绞车
JSDB-10
3
3×18.5
660
20/140
11
调度绞车
JD-1
2
2×11.4
660
13/91
12
无极绳绞车
SQ-80/75WY
1
75
660
82/574
四、工作面移动变压器选择及校核
综采工作面变压器容量应满足：
SN﹥ST（实际），考虑A201工作面巷道运输、上、下顺槽地质条件及电气设备选型情况，变压器选择如下：
按照《煤矿井下供电设计技术规定》，综采工作面移变的需用容量按下式计算：
Kde——需用系数，
式中：
——加权平均功率因数,取0.7。
——移变供电系统中最大的启动电动机额定功率，kW。
——移变供电系统中所有用电设备额定功率之和，kW。
（1）1#移变向工作面前部刮板机、2#乳化液泵、1#、2#喷雾泵供电，其需用容量计算值为：
ST=0.8×482/0.7=551kVAKde=0.8
选用1台KBSGZY-630/10/1.2型移变供电，其额定容量SN=630kVA＞ST＝551kVA，满足供电要求。
（2）2#移变向工作面后部刮板机、破碎机、转载机和照明综保等设备供电，其需用容量计算值为：
ST=0.76×540/0.7=586kVAKde=0.76
选用1台KBSGZY-630/10/1.2型移变供电，其额定容量SN=630kVA＞ST＝586kVA，满足供电要求。
（3）3#移变向工作面采煤机、1#乳化液泵供电，其需用容量计算值为：
ST=0.59×500/0.7=422kVAKde=0.59
选用1台KBSGZY-630/10/1.2型移变供电，其额定容量SN=630kVA＞ST＝422kVA，满足供电要求。
（4）井下中央变电所KBSG2-T-630/10型干式变压器除了向A201上顺槽无极绳绞车、双速绞车、A201下顺槽皮带、岩石钻机供电，还向中央水泵房1#、2#泵、A3西翼进风平巷绞车等用电设备供电，其需用容量计算值为：
ST=0.53×762.3/0.7=577kVAKde=0.53
选用1台KBSGZ2-T-630/10型干式变压器供电，其额定容量SN=630kVA＞ST＝577kVA，满足供电要求。
五、供电设备的选型及供电系统的拟定
根据供电设备的选型原则及所选设备的电动机型号规格，初步设计见附图所示的A201综采工作面的供电系统。
六、高压电缆截面校验
按设计规定，初选MYPTJ－8.7/10－3×50＋3×25/3＋3×2.5型高压屏蔽移动软电缆，其主芯线截面Ae＝50mm2。
橡套电缆长度为实际敷设距离为1020m。
1、按照长时允许电流校验
查表得此类电缆的长时允许负荷电流为Iy＝173A。
长时负荷电流计算值为：
式中∑Pe——综采工作面装机设备的额定容量。
Kde——需用系数，
=0.46
Ue——额定电压，Ue＝10000V。
——功率因数，取
＝0.7。
——平均效率，估计
＝0.85。
I＝62.35A＜Iy＝173A故所选电缆能够满足长时工作发热要求。
2、按照经济电流密度校验高压电缆截面
Aj＝
=
=27.7mm2<50mm2
式中Ij——经济电流密度A/mm2，选Ij＝2.25A/mm2。
所选电缆截面能够满足安全使用要求。
3、按照热稳定校验电缆截面
Amin＝
37.4mm2
式中
为高压电缆线路首端（井下中央变电所二回路母线）发生短路时的三相短路电流。
tj——短路电流的假想时间，开关动作时间tj＝0.25s。
C——电缆的热稳系数，铜芯橡套电缆C＝93.4。
满足热稳条件所需最小截面Amin＝37.4mm2＜选择截面50mm2，故选用MYPTJ－8.7/10－3×50＋3×25/3＋3×2.5型高压屏蔽移动软电缆能够满足热稳定需要。
七、低压电缆选择及校验
1、电缆截面的选择
表2电缆截面的选择
主芯线截面mm2
4
6
10
16
25
35
50
70
95
长期允许电流A
36
46
64
85
113
138
173
215
260
2、电缆长度确定：
考虑电缆敷设时要有一定的弯曲和弧度，电缆的长度应大于敷设路径的长度，对于橡套电缆Lsx=1.1LsH。
（1）井下中央变电所馈电到A201上顺槽无极绳绞车馈电。
L1=300m。
（2）A201上顺槽无极绳绞车馈电到上顺槽600m馈电处。
L2=600m。
（3）A201上顺槽600m处馈电至上顺槽岩石钻机处。
L3=570m。
（4）井下中央变电所馈电到A201下顺槽皮带头馈电L4=300m。
（5）A201下顺槽皮带头馈电至下顺槽420m馈电。
L5=420m。
（6）A201下顺槽600m馈电至下顺槽岩石钻机。
L6=768m。
①电缆截面选择及校验：
KBSGZY-630/10/1.2型移变电压损失：
Ub=Ueβ（UR%cosΦ+Ux%sinΦ）/100
=1200×0.67×（0.433×0.7+2×0.714）/100=14V
式中：
Ue——变压器二次额定电压，1200V；
β——变压器负荷系数，0.67；
UR——变压器绕组电阻压降百分值；
UX——变压器绕组电抗压降百分值。
KBSG2-T-630/10/0.69型移变电压损失：
Ub=Ueβ（UR%cosΦ+Ux%sinΦ）/100=8V
电压等级为660V的电压允许损失
ΔUP1＝U2NT－95%UN
＝693－95%×660＝66V
电压等级为1140V的电压允许损失
ΔUP1＝U2NT－95%UN
＝1200－95%×1140＝117V
支线电缆的电压损失按公式
ΔUZ＝（KfΣPeLZ103）/（UeγAxηe）
式中：
Kf——负荷系数
ΣPe——电缆所带负荷KW
LZ——电缆实际长度m
Ue——电网额定电压V
γ——电缆导体芯线的电导率m/（Ω.mm2）
Ax——电缆截面积mm2
ηe——加权平均效率
（1）井下中央变电所馈电到A201上顺槽无极绳绞车馈电，L=L1=300m。
L=300m，引线选用MYP3×50+1×16
In1=100.8×0.85/（1.732×0.66×0.9×0.9）=92A<173A
电压损失：
UZ1=100.8×0.85×300/（0.66×42.5×50×0.9）=20V
所以：
8V+20V=28V＜66V选取50mm2电缆满足要求。
（2）A201上顺槽无极绳绞车馈电到上顺槽岩石钻机，L=L2+L3=1170m。
L=1170m，引线选用MYP3×35+1×16
In2=44.5×0.65/（1.732×0.66×0.9×0.9）=31A<138A
电压损失：
UZ2=44.5×0.65×1170/（0.66×42.5×35×0.9）=38V
所以：
8V+20V+38V=66V选取35mm2电缆满足要求。
（3）井下中央变电所馈电到A201下顺槽皮带头馈电，L=L4=300m
L=300m，引线选用MYP3×70+1×25
In3=110/（1.732×0.66×0.9×0.9）=118.7A<215A
电压损失：
UZ3=110×300/（0.66×42.5×70×0.9）=18.7V
所以：
8V+18.7V=26.7V＜66V选取70mm2电缆满足要求。
（4）A201下顺槽皮带头馈电至下顺槽岩石钻机，L=L5+L6=1188m。
L=1188m，引线选用MYP3×35+1×16
In4=26×0.83/（1.732×0.66×0.9×0.9）=23A<138A
电压损失：
UZ4=26×0.83×1188/（0.66×42.5×35×0.9）=28.9V
所以：
8V+18.7+28.9V=55.6V＜66V选取35mm2电缆满足要求。
按长时允许负荷电流工作面机电设备电缆选择如下：
表3允许负荷电流工作面机电设备电缆
序号
电缆用途
电缆规格
长时允许电流（A）
长度（m）
1
采煤机
MCP-1.14/0.66kV-3×70＋1×25＋4×10
215
400
2
前部刮板机机头低速
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
380
3
前部刮板机机头高速
MYP-0.66/1.14kV-3×50+1×25
173
380
4
前部刮板机机尾低速
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
210
5
前部刮板机机尾高速
MYP-0.66/1.14kV-3×50+1×25
173
210
6
后部刮板机机头低速
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
380
7
后部刮板机机头高速
MYP-0.66/1.14kV-3×50+1×25
173
380
8
后部刮板机机尾低速
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
210
9
后部刮板机机尾高速
MYP-0.66/1.14kV-3×50+1×25
173
210
10
转载机
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
420
11
破碎机
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
420
12
乳化液泵
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
20
13
喷雾泵
MYP-0.66/1.14kV-3×25+1×16
113
20
14
照明综保
MYP-0.66/1.14kV-3×25+1×16
113
5
15
胶带输送机
MYP-0.66/1.14kV-3×70+1×25
215
300
16
无极绳绞车
MYP-0.66/1.14kV-3×50+1×16
173
300
17
岩石钻机
MYP-0.66/1.14kV-3×35+1×16
138
1188
八、短路电流计算
（1）短路点的选择原则
短路点一般选在母线、线路的首末端，如果线路很短可选择在线路的首端，以满足开关选择校验、继电保护整定校验的要求。
此处以采煤机线路为例进行计算，其余计算过程省略。
（2）采煤机接线腔处短路电流计算
选用MCP-1.14/0.66kV-3×70＋1×25＋4×10电缆，长度400m，折算系数0.73，折算长度292m，查表得：
A，
A。
（3）A201上顺槽600m处馈电接线腔处短路电流计算
选用MYP-0.66/1.14kV-3×35＋1×16电缆，长度600m,折算系数1.37，折算长度822m，查表得：
A，
A。
其无极绳绞车馈电过流保护整定值：
548A，888/548=1.6≥1.5满足要求。
A201上、下顺槽机电设备主电机短路电流计算同理。
九、热稳定与开关分断能力校验
同上以1＃变压器为例进行计算，其余计算过程略。
1、移变低馈头根据热稳定需要配出的最小电缆截面：
Amin=
mm2
式中
为电缆线路首端发生短路时的三相短路电流。
因此从1＃变压器引出的电缆最小为27.38mm2能够满足要求。
2、KBSGZY－630/10/1.2移变BXB－630低馈头处短路分断电流12.5kA＞此处三相短路电流11.2kA,能够满足要求。
十、过流保护整定
1、高压保护装置中过流保护整定
A
所选高压隔爆型配电装置的额定电流为400A＞62.5A，能够满足要求。
（1）过载保护的整定电流0.2档，延时6S。
（2）灵敏系数校验：
高压保护装置中过流保护整定
＞1.5满足要求。
2、低压过流保护整定及校验
（1）移变低馈头整定：
表4移变低馈头整定表
移变
编号
低馈头
开关型号
保护
方式
额定
电流
（A）
过载
整定
（A）
短路保护
整定
主要负荷
1#
KBZ-630/1140
电子
630
260
1349
延时0S
前部刮板机、2#乳化液泵、
1#、2#喷雾泵
2#
BBD-630/1140
电子
630
0.4倍延时3档
2倍
延0.1S
后部刮板机、转载机、破碎机
3#
KBZ-630/1140
电子
630
255
1428
延时0S
采煤机、1#乳化液泵
（2）四组合开关及起动器过流保护整定：
表5四组合开关及起动器过流保护整定表
开关编号
开关
型号
保护方式
额定电流
（A）
最大负荷电流（A）
最小短路电流（A）
速断保护整定（A）
灵敏系数效验
过载整定电流（A）
负荷名称
1#
QJZ-4×315
电子
315
924
3400
1600
2.1
250
采煤机
QJZ-4×315
电子
315
725
6756
800
8.4
80
1#乳化液泵
2#
QJZ-4×315
电子
315
725
3204
800
4.0
200
后部刮板机机尾高速
QJZ-4×315
电子
315
362
3204
400
8.0
100
后部刮板机机尾低速
3#
QJZ-4×315
电子
315
407
2234
560
4.0
70
转载机
QJZ-4×315
电子
315
407
2234
560
4.0
70
破碎机
4#
QJZ-4×315
电子
315
725
3204
800
4.0
200
前部刮板机机尾高速
QJZ-4×315
电子
315
362
3204
400
8.0
100
前部刮板机机尾低速
5#
QJZ-
200
电子
200
725
6756
800
8.4
80
2#乳化液泵
6#
QJZ-
200
电子
200
193
6756
200
33.8
23
1#喷雾泵
7#
QJZ-
200
电子
200
193
6756
200
33.8
23
2#喷雾泵
其余开关整定值见《A201综采工作面供电系统示意图》。
附：
《A201综采工作面供电系统示意图》。
十一、电缆敷设吊挂要求
1、两顺槽电缆统一吊挂在煤柱侧，电缆钩悬挂于预先绷紧的钢丝绳上，电缆悬挂要横平竖直。
2、电缆钩悬挂间距为800mm，允许误差±100mm；悬挂高度以电缆钩下端距底板2m为准（目视电缆吊挂平直），允许误差±50mm。
3、所有电缆不得遭受淋水，电缆上严禁悬挂任何物件。
4、通信、信号电缆与动力电缆在同一侧悬挂时，要按照通信和信号电缆在上、动力电缆在下的原则进行悬挂，其间距大于100mm；高压电缆之间、低压电缆之间间距不小于50mm，高、低压电缆间距不小于100mm。
5、电缆跨越巷道时，应采用与电缆外径相适应的Ω卡式电缆支架进行固定，排列整齐、圆滑过渡，严禁相互交叉。
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