综采工作面供电设计.doc
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新阳矿业--------------------------51101综采工作面供电设计计算书
一、概述：
51101工作面10KV电源来自中央变电所，工作面机巷走向长度1360米，工作面采长200米，从由该工作面用电设备的容量与布置来看，该工作面3300V及1140V用电设备应采用移动变电站方式供电，2台移动变电站和乳化液泵站放置51101机巷设备列车。
二、负荷统计：
名称
型号
电压V
电流A
功率KW
台数
采煤机
MG400/930-WD
3300
213
930
1
刮扳机
SGZ800/630
1140
2*207
2*315
1
乳化泵
BRW400/31.5
1140
150
250
2
转载机
SZZ800/200
1140
132
200
1
破碎机
PLM-1500
1140
105
160
1
皮带机
DSJ100/100/400
1140
2*132
2*200
1
喷雾泵
BPW-320/12.5
1140
49
75
2
照明综保
ZBZ-10/1140M
1140
5
10
2
控制台
KTC-2
127
总计
2655
三、移动变电站的选择
工作面采用移动变电站方式供电。
由中央变电所提供一路10KV电源，分别供到一台1600KVA移动变电站（供工作面3300V采煤机）和另一台1600KVA移动变电站（供工作面刮板运输机、乳化液泵、喷雾泵和转载破碎机）和。
高压电缆沿机巷敷设，2台放置在设备列车处。
根据供电系统拟定原则，选择两台移动变电站，其容量分别决定如下：
1、移动变电站（T1）向930KW采煤机组供电，供电电压为3450V。
K1x=0.4+0.6（P1max/ΣP1e）=0.4+0.6（400/930）=0.66
加权平均功率因数取cosφwm=0.7
S1b=ΣP1eK1x/cosφwm=930×0.66/0.7=874KVA
故移动变电站（T1）选用KBSGZY-1600/10/3.45干式变压器
S1e=1600KVA＞S1b=874KVA满足工作需要
2、移动变电站（T2）向2*315KW运输机、250KW乳化液泵站、75KW喷雾泵站、200KW转载机和160KW破碎机供电，供电电压为1140V，共计负荷1315KW。
K1x=0.286+0.714（P1max/ΣP1e）=0.286+0.714（630/1315）=0.628
加权平均功率因数取cosφwm=0.7
S1b=ΣP1eK1x/cosφwm=1315×0.628/0.7=1179KVA
故移动变电站（T2）选用KBSGZY-1600/10/1.2干式变压器
S1e=1600KVA＞S1b=1179KVA满足工作需要
四、电气设备的选型
本次设计采用3300V、1140V两种电压等级，故所有选择的低压电器设备、电缆，均为千伏级。
根据煤矿井下电气设备选型原则，列表说明设备的控制开关选型配置情况。
用电设备
选用开关
型号
额定电压（V）
额定电流（A）
备注
采煤机
8SKC-9215-1400/3.3KV
3300
400
1
运输机
QJZ8*400/1140（660/380）
1140
400
1
转载机
破碎机
QJZ8*400/1140（660/380）
1140
400
喷雾泵
QJZ8*400/1140（660/380）
1140
400
1
乳化泵
QJZ8*400/1140（660/380）
1140
400
合计
3
五、高压电缆的选择计算：
1、高压回路
A、初选高压进线电缆并对其校验：
（1）按设计规定初选高压进线电缆为：
MYPTJ8.7/10KV3*50矿用电缆
（2）按长时允许负荷电流校验电缆截面:
ΣP总=2255KW
Iy=ΣP总×K/（Uecosφwm）
K=0.4+0.6（Pmax/ΣP1e）=0.4+0.6（400/2255）=0.51
加权平均功率因数cosφwm=0.7
Iy=2255×0.49/（√3×10×0.7）=94.2A
故选择MYPTJ8.7/10KV3*50型矿用电力电缆。
其主截面为50mm2，Ifh=173A＞Iy=94.2A满足需要
（3）按经济电流密度校验高压电缆截面：
Aj=Ifh/Ij
Ij-经济电流密度，查《综采设计手册》下册表6-1-4得知
Ij=2.25A/mm2
Aj=94.2/2.25=41.9mm2＜Ae=50mm2满足需要
（4）按热稳定校验电缆截面：
中央变电所10KV母线上的最大短路容量为100MVA，其最大三相稳态短路电流为：
=100/×10=5.8KA
最小两相稳态短路电流为：
Id2
（2）=5.8×0.866=5KA
按下式求得变电所到综采工作面移动变电站间高压电缆的截面为：
=5000×0.5/93.4=26.7mm2
式中tj ——短路电流的假想时间，即热等效时间、考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为tj =0.25s;
C——电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4
所需最小截面=26.7mm2＜Ae=50mm2满足需要。
故所选高压电缆均能满足供电热稳定要求。
（5）按允许电压损失校验:
10KV及以下高压线路中的电压损失按<<全国供用电规则>>,正常负荷下的电压偏移不得超过7%.
要求:
ΔU%=∑KPL≤7%
ΔU%-----高压电缆线路电压损失的百分数;
K-----兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数;
L-----各串级连接电缆的长度,KM
P-----电缆输送的有功功率MW
7%-----允许电压损失的百分数;
地面变电所至中央变电所下井电缆：
1000MK=0.397
中央变电所至配电所电缆:
1050MK=0.397
配电所机巷移变高压电缆配电点:
1200MK=1.298
∑KPL=2.66（0.397*1+0.397*1.05+1.298*1.2）=6.3%<7%
因此至高压电缆的最远端即工作面移变一次侧接口处电压损失ΔU%=6.3%<7%，满足要求
六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算
选择原则：
根据电压等级和长时允许工作电流机械强度选择电缆截面。
1、控制采煤机的1600KVA移变（T1）馈出主干线、支线电缆选择：
总装机容量930KW，平均数功率因数COSφωn取0.7
需用系数K=0.4+0.6（Pmax/ΣP1e）=0.4+0.6（400/930）=0.658
I=K∑PN×103/√3UNCOSφωn=0.658×930/（√3×3.3×0.7）=152A
移变T1低压侧至控制采煤机干线选用MYPTJ-1.9/3.3-3×95电缆供电；
Ifh=255A＞Ie=152A满足供电要求。
采煤机总装机容量930KW，平均数功率因数COSφωn取0.7
需用系数K=0.4+0.6（Pmax/ΣP1e）=0.4+0.6（400/930）=0.658
I=K∑PN×103/√3UNCOSφωn=0.658×930/√3×3.3×0.7=152A
采煤机负荷支线选用一根MCP-1.9/3.3-3×95+1×25+4×2.5电缆，Ifh=255A＞Ie=152A满足供电要求。
2、控制转载机和破碎机的1600KVA移变（T2）馈出主干线、支线电缆选择：
（1）∑PN=1315KW平均数功率因数COSφωn取0.7
需用系数K=0.286+0.714（Pmax/ΣP1e）=0.286+0.714（315/1315）=0.457
I=K∑PN×103/√3UNCOSφωn=0.457×1315/√3×1.2×0.7=413A
控运输机、乳化泵、转载机和破碎机的开关电缆从移变（T2）负荷侧引出，选用2根MYP-1.2-3×70电缆供电。
Ifh=2*215A＞Iy=413A满足供电要求。
315KW运输机负荷支线选用2根MYP-1.2-3×70+1×25电缆；
Iy=215A=＞Ie=207A满足供电要求。
160KW的破碎机的负荷线选用MYP1.2-3×35的电缆
Ifh=138A＞Iy=105A满足供电要求。
200KW的转载机的负荷线选用MYP1.2-3×35的电缆
Ifh=138A＞Iy=132A满足供电要求。
250KW的乳化液泵的负荷线选用MYP1.2-3×50的电缆
Ifh=173A＞Iy=165A满足供电要求
75KW的喷雾泵的负荷线选用MYP1.2-3×35的电缆
Ifh=138A＞Iy=49A满足供电要求
七、按允许电压损失校验或复选电缆截面
1、允许电压损失
根据有关技术资料规定变压器低压侧到电机端子的电压损失，不能大于其允许值为合格∑△U≤△Uy。
Ue（V）
U2n（V）
△Uy（V）
1140
1200
117
3300
3450
330
6000
6600
600
采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之间总的电压损失为：
∑△U=△Ub+△Ug+△Uz
2、1600KVA移变（3300V）及线路系统电压损失计算
（1）1600KVA移变（T1）内部电压损失计算
采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之间总的电压损失为：
∑△U=△Ub+△Ug+△Uz
①1#变压器的电压损失
ΔUb=ΔUP%×Ue
ΔUP%=β（URcosφ+UXsinφ）
UR=（ΔP/10Se）%
β—变压器的负荷系数，β=Sb/Se=（930×0.62/0.75）/1600=0.48
UR—变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数
UK—变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数
ΔP—变压器的短路损耗W
由KBSGZY-1600/10移变技术参数表得知
UK=3.7%,ΔP=9200W
∴UR=（ΔP/10Se）%=9200/（10×1600）%=0.575%
ΔUx%=UK2-UR2%=3.72-0.5752%=3.655%
CosφN=0.8sinφN=0.6
ΔUP%=β（URcosφ+UXsinφ）%=0.48×（0.575×0.8+3.655×0.6）%=1.262%
ΔUb=ΔUP%×Ue=1.262%×3450=44V
②支线电压损失
△Uz=IeLZ（R0COS+X0Sin）
=1.732×400×0.3（0.2301×0.8+0.075×0.6）
=47.6V
（由95mm2电缆技术参数得知R0＝0.2301Ω/Km，X0＝0.075Ω/Km）
③干线上的允许电压损失为
△Uyg=△Uy-△Ub-△Uz
=330-47.6-44=238V
④按允许电压损失选择干线电缆最小截面：
=930×1360×103/10000×42.5×0.9×227
=14.6mm2≤Aе=95mm2满足要求
3、KBSGZY-1600/10/1.2KVA移变及线路系统电压损失计算
按正常允许电压损失检验，系统允许损失电压
△Uy＝U2n－0.95Ue＝117V
而整个系统电压损失ΣU＝△Ub+△Uɡ+△UZ
（1）1600KVA移变内部电压损失计算：
R=△P/（3*IE2）=7000/（3*4502）=0.01Ω
X=10√（UD2-（△P/10S）2）*Ue22
=10√（6.52-（7000/10*800）2）*1.22=0.09Ω
△Ub＝[Kx×ΣPe（Rb+Xb×tɡφ）]×103/Ue
＝1×400×（0.01+0.09×1.02）×103/1140
＝38V
（2）干线电压损失计算：
干线电压损失：
由△Uɡ1＝Pe×L×103/（D×S×Ue）得
干线损失△Uɡ1＝990×300×103/（53×70×1140）=70V
（3）校核
刮板机电压损失△U＝38+70＝108V＜117V满足要求
八、供电系统图（见附图）
九、短路电流的计算
1、T1移变（带煤机）
（1）高压电缆阻抗折算到低压侧电缆阻抗值
＝0.4484*1.4/1.742+0.616*0.9/2*1.742=0.3Ω
=0.081*1.4/1.742+0.084*0.9/2*1.742=0.05Ω
注：
由51101配电所至移变电缆型号及长度为MYPTJ3×50-1400MX0＝0.081Ω/Km，R0＝0.4484Ω/Km和MYPTJ3×35-900MX0＝0.084Ω/Km，R0＝0.616Ω/Km并联。
（2）移动变电站阻抗值
由KBSGZY-1600/6/3.45移动变电站的技术参数表可知：
Se=1600KVA，Ue=3450V，Xb=0.2719Ω，Rb=0.0427Ω
（3）低压电缆阻抗按下式计算
电缆的阻抗
干线为MYPT3×95mm2400m
由电缆参数可知：
X0＝0.075Ω/Km，R0＝0.2301Ω/Km
∴X＝X0L＝0.075×0.4＝0.03Ω
R＝R0L＝0.2301×0.4＝0.09204Ω
（4）、采煤机处短路回路总阻抗
ΣR＝R干+Rb=0.3+0.0427+0.092=0.4347Ω
ΣX＝X干+Xb+Xx=0.3+0.2719+0.03=0.3519Ω
（5）、采煤机末端两相短路电流按下式计算
Id1
（2）=Ue/（2×ΣR2+ΣX2）=3450/（2×0.43472+0.35192）=3084A
2、T2移变（带运输机、转载机、破碎机、乳化泵站、喷雾泵）
（1）高压电缆阻抗折算到低压侧电缆阻抗值
＝0.4484*1.4/1.742+0.616*0.9/2*1.742=0.3Ω
=0.081*1.4/1.742+0.084*0.9/2*1.742=0.05Ω
注：
由51101配电所至移变电缆型号及长度为MYPTJ3×50-1400MX0＝0.081Ω/Km，R0＝0.4484Ω/Km和MYPTJ3×35-900MX0＝0.084Ω/Km，R0＝0.616Ω/Km并联。
（2）移动变电站阻抗值
由KBSGZY-1600/10/1.2移动变电站的技术参数表可知：
Se=1600KVA，Ue=1200V，Xb=0.2719Ω，Rb=0.0427Ω
（3）低压电缆阻抗按下式计算
最远端运输机电缆为MYP3×70mm2400m
由电缆参数可知：
X0＝0.078Ω/Km，R0＝0.3151Ω/Km
∴X＝X0L＝0.078×0.4＝0.0312Ω
R＝R0L＝0.3151×0.4＝0.12604Ω
（4）、运输机尾处短路回路总阻抗
ΣR＝0.12604+0.0427+0.3=0.46874Ω
ΣX=0.0312+0.2719+0.05=0.3531Ω
（5）、运输机末端两相短路电流按下式计算
Id2
（2）=Ue/（2×ΣR2+ΣX2）=1200/（2×0.46872+0.35312）=1022A
移变处两项短路电流：
ΣR＝0.0427+0.3=0.3427Ω
ΣX＝0.2719+0.05=0.3219Ω
Id2
（2）=Ue/（2×ΣR2+ΣX2）=1200/（2×0.34272+32192）=1274A
十、过电流保护装置的整定计算与校验
1、高压配电装置过流保护整定
（1）工作面高压配电装置中选用PBG-400/10KV则过电流保护的整定如下：
①工作面的高压最大负荷电流为
K=0.4+0.6（Pmax/ΣP1e）=0.4+0.6（400/2255）=0.51
加权平均功率因数cosφwm=0.7
Iy=2255×0.49/（√3×10×0.7）=94.2A
所选矿用高压隔爆配电装置的额定电流Ie=400A
Ie=400A>Ibe=94.2A
②过载保护的整定动作电流为
Ibe1.1×94.2③灵敏系数校验
按移动变电站二次出线端的最小两相短路电流来校验，
其灵敏系数为：
K=Id
（2）/nIe=3084/4×400=1.92≥1.5合格
2、磁力启动器的整定与校验
（1）、采煤机开关整定与校验
①采煤机开关过载整定
IZIe=152A取IZ=152*1.1=170A
②采煤机开关短路整定
Iz＝8Ie＝7×89+89+30＝742A取Iz=800A
③整定校验
必须满足Id
（2）/Iz≥1.5
Id
（2）/Iz＝3086/800＝3.8＞1.5，满足要求
（2）、运输机开关整定与校验
①过载整定
IZIe=178*2=356A取IZ=380A
②短路整定
Iz＝3×178ª178A＝712A取Iz=700A
③整定校验
必须满足Id
（2）/Iz≥1.5
Id
（2）/Iz＝1274/600＝1.82＞1.5，满足要求
（3）、乳化液泵开关整定与校验
①过载整定
IZIe=141A取IZ=150A
②短路整定
Iz＝8Ie＝8×52A＝416A取Iz=450A
③整定校验
必须满足Id
（2）/Iz≥1.5
Id
（2）/Iz＝1274/600＝2.12＞1.5，满足要求
（4）、转载机开关整定与校验
①过载整定
IZIe=114*1.1=125.4A取IZ=130A
②短路整定
短路保护装置的动作电流：
取IZ=114*5=570A
③整定校验
必须满足Id
（2）/Iz≥1.5
Id
（2）/Iz＝1274/570＝2.2＞1.5，满足要求
十一、设备型号数量明细表：
名称
型号
数量
名称
型号
数量
采煤机
MG400/930-WD
1
高压开关
PBG-6AK
1
刮板机
SGZ800/630
1
移变
KBSGZY1600/10
1
乳化泵
BRW400/31.5
2
移变
KBSGZY1600/10
1
转载机
SZZ800/200
1
移变
KBSGZY1250/10
1
破碎机
PLM-1500
1
启动器
QJZ8*400/1140
2
皮带机
DSJ800/100/400
1
软启动
QJR400/1140
1
喷雾泵
BPW320/12.5
2
启动器
8SKC9215-1800
1
载波
KCT-2
1
照明综保
ZBZ-10/1.14
1
十二、电缆型号数量明细表：
电缆型号
数量
使用地点详细用途
MYPTJ10KV3*50
2300M
移变的电源线
MCP3.3KV3*70
25M
煤机电源线
MCP3.3KV3*95
400M
煤机负荷线
MYP1.2KV3*70
2*20M
大车、喷雾泵电源线
MYP1.2KV3*70
2*20M
转载破碎、乳化泵电源线
MYP1.2KV3*70
400M
大车机尾负荷线
MYP1.2KV3*70
200M
大车机头负荷线
MYP1.2KV3*35
2*25M
喷雾泵电源负荷线
MYP1.2KV3*35
150M
转载机负荷线
MYP1.2KV3*35
175M
破碎机负荷线
MYP1.2KV3*50
2*25M
乳化泵负荷线
MYP1.2KV3*95
20M
皮带机电源线
MYP1.2KV3*35
2*20M
皮带机电机负荷线
十三、参考资料
1、煤矿电工手册
2、煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则
3、矿山供电
4、综采技术手册
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