采煤供电设计与设备选型说明书Word格式.docx
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进行采面供电经济计算与统计等。
三、负荷计算与变压器的选择
1、负荷统计
•统计分线路计算负荷时,用需用系数法,公式如下:
•Kde=0.4+0.6*PN.m/ΣPN
•式中:
Kde---------需用系数
ΣPN.m----最大电动机的额定功率
ΣPN---------电动机的额定功率之和
2、变压器的选择
1)变压器台数的确定
采掘供电分开;
主变压器一台。
2)变压器型号的确定
变电硐室内的变压器选用矿用防爆型干式变压器;
采煤工作面上巷或下巷道内,选择防爆型干式动力变压器或移动变电站。
3)变压器容量的确定
根据负荷情况分配变压器的容量,用需用系数法计算变压器的计算容量。
四、11061采面供电线路及电气设备保护装置的整定
1)短路保护
当井下电缆或电气设备发生短路时,易发生着火或触电,危及设备或人身安全,要求短时间内切除短路故障,因此,采用瞬时动作的过流保护装置。
2)过载保护
当井下发生过负荷时,电动机发热,严重时可能烧坏电动机,因此,井下用热继电器保护电动机过载时跳闸,不致烧坏电动机。
3)断相保护
当线路一相断路时,电动机三相电流不平衡,严重时可能烧坏电动机。
采用热继电器和长延时反时限电子保护器作为过载保护。
A、原始资料
1、11061采煤工作面巷道布置及开采方法
11061采煤工作面为缓倾斜煤层,倾角8º
~10º
煤层平均厚度为1.8米,回采工作面长度100米,放炮采煤法。
2、运输及通风情况
1)工作面落煤由刮板输送机,转载至下巷刮板机,经下巷皮带输送机至运输巷皮带机再转送到集中皮带机至采面煤仓。
2)工作面所需材料及设备经由25KW绞车提升运输至工作面上巷拐头。
3、电源及负荷情况
地面10KV变电所至井下中央变电所距离为160米,供电电压为10KV,地面变电所母线短路容量最大100MVA,最小为80MVA;
井下中央变电所至工作面距离为800米,配电电压为660V。
4、工作面配电点位置的确定
工作面配电点设在工作面上巷刮板机尾处前600米处,以确保安全供电。
液压泵站设在上巷。
B、采面供电系统的拟定
井下中央变电所至工作面上、下巷、工作面配电点采用干线式供电。
C、负荷统计
负荷名称
设备台数/台
额定容量/KW
额定电压/V
需用系数
功率因数
有功/KW
无功/kvar
视在/KVA
额定电流/A
计算电流/A
11081采煤工作面设备
刮板输送机
1
30
660
0.88
32.9
11081上巷机电运输设备
乳化液泵站
75
0.87
82
调度绞车
25
0.85
27.2
信号照明
1.2
127
0.79
6.9
11081下巷机电运输设备
皮带机
2
30*2
计算采煤负荷
251.2
0.47
0.7
176
191.3
381
D、变压器选择
1、选择向11061采煤工作面供电的变压器
变压器的计算容量
St=KdeΣPN/COSØ
wM
式中:
ΣPN-----用电设备额定功率之和
ΣPN=251.2KW
Kde---需用系数
Kde=0.4+0.6PNm/ΣPN
=0.4+0.6*30/251.2
=0.47
COSØ
wM---变压器负载的加权平均功率,查表是0.7
变压器的计算容量为:
=0.47*251.2/0.7
=168.6(KVA)
选用一台KBSG---200KVA的变压器。
E、11061采煤工作面供电电缆的选择
1、确定电缆的型号和长度
井下采面配电点到11061采煤工作面下巷一部皮带机头20M,到运输巷二部皮带机头320M,到集中巷皮带机头620M,到11061采煤工作面上巷刮板机机头740M,全部选用MYV22-1000型橡套屏蔽电缆,干线式供电。
2、电缆主芯线截面选择
1)到11081采煤工作面下巷干线电缆截面
干线电缆1供电负荷:
ΣPN1=30+30+30+30+30
=150(KW)
最大长时工作电流,采掘面电力需用系数查表是0.7
I1=Kde*ΣPN1/√3Ue*cosФwn
=0.7*150/√3*0.66*0.7
=131.25(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*120+1*95矿用橡套电缆,长度20M。
干线电缆2供电负荷:
ΣPN2=30+30+30+30
=120(KW)
最大长时工作电流
I2=Kde*ΣPN2/√3Ue*cosФwN
=0.7*120/√3*0.66*0.7
=104.97(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*95+1*70矿用橡套电缆,长度300M。
干线电缆3供电负荷:
ΣPN3=30+30+30
=90(KW)
I3=Kde*ΣPN3/√3Ue*cosФwn
=0.7*90/√3*0.66*0.7
=78.73(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*70+1*50矿用橡套电缆,长度300M。
干线电缆4供电负荷:
ΣPN4=30+30=60(KW)
I4=Kde*ΣPN4/√3Ue*cosФwn
=0.7*60/√3*0.66*0.7
=52.48(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*50+1*35矿用橡套电缆,长度120M。
干线电缆5供电负荷:
ΣPN5=30KW
I5=ΣPN5/√3Ue*cosФ
=30/√3*0.66*0.85
=30.87(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*35+1*25矿用橡套电缆,长度60M。
2)到11081采煤工作面上巷电缆截面选择
干线电缆6供电负荷:
ΣPN6=25+75+11.4+1.2
=112.6(kw)
I6=Kde*ΣPN6/√3Ue*cosФwn
=0.7*112.6/√3*0.66*0.7
=98.5(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*50+1*35矿用橡套电缆,长度400M。
干线7供电负荷:
ΣPN7=75+11.4+1.2
=87.6(kw)
I7=Kde*ΣPN7/√3Ue*cosФwn
=0.7*87.6/√3*0.66*0.7
=76.65(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*35+1*25矿用橡套电缆,长度300M。
干线8供电负荷:
ΣPN8=11.4+1.2
=12.6(kw)
I8=Kde*ΣPN8/√3Ue*cosФwn
=0.7*12.6/√3*0.66*0.7
=11(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*16+1*10矿用橡套电缆,长度300M。
干线9供电负荷:
ΣPN9=1.2KW
I9=PN9/√3Ue*cosФ
=1.2/√3*0.66*0.85
=1.23(A)
根据电缆允许载流量和按长时负荷电流选择电缆断面的原则,查表选择MYV22--1000,3*6+1*6矿用橡套屏蔽电缆,长度80M。
3)电压损失校验电缆截面
正常工作时允许的电压损失校验电缆断面
到工作面干线电缆的电压损失计算:
采煤供电变压器的电压损失
∆UT%=ST/SN.T(ur%cosØ
T+ux%sinØ
T)
式中ST---变压器的计算容量
ST=KdeΣPN/cosØ
WM
=0.7*251.2/0.7
=251.2KVA
SN.T-变压器的额定容量,200KVA
ur%-电阻压降百分数
ux%-电抗压降百分数
ur%=∆PN·
T/SN·
T*100%
=0.54/200*100%
=0.27%
查表阻抗压降百分数uz%=4%
ux%={(uz%)²
-(ur%)²
}½
=(4%)²
-(0.27%)²
=3.9%
=251.2/200(0.27%*0.7+3.9%*0.99)
=32.5(V),满足要求<660*0.05=33(V)。
干线电缆的电压损失为
∆UMS1=KdeΣPN1Lbl*10³
/UNγscAmsl
=0.7*150*0.02*10³
/0.66*42.5*120
=0.62(V)
式中Kde-需用系数
ΣPNLbl-干线1电缆所带负荷
γsc-铜的电阻率
Amsl-干线1电缆的断面
∆UMS2=KdeΣPN2Lb2*10³
/UNγscAms2
=0.7*120*0.30*10³
/0.66*42.5*95
=9.45(V)
∆UMS3=KdeΣPN3Lb3*10³
/UNγscAms3
=0.7*90*0.30*10³
/0.66*42.5*70
=9.62(V)
∆UMS4=KdeΣPN4Lb4*10³
/UNγscAms4
=0.7*60*0.20*10³
/0.66*42.5*50
=5.98(V)
∆UMS5=KdeΣPN5Lb5*10³
/UNγscAms5
=0.7*30*0.08*10³
/0.66*42.5*35
=1.7(V)
Σ∆UMS=∆UT+∆UMS1+∆UMS2+∆UMS3+∆UMS4+∆UMS5
=32.5+0.62+9.45+9.62+5.98+1.7
=59.87(V)
∆U%=59.87/690
=8.67%<
10%,符合标准。
五、短路电流计算
11061采煤工作面短路电流计算
干线1上的馈电开关KBZ-400作为整定干变二次侧过电流保护用;
干线6上的馈电开关KBZ-400作为整定过电流保护用。
1、短路回路阻抗计算
地面变电所母线前电源系统的电抗为
X1=U²
av/Ss
=10.5²
/80
=1.37(Ω)
式中Uav-10KV供电母线电压(KV)
Ss-10KV供电母线最小短路容量(MVA)
地面变电所到中央变电所到采煤用干式变压器高压电缆(95MM²
300M)的阻抗为
R2=r0L2
=0.226*0.3
=0.0678(Ω)
式中r0-铜导线单位电阻,Ω/KM
X2=x0L2
=0.06*0.3
=0.018(Ω)
X0-铜线单位电抗,Ω/KM
高压系统的总阻抗
R=R2=0.678(Ω)
X=X1+X2=1.37+0.018=1.388(Ω)
折算到采煤用干式变压器二次侧后的阻抗为
R´
=R/KT²
=0.678/(10.5/0.69)²
=0.0029(Ω)
X´
=X/KT²
=1.388/(10.5/0.69)²
=0.0059(Ω)
式中KT-变压器的变比
2、计算短路电流
采煤用干式变压器的二次电路的最小两相短路电流为
Is²
=U2N·
T/2√(ΣR´
²
+ΣX´
)
=0.69/2√(0.0029²
+0.0059²
)
=52.51(A)
短路电流太小,原因是电缆断面小,线路距离长。
措施是增大电缆断面,减小线路阻抗,增大线路载流量,因此,短路时电流增大,标准是馈电最小整定值。
如重新整定后,Is²
的短路电流Is²
=450(A)
六、电气设备的选择(如图示)
七、保护装置的整定计算
已知Is²
两台KBZ-400馈电开关
1)过流保护整定值
IZ取300A,当Is点出现短路故障时,KBZ-400开关短路保护起作用,开关跳闸。
2)过负荷保护整定值
整定电流IZ=最大一台电动机(泵站)的启动电流+其余电动机的额定电流之和
IZ=75*6/√3/0.66/0.85+25/√3/0.66/0.85+1.2/√3/0.66/0.85=228(A)
取220A,当电机出现过负荷时,开关过负荷保护起作用,开关跳闸。
八、灵敏系数校验
点两台KBZ-400开关
1)11061采煤工作面上巷KBZ-400开关灵敏系数Kr=Is²
min/Iop
式中Is²
min-最远点两相金属性短路电流
Iop-短路保护整定值
Iop≥Ist.N.m+ΣIN.re
Iop=75*6/√3/0.66/0.85+25/√3/0.66/0.85*2+11/√3/0.66/0.85+1.2/√3/0.66/0.85
=202.7+11.26+4.95+0.54
=219.45(A)
Kr=Is²
=450/219.45
=2.05>
1.5满足要求。
2)11061采煤工作面下巷KBZ-400开关灵敏系数Kr=Is²
Iop=30*6/√3/0.66/0.85+30*4/√3/0.66/0.85
=81.08+54.05
=135.13(A)
=450/135.13
=3.33>
九、11061采煤工作面的保护接地
煤矿井下保护接地系统由主接地极、局部接地极(单独接地体)、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。
煤矿井下的共同接地线是利用铠装电缆的金属钢带和橡套电缆的接地芯线,把井下所有接地装置和移动设备的外壳连接起来后,再与水仓中的接地极相连,构成井下总接地网。
根椐《煤矿安全规程》规定下列地点应装设局部接地极:
1、采面变电所(包括移动变电站和移动变压器)。
2、装有电气设备的硐室和单独设置的高压电气设备。
3、低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。
4、无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面至少分别设置一个接地极;
5、连接高压动力电缆的金属连接装置。
采面的保护接地系统
采面变电所设局部接地极采用面积为0.6m2、厚度为3mm钢板置于变电所的水沟里,接地母线采用截面100mm2,厚度4mm的扁钢,各电气设备外壳均采用25mm2的裸铜线或截面不小于50mm2的镀锌铁线与接地母线或局部接地极连接,主接地极通过中央变所在采面变电所的高压屏蔽电缆接地芯线与局部接地连接。
因此,11061采煤工作面及上下巷配电点局部接地极,采用长1.5米,直径为35mm的钢管,并在钢管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼,垂直全部埋入底板中,接地母线采用25mm2的铜线与接地极连接。
11061采煤工作面及上下巷电气设备通过接线腔内的接地端子连接外壳与接地线连接,接地母线与局部接地极(板)连接。
11061采煤工作面的上巷运料巷与下巷的皮带运输巷均采用长1.5米,直径35mm的钢管做局部接地极,在钢管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼,接地导线为25mm2铜线。
信号照明综合保护的主接地极用25mm2的裸铜线连接,辅助接地极采用与局部接地极相同的钢管垂直埋在距信号照明综保的主接地极应大于5米的潮湿处。
11061采煤工作面及上下巷的移动电气设备的金属外壳采用橡套电缆中的接地芯线与配电点的控制设备外壳相连。
通过电缆接到低压配电点的局部接地极,与主排水泵房水仓内的主接地极组成一个保护接地网。
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