范家梁煤矿综采供电系统设计.docx
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范家梁煤矿综采供电系统设计
范家梁煤矿
S1109综采工作面供电系统设计
摘要
本采区供电设计从实际出发,进行了系统分析,除满足一般设计规程及规范要求外,还满足,<<煤矿安全规程>>的具体要求和标准.本设计变压器选用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站;高压开关和与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空配电装置,和低压矿用隔爆型真空馈电开关;控制负载的开关选用矿用隔爆型真空启动器;高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。
通过短路电流、开关继电保护整定的计算和保护接地的确定,使其设计可靠性高,功能完善,组合灵活以及功耗低,保证采区供电安全,经济、高效、平稳运行。
关键词:
供电设计选用变压器电缆
范家梁煤矿
S1109综采工作面供电系统设计
一、工作面概况
S1109综采工作面位于范家梁煤矿上组煤十一采区,工作面长度104米,运输巷长度1008米,材料巷长度1008米。
采煤方法为走向长壁综合机械化。
二、范家梁煤矿S1109综采工作面供电系统设计原始资料
S1109综采工作面供电系统负荷统计
序号
名称
型号
功率
(KW)
台数
合计
(KW)
电压
(V)
1
后部溜子
SGZ-880/800
2×400
1
800
1140
2
1#移动变电站
KBSGZY-1600
1600
1
1200
负荷小计
800
3
采煤机
MG300/700-WD
2×300+2×40+20
1
700
1140
4
破碎机
PCM-200
200
1
200
1140
5
喷雾泵
XPB-31.5/6.3
45
2
2×45
1140
6
2#移动变电站
KBSGZY-1600
1600
1
1200
负荷小计
945
7
前部溜子
SGZ-764/630
2×315
1
630
1140
8
转载机
SZZ-1000/400
400
1
400
1140
9
照明综保
ZXZ8-4
4
1
4
1140
10
3#移动变电站
KBSGZY-1600
1600
1
1200
负荷小计
1034
11
顺槽胶带机
SSJ-1200/2×315
2×315
1
630
1140
12
乳化液泵
WRB400/31.5
250
2
2×250
1140
13
4#移动变电站
KBSGZY-1000
1000
1
1200
负荷小计
880
14
材运绞车
JD-2.5/2/1
272
13
76.4
660
15
5#移动变电站
KBSGZY-315
315
1
660
负荷小计
76.4
合计
3735.4
三、负荷计算
1、1#移动变电站选择计算
采用需用系数法进行计算
式中:
S───视在功率KVA
∑PN───所载用电设备额定功率之和KW
COSα──参加计算的用电设备平均功率因数,取0.7
Kr──需用系数
选用KBSGZY-1600/1.2型移动变电站一台,可满足要求。
2、2#移动变电站选择计算
采用需用系数法进行计算
式中:
S───视在功率KVA
∑PN───所载用电设备额定功率之和KW
COSα──参加计算的用电设备平均功率因数,取0.7
Kr──需用系数
选用KBSGZY-1600/1.2型移动变电站一台,可满足要求
3、3#移动变电站选择计算
采用需用系数法进行计算
式中:
S───视在功率KVA
∑PN───所载用电设备额定功率之和KW
COSα──参加计算的用电设备平均功率因数,取0.7
Kr──需用系数
选用KBSGZY-1600/1.2型移动变电站一台,可满足要求。
4、顺槽胶带机移动变电站选择
式中:
S───视在功率KVA
∑PN───所载用电设备额定功率之和KW
COSα──参加计算的用电设备平均功率因数,取0.7
Kr──需用系数
选用KBSGZY-1000/1.2型移动变电站一台,可满足要求
5、材运两巷低压移动变电站选择
式中:
S───视在功率KVA
∑PN───所载用电设备额定功率之和KW,取一台水泵和两台绞车计算
COSα──参加计算的用电设备平均功率因数,取0.7
Kr──需用系数
选用KBSGZY-315/0.69型移动变电站一台,可满足要求
四、供电电缆的选择
S1109工作面所有负荷,采用四路电缆供电,第一路供1#、2#移动变电站,采煤机和后部运输机等,总功率为1745KW;第二路供3#移动变电站,前运机输、转载机、总功率为1034KW;第三路供4#移动变电站,皮带机、液泵系统,总功率为880KW;第四路供5#移动变电站,材运巷绞车水泵低压系统,总功率为76.4KW;
以计算第一路为例。
1、供1#、2#移动变电所的高压电缆
1.1计算长时工作电流
∑PN=1745KW
1.2按持续工作电流选择电缆截面
查《煤矿电工手册》,选用MYPTJ-3×70mm2+3×16/3+js-1400m电缆。
该电缆I=205A>154.2A。
1.3按电压损失校验电缆截面(校验到地面变电所)
式中:
P───线路通过的有功功率KW
L───电缆长度KM
D───导电率Ω.mm2M
Ue───线路额定电压KV
S───电缆截面mm2
R———高压线路总阻值
△U=
×154.2×1.04×0.70=195V
按不小于5%校验6300×5%=315V
194<315合格
1.4按短路电流校验电缆的热稳定性
式中:
Smin───短路时电缆最小热稳定截面mm2
Id(3)─三相断路电流稳定值A
J───断路电流的假想时间,取开关跳闸时间J=0.25
C─—─电缆的热稳定系数,查手册取C=93.4
供电线路感抗计算:
式中:
Sd——为供电开关的短路容量,Sd=50MVA。
XL=0.7938×4.494=3.57Ω
由上1.3项计算知:
R=1.03Ω
Z=
=3.71Ω
S=70>5.25故合格
2、采煤机组电缆选择及校验
2.1按长时允许载流量选择校验
采煤机电机持续工作电流
Ig=Kx.∑Pe/
Uecosφ
=0.66×700/1.732×1.14×0.75=296A
选用7S型3×95mm2电缆360M1条,其载流量为260A<296A,不合格.但考虑采煤机为多电机不同时工作,实际电流要小一些,选用。
2.2按正常运行时的电压损失校验
2.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
2.2.2支线电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率取42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
2.2.3变压器的电压损失
2#KBSGZY-1600型移动变电站Rb=0.0045ΩXb=0.0402Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△U+△Ub=57.6+24=81.6V<117V故合格
2.3按煤机起动时进行校验
根据煤机的工作情况,截割电机起动时电压损失量大,只计算此种工作情况即可。
采煤机最大电机起动时,系统总电流为:
I=1058+118+146.6=1322.6A
电机最小允许起动电压为:
起动时变压器的电压损失百分比:
△Ub%=(UR×COSφb+Ux×Sinφb)×β
=(0.5×0.7+4.47×0.714)×1322.6/770
=6(%)
式中:
β—变压器的负荷系数,起动电流与变压器额定电流的比值
起动时变压器的电压损失为:
起动时电缆损失为:
式中:
IQ---实际起动电流。
总电压损失为:
△UQ=△UBQ+△UZQ=72+58.8=130.8V
U2e-△UQ=1200-130.8=1069.2V>UQmin=789.8V合格。
3、前部运输机电缆选择、校验
3.1按长时允许载流量选择校验
前部运输机电机为2×315KW,持续工作额定电流:
2×190A,选用UPQ型电缆3×70mm2电缆电缆2条,其载流量为215A>190A。
合格
3.2按正常运行时的电压损失校验
3.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
3.2.2前运输机机头负荷电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率D=42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
3.2.3变压器的电压损失
3#KBSGZY-1600型移动变电站Rb=0.0045ΩXb=0.0402Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△UZ+△Ub=32.3+24=56.3V<117V故合格
3.3按前部运输机起动时进行校验
前部运输机起动时两台315KW的电机同时起动,起动时系统电流为:
I=2×1235+224=2694A
电机最小允许起动电压为:
起动时变压器的电压损失百分比:
△Ub%=(UR×COSφb+Ux×Sinφb)×β
=(0.5×0.7+4.47×0.714)×2694/770
=12.4(%)
式中:
β—变压器的负荷系数,起动电流与变压器额定电流的比值
起动时变压器的电压损失为:
起动时电缆损失为:
式中:
IQ---实际起动电流。
总电压损失为:
△UQ=△UBQ+△UZQ=148.8+97.6=246.4V
U2e-△UQ=1200-246.4=953.6V>UQmin=853V合格。
4、后部运输机电缆选择、校验
4.1按长时允许载流量选择校验
后部运输机电机为2×400KW,持续工作额定电流:
2×244A,选用UPQ型电缆3×95mm2电缆电缆2条,其载流量为260A>244A。
合格
4.2按正常运行时的电压损失校验
4.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
4.2.2后运输机机头电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率D=42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
4.2.3变压器的电压损失
1#KBSGZY-1600型移动变电站Rb=0.0045ΩXb=0.0402Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△UZ+△Ub=31+24=55V<117V故合格
4.3按后部运输机起动时进行校验
后部运输机起动时两台400KW的电机同时起动,运输机起动时系统电流为:
I=2×1605+146.6+27.6=3384.2A
电机最小允许起动电压为:
起动时变压器的电压损失百分比:
△Ub%=(UR×COSφb+Ux×Sinφb)×β
=(0.5×0.7+4.47×0.714)×3384.2/770
=15.5(%)
式中:
β—变压器的负荷系数,起动电流与变压器额定电流的比值
起动时变压器的电压损失为:
起动时电缆损失为:
式中:
IQ---实际起动电流。
总电压损失为:
△UQ=△UBQ+△UZQ=186+96.3=282.3V
U2e-△UQ=1200-282.3=917.7V>UQmin=853V合格。
5、破碎机电缆的选择与校验
5.1破碎机电缆的选择校验
破碎机电机持续工作电流为额定电流118A,选用UCP型3×50mm2电缆,
其载流量为173A>118A,合格
5.2按正常运行时的电压损失校验
5.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
5.2.2破碎机支线电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率D=42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
5.2.3变压器的电压损失
2#KBSGZY-1600型移动变电站Rb=0.0045ΩXb=0.0402Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△UZ+△Ub=31.3+24=55.3V<117V故合格
6、转载机的电缆选择、校验
6.1按长时允许载流量选择校验
转载机电机为400KW,持续工作额定电流为244A,选用UPQ型电缆3×95mm2电缆电缆,其载流量为260A>244A。
合格
6.2按正常运行时的电压损失校验
6.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
6.2.2后运输机机头电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率D=42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
6.2.3变压器的电压损失
3#KBSGZY-1600型移动变电站Rb=0.0045ΩXb=0.0402Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△UZ+△Ub=35.7+24=59.7V<117V故合格
6.3按转载机起动时进行校验
转载机起动时系统电流为:
I=1605+2×190=1985A
电机最小允许起动电压为:
起动时变压器的电压损失百分比:
△Ub%=(UR×COSφb+Ux×Sinφb)×β
=(0.5×0.7+4.47×0.714)×1985/770
=7.3(%)
式中:
β—变压器的负荷系数,起动电流与变压器额定电流的比值
起动时变压器的电压损失为:
起动时电缆损失为:
式中:
IQ---实际起动电流。
总电压损失为:
△UQ=△UBQ+△UZQ=87.6+107.7=195.3V
U2e-△UQ=1200-195.3=1004.7V>UQmin=853V合格。
7、皮带运输机电缆选择、校验
7.1按长时允许载流量选择校验
皮带运输机电机为2×315KW,持续工作额定电流:
2×190A,选用UPQ型电缆3×70mm2电缆电缆2条,其载流量为215A>190A。
合格
7.2按正常运行时的电压损失校验
7.2.1允许网络电压损失
△U=1200-(1140×95%)=117V
7.2.2前运输机机头负荷电缆的电压损失为:
式中:
D----导电率D=42.5
Pe---电动机额定功率KW
Kf---负荷系数取1
Lz---支线电缆长度M
η---电动机效率
7.2.3变压器的电压损失
4#KBSGZY-1000型移动变电站Rb=0.0078ΩXb=0.057Ω
式中:
tgφ--cosφ的对应值(cosφ=0.7)
总电压损失为:
△U=△UZ+△Ub=2.9+29=31.9V<117V故合格
7.3按皮带运输机起动时进行校验
运输机起动时两台315KW的电机同时起动,起动时系统电流为:
I=2×1235=2470A
电机最小允许起动电压为:
起动时变压器的电压损失百分比:
△Ub%=(UR×COSφb+Ux×Sinφb)×β
=(0.54×0.7+3.96×0.714)×2470/481
=16.4(%)
式中:
β—变压器的负荷系数,起动电流与变压器额定电流的比值
起动时变压器的电压损失为:
起动时电缆损失为:
式中:
IQ---实际起动电流。
总电压损失为:
△UQ=△UBQ+△UZQ=196.8+22.8=219.6V
U2e-△UQ=1200-219.6=980.4V>UQmin=822V合格。
8、同理计算其它设备电缆
计算出液泵电机250KW选用UPQ型电缆3×50mm2电缆;喷雾泵电机250KW选用UPQ型电缆3×25mm2电缆;绞车电机40KW/25KW选用MY型电缆3×16mm2电缆;绞车电机11.4KW选用MY型电缆3×10mm2电缆。
五、整定计算
1、高压开关整定计算
1.1变电所供1#、2#移变高压开关整定
开关型号为:
BGP9L-6A300A
过载整定:
Iz=Ie=(2×196+2×76+13.3+146.7+118+2×244+2×27.6)/5=273A
即整定为275A
短路整定为6倍:
Izd=6Iz=6×275=1650A
1.2变电所供3#移变高压开关整定
开关型号为:
BGP9L-6A300A
过载整定:
Iz=Ie=(2×190+244+)/5=125A
即整定为125A
短路整定为6倍:
Izd=6Iz=6×125=750A
1.3变电所供4#、5#移变高压开关整定
开关型号为:
BGP9L-6A200A
过载整定:
Iz=Ie=(2×196+46+28+2×244+13)/5=193A
即整定为195A
短路整定为6倍:
Izd=6Iz=6×195=1170A
1.4南采二号变电所总开关整定
总开关型号为:
BGP9L-6A630A
过载整定:
Iz=∑Ie=(275+125+193)×0.8=474A
即整定为470A
短路整定为6倍:
Izd=6Iz=6×470=2820A
2、移动变电站开关整定
2.11#移动变电站高低压开关整定
变压器高压侧采用BGP46—6(II)高压真空配电装置
其过载整定电流为实际负荷电流。
过载整定为98A
短路整定取额定值6倍即Izd=6×98=588A
变压器低压侧采用BXB3-2×400型低压保护箱,低压侧负荷电流:
第一路:
I=244A,第二路:
I=244A
短路整定取6倍.即Izd=6×244=1464A
2.22#移动变电站高低压开关整定
变压器高压侧采用BGP46—6(II)高压真空配电装置
其过载整定电流为实际负荷电流。
过载整定为140A
短路整定取额定值6倍即Izd=6×140=840A
变压器低压侧采用BXB3-2×400型低压保护箱,低压侧采煤机为第一路,2#液泵、破碎机为第二路。
低压侧负荷电流:
第一路:
I=
=556A
第二路:
I=118+27.6=145.6A
短路整定取6倍.即Izd=6×556=3336A,即Izd=6×145.6=873A
低压侧开关整定为:
556A、145A
2.33#移动变电站高低压开关整定
变压器高压侧采用BGP46—6(II)高压真空配电装置
其过载整定电流为实际负荷电流。
过载整定为125A
短路整定取额定值6倍即Izd=6×125=750A
变压器低压侧采用BXB3-2×400型低压保护箱,前部溜子为第一路,转载机为第二路。
低压侧负荷电流:
第一路:
I=2×190=380A
第二路:
I=244A
短路整定取6倍.即Izd=6×380=2280A,即Izd=6×244=1464A
低压侧开关整定为:
380A、244A
2.44#移动变电站高低压开关整定
变压器高压侧采用BGP46—6(II)高压真空配电装置
其过载整定电流为实际负荷电流。
过载整定为105A
短路整定取额定值6倍即Izd=6×105=630A
变压器低压侧采用BXB3-2×400型低压保护箱,将所控皮带机带于一路,液泵控于二路。
低压侧负荷电流:
I=2×190=380A,I=146.7A,
短路整定取6倍.即Izd=6×380=2280A,即Izd=6×146.7=880A
低压侧开关整定为:
380A、146A
2.55#移动变电站高低压开关整定
变压器高压侧采用BGP46—6(II)高压真空配电装置
其过载整定电流为实际负荷电流。
过载整定为5A
短路整定取额定值6倍即Izd=6×15=90A
变压器低压侧采用BXB3-400型低压馈电开关。
低压侧负荷电流:
I=84A
短路整定取6倍.即Izd=6×84=504A
低压侧开关整定为:
84A
3、真空磁力启动器整定
3.1采煤机启动器整定
采煤机采用KBFZ1.1/6组合开关来控制。
过负荷整定:
按煤机电机总额定电流整定
∑Ie=456A
Iz=400A
短路整定:
取8IeIz=8×400=3200A
过载倍数:
整定为6
3.2控前部运输机启动器整定
前部输送机两台315KW电机分别由两台QJZ-400/1140R软启动器控制,其过负荷整定:
按电机额定电流整定
Iz=Ie=190A
短路整定:
取8IeIZd=8×190=1520A
过载倍数:
整定为5
起动时间:
整定为3
切换时间:
整定为8
3.3控后部运输机启动器整定
前部输送机两台400KW电机分别由两台QJZ-400/1140R软启动器控制,其过负荷整定:
按电机额定电流整定
Iz=Ie=244A
短路整定:
取8IeIZd=8×244=1824A
过载倍数:
整定为5
起动时间:
整定为3
切换时间:
整定为8
3.4控转载机电机启动器整定
转载机400KW电机由QJZ-400/1140R软启动器控制,
其过负荷整定:
按电机额定电流整定
Iz=Ie=244A
短路整定:
取8IeIZd=8×244=1952A
过载倍数:
整定为5
起动时间:
整定为5
切换时间:
整定为10
3.5控破碎机电机启动器整定
破碎机采用KBFZ1.1/6组合开关来控制。
过负荷整定:
按电机额定电流整定
Ie=118A
Iz=112A
短路整定:
取8IeIzd=8×112=896A
过载倍数:
整定为6
3.6控乳化液泵启动器整定
采用QJZ-400开关来控制。
过负荷整定:
按电机额定电流整定
Ie=146.6A
Iz=144A
短路整定:
取8IeIzd=8×144=1152A
过载倍数:
整定为6
3.7控喷雾泵启动器整定
采用KBFZ1.1/6组合开关来控制。
过负荷整定:
按电机额定电流整定
Ie=27.6A
Iz=32A
短路整定:
取10IeIzd=10×16=160A
过载倍数:
整定为6
3.8控顺槽胶带机启动器整定
胶带输送机两台315KW电机分别由两台ZJT-200变频开关控制,其过负荷整定:
按电机额定电流整定
Iz=Ie=190A
短路整定:
取8IeIZd=8×190=1520A
过载倍数:
整定为5
额定带速:
整定为3.15
起动时间:
整定为10
切换时间:
整定为15
六、灵敏度校验
1、计算各短路点的最小两相短路电流
短路电流计算数据见附表
2、校验见附表
七、通信、控制
工作面通信、控制采用天津贝
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- 范家梁 煤矿 供电系统 设计
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