2工作面供电系统设计.docx
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2工作面供电系统设计
22052综采工作面供电系统设计
单位:
机电科
设计:
审核:
科长:
机电矿长:
日期:
2010年6月1日
22052工作面供电系统设计书
一、概况
22052综采工作面为枣园煤业的一个工作面,该工作面切眼长155m,回风巷长610m,机巷长610m,煤层最大倾角23度。
采煤方法为综采放顶煤工艺。
二、设备选型
(一)工作面设备选型
1、液压牵引双滚筒采煤机MG132/320-W1台
2、转载机SGZ-730/751部
3、前部刮板输送机SGZ-630/2×1321部
4、后部刮板输送机SGB-630/150C1部
(二)运输顺槽设备选型
1、乳化液泵站BRW200/31.52套
2、可伸缩胶带输送机SSJ-800/2×451部
3、刮板输送机SGZ-630/40T2部
4、回柱绞车JH-51部
5、注水泵BZW-125/162套
6、液压钻ZDY1900S4台
、潜水泵BQW-5.52台
7、照明综保ZBZ-4/1272部
(三)轨道顺槽设备选型
1、无极绳绞车JWB-75J1部
2、瓦斯泵2BEA305-11部
三、电压等级及供电系统设置
(一)22052工作面的电源来自-150变电所,电压为6KV。
根据工作面主要设备的容量与布置情况,采用1140V单种工作电压,其中工作面内综采设备的电压等级为1140V;照明灯及信号、红灯的电压等级为127V。
轨道顺槽绞车、无极绳绞车、瓦斯泵、液压钻机(机巷使用1140V电压)、回柱绞车、水泵等电压等级为660V,照明灯及集中控制的电压等级为127V。
(二)22052工作面设计一趟高压和两趟低压回路供电:
由-150变电所高爆(PJG-200/6)31#开关引一趟6KV高压,为两个移动变电站1000KVA和400KVA提供电源、担负切眼液压泵等主要负荷;由-150变电所500KVA的干式变压器,担负瓦斯泵站、液压钻、水泵、无极绳绞车等负荷,提供660V电源。
(三)正常的瓦斯断电范围是22052工作面及运输、轨道顺槽所有非本安型电气设备,通过-150m变电所内的31#高爆开关和采面的两个移动变电站的低压馈电开关执行断电,实现瓦斯电闭锁。
四、移动变电站与配电点位置的确定
担负22052工作面切眼设备供电的2#、5#移动变电站及其开关装在机巷内移动设备列车上,可随工作面的推进,而移动。
详见设备布置示意图。
五、负荷统计及移动变电站选择
22052工作面供电负荷统计明细表如下:
设备名称
规格型号
电机
台数
额定功率
(KW)
额定电压
(V)
额定电流/启动电流(A)
合计
(KW)
安装地点
采煤机
MG132/320-W
3
320
1140
203/704
1133
工作面
转载机
SZB-730/75
1
75
1140
47.7/290
前部溜
SGZ-630/2×132
2
132
1140
83.9/503
后部溜
SGB-630/2×75
2
75
1140
47.7/290
1#注水泵
BZW-125/16
1
37
1140
30/180
1#乳化液泵
BRW200/31.5
1
125
1140
90/540
2#注水泵
BZW-125/16
1
37
1140
30/180
2#乳化液泵
BRW200/31.5
1
125
1140
90/540
照明综保
ZBZ-4/127
2
4
1140
皮带机
SSJ-800/2×45
2
45
660
30/180
138
运输槽
刮板输送机
SGZ-630/40T
1
40
660
26/156
液压钻机
BZY1900S
4
37
660
41/246
潜水泵
BQW-5.5
2
2×5.5
660
6/36
无极绳绞车
JWB-55J
1
55
660
60/360
回柱绞车
JH-5
1
7.5
660
8/48
对工作面供电系统拟定的原则,选择2台移动变电站,其容量选择如下:
式中
――移动变电站所带全部负荷
――需用系数,
=0.4+0.6
——最大一台电机功率
——平均功率因数
5#移动变电站向工作面前部溜(264KW)、乳化液泵站(125KW)供电,输出电压等级1140V,其需用容量计算值为:
——功率因数,0.85。
选择1台KBSGZY-400/6型移动变电站,其额定容量为400kVA>366.1kVA能够满足要求。
5#移动变电站向采煤机(320KW)、2#乳化液泵(125KW)、后部溜(150KW)、转载机(75KW)、两台注水泵(2×37KW)、,其需用容量计算值为:
——平均功率因数,0.85。
选择1台KBSGZY-1000/6型移动变电站,其额定容量为1000>458.2kVA能够满足要求。
六、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供电系统。
七、高压电缆截面校验
按设计规定,初选MYPTJ-3.6/10-3×50+3×25/3+3×2.5型号的高压电缆,其主芯线截面Ae=50mm2。
电缆长度为实际敷设距离850m。
(一)按照长时允许电流校验
查表得这类电缆的长时允许负荷电流为Iy=180A。
长时负荷电流计算值为:
Ica=Kx×∑PN/√3×UN×cosφ×
=
1138×0.52/(1.732×6×0.75×0.85)=89.3A取100A
式中
——该电缆所担负设备的额定容量,1138kW。
Kx——需用系数,Kx=0.4+0.6
=0.52
Ue——额定电压,6000V。
——平均功率因数,0.85。
——平均效率,0.75。
Ica=100A<Iy=180A,故所选电缆能够满足长时工作发热要求。
(二)按照经济电流密度校验高压电缆截面
Aj=
式中Ij——经济电流密度A/mm2,选Ij=2.25A/mm2。
所选电缆截面能满足使用要求。
八、工作面低压电缆选择及校验
序号
电缆用途
电缆规格
机械强度最小截面(mm2)
长时允许电流(A)
根数
长度(M)
1
采煤机
MCP-1.14-3×50+1×16+4×4
30~50
180
1
370
2
前部溜
前电机:
MCP-1.14-3×35+1×10
16~35
138
2
210
3
后电机:
MCP-1.14-3×35+1×10
2
370
4
后部溜
前电机:
MCP-1.14-3×35+1×6
16~35
138
1
220
5
后电机:
MCP-1.14-3×35+1×6
1
390
6
转载机
MCP-1.14-3×35+1×6
138
1
190
7
注水泵
MCP-1.14-3×35+1×6
138
1
20
8
乳化泵
MCP-1.14-3×35+1×6
138
1
15
9
照明综保
MCP-1.14-3×35+1×6
138
1
10
选择启动负荷最大的2#移动变电站的电缆为例进行校验,其余省略计算过程。
(一)按照正常运行时电压损失校验电缆
1、正常负荷时变压器电压损失百分数为:
式中
——变压器需用容量
——变压器额定容量
变压器内部电阻上压降百分数。
——变压器的短路损耗
变压器内部电抗压降百分数。
——变压器通过额定电流时内部阻抗上压降百分数
=6.5%。
变压器内部电压损失为:
△Ub=△Ub%×E2e/100=1.87×1200/100=22.68V
E2e——移动变电站二次侧额定电压,取值1200V
2、电缆上的电压损失:
变压器和电缆共计损失22.68+125=147.68V小于174V
所选电缆能够满足正常供电需求。
9、短路电流的计算
综采工作面短路电流计算图后附
1、短路回路阻抗计算
因变压器容量较大,又因短路点处于千伏级电网变压比较小,因此高压系统的阻抗不宜忽略。
中央变电所母线前电源系统的电抗为
中央变电所至采区变电所高压电缆的阻抗为(电抗值x0参照铠装电缆选取)R2=r0L2=0.722×0.15=0.108Ω
X2=X0L2=0.063×0.15=0.009Ω
采区变电所至2#移动变电站高压电缆的阻抗为
R3=r0L3=1.18×0.38×0.85=0.381Ω
X3=X0L3=0.063×0.85=0.054Ω
5#移动变电站至移动变电站高压电缆的阻抗为
R4=r0L4=1.18×0.267×0.015=0.005Ω
X4=X0L4=0.061×0.015=0.001Ω
2#高压系统总阻抗为
R=R1+R2+R3=0.108+0.381=0.489Ω
X=X1+X2+X3=0.496+0.009+0.054=0.559Ω
5#高压系统总阻抗为
R=R1+R2+R3+R4=0.108+0.381+0.005=0.494Ω
X=X1+X2+X3+X4=0.496+0.009+0.054+0.001=0.56Ω
折算到2#移动变电站二次侧后的阻抗为
折算到5#移动变电站二次侧后的阻抗为
2#移动变电站变压器的阻抗为
刮板输送机支线电缆阻抗为
R6=r0L6=1.18×0.522×0.38=0.234Ω
X6=X0L6=0.084×0.38=0.312Ω
采煤机支线电缆阻抗为
R7=r0L7=1.18×0.38×0.37=0.166Ω
X7=X0L7=0.081×0.37=0.03Ω
5#移动变电站变压器的阻抗为
2、计算短路电流
S1点短路回路总阻抗
Rs1=R2=0.108Ω
Xs1=X1+X2=0.496+0.009=0.505Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
S2点短路回路总阻抗
Rs2=R2+R3+R4=0.108+0.381+0.005=0.494Ω
Xs2=X1+X2+X3+X4=0.496+0.009+0.054+0.001=0.56Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
S3点短路回路总阻抗
Rs3=R/+R5+Rea=0.018+0.008+0.01=0.036Ω
Xs3=X/+X5=0.02+0.057=0.077Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
S4点短路回路总阻抗
Rs4=R/+R5+Rea+R6=Rs3+R6=0.036+0.234=0.27Ω
Xs4=X/+X5+X6=Xs3+X6=0.077+0.312=0.389Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
S5点短路回路总阻抗
Rs1=RS3+R7=0.036+0.166=0.202Ω
Xs1=XS3+X7=0.077+0.03=0.107Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
S6点短路回路总阻抗
Rs6=R//+R8+Rca=0.108+0.0234+0.01=0.0514Ω
Xs1=X//+X8=0.02+0.142=0.162Ω
最小两相短路电流为
最大三相短路电流为
十、热稳定与开关分断能力校验
同上以2#移动变电站为例进行计算,其余计算过程略。
(一)移变低馈头根据热稳定需要配出的最小电缆截面;
=Id(3)
/c=4076×0.5/93.4=21.8mm2
-开关动作时间;取0.25
c-热稳定系数;取93.4
式中
为低压电缆线路首端发生短路时的三相短路电流。
因此从1#移动变电站引出的电缆为50mm2能够满足要求。
(二)KBSGZY-1000移变KBZ-630低馈头处短路分断电流12.6KA,大于此处三相短路电流8.15kA,能够满足要求。
十一、过流保护整定
(一)高压保护装置中过流保护整定
I=×/(1.732×6×0.75×0.85)
=(749+389)×0.5/(1.732×6×0.75×0.85)
=85.88A取100A
所选高压隔爆型配电装置的额定电流为200A>100A,能够满足要求。
1、过载保护的整定电流倍数取2.75,其动作电流为:
2.75×互感器变比=2.75×
=110A>100A能够满足要求。
2、短路速断保护,按照最大负荷启动时,其余应该运行的负荷已经运行情况下动作电流应为(均折算到6KV侧)
167.6×6+554.99×0.53=1300A
短路整定在考虑重载启动原则,选择参数为7.0
即7.0×
=280A,满足要求。
(二)低压过流保护整定及校验(2#移动变电站为例进行校验)
2#移动变电站低馈头整定:
所选移动变电站低压配电装置的额定电流为630A>303.47A,能够满足要求。
1、过载保护的整定电流倍数取0.75档,其动作电流为:
I=0.75×475.615=356.712A>333.45A能够满足要求。
2、短路速断保护,按照最大负荷启动时,其余应该运行的负荷已经运行情况下动作电流应为:
571.5+380.3=951.865A
——后部溜启动电流150KW
短路整定在考虑重载启动及就近整定原则,选择2档1260A能够满足要求。
3、灵敏系数校验:
K=Id
(2)/(n×Id)=2625/(2×630)=2.08>1.5满足要求
n——速断整定倍数
移动变电站低馈头过流保护整定见下表:
移变
编号
低馈头开关型号
保护
方式
额定
电流
最大负荷电流
最小短路电流
速断保护整定
灵敏系数校验
长时负荷电流
过载整定
电流
主要
负荷
2#
BKZ-400
电子
400
1060
3530
3档/1200
2.94
247
0.7档/280
前部溜
乳化泵
5#
BKZ-630
电子
630
1315
7059
3档/1890
3.73
475
0.8档/504
后部溜乳化泵采煤机转载机
六组合开关过流保护整定见下表:
开关编号
开关型号
保护方式
额定电流
最小短路电流
速断保护整定
灵敏系数校验
长时负荷电流
过载整定电流
负荷名称
2#移变
QBZ-1200
电子
315
2625
1300
2.0
203
220
采煤机
QBZ-1200
电子
200
1267
450
2.81
48
55
后部溜、前电机
QBZ-1200
电子
200
1868
450
4.15
48
55
后部溜、后电机
QBZ-1200
电子
200
4310
180
23.9
24
30
2#注水泵
QBZ-1200
电子
200
4650
540
8.65
80
90
2#乳化泵
5#移变
QBZ-1200
电子
200
2625
540
4.81
84
90
前部溜机尾电机高速
QBZ-1200
电子
200
2625
300
8.75
42
50
前部溜机头电机低速
QBZ-1200
电子
200
3200
540
5.92
84
90
前部溜机头电机高速
QBZ-1200
电子
200
2625
300
8.75
42
50
前部溜机尾电机低速
QBZ-1200
电子
315
3530
540
6.53
80
90
1#乳化泵
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