綜采工作面供電設計及整定計算2

綜采工作面供電設計

及整定計算

牛海明一、工作面負荷統(tǒng)計二、供電系統(tǒng)擬定三、移動變電站的選擇四、高壓電纜的選擇1、電纜截面選擇:按經濟電流密度初選電纜經濟截面2、電纜截面校驗a、按長時允許溫升校驗b、按允許電壓損失校驗c、熱穩(wěn)定性校驗五、低壓電纜的選擇1、按長時允許負荷電流與機械強度要求初選低壓電纜截面2、按允許電壓損失校驗電纜截面六、短路電流計算七、高壓開關整定八、低壓開關整定一、工作面負荷統(tǒng)計：設備名稱電機臺數額定功率(KW)額定電壓(V)額定電流(A)起動電流(A)采煤機5598.511402×1762×985.6工溜2200×211402×125.62×753.6轉載機1132114096.2626.3破碎機1110114080.3522泵站2110660115.6693.6噴霧泵15566059.4386.1皮帶機2125×2660144936絞車711.4×266013.795.9瓦斯泵290×2660102.7616.2

92308工作面電源取至500m外92盤區(qū)變電所，電源電壓為6KV，工作面用電設備采用660V和1140V兩種電壓等級供電，煤電鉆及照明采用127V電壓供電。根據供電系統(tǒng)擬定原則初步擬定以下供電系統(tǒng)：由工作面高壓隔爆配電裝置向三臺移動變電站饋出6KV高壓電源，再由移動變電站向工作面各用電負荷供出所需不同等級的低壓電源。1#移動變電站負責為進風巷第一、二部伸縮膠帶運輸機(125KW)、乳化液泵站(110KW)及噴霧泵站(55KW)供電；2#移動變電站負責為工作面采煤機(598.5KW)供電；3#移動變電站為工作面刮板運輸機200KW)、轉載機(132KW)及破碎機(110KW)及供電。回風絞車及瓦斯抽風系統(tǒng)660V電源由92盤區(qū)變電所提供。詳見《92308綜采工作面供電及接地系統(tǒng)圖》。

二、供電系統(tǒng)擬定根據擬定的供電系統(tǒng)計算三臺移動變電站的容量分別為1、1#移動變電站需用容量計算(膠帶運輸機、泵站及噴霧泵站):因此，1#移動變電站選用KBSGZY-500型移動變電站。其額定容量：Kx—需用系數∑Pe—所帶設備額定功率之和COSφpj—加權平均功率因數，取COSφpj＝0.7；（綜采技術手冊P1433）三、移動變電站的選擇滿足使用要求。2、2#移動變電站需用容量計算(采煤機):因此，2#移動變電站選用PF4-750型移動變電站。其額定容量為：3、3#移動變電站需用容量計算(刮板運輸機、轉載機及破碎機):因此，3#移動變電站選用PF4-750型移動變電站。其額定容量為：滿足使用要求。滿足使用要求。

1、從92盤區(qū)變電所到92308工作面進風高壓開關6KV高壓電纜的選擇：（1）電纜截面選擇按經濟電流密度初選電纜經濟截面：SJ

=Ifh/J(經濟電流密度：導線截面影響線路投資和電能損耗，為了節(jié)省投資，要求導線截面小些；為了降低電能損耗，要求導線截面大些。綜合考慮，確定一個比較合理的導線截面，稱為經濟截面積，與其對應的電流密度稱為經濟電流密度。經濟電流密度就是使輸電導線在運行中，電能損耗、維護費用和建設投資等各方面都是最經濟的。根據不同的年最大負荷利用小時數，選用不同的材質和每平方毫米通過的安全電流值。四、高壓電纜的選擇經濟電流密度按年最大負荷利用時間/h電纜：

3000h以內鋁1.92A/mm2

銅2.50A/mm23000~5000h鋁1.73A/mm2

銅2.25A/mm25000h以上鋁1.54A/mm2

銅2.00A/mm2架空線路：

3000h以內鋁1.65A/mm2

銅3.00A/mm2

3000~5000h鋁1.15A/mm2

銅2.50A/mm25000h以上鋁0.90A/mm2

銅1.75A/mm2經濟電流密度：J=2.25其年最大負荷利用小時數為5000小時所以經濟截面：取電纜標準截面Sjb=50mm2因此初選MYPTJ-6-3×50+1×25型礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜，其主芯線截面為S=50mm2。長時工作電流Ifh：（綜采技術手冊P1436）（2）電纜截面校驗

a、按長時允許溫升校驗：在環(huán)境溫度+25°C時，

Iy=173A＞Ig=137.2A

導體長期允許電流是根據熱平衡來計算的，也就是導體在通過電流時產生的熱量和工作環(huán)境中散失掉的熱量相等時，導線的溫度最高不能超過某一限定值時導體通過各電流。這一限定值會根據環(huán)境的不同來選擇，例如導體表面附著有絕緣材料時，不能超過絕緣材料的允許溫度；b、按允許電壓損失校驗：從工業(yè)廣場35kv變電所至二水平中央變電所6KV－120mm2-1800m，高壓電纜電壓損失：K——每兆瓦公里負荷距電纜中電壓損失的百分數；(煤礦電工手冊第二分冊下P352)P——電纜輸送的有功功率；L——電纜長度從二水平中央變電所到92盤區(qū)變電所6KV－95mm2-1700m，高壓電纜電壓損失：從92盤區(qū)變電所到92XXX工作面06-025#高開6KV－50mm2-500m，高壓電纜電壓損失：從工業(yè)廣場35Kv變電所到92308工作面高壓開關處6KV高壓電纜電壓總損失：

ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％=5.4％＜7％c、熱穩(wěn)定性校驗：從地面35KV變電所至92308工作面高壓開關進線側三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流：92308工作面高壓開關進線側接口阻抗：最大運行方式下：Xmax=1.6568+0.08×0.5=1.6968最小運行方式下：Xmin=1.7068+0.08×0.5=1.7468最大運行方式下：最小運行方式下：按工作面高開高壓進線側的三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流進行電纜熱穩(wěn)定校驗：Sdmin——電纜的最小熱穩(wěn)定截面，mm2；C——熱穩(wěn)定常數，取93.4；（煤礦電工手冊第二分冊下P350）Tjmax——短路電流可能存在的最大假想時間，取0.25S。（綜采技術手冊P1471）故所選MYPTJ-6-3×50+1×25型礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜，滿足使用要求。

2、從92308工作面高壓開關到PF4-750移變的電纜選擇（按3#移變選擇）。（1）電纜截面選擇初選MYPTJ-6-3×50+1×25型礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜，其主芯線截面為S=50mm2（選擇方法同上）。（2）電纜截面校驗a、按長時允許電流校驗：在環(huán)境溫度+25°C時，Iy=173A＞Ig=137.2Ab、按允許電壓損失校驗：（3）熱穩(wěn)定性校驗：從地面35KV變電所至92308工作面3#移變高壓進線側三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流：按移變高壓進線側的三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流進行電纜熱穩(wěn)定校驗：故所選MYPTJ-6-3×50+1×25礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜滿足使用要求。電壓總損失：ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％+ΔU4％=6.006％＜7％五、低壓電纜的選擇負荷名稱機械強度要求最小截面(mm2)長時負荷電流(A)長時負荷電流要求最小截面(mm2)初選電纜截面(mm2)備注采煤機35～552×1762×702×95運輸機16～352×125.62×352×70轉載機96.22550破碎機80.31650皮帶機1445050乳化液泵115.62550噴霧泵59.41050絞車13.746瓦斯泵102.725501、按長時允許負荷電流與機械強度要求初選低壓電纜截面：電纜干線按不小于上述所選負荷支線截面選擇。2、按允許電壓損失校驗電纜截面：

a、1#變壓器第一路負荷（順槽一部125KW皮帶機）低壓電纜截面校驗低壓電網允許電壓損失：綜采工作面設備可以允許正常運行電壓損失不超過額定電壓10％

ΔUy=E2e－0.9Ue（綜采技術手冊P1437）

E2e——變壓器二次額定電勢,V

Ue——電網額定電壓，V660V電網：ΔUy=690－0.9×660＝96V1140V電網：ΔUy=1190－0.9×1140＝164Vb、第一路負荷支線電纜電壓損失：c、變壓器內部電壓損失：（綜采技術手冊P1438）β——變壓器負荷系數；ΔP——變壓器短路損耗（綜采技術手冊P1524）變壓器內部電壓損失：變壓器內部電阻壓降百分數；——變壓器內部電抗壓降百分數；Ud——變壓器通過額定電流時內部阻抗壓降百分數；d、第一路負荷干線電纜許電壓損失：第一路負荷干線電纜要求最小截面：D——銅電纜芯線導電系數，D=42.5m/Ω·mm2因此1＃變壓器第一路負荷所選干線、支線電纜滿足使用要求。其余低壓電纜按上述方法進行校驗，滿足使用要求。（綜采技術手冊P1462）1、1#變壓器二次側出口處的兩項短路電流Id1計算：變壓器二次電壓690V，容量500kVA，系統(tǒng)短路容量按100MVA計算；根據《煤礦井下低壓電網短路保護裝置的整定細則》附錄二表1，根據三相短路容量計算的系統(tǒng)電抗值系統(tǒng)電抗Xx=0.0048Ω6kV電纜：Lg=0.5km；查附錄二表2得，R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km；

六、短路電流計算

Sk（MVA）V1015202530405010040069012000.0160.04760.14400.01070.03170.09600.0080.02380.07200.00640.0190.05760.00530.01590.04800.0040.01190.03600.00320.00950.02880.00160.00480.0144截面mm2162535507095120150R1.2870.8240.5880.4120.2940.2170.1920.137X0.0940.0850.0780.0750.0720.0690.0680.066高壓電纜電阻、電抗：Rg=0.412×0.5km=0.206ΩXg=0.075×0.5km=0.0375Ω變壓器電阻、電抗：Rb1=0.0068Ω，Xb1=0.0427Ω，煤礦整定計算實施細則P98∑R=Rg/Kb12+Rb1=0.206/8.72+0.0068=0.0095Ω∑X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0048+0.0375/8.72+0.0427=0.048ΩKb1——變壓器變壓比，Kb1=8.71.1一部DSP-1063/1000皮帶機電機處的短路電流Id4計算：計算參數：電纜MY70mm2，Lz1=0.5km；MY50mm2，Lz2=0.006km；查得：MY70mm2電纜電阻、電抗為R0=0.315Ω/km，X0=0.078Ω/km；MY50mm2電纜電阻、電抗為R0=0.448Ω/km，X0=0.081Ω/km；Rz1=0.315×0.5＝0.1575Ω，Xz1＝0.078×0.5＝0.039ΩRz2=0.448×0.006＝0.0027Ω，Xz2＝0.081×0.006＝0.0005Ω∑R=0.0095+0.1575＋0.0027＝0.17Ω∑X=0.048+0.039＋0.0005＝0.0875Ω1.2、一部DSP-1063/1000皮帶機卷帶電機處的短路電流Id5計算：計算參數：電纜MY70mm2，Lz1=0.502km；MY16mm2，Lz2=0.002km；MY6mm2，Lz3=0.035km；MY16mm2電纜電阻、電抗為R0=1.37Ω/km，X0=0.09Ω/km；MY6mm2電纜電阻、電抗為R0=3.69Ω/km，X0=0.095Ω/km；

—計算方法同I1.3、二部DSP-1063/1000皮帶機電機處的短路電流Id6計算：計算參數：電纜MY70mm2，Lz1=0.051km，MY50mm2，Lz2=0.006km；1.4、二部DSP-1063/1000皮帶機卷帶電機處的短路電流Id7計算：計算參數：電纜MY70mm2，Lz1=0.052km；MY16mm2，Lz2=0.002km；

MY6mm2，Lz3=0.035km；1.5、3#乳化液泵電機處的短路電流Id8計算：計算參數：電纜MY70mm2

，Lz1=0.018km；MY50mm2

，Lz2=0.02km；1.6、2#噴霧泵電機處的短路電流Id9計算：計算參數：電纜MY70mm2，Lz1=0.02km；MY50mm2，Lz2=0.008km；I=6409.8A

I=5789.17AI=2062.33AI=6111.9A

2、2#變壓器二次側出口處的短路電流Id2計算：變壓器二次電壓1200V，容量750kVA，系統(tǒng)短路容量按100MVA計算；根據《煤礦整定計算實施細則》附錄二表1，系統(tǒng)電抗Xx=0.0144Ω6kV電纜：Lg2=0.505km；R0

=0.412Ω/km，X0

=0.075Ω/km；高壓電纜電阻、電抗：Rg=0.412×0.505=0.208ΩXg=0.075×0.505=0.0379Ω變壓器電阻、電抗：Rb1=0.0111Ω,Xb1=0.11695Ω,∑R=Rg/Kb12+Rb1=0.208/52+0.0111=0.0194Ω∑X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0379/52+0.11695=0.133Ω2.1、采煤機切割電機處的短路電流Id10計算：兩趟MYP95mm2電纜并聯，Lz1=0.361km，7型95mm2，Lz2=0.25km；

I=2472.41A2.2、采煤機行走電機處的短路電流Id11計算：兩趟MYP95mm2電纜并聯，Lz1=0.361km；MYP70mm2，Lz2=0.01km；BP70mm2，Lz3=0.26km；

I=2251.67A3、3#變壓器二次側出口處的短路電流Id3計算：變壓器二次電壓1200V，容量750kVA，系統(tǒng)短路容量按100MVA計算；查煤礦整定計算細則附錄二表1，系統(tǒng)電抗Xx=0.0144Ω6kV電纜：Lg3

=0.51km；R0=0.412Ω/km，X0

=0.075Ω/km；高壓電纜電阻、電抗：Rg=0.412×0.51=0.21ΩXg=0.075×0.51=0.0383Ω變壓器電阻、電抗：Rb1=0.0111Ω，Xb1=0.11695Ω,∑R=Rg/Kb12+Rb1=0.21/52+0.0111=0.0195Ω∑X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0383/52+0.11695=0.133Ω3.1破碎機電機處的短路電流Id12計算：兩趟MYP70mm2并聯，Lz1=0.363km，MYP50mm2，Lz2=0.05km；

I=2638.3A3.2轉載機電機處的短路電流Id13計算：兩趟MYP70mm2并聯，Lz1=0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.03km；

I

=2725.38A3.3SGZ-730/400刮板運輸機機尾處電機的短路電流Id14計算：兩趟MYP70mm2并聯，Lz1=0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.25km；

I=1963.64A

4、瓦斯泵站最遠端的電機短路電流Id15計算：MY70mm2,Lz1=0.382km；MY50mm2,Lz2=0.015km；

I=1718A5、回風絞車最遠端的電機短路電流Id16計算：MY70mm2,Lz1=1.54km；MY6mm2,Lz2=0.003km；

I=653.31A七、高壓開關整定2、過載延時保護整定所選BGP9L-6型礦用高壓隔爆配電裝置的電流互感器變流比為200/5=40，過載延時保護整定：IⅢz=192.46/40=4.81A 實際整定取IⅢz=5A過載延時時間整定：取0.5s；3、短路速斷保護整定按最大電動機啟動，其它電機正常運行時來考慮，其計算整定電流為：1、最大負荷電流為取I=12A，則動作電流：Idz=12×40=480A4、靈敏系數校驗按3#移動變電站二次出線端的最小兩相短路電流來校驗，其靈敏系數為：5、高開實際整定值為

IⅢz=5A 過載延時0.5s

IⅠz=12A 靈敏度為：K1=1.86，滿足要求；1、1#BKD20-400Z饋電開關過流、短路保護整定：

DSP-1063/1000型皮帶機（125KW）電機的額定電流為：Ie=144A,額定啟動電流IQe=936A，張緊絞車（4KW），Ie=5.4A；

過流整定：

I算LZ=ΣIe=144+5.4=149.4A，實際整定取ILZ=150A；

短路整定：

I算dZ=IQe+KXIe/ILZ=(936+0.96×5.4)/150=6.27倍，實際取Idz=7倍

靈敏度校驗：

K1=Id4/Idz=1803.96/7×150=1.72＞1.5，滿足靈敏度要求；

（5#）饋電開關整定同上。

2、9#BKD20-400Z饋電開關過流、短路保護整定：

RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的額定電流為：Ie=115.6A，額定啟動電流：IQe=693.6A，WPZ-320/6.3型噴霧泵（55KW）的額定電流為：Ie=59.4A；

過流整定：I算LZ=ΣIe=115.6+59.4=175A，實際整定取ILZ=180A，

短路整定：I算dZ=(IQe+KXΣIe)/ILZ=693.6+59.4/180=4.18倍，實際整定取Idz=5倍；

靈敏度校驗：K1=Id8/Idz=6111.9/5×180=6.79＞1.5，滿足靈敏度要求。八、低壓開關整定6、12#QBZ-200低壓開關的過流、短路保護整定：RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的額定電流為：Ie=115.6A，過流整定：I算LZ≤Ie=115.6A，實際整定取ILZ=120A，短路整定：Idz=8倍；靈敏度校驗：K2=Id8/Idz=6111.9/8×120=6.37＞1.2滿足靈敏度要求,（10#、11#）QBZ-200低壓開關過流、短路保護整定值同上。7、14#QBZ-80低壓開關的過流、短路保護整定：WPZ320/6.3型噴霧泵（55KW）的額定電流為：Ie=59.4A，過流整定：I算LZ≤Ie=59.4A，實際整定取ILZ=60A，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id9/Idz=6409.8/8×60=13.35＞1.2，滿足靈敏度要求；（13#）QBZ-80低壓開關過流、短路保護整定值同上。8、15#QBZ-400/1140低壓開關的過流、短路保護整定：MG250/600-AWD型采煤機切割電機（2×250KW）額定電流為：Ie=176A,調高電機（18.5KW）的額定電流為：Ie=12A；過流整定：I算LZ≤ΣIe=（2×176）×0.9+12=328.8A，實際整定取ILZ=320A，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id10/Idz=2472.41/8×320=0.97＜1.2，小于靈敏度系數，靠過載延時進行保護。9、16#QBZ-400/1140低壓開關過流、短路保護整定：MG250/600-AWD型采煤機行走電機380V（2×40KW）額定電流為：Ie=72A,折算至1140V其額定電流為：Ie=24A，過流整定：I算LZ≤ΣIe=2×24=48，實際整定取ILZ=50，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id11/Idz=2251.67/8×50=5.63＞1.2，滿足靈敏度要求；10、17#BQD23-315/1140低壓開關的過流、短路保護整定：PCM-110型破碎機（110KW）的額定電流為：Ie=80.3A，過流整定：I算LZ≤Ie=80.3，實際整定取ILZ=80，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id12/Idz=2638.3/8×80=4.12＞1.2滿足靈敏度要求。11、18#BQD23-315/1140低壓開關的過流、短路保護整定：SZB-764/132A型轉載機（132KW）的額定電流為：Ie=96.2A，過流整定：I算LZ≤Ie=96.2，實際整定取ILZ=100，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id13/Idz=2725.38/8×100=3.4＞1.2，滿足靈敏度要求；12、19#QJZ-2×200/1140雙速開關過流、短路保護整定：SGB-730/400型運輸機（2×100/200KW）的額定電流為：Ie=2×90.8/125.6A過流整定：低速單路I算LZ≤Ie=90.8A，實際整定取單路ILZ=90，高速單路I算LZ≤Ie=125.6A，實際整定取單路ILZ=130，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id14/Idz=1963.64/8×90=2.73＞1.2，滿足靈敏度要求；13、20#QBZ-200低壓開關的過流、短路保護整定：ZWY-60/90型瓦斯泵站（90KW）的額定電流為：Ie=102.7A，過流整定：I算LZ≤KXΣIe=102.7A，實際整定取ILZ=110A，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id15/Idz=1718/8×110=1.95＞1.2，滿足靈敏度要求；（21#、22#）QBZ-200低壓開關過流、短路保護整定值同上。14、23#QBZ-200低壓開關的過流、短路保護整定：JD-11.4型調度絞車7部（11.4KW）額定電流為：Ie=13.7A，過流整定：I算LZ≤KXΣIe=0.5×7×13.7=47.95A，實際整定取ILZ=50A，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id16/Idz=653.31/8×50=1.63＞1.2，滿足靈敏度要求；15、31#QBZ-80低壓開關的過流、短路保護整定：JD-11.4型調度絞車（11.4KW）額定電流為：Ie=13.7A，過流整定：I算LZ≤Ie=13.7A，實際整定取ILZ=30A，短路整定：Idz=8倍靈敏度校驗：K2=Id16/Idz=653.31/8×30=2.72＞1.，滿足靈敏度要求；（25~30#）QBZ-80低壓開關過流、短路保護整定值同上。九、移變低壓側饋電開關整定1、1#KBSGZY-500KVA變壓器低壓側BKD

-500/1140總饋電開關整定：過載整定(倍)：實際整定：n1=0.6（低壓總饋電開關額定電流Ie=500A）；短路整定(倍)：實際整定：n2=3靈敏度校驗：K1=Id1/Idz=7050.77/3×500=4.7＞1.5，滿足靈敏度要求；2、2#PF4-750KVA變壓器低壓側TEL2總饋電開關整定：過載整定(A)：IZ=KX·ΣIe=（2×176+2×24+12）+0.9=370.8A；實際整定：Ilz=380A（低壓總饋電開關額定電流Ie=400A）；短路整定(倍)：實際整定：n2=6靈敏度校驗：K1=Id2/Idz=4468.37/6×380=1.96＞1.5滿足靈敏度要求。3、3#PF4-750KVA變壓器低壓側TEL2低壓開關整定：過載整定(A