雨的印记钢琴曲李闰珉:综采工作面供电设计说明书

一、工作面概况
Ⅱ726里综采工作面是Ⅱ2采区七层煤的一个综采工作面，该工作面日产1360吨，煤厚2.08米。总安装长度1596米，其中切眼长170米，里机巷长366米，外机巷长750米，运斜长180米,联巷长130米。工作面支护选用ZY3800/13/28型综采支架，采煤机选用MG－300/700WD型，工作面车选用SGZ－764/2×315型。外机巷安装DSJ100/100/2×125型皮带机一台、里机巷安装SDJ-150P/2×75型皮带机一台、转载机使用SZZ－764/160 型，运斜、联巷各安装SDJ-150P型皮带机一台，安装 BWR－400/31.5型乳化泵站和 BPW－315/6.3型喷雾泵站各一套，通讯控制采用KTC－2 型。移变、乳化泵站、喷雾泵等安设在Ⅱ726里段外机巷600米处联巷内，工作面设备控制开关集中安设在里机巷，这样可便于检修和管理，供电电源来自Ⅱ2水平变电所。运斜、联巷皮带机由Ⅱ2水平变电所单独供电。
根据工作面地质情况和我矿实际情况，两班生产、一班检修，每班运行时间按6小时计算，考虑20%的富裕系数，则输送设备运输能力为
吨
根据以上计算结果，设备运输能力验算如下表：
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
液压支架
ZY3800/13/28
架
113
2
工作面车
SGZ764/2*315
台
1
A=1000T/h
3
采煤机
MG—700/300WD
台
1
4
外机巷皮带
DSJ100/100/2*125
台
1
A=1000T/h
5
里机巷皮带
SDJ—150P
台
1
A=630T/h
6
转载机
SZZ—764/160
台
1
A=1000T/h
7
破碎机
LPM—1000
台
1
A=1000T/h
8
乳化液泵
BRW—400/31.5
台
2
9
喷雾泵
BPW—315/6.3
台
2
二、供电系统的选择确定
根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，确定采用移动变电站对该工作面供电，供电电源来自Ⅱ2水平变电所，供电方式采用干线、辐射混合式。
根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，移动变电站位置选择安设在Ⅱ726里段外机巷600米处联巷内，高压电缆从Ⅱ2水平变电所、Ⅱ724里下段运斜、Ⅱ726里段外机巷敷设，低压电缆沿机巷敷设。
三、负荷统计及移动变电站选择
1、工作面系统用电负荷统计
根据工作面设备选型配置情况，该工作面系统用电负荷统计
如下表：
名称
型号
电机台数
额定功率（KW）
额定电压（KV）
额定电流（A）
额定功率因数
采煤机
MG—700/300
1
700
3.3
150
0.91
输送机
SGZ—764/2*315
2
315
3.3
66
0.93
SDJ—150P
2
75
1.14
48
0.93
DSJ100/100/2*125
2
125
1.14
80
0.90
乳化泵
BRW—400/31.5
2
250
3.3
53
0.91
喷雾泵
BPW--630/6.3
2
45
1.14
28.8
0.91
破碎机
LPM—1000
1
110
1.14
70
0.93
转载机
SZZ--764/160
1
160
1.14
102
0.91
本系统供电设备额定功率之和为：
∑P=700＋2×315＋2×250＋2×125＋160＋110＋2×75＋2×45=2590KW
2、移变容量计算与选择
移变容量计算：
式中：     S----工作面电力负荷视在功率，KVA；
----变压器所带的总负荷，KW；
----加权功率因数；查表综采面加权平均功率因数cosΨdj取0.7。
----需用系数，采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需用系数为：
2、移变选择：
根据以上计算，选用二台移变负责该面供电，3300V系统采用一台KSGZY-2000/6型矿用移动变电站分别对采煤机和工作面车及乳化液泵供电； 1140V系统采用一台KSGZY-800/6型矿用移动变电站对里、外机巷输送机和喷雾泵供电。
容量验算如下：
1#移变KSGZY-2000/6型(6/3.45KV):
需用系数：
设备总功率：∑P=700＋2×315＋2×250=1830KW
故移变容量为
因SB＜Se=2000KVA，该移变选择符合要求。
2#移变KSGZY-800/6型(6/1.2KV)：
设备总功率：∑Pe=760KW
查表KX取0.5，cosPdj取0.7
故移变容量计算为：
因SB＜Se=800KVA，该移变选择符合要求。
四、电气设备的选型
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
KE3002
3300
300
工作面车
KE3002
3300
300
皮带机
QJZ—400/1140
1140
400
乳化泵
KE3002
3300
300
转载机
QJZ—400/1140
1140
400
破碎机
QJZ—400/1140
1140
400
喷雾泵
QJZ—400/1140
1140
400
五、高压电缆截面选择与效验：
1、根据高压电缆的敷设路线及设计规定，确定选用MYPTJ型70 mm2
、6KV的矿用电缆，长度为1000米，长时允许工作电流为245A。
2、计算电缆负荷最大工作电流：
＜245A
3、按经济电流密度效验高压电缆截面
mm2
式中    ----一般矿井采区年利用小时数为3000～5000小时，选铜芯电缆，其经济电流密度Jj查表取2.25。
4、按短路时热稳定条件校验高压电缆截面：
＜70 mm2
式中    tj----瞬时动作时间，取0.25
c----热稳定系数，铜芯电缆取93.4
Id（3） ----三相短路电流，查表短路容量为75MVA，额定电流为6KV时取7200A。
5、按电压损失校验电缆截面：
A、高压配电线路允许电压损失取5%，则
ΔUy=5%Ue=5%×6000=300V
B、线路实际电压损失为：
式中：L ----电缆长度，m；
D ---- 电导率，铜取53；
S ----. 电缆截面，mm2
ΔU＜ΔUy，电压损失符合要求。
六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算
1、按长时允许负荷电流与机械强度要求进行支线电缆截面选择：
支线电缆截面选择是按满足机械强度要求的最小截面来选择，再按长时允许工作电流来校验，因此支线电缆选择结果如下：
采煤机：
支线电缆选用一根MCPT型50mm2、3.3KV的煤机专用电缆，其长时允许工作电流为173A，大于煤机额定工作电流150A，电缆长度为300m。
工作面刮板机：
支线选用MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电66A，支线电缆长度分别为100m、280m各二根
乳化泵：
支线选用2根MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流53A，2根支线长度均为15m。
喷雾泵：
支线选用2根MYP型16mm2、1.14KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为85A，大于电机额定工作电流28.8A，2根支线长度均为15m。
转载机：
支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流102A，长度为50m。
破碎机：
支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流70，长度为50m。
外机巷皮带机：
支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流80 A，2根支线长度均为15m。
里机巷皮带机：
支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流48 A，2根支线长度均为15m。
工作面照明：
电缆选用MDJP型2.5mm2的矿用电缆。
2、按允许电压损失选择干线电缆截面：
1#移变
KSGZY-2000/6型(6/3.45KV)
L1
L2
2
L3
乳化泵
2×250KW
采煤机
700KW
工作面车
2×315KW
KSGZY-2000、6/3.45KW
根据巷道设备布置情况，电缆长度确定如下：
L1=520m     L2=480m    L3=30m
L1、L2、L3段电缆均选用MYPT—1.9/3.3KV型70mm2的矿用橡套电缆，其长时允许工作电流为215A。
电流计算如下：
L1段     Ie=2×66=132A<215A    合格
L2段     Ie=150A<215A    合格
L3段     Ie=2×53=106A<215A    合格
电压损失效验：
A：变压器电压损失：
查移变目录表可知：
负载损耗
变压器二次侧额定电压
变压器二次侧额定电流
变压器额定容量
变压器绕组电抗压降百分值
因此,变压器每相电阻
变压器每相电抗
该变压器的KX=0.63, cosΨdj =0.7(tgΨdj =1.02)
故该变压器电压损失为：
B:支线电压损失：
工作面车路：
采煤机路：
乳化泵路：
C:干线电压损失：
工作面车路：
采煤机路：
乳化泵路：
D：总电压损失：
工作面车路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=26.76＋15.83＋104.77=147.36V<330V
采煤机路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.44＋26.39＋104.77=158.6V<330V
乳化泵路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=1.23＋0.67＋104.77=106.67V<330V
故电缆截面选用合格。
3、按启动条件校验所选干线电缆截面
根据电工学理论，电动机启动时末端电压不小于0.7Ue，则启动允许电压损失值为：
Uay=U2e－0.7Ue=3450－0.7×3300=1140 V ；
①煤机启动电压损失校核
煤机在最低电压启动时，其启动电流值为：
IQ= IQe=0.7×6×150=630 A ；
a.支线电压损失：启动时功率因数按0.5计算。
V；
b.干线电压损失：
V
c.变压器电压损失：
=
= 367.９7 V；
d.起动电压损失：
V
因为 V，故煤机启动电压损失符合要求，电缆选用合格。
②工作面车启动电压校核
工作面车在最低电压启动时，其启动电流为：
A
a.支线电压损失：
V
b.干线电压损失：
V；
c.变压器电压损失：
=342.28 V；
d.启动电压损失：
V；
因为 V，故前部车启动电压损失符合要求，其电缆截面符合要求。
2#移变KSGZY-800/6型(6/1.2KV)：
2×45KW
2×75KW
2×125KW
L3
L1
160+110KW
L4
L2
KSBZY-800、6/1.2KV
根据巷道、设备布置情况，电缆长度确定如下:
L1=20m  L2=600m  L3=520m  L4=15m   因此最远点设备负荷不大,先按电流来选择电缆截面,然后用允许电压损失来校验.
L1段     Ie=2×80＋2×48=256A<285A
选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆
L2段     Ie=2×80=160A<285A
选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆
L3段    Ie=70＋102=172A<285A
选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆
L4段 Ie=2×28.8=57.6A<113A
选用MYP型35㎜2、1140V 的矿用橡套电缆
电压损失校验:
A：变压器电压损失：
查移变目录表可知：
Rb=0.0135,Xb=0.1072,该变压器的KX=0.5, cosΨdj =0.7(tgΨdj =1.02)
故该变压器电压损失为
B:支线电压损失：
转载机路：
皮带机路：
喷雾泵路：
C:干线电压损失：
转载机路：
皮带机路：
喷雾泵路：
D：总电压损失：
转载机路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=24.63＋4.16＋40.95=69.74V<117V
皮带机路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.53＋1.36＋40.95=69.84V<117V
喷雾泵路
ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=0.53＋0.768＋40.95=42.248V<117V
故电缆截面选用合格。
七、短路电流计算
1、3.3KV短路电流计算：
A、取变电所母线短路容量为75MVA，则
XX=U2P/S=6.32/75=0.5292Ω
折算到3.3KV侧  XX=（3.45/6.3）2×0.5292=0.1587Ω
B、高压电缆（70㎜2、6KV）       L=1000M=1KM
R0=0.304Ω       X0=0.0612Ω
因此R,=0.304×1=0.304   X,=0.0612×1=0.0612
折算到3.3KV侧  R=（3.3/6）2×0.304=0.09196Ω
X=（3.3/6）2×0.0612=0.01851Ω
C、2000KVA移动变电站的阻抗
RB=0.02827Ω         XB=0.2663Ω
D、设备负荷支线阻抗
工作面车： 35㎜2、L=0.28KM   R0=0.683Ω/km  X0=0.084Ω/km
所以      R=0.28×0.683=0.19124Ω
X=0.28×0.084=0.02352Ω
采煤机：50㎜2、L=0.3KM  R0=0.491Ω/km  X0=0.081Ω/km
所以      R=0.3×0.491 =0.1473Ω                      X=0.3×0.081 =0.0243Ω
乳化泵：35㎜2、L=0.015KM   R0=0.683Ω/km X0=0.084Ω/km           所以      R=0.015×0.683=0.01025Ω
X=0.015×0.084=0.00126Ω
E、设备干线阻抗
工作面车：70㎜2、L=0.52KM   R0=0.346Ω/km  X0=0.078Ω/km
所以      R=0.52×0.346 =0.17992Ω
X=0.52×0.078=0.04056Ω
采煤机：70㎜2、L=0.48KM   R0=0.346Ω/km  X0=0.078Ω/km
所以      R=0.48×0.346 =0.16608Ω
X=0.48×0.078=0.03744Ω
乳化泵：70㎜2、L=0.03KM   R0=0.346Ω/km  X0=0.078Ω/km
所以      R=0.03×0.346=0.01038Ω
X=0.03×0.078=0.00234Ω
F、短路电流计算
D01:移变低压侧
ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663=0.44351Ω
ΣR=0.09196+0.02827=0.12023Ω
D1:工作面车机尾
ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.02352＋0.04056=0.50759Ω
ΣR=0.09196＋0.02827＋0.19124＋0.17992 =0.49139Ω
D2：采煤机
ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.0243＋0.03744=0.50525Ω
ΣR=0.09196＋0.02827＋0.1473＋0.16608 =0.43361Ω
D3: 乳化泵:
ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.00126＋0.00234=0.44711Ω
ΣR=0.09196＋0.02827＋0.01025＋0.01038=0.14086Ω
2、1140V系统短路电流计算
A：系统电抗换算长度：
变压器二次侧电压1200V，系统短路容量按75MVA计算，查《系统电抗换算长度》表可知LX=47.475m。
B、高压电缆折算长度：
高压电缆选用MYJV22—8.7/10KV型70mm2、6KV的矿用电缆，长度为L=1000M,查《6KV电缆至下列电压换算系数》表可知，换算系数K=0.0027，则高压电缆的折算长度为Lg=0.027×1000=27m
C、低压电缆换算长度：
Ld=电缆长度×换算系数
D、短路点换算长度：
L=Lx+Lg+Ld
E、根据各短路点换算长度的计算结果，查出各短路点两相最小短路电流值如下：
d02
L02=47.475+27=74.475m，
=4841A
d1
L1=74.475+0.53×620+3.01×2=409.095m，
=2476A
d2
L2=74.475+0.53×20+0.73×150=194.575m，
=3730A
d3
L3=74.475+0.53×525=352.725m
=2705A
d4
L6=74.475+0.53×520+1.37×50=522.575m
=2072A
d5
L6=74.475+1.37×15=95.025m
=4643A
八、开关分断能力效验：
高低压开关分断能力效验
编号
开关型号
额定电流（A）
设备工作电流（A）
效验结论
1
BGP30—6KV
300
233
合格
2
KE3002   3.3KV
300
132
合格
3
KE3002   3.3KV
300
150
合格
4
KE3002   3.3KV
300
106
合格
5
QJZ—400/1140
400
96
合格
6
QJZ—400/1140
400
160
合格
7
BZX—4/1140
机巷照明、信号
8
QJZ—400/1140
400
102
合格
9
QJZ—400/1140
400
70
合格
10
QJZ—400/1140
400
28.8
合格
11
QJZ—400/1140
400
28.8
合格
注：高压开关开断能力校验，本面用高压配电装置，开断能力为10KA，大于变电所短路电流7600A，满足开断能力要求。
九、过电流保护装置的整定计算与效验：
1、高压开关过电流保护的整定：
1）工作面的高压最大负荷电流为
所选矿用高压配电装置的额定电流为300A，大于工作面变压器最大负荷电流。
2）过载保护的整定动作电流为
3）控制该面高压开关型号为BGP30-6，额定电流为300A，整定如下：
根据以上计算，该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍。
4）灵敏度效验
故该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍，合格。
2、低压开关过流整定：
1)馈电开关：多台电机过流整定：Idz≥IQe+ΣIe    (A)
灵敏度效验
式中：
IQe.......功率最大一台或多台电机额定起动电流，
ΣIe........其余电机额定功率之各，
2)磁力起动器过流整定：Iz≤Ie(A)
灵敏度效验
3）过载保护动作电流整定
其整定值主要躲过额定负荷电流，即
根据以上整定原则，各开关整定结果如下表：
开关编号
开关型号
开关额定电流（A）
最大负荷电流（A）IQe 或Idz≥IQe+ΣIe
最小短路电流
过流保护整定电流（A）
过载保护整定电流（A）
灵敏度效验
2
KE3002、3.3KV
300
2442
132
2.31
3
KE3002、3.3KV
300
2591
150
2.16
4
KE3002、3.3KV
300
3680
106
4.34
5
QJZ—400/1140
400
96
6
QJZ—400/1140
400
160
7
EPLZ—4/1140
工作面照明、通讯
8
QJZ—400/1140
400
2072
102
2.54
9
QJZ—400/1140
400
2072
70
3.7
10
QJZ—400/1140
400
28
11
QJZ—400/1140
400
28
12
KSGZY-2000.6/3.45KV( 低压侧)
1000
1135
2442
1200
2.04
13
KSGZY-800.6/1.2KV( 低压侧)
800
1285.6
2072
1300
1.59