采煤工作面供电设计

中煤金海洋南阳坡煤矿4105采煤工作面供电设计

2013年02月18日

一、供电设备选择

（一）设备选型

根据《中煤集团金海洋公司综采综掘机械化现状分析及发展规划合理配套方案》中对中型煤层高效开采工作面的选型配套方案，4105工作面综采设备数量及型号如下：基本支架（ZF10000-23/37）195架、过渡度支架（ZFG10000-23/37）8架、采煤机（MG650/1510－WD）一台、前部溜子（SGZ-1000/2*1000）一部、后部溜子（SGZ-1000/2*1000）一部、转载机（SZZ1200/700）一部、破碎机（PCM400）一部、两台乳化泵（BRW400/31.5）、喷雾泵（BPW300/16）一台、皮带机（DSJ120/2×250）一部等。采煤工作面各设备主要参数见下表。

1、采煤工作面负荷统计表

1、供电方案：

工作面机组功率较大采用移动变电站供电，电源从4#层永久变电所供给。设置瓦斯断电装置，控制机巷移变,确保工作面瓦斯超限时及时断电。整个采区工作面设计使用移动变压器KBSGZY-4000/10/3. 45两台和KBSGZY-2000/10/1.14（660）移动变压器一台。矿用隔爆本质安全型组合开关QJZ1-1600/1140—8两台，KJZ2-2400/3300—9两台.。4105采煤面设

计变压器二次电压3300V，1140V，对风巷低压动力设置瓦斯断电装置。

2、移动变压器的选择：

根据工作面的具体情况和供电系统的拟定原则

1）、选用一台KBSGZY-4000/10/3.45移动变压器，馈出1个配电点，经九组合开关一台馈出3个配电点分别供采煤机、前部溜子高、低速；

2）、选用一台KBSGZY-4000/10/3.45移动变压器，馈出1个配电点，经九组合开关一台馈出4个配电点分别供后部溜子高、低速、转载机、破碎机；

3）、选用一台KBSGZY-2000/10/1.14（660）移动变压器，馈出1个配电点，经八组合开关一台馈出7个配电点分别供乳化泵3台、喷雾泵两台、监测控制及反馈；

4）、馈出2个配电点（KBZ—630）供选用2*250KW顺槽皮带一部，由中央变电所630KVA移变（1140V）馈出1个配电点至皮带机头，经过一台KBZ-630馈电开关馈出2个配电点分别供2*250KW顺槽皮带。

5）、采煤工作面供电系统负荷

1#移变：KBSGZY-4000/10/3.45一台电压等级3.45KV供电系统。

1510kw 煤机 1部

2000kw 前部溜子 1部

∑Pe =3510kw

2#移变：KBSGZY-4000/10/3.45一台电压等级3.45KV供电系统。

2000kw 后部溜子 1部

700kw 转载机 1部

400kw 破碎机 1台

∑Pe =3100kw

3#移变：KBSGZY-2000/10/1.2一台电压等级1.2KV供电系统。

250kw 乳化液泵 3台

110kw 喷雾泵 2台

37kw 1#回柱绞车 1部

40kw 1#调度绞车 1部

3.5KW 照明综保 1部

75kw 清水泵 1台

∑Pe =1125.5kw

4#移变：KBSGZY-630/10/1.14（660）电压等级1.2KV供电系统。

2*250KW 皮带机 1部

3.5KW 照明综保 1部

75kw 清水泵 1台

∑Pe =578.5kw

以上负荷均为各分支系统实际装机容量，具体设备、电缆详见供电系统图。

3、4105工作面移变的整定计算、校验：

1）、功率因数：因4105工作面为综采工作面所以平均功率因数cos∮取0.7。

需用系数：

KX=0.4+0.6* Ps/∑Pe

=0.4+0.6*1510/8339≈0.5

K1=0.4+0.6* Ps/∑Pe

=0.4+0.6*1510/3510≈0.66

K2=0.4+0.6* Ps/∑Pe

=0.4+0.6*1000/3100≈0.59

K3=0.4+0.6* Ps/∑Pe

=0.4+0.6*250/1125.5≈0.53

K4=0.4+0.6* Ps/∑Pe

=0.4+0.6*250/578.5≈0.66

2）、各变压器容量校验：

（1）4105工作面 1#移动变压器KBSGZY-4000/10/3.45 供采煤机、前部溜子；

Sb= K1*∑Pd/cos∮=0.66*3510/0.7=3300KVA

=3300KVA<4000KVA

故满足要求。

故选择KBSGZY—4000/10/3.45 的移变符合要求。

（2）2#移动变压器KBSGZY-4000/10/3.45供后部溜子高、低速、转载机、破碎机；

Sb= K2*∑Pd/cos∮=0.59*3100/0.7=2628.57KVA

=2628.57KVA<4000KVA

故满足要求。

故选择KBSGZY—4000/10/3.45的移变符合要求。

（3）3#移变：KBSGZY-2000/10/1.2一台供乳化液泵、喷雾泵、回柱绞车、调度绞车、照明综保、清水泵；

Sb= K3*∑Pd/cos∮=0.53*1125.5/0.7=857.43KVA

=857.43KVA<2000KVA

故满足要求。

故选择KBSGZY—2000/10/1.2的移变符合要求。

（4）4#移变：KBSGZY-630/10/1.14（660）一台供皮带机、照明综保、清水泵；

Sb= K4*∑Pd/cos∮=0.66*578.5/0.7=544.86KVA

=544.86KVA<630KVA

故选择KBSGZY—630/10的移变符合要求。

4、供电电缆的选择、校验：

1、高压电缆的选择

由4#层中央变电所至4105工作面移变初选MYJV22-3X95型的矿用10KV铜芯电缆一根，长度1200m；MYJV22-3X120型的矿用10KV铜芯电缆一根，长度1200m。（采煤面进风巷至4煤辅运巷口1090米，开关列车至工作面110米，开关列车140米，变电所至4105进风巷口100米），电缆敷设长度是1090+1090*10%=1199米，最终电缆长度取1200米。总负荷功率∑Pe1：3510（KW）；∑Pe2：1125.5+3100=4225.5（KW）；

（1）按长时允许负荷电流校验

MYJV22-3X95/10kv电缆的长时允许负荷电流I＝255A

Igmax= KX*∑Pe/√3*Ue* cos∮=0.5×3510/1.732 ×10 ×0.7= 130<255（A）；

所选高压电缆满足长时负荷电流要求。

MYJV22-3X120/10kv电缆的长时允许负荷电流I＝360A

Igmax= KX*∑Pe/√3*Ue* cos∮=0.5×4225.5/1.732 ×10 ×0.7= 174<360（A）；

所选高压电缆满足长时负荷电流要求。

（2）按电压损失计算与校验

由中央变电所至4105工作面1#移变初选1路MYJV22-3X95电缆电压损失计算

电压损失绝对值：

)

(

∑

= 0.5 ×3510 ×1200 ×（0.07+0.06 *0.882）/10 ×1000=25.89（V）；

根据《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325－90)规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为：10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的＋7％～－7％。为减少电压损失并留有发展余地，10kV电源下井选用MYJV22-3×95型矿用电缆符合技术经济指标，满足供电能力要求。

由中央变电所至4105工作面2# 3#移变初选1路MYJV22-3X120电缆电压损失计算

电压损失绝对值：

)

(

∑

= 0.5 ×4225.5 ×1200 ×（0.07+0.06 *0.882）/10 ×1000=31.16（V）；

根据《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325－90)规定电力系统在正常运行条件下，

用户受电端供电电压的允许偏差为：10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的＋7％～－7％。为减少电压损失并留有发展余地，10kV电源下井选用MYJV22-3×95型矿用电缆符合技术经济指标，满足供电能力要求。

（3）按经济电流密度计算与校验

计算所得电缆截面：

mm）

A1=Lc/n*J=135/1×1.5= 90.52<95（2

mm）

A2=Lc/n*J= 174/1×1.5= 116<120（2

校验结果：合格

（4）主线路由4#层中央变电所引出1路10KV电压到采区工作面1#移变KBSGZY—

4000/10/3.45；2路10KV电压到采区工作面2#移变KBSGZY—4000/10/3.45和3#移变KBSGZY —2000/10/1.2；直接从4#层中央变电所变压器KBSGZY—630/10/1.2（4#）引出至4105皮带机头（回风巷）。

引入1#移动变压器（4000KVA），馈出3个配电点，

一趟引入采煤机的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*1510*103/3300*0.85*0.92*1.732

=169A（选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：255A）

电缆选择符合要求

建议：电缆选择，根据采煤机说明书以及矿方要求，选用采煤机专用型号为MCP 3*70mm 2和MCP 3*50mm2的电缆两根作为采煤机的电源线。MCP 3*70mm2作为截割电机650KW和牵引电机2*90KW的电源线，MCP 3*50mm2作为截割电机650KW和油泵电机30KW的电源线.

二趟引入前部刮板运输机的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*2000*103/3300*0.85*0.92*1.732

=223.73A（选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：255A）

电缆选择符合要求

刮板运输机分高低速，高速112A 低速56A，根据实际负荷要求，电缆选用高速3*70mm 2（长时允许电流210A），低速3*50mm2（长时允许电流173A）各出线两根。

引入2#移动变压器（4000KVA），馈出4个配电点，

一趟引入后部刮板运输机的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*2000*103/3300*0.85*0.92*1.732

=223.73A（选择电缆截面：95mm2，长时允许载流量：255A）

电缆选择符合要求

刮板运输机分高低速，高速112A 低速56A，根据实际负荷要求，电缆选用高速3*70mm 2（长时允许电流210A），低速3*50mm2（长时允许电流173A）各出线两根。

二趟引入破碎机的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*400*103/3300*0.85*0.92*1.732

=44.75A（选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：115A）

电缆选择符合要求

三趟引入转载机的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*700*103/3300*0.85*0.92*1.732

=78.31A（选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：115A）

电缆选择符合要求

引入3#移动变压器（2000KVA），馈出7个配电点，

一趟引入乳化液泵（3台）的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*250*103/1140*0.85*0.92*1.732

=97.15A（选择电缆截面：35mm2，长时允许载流量：138A）

电缆选择符合要求

二趟引入喷雾泵（2台）的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cosφ*√3

=0.5*110*103/1140*0.85*0.92*1.732

=35.62A（选择电缆截面：25mm2，长时允许载流量：115A）

电缆选择符合要求

引入4#移动变压器（630KVA），馈出1个配电点，

引入皮带输送机2*250KW的电缆选择、校验：

If=Kx*∑Pe*/Ue*ηj*cos∮*√3

=0.5*250*103/1140*0.85*0.92*1.732

=80.96A（选用电缆截面：25mm2，长时允许载电流量：115A）

负荷线：

（详见供电系统图说明）

5、最大负荷短路电流计算

1、工作面设备短路电流计算：

（1）1#移变KBSGZY-4000，10/3.45二次侧的短路电流I d1计算：

变压器二次侧电压3300V，容量4000KVA，系统短路容量50MVA计算：查表得系统电抗X X=0.0481Ω

UGSP-10000 3×120型电缆Lɡ=1.2km，

查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。

高压电缆的电阻、电抗：

Rɡ=0.412×0.55=0.227Ω Xɡ=0.075×0.55=0.0413Ω

变压器电阻、电抗：

R b1=0.0166ΩＸb1=0.0945Ω

∑R= Rɡ/K b2+R b1=0.227/52+0.0066=0.02568Ω

∑X=Xｘ+ Xɡ/K b2+Ｘb1=0.0288+0.0413/52+0.0945=0.125Ω

I d1=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=6658Ａ

（2）2#移变KBSGZY-4000，10/3.45二次侧的短路电流I d1计算：

变压器二次侧电压3300V，容量4000KVA，系统短路容量50MVA计算：查表得系统电抗X X=0.0481Ω

UGSP-10000 3×95型电缆Lɡ=1.2km，

查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。

高压电缆的电阻、电抗：

Rɡ=0.412×0.55=0.227Ω Xɡ=0.075×0.55=0.0413Ω

变压器电阻、电抗：

R b1=0.0166ΩＸb1=0.0945Ω

∑R= Rɡ/K b2+R b1=0.227/52+0.0066=0.02568Ω

∑X=Xｘ+ Xɡ/K b2+Ｘb1=0.0288+0.0413/52+0.0945=0.125Ω

I d1=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=5878Ａ

（3）3#移变KBSGZY-2000，10/1.2二次侧的短路电流I d1计算：

变压器二次侧电压1200V，容量2000KVA，系统短路容量50MVA计算：查表得系统电抗X X=0.0288Ω

UGSP-10000 3×95型电缆Lɡ=0.03km，

查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。

高压电缆的电阻、电抗：

Rɡ=0.412×0.55=0.227Ω Xɡ=0.075×0.55=0.0413Ω

变压器电阻、电抗：

R b1=0.0066ΩＸb1=0.0745Ω

∑R= Rɡ/K b2+R b1=0.227/52+0.0066=0.01568Ω

∑X=Xｘ+ Xɡ/K b2+Ｘb1=0.0288+0.0413/52+0.0745=0.105Ω

I d1=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=5652Ａ

（3）采煤机电机短路电流I d2计算：

MYP3×70+1×35㎜2电缆的电阻、电抗： L=500ｍ

R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075ΩMYP3×50+1×35 ㎜2电缆的电阻、电抗： L=500ｍ

R=0.23×0.150=0.0345Ω X=0.075×0.15=0.01125Ω

∑R=0.01568+0.0023+0.0345=0.05248Ω

∑X=0.105+0.00075+0.01125=0.117Ω

I d2=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=4753A

（4）前部刮板输送机电机处短路电流I d3计算：

MYP3×70+1×35㎜2电缆的电阻、电抗： L=360ｍ

R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075ΩMYP3×50+1×25 ㎜2电缆的电阻、电抗： L=170ｍ

R=0.448×0.09=0.0403Ω X=0.081×0.09=0.0073Ω∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω

∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω

I d3=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=4504A

（5）后部刮板输送机电机处短路电流I d3计算：

MYP3×70+1×35㎜2电缆的电阻、电抗： L=360ｍ

R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075ΩMYP3×50+1×25 ㎜2电缆的电阻、电抗： L=170ｍ

R=0.448×0.09=0.0403Ω X=0.081×0.09=0.0073Ω

∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω

∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω

I d3=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=4504A

（6）乳化液泵站电机处短路电流I d6的计算：

MYP3×35+1×16 ㎜2电缆的电阻、电抗： L=30ｍ

R= 0.04244+0.00252=0.01698Ω X=0.084×0.03=0.00252Ω∑R=0.0068+0.01848= 0.02528Ω

∑X=0.04244+0.00252= 0.04496Ω

I d6=Ue/2

()2

)

(∑

∑+X

=4416A

6、低压开关保护装置整定

开关整定短路电流验算单

（三）、监控敷设的位置：

U型通风方式需以煤壁为基准往外≤10m处设置甲烷传感器，

另一处应设置在4105运输顺槽开点往里10～15m处。监控接馈电开关的86#、88#线。

（四）、绘制供电系统图

见附图。

(五）、主要参考依据

煤炭工业出版社《煤矿电工手册(修订本)》(简称《手册》)第二分册

煤炭工业部《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》(简称《细则》

煤炭工业部《煤矿安全规程》(简称《规程》

煤炭工业部《煤炭工业矿井设计规范》(简称《规范》