工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及驗(yàn)算

華潤(rùn)天能徐州煤電有限公司龍固煤礦21304工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書機(jī)電科技術(shù)組2018-2-9設(shè)計(jì)：審核：科長(zhǎng)：分管礦長(zhǎng)：總工程師：2/1221304面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算21304面傾斜長(zhǎng)度為90M，面長(zhǎng)640M，采用長(zhǎng)壁后退式采煤法。其工作面高壓供電電源引自-520變電所3#高防開關(guān)，低壓供電電源引自-520變電所，變配電設(shè)備布置在通風(fēng)良好、頂板穩(wěn)定、無淋水、進(jìn)出線方便、設(shè)備便于運(yùn)輸?shù)妮o助巷中。本設(shè)計(jì)按《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦井下供電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》和《煤礦安全規(guī)程》等要求進(jìn)行。1、21304工作面供電設(shè)計(jì)1.1設(shè)備選用1.1.1工作面選用設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量額定功率電壓備注<KW）刮板輸送機(jī)SGD-630/220W1110×21140V采煤機(jī)MG132/320-W12×132+551140V真空電磁起動(dòng)器QJZ1-300/114031140V1.1.2工作面運(yùn)輸巷選用設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量額定功率電壓備注(KW>刮板輸送機(jī)SGB-40T1臺(tái)55KW660V皮帶機(jī)SPJ-6501臺(tái)30KW×2660V乳化泵XRB2B2臺(tái)37KW660V調(diào)度絞車JD-11.42臺(tái)11.4KW660V調(diào)度絞車JD-251臺(tái)25KW660V調(diào)度絞車JD-402臺(tái)40KW660V污水泵BQS-372臺(tái)37KW660V煤電鉆綜保BBZ1-2.52臺(tái)2.5KVA660V照明綜保BBZ-41臺(tái)4KVA660V1.1.3工作面設(shè)備布置<見附圖）1.2電壓等級(jí)工作面移動(dòng)變電站的電源電壓為 6KV，來自東三采區(qū)-520變電所。根據(jù)用電設(shè)備的容量與布置，工作面低壓采用 660V和1140V兩種電壓等級(jí)供3/12電，照明信號(hào)電壓采用127V。1.3負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及變壓器、移動(dòng)變電站選擇工作面負(fù)荷統(tǒng)計(jì)設(shè)額定額定額定額定功堵轉(zhuǎn)電流/備設(shè)備名稱功率電壓電流率因數(shù)額定電流設(shè)備型號(hào)臺(tái)<KW）<V）<A）CosФe<A）數(shù)MG132/3采煤機(jī)120-W3201140V2080.855.5SGD-刮板機(jī)1630/220W×1140V1430.886.01102小結(jié)功率<∑Pe）加權(quán)平均540KW功率因數(shù)CoSФPj乳化泵2XRB2B37KW660V42.550.886.0污水泵2BQS-3737KW660V420.856.0調(diào)度絞車2JD-11.411.4KW660V130.76.0絞車1JD-2525KW660V28.750.76.0絞車2JD-4040KW660V450.76.0煤電鉆綜2BBZ1-2.52.5KVA660V保照明信號(hào)1BBZ-44KVA660V皮帶機(jī)1SPJ-65030KW660V42.550.886.0×2刮板機(jī)1SGW-40T55KW660V63.250.86.0小結(jié)功率<∑Pe）217KW1.3.1采煤機(jī)，工作面刮板機(jī)供電變壓器選擇為：4/12Sb= = =489.8KVA根據(jù)煤礦電工手冊(cè)表 10-3-1：式中需用系數(shù) Kr=0.286+0.714 =0.64CosФ=0.721304工作面選用一臺(tái) KBSGZY-630/1140型移變，其額定容量為630KVA，滿足要求。1.3.2運(yùn)輸設(shè)備變壓器選擇1.3.2.1Sb= = =439VA1根據(jù)煤礦電工手冊(cè)表 10-3-1：式中需用系數(shù) Kr取0.6CosФ=0.7∑Pe=∑Pe1+∑Pe其它=269+242=512W-520變電所選用一臺(tái) KBSGZY-500/6型移變，其額定容量為 500KVA，滿足要求。1.4供電設(shè)備的選型與供電系統(tǒng)的擬定根據(jù)供電設(shè)備的選型原則及所選設(shè)備的電動(dòng)機(jī)型號(hào)規(guī)格初步設(shè)計(jì)如圖所示(見附圖>的高檔普采工作面的供電系統(tǒng)。1.5高壓電纜截面校驗(yàn)按設(shè)計(jì)規(guī)范向移變供電高壓電纜初選CPQ6000-3×35型的礦用6KV銅芯屏蔽橡套電纜,其主芯線截面為Ae=35mm2,電纜長(zhǎng)度為750m。1.5.1按持續(xù)允許電流校驗(yàn)截面Ia= = =44.5A<Iy=135A,故所選高壓電纜滿足要求.1.5.2按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面：5/12AJ= = =22.25㎜2﹤Ae=35㎜2,滿足要求。1.5.3按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面按電纜首端<即饋出變電所母線）在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)發(fā)生三相短路，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定要求。假定井下采變高防開關(guān)電纜首端最大短路容量被限制在 50MVA，其最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流為：Ik<3）= = =4811.4A銅芯電纜，查表 10-3-3，熱穩(wěn)定系數(shù)C=93.4井下高壓開關(guān)整定時(shí)間均為瞬動(dòng)，故tf=0.25s則：Amin= = =25.8㎜2＜Ae=35㎜2故滿足熱穩(wěn)定要求。1.6按長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流與機(jī)械強(qiáng)度要求初選低壓電纜截面1.6.1采煤機(jī)電纜I= = =190.7A查表12-2-29,選用70mm21140V的橡套電纜滿足要求。1.6.2工作面刮板機(jī)電纜I1= = =63.3AI=I1×2=63.3×2=126.6A查表12-2-29,選用50mm21140V的橡套電纜滿足要求。1.6.3溜子道運(yùn)輸設(shè)備干線6/12I1= = =96.67A其中ΣP=60+55+11.4+2.5=128.9KWN查表12-2-29,選用50mm2的礦用橡套電纜滿足供電要求。1.6.4材料道運(yùn)輸設(shè)備干線I2= = =113.4A其中ΣP=40+40+25+37++37+2.5=181.5KWN查表12-2-29,選用50mm2的礦用橡套電纜滿足供電要求。1.7按允許電壓損失校驗(yàn)低壓電纜截面1.7.1向煤機(jī)供電移變低壓配電系統(tǒng)1.7.1.1按正常運(yùn)行時(shí)校驗(yàn)電壓損失1.7.1.1.1正常運(yùn)行時(shí)變壓器內(nèi)部電壓損失△b%=φbφb）=<0.62×0.7+3.95×0.71）=2.5%U<UrCos+UxSin△Ub=△Ub%× =2.5× =30V1.7.1.1.2煤機(jī)負(fù)荷支線電纜上的允許電壓損失：△UYL2=△UY-△Ub=164-30=134V1.7.1.1.3煤機(jī)電纜電壓損失<查表10-5-13得RL1=0.315，XL1=O.078）取Cosφ=0.85△Um=√3I<RCosφ+XSin）φ=√3×190.7×0.172=51.6V＜134V其中RL1=0.315×0.5=0.158ΩXL1=0.078×0.5=0.039Ω故煤機(jī)電纜A=70mm2,滿足正常運(yùn)行要求。1.7.1.1.4工作面刮板機(jī)干線電纜損失取Cosφ=0.85△Ug=√3I<RCosφ+XSin）=φ√3×126.60×.189=41V7/12其中RL2=0.448×0.43=0.2Ω(查表10-5-13>XL2=0.081×0.43=0.035Ω故刮板機(jī)干線電纜 A=50mm2,滿足要求。1.7.1.1.5工作面刮板機(jī)電纜支線電纜損失取Cosφ=0.85△Ug=√3I<RCosφ+XSin）=φ√3×63.3×0.055=5.9V其中RL3=0.616×0.1=0.06Ω(查表10-5-13>XL3=0.084×0.1=0.008Ω故刮板機(jī)支線電纜 A=35mm2,滿足要求。1.7.1.1.6工作面刮板機(jī)電纜電壓損失△Ug=△Ub+△Ug+△Ug=30+41+5.9=76.9V＜164V故所選電纜滿足要求。1.7.1.2.按采煤機(jī)電機(jī)的最小起動(dòng)電壓校驗(yàn)電壓損失---滿足電動(dòng)機(jī)的最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩1.7.1.2.1查MG132/320型采煤機(jī)配套說明書得：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比 α=2.5；額定起動(dòng)電流Ist.=858A；起動(dòng)功率因數(shù)Cosφst=0.86查煤礦供電，由表5-11得K=1.2采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的最小起動(dòng)電壓得：Ust.min=U α=1140× =790V---按滿足起動(dòng)器吸力線圈有足夠的吸持續(xù)電壓效驗(yàn)采煤機(jī)在最小起動(dòng)電壓下的起動(dòng)電流得：Ist. =Ist. =858× =594.6A采煤機(jī)干路電纜的起動(dòng)電壓損失由式 <5-24）得：△Ubl.st= Ist. Cosφst=×594.6× ×0.86=143V起動(dòng)器安裝處的電壓由式 <5-20）得：Ust.min+△Ubl.st=790+143=933V≥0.7U=0.7×1140=798V滿足起動(dòng)器吸持電壓的要求，所以取采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)端子的最小起動(dòng)電壓為790V。8/121.7.1.2.2采煤機(jī)起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)電壓損失的計(jì)算除采煤機(jī)外，變壓器所帶其他用電設(shè)備的需用系數(shù)Kde=0.75,Cosφwm.re=0.7,由式<5-26）、式<5-27）得變壓器內(nèi)部電壓損失：△ U.st%= [u%(IstCosφst+ >+u%(IstSin φst+ tanφwm.st>]= [0.71(594.6×0.7+ >+5.43(594.6×0.71+ ×1.02>]= ×[381.8+2965.6]=11.04△U.st=△U.st%×U/100=×1200=132.5V查表13-1-6d得u%= ×100= ×100=0.87u%==5.43---采煤機(jī)起動(dòng)時(shí)的總電壓損失為：△Ust=△U.st+△Ubl.st=132.5+143=275.5V---采煤機(jī)起動(dòng)時(shí)其電動(dòng)機(jī)端電壓為：U-△Ust=1200-275.5=924.5V>Ust.min=790V由以上計(jì)算知，滿足采煤機(jī)起動(dòng)條件。1.8低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算:1.8.1采煤機(jī)支路煤機(jī)電纜長(zhǎng)：L=500m折算為L(zhǎng)ˊ=355m查表13-1-26I<2）d=2550A1.8.2工作面刮板機(jī)電纜長(zhǎng)度：L=530m折算為L(zhǎng)ˊ=566m查表13-1-26I<2）d=1892A1.8.3溜子道刮板機(jī)支路電纜長(zhǎng)度：L=900m折算為L(zhǎng)ˊ=980m查表13-1-26I<2）d=1201A1.8.4材料道支路9/12電纜長(zhǎng)度L=1020m折算為L(zhǎng)ˊ=1084m查表13-1-26I<2）d=1085A1.9過流保護(hù)裝置整定：1.9.1.121304泵站處630KVA移變整定1.9.1.1.1移變低壓側(cè)真空開關(guān)整定Ica= = =250A，整定為300A。1.9.1.1.2移變高壓側(cè)真空開關(guān)整定負(fù)荷電流I= = =47.5A1.9.1.1.3過負(fù)荷長(zhǎng)延時(shí)整定取1.2I=1.2×47.5=57A,整定55A。1.9.1.1.4短路速斷保護(hù)I2=5I=10×47.5=475A,整定480A1.9.1.1.5欠壓保護(hù)Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定為4200V，動(dòng)作時(shí)限2s。1.9.2.1-520變電所帶移變3#高防開關(guān)整定1.9.2.1.1Iop.k= Ica= ×156.3=15AIca= = =156.3APe=540KW1.9.2.2.2過負(fù)荷長(zhǎng)延時(shí)整定取1.3I=1.3×15=19.5A,整定20A。1.9.2.2.3短路速斷保護(hù)I2=5I=10×20=200A,整定200A1.9.2.2.4欠壓保護(hù)Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定為4200V，動(dòng)作時(shí)限3s1.9.2.4.2過負(fù)荷長(zhǎng)延時(shí)整定取1.3I=1.3×27.6=35.9A,整定40A。10/121.9.2.4.3短路速斷保護(hù)I2=5I=10×35.9=359A,整定400A1.9.2.4.4欠壓保護(hù)Ude＜0.7Ue=0.7×6000=4200V，整定為4200V，動(dòng)作時(shí)限3s1.9.3.饋電開關(guān)整定1.9.3.4.10-41#KBZ-400II饋電開關(guān)整定I=(4+37+40+37+40+2.5>1.×15=185A過流整定200A速切整定400A1.9.3.4.20-31#KBZ-400II饋電開關(guān)整定I=(60+55+2.5> 1.×15=135.1A過流整定200A速切整定400A1.9.3.4.48#QJZ-300/1140低壓開關(guān)整定I=320×0.67=214.4A整定256A1.9.3.4.56#QJZ-300/1140低壓開關(guān)整定I=220×0.67=147.4A整定176A1.9.4低壓開關(guān)靈敏度校驗(yàn)1.9.4.10-41#KBZ-400II饋電開關(guān)靈敏度校驗(yàn)K= = =5.4＞1.5 符合要求.1.9.4.10-31#KBZ-400II饋電開關(guān)靈敏度校驗(yàn)K= = =6＞1.5 符合要求.1.9.4.48#QJZ-300/1140低壓開關(guān)整定K= = =10>1.5符合要求.1.9.4.56#QJZ-300/1140低壓開關(guān)整定K= = =10.8>1.5符合要求.2.0、漏電保護(hù)系統(tǒng)要求為保證供電安全,21304工作面供電系統(tǒng)設(shè)漏電保護(hù)系統(tǒng) ,移變采用自身低11/12壓開關(guān)漏電保護(hù)器.同時(shí)0-31#KBZ-400II和0-41#KBZ-400II饋電開關(guān)分別進(jìn)行漏電保護(hù)檢測(cè)。對(duì)供電系統(tǒng)按時(shí)進(jìn)行檢漏實(shí)驗(yàn)，確保漏電保護(hù)可靠，填寫好記錄。2.1、接地保護(hù)系統(tǒng)要求根據(jù)?煤礦安全規(guī)程?規(guī)定：分別在移變泵站處、21304材料道絞