六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书.docx
- 文档编号:23753516
- 上传时间:2023-05-20
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:49.97KB
六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书.docx
《六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书
六采区南翼煤柱工作面供电设计说明书
第一章综放工作面供电设计
综放工作面供电设计包括移动变压器的选型、工作面供电系统的拟定、低压电缆的选择和低压开关的选择。
相关计算有负荷容量和负荷电流的计算、低压损失的计算、短路电流的计算和过流保护的整定计算。
第一节综放工作面供电概述
综放工作面供电是否安全、可靠、技术和经济合理,将直接关系到人身、矿井和设备的安全及采区生产的正常进行。
由于煤矿井下工作环境十分恶劣,因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外,还必须正确地选择电气设备的类型及参数,并采用合理的供电、控制和保护系统,加强对电气设备的维护和检修,以确保电气设备的安全运行和防止瓦斯、煤尘爆炸。
随着煤炭工业的现代化,综放工作面机械化程度越来越高,机电设备的单机容量和工作面总容量都有了很大的增加。
在加机械化程度的提高,加快了工作面的推进速度,这就要求采区走向长度加长,从而使供电距离增大,给供电带来了新的问题。
因为在一定的工作电压下,输送功率越大,电网的电压损失也就越大,电动机的端电压越低,这将影响用电设备的正常工作。
解决的办法有:
增大电缆截面,但有一定限制,因为电缆截面过大,不便移动和敷设,而且也不经济;采用移动变压站使高压电深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离,可使电压质量得到较大的提高;提高用电设备的电压等级也是一个提高电压质量的相当有效的措施。
目前综放工作面用电设备的电压等级为1140V。
高产高效工作面供电、控制系统有以下几个特点:
1、变压器容量大。
2、电压等级高。
3、向工作面供电的变压器中性点采用经电抗器和经电阻接地的方式,并与保护装置配合,以减小单相接地时的故障电流。
4、变压器一次侧和二次侧均采用真空断路器,具有可靠、灵敏的保护和试验功能,并且可以指示和观察断路器的工作状态及各种保护的动作情况,还具有直观的故障查询系统。
5、控制负荷的组合开关可同时控制多台负载电动机,最多可配有10个出线模块,每个出线模块包括真空接触器和控制,保护装置。
因此,高产高效工作面采用了高电压、大容量的移动变电站供电和组合开关控制。
常规供电方式,即由地面变电所用两趟电缆线路供至井下中央变电所,再由中央变电所供至采区变电所,最后采区变电所用电缆送至设在工作面平巷的移动变电站,通过馈电开关、再经启动器等分别向采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机和带式输送机供电。
第一节变压器容量的选择
一、综放工作面设备选择
综放工作面的配套设备主要有:
(1)采煤机组一台
(2)刮板输送机二台(3)带式输送机一台(4)转载机一台(5)破碎机一台(6)液压支架,所用乳化液泵两台(7)工作面照明灯20盏、打点器15个、声光语言组合器20个(8)煤电钻2台
二、工作面负荷统计
变压器的额定容量按照所带负荷确定。
故应将变压器所带负荷进行统计,统计时应以每一条供电干线为单元进行分组(分组应考虑电压等级、生产环节、安装地点和电缆敷设电路线等因素),每一条供电干线、每一台移动变电所或变压器都应统计出工作面的负荷,统计后可求出每组总的额定功率,具体统计
表1-1
负荷
名称
设备台数
电动机
需用系数
加权平均功率因数
同时系数
计算负荷
变压器负荷容量
额定
功率
(KW)
额定电压
(V)
额定功率
计算功率
采煤机
1
700
1140
0.60
0.7
1.0
3100
1860
2700
前部刮板
输送机
1
250
1140
后部刮板
输送机
1
400
1140
转载机
1
250
1140
破碎机
1
160
1140
乳化液
泵站
2
200
1140
胶带输
送机
1
160
1140
三、成组负荷计算
由于工作条件的变化,用电设备实际负荷随时都在变化,又由于生产环节的不同,在一组电气设备中,同时工作的实际台数不大于其总台数。
所以每组用电设备总的实际负荷,总是小于该组总的额定负荷。
将实际负荷占额定负荷的比值用需用系数 表示。
由于实际负荷的不确定性,一般采用概率的方法,进行数据统计列表给出,煤矿井下不用电设备及场所的需用系数见表1-1其中:
综合机械化采煤工作面所带负荷的额定功率之和为:
∑PN=700+250+400+250+160
=1760KW
综合机械化采煤工作面需用系数,经《煤矿电工手册》中技术数据表查得:
Kde= 0.60
式中PNmax——所代表负荷中容量最大的一台电动机额定功率,
∑PN——所代表负荷的额定功率之和,
根据需用系数即可求出成组负荷,称之为计算负荷 ,其计算式为:
Pca = Kde∑PN
= 0.60×1760KW
= 1056KW
式中Pca——成组负荷的计算功率,
Kde——该组负荷的需用系数。
变压器容量计算及选择:
1、采区变电所变压器计算容量
ST=1056/0.7
=1608KVA
因为 STN ≥ST =2700KVA
1、根据所求变压器计算容量ST,经《煤矿电工手册》中的矿用一般型变压器技术数据表查得,选用了KBSGZY-1000/6型矿用隔爆型干式变压器二台,其额定容量为:
STN =1000KVA
第二节综放工作面供电系统的拟定及设备布置
一、综放工作面供电系统的拟定
拟定综放工作面供电系统,就是拟定综放工作面供电系统的结线,确定变电所内高低压开关、输电线路及控制开关的数量。
1、拟定供电系统的原则
拟定供电系统的基本原则就是保证供电的安全、可靠、电压质量和经济,具体要求如下
1)在保证供电安全可靠的前提下,力求所用的开关、启动器和电缆等最少。
2)原则上1台启动器只控制1台用电设备。
3)当综放工作面移动变电站多于一台时,应合理分配变压器的负荷。
4)由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电;供电线路应走最短的路线,并尽量避免回头供电。
5)大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端,以减少启动器间电缆的截面。
二、综放工作面供电系统设备布置
按照《煤矿井下供电设计技术规定》第6.2.1条规定:
采用移动变电站向综放工作面供电时,向回采工作面供电的移动变电站位置,一般距工作面100~150m。
综放工作面供电系统设备布置图及主接线图如下图所示:
第三章高、低压电缆的选择
电缆又分为支线和干线两种。
支线是高开到移动变电站的电缆;干线是指移动变电站到电动机的电缆。
电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯线数、长度等。
第一节低压电缆型号、芯数和长度的确定
一、低压电缆型号的选择
低压电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。
煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。
矿用低压电缆的型号有MZ矿用电钻电缆;MCP采煤机用屏蔽橡套软电缆;MYP矿用移动屏蔽橡套软电缆;MYPJ矿用移动屏蔽监视型橡套电缆。
矿用低压电缆的型号,一般按下列原则确定:
1、支线一律采用阻燃橡套电缆。
1140V设备及综放工作面的660V和380V设备,必须用分相屏蔽阻燃橡套电缆;移动式和手动式电气设备,应使用专用的橡套电缆。
2、固定敷设的电缆和移动电缆选用阻燃橡套电缆。
3、采取低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。
4、电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体
5、照明、通信和控制用电缆,采用阻燃橡套电缆。
二、确定电缆的芯数
1、干线用的铠装电缆选三芯电缆。
2、支线电缆就地控制时,一般采用三芯电缆;远方控制和联锁控制时,应根据控制要求增加控制芯数的根数。
注意电缆中的接地芯线,除用作监测接地回路外,不得作其他用途。
3、信号电缆芯线根数要按控制、信号通信系统的需要决定,一般选用四芯电缆。
三、确定电缆长度计算
就地控制的支线电缆长度,一般取5m~10m.其他电缆因吊挂敷设时会出现弯曲,干线电缆长度计算:
Lms=KmLm
=1.1×1350
=1500m
式中Lm---电缆敷设路径的长度,m;
Km---电缆弯曲系数,橡套电缆取1.1,铠装电缆取1.05
采煤机、前后刮板机机尾支线电缆长度计算
Lbl=KmLm
=1.1×300
=330m
前后刮板机机头支线电缆长度计算
Lbl=KmLm
=1.1×150
=165m
转载机机机头支线电缆长度计算
Lbl=KmLm
=1.1×100
=110m
破碎机支线电缆长度计算
Lbl=KmLm
=1.1×120
=132m
乳化泵站支线电缆长度计算
Lbl=KmLm
=1.1×55
=60m
为了便于安装维护和便于设备移动,确定电缆时应考虑以下两点:
1、移动设备的电缆,须增加机头部分活动长度3m—5m余量。
2、当电缆有中间接头时,应在电缆两头处各增加3m余量。
第二节低压电缆主芯线截面的选择
一、低压电缆主芯线截面必须满足的条件
1、正常工作时,电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时充许温度,所以应保证流过电缆的最长时工作电流不得超过其充许持续电流。
2、正常工作时,应保证供电网所有电动机的端电压在额定电压的95%-105%范围内,个别特别远的电动机端电压充许偏移8%-10%。
3、距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常启动,并保证其启动器有足够的启动电压。
4、所选电缆截面必须满足机械强度的要求。
二、按长时充许持续电流选择
1、支线电缆选取
按额定电流计算采煤机的额定电流:
Ie=200A×2+80×2A
前部刮板输送机的额定电流:
Ie=160A
皮带输送机的额定电流:
Ie=160A
转载机的额定电流:
Ie=160A
破碎机的额定电流:
Ie=125A
乳化液泵站的额定电流:
Ie=125A
经上述计算结果查《煤矿电工学》中的查出:
采煤机的电缆截面为70mm2;
刮板输送机的电缆截面为70mm2;
转载机的电缆截面为70mm2;
破碎机的电缆截面为35mm2;
乳化液泵站的电缆截面为35mm2。
经上述计算结果查《煤矿电工学》中的查出电缆型号:
采煤机电缆型号MYP-1.23×70+1×25、移动设备电缆型号MCP-1.23×70+1×25
2、支线电缆的选取
支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。
干线电缆最大长时工作电流可按下式计算
Iac=200×7=1400A
电缆的长时充许持续电流Ip应不小于通过电缆的长时工作电流Iac。
即
Ip≥Iac=1600A
根据工作电流计算及在《煤矿电工手册》中的1140V三芯塑料绝缘电缆允许持续电流表,查得电缆的长时允许持续电流为:
Ip=1600A
3、按正常工作时的充许电压损失选择电缆截面
1)工作面低压电网电压损失
采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路的电压损失两部分。
(1)变压器的电压损失UT为
ΔUT=
=
=35V
式中ST---变压器的计算负荷容量,KVA
SNT---变压器的额定容量(查所选变压器的技术数据),V
U2N---变压器二次侧额定电压(查《煤矿电工学》中的变压器的技术数据表)
ur%、ux%---变压器电阻压降百分比,电抗降压百分比,可查《煤矿电工学》中的变压器技术数据表
φ---变压器所带负荷的加权平均功率因数,
(2)支线电缆电压损失ΔUbl
ΔUbl=
=63V
式中Pb---支线电缆所带负荷的计算功率,KV;
Lb、Ab---支线电缆的长度、m,主芯线截面积,mm2;
UN---支线电缆线路所在电网的额定电压,V;
rsc---支线电缆导电率(查《煤矿电工手册》中电缆的电导率表)。
由上述计算可得,全部低压电网的总电压损失ΔU应为
ΔU=ΔUT+ΔUbl
=35V+63V
=98V
式中ΔUT---变压器的电压损失,V;
ΔUbl---支线电缆的电压损失。
2)低压电网的充许电压损失
按要求,正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。
为了保证用电设备的供电质量,低压电网的充许电压损失为
ΔUP=U2NT-0.95×UN
=1200-0.95×1140
=117V
在正常工作时,采区低压电网的总电压损失ΔU应不大于低压电网的充许电压损失ΔUP,即
ΔU≤ΔUP=117V
1140V电网允许电压损失为117V>98V,所以电缆截面满足电压损失的要求(经计算,至输送机机尾电动机的总电压损失小于98V)。
3)按允许电压损失选择支线电缆截面
支线电缆的充许电压损失:
ΔUpms=ΔUP-ΔUT-ΔUbl
=(117–35-63)V
=19V
式中ΔUpms---支线电缆的充许电压损失,V;
ΔUT、ΔUbl---分别是变压器和支线电缆的电压损失,V;
经上述计算结果可得选用的电缆是符合要求的,
4)按允许电压损失校验电缆截面
如果电缆截面按其他条件已经选出,此时需按电压损失的条件校验电缆截面。
校验时按式ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl计算出整个低压电网的电压损失,然后按式ΔU≤ΔUP进行校验。
如校验后不满足,可采取如下措施:
1)加大电缆截面,一般加大干线电缆的截面;
2)分散负荷,即增加电缆的根数;
3)更换大容量的变压器,以减少变压器的电压损失;
4)移动变电所的位置,使其靠近工作面;
5)调整变压器的分接头,此方法在设计中不考虑。
四、按启动时的电压损失校验电缆截面
由于电动机启动电流大,启动时低压电网中的电压损失比正常工作时的电压损失大得多。
因此,必须满足电动机和电磁启动器的启动条件,否则无法启动。
一般只须校验供电功率最大、供电距离最远的干线,如该干线满足启动要求,其他干线必能满足启动要求。
1、确定电动机的最小启动电压Ust.min(采煤机的最小启动电压):
Ust.min=UN×K×a
=1140×0.5×2.5
=883V
式中UN---电动机的额定电压,V;
K---电动机的最小启动转矩倍数经《煤矿电工学》中表2-5电动机的最小启动转矩倍数。
a---电动机额定电压时的起动转矩Mst.min与电动机额定转矩MN之比(a值可查《煤矿电工手册》中的电动机技术数据表),矿用隔爆型电动机一般可取2~2.5.
2、计算电动机启动时的电压损失
1)启动时支线电缆的电压损失
电动机的额定启动电流(电动机额定电流的5~7倍近似地估计其额定启动电流,电动机功率较大者取偏大值,一般取7倍,即
IN.st=7×IN=7×250=1750A
支线所带电动机的实际启动电流(采煤机的启动电流):
Ist=
=892A
式中Ist.N、UN---支线电动机的额定启动电流、A,额定电压,V;
Ust---支线电动机启动时的端电压,可近似取电动机启动所需最小电压。
启动时采煤机支线的电压损失(按启动时电压损失最大的一条支线计算):
ΔUbl.st=Ist/cosφst
=97V
式中Lbl、Ist---支线电缆的长度m、支线电缆电流A;
cosφst---支线所带电动机启动时的功率因素,可查《煤矿电工手册》中的电动机的技术数据表;
启动器安装处的电压为:
U=Ust.min+ΔUbl.st=883+79=962V>70%UN=798V
满足了启动器吸持电压的要求。
2)启动时变压器的电压损失
除启动电动机外变压器所带其他电动机的额定电流之和
∑IN.re=1750+250
=2000A
变压器的实际启动电流;
IT。
st=2000×0.61
=1130A
变压器的实际启动功率因素
cosφT.st=0.61
∑Ica.re、coφswm.re---除启动电动机外变压器所带其他电动机的额定电流之和、加权平均功率因数。
按变压器所带电动机中最大一台启动,其他正常工作条件计算,即
ΔUT.st%=11V
ΔUT.st=130V
式中U2N.T、I2N.T---变压器二次额定电压、V,额定电流,A;
IT。
st---变压器的实际启动电流,
由上述分析可见,启动时整个低压电网的电压损失为
ΔUst=ΔUT.st+ΔUms.st+ΔUbl.st
=130+13.3+79
=222.3V
2、按启动条件检验电缆截面
电动机启动时,其端电压不小于电动机的启动电压。
即
此时采煤机电动机的端电压为:
Ust=U2N.T-ΔUst
=1200–222.3
=977.7V
所以Ust=977.7≥Ust。
min=883V,电动机启动时,其端电压不小于电动机的启动电压,
电动机或启动时电磁启动器的电压应不小于启动器的最小吸合电压(为线路额定电压的0.7倍)。
即
ΔU2N.T-ΔUT.st-ΔUms.st≥UN
1200–130-13.3=1056.7V>0.7х1200V=840V
从上述计算结果可得,所选电缆满足了启动条件的要求。
第三章综放工作面电网短路电流的计算及开关的选择
第一节综放工作面电网短路电流的计算
一、综放工作面短路电流计算图如图3-1所示。
图3-1综放工作面短路电流计算图
x1---电源电抗;x2---变压器电抗;xms---干线电缆的电抗;xbl---支线电缆的电抗;R1---变压器电阻;Rms---干线按电缆的电阻;Rbl---支线电缆的电阻。
二、短路回路阻抗计算
1、变压器的电阻、电抗计算
RT=0.009
XT=0.079
式中ur%、ux%---变压器电阻压降百分比,电抗降压百分比,可查变压器技术数据表
U2N.T---电源变压器或发动机二次侧的额定电压,KV;
SN.T---变压器的额定容量,MVA;
2、干线电缆电阻、电抗计算
Rms=r0Lms
=1.18х0.195х0.55
=0.13
Xms=x0Lms
=0.076х0.55
=0.042
3、支线电缆电阻、电抗计算
Rbl=r0Lbl
=1.18х0.293х0.77
=0.266
Xbl=x0Lbl
=0.078х0.77
=0.060
短路回路的总电阻、电抗计算
∑R=RT+Rbl+Rms=0.009+0.266+0.13
=0.405
∑X=XT+Xbl+Xms
=0.079+0.060+0.042
=0.181
两项短路电流的计算
I
(2)s=
=
=2352A
式中I
(2)s---两相短路电流,A
U2N.T---变压器的二次电压,V;
∑R---短路回路内一相电阻值的总和,
∑X---短路回路内一相电抗值的总和,
三相短路电流的计算
I(3)s=1.15I
(2)s=1788A
第二节综放工作面电器的选择
一、综放工作面低压电器型号的选择
1、按综放工作环境选择:
低压控制开关一律采用矿用矿用隔爆型。
2、按工作机械对控制的要求选择:
1)供电线路总开关和分路开关,一般选用低压馈电开关;
2)对不需要远方控制或不经常启动的小容量机械,如小水泵等,一般选用手动启动器;
3)对需要远方控制、联锁控制的机械,如采煤机、运输机等,一般选用电磁启动器;
4)对需要经常正、反转运行的机械,如调度绞车等,一般选用可逆型电磁启动器;
5)40KW及以上电动机的控制设备,应使用真空电磁启动器。
6)当电缆长度不够或电路需要有分支时,应选择电缆插销、电缆连接器或电缆接线盒。
3、开关的保护装置要适应电网和工作机械对保护的要求:
1)变压器二次侧低压总馈电开关应设短路、过载和漏电保护;
2)变电所内其他分路配出开关和配电点的总开关应设短路、过载保护和有选择性漏电保护;
3)直接控制电动机的各种启动器,应设短路、过载、断相和漏电闭锁,其中对于控制小功率的启动器,可不设过负荷保护(如回柱绞车);
4)控制煤电钻的设备,必须选用具有漏电、短路、过载、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护装置。
3、综放工作面低压开关型号的确定
经上述计算结果查《煤矿电工学》中矿用隔爆馈电自动馈电开关的技术数据和矿用隔爆型真空磁力启动器技术数据,选用了KBZ-630/1140隔爆馈电开关8台,QJZ—400/1140隔爆型真空磁力启动器4台,QJZ—1600/1140组合开关2台。
KBZ-630/1140隔爆馈电开关具有总开关漏电保护、分开关选择性漏电保护、漏电闭锁、过载、短路、三相不平衡(包括断相)、欠压等多种保护功能,并可外接远方分励、起动按钮,也可接风电瓦斯闭锁。
QJZ—400/1140、QJZ—1600/1140起动器具有失压保护、短路保护、过载保护、断相保护、漏电闭锁保护,具有过载、断相、短路闭锁、短路、漏电故障显示,还具有有电源、运行指示,起动器可进行远方控制和联控
ZBZ-2.5Z综保具有短路、过载、漏电保护及电缆绝缘降低危险指示。
本装置采用越级式先导控制回路,电缆在煤电钻不工作时不带电。
第三节综放工作面低压保护装置的整定计算
综放工作面低压保护装置的主要有过载保护和短路保护两种,因开关的不同而设置不同,需根据开关内所设置的保护装置进行整定。
过载保护的动作值按照大于额定电流整定,短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定,并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。
一、保护整定值计算
在选择井下低压开关设备时,保护整定值计算,并校验熔体的灵敏度和分断能力。
1、按正常条件计算保护整定值
1)井下采、掘运机械常用电动机的额定电流和额定启动电流,可按电动机额定电流的5-7倍近似的估算其额定启动电流,电动机功率较大者取偏大值,一般取6倍,即
IN.st=(5-7)IN≈7IN
=6×250
=1500A
式中IN---电动机的额定电流,A.
2)保护照明变压器和电钻变压器
(1)保护照明变压器(保护装在一次侧),保护整定电流
IN.F≈1.2×IN·KT
=10A
式中IN.F---熔体的额定电流,A;
IN---照明负荷的额定电流之和,A;
KT---变压器的变压比;
1.2~1.4---可靠系数。
3)保护127V的照明线路,保护整定电流,由上述计算结果可得:
IN.F≥∑IN
式中∑IN---照明灯额定电流之和,A。
1、按最小两相短路电流校验灵敏度
熔体的灵敏度按下式校验:
KS=5.3≥(4~7)
式中ISC---被保护线路末端的最小两相短路电流,A;
IN.F---所选熔体的额定电流,A;
KS---熔体的灵敏度系数;
4~7---保证熔体在短路故障出现时能够及时熔断的系数,《矿山供电》中表4-2
在照明变压器和电钻变压器一次侧,所装熔体的额定电流值最大不的超过《矿山供电》中表4-2的规定,否则就不能保护变压器二次侧端子发生的两相短路故障。
2、熔体额定电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 采区 南翼煤柱 工作面 供电 设计 说明书
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)