煤矿供电设计.docx
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煤矿供电设计
供电系统设计
一、供电系统的拟定
1、地面主供电线路(详见供电系统图)
根据《煤矿规程》第四百四十一条规定,结合五一煤矿的实际情况,现拟定矿井供电线路为两条,一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路;二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。
2、矿井主供电线路详见供电系统图)
根据《煤矿规程》第四百四十一条规定,结合五一煤矿的实际情况,现拟定矿井供电线路为两条,
第一条:
采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源,电缆长度为1200m。
第二条:
采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源,电缆长度为1700m。
第三条:
采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源,电缆长度为2200m;从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源,电缆长度为2300m。
2、联络电缆供电情况:
+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆,电缆长度为500m;+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆,电缆长度为500m。
二、各中央变电所变压器容量的计算
1、+510中央变电所变压容量的计算
P510=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3,
P1=130KW为2m绞车负荷;
P2=75KW为1.2m人车负荷;
P3=30KW为照明等其它负荷。
则
ΣPe=130+75+30=255KW;Kx=0.7,Cosψpj=0.7
P510=235×0.7÷0.7
=235KVA>180KVA。
由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用,故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。
即一台180KVA和一台100KVA的变压器。
因此完全能够满足生产需要。
2、目前+350水平中央变电所变压器容量的计算
P350前=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5,
P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷;
P2=155KW为150D30×7排水泵的负荷;
P3=130KW为压风机负荷;
P4=110KW为1.6m人车负荷;
P5=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷;则
ΣPe=250+155+130+110+30=675KW;Kx=0.85,Cosψpj=0.8
P350前=675×0.85÷0.8
=717.8KVA。
由于该中央变电所,目前有比较多的大容量设备,因此,选用三变压器,两台320KVA和一台200KVA的变压器。
其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电;另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电;一台200KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电,两台水泵一台排水,一台备用。
3、南翼投产后+350中央变电所变压器的容量计算
由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所,因此,+350中央变电所的负荷发生变化,其变化后的情况如下:
P350后=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4,
P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷;
P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷;
P3=110KW1.6m人车负荷;
P4=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷;则
ΣPe=250+155+110+30=545KW;Kx=0.85,Cosψpj=0.8
P350后=545×0.85÷0.8
=579KVA。
由于该中央变电所有比较多的大容量设备,而且又有主排水设备,因此,选用两台320KVA变压器。
其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电;另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D30×7的水泵155KW电动机的电;两台水泵一台排水,一台备用。
4、+200水平中央变电所变压器容量的计算
P200=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3,
P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷;
P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷;
P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷;则
ΣPe=250+155+70=475KW;Kx=0.85,Cosψpj=0.8
P200=475×0.85÷0.8
=504.7KVA。
由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。
因此,选用两台315KVA变压器,其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电;另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电,两台水泵一台排水,一台备用。
5、南翼采区变电所变压器容量的计算
P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6,
P1=130KW为压风机负荷;
P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷;
P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷;
P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷;
P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷;
P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷;则
ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW;Kx=0.7,Cosψpj=0.8
P南翼=432×0.7÷0.8
P南翼=378KVA。
由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。
因此,选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器,320KVA的变压器供压风机及充电设备的电;180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。
三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面
1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验
①、+510中央变所两台压器无功功率的计算
Q510=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=6,Pe=180,ux%=4.5,P=130
Q1=6×180÷100+4.5×180(130÷180)2÷100
=10.8+4.225
=15.025
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=6,Pe=100,ux%=4.5,P=75
Q2=6×100÷100+4.5×100(75÷100)2÷100
=6+2.53
=8.53
Q510=Q1+Q2
=15.025+8.53
=23.56(千乏)
②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流
Ig510=√(P5102+Q5102)÷(√3×U)式中:
P510=235KW,Q510=23.56千乏,
U=6
Ig510=√(2352+23.562)÷(√3×6)
=236÷10.39
=22.7(A)
③、按经济电流密度校验电缆截面
S510=Ig510÷Jn式中:
Ig510=22.7A,Jn=1.15
S510=22.7÷1.15
=19.7(A)
根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆,允许电流为65A,而现使用的电缆截面为50mm2,允许电流为135A,能继续使用,但不经济。
2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验
①、+350中央变所三台压器无功功率的计算
Q350前=Q1+Q2+Q3
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=310
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(310÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=260
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(260÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=200,ux%=4.5,P=185
Q3=5.5×200÷100+4.5×200(185÷200)2÷100
=11+7.7
=18.7
Q350前=Q1+Q2+Q3
=31.1+31.1+18.7
=80.9(千乏)
②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流
Ig350前=√(P350前2+Q350前2)÷(√3×U)式中:
P350前=717.8KW,
Q350前=80.9千乏,
U=6
Ig350前=√(717.82+80.92)÷(√3×6)
=69.52(A)
③、按经济电流密度校验电缆截面
S350前=Ig350前÷Jn式中:
Ig350前=69.52A,Jn=1.15
S350前=69.52÷1.15
=60.5(A)
根据计算电流60.5A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆,允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2,允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
3、南翼投产后+350中央变电所主输电电缆截面的校验
①、南翼投产后+350中央变所二台压器无功功率的计算
Q350后=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=280
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(280÷320)2÷100
=17.6+11
=28.6
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=260
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(260÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q350后=Q1+Q2
=28.6+31.1
=59.7(千乏)
②、计算投产后+350中央变电所的最大长时负荷电流
Ig350后=√(P350后2+Q350后2)÷(√3×U)式中:
P350后=579KW,
Q350后=59.7千乏,
U=6
Ig350后=√(5792+59.72)÷(√3×6)
=56(A)
③、按经济电流密度校验电缆截面
S350后=Ig350后÷Jn式中:
Ig350后=56A,Jn=1.15
S350后=56÷1.15
=48.7(A)
根据计算电流48.7A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆,允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2,允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
4、南翼投产后采区变电所主输电电缆截面的校验
①、南翼投产后采区变所二台压器无功功率的计算
Q南=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=250
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(250÷320)2÷100
=17.6+8.8
=26.4
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=180,ux%=4.5,P=174
Q2=5.5×180÷100+4.5×180(174÷180)2÷100
=9.9+7.5
=17.4
Q南=Q1+Q2
=26.4+17.4
=43.8(千乏)
②、计算南翼投产后采区变电所的最大长时负荷电流
Ig南=√(P南2+Q南2)÷(√3×U)式中:
P南=378KW,
Q南=43.8千乏,
U=6
Ig南=√(3782+43.82)÷(√3×6)
=380.5÷10.39
=36.6(A)
③、按经济电流密度校验电缆截面
S南=Ig350后÷Jn式中:
Ig南=36.6A,Jn=1.15
S南=36.6÷1.15
=31.8(A)
根据计算电流31.8A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆,允许电流为48A,而现使用的电缆截面为35mm2,允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
5、南翼投产后+200中央变电所主输电电缆截面的校验
①、南翼投产后+350中央变所二台压器无功功率的计算
Q200=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=250
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(250÷320)2÷100
=17.6+8.8
=26.4
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中:
I0%=5.5,
Pe=320,ux%=4.5,P=225
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(225÷320)2÷100
=17.6+7.1
=24.7
Q200=Q1+Q2
=26.4+24.7
=51.1(千乏)
②、计算投产后+200中央变电所的最大长时负荷电流
Ig200=√(P2002+Q2002)÷(√3×U)+Ig南式中:
P200=504KW,
Q200=51.1千乏,U=6,Ig南=36.6
Ig200=√(5042+51.12)÷(√3×6)+36.6
=85.3(A)
③、按经济电流密度校验电缆截面
S200=Ig200÷Jn式中:
Ig200=Ig200+Ig南=48.7+36.6=85.3A,Jn=1.15
S200=85.3÷1.15
=74.2(A)
根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2,允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
6、按经济电流密度校验+510与+350联洛电缆的载面
①、根据+510或+350水平的经济电流密度校验联络电缆截面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。
根据计算电流Ig510=22.7A;Ig350前=69.5A;Ig350后=65A;查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的联络电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求,可以继续使用,但不经济。
②、根据经济电流密度校验+510、+350主输电电缆的截面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷,则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。
Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A,Ig510=22.7A
Ig=22.7+69.5=92.2(A)
根据计算电流92.2A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的主输电电缆截面为35mm2,其长时允许电流105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求,可以继续使用。
7、根据经济电流密度校验+350与+200联洛电缆的载面
①、根据+350或+200水平的经济电流密度校验联络电缆截面
若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。
根据计算电流Ig350后=65A;Ig200=85.3A;查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的联络电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求,可以继续使用。
②、根据经济电流密度校验+350、+200主输电电缆的截面
若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时,启用联络电缆,这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷,则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。
Ig=Ig350+Ig200Ig350=65A,Ig200=85.3A
Ig=65+85.3=150.3(A)
根据计算电流150.3A,查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆,其长时允许电流为165A;而现使用的主输电电缆截面为35mm2,其长时允许电流105A;因此,+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷,使用联络时,不能满足正常生产的需要。
四、长时允许电流校验各主输电电缆载面
1、按长时允许电流校验+510中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig510=22.7A,查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆,其长时允许电流为48A;而现使用的电缆截面为50mm2,其长时允许电流为135A;因此,现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求,可以继续使用。
2、按长时允许电流校验+350中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig=69.5A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求,可以继续使用。
3、按长时允许电流校验+200中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig200=85.3A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求,可以继续使用。
4、按长时允许电流校验南翼采区变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig南=36.6A,查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆,其长时允许电流为48A;而现使用的电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用VUZ35mm2铠装电缆符合供电要求,可以继续使用。
五、按长时允许电流校验各联络电缆载面
1、按长时允许电流校验+510与+350联洛电缆载面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。
根据计算电流Ig510=22.7A,查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆,其长时允许电流为65A;而现使用的联络电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求,可以继续使用。
根据计算电流Ig350=69.5A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的联络电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求,可以继续使用。
2、按长时允许电流校验+510、+350主输电电缆截面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷,则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。
Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A,Ig510=22.7A
Ig=22.7+69.5=92.2(A)
根据计算电流Ig=92.2A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的主输电电缆截面为35mm2,其长时允许电流105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求,可以继续使用。
3、按长时允许电流校验+350与+200联洛电缆载面
若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时,启用联络电缆,这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。
根据计算电流Ig350=69.5A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的联络电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求,可以继续使用。
根据计算电流Ig200=85.3A,查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆,其长时允许电流为95A;而现使用的电缆截面为35mm2,其长时允许电流为105A;因此,现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求,可以继续使用。
4、按长时允许电流校验+350、+200主输电电缆截面
若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时,启用联络电缆,这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷,则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。
Ig=Ig350+Ig200Ig350=69.5A,Ig200=85.3A
Ig=69.5+85.3=154.8(A)
根据计算电流154.8A,查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆,其长时允许电流为165A;而现使用的主输电电缆截面为35mm2,其长时允许电流105A;因此,+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷,使用联络时,不能满足正常生产的需要。
六、按输电电压损失校验各主输电电缆截面
1、按输电电压损失校验+510主输电电缆截面
①、计算+510输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中:
P=235×103W,L=1200m,Ue=6000,
γ=28.8米/欧.毫米2,S=50mm2
△UK=235×103×1200÷(6000×28.8×50)
=32.6(V)
②计算+510容许电压损失
根据有关规定截面为50mm2的高压电缆电压损失率为2.57%,则
△U=Ue×2.57%
=6000×2.57%
=154.2(V)>32.6V符合要求
2、按输电电压损失校验+350主输电电缆截面
①、计算+350输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中:
P=579×103W,L=1700m,Ue=6000,
γ=28.8米/欧.毫米2,S=35mm2
△UK=579×103×1700÷(6000×28.8×35)
=162.7(V)
②计算+350容许电压损失
根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%,则
△U=Ue×3.5%
=6000×3.5%
=210(V)>162.7V符合要求
3、按输电电压损失校验+200主输电电缆截面
①、计算+200输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中:
P=504.7×103W,L=2200m,Ue=6000,
γ=28.8米/欧.毫米2,S=35mm2
△UK=504.7×103×2200÷(6000×28.8×35)
=183.5(V)
②计算+200容许电压损失
根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%,则
△U=Ue×3.5%
=6000×3.5%
=210(V)>183.2V符合要求
4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面
①、计算+南翼输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中:
P=378×103W,L=4500m,Ue=6000,
γ=28.8米/欧.毫米2,S=35mm2
△UK=378×103×4500÷(6000×28.8×35)
=281(V)
②计算+20
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