铁岭市韫达煤矿某综采工作面供电设计说明书.docx
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铁岭市韫达煤矿某综采工作面供电设计说明书
铁岭市韫达煤矿
203综合机械化
采煤工作面供电设计说明书
附图
1、203综采工作面供电系统图
2、203综采工作面机电设备布置图
3、203综采工作面硐室机电设备布置(图一)
4、203综采工作面硐室机电设备布置(图二)
5、203综采工作面硐室电气设备接线图
6、203综采工作面运输系统图
7、韫达煤矿地面变电所供电系统改造图
8、韫达煤矿中央变电所改造系统图
前言
为提高矿井生产能力和矿井机械化水平,我矿决定在井下203工作面安装一套综合机械化采煤设备,为适应综采工作面的供电要求,根据“安全、可靠、经济、合理”的供电设计原则,对203综采工作面供电系统设计如下。
一、设计依据
1、煤矿井巷工程平面图。
2、《煤炭工业煤矿设计规范》、《煤矿安全规程》以及国家其它现行的有关煤炭项目建设的技术法规和技术政策
3、《井工煤矿初步设计安全专篇编制导则》
4、《煤矿建设工程安全设施设计审查标准》(AQ1055-2008)
5、《煤矿安全监控系统通用技术要求》(AQ6201—2006)
6、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007。
7、203综采工作面已选型设备清册。
二、设计原则
根据该煤矿现有供电情况结合矿井的开拓布置和生产情况,依据“系统可靠、安全、经济,网络简单、操作方便、技术合理”的原则进行矿井供电设计
第一章矿井概况
第一节矿井自然概况
一、位置与交通
铁岭市韫达煤矿位于铁岭市西北12km,铁岭县镇西铺营盘村北,行政区隶属镇西堡镇管辖。
井田南部1.5km有铁—康公路,井田南部2.5km有铁岭至大青站国铁通过,交通便利。
二、自然地理、气候与地震
本井田范围内为低山剥蚀丘陵和河流冲积平原,井田内地形属平坦。
井田范围内地形标高在+80—+90m。
本区属季风型大陆气候,春级干旱小雨,多西南风,风力可达6-7级,夏季炎热多雨,最高温度+33°C,最低温度-32°。
冻结期自10月末至次年3月,冻结厚度1m左右。
年降雨量1009mm,最大月降雨量262mm。
该地区为农业区,农作物以高粱、玉米、谷子、大豆为主。
地方工业以开发煤炭资源为主。
地区地震活动强度小,地震烈度为Ⅶ度区。
第二节矿井生产概况
开拓方式及主要巷道布置:
该矿井为斜井片盘开拓方式,现有一对斜井,斜井位于井田东部。
井口标高+82.36m,井底标高-100m,主井提升斜长586m,倾角18°斜井串车混合提升方式。
工作面主要设备203综采工作面采用MG200/456-WD1型采煤机落煤,工作面采用SGZ730/320型刮板运输机、运输顺槽采用SGZ730/132转载机和SSJ-800/2×40皮带运输机,工作面采用ZY4000/10/23型液压支架支护。
一、矿井通风方式
矿井采用中央并列抽出式全负压通风,在西风井地面安装主、备通风机各一台,型号均为BDK-4-№13对旋风机,电动机容量为55×2KW。
安装瓦斯抽放泵两台。
二、矿井提升方式
矿井提升主井为混合提升井,提升方式为斜井串车单勾提升方式,主井安装一台JK2/20型矿用提升绞车,电动机功率为240KW,电压6000V,绞车最大静张力为6000kg,使用6×7+1NF-28mm钢丝绳,钢丝绳破断拉力为479KN,井筒斜长596m,井筒倾角18°,每次提升煤车7辆。
三、矿井排水
矿井采用一段集中排水,水泵房设置两台100D-45×7性水泵,一台工作,一台备用。
电动机功率为132kw,排水能力为60m/h,扬程为315m。
实际排水高度为183m。
沿主井铺设两条直径为133mm钢管排水管路。
矿井正常涌水量40m3³/h最大涌水量70m3/h,水仓容积600m3。
第三节203工作面概况
(1)、工作面走向长度:
600m;工作面长度:
100m。
(2)、预计开采时间:
2011年11月中旬
(3)、预计结束时间:
2011年3月
(4)、生产能力7万吨/月
(5)、采区瓦斯浓度:
高瓦斯。
(6)、煤层预计发火期:
3-6月
(7)、工作面通风方式:
全负压通风
第四节供电电源
该矿高压进线供电系统为双回路供电,其中一回路引自大青二次变电站配出的10KV西煤线供电线路,电压等级为10KV,另一条线路引自铁岭电业局团结变电所配出的10KV营盘线线路,供电电压10KV。
第二章203综采工作面供电系统拟定
第一节供电电源系统拟定
一、6000V供电系统拟定
由中央变电所农电段母线配出一根MYJV-60003*70高压电缆至203工作面机电硐室。
在机电硐室内安装一台BGP9L-6型400A高压开关,分别控制两台容量分别为800KVA,一台容量为315KVA变压器。
采用高压电缆由高压开关负荷侧串联接至各台变电站。
二、1140V供电系统拟定
该工作面的1140v用电设备分别是:
工作面运输机、采煤机、乳化液泵、喷雾泵、转载机、破碎机。
其中乳化液泵和喷雾泵设置在机电硐室内,采用远方供电、供液方式。
分别引自两台KSGZY-800/1140变电站供电,当一台变电站低压侧发生故障时,可开动另外一台乳化液泵或喷雾泵。
保证工作面不间断供液和喷雾用水。
工作面内的采煤机和破碎机采用一条MYP-11403*120+1*25聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套屏蔽电缆供电,工作面内的转载机和工作面运输机采用一条MYP-11403*120+1*25聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套屏蔽电缆供电。
在串车平车上分别安装两台KBZ-630型馈电开关作为两根MYP-3×120+1×25型电缆引入的馈电开关。
三、660V供电系统拟定
工作面660V设备包括调度绞车、运输顺槽皮带机、信号照明综合保护、皮带机张紧绞车电机、煤电钻综合保护等。
由在机电硐室设置得一台KSGZY-315/0.69型移动变电站作为工作面660V供电电源。
工作面运输顺槽皮带机、各台调度绞车、串车上的660V设备、工作面照明、回风顺槽各台绞车分别引自该变电站的低压侧。
其中皮带机电源由变电站单独引出一条MY-10003×50+1×16型橡套电缆向皮带机供电。
在变电所内安装一台KBZ-200型馈电开关,配出一条MY-10003×50+1×16型橡套电缆供运输顺槽和串车660V设备。
在机电硐室内安装一台KBZ-200型馈电开关作为回风顺槽和硐室照明用的总开关。
在回风顺槽的入口设置一台KBZ-200型馈电开关作为回风顺槽的电源总开关。
各台调度绞车控制开关一律选用QBZ-1140/660型磁力起动器。
第二节瓦斯监测与通讯系统拟定
一、瓦斯监测供电系统拟定
瓦斯监测电源引自中央变电所的风机专用电源变压器。
现已形成的203工作面瓦斯监测系统电源作为机电硐室的瓦斯监测电源。
瓦斯监测的断电方式为切断工作面高压控制开关的负荷侧电源,即与硐室内的高压开关联锁,当工作面瓦斯超限时,工作面机电硐室内的高压开关动作,切断工作面所有动力电源。
瓦斯监测由设在机电硐室内的监测分站实现监测。
二、矿井通讯
分别在机电硐室、203工作面运顺皮带头、工作面串车处设直通矿调度的电话。
在工作面串车安装一台KTC102型矿用集中通讯控制台。
工作面串车处、转载机处、工作面内每隔15m设置带有集中控制与闭锁的载波电话,采用专用通讯电缆连接。
机电硐室、乳化液泵、皮带机机头设置载波通讯电话(可采用一般型电缆连接,不需要闭锁功能)
三、配电点设置
1、机电设备硐室高、低压设备;2、运输顺槽皮带机配电点;3、
运顺各台绞车配电点;4、运顺串车配电点;5、回顺入口配电点;6、回顺各台绞车配电点。
四、工作面运回顺照明、信号、控制系统拟定
工作面设备的控制均有设在移动变电列车上的KCT101集中控制台完成。
安装时要在电缆捆中铺设控制线。
工作面照明干线线路一律采用MY-10003*4+1*4电缆。
皮带机综合保护干线选用MY-10007×2.5电缆。
皮带机保护机头、机尾跑偏开关控制线、皮带机沿线停车控制线、皮带机沿线信号线。
工作面串车集中控制台要实现集中和就地分别控制。
五、工作面供电系统和设备布置拟定
见《韫达煤矿203综采工作面供电系统图》《韫达煤矿203综采工作面机电设备布置图》《韫达煤矿综采工作面机电设备硐室布置图》、《韫达煤矿机电设备硐室供电系统接线图》、《203工作面调度绞车运输系统图》。
第三章移动变电站、高压低开关选择
与负荷计算
第一节203综采工作面负荷统计
一、工作面1140V全部负荷统计
设备
名称
设备规格型号
(电动机型号)
电机
台数
额定装
机功率
KW
功率
因数
实际运行功率
Kw
单机工作
电流
需用
系数
轮式破碎机
PLM-1000(YBY550)
1
110
0.87
110
123.5
0.7
桥式转载机
SZB-730/132
(YSB-160)
1
132
0.91
132
0.88
乳化液
泵站
BRW-315/31.5
2
2*200
0.93
200
0.64
工作面运输机
SGZ-730/320(KBY-680-160B)
2
2*160
0.87
320
0.89
喷雾
泵站
BPW250/6.3
2
2*37
0.84
37
0.65
采煤机
MG200/456-WD1
5
100×2×2+25×2+5.5
0.87
456
0.7
合计
12
1492
1255
二、工作面660V供电系统全部负荷统计
设备
名称
规格型号
电机
台数
额定装机功率
KW
功率
因数
运行
功率
KW
单机工
作电流
A
需用
系数
运输顺槽皮带机
SSJ-800/2*40
2
2×40
0.86
80
0.85
运输顺槽调度绞车
JD-11.4
(YB-11.4)
2
2*11.4
0.80
22.8
0.5
运输顺槽调度绞车
JD-25
(YB-25)
1
25
0.82
25
0.45
运顺回
柱绞车
JH2-14
1
17
0.81
17
0.45
回顺调度绞车
JD-11.4
1
11.4
0.80
11.4
0.45
回顺调度绞车
JD-25
1
25
0.82
25
0.45
皮带机张紧绞车
4.5
0.85
4.5
0.4
信号照明综合保护
XZZ-4.0
5
20
0.80
20
0.52
合计
18
205.7
205.7
第二节工作面变压电站负荷统计及负荷分配率计算
一、变电站负荷率计算
供转载机KSGZY-800移动变电站负荷率计算
转载机回路总负荷=320+132+200+37=689KW
供转载机回路的移动变电站满足要求。
同理可计算供采煤机回路变电站负荷率93.6%。
采煤机回路变电站负荷率偏高,但根据实际运行经验,该变电站能够满足要求。
供工作面660V设备的KSGZY-315/0.69变电站负荷率计算。
=205.7
(一)各变电站的负荷率及其变电站的技术数据
编号
型号
容量
KVA
电压
KV
短路阻抗
空载电流
铜损耗
KVAR
铁损耗
KVAR
几何尺寸
L*W*H
重量
T
2
KSGZY-800
800
6/1.2
5.5
1.5
5200
2300
3750×1100×1620
5.8
3
KSGZY-800
800
6/1.2
5.5
1.5
5200
2300
3750×1100×1620
5.8
4
KSGZY-315
315
6/0.69
4%
2.5
2300
1300
3180*1100*1230
3
(二)、变电站负荷率计算表
编号
型号
容量
KVA
计算
负荷kwh
需用
系数kx
功率因数
cosΦ
实际负荷
KW
负荷率%
2
KSGZY-800
800
689
0.7
0.75
482.3
80.38
3
KSGZY-800
800
807
0.7
0.75
564.9
94.15
4
KSGZY-315
315
205.7
0.7
0.75
144
61
二、控制设备的选择
(一)、高压开关的选择
序号
设备名称
规格型号
用途
备注
1、
高压防爆开关
BGP9L-400
中央变电所农电线路总开关
中央变电所
2、
高压防爆开关
BGP9L-400
中央变电所市电线路总开关
中央变电所
3、
高压防爆开关
BGP9L-400
中央变电所供机电硐室总开关
中央变电所
4
高压防爆开关
BGP9L-400
硐室进线总开关
机电硐室
(二)、1140V、660V低压馈电开关和磁力起动器选择
编号
设备名称
规格型号
用途
安装位置
2、12
馈电开关
KBZ-200/1140
乳化液泵回路总开关
硐室
18
馈电开关
KBZ-200/1140
运输顺槽660V总开关
硐室
24
馈电开关
KBZ-200/660
工作面串车总开关
串车
29
馈电开关
KBZ-200/660
运输顺槽皮带机配电点总开关
皮带头
33
馈电开关
KBZ-200/660
硐室控制回风顺槽总开关
硐室
35
馈电开关
KBZ-200/660
回风顺槽入口总开关
回风入口
15
馈电开关
KBZ-630/1140
采煤机回路总开关
串车
8
馈电开关
KBZ-200/1140
转载机回路总开关
串车
6、13
磁力起动器
QJZ-200/1140
乳化液泵开关起动开关
硐室
7、14
磁力起动器
QJZ-120/1140
喷雾泵起动开关
硐室
10、11
磁力起动器
QJZ-315/1140
运输机起动开关
串车
16
磁力起动器
QJZ-400/1140
采煤机起动开关
串车
17
磁力起动器
QJZ-129/1140
破碎机起动开关
串车
20#共9台
磁力起动器
QBZ-80N/660
调度绞车起动开关
信号照明保护
ZXZ-4127
信号及照明
见图
煤电钻综合保护
ZZL-4.0127
工作面电钻
串车
其他660v设备的选择见203综采工作面供电系统图
第四章供电系统高低压电缆选择计算
第一节供电系统中各段电缆截面信号选择
根据设备容量初步选择供电系统中的各主要段电缆如下表。
其他各段电缆见供电系统图。
序号
起止段
型号
长度
m
长期允许电流(A)
1
中央变电所—机电硐室高压电缆
MYJV22-60003×95
950
275
2
中央变电所—机电硐室高压电缆
MYJV22-60003×70
950
217
3
机电硐室—皮带机配电点干线
MY-10003*50+1*16
60
173
4
机电硐室—串车660V馈电开关
MY-10003*50+1*16
570
173
5
机电硐室—串车采煤机馈电开关
MYP-11403*120*1*25
620
275
6
机电硐室—串车运输机馈电开关
MYP-11403*120*1*25
620
275
7
机电硐室—工作面回顺后三角点
MY-10003*25+1*16
720
113
8
串车采煤机开关—采煤机
MCP-11403*95+1*25+4*4
265
260
9
运输机开关-运输机前部电机低速
MYP-11403*35+1*10
140
173
10
运输机开关-运输机前部电机高速
MYP-11403*50+1*16
140
11
运输机开关-运输机机尾电机低速
MYP-11403*35+1*10
240
173
12
运输机开关-运输机机尾电机高速
MYP-11403*50+1*10
240
173
13
串车转载机开关-转载机电机
MYP-11403*50+1*16
60
173
14
串车破碎机开关-破碎机电机
MYP-11403*35+1*10
85
138
15
各台调度绞车负荷电缆
MY-10003*16+1*6
见图
86
其他各段电缆见供电系统图
本设计分别对以下电缆的载流量进行校验,其它电缆不需校验均能满足要求。
选择的电缆满足设备的长期允许电流要求、满足正常工作和设备起动时的电压要求、高压电缆满足热稳定和动稳定的电流要求。
1、中央变电所至203工作面机电硐室高压电缆
2、机电硐室到串车运输机馈电开关的干线电缆
3、串车采煤机开关到采煤机电缆
4、工作面运输机负荷电缆
5、转载机和破碎机负荷电缆
6、运输顺槽660V干线电缆
7、回风顺槽660V干线电缆
第二节系统中主要线路的电缆载流量、电压损失校验
地面至中央变电所、中央变电所至机电硐室高压电缆校验
1、按正常工作电流校验
因此设计采用1600KVA变压器直接供综采工作面,该电缆的正常工作负荷为整个工作面的所有正常工作负荷之和,其中1140V负荷为1255KW,660V负荷为205.7KW。
经计算该电缆的实际工作电流为:
114.58A,小于电缆允许长期工作电流275A。
按正常工作电流校验合格。
2、按正常工作电压损失校验
(1)、地面SCB-1600/10/6型变压器的电阻及电抗计算
根据变压器参数表可得SCB-160010/6KV变压其技术数据如下:
空载损耗P0=2450KVAR,负载损耗PF=11730kw,阻抗电压百分数UD%=6%。
变压器的直流电阻、电抗、阻抗为:
(2)、地面变电所到中央变电所的电缆电阻、电抗、阻抗
电缆为MYJV22-60003×95型,电缆长度950m。
单位公里电阻:
R0=0.22Ω
单位公里电抗:
X0=0.085Ω
电缆电阻:
R1=0.22×0.95=0.209Ω
电缆电抗:
R1=0.085×0.95=0.08075Ω
(3)、中央变电所到机电硐室高压电缆电阻及电抗
单位公里电阻:
R0=0.305Ω
单位公里电抗:
X0=0.089Ω
电缆电阻:
R1=0.305×0.9=0.2745Ω
电缆电抗:
R1=0.089×0.9=0.08Ω
(4)、变压器电压损失计算
变压器正常工作电流为114.58A
则变压器的电压损失为
(5)、地面至中央变电所电缆电压损失计算
(6)、中央变电所至机电硐室高压电缆电压损失
(7)、6000V侧全部电压损失为
<6000×5=300V。
二、机电硐室至串车采煤机回路的干线电缆校验
(一)按长期允许电流校验
该电缆正常工作时的全部负荷包括采煤机和破碎机。
计算负荷为:
(2)、供采煤机干线线路电阻及电抗
采煤机干线电缆为:
MYP-11403*120+1*25
单位公里电阻:
R0=0.164Ω/km
单位公里电抗:
X0=0.056Ω/km
因此采煤机干线电缆电阻为:
R1=0.164*0.62=0.10168Ω
因此采煤机干线电缆电抗为:
X1=0.056*0.62=0.03472Ω
(3)、采煤机负荷线路电缆(MCP-11403*95+1*16+4*4)电阻及电抗
单位公里电阻:
R2=0.247Ω/km
单位公里电抗:
R2=0.075Ω/km
采煤机支线电缆电阻为:
R2=0.247*0.265=0.065455Ω
采煤机支线电缆电抗为:
X2=0.056*0.62=0.01484Ω
(4)、采煤机回路总电阻
ΣR=Rb+R1+R2=0.0117+0.10168+0.065455=0.1788Ω
采煤机回路总电抗
ΣX=XB+X1+X2=0.0983+0.03472+0.01484=0.14786Ω
2、采煤机正常工作时的变压器二次工作电流
计算负荷为:
长期工作电流为:
3、各元件电压损失计算
(1)、采煤机正常工作时电压损失计算
(2)、采煤机干线电压损失
(3)、采煤机支线电缆电压损失
采煤机正常工作电流
采煤机支线电压损失
3、采煤回路正常工作时的电压损失
3、采煤机回路允许电压损失
采煤机正常工作时系统允许电压损失120V大于系统实际电压损失,因此采煤机回路电缆选择合理。
经济电流密度校验各段电缆结果见下表:
序号
电缆
名称
截面mm²
长期允许电流A
电缆负荷kw
功率因数
需用
系数
电源
电压
正常工作电流A
校验结果
1
中央变电所至机电硐室
70
235
1460.7
0.92
0.7
6000
107
合格
2
硐室至串车运输机开关
120
270
452
0.75
0.7
1140
214
合格
3
采煤机负荷电缆
95
260
456
0.75
0.7
1140
216
合格
4
硐室到采煤机开关干线
120
270
566
0.75
0.7
1140
268
合格
5
工作面运输机负荷电缆
50
173
160
0.75
0.7
1140
76
合格
6
转载机负荷电缆
50
173
132
0.75
0.7
1140
62
合格
按正常工作电压损失校验各段电缆结果见下表
序号
电缆名称
变压器电压损失
电缆电压损失
末端电压
系统电压
1
地面至机电硐室高压电缆
116.48
100.73
6199
6300
2
机电硐室至采煤机电机
48.28
54.92
1103
1200
采煤机实际工作时需要系数较低,根据运行经验,实际电压损失能够满足要求。
电动机末端电压不低于额定电压的95%,合格。
同理可计算其他各段电缆的正常工作电压损失满足要求。
计算结果在此略。
根据以上计算,所选用的各段电缆载流量和正常工作电压损失满足要求。
(三)、按线路起动时的电缆电压损失校验
本设计的供电系统中,负荷最大的设备是采煤机。
但是根据实际运行经验,采煤机采用变频控制,实际采煤机的起动电流并不大。
因此选用工作面运输机机尾电机的起动电压损失校验,该段电缆最长,且运输机经常处于重载起动,只要工作面运输机的最小起动电压满足要求,其他设备不需计算,均能满足起动损失电压要求。
运输机起动时电压损失计算的电气参数
①供工作面运输机回路的变电站(KSGZY-800/1200)电阻、电抗
Rb=0.117ΩXB=0.0983
②起动时的功率因数:
cosφ=0.6,sinφ=0.8
③运输机起动时允许的起动电压损失:
1200-1200*75%=300V
④运输机起动时的系统系数KX=0.7
⑤运输机起动电流
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