1803综采工作面供电设计 1.docx
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1803综采工作面供电设计1
贵州五轮山煤业有限公司
1803综采工作面供电设计
编制人:
编制单位:
综采办公室
编制时间:
审批人员签字
调度室:
年月日
技术部:
年月日
安监部:
年月日
机电部:
年月日
综采办:
年月日
副总工程师:
年月日
批准人:
年月日
一、概述
1803工作面为走向长壁俯斜开采,运输顺槽平均坡度13°,最大坡度20°。
采用固定、加移动电站方式布置,先期布置到1803运顺切眼以外100米处,以后设备列车通过JSDB-10型回柱绞车进行整体移动式下放,采用40T链条配合卡轨器分别固定到轨道上,三台移动变压器、2台乳化泵、2台喷雾泵及泵箱固定在8煤集中运输巷(1803运顺开口位置)。
后期回采过程中,采用JSDB-10回柱绞车分次下放设备列车,直到工作面停采线以外。
二、供电系统
1)供电系统回路如下:
1、井下中央变电所—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—(10KV)移动变电站(1140V)—1803运输顺槽—组合开关—工作面设备。
2、工作面运顺胶带输送机供电由井下机车充电硐室单独敷设一条电缆。
其供电回路为:
井下机车充电硐室—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—1803运输顺槽胶带输送机
2)1803工作面综采设备装机总容量为2281KW,分为3台移动变电站供电。
其中:
1#移动变电站设备总功率:
1226KW。
2#移动变电站设备总功率:
835KW。
3#移动变电站设备总功率:
220KW
三、负荷统计及分配
(1)设备负荷统计表
设备名称
数量
型号
电机额定容量(KW)
设备总功率(KW)
额定电压(V)
额定电流(A)
采煤机
1
MG300/701-WD
2×300+2×45+11
701
1140
206A
刮板输送机
1
SGZ764/400
200/100
400
1140
130A
转载机
1
SZZ764/200
200/100
200
1140
130A
破碎机
1
PLM1000
110
110
1140
70A
乳化泵
2
GRB315/31.5
200
400
1140
115.4A
喷雾泵
2
KPB315/16
125
250
1140
81.2A
皮带机
4
55
220
660
55
涨紧绞车
2
7.5
15
合计
2296KW
(2)负荷分配情况
根据变压器容量,台数及设备的功率,大致分组如下:
1.KBSGZY—1600移动变电站
●MG300/701-WD采煤机Pe=2×300+2×45+11=701kw
●GRB315/31.51#乳化泵Pe=200kw
●KPB315/161#喷雾泵Pe=125kw
●SZZ764/200转载机Pe=200KW
ΣP=1226KW
2.KBSGZY—1000移动变电站
●SGZ764/400刮板输送机Pe=2×200=400KW
●PLM1000破碎机Pe=110kw
●GRB315/31.52#乳化泵Pe=200kw
●KPB315/162#喷雾泵Pe=125kw
ΣP=835KW
3.BSGZY—500移动变电站
●DSJ80/40/2X55皮带运输机Pe=55kw
●JSDB-8涨紧绞车Pe=7.5kw
●JSDB-8涨紧绞车Pe=7.5kw
ΣP=235KW
(3)变压器容量的验算
根据公式Sbj=KX×ΣP/COSφpj
式中,Sbj——所计算负荷总视在功率,KVA
KX——需用系数,KX=0.4+0.6PS/∑Pe
PS——变压器所带负荷中最大电动机的功率,KW
∑Pe——变压器所带设备电动机的总功率,KW
COSφ——变压器所带设备电力负荷的加权平均功率因数,取COSφpj=0.7
(一)、KBSGZY—16001#变电站变压器的容量验算
1.负荷:
∑Pe=701+200+200+125=1226KW
2.验算:
Sbj=KX×ΣP/COSφpj=0.54×1226/0.7=945.7KVA
式中,KX=0.4+0.6×300/1226=0.54
已知:
Se=1600KVA
Sbj (二)、KBSGZY—10002#变电站变压器的容量验算 1.负荷: ∑Pe=200+200+200+110+125=835KW 2.验算: Sbj=KX×ΣP/COSφpj=0.54×835/0.7=644.1KVA 式中,KX=0.4+0.6×200/835=0.54 已知: Se=1000KVA Sbj (三)、KBSGZY—5003#变电站变压器的容量验算 1.负荷: ∑Pe=55+55+55+55+7.5+7.5=235KW 2.验算: Sbj=KX×ΣP/COSφpj=0.54×235/0.7=181.2KVA 式中,KX=0.4+0.6×55/235=0.54 已知: Se=500KVA Sbj 附: 变压器型号及技术参数据 型号 容量 (KVA) 电压 (KV) 电流(A) 负载损耗P (W) 绕组电阻R (Ω) 绕组电抗%(Ω) 阻抗 电压% KBSGZY—1600 1600 1200/693 92.3/769.7 8500 0.01 0.086 5 KBSGZY—1000 1000 1200/693 57.7/481.1 6100 0.012 0.086 4.5 KBSGZY—500 500 1200/693 28.8/240.5 3500 0.008 0.086 4 四、1803综采工作面供电系统的确定 按工作面设备拟定供电系统图,设备列车排序图及工作面设备布置图。 附: 图1、图2、图3。 五、1803综采工作面通讯系统的确定 工作面通过KTC101通讯系统构成了全畅通的语言通讯,将工作面顺槽皮带机、转载机在通讯控制上连成一体,方便组织生产。 并实现了工作面与胶带输送机司机的通讯、闭锁、集控,消除了生产过程中的安全隐患。 附: 图4。 六、电缆的选择 1803采面移变负荷统计表 负荷名称 设备容量KW 需用系数Kx 加权平均功率因数COSφpj 计算负荷 有功功率KW 无功功率Kvar 视在功率KVA 1#移变 1226 0.56 0.7 980 2#移变 835 0.55 0.7 651 3#移变 235 0.56 0.7 186 工作面总负荷 2296 1817 一)电缆型号确定 1、井下中央变电所向1803运顺移动变压器供电的高压电缆采用MYPJ-6/10型矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆; 2、移动变压器向1803工作面电气设备供电电缆使用MYP/MCP-0.66/1.14型移动屏蔽软电缆; 二)高压电缆的选择 井下中央变电所向1803工作面移动变压器供电高压电缆截面选择根据经济电流密度计算。 井下变电所隔爆高压开关至1803工作面移动变电站选取MYPJ-6/103×95mm2型矿用移动屏蔽监视型橡套软电缆,供电长度为700米。 三)低压电缆截面的计算 (一)1#移动变电站 1)MG300/701-WD型采煤机供电电缆截面的选取 (1)根据机械强度选择电缆截面 选用MCP-1.143×95+1×25+3×10㎜2型电缆两根。 电缆长度L=1.1×(100+160)=290米,长时允许负荷电流Iy=260A。 (2)按长期允许负荷电流校验电缆截面 In=Kx∑Pe×1000/ UηpjCOSφpj=0.8×390×1000/1.732×1140×0.9×0.8=147.8A 式中,Kx—需用系数 In—电流中流过的实际工作电流,A ∑Pe—电缆所带负荷有功功率之和,KW U—电网额定电压,V ηpj—电机加权平均效率,0.9 COSφpj—加权平均功率,0.8 长期允许负荷电流Iy=260A>147.8A,符合要求。 (3)根据电压损失校验电缆截面 1、采煤机电缆电压损失: △Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η =390×0.8×290×1000/(48.6×95×1140×0.91)=18.9V 式中,Pe——电缆输送的有功功率(采煤机),KW U——电网额定电压,KV S——电缆截面mm2 L——高压电缆长度,m D——电导率,铜芯橡套电缆取D=48.6 Kf——负荷率,查表取0.8 η——效率,查表取0.91 2、干线电缆电压损失计算 用负荷矩电压损失计算,Kx=0.61,K%=0.027 ΔUg%=Kx×ΣPe×Lg×K%=0.61×901×0.33×0.027=4.9V ΔUg=ΔUg%×1140/100=55.8V 式中,Kx——需用系数; ΣPe——电缆所带负荷额定功率之和,KW; Lg——干线电缆长度,Km K%——千瓦公里负荷矩电压损失百分数; 3、变压器电压损失计算 ΔU%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) 式中,β—变压器负荷系数 β=ΣS/Se 式中,ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA Se—变压器额定容量,KVA β=ΣS/Se=1226/1600=0.76 Ur%=(Pd/Se×10)%=(8500/1600×10)%=0.53% 式中,Pd—变压器负载损耗,W;查表8500W Ux%= = =4.97% 式中,Ud%—变压器额定负荷时阻抗压降百分数;查表5% COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数;取0.7 △U%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) =0.76(0.53×0.7+4.97×0.714)=2.97% 变压器损失△UB=U×△U%/100=2.97×1200/100=35.6V 所以,△U=△Uz+ΔUg+△UB=18.9+55.8+35.6=110.3V 采煤机允许电压损失为△Uy=1200-95%×1140=117V 则: 110.3V〈117V 3)按起动条件校核电缆截面 采煤机是重负荷起动,也是采区中容量最大、供电距离较远的用电设备,选择的电缆截面需要按起动条件进行校核。 1.电动机最小起动电压为 UQmin=Ue /=1140× =790V 式中,Ue—电动机的额定电压,V KO—电动机最小允许起动转矩与额定转矩之比值,取1.2 αQ—电动机在额定电压下的起动转矩与额定转矩之比值,取2.5 2.起动时支路电缆中电压损失, △UZQ= IQLZCOSφQ1000/γAz=1.732×999×0.29×0.8×1000/48.6×95=86.9V 式中,LZ—支线电缆实际长度,km COSφQ—电动机起动时的功率因数,取0.8 Az—支线电缆的芯线截面,mm2 γ—支线电缆芯线导体的电导率,m/(Ω.mm2),取48.6 IQ—电动机的实际起动电流,A IQ=IeQUQmin/Ue=206×7×790/1140=999A 式中,IeQ—电动机在额定电压下的起动电流,A UQmin—电动机最小允许起电压,V Ue—电动机的额定电压,V 3.起动时干线电缆中电压损失 △UgQ= IgQLgCOSgQ1000/γAg=1.732×1338×0.33×0.81×1000/48.6×95=134.1V 式中,γ——干线电缆芯线导体的电导率,m/(Ω.mm2); Lg——干线电缆实际长度,km; Ag——干线电缆芯线面积,mm2; IgQ——干线电缆中实际启动电流,A; IgQ= = =1338A ∑Ii——其余负荷电动机正常工作电流之和,A; cosΦpj——其余负荷的加权平均功率因数; cosΦgq——干线电缆在启动条件下的功率因数; cosΦgq=IqcosΦQ+∑IicosΦpj/IgQ =(999×0.8+341×0.84)/1338=0.81 4.起动时变压器中电压损失 △Ubq%=Ibq(Ur%cosΦbq+Ux%sinΦbq)/Ibe =1262×(0.53×0.7+4.97×0.704)/796.9=5.95V △Ubq=Ube△Ubq%/100 =1140×5.95/100=67.8V 式中Ibq——起动时变压器的负荷电流,A Ibe——变压器负荷侧额定电流,A, Ube——变压器负荷侧额定电压,V, cosΦbq——起动时变压器负荷功率因数,取0.7 sinΦbq——0.704 起动状态下供电系统中总的电压损失 ∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq 校验条件为 ∑△Uq=86.9+134.1+67.8=288.8V<410V 故选取的采煤机电缆满足使用要求. 2)SZZ764/200型转载机供电电缆截面的选取 (1)根据机械强度选择电缆截面 选用MYP-0.66/1.143×70+1×16㎜2型电缆,长度80米。 (2)按长期允许负荷电流校验电缆截面 In=Kx∑Pe×1000/ UηpjCOSφpj=0.8×200×1000/1.732×1140×0.9×0.8=112A 长期允许负荷电流Iy=198>112A,符合要求。 (3)根据电压损失效验电缆截面 1、支线电压损失 △Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η=200×0.8×80×1000/(48.6×70×1140×0.91)=3.6V 2、干线电缆电压损失计算 用负荷矩电压损失计算,Kx=0.61,K%=0.027 ΔUg%=Kx×ΣPe×Lg×K%=0.61×901×0.33×0.027=4.9V ΔUg=ΔUg%×1140/100=55.8V 3、变压器电压损失计算 ΔU%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) 式中,β—变压器负荷系数 β=ΣS/Se 式中,ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA Se—变压器额定容量,KVA β=ΣS/Se=1226/1600=0.76 Ur%=(Pd/Se×10)%=(8500/1600×10)%=0.53% 式中,Pd—变压器负载损耗,W;查表8500W Ux%= = =4.97% 式中,Ud%—变压器额定负荷时短路阻抗百分数;查表5% COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数;取0.7 △U%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) =0.76(0.53×0.7+4.97×0.704)=2.9% 变压器损失△UB=U×△U%/100=2.9×1140/100=33.1V 所以,△U=△Uz+ΔUg+△UB=3.6+55.8+33.1=92.5V 转载机允许电压损失为△Uy=1200-95%×1140=117V 则,92.5V〈117V 所选电缆满足要求。 3)GRB315/31.5型1#乳化泵供电电缆截面的选取 选用MYP-0.66/1.143×70+1×25㎜2型电缆,长度30米。 所选电缆满足要求。 4)KPB315/16A型1#喷雾泵供电电缆截面的选取 选用MYP-0.66/1.143×50+1×16㎜2型电缆,长度30米。 所选电缆满足要求 (二)2#移动变电站 1)SGZ764/400型刮板输送机供电的电缆截面的选取。 刮板输送机机头电缆长度L=1.1×100=110米 刮板输送机机尾电缆长度L=1.1×(100+160)=290米 电机高速启动时溜头选用MYP-0.66/1.143×70+1×25mm2110米电缆 刮板输送机溜尾电缆选用MYP-0.66/1.143×70+1×25mm2290米电缆 电机低速启动时溜头选用MYP-0.66/1.143×50+1×16mm2110米电缆 刮板输送机溜尾电缆选用MYP-0.66/1.143×50+1×16mm2290米电缆 (1)按长期允许负荷电流校验电缆截面 In=Kx∑Pe×1000/ UηpjCOSφpj =0.7×200×1000/1.732×1140×0.9×0.8=98.5A 长期允许负荷电流Iy=198A>98.5A,符合要求。 (2)按起动条件校核电缆截面 刮板输送机是重负荷起动,也是采区中供电距离较远的用电设备,选择的电缆需要按起动条件进行校核。 1.电动机最小起动电压为 UQmin=Ue /=1140× =790V 2.起动时支路电缆中电压损失, △UZQ= IQLZCOSφQ1000/νAz=1.732×607×0.29×0.8×1000/48.6×70=71.7V 式中,Az—支线电缆的芯线截面,mm2 ν—支线电缆芯线导体的电导率,m/(Ω.mm2),取48.6 LZ—支线电缆实际长度,km COSφQ—电动机起动时的功率因数,取0.8 IQ—电动机的实际起动电流,A IQ=IeQUQmin/Ue=125.2×7×790/1140=607A IeQ—电动机在额定电压下的起动电流,A UQmin—电动机最小允许起电压,V Ue—电动机的额定电压,V 3.起动时干线电缆中电压损失 △UgQ= IgQLgCOSgQ1000/γAg=1.732×806×0.33×0.77×1000/48.6×95=75.8V 式中,γ——干线电缆芯线导体的电导率,48.6m/(Ω.mm2); Lg——干线电缆实际长度,km; Ag——干线电缆芯线面积,mm2; IgQ——干线电缆中实际启动电流,A; IgQ= = =806A ∑Ii——其余负荷电动机正常工作电流之和,A; cosΦpj——其余负荷的加权平均功率因数; cosΦgq——干线电缆在启动条件下的功率因数; cosΦgq=IqcosΦQ+∑IicosΦpj/IgQ =(607×0.8+202×0.7)/806=0.77 4.起动时变压器中电压损失 △Ubq%=Ibq(Ur%cosΦbq+Ux%sinΦbq)/Ibe =860×(0.61×0.82+4.46×0.7)/543=5.73V △Ubq=Ube△Ubq%/100 =1140×5.73/100=65.3V 式中Ibq——起动时变压器的负荷电流,A Ibe——变压器负荷侧额定电流,A, Ube——变压器负荷侧额定电压,V, cosΦbq——起动时变压器负荷功率因数 起动状态下供电系统中总的电压损失 ∑△Uq=△Uzq+△Ugq+△Ubq 校验条件为 ∑△Uq=71.7+75.8+65.3=212.8V〈410V 刮板输送机电缆满足使用要求。 2)PLM1000型破碎机供电电缆截面的选取 (1)根据机械强度选择电缆截面 选用MYP-0.66/1.143×50+1×25㎜2型电缆,长度90米。 (2)按长期允许负荷电流校验电缆截面 In=Kx∑Pe×1000/ UηpjCOSφpj=0.8×110×1000/1.732×1140×0.9×0.8=61.9A 长期允许负荷电流Iy=198A>61.9A,符合要求。 (3)根据电压损失效验电缆截面 1、支线电压损失 △Uz=Pe×Kf×L×1000/D×S×U×η =110×0.8×90×1000/(48.6×50×1140×0.91)=3.14V 2、干线电缆电压损失计算 用负荷矩电压损失计算,Kx=0.61,K%=0.027 ΔUg%=Kx×ΣPe×Lg×K%=0.61×510×0.33×0.027=2.8V ΔUg=ΔUg%×1140/100=31.9V 3、变压器电压损失计算 ΔU%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) 式中,β—变压器负荷系数 β=ΣS/Se 式中,ΣS—变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA Se—变压器额定容量,KVA β=ΣS/Se=835/1000=0.835 Ur%=(Pd/Se×10)%=(6100/1000×10)%=0.61% 式中,Pd—变压器负载损耗,W;查表6100W Ux%= = =4.4% 式中,Ud%—变压器额定负荷时阻抗压降百分数;查表4.5% COSφpj—变压器所带负荷的加权平功率因数;取0.7 △U%=β(Ur%COSφpj+Ux%Sinφpj) =0.835(0.61×0.7+4.4×0.704)=3% 变压器损失△UB=U×△U%/100=3×1140/100=34.2V 所以,△U=△Uz+ΔUg+△UB=3.14+31.92+34.2=69.3V 电缆允许电压损失△Uy=1200-95%×1140=117V>69.3V 所选电缆满足实际要求。 3)GRB315/31.5型2#乳化泵供电电缆截面的选取 (1)根据机械强度选择电缆截面 选用MYP-0.66/1.143×70+1×25㎜2型电缆,长度40米。 所选电缆满足要求 4)KPB315/16A型2#喷雾泵供电电缆截面的选取 选用MYP-0.66/1.143×50+1×16㎜2型电缆,长度40米。 所选电缆满足实际要求. 六、1803工作面高压开关的选择 1、选择计算公式及选择条件 1)负荷长期工作电流 In=Sn/ U=1956/ ×10=113A Sn—长期运行设备总功率 2)选择条件 Uze≥Ue In≤Ize Uze—高压开关额定电压,KV Ize—高压开关额定电流,A 2、高压开关选型 根据计算、选择条件1803工作面选用BGP9L—10型隔爆高压开关,技术数据见表: 被保护变压器容量kvA 高压开关 型号 额定电压kv 额定电流A 断流容量 MVA 额定开断 电流kA KBSGZY-1600KBSGZY-1000 KBSGZY-500 BGP9L—10 10 200 50 七、低压电网短路电流和保护的整定 一)1#移动变电站供电系统中各开关的整定,计算采煤机的短路电流D1点 1)系统电抗 Xs=U22e/Sd=1.22/50=0.028 Sd—电源一次侧母线上的短路容量,MVA Xs—折合至变压器二次侧的系统电抗,Ω/相 U2e—变压器二次侧额定电压,KV 2)高压电缆的阻抗 高压电缆的阻抗,折合到变压器二次侧的数值可按下式计算 R=R0L/K2 X=X0L/K2 K=U
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