目 录
一、概述---------------------------------------------〔1〕 二、80113工作面电气设备技术数据 ---------------------〔1〕 三、变压器的选择------------------------------------ 〔2〕 (一)、3300V系统变压器的选择 -------------〔2〕 (二)、1140V系统变压器的选择 -------------〔2〕 (三)、660 V系统变压器的选择 -------------〔2〕 四、高压电缆的选择计算 ---------------------------〔2〕 (一)、按经济电流密度选择电缆截面-------------------〔2〕 (二)、按长期允许载流校验电缆截面-------------------〔3〕 五、次高压电缆的选择 ------------------〔3〕 (一)、3300V 系统电缆的选择 -------------〔3〕 (二)、1140V系统电缆的选择 ---- ---------〔5〕 (三)、660 V系统电缆的选择 ---- ---------〔5〕 六、短路电流的计算 ---------------〔6〕 (一)、高压(6KV)短路电流的计算 -----------〔6〕 (二)、次高压(6KV)短路电流的计算 ---------〔7〕 (二)、1140V短路电流的计算 -----------------〔7〕 七、高压开关的选择与整定 --------------〔8〕 (一)、计算各路高压电缆的最大高压电流 ---------〔8〕 (二)、高压开关的整定 ----------------------〔8〕 八、3300V及1140V开关的选择与整定 --------〔9〕
(一)、3300V系统低压开关的选择与整定 -----------〔9〕 1、开关的选择 ------------------〔9〕 2、开关的整定 ---------------------〔9〕 (二)、1140V开关的选择与整定 ------------------〔9〕 (三)、660V开关的选择与整定 ------------------〔9〕 1、开关的选择 ------------------〔9〕 2、开关的整定 --------------------〔10〕 九、接地系统 -------------------------------〔11〕 十、附图:
1、80113综采面供电系统图 2、80113综采面设备布置图 (3、80113综采面供排水系统图 4、80113综采面通讯照明系统图)
要求:按照目录内容对新景矿80113工作面进行供电设计。
新景矿80113工作面供电设计说明书
一、概述:
80113 采长170M,顺槽长度2270M,为直线距离,其进风口至配电室沿皮带巷走只有100M。工作面采用3300V电压供电给前、后溜、采煤机、转载机、破碎机,3300V供电系统使用天津贝克公司的KE3002开关;顺槽共安装三部皮带,供电电压为1140V ,头部、二部电机使用变频起动开关,三部皮带机使用降压软启动开关。 二、80113主要电气技术数据:
起动单机功率设备名称 型号 (Kw) MGTY-400/9采煤机 30 SGZ-1000/1前工作溜 400 SGZ-1000/1后工作溜 400 SZZ-1000/4转载溜 00 破碎机 头部皮带机 PLM-3000 SSJ-1200/2200 2×315 45 2×190 270 2×3300 1140 200 630 400 90 540 3300 400 2×700 2×150.6 903.6 2×700 2×150.6 903.6 2×3300 1400 2×55+20 2×12+6 540 2×3300 1400 2×400+ (A) (A) 2×90+ 2×3300 930 额定电流电流(V) (Kw) 额定电压总功率×315 SSJ-1200/2二部皮带机 ×315 SSJ-1200/2三部皮带机 ×250 GKB-315/31乳化液泵 .5 KMPB320/10喷雾泵 /6.3 回柱机回收沉入底板或被矸石压埋的金属支柱 1235 2×2×315 2×190 1235 2×2×250 2×145 870 2×200 120.1 720.6 1140 400 1140 500 1140 630 2×45 27 187 1140 90 JM-14 18.5 23.6 130 660 18.5 调度绞车 牵引矿车 JD-11.4 JD-25 JD-40 MZB-150/1011.4 6×25 4×40 30 13 28 45 34 3×5 50 95 196 295 238 3×30 340 660 660 660 660 660 660 11.4 150 160 30 12 45 调度绞车 调度绞车 注水泵 0 皮带拉紧 猴车 矿山索道 3×4 45 3300V系统负荷 1140V系统负荷 660V系统负荷 4330(KW) 2250(KW) 426.9(KW) 7006.9(KW) 三、变压器的选择计算:
(一)、3300V系统变压器的选择:
根据公式:S=Kx×Σpe/COSΨpj COSΨpj取0.7 1、总容量计算 Σpe=4330(Kw) 需用系数Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×700/4330 =0.497
S=0.497×4330/0.7=3074.3(KVA)
为保证供电质量选KBSGZY-2000/6/3.3移变三台,编号为1#、3#
1#移变供:采煤机、转载机、破碎机; 2#移变供:后工作溜; 3#移变供:前工作溜。 2、1#移变校验:
总负荷:Σpe=400×2+55×2+20+400+200=1530(Kw)
COSΨpj取0.7
需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×400/1530 =0.557
则:S=0.557×1530/0.7=1217(KVA)<2000(KVA) (格)
3、2#移变校验:
2#、合
总负荷:Σpe=700+700=1400(Kw) COSΨpj取0.7 需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×700/1400 =0.7
则:S=0.7×1400/0.7=1400(KVA)<2000(KVA) (合格) 4、3#移变校验:
总负荷:Σpe=700+700=1400(Kw) COSΨpj取0.7 需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×700/1400 =0.7
则:S=0.7×1400/0.7=1400(KVA)<2000(KVA) (合格) (二)、1140V系统变压器的选择
根据公式:S=Kx×Σpe/COSΨpj COSΨpj取0.7 1、总容量计算 Σpe=2250(Kw) 需用系数Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×315/2250 =0.484
S=0.484×2250/0.7=1555.7(KVA)
为保证供电质量选KBSGZY-1250/6/1.14KVA变压器2台, 4#供乳化液泵、喷雾泵、三部皮带机,5#供头部、二部皮带。 2、4#移变校验:
总负荷:Σpe=2×200+2×45+2×250=990(Kw)
COSΨpj取0.7
需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×250/990 =0.552
则:S=0.552×990/0.7=781(KVA)<1250(KVA) (合格) 3、5#移变校验:
总负荷:Σpe=2×315+2×315=1260(Kw)
COSΨpj取0.7
需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×315/1260 =0.550
则:S=0.550×1260/0.7=990(KVA)<1250(KVA) (合格) (三)、660V系统变压器的选择:(6#)
总负荷:Σpe=426.9(Kw),其中最大负荷 Pmax=45(Kw)
COSΨpj取0.7
为保证供电质量选KBSGZY-630/6移变一台,供回进风系统。 6#移变校验:
总负荷:Σpe=426.9(Kw) COSΨpj取0.7 需用系数: Kx=0.4+0.6×Pmax/Σpe =0.4+0.6×45/426.9 =0.463
则:S=0.463×426.9/0.7=282.4(KVA)<630(KVA) (合格)
四、高压电缆的选择计算:
为保证供电质量选六根(编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#)1#电缆供1#移变,2#电缆供2#移变,3#电缆供3#移变,4#电缆供4#移变,5#电缆供5#移变,6#电缆供6#移变。 (一)、按经济电流密度选择电缆截面:
1、根据公式:In=Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj), 流: 1#电缆:
1#移变:Kx =0.557;COSΦpj=0.7 则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj)
=0.557×1530/(1.732×6×0.7)=117.15(A) 2#电缆:
2#移变:Kx=0.7;COSΦpj=0.7
则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj)
=0.7×1400/(1.732×6×0.7)=134.71(A) 3#电缆:
3#移变:Kx=0.7;COSΦpj=0.7
则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj)
=0.7×1400/(1.732×6×0.7)=134.71(A) 4#电缆:
4#移变:Kx =0.552;COSΦpj=0.7 则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj)
计算经济电=0.552×990/(1.732×6×0.7)=75.12(A) 5#电缆:
5#移变:Kx =0.550;COSΦpj=0.7 则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj) =0.550×1260/(1.732×6×0.7)=95.27(A) 6#电缆:
6#移变:Kx =0.463;COSΦpj=0.7 则:Ig= Kx×∑Pe/(1.732×Ue×COSΦpj) =0.463×426.9/(1.732×6×0.7)=27.17(A)
2、按年最大负荷利用小时大于5000,选电缆的经济电流 查《矿用电缆》表1-37,取Jj=2(A/mm2),则:经济截面为: 1#电缆:Sj=Ig/Jj=117.15/2=58.575 (mm2) 2#电缆:Sj=Ig/Jj=134.71/2=67.355 (mm2) 3#电缆:Sj=Ig/Jj=134.71/2=67.355 (mm2) 4#电缆:Sj=Ig/Jj=75.12/2 =37.56 (mm2) 5#电缆:Sj=Ig/Jj=95.27/2 =47.635 (mm2) 6#电缆:Sj=Ig/Jj=27.17/2 =13.585 (mm2) 根据以上计算以经济截面偏小的原则选择电缆:
1#电缆为UYPJ3*70,取长度为2500m。(1#移变放综采面旁, 2270×1.1=2497)
2#、3#电缆为UYPJ3*95,取长度为2500m。(2#,3#移变放综采面旁) 4#电缆为 UYPJ3*50,总长度为1700m;( 4#移变放三部皮带机旁边
2270×2/3×1.1=1665)
5#电缆为 UYPJ3*50, 取长度为100m。(5#移变放头部皮带机旁边) 6#电缆为 UYPJ3*35, 取长度为100m。(6#移变放采区变压所旁边) (二)、按长时允许载流校验电缆截面: 公式:K1×K2×K3×Iy>Ig
式中:K1—电缆的环境温度系数,查《矿用电缆》附表2-16,取K1=1;
K2--直埋电缆的土壤热阻率修正系数,取K1=1; K3—多根电缆并列敷设时的修正系数,取K3=1; Iy—电缆的长时允许电流; 查《矿用电缆》附表2-14 校验:1#电缆 Iy=205(A)>117.15 (A) (符合要求)
2#电缆 Iy=250(A)>134.71 (A) (符合要求) 3#电缆 Iy=250(A)>134.71 (A) (符合要求) 4#电缆 Iy=170(A)>75.12 (A) (符合要求) 5#电缆 Iy=170(A)>95.27 (A) (符合要求) 6#电缆 Iy=148(A)>27.17 (A) (符合要求) 五、次高压电缆的选择
(一)、3300v系统电缆的选择: 1、采煤机电缆的选择:
a、电缆的长度:干变距采煤机最远端约170(M)
则:Ls=1.1×170=187(M),取Ls=210(M) b、按长时允许电流选择电缆截面:
计算电缆的实际长时最大工作电流Ig Kx =0.4+0.6×400/930=0.66
Ig=Kx×Ie=0.66×(2×90+2×12+6)=138.6(A) 根据Iy>Ig,故选MCPTJ 3.3-3×50型电缆一根,长度为210M 机械强度满足需要
c、按允许电压损失校验电缆截面:
正常运行时,3300V电网最大允许电压损失,最远端为10%,
即:?Umax=3400-3300×90% =330(V)
<1>变压器的电压损失:查铭牌与网络得 根据△UT=U2Nβ/100(URcosΨ+UXsinΨ), KBSGZY-2000-6/3.3干变的技术参数为
U2N=3300 SI=1217 SN=2000 短路损耗(铜损)△PN=9700 短路电压(阻抗电压百分数)UD=4.5
△UT=U2Nβ/100(URcosΨ+UXsinΨ)=70.4V <2>电缆的电压损失:
查电缆铭牌得MCPTJ 3.3-3×50型电缆 Ro=0.491(?/Km),Xo=0.081(?/Km) 则 R1=0.491×0.21=0.1031 (?) X1=0.081×0.21=0.0170 (?)
?U2= 3 ×Ig×(R1× COSΨpj+X1× SinΨpj )=20.24(V)
总的电压损失 ?U=?Ub+?Ul+?U2
=70.4+20.24
=90.64(V)< 330(V) (校验合格)
d、按起动时的电压损失校验电缆截面:
根据规定,最远端最大功率电动机起动时,其端电压不得低于电网电压的75%
3300V最大允许电压损失为:3400-3300×75%=925(V) 起动时采煤机支线CosΨpj取0.5, 相应SinΨpj取0.87 已知Iq=2×540=1080(A) 变压器启动时:
COSΨpj=(400×0.5+400×0.7+130×0.7+200×0.75+400×0.75)/(930+200+400)
=0.62 SinΨpj=0.77 β= Ibg/Ie=1080/335=3.22
则:△UT=U2Nβ/100(URcosΨ+UXsinΨ)=397.03 MCPTJ 3.3-3×50型电缆
R1=0.1031 (?) X1=0.0170 (?)
?U2= 3 ×Iq×(R1× COSΨpj+X1× SinΨpj )=124.10(V) 起动时总的电压电压损失: ?UQ=?UbQ+ ?UlQ
=397.03+124.10=521.13(V)<925(V) (校验合格)
2、前工作溜电缆的选择: a、电缆的长度:
移变距前工作溜机尾电机约180(M),机头电机约10(M) 则:Ls1=1.1×180=198(M),取Ls=200(M), Ls2=1.1×10=11(M),取Ls=20(M) b、按长时允许电流选择电缆截面:
工作溜单机持续电流为Ig=KxIe=0.7×150.6=105.42(A) 为保证供电质量选MCPTJ3×50型电缆2根,机尾长度为200M,机头长度为20M
该电缆长时允许电流为173(A)>105.42(A),符合要求。 C、按允许电压损失校验电缆截面: <1>、变压器的电压损失:
查:?U%=4.5% ?P=9500W则UR%=0.475 UX%=4.47 Ibg=2×150.6 =301.2(A)
β= Ibg/Ie=301.2/335=0.9 △UT=104.1(V)
<2>、电缆的电压损失: 查电缆铭牌得MCPTJ3.3-3×50型电缆 Ro=0.491(?/Km),Xo=0.081(?/Km) 则 R1=0.491×0.20=0.0982 (?) X1=0.081×0.20=0.0162 (?)
?U2= 3 ×Ig×(R1× COSΨpj+X1× SinΨpj )=19.28(V) 总的电压损失 ?U=?Ub+?Ul =104.1+19.28
=123.38(V)< 330(V) (校验合格) d、按起动时的电压损失校验电缆截面:
根据规定,最远端最大功率电动机起动时,其端电压不得低于电网电压的75%
3300V最大允许电压损失为:3400-3300×75%=925(V) 起动时前工作溜CosΨpj取0.5, 相应SinΨpj取0.87 已知Iq=903.6(A) β= Ibg/Ie=903.6/335=2.70
则:△UT=U2Nβ/100(URcosΨ+UXsinΨ)=367.66 MCPTJ 3.3-3×50型电缆
R1=0.1031 (?) X1=0.0170 (?)
?U2= 3 ×Iq×(R1× COSΨpj+X1× SinΨpj )=103.83(V) 起动时总的电压电压损失: ?UQ=?UbQ+ ?UlQ
=367.66+103.83=471.49(V)<925(V) (校验合格) 3、后工作溜电缆的选择:(同前工作溜的电缆的选择) 4、转载机、破碎机电缆的选择:
a、电缆的长度:干变距转载机、破碎机最远端约10(M) 则:Ls=1.1×10=11(M),取Ls=20(M)
b、按长时允许电流选择电缆截面:
已知它们的长时工作电流分别为90(A)、45(A) 为保证供电质量选MCPTJ3×35型电缆2根
MUP3×50型电缆Iy=138(A)>90(A);45(A); 长度分别为:20M;20M 符合要求.
(二)、1140V系统电缆的选择、 1、 头部皮带
a、皮带电机电缆的长度:
移变距电机约10M,取电缆长度为20m。 b、按长时允许电流选择电缆截面: 皮带机电机单机持续电流为Ig=190(A)
为保证供电质量选MYP3×70-1*25型电缆10m二根。 该电缆长时允许电流为215(A)>190(A),符合要求。 干线电缆选择MYP3×95电缆1根, 10M
该皮带机使用变频器开关启动,经实际测试,启动时的电流没有超过电机的额定电流,所以I g=KxIe=0.55×380=209(A)<260(A) (合格) 2、 二部皮带
a.皮带电机电缆的长度:
移变距电机约10+2270*1/3=767M
则:Ls=1.1×170=843.7(M),取Ls=850(M) b、按长时允许电流选择电缆截面:
皮带机电机单机持续电流为Ig=190(A)
为保证供电质量选MYP3×70-1*25型电缆10m二根。 该电缆长时允许电流为215(A)>190(A),符合要求。 干线电缆选择MYP3×95电缆1根, 840M
该皮带机使用变频器开关启动,经实际测试,启动时的电流没有超过电机的额定电流,所以I g=KxIe=0.55×380=209(A)<260(A) (合格) 3、 三部皮带
a、皮带电机电缆的长度:
移变距电机约10M,取电缆长度为20m。 b、按长时允许电流选择电缆截面: 皮带机电机单机持续电流为Ig=145(A)
为保证供电质量选MYP3×50-1*16型电缆10m二根。 该电缆长时允许电流为173(A)>145(A),符合要求。 干线电缆选择MYP3×70电缆1根, 10M
该皮带机使用降压软启动开关,经实际测试,电流没有超过电机的额定电流,所以I g=KxIe=0.55×290=159.5(A)<260(A) (合格)
4、乳化液泵、喷雾泵
a、电缆的长度:移变距乳化液泵、喷雾泵最远端约757(M) 则:Ls=1.1×757=832.7(M),取Ls=850(M) b、按长时允许电流选择电缆截面:
已知它们的长时工作电流分别为120.1(A)、27(A)
为保证供电质量选MYP3×35型电缆50m二根。
该电缆长时允许电流为138(A)>120.1(A),符合要求。 干线电缆选择MYP3×50电缆1根, 800M (三)、660V系统电缆的选择: 〈1〉、进风系统电缆的选择 干线电缆的选择
按长时工作电流选择干线电缆截面
计算干线电缆的实际长时最大工作电流Igmax Igmax=122.6(A)
选UYP-3*35+1*16型电缆200m Iy=138(A)>122.6(A) (符合要求) 〈2〉、回风系统电缆的选择校验 干线电缆的选择:
按常时允许电流选择电缆截面
计算干线电缆的实际长时最大工作电流Igmax Igmax=Kx(6*28+13+45*4)=253.7(A) 选UYP3x95+1x50型电缆的100m Iy=260(A)>253.7(A) (符合要求)
六、短路电流的计算:
(一)、高压(6KV)短路电流的计算:(短路点见附图)
所经线路: 80113配MGSP3×70-2100m――设备列车、移变
1、求电源电抗Xy:
井下采区配电室高开处的短路容量为Se=50(MVA)
Up=6300(V)
根据公式: Xy=Up2/Se=63002/50×106 =0.7938(Ω) 2、线路阻抗:
(1) 求采区配电室到1#移变的阻抗R0、X0: 已知 L=2500(m),查《矿用电缆》表1-39得 Ro=0.294(Ω),Xo=0.072(Ω) 则:R0=Ro×L=0.735
X0=Xo×L=0.18
求采区配电室到2#移变的阻抗R0、X0: Ro=0.217(Ω),Xo=0.069(Ω) 则:R0=Ro×L=0.5425
X0=Xo×L=0.1725
求采区配电室到4#移变的阻抗R0、X0: Ro= 0.412(Ω),Xo=0.075Ω) 则:R0=Ro×L=0.7004
X0=Xo×L=0.1275
求采区配电室到5#移变的阻抗R0、X0: Ro= 0.412(Ω),Xo=0.075Ω)
则:R0=Ro×L=0.0412
X0=Xo×L=0.0075
求采区配电室到6#移变的阻抗R0、X0: Ro= 0.588(Ω),Xo=0.078(Ω) 则:R0=Ro×L=0.0588
X0=Xo×L=0.0078
3、计算高压短路电流(即6kV电缆最远端d0点短路电流): 1#线路:
已知: Up=6300(V),根据公式 Id(2) = Up/2×
ΣR=R0=0.735
ΣX=X+X1=0.9738 则:Id(2) = Up/2× =2581.9(A) 2#线路:
已知: Up=6300(V),根据公式 Id(2) = Up/2×
ΣR=R0=0.5425
ΣX=X+X1=0.9663 则:Id(2) = Up/2×
=2842.5(A) 3#线路:同2#线路 4#线路:
已知: Up=6300(V),根据公式 Id(2) = Up/2× ΣR=R0=0.7004
ΣX=X+X1=0.9213 则:Id(2) = Up/2× =2721.8(A) 5#线路:
已知: Up=6300(V),根据公式 Id(2) = Up/2× ΣR=R0=0.0412
ΣX=X+X1=0.8013 则:Id(2) = Up/2×
=3925.9(A)
6#线路:
已知: Up=6300(V),根据公式 Id(2) = Up/2× ΣR=R0=0.0588
ΣX=X+X1=0.8016 则:Id(2) = Up/2×
<1>、乳化液泵开关QJZ4x315的整定
Iz=Ie=120(A) 取Iz=120(A) <2>、喷雾泵开关QJZ4x315的整定
Iz=Ie=27 (A) 取Iz=30(A) <3>、头部皮带开关KBZ-400的整定
Iz=Ie=190 (A) 取Iz=190(A) <4>、二部皮带开关BQD-315的整定
Iz=Ie=190 (A) 取Iz=190(A) <5>、三部皮带开关KBZ-400的整定
Iz=Ie=145(A) 取Iz=145(A) (三)、660V系统开关的选择与整定
1、开关的选择:根据条件与综采设备的要求选择结果如下表:
主额定电压 序号 型号 (V) (A) 额定电流台数 备 回风系电1 KBDZ-400 660 400 1 统总开关 28×6 回进风2 QBZ-80N 660 80 11 绞车 13×1 45×4 子 电500 子 电流 护 所带设负荷保进风系电3 KBDZ-400 660 400 1 统总开关 电4 ZXZ8-II 660/127 ---- 1 照明 ---- 子 电5 QBZ-120 660 120 1 猴车 皮带拉6 QBZ-80N 660 80 3 紧 7 QBZ-80 660 80 1 注水泵 33A 子 电8 QBZ-80N 2、开关的整定:
〈1〉、回风系统开关KBDZ-400的整定:
Iz=Iqmax+ΣIe=295+0.463(4×45+6×28+13)=462.1(A)
取整定值为Iz=500(A)
〈2〉、调度绞车开关QBZ-80N的整定: Pe=25(Kw) Ie=28(A) 则:Iz=28(A) 〈3〉、进风系统开关KBDZ-400的整定: Iz=Iqmax+ΣIe=340+0.463×122.6=396.8(A)
取整定值:Iz=400(A)
660 80 1 回柱机 23 子 3×5 子 电50 子 电400 子 〈4〉、回柱机开关QBZ-80N的整定: Pe=18.5(Kw) Ie=23.6(A)
取整定值:Iz=23(A)
〈5〉、注水泵开关QBZ-80的整定: Pe=30Kw Ie=34(A) 则:Iz=34(A) 〈6〉、皮带松紧开关QBZ-80N的整定: Pe=12Kw Ie=15 (A) 则:Iz=15(A) 〈7〉、猴车开关QBZ-120的整定: Pe=45Kw Ie=50(A) 则:Iz=50(A) 九、接地系统:
根椐《煤矿安全规程》第485条规定:无低压配电点的采煤工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面,至少应分别设置一个接地极。
局部接地极可设置于巷道水沟内或就近潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6M2, 厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成制成,并应平放于水沟深处。
设置在其他地点的局部接地极可用直径不小于35mm,长度不小于1.5m的钢管制成,管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔并垂直全部埋入地下也可用直径不小于22mm ,长度为1mm的2根钢管制成,每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔,2根钢管相距不得小于5m,并联后垂直埋入地板,垂直埋深不得小于0.75m.