10102综采工作面供电设计说明书

山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司10102综采工作面供电设计说明书

设计：孟庆保 2011-6-21

10102综采工作面供电设计

（一）综采工作面主要条件

该工作面属于10#煤层一采区，平均煤层厚度3.3m，工作面长度180m,走向长度为1170m，平均倾角3-5度，采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度3.5m。

矿井井下高压采用10KV供电，由采区变电所负责向该综采工作面供电。变电所高压设备采用PBG23-630/10Y型高压隔爆开关，保护选用常州市武进矿用设备厂GZB-ARM-911系列智能型高压数字式综合继电保护装置，采区变电所距综采工作面皮带机头200m。

（二）设备选用

1、工作面设备

采煤机选用山西太重煤机煤矿装备成套有限公司生产的MG300/730-WD型采煤机，其额定功率730KW，其中两台截割主电动机

功率为300KW,额定电压为1140V；两台牵引电机功率为55KW,额定电压为380V;调高泵电机电压1140V，功率20KW。

工作面刮板输送机中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SGZ764/630型输送机，机头及机尾都采用额定功率为160/315KW的双速电机，额定电压为1140V。

2、顺槽设备

1）破碎机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的PCM-110型破碎机，其额定功率110KW,额定电压1140V。

2）转载机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SZZ764/160型转载机。其额定功率160KW,额定电压1140V。

3）顺槽带式输送机：采用兖州市华泰机械公司制造的DSJ100/63/2*110型输送机（1部），驱动电机额定功率2×110 KW, 4）乳化液泵站：两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的BRW200/31.5型液泵，其额定功率125KW,额定电压1140V。

5）喷雾泵：采用无锡威顺生产的BPW315/6.3型（2台），其额定功率45KW,额定电压1140V。

3、其它设备

（三）工作面移动变电站及配电点位置的确定

工作面电源电压为10kV,来自井下中央变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。在临时变电所处设置移动变电站，为顺槽皮带机供电；在顺槽

皮带巷每500米设置配电点，用以对工作面设备进行供电。

（四）负荷统计及移动变电站选择 1、1#移动变电站的选取 1#移动变电站负荷统计：

计算电力负荷总视在功率 S=ΣP N

θ

os r

C K KVA 式中 S —所计算的电力负荷总的视在功率 ，KVA ； ΣP N —参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW ； Cos Φ—参加计算的电力负荷的平均功率因数； K r --需用系数。

K r 按下式进行选择

K r =0.4+0.6

N

S

P P ∑ 式中 P S —最大电机的功率数 ，KW ；

ΣP N —其他参加计算的用电设备额定功率之和， KW ； 则 K r =0.4+0.6×

1000

730

=0.838

CosΦ取0.7 K r 取0.838 电力负荷总视在功率为 S=1000×

7

.0838

.0=1197KVA 根据计算负荷，选用KBSGZY-1250/10矿用隔爆型移动变电站一台。

2、2#移动变电站的选取 1#移动变电站负荷统计：

计算电力负荷总视在功率 K r =0.4+0.6×

804

630

=0.87 CosΦ取0.7 K r 取0.87 电力负荷总视在功率为 S=804×

7

.087

.0=999KVA 根据计算负荷，选用KBSGZY-1000/10矿用隔爆型移动变电站一台。

3、3#移动变电站的选取

3#移动变电站负荷统计：

3#移动变电站主供顺槽皮带机，由负荷统计可知，选择KBSGZY-500/10型移动变电站一台可以满足供电需求。

（五）、移动变电站高压开关的选择 （1）、配电装置额定电压：选定为10KV 。

（2）、高压配电装置额定电流应大于变压器的最大长时工作电流。

变压器最大长时工作电流即额定电流I e 为

I e =

V e

e ?3S

式中 S e —变压器额定容量，KV ．A ；

V e —变压器高压侧额定电压，KV 。 1.1#移变高压开关的选择 高压侧额定电流为

I e =

V e

e ?3S =

()A 17.7210KV

31250KV A =?

根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。

2.2#、3#移变高压开关的选择

高压侧额定电流为

I e =

V e

e ?3S =

()A 6.8610KV

3KV A

5001000=?+）（

根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。 （六）高压电缆截面选择校验

按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPTJ 型矿用10KV 铜芯、橡套、双屏蔽电缆。

1、供1#移变高压电缆截面选择（L 1） 1）按长时允许电流选电缆截面

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 697

.01000031000838.01000=????

式中 ΣP N —参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW ；

K r --需用系数。

Cos Φ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得35mm 2 电缆为138A >69A 满足要求。

2）按经济电流密度校验电缆截面。

==

j I A 26.275

.269mm = A ---电缆主芯截面

j ---经济电流密度 A/mm 2 查表得2.25

根据高压电缆经济电流密度校验35 mm 2电缆能够满足要求。 3）按允许电压损失校验

ΔU%=PLK = 0.8×(0.588+0.078×0.577)= 0.5%＜7%

%U ?——高压电缆线路中的电压损失百分数。

K —— 兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数； 10KV 时，K=1·(R 0+X 0tanφ)。 P —— 电缆输送的有功功率，兆瓦。

L —— 电缆长度，km 。

7%——允许电压损失百分数。 按电压损失校验，满足要求。 4） 热稳定校验电缆截面

设井下采区变电所10kV 母线最大短路容量限制50MVA ，最大 三相稳态短路电流

6(3)2887I

A

∞

===

A min =

C

I (3)i t ∞

=

25.1593.4

30.252887mm =??＜35mm 2

i t ——短路电流的假象时间，即热等效时间，取0.25S;

C ——电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。 热稳定校验电缆截面满足要求。

综上可知1#高压电缆选择35mm 2，可以满足供电要求。 2、根据负荷统计表，2#、3#高压电缆也选择35mm 2，可以满足供电要求。

(七)按长时负荷电流选择低压电缆截面

长时负荷电流要求电缆截面载流量大于等于电缆长时间负荷电流，电缆标号见拟定供电系统图。

1、采煤机电缆（L 5）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 2258

.01140310001355=????

式中 ΣP N —参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW ；

K r --需用系数。

Cos Φ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得95mm 2 电缆为260A >225A 满足要求。

2、转载机电缆（L 6）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 1018

.01140310001160=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm 2 电缆为113A >101A 满足要求。

3、破碎机电缆（L 7）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 708

.01140310001110=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm 2 电缆为113A >70A 满足要求。

4、输送机电缆（L 10-11）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 1998

.01140310001315=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm 2 电缆为215A >199A 满足要求。

5、顺槽皮带机电缆（L 13）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 708

.01140310001110=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm 2 电缆为113A >70A 满足要求。

6、乳化液泵电缆（L 14-15）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 798

.01140310001125=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm 2 电缆为113A >79A 满足要求。

7、喷雾泵电缆（L 16-17）选择：

=

?∑=

?

cos U 31000K P I N W e r A 288

.0114031000145=????

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得4mm 2 电缆为36A >28A 满足要求。

根据计算，初选电缆见下表：

采煤机选用MCPJB-1140-3*95+1*35+4*6型电缆，其余电缆均选用1140V MYP 型矿用橡套屏蔽电缆。

（八）按机械强度要求校验电缆截面

机械强度要求采煤机电缆允许最小截面35-50 mm 2，工作刮板输送机为16-35 mm 2，均满足要求。

（九）短路电流计算

1.1#移变二次出口端的短路电流I d1

计算

（1）系统阻抗

变压器二次电压1200V ，容量1250kVA ，系统短路容量按50MVA 计算；则系统电抗为

=

=dy

2

x S ze E X Ω=0288.050MV A )2.1(2

kV ； （2）高压电缆阻抗 10kV 电缆L 1=1.35km

查表得,R o =0.588Ω/ km, X o =0.078Ω/ km 高压电缆电阻、电抗： R g =0.588×1.35=0.7938Ω X g =0.078×1.35=0.1053Ω （3）变压器阻抗

查表得KBSGZY-1250/10型移动变电站的v s =4.5, ΔP N.T =7400W 则变压器的电阻、电抗：

=?=2T 2..b1S N T T N V P R =?2

2

(1250kVA))2.1(7400kV W 0.0068Ω =

=T 2.b1

S N T s V u X =?1.25MV A )2.1(%42

kV 0.0461Ω =+=

∑12b

g K R R b R 01824.00068.08.33

0.7938

2

=+Ω =++=∑12b

g K X X b x X X 076418.00461.08.330.1053

0288.02

=++

Ω 2

2e

d1)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 7639076418

.00.01824

21200

2

2

=+=

2.转载机电机处短路电流I d2

计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L 2=500米，为3趟线路并用，

阻抗参数：R o =0.247Ω/ km, X o =0.075Ω/ km R g1=0.247×0.5/3=0.041167Ω X g1=0.075×0.5/3=0.0125Ω

由于L 3的电缆很短，故其电阻、电抗值可忽略不计 ∑R=0.01824+0.041167=0.059407Ω ∑X=0.076418+0.0125=0.088918Ω

2

2e

d2)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 5611088918

.00.059407

21200

2

2

=+=

3.采煤机电机处短路电流I d3

计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L 2=240米， 阻抗参数：R o =0.247Ω/ km, X o =0.075Ω/ km R g1=0.247×0.24=0.05928Ω X g1=0.075×0.24=0.018Ω

∑R=0.01824+0.041167+0.05928=0.118687Ω ∑X=0.076418+0.0125+0.018=0.106918Ω

2

2e

d3)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 3756106918

.00.118687

21200

2

2

=+=

4.破碎机电机处短路电流I d4

计算

MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L 2=10米， 阻抗参数：R o =0.683Ω/ km, X o =0.084Ω/ km R g1=0.683×0.01=0.00683Ω X g1=0.084×0.01=0.00084Ω

∑R=0.01824+0.041167+0.00683=0.066237Ω ∑X=0.076418+0.0125+0.00084=0.089758Ω

2

2e

d4)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 5378089758

.00.066237

21200

2

2

=+=

5.2#移变二次出口端的短路电流I d5

计算

（1）系统阻抗

变压器二次电压1200V ，容量500kVA ，系统短路容量按50MVA 计

算；则系统电抗为

=

=dy

2x S ze E X Ω=0288.050MV A )2.1(2

kV ； （2）高压电缆阻抗 10kV 电缆L 1=0.49km

查表得,R o =0.588Ω/ km, X o =0.078Ω/ km 高压电缆电阻、电抗： R g =0.588×0.49=0.28812Ω X g =0.078×0.49=0.03822Ω （3）变压器阻抗

查表得KBSGZY-500/10型移动变电站的v s =4, ΔP N.T =3100W 则变压器的电阻、电抗：

=?=2T 2..b1S N T T N V P R =?2

2

(500kVA))2.1(3100kV W 0.017856Ω =

=T 2.b1

S N T s V u X =?0.5MV A )2.1(%42

kV 0.1152Ω =+=

∑12b

g K R R b R 022038.0017856.08.330.28812

2

=+Ω =++=∑12b

g K X X b x X X 144555.01152.08.33

0.03822

0288.02

=++

Ω 2

2e

d5)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 4103144555

.00.022038

21200

2

2

=+=

6.1#馈电入口处短路电流I d6

计算

MYP 3×70+1×25型电缆的电阻、电抗：L 7=230米，

阻抗参数：R o =0.346Ω/ km, X o =0.078Ω/ km R g1=0.346×0.23=0.07958Ω X g1=0.078×0.23=0.01794Ω ∑R=0.022038+0.07958=0.101618Ω ∑X=0.144555+0.01794=0.162495Ω

2

2e

d6)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 3130162495

.0101618.021200

2

2

=+=

7.顺槽皮带机电机处短路电流I d7

计算

MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L 8=20米， 阻抗参数：R o =0.683Ω/ km, X o =0.084Ω/ km R g1=0.683×0.02=0.01366Ω X g1=0.084×0.02=0.00168Ω

∑R=0.022038+0.07958+0.01366=0.115278Ω ∑X=0.144555+0.01794+0.00168=0.164175Ω

2

2e

d7)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 2991164175

.0115278.021200

2

2

=+=

8.1#调度绞车电机处短路电流I d8

计算

MYP 3×10+1×6型电缆的电阻、电抗：L 7=10米， 阻抗参数：R o =2.159Ω/ km, X o =0.092Ω/ km R g1=2.159×0.01=0.02159Ω

X g1=0.092×0.01=0.00092Ω

∑R=0.022038+0.07958+0.02159=0.123208Ω ∑X=0.144555+0.01794+0.00092=0.163415Ω

2

2e

d8)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 2931163415

.0123208.021200

2

2

=+=

9.2#调度绞车开关入口处短路电流I d9

计算

MYP 3×16+1×10型电缆的电阻、电抗：L 7=1000米， 阻抗参数：R o =1.369Ω/ km, X o =0.090Ω/ km R g1=1.369×1=1.369Ω X g1=0.090×1=0.090Ω

∑R=0.022038+0.07958+1.369=1.470618Ω ∑X=0.144555+0.01794+0.090=0.252495Ω

2

2e

d9)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 402252495

.0470618.121200

2

2

=+=

10.2#调度绞车电机处短路电流I d10

计算

MYP 3×10+1×6型电缆的电阻、电抗：L 7=10米， 阻抗参数：R o =2.159Ω/ km, X o =0.092Ω/ km R g1=2.159×0.01=0.02159Ω X g1=0.092×0.01=0.00092Ω

∑R=0.022038+0.07958++1.369+0.02159=1.492208Ω

∑X=0.144555+0.01794+0.090+0.00092=0.253415Ω

2

2e

d10)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 396253415

.0492208.121200

2

2

=+=

11.3#移变二次出口端的短路电流I d11

计算

（1）系统阻抗

变压器二次电压1200V ，容量1000kVA ，系统短路容量按50MVA 计算；则系统电抗为

=

=dy

2x S ze E X Ω=0288.050MV A )2.1(2

kV ； （2）高压电缆阻抗 10kV 电缆L 1=0.87km

查表得,R o =0.588Ω/ km, X o =0.078Ω/ km 高压电缆电阻、电抗： R g =0.588×0.87=0.51156Ω X g =0.078×0.87=0.06786Ω （3）变压器阻抗

查表得KBSGZY-1000/10型移动变电站的v s =4.5, ΔP N.T =6100W 则变压器的电阻、电抗：

=?=2T 2..b1S N T T N V P R =?2

2

(1000kVA))2.1(6100kV W 0.008784Ω =

=T

2.b1

S N T s V u X =?1.0MV A )2.1(%5.42

kV 0.0648Ω

=+=

∑12b

g K R R b R 0161564.0008784.08.33

0.51156

2

=+Ω =++=∑12b

g K X X b x X X 094592.00648.08.330.06786

0288.02

=++

Ω 2

2

e

d11)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 6252094592

.00.0161564

21200

2

2

=+=

12.6#组合开关入口处短路电流I d12

计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L 13=500米，为2趟线路并用，

阻抗参数：R o =0.247Ω/ km, X o =0.075Ω/ km R g1=0.247×0.5/2=0.06175Ω X g1=0.075×0.5/2=0.01875Ω ∑R=0.0161564+0.06175=0.0779064Ω ∑X=0.094592+0.01875=0.113342Ω

2

2e

d12)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 4363113342

.00779064

.021200

2

2

=+=

13.输送机前电机处短路电流I d13

计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L 13=50米， 阻抗参数：R o =0.247Ω/ km, X o =0.075Ω/ km R g1=0.247×0.05=0.01235Ω X g1=0.075×0.05=0.00375Ω

∑R=0.0161564+0.06175+0.01235=0.0902564Ω ∑X=0.094592+0.01875+0.00375=0.117092Ω

2

2e

d13)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 4058117092

.00902564

.021200

2

2

=+=

14.输送机后电机处短路电流I d14

计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L 15=240米， 阻抗参数：R o =0.247Ω/ km, X o =0.075Ω/ km R g1=0.247×0.24=0.05928Ω X g1=0.075×0.24=0.0185Ω

∑R=0.0161564+0.06175+0.05928=0.1371864Ω ∑X=0.094592+0.01875+0.0185=0.131842Ω

2

2e

d14)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 3153131842

.01371864

.021200

2

2

=+=

15.主乳化液泵电机处短路电流I d15

计算

MYP 3×35+1×16型电缆的电阻、电抗：L 15=10米， 阻抗参数：R o =0.616Ω/ km, X o =0.084Ω/ km R g1=0.616×0.01=0.00616Ω X g1=0.084×0.01=0.00084Ω

∑R=0.0161564+0.06175+0.00616=0.0840664Ω ∑X=0.094592+0.01875+0.00084=0.114182Ω

2

2

e

d15)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 4231114182

.00840664

.021200

2

2

=+=

16.主喷雾泵电机处短路电流I d16

计算

MYP 3×25+1×10型电缆的电阻、电抗：L 17=10米， 阻抗参数：R o =0.8638Ω/ km, X o =0.088Ω/ km R g1=0.8638×0.01=0.008638Ω X g1=0.088×0.01=0.00088Ω

∑R=0.0161564+0.06175+0.008638=0.086544Ω ∑X=0.094592+0.01875+0.00088=0.114222Ω

2

2e

d16)

(R)2U I X ∑+∑=

（

A 4188114222

.0086544.021200

2

2

=+=

（十）高压开关的整定。 1、短路保护整定

PBG23-630/10Y 型真空配电装置是电子式高压综合保护器，其整定值按下式进行选择：

n ≥

ge

Kb e

x e I I K IQ ∑+

式中 n —互感器二次侧额定电流（5A ）的倍数； I ge —高压配电装置额定电流，A 。

按上式计算出的整定值还应按下式进行校验：