工作面供电设计资料.doc

15101综采工作面供电系统设计 一、 概述 15101综采工作面供电方式为移动变电站供电，其中两回10kV等级电源分别引自井下10KV中央变电所12号、5号高开负荷侧， 15101综采工作面供电设计严格按照煤矿安全规程、煤矿井下供电设计技术规定和煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则等要求进行。二、工作面移动变电站及配电点位置的确定 向工作面供电的移动变电站放置在胶运顺槽皮带机头附近，根据工作面设备布置采用两组组合开关对设备进行控制，两组组合开关放置在胶运顺槽距工作面60米处，随着工作面进行回移。向皮带、绞车、水泵，泵站供电的移动变电站布置在胶运顺槽皮带机头附近。 三、综采工作面负荷统计及移动变电站的选择 3.1 负荷统计 根据用电设备电压等级、设备布置的位置、选用2台移动变电站，按移动变电站分组进行负荷统计，见下表表1 ：1移变所带负荷设备名称电压（V）额定功率（kW)使用台数（台)总功率（kW)使用地点皮带机11402*901180运输顺槽水泵114030130运输顺槽无极绳绞车114075175回风顺槽调度绞车114025125回风顺槽阻化泵1140313回风顺槽封孔泵1140313回风顺槽注水泵114045145回风顺槽乳化泵站11402002400运输顺槽喷雾泵1140752150运输顺槽合计911表2 ：2移变所带负荷设备名称电压（V）额定功率（kW)使用台数（台)总功率（kW)使用地点采煤机组11407001700工作面刮板机11402*3151630工作面转载机11401601160运输顺槽破碎机11401101110运输顺槽回柱绞车114018.5118.5运输顺槽注氮装置114075175运输顺槽合计1693.53.2 移动变电站的选择需用变压器容量： Sb=kxPe/cospj式中：Pe-该组设备额定功率之和，kW kx-需用系数，综采工作面kx=0.4+0.6Pmax/Pe cospj-加权平均功率因数，综采工作面取0.7 Sb-成组设备的计算负荷视在功率（kVA） Pmax-最大容量的电动机额定功率，kW3.2.1 1移变容量选择 Sb=kxPe/cospj=0.66911/0.7=859kVA式中： Pe=911kW； kx=0.4+0.6Pmax/Pe=0.4+0.6400/911=0.66故：Se=(1.15-1.25)Sb=988-1073kVA选择移动变电站型号为KBSGZY-1000/10/1.143.2.2 2移变容量选择 Sb=kxPe/cospj=0.651693.5/0.7=1573kVA式中： Pe=1693.5kW； kx=0.4+0.6Pmax/Pe=0.4+0.6700/1693.5=0.65故：Se=(1.15-1.25)Sb=1809-1966kVA选择移动变电站型号为KBSGZY-2000/10/1.14四、低压设备的选择 4.1 低压开关dk1选择低压开关dk1所带负荷计算电流：I=0.8*210/(1.732*1.14*0.8)=106.4A 同时满足极限分断能力要求（短路计算值见继电保护部分），故选择低压开关dk1型号为KBZ-400，其额定工作电流400A，满足负荷要求。4.2 低压开关dk2选择低压开关dk2所带负荷计算电流： I=0.75*151/(1.732*1.14*0.75)=76.5A 同时满足极限分断能力要求（短路计算值见继电保护部分），故选择低压开关dk2型号为KBZ-400，其额定工作电流400A，满足负荷要求。4.3 低压开关dk3选择低压开关dk3所带负荷计算电流： I=0.9*550/(1.732*1.14*0.85)=295A 同时满足极限分断能力要求（短路计算值见继电保护部分），故选择低压开关dk3型号为KBZ-400，其额定工作电流400A，满足负荷要求。4.4 低压软起动器dc1选择低压软起动器dc1所带负荷计算电流： I=0.95*180/(1.732*1.14*0.8)=108A 故选择低压软起动器dc1型号为QBR-400，其额定工作电流400A，满足负荷要求。4.5 低压磁力起动器dc2选择低压软起动器dc2为备用设备，选择与低压软起动器dc1型号相同，为QBR-400，其额定工作电流400A。4.6 低压磁力起动器dc3选择低压磁力起动器dc3所带负荷计算电流： I=0.7*7.5/(1.732*1.14*0.7)=4A 故选择低压磁力起动器dc3型号为QBZ-30N，其额定工作电流30A，满足负荷及正反转要求。4.7 低压磁力起动器dc4选择低压磁力起动器dc4所带负荷计算电流： I=0.8*30/(1.732*1.14*0.8)=15A 故选择低压磁力起动器dc4型号为QBZ-30，其额定工作电流30A，满足负荷要求。4.8 低压磁力起动器dc5选择低压磁力起动器dc5所带负荷计算电流： I=0.8*75/(1.732*1.14*0.7)=43A 故选择低压磁力起动器dc5型号为QBZ-120，其额定工作电流120A，满足负荷及正反转要求。4.9 低压磁力起动器dc6选择低压磁力起动器dc6所带负荷计算电流： I=0.65*25/(1.732*1.14*0.75)=11A 故选择低压磁力起动器dc6型号为QBZ-80N，其额定工作电流80A，满足负荷及正反转要求。4.10 低压磁力起动器dc7、dc9选择低压磁力起动器dc7、dc9所带负荷计算电流： I=0.8*3/(1.732*1.14*0.8)=1.5A 故选择低压磁力起动器dc4型号为QBZ-30，其额定工作电流30A，满足负荷要求。4.11 低压磁力起动器dc8选择低压磁力起动器dc8所带负荷计算电流： I=0.8*45/(1.732*1.14*0.8)=23A 故选择低压磁力起动器dc4型号为QBZ-80，其额定工作电流80A，满足负荷要求。4.12 低压磁力起动器dc10、dc11选择低压磁力起动器dc10、dc11所带负荷计算电流： I=0.95*200/(1.732*1.14*0.8)=120A 故选择低压磁力起动器dc10、dc11型号为QJZ-400，其额定工作电流400A，满足负荷要求。4.13 低压磁力起动器dc12、dc13选择低压磁力起动器dc12、dc13所带负荷计算电流： I=0.95*75/(1.732*1.14*0.8)=45A 故选择低压磁力起动器dc12、dc13型号为QBZ-120，其额定工作电流120A，满足负荷要求。4.14 低压组合开关dz1、dz2选择低压组合开关dz1、dz2所带负荷计算电流为472A和440A,低压组合开关dz1、dz2型号为QBZ-1200/1140-6，馈出六回。五、电缆截面的选择 5.1 高压电缆截面的选择 5.1.1按经济电流选择电缆截面 1移变长时最大负荷电流 Ig1=kxPe/（cospj）=0.66911/（1.732100.7）=50ASj1=Ig1/Jj=50/2=25 2移变长时最大负荷电流 Ig2=kxPe/（cospj）=0.651693.5/（1.732100.7）=91ASj2=Ig2/Jj=91/2=45选择两回高压电缆型号均为MYPTJ-8.7/10-395+325/3+32.55.1.2按长时允许电流校验所选电缆截面按最大一台移动变电站考虑，2000kVA移动变电站额定电流为：I=2000/（1.732*10）=115A 选择两回高压电缆型号均为MYPTJ-8.7/10-395+325/3+32.5，其长时允许电流为230A，满足要求。5.1.3按电压损失校验所选电缆截面 高压配电线路允许电压损失为5% 查得高压电缆每公里电阻R10=0.229;每公里感抗X10=0.096 U%=(R10+X10tg)PL/(10Ue2)=(0.229+0.0961)11011.85/(10100)=0.665，满足要求。5.1.4 按热稳定条件校验 考虑电源容量为无限大。5.1.4.1 35kV架空线路电抗标幺值： XL1*=X0LSJ/UP2=0.3787.307100/372=0.2025.1.4.2 35kV单芯电缆线路电抗标幺值：考虑三根单芯电缆敷设其几何均距较大，故选取每公里感抗为0.15 XL2*=X0LSJ/UP2=0.150.3100/372=0.0035.1.4.3 变压器电抗标幺值： Xb*=Ud%SJ/Sb=0.0708100/8=0.8855.1.4.4 10kV电缆线路电抗标幺值： XL3*=X0LSJ/UP2=0.0950.85100/10.52=0.0735.1.4.5 中央变电所10kV母线短路电流 Id*=1/X*=1/(0.202+0.003+0.885+0.073)=0.86 Id=Id*IJ=0.865.5=4.73kA5.1.4.6 热稳定校验 因短路电流不衰减，假想时间等于断路器动作时间（0.25s）,故电缆最小热稳定截面为：Smin=47300.5/100=23.65mm2 108A , 满足要求。 5.2.2.2 支线电缆ZX2 计算电流IZX2=0.7*7.5/(1.732*1.14*0.7)=4A 查得 MYP36+14 长时允许电流40A,故40 4A , 满足要求。 5.2.2.3 支线电缆ZX3 计算电流IZX3=0.8*30/(1.732*1.14*0.8)=15A 查得 MYP310+110 长时允许电流64A,故64 15A , 满足要求。 5.2.2.4 支线电缆ZX4 计算电流IZX4=0.8*75/(1.732*1.14*0.7)=43A 查得 MYP310+110 长时允许电流64A,故64 15A , 满足要求。 5.2.2.5 支线电缆ZX5 计算电流IZX4=0.65*25/(1.732*1.14*0.75)=11A 查得 MYP36+16 长时允许电流40A,故40 11A , 满足要求。 5.2.2.6 支线电缆ZX6 计算电流IZX6=0.8*3/(1.732*1.14*0.8)=1.5A 查得 MYP36+16 长时允许电流40A,故40 1.5A , 满足要求。 5.2.2.7 支线电缆ZX7计算电流IZX7=0.8*45/(1.732*1.14*0.8)=23A 查得 MYP36+16 长时允许电流40A,故40 23A , 满足要求。 5.2.2.8 支线电缆ZX8 计算电流IZX8=0.8*3/(1.732*1.14*0.8)=1.5A 查得 MYP36+16 长时允许电流40A,故40 1.5A , 满足要求。 5.2.2.9 支线电缆ZX9 计算电流IZX9=0.95*200/(1.732*1.14*0.8)=120A 查得 MYP350+116 长时允许电流173A,故173 120A , 满足要求。 5.2.2.10 支线电缆ZX11 计算电流IZX11=0.95*75/(1.732*1.14*0.8)=45A 查得 MYP310+110 长时允许电流64A,故64 45A , 满足要求。 5.2.2.11 支线电缆ZX12 计算电流IZX12=0.95*75/(1.732*1.14*0.8)=45A 查得 MYP310+110 长时允许电流64A,故64 45A , 满足要求。 5.2.2.12 支线电缆ZX13 计算电流IZX13=0.95*75/(1.732*1.14*0.8)=45A 查得 MYP310+110 长时允许电流64A,故64 45A , 满足要求。 5.2.2.13 支线电缆ZX14 计算电流IZX14=0.8*110/(1.732*1.14*0.8)=56A 查得 MCP310+110 长时允许电流64A,故64 45A , 满足要求。 5.2.2.14 支线电缆ZX15 计算电流IZX15=0.85*700/(1.732*1.14*0.8)=377A 查得 2*MCP395+150+72.5 长时允许电流200A,故400 377A , 满足要求。 5.2.2.15 支线电缆ZX16 计算电流IZX16=0.93*315/(1.732*1.14*0.8)=185A 查得 2*MCP350+116 长时允许电流170A,故340 185A , 满足要求。 5.2.2.16 支线电缆ZX17 计算电流IZX17=0.93*315/(1.732*1.14*0.8)=185A 查得 2*MCP350+116 长时允许电流170A,故340 185A , 满足要求。 5.2.2.17 支线电缆ZX18 计算电流IZX18=0.95*160/(1.732*1.14*0.8)=96A 查得 MCP350+116 长时允许电流170A,故170 96A , 满足要求。5.2.2.18 支线电缆ZX19 计算电流IZX19=0.65*18.5/(1.732*1.14*0.6)=10A 查得 MYP36+16 长时允许电流40A,故40 10A , 满足要求。 5.2.2.19 干线电缆GX1 计算电流IGX1=0.8*210/(1.732*1.14*0.8)=106.4A 查得 MCP350+116 长时允许电流170A,故170 106.4A , 满足要求。5.2.2.20 干线电缆GX2 计算电流IGX2=0.75*151/(1.732*1.14*0.75)=76.5A 查得 MCP335+116 长时允许电流138A,故138 76.5A , 满足要求。5.2.2.21 干线电缆GX3 计算电流IGX3=0.9*550/(1.732*1.14*0.85)=295A 查得 MCP395+135 长时允许电流190A,故380 295A , 满足要求。5.2.2.22 干线电缆GX4 计算电流IGX3=0.92*810/(1.732*1.14*0.8)=472A 查得 MCP3120+135 长时允许电流290A,故580 472A , 满足要求。5.2.2.23 干线电缆GX5 计算电流IGX5=0.88*790/(1.732*1.14*0.8)=440A 查得 MCP3120+135 长时允许电流290A,故580 440A , 满足要求。5.2.3 按正常允许电压损失选择干线电缆主芯截面干线电缆GX4长度长，支线长度长，容量最大，电压损失最大，故按本方法选择干线电缆GX4截面小于等于按温升选择的干线截面，则其它干线也能满足要求，不必再一一进行校验。5.2.3.1 求支线电缆的电压损失机组支线电缆按温升选择为2*95mm2,可得支线电压损失为 Uz=Pe*Kf*LZ*103/(D*Ue*Sz*） =350*0.8*230*03/（42.5*1140*95*0.91）=15.38 V5.2.3.2 求变压器的电压损失 Rb=P*Ue2/Sb2=9700*(1.2/2000)2=0.0035 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=5%*12002/2000000=0.036 欧姆 Xb=0.0358 欧姆 Ub=(Pe*Kx*Rb+Pe*Kx*tgj*Xb)/Ue =(1600*0.66*0.0035+1600*0.66*1.02*0.0358)/1.14 =37 V5.2.3.3 求允许的电压损失 Uy=Ube-Udy=1200-0.95*1140=117 V Ugy=Uy-Ub-Uz=117-37-15.38=64.62 V5.2.3.4 求干线电缆的截面 Sg=Pe*Kx*Lg*103/(D*Ue *Ugy ) =810*0.9*460*103/(42.5*1140*64.62)=107mm2 选择电缆截面120mm25.2.4 按起动条件校验电缆截面 机组起动压降最大，线路最长，故仅对机组回路校验起动压降能否满足要求。5.2.4.1 求机组电机最小起动电压Uq Uq=Ue（mq/mqe)0.5=1140*(1.2/2)0.5=883 V5.2.4.2 机组起动时实际起动电压计算 Uqs=Ue2*1+4Udqe（Ube-Ub-Ug+Ubgs)/Ue20.5-1/2Udqe =11402*1+4*419*（1200-37-37.6+48.9)/114020.5-1/2*419 =908 883 V式中， Udqe=（Pdqe*R+Qdqe*X)/Ue =(2674*0.077+4278*0.0634)/1.14 =419 V Pdqe=Pe*Pq*cosqe/(e*cose) =700*5.5*0.5/(0.9*0.8)=2674 kW Qdqe=Pdqe*tge=2674*1.6=4278 kvar R=Rb+Rg+Rz =0.0035+460/(2*42.5*120)+230/(2*42.5*95) =0.077 Rbg=Rb+Rg=0.0035+460/(2*42.5*120)=0.049 X=Xb+Xg+Xz =0.0358+0.08*0.46/2+0.08*0.23/2 =0.0634 Xbg=Xb+Xg=0.0358+0.08*0.46/2=0.0542 Ug=Pg(Rg+tgpjXg/Ue =0.9*810*(0.045+0.75*0.0184)/1.14=37.6 V Ubgs=(Pds*Rbg+Qds*Xbg)/Ue =(622*0.049+466*0.0542)/1.14=48.9 V Pds=Pe*Kf/=700*0.8/0.9=622 Qds=Pds*g=622*0.75=466配电点磁力起动器处的端电压为 Up=Uqs+(Uqs/Ue)2*(Pdqe*Rz+Qdqe*Xz)/Ue = 908+(908/1140)2*( 2674*0.0285+4278*0.0092)/1.14 =972 V Up/Ue=972/1140=0.850.75 均满足要求。 六、短路电流计算、设备校验和保护整定 6.1 ZX1支线保护 6.1.1 顺槽皮带起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+80/(42.5*70)2+0.064+0.08*0.0820.5=8778 A顺槽皮带软起动器极限分断能力3200A，但它的束断保护动作时间（0.2S），大于馈电开关的分断时间（I q=114*6=684 A 整定值选为1150 A6.1.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+80/(42.5*70)+20/(42.5*70)2+ 0.064+0.08*0.08+0.08*0.0220.5=7180 A KL= Id(2)/Idz= 7180/1150=6.21.5 符合要求6.2 ZX2支线保护 6.2.1 涨紧绞车起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+80/(42.5*70)2+0.064+0.08*0.0820.5=8778 A涨紧绞车电磁起动器极限分断能力3000A，但它的速断保护动作时间（0.2S），大于馈电开关的分断时间（I q=5.1*6=30.6 A 整定值选为51 A6.2.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+80/(42.5*70)+50/(42.5*6)2+ 0.064+0.08*0.08+0.08*0.0520.5=2465 A KL= Id(2)/Idz= 2465/51=481.5 符合要求6.3 ZX3支线保护 6.3.1 水泵起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+80/(42.5*70)2+0.064+0.08*0.0820.5=8778 A水泵电磁起动器极限分断能力3000A，但它的速断保护动作时间（0.2S），大于馈电开关的分断时间（I q=19.5*6=117 A 整定值选为156 A6.3.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+80/(42.5*70)+20/(42.5*16)2+ 0.064+0.08*0.08+0.08*0.0220.5=6181 A KL= Id(2)/Idz= 6181/156=391.5 符合要求6.4 ZX4支线保护 6.4.1 无极绳绞车起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+550/(42.5*35)2+0.064+0.08*0.5520.5=1760 A6.4.2 过载保护整定 IdzgIE=75/(1.732*1.14*0.8)=48 A 整定值选为50 A6.4.3 短路保护整定 IdzI q=48*6=288 A 整定值选为960 A6.4.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+550/(42.5*35)+15/(42.5*35)2+ 0.064+0.08*0.55+0.08*0.01520.5=1486 A KL= Id(2)/Idz= 1486/960=1.551.5 符合要求6.5 ZX5支线保护 6.5.1 调度绞车起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+550/(42.5*35)2+0.064+0.08*0.5520.5=1760 A6.5.2 过载保护整定 IdzgIE=25/(1.732*1.14*0.8)=15.8 A 整定值选为16 A6.5.3 短路保护整定 IdzI q=15.8*6=95 A 整定值选为640 A6.5.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+550/(42.5*35)+15/(42.5*6)2+ 0.064+0.08*0.55+0.08*0.01520.5=1330 A KL= Id(2)/Idz= 1330/640=21.5 符合要求6.6 ZX6支线保护 6.6.1 阻化泵起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+550/(42.5*35)2+0.064+0.08*0.5520.5=1760 A6.6.2 过载保护整定 IdzgIE=3/(1.732*1.14*0.8)=1.9 A 整定值选为2.75 A6.6.3 短路保护整定 IdzI q=1.9*6=11.4 A 整定值选为22 A6.6.4 灵敏度校验 Id(2)=Ube/2(Rb+Rg+Rz)2+(Xb+Xg+Xz)20.5 =1200/20.0088+550/(42.5*35)+50/(42.5*6)2+ 0.064+0.08*0.55+0.08*0.0520.5=1024 A KL= Id(2)/Idz= 1024/22=461.5 符合要求6.7 ZX7支线保护 6.7.1 阻化泵起动器处短路电流为 1000kVA移动变电站 Rb=P*Ue2/Sb2=6100*(1.2/1000)2=0.0088 欧姆 Zb=Ud%*Ue2/Sb=4.5%*12002/1000000=0.0648 欧姆 Xb=0.064 欧姆 Id(3)=Ube/1.732(Rb+Rg)2+(Xb+Xg)20.5=1200/1.732 0.0088+550/(42.5*35)2+0.064+0.08*0.5520.5=1760 A6.7.2 过载保护整定 IdzgIE=45/(1.732*1.14*0.8)=28.5 A 整定值选为29 A6.7.3 短路保护整定 IdzI q=28