煤矿综采工作面机电设计.doc

*****综采工作面供电设计整定计算

整 定 人：
审 核：
机电部长：
机电副总：
日 期：

*****工作面供电设计
一、*****工作面负荷统计：
设备名称
电机台数
额定功率(KW)
额定电压(V)
额定电流(A)
起动电流(A)
采煤机
5
598.5
1140
2×176
2×985.6
工溜
2
200×2
1140
2×125.6
2×753.6
转载机
1
132
1140
96.2
626.3
破碎机
1
110
1140
80.3
522
泵站
2
110
660
115.6
693.6
喷雾泵
1
55
660
59.4
386.1
皮带机
2
125×2
660
144
936
绞车
7
11.4×2
660
13.7
95.9
瓦斯泵
2
90×2
660
102.7
616.2
二、供电系统拟定
工作面电源取至500m外92盘区变电所，电源电压为6KV，工作面用电设备采用660V和1140V两种电压等级供电，煤电钻及照明采用127V电压供电。
根据供电系统拟定原则初步拟定以下供电系统：由工作面高压隔爆配电装置向三台移动变电站馈出6KV高压电源，再由移动变电站向工作面各用电负荷供出所需不同等级的低压电源，其中1#移动变电站负责为进风第一、二部伸缩胶带运输机(125KW)、乳化液泵站(110KW)及喷雾泵站(55KW)供电；2#移动变电站负责为工作面采煤机(598.5KW)供电；3#移动变电站为工作面刮板运输机(2×200KW)、转载机(132KW)及破碎机(110KW)及供电。回风绞车及瓦斯抽风系统660V电源由采区变电所提供。详见《*****综采工作面供电及接地系统图》。
三、移动变电站的选择
根据拟定的供电系统计算四台移动变电站的容量分别为：
1、1#移动变电站需用容量计算

因此，1#移动变电站选用KBSGZY-500型移动变电站。
其额定容量：，满足使用要求。
Kx—需用系数，
COSΨpj—加权平均功率因数，取COSΨpj＝0.7；
2、2#移动变电站需用容量计算:

因此，2#移动变电站选用FP4-750型移动变电站。
其额定容量为：，满足使用要求。
3、3#移动变电站需用容量计算:

因此，3#移动变电站选用FP4-750型移动变电站。
其额定容量为：，满足使用要求。
四、高压电缆的选择
1、从92盘区变电所到*****工作面进风高压开关6KV高压电缆的选择：
（1）电缆截面选择
按经济电流密度初选电缆经济截面：SJ=Ifh / J
长时工作电流：
经济电流密度：J=2.25 其年最大负荷利用小时数为5000小时。
需用系数：
因长时工作电流Ig = 最大允许负荷电流Ifh
所以经济截面：SJ=Ifh/J
取电缆标准截面Sjb=50mm2
因此初选MYPTJ—6—3×50+3×16/3+3×2.5型号矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，其主芯线截面为S=50mm2。
（2）电缆截面校验
a、按长时允许电流校验：在环境温度+25°C时，Iy=173A＞Ig=132.27A
b、按允许电压损失校验：
从工业广场35kv变电所至二水平盘区变电所6KV－120mm2-1800m，高压电缆电压损失：

从二水平盘区变电所到92盘区变电所6KV－95mm2-500m，高压电缆电压损失：

从92盘区变电所到*****工作面06-025#高开6KV－50mm2，高压电缆电压损失：

从工业广场35Kv变电所到*****工作面高压开关处6KV高压电缆电压总损失：
ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％=5.4％＜7％
c、热稳定性校验：
从地面35KV变电所至*****工作面高压开关进线侧三相最大稳态短路电流：

按工作面高开高压进线侧的三相最大稳态短路电流进行电缆热稳定校验：

Sdmin——电缆的最小热稳定截面，mm2；
C——热稳定常数，取93.4；
tjmax——短路电流可能存在的最大假想时间，取0.25S。
故所选MYPTJ—6—3×50+3×16/3+3×2.5型50mm2-6KV高压电缆满足使用要求。
2、从*****工作面高压开关到FP4-750移变的电缆选择（按3#移变选择）。
（1）电缆截面选择
初选MYPTJ—6—3×50+3×16/3+3×2.5型号矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，其主芯线截面为S=50mm2（选择方法同上）。
（2）电缆截面校验
a、按长时允许电流校验：在环境温度+25°C时，Iy=173A＞Ig=132.27A
b、按允许电压损失校验：

电压总损失：ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％+ ΔU4％=6.006％＜7％
（3）热稳定性校验：
从地面35KV变电所至*****工作面3#移变高压进线侧三相最大稳态短路电流：

按移变高压进线侧的三相最大稳态短路电流进行电缆热稳定校验：

故所选MYPTJ—6—3×50+3×16/3+3×2.5型50mm2-6KV高压电缆满足使用要求。
五、低压电缆的选择
1、按长时允许负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面：
负荷名称
机械强度要求最小截面(mm2)
长时负荷电流(A)
长时负荷电流要求最小截面(mm2)
初选电缆截面(mm2)
备注
采煤机
35～55
2×176
2×70
2×95
负荷矩较大，所以加粗电缆
运输机
16～35
2×125.6
2×35
2×70
转载机

96.2
25
50
破碎机

80.3
16
50
皮带机

144
50
50
乳化液泵

115.6
25
50
喷雾泵

59.4
10
50
绞车

13.7
4
6
瓦斯泵

102.7
25
50
电缆干线按不小于上述所选负荷支线截面选择。
2、按允许电压损失校验电缆截面：
a、1#变压器第一路负荷（顺槽一部125KW皮带机）低压电缆截面校验
低压电网允许电压损失：综采工作面设备属间歇性负荷，可以允许正常运行电压损失不超过额定电压10％，ΔUy=E2e－0.9Ue
660V电网：ΔUy=690－0.9×660＝96V
1140V电网：ΔUy=1190－0.9×1140＝164V
b、第一路负荷支线电缆电压损失：

c、变压器内部电压损失：

——变压器内部电阻压降百分数；
——变压器内部电抗压降百分数；
Ud——变压器通过额定电流时内部阻抗压降百分数；
变压器内部电压损失：

d、第一路负荷干线电缆电压损失：

第一路负荷干线电缆要求最小截面:

因此1＃变压器第一路负荷所选干线、支线电缆满足使用要求。其余低压电缆按上述方法进行校验，满足使用要求。
六、短路电流计算
1、1#变压器二次侧出口处的两项短路电流Id1计算：
变压器二次电压690V，容量500kVA，系统短路容量按100MVA计算；
查煤矿整定计算细则附录二表1，系统电抗Xx =0.0048Ω
6kV电缆：Lg=0.5km；查附录二表2得，R0 =0.412Ω/km，X0 =0.075Ω/km；
高压电缆电阻、电抗：
Rg =0.412×0.5km=0.206Ω
Xg =0.075×0.5km=0.0375Ω
变压器电阻、电抗：
Rb1 =0.0068Ω，Xb1 =0.0427Ω
∑R =Rg/Kb12+Rb1 =0.206/8.72+0.0068=0.0095Ω
∑X =Xx+Xg/Kb12+Xb1 =0.0048+0.0375/8.72+0.0427=0.048Ω

1.1、一部DSP-1063/1000皮带机电机处的短路电流Id4计算：
计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.501km； MY50mm2，Lz2 =0.006km；
查得： MY70mm2电缆电阻、电抗为R0 =0.315Ω/km，X0 =0.078Ω/km；
MY50mm2电缆电阻、电抗为R0 =0.448Ω/km，X0 =0.081Ω/km；
Rz1 =0.315×0.501＝0.1578Ω，Xz1＝0.078×0.501＝0.039Ω
Rz2 =0.448×0.006＝0.0027Ω，Xz2＝0.081×0.006＝0.0005Ω
ΣR =0.0095+0.1578 ＋0.0027＝0.17Ω
ΣX =0.0722+0.00164＋0.000486＝0.0876Ω

1.2、一部DSP-1063/1000皮带机卷带电机处的短路电流Id5计算：
计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.502km；MY16mm2，Lz2=0.002km；MY6mm2，Lz3=0.035km；
MY16mm2电缆电阻、电抗为R0 =1.37Ω/km，X0 =0.09Ω/km；
MY6mm2电缆电阻、电抗为R0 =3.69Ω/km，X0 =0.095Ω/km；
—（计算方法同Id4）
1.3、二部DSP-1063/1000皮带机电机处的短路电流Id6计算：
计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.051km，MY50mm2，Lz2=0.006km；
Id6=5789.17A —（计算方法同 Id4）
1.4、二部DSP-1063/1000皮带机卷带电机处的短路电流Id7计算：
计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.052km；MY16mm2，Lz2=0.002km；MY6mm2，Lz3=0.035km；
Id7=2062.33A —（计算方法同 Id4）
1.5、3#乳化液泵电机处的短路电流Id8计算：
计算参数：电缆MY70mm2 ，Lz1=0.018km， MY50mm2 ，Lz2=0.02km；
Id8=6111.9A —（计算方法同 Id4）
1.6、2#喷雾泵电机处的短路电流Id9计算：
计算参数：电缆MY70mm2，Lz1=0.02km；MY50mm2，Lz2=0.008km；
Id9=6409.8A —（计算方法同 Id4）
2、2#变压器二次侧出口处的短路电流Id2计算：
变压器二次电压1200V，容量750kVA，系统短路容量按100MVA计算；查煤矿整定计算细则附录二表1，系统电抗Xx=0.0144Ω
6kV电缆：Lg2=0.505km；R0 =0.412Ω/km，X0 =0.075Ω/km；
高压电缆电阻、电抗：
Rg =0.412×0.505= 0.208Ω
Xg =0.075×0.505=0.0379Ω
变压器电阻、电抗：
Rb1 =0.0111Ω,Xb1 =0.11695Ω,
∑R=Rg/Kb12+Rb1=0.208/52+0.0111=0.0194Ω
∑X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0379/52+0.11695=0.133Ω

2.1、采煤机切割电机处的短路电流Id10计算：
两趟MYP95mm2电缆并联，Lz1=0.361km，7型95mm2，Lz2=0.25km；
Id10 =2472.41A —（计算方法同Id4）
2.2、采煤机行走电机处的短路电流Id11计算：
两趟MYP95mm2电缆并联，Lz1=0.361km，MYP70mm2，Lz2=0.01km，BP70mm2，Lz3=0.26km；
Id11 =2251.67A —（计算方法同Id4）
3、3#变压器二次侧出口处的短路电流Id3计算：
变压器二次电压1200V，容量750kVA，系统短路容量按100MVA计算；查煤矿整定计算细则附录二表1，系统电抗Xx =0.0144Ω
6kV电缆：Lg3 =0.51km；R0 =0.412Ω/km，X0 =0.075Ω/km；
高压电缆电阻、电抗：
Rg=0.412×0.51=0.21Ω
Xg=0.075×0.51=0.0383Ω
变压器电阻、电抗：
Rb1=0.0111Ω, Xb1=0.11695Ω,
∑R=Rg/Kb12+Rb1=0.21/52+0.0111=0.0195Ω
∑X=Xx+Xg/Kb12+Xb1=0.0144+0.0383/52+0.11695=0.133Ω

3.1、破碎机电机处的短路电流Id12计算：
两趟MYP70mm2并联， Lz1=0.363km，MYP50mm2， Lz2=0.05km；
Id12 =2638.3A —（计算方法同Id4）
3.2、转载机电机处的短路电流Id13计算：
两趟MYP70mm2并联，Lz1=0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.03km；
Id13 =2725.38A —（计算方法同Id4）
3.3、SGZ-730/400刮板运输机机尾处电机的短路电流Id14计算：
两趟MYP70mm2并联，Lz1 =0.363km；MYP50mm2，Lz2=0.25km；
Id14=1963.64A —（计算方法同Id4）
4、瓦斯泵站最远端的电机短路电流Id15计算：
MY70mm2,Lz1 =0.382km；MY50mm2,Lz2 =0.015km；
Id15=1718A —（计算方法同Id4）
5、回风绞车最远端的电机短路电流Id16计算：
MY70mm2,Lz1 =1.54km；MY6mm2,Lz2 =0.003km；
Id16=653.31A —（计算方法同Id4）
七、高压开关整定
1、最大负荷电流为

2、过载延时保护整定
所选BGP50-6型矿用高压隔爆配电装置的电流互感器变流比为200/5=40，过载延时保护整定：
IⅢz=132.27/40=3.3A 实际整定取IⅢz=3.5A
过载延时按躲过工作面设备最大启动时间整定：取5S；
3、短路速断保护整定
按最大电动机启动，其它电机正常运行时来考虑，其计算整定电流为：

4、灵敏系数校验
按移动变电站二次出线端的最小两相短路电流来校验，其灵敏系数为：
，满足要求；
5、高开实际整定值为
IⅢz =3.5A 过载延时5S
IⅠz=12A 灵敏度为：K1=1.86
八、低压开关整定
1、1# BKD20-400Z馈电开关过流、短路保护整定：
DSP-1063/1000型皮带机（125KW）电机的额定电流为：Ie=144A,额定启动电流IQe=936A，张紧绞车（4KW），Ie=5.4A；
过流整定：I算LZ=ΣIe=144+5.4=149.4A，实际整定取ILZ=150A；
短路整定：I算dZ=IQe+KXIe/ILZ=936+0.96×5.4/150=6.27倍，实际整定取Idz=7倍
灵敏度校验：K1=Id4/Idz=1803.96/7×150=1.72＞1.5，满足灵敏度要求；
（5#）馈电开关整定同上。
2、9# BKD20-400Z馈电开关过流、短路保护整定：
RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的额定电流为：Ie=115.6A，额定启动电流：IQe=693.6A，WPZ-320/6.3型喷雾泵（55KW）的额定电流为：Ie=59.4A；
过流整定：I算LZ=ΣIe=115.6+59.4=175A，实际整定取ILZ=180A，
短路整定：I算dZ=IQe+KXΣIe/ILZ=693.6+59.4/180=4.18倍，实际整定取Idz=5倍；
灵敏度校验：K1=Id8/Idz=6111.9/5×180=6.79＞1.5，满足灵敏度要求。
3、24# DW80-200馈电开关过流保护整定：
回风JD-11.4型调度绞车（11.4KW）额定电流为：Ie=13.7A，额定启动电流IQe=96A；
过流整定：I算Z≥IQe+KXIe=96+0.5×（6×13.7）=137.1A，
实际整定取：ILZ=200A
灵敏度校验：K1=Id16/ILz=653.31/200=3.27＞1.5，满足灵敏度要求。
4、2# BQD23-315/1140低压开关过流、短路保护整定
DSP-1063/1000型皮带机（125KW）的额定电流为：Ie=144A，
过流整定：I算LZ≤Ie=144A，实际整定取ILZ=150A，短路整定：Idz=8倍；
灵敏度校验：K2=Id4/Idz=1803.96/8×150=1.5＞1.2，满足灵敏度要求；
（6#）BQD23-315/1140 低压开关过流、短路保护整定值同上。
5、4# QBC-25/660(380)NS低压开关的过流、短路保护整定：
DSP-1063/1000型皮带机卷带电机（4KW）的额定电流：Ie=5.4A,
过流整定：I算LZ≤Ie=5.4A，实际整定取ILZ=5.5A，短路整定：Idz=8倍；
灵敏度校验：K2=Id5/Idz=1102.38/8×5.5=25＞1.2，满足灵敏度要求；
（3#、7#、8#）QBC-25/660(380)NS低压开关过流、短路保护整定值同上。
6、12# QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：
RB-160/31.5型乳化液泵（110KW）的额定电流为：Ie=115.6A，
过流整定：I算LZ≤Ie=115.6A，实际整定取ILZ=120A，短路整定：Idz=8倍；
灵敏度校验：K2=Id8/Idz=6111.9/8×120=6.37＞1.2 满足灵敏度要求,
（10#、11#）QBZ-200低压开关过流、短路保护整定值同上。
7、14# QBZ-80低压开关的过流、短路保护整定：
WPZ320/6.3型喷雾泵（55KW）的额定电流为：Ie=59.4A，
过流整定：I算LZ≤Ie=59.4A，实际整定取ILZ=60A，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id9/Idz=6409.8/8×60=13.35＞1.2，满足灵敏度要求；
（13#）QBZ-80低压开关过流、短路保护整定值同上。
8、15# QBZ-400/1140低压开关的过流、短路保护整定：
MG250/600-AWD型采煤机切割电机（2×250KW）额定电流为：Ie=176A,调高电机（18.5KW）的额定电流为：Ie=12A；
过流整定：I算LZ≤ΣIe=（2×176）×0.9+12=328.8A，实际整定取ILZ=320A，
短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id10/Idz=2472.41/8×320=0.97＜1.2，小于灵敏度系数，靠过载延时进行保护。
9、16# QBZ-400/1140低压开关过流、短路保护整定：
MG250/600-AWD型采煤机行走电机380V（2×40KW）额定电流为：Ie=72A,折算至1140V其额定电流为：Ie=24A，
过流整定：I算LZ≤ΣIe=2×24=48，实际整定取ILZ=50，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id11/Idz=2251.67/8×50=5.63＞1.2，满足灵敏度要求；
10、17# BQD23-315/1140低压开关的过流、短路保护整定：
PCM-110型破碎机（110KW）的额定电流为：Ie=80.3A，
过流整定：I算LZ≤Ie=80.3，实际整定取ILZ=80，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id12/Idz=2638.3/8×80=4.12＞1.2 满足灵敏度要求。
11、18# BQD23-315/1140低压开关的过流、短路保护整定：
SZB-764/132A型转载机（132KW）的额定电流为：Ie=96.2A，
过流整定：I算LZ≤Ie=96.2，实际整定取ILZ=100，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id13/Idz=2725.38/8×100=3.4＞1.2，满足灵敏度要求；
12、19# QJZ-2×200/1140双速开关过流、短路保护整定：
SGB-730/400型运输机（2×100/200KW）的额定电流为：Ie=2×90.8/125.6A
过流整定：低速单路I算LZ≤Ie=90.8A，实际整定取单路ILZ=90，高速单路I算LZ≤Ie=125.6A，实际整定取单路ILZ=130，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id14/Idz=1963.64/8×90=2.73＞1.2，满足灵敏度要求；
13、20# QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：
ZWY-60/90型瓦斯泵站（90KW）的额定电流为：Ie=102.7A，
过流整定：I算LZ≤KXΣIe=102.7A，实际整定取ILZ=110A，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id15/Idz=1718/8×110=1.95＞1.2，满足灵敏度要求；
（21#、22#）QBZ-200低压开关过流、短路保护整定值同上。
14、23# QBZ-200低压开关的过流、短路保护整定：
JD-11.4型调度绞车7部（11.4KW）额定电流为：Ie=13.7A，
过流整定：I算LZ≤KXΣIe=0.5×7×13.7=47.95A，实际整定取ILZ=50A，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id16/Idz=653.31/8×50=1.63＞1.2，满足灵敏度要求；
15、31# QBZ-80低压开关的过流、短路保护整定：
JD-11.4型调度绞车（11.4KW）额定电流为：Ie=13.7A，
过流整定：I算LZ≤Ie=13.7A，实际整定取ILZ=30A，短路整定：Idz=8倍
灵敏度校验：K2=Id16/Idz=653.31/8×30=2.72＞1.，满足灵敏度要求；
（25~30#）QBZ-80低压开关过流、短路保护整定值同上。
九、移变低压侧馈电开关整定
1、1# KBSGZY-500KVA变压器低压侧BKD -500/1140总馈电开关整定：
过载整定(倍)：，
实际整定：n1=0.6（低压总馈电开关额定电流Ie=500A）；
短路整定(倍)：
实际整定：n2=3
灵敏度校验：K1=Id1/Idz=7050.77/3×500=4.7＞1.5，满足灵敏度要求；
2、2# FP4-750KVA变压器低压侧TEL2总馈电开关整定：
过载整定(A)：IZ=KX·ΣIe=（2×176+2×24+12）+0.9=370.8A；
实际整定：Ilz=380A（低压总馈电开关额定电流Ie=400A）；
短路整定(倍)：
实际整定：n2=6
灵敏度校验：K1=Id2/Idz=4468.37/6×380=1.96＞1.5 满足灵敏度要求。
3、3# FP4-750KVA变压器低压侧TEL2低压开关整定：
过载整定(A)：Ilz=KX·ΣIe=（2×125.6+96.2+80.3）×0.77=329.32A，
实际整定：Ilz =330A
短路整定(倍)：
实际整定：n2=5
灵敏度校验：K1=Id3/Idz=4467.48/5×330=2.71＞1.5,满足灵敏度要求。

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