综采工作面供电设计及整定计算

综采工作面供电设计及整定计算牛海明一、工作面负荷统计二、供电系统拟定三、移动变电站的选择四、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2、电缆截面校验a、按长时允许温升校验b、按允许电压损失校验c、热稳定性校验五、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2、按允许电压损失校验电缆截面六、短路电流计算七、高压开关整定八、低压开关整定一、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5598.511402×1762×985.6工溜2200×211402×125.62×753.6转载机1132114096.2626.3破碎机1110114080.3522泵站2110660115.6693.6喷雾泵15566059.4386.1皮带机2125×2660144936绞车711.4×266013.795.9瓦斯泵290×2660102.7616.2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。1#移动变电站负责为进风巷第一、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92盘区变电所提供。详见《92XXX综采工作面供电及接地系统图》。二、供电系统拟定KVACOSPeKxSpjb9.3437.058.0)55110125125(1KVASbKVASe9.343150058.04151256.04.06.04.0PePKxd根据拟定的供电系统计算三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(胶带运输机、泵站及喷雾泵站):因此，1#移动变电站选用KBSGZY-500型移动变电站。其额定容量：Kx—需用系数∑Pe—所带设备额定功率之和COSφpj—加权平均功率因数，取COSφpj＝0.7；（综采技术手册P1433）三、移动变电站的选择满足使用要求。KVACOSPeKxSpjb2.71875.09.05.5982KVASbKVASe2.7181750KVACOSPeKxSpjb12.65975.077.0)110132400(1KVASbKVASe12.65917502、2#移动变电站需用容量计算(采煤机):因此，2#移动变电站选用PF4-750型移动变电站。其额定容量为：3、3#移动变电站需用容量计算(刮板运输机、转载机及破碎机):因此，3#移动变电站选用PF4-750型移动变电站。其额定容量为：满足使用要求。满足使用要求。1、从92盘区变电所到92XXX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(经济电流密度：导线截面影响线路投资和电能损耗，为了节省投资，要求导线截面小些；为了降低电能损耗，要求导线截面大些。综合考虑，确定一个比较合理的导线截面，称为经济截面积，与其对应的电流密度称为经济电流密度。经济电流密度就是使输电导线在运行中，电能损耗、维护费用和建设投资等各方面都是最经济的。根据不同的年最大负荷利用小时数，选用不同的材质和每平方毫米通过的安全电流值。四、高压电缆的选择经济电流密度按年最大负荷利用时间/h电缆：3000h以内铝1.92A/mm2铜2.50A/mm23000~5000h铝1.73A/mm2铜2.25A/mm25000h以上铝1.54A/mm2铜2.00A/mm2架空线路：3000h以内铝1.65A/mm2铜3.00A/mm23000~5000h铝1.15A/mm2铜2.50A/mm25000h以上铝0.90A/mm2铜1.75A/mm2ApjCOSpjUeKxPeIfh2.13775.09.0600033105812.05.165533105812.016555006.04.06.04.0PePKxd298.6125.2/2.137/mmJISjfh经济电流密度：J=2.25其年最大负荷利用小时数为5000小时所以经济截面：取电缆标准截面Sjb=50mm2因此初选MYPTJ-6-3×50+1×25型矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，其主芯线截面为S=50mm2。长时工作电流Ifh：（综采技术手册P1436）（2）电缆截面校验a、按长时允许温升校验：在环境温度+25°C时，Iy=173A＞Ig=137.2A导体长期允许电流是根据热平衡来计算的，也就是导体在通过电流时产生的热量和工作环境中散失掉的热量相等时，导线的温度最高不能超过某一限定值时导体通过各电流。这一限定值会根据环境的不同来选择，例如导体表面附着有绝缘材料时，不能超过绝缘材料的允许温度；b、按允许电压损失校验：从工业广场35kv变电所至二水平中央变电所6KV－120mm2-1800m，高压电缆电压损失：K——每兆瓦公里负荷距电缆中电压损失的百分数；(煤矿电工手册第二分册下P352)P——电缆输送的有功功率；L——电缆长度从二水平中央变电所到92盘区变电所6KV－95mm2-1700m，高压电缆电压损失：从92盘区变电所到92XXX工作面06-025#高开6KV－50mm2-500m，高压电缆电压损失：从工业广场35Kv变电所到92308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％%59.05.0864.0368.1%3333LPKU%36.38.1696.2692.0tgXRLPU101000%111002e1LPKU%36.38.1696.2692.0tgXRLPU101000%111002e1LPKU%453.17.104.1822.0%2222LPKU5398.4A1.69689.16X9.16Imax(3)dmax5243.9A1.74689.16X9.16Imax(3)dmax22jmax(3)dmaxdmin50mm28.9mm/93.40.255398.4/CTISc、热稳定性校验：从地面35KV变电所至92308工作面高压开关进线侧三相最大稳态短路电流：92308工作面高压开关进线侧接口阻抗：最大运行方式下：Xmax=1.6568+0.08×0.5=1.6968最小运行方式下：Xmin=1.7068+0.08×0.5=1.7468最大运行方式下：最小运行方式下：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；（煤矿电工手册第二分册下P350）Tjmax——短路电流可能存在的最大假想时间，取0.25S。（综采技术手册P1471）故所选MYPTJ-6-3×50+1×25型矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆，满足使用要求。0.606%0.5130.8641.368LPK%ΔU44445271.64A1.73769.16X9.16Imax(3)dmax22max)3(maxmin5022.284.93/25.064.5271/mmmmCTISjdd2、从92XXX工作面高压开关到PF4-750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+1×25型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=137.2Ab、按允许电压损失校验：（3）热稳定性校验：从地面35KV变电所至92308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+1×25矿用移动金属屏蔽监视橡套软电缆满足使用要求。电压总损失：ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％+ΔU4％=6.006％＜7％五、低压电缆的选择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35～552×1762×702×95运输机16～352×125.62×352×70转载机96.22550破碎机80.31650皮带机1445050乳化液泵115.62550喷雾泵59.41050绞车13.746瓦斯泵102.725501、按长时允许负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面：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：综采工作面设备可以允许正常运行电压损失不超过额定电压10％ΔUy=E2e－0.9Ue（综采技术手册P1437）E2e——变压器二次额定电势,VUe——电网额定电压，V660V电网：ΔUy=690－0.9×660＝96V1140V电网：ΔUy=1190－0.9×1140＝164Vb、第一路负荷支线电缆电压损失：VXRULPUezez566.0)62.0081.0448.0(500006.010125)tan(300%24.2)714.096.37.062.0(50086.343)sincos(%bXbRbUUUbefhSS62.050010310010berSPU96.362.042222rdXUUUVEUUebb46.15100690%24.2100%2c、变压器内部电压损失：（综采技术手册P1438）β——变压器负荷系数；ΔP——变压器短路损耗（综采技术手册P1524）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；79.97V0.56615.4696ΔUΔUΔUΔUzbyyg23396.309.097.796605.421010012510mmUUDLPAygegeg227096.30mmAmmAcxgd、第一路负荷干线电缆许电压损失：第一路负荷干线电缆要求最小截面：D——铜电缆芯线导电系数，D=42.5m/Ω·mm2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。（综采技术手册P1462）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；根据《煤矿整定计算实施细则》附录二表1，系统电抗Xx=0.0048Ω6kV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=0.206ΩXg=0.075×0.5km=0.0375Ω变压器电阻、电抗：Rb1=0.0068Ω，Xb1=0.0427Ω，煤矿整定计算实施细则P98∑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=0.048ΩKb1——变压器变压比，Kb1=8.7六、短路电流计算AXRUId8.047004