采煤工作面供电系统设计[1]

3301工作面供电系统设计

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3301工作面供电系统设计

一、供电系统 （一）供电方案 1、方案一

3301工作面设备由轨道顺槽设备列车上移动变电站给供电设备供电，设备列车上移动变电站根据现场实际及工作面负荷情况,分两台移动变电站给工作面设备供电，1#移动变电站为KBSGZY-1250/6/1.2型，2#移动变电站为KBSGZY-800/6/0.69型。移动变电站电源来自330变电所7#高防开关,电缆选用MYJV22 3×50+3×25mm²总长550m。

KBSGZY-1250/6/1.2型1#移动变电站将6kV电压变为1140V电压，供采煤机、前部运输机、后部运输机等负荷用电，KBSGZY-800/6/660型2#移动变电站将6kV电压变为660V电压，供乳化液泵站、喷雾泵、刮板输送机等负荷用电，各用电设备均采用防爆组合开关控制，绞车、照明综保、潜水电泵、顺槽皮带等由330变电所低压供电。

2、方案二

3301工作面设备由轨道顺槽设备列车上移动变电站给供电设备供电，设备列车上移动变电站根据现场实际及工作面负荷情况,分两台移动变电站给工作面设备供电，1#移动变电站为KBSGZY-1250/6/1.2型，2#移动变电站为KBSGZY-800/6/0.69型。移动变电站电源来自330变电所3#高防开关,电缆选用MYJV22 3×50+3×25mm²总长550m。

KBSGZY-1600/6/1.2型1#移动变电站将6kV电压变为1140V电压，供采煤机、前部运输机、后部运输机等负荷用电，KBSGZY-1600/6/660型2#移动变电站将6kV电压变为660V电压，供转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵等负荷用电，各用电设备均采用防爆组合开关控制，绞车、照明综保、潜水电泵、顺槽皮带等也从防爆组合开关供电。

3、方案比较 方案一 优点 缺点 1、现上下顺槽供电系低压供电距离较长 统已形成不用再改动。 2、如顺槽设备出现故障对工作面影响较小。 方案二 低压供电距离短 1、2#移变负荷较大，组合开无备用接点。 2、如顺槽设备出现故障对工作面影响较大 综合考虑，拟以方案一为主导方案

（二）工作面设备负荷统计

3301工作面装机总容量915kW，参见负荷统计表。

主要设备负荷统计表

序号 设备名称 型 号 MG150/375-W SGZ-630/264 MRB125/31.5 XPB-250/5.5 40T 40T 40T 40T 定 总功率 额 定 额 定 单数额 率电 压电 流位 量 功KW KW （V） （A） 台 台 台 台 台 台 台 台 台 1 2 2 2 1 1 1 1 2 13 375 132 75 30 2×55 2×55 55 55 75+55 375 264 2×75 2×30 2×55 2×55 55 55 130 1309 1140 1140 660 660 660 660 660 660 660 237 2×84 2×80 2×33 120 120 58 58 150 备 注 1 采煤机 2 刮板运输机 3 乳化泵 4 喷雾泵 5 1#刮板输送机 6 2#刮板输送机 7 3#刮板输送机 8 4#刮板输送机 9 皮带输送机 小计 （三）供电设备选型 1、工作面移变选型

根据工作面设备负荷、电压等级及将来矿井发展需要，结合矿井现有供电设备情况，确定综采工作面移动变电站：1#移变为KBSGZY-1250，6/1.2型、2#移变为KBSGZY-800，6/0.69型。1#移动变电站主供工作面采煤机、工作面刮板运输机；2#移动变电站主供液压泵站、喷雾泵、运输顺槽刮板运输机等。1、2#移动变电站共用一路电源线路，来自330采区变电所7#高防开关，高压电缆长度约550m； 2、主要开关选型

根据主要设备负荷统计表中计算的各设备额定电流及设备电压情况，确定采煤机、前后刮板运输机共用一组合开关，型号KJZ1-1600/1140-8型，其技术参数如下：额定电压1140V，总电流1600A，频率50HZ，输入8路630A. 液压泵站、喷雾泵、运输顺槽刮板运输机共用一组合开关，型号KJZ5-2400/660-10型，其技术参数如下：额定电压660V，总电流2400A，频率50HZ，输入10路400A.

3、电缆选择

（1）供1#、2#移动变电站高压电缆选择： 按允许负荷载流量选择：

Kr视在功率：S=P

cos其中：P———一路电缆的电气设备额定功率之和，1072kW； Kr ———需用系数，Kr＝0.4+0.6×Ps/P＝0.55； cosΦ———电气设备的平均功率因数，取0.7。 计算得S=842kW

S载流量：I=＝110.2A

3Ucos所以选高压电缆型号为MYJV22 3×50+3×25mm²型电缆，载流量为180A，满足要求。

（2）低压电缆选择

低压电缆按允许载流量选择，各设备电缆选择见下表：

低压电缆选择表

序号 起始设备 终止设备 KJZ2-1600/1140组合开关 KJZ5-2400/600型组合开关 采煤机 前刮板运输机电机 后刮板运输机电机 喷雾泵 喷雾泵 乳化液泵 定 单长额电流位 度 （ A） m m 10 10 电缆型号 载流量 （A） 2×260 2×260 202 71 71 28 28 70 1 1#移变 2 2#移变 3 KJZ2-1600/1140组合开关 4 KJZ2-1600/1140组合开关 5 KJZ2-1600/1140组合开关 7 KJZ5-2400/600型组合开关 8 KJZ5-2400/600型组合开关 9 KJZ5-2400/600型组合开关 405 2（MYP3×95+1×35） 434 2（MYP3×95+1×35） 237 84 84 33 33 80 MYP3×95+1×35 MYP3×50+1×25 MYP3×50+1×25 UYP3×25+1×16 UYP3×35+1×16 MYP3×95+1×50 m 150 m m m m m 90 90 35 35 30 KJZ5-2400/60010 型组合开关 11 KJZ5-2400/600型组合开关 12 KJZ5-2400/600型组合开关 13 KJZ5-2400/600型组合开关 14 KJZ5-2400/600型组合开关 15 KJZ5-2400/600型组合开关 乳化液泵 1#刮板输送机 2#刮板输送机 3#刮板输送机 4#刮板输送机 皮带输送机 m 30 80 120 120 58 58 150 MYP3×95+1×50 MY3×50+1×25 MY3×50+1×25 MY3×25+1×16 MY3×25+1×16 MY3×50+1×16 70 103 103 51 51 122 m 350 m 300 m 250 m 200 m 200 4、采煤面供电设备如下： （1）移动变电站

移变：KBSGZY-1250，6/1.2 1台 移变：KBSGZY-800，6/0.69 1台 （2）组合开关

KJZ2-1600/1140-8 1台 KJZ5-2400/660-10 1台 （四）短路电流计算 1、工作面设备短路电流计算：

（1）1#移变KBSGZY-1250，6/1.2二次侧的短路电流Id1计算： 变压器二次侧电压1200V，容量1250KVA，系统短路容量50MVA计算： 查表得系统电抗XX=0.0288Ω

UGSP-6000 3×50+3×25+3×6mm²型电缆Lɡ=0.55km， 查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。 高压电缆的电阻、电抗：

Rɡ=0.412×0.55=0.227Ω Xɡ=0.075×0.55=0.0413Ω 变压器电阻、电抗：

Rb1=0.0066Ω Ｘb1=0.0745Ω ∑R= Rɡ/Kb2+Rb1=0.227/52+0.0066=0.01568Ω

∑X=Xｘ+ Xɡ/Kb2+Ｘb1=0.0288+0.0413/52+0.0745=0.105Ω

Id1=Ue/2(R)2X2=5652Ａ （2）采煤机电机短路电流Id2计算：

MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗： L=10ｍ R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075Ω MYP3×95+1×35 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=150ｍ R=0.23×0.150=0.0345Ω X=0.075×0.15=0.01125Ω ∑R=0.01568+0.0023+0.0345=0.05248Ω ∑X=0.105+0.00075+0.01125=0.117Ω Id2=Ue/2(R)2X2=4753A

（3）刮板输送机（前）电机处短路电流Id3计算： MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗： L=10ｍ R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075Ω MYP3×50+1×25 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=90ｍ R=0.448×0.09=0.0403Ω X=0.081×0.09=0.0073Ω ∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω ∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω Id3=Ue/2(R)2X2=4504A

（4）刮板输送机（后）电机处短路电流Id4计算： MYP3×95+1×35㎜²电缆的电阻、电抗： L=10ｍ R =0.23×0.01=0.0023Ω X =0. 075×0.01 =0.00075Ω MYP3×50+1×25 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=90ｍ R=0.448×0.09=0.0403Ω X=0.081×0.09=0.0073Ω ∑R=0.01568+0.0023+0.0403=0.05828Ω ∑X=0.105+0.00075+0.0073=0.1198Ω Id4=Ue/2(R)2X2=4504A

（5）2#移变KBSGZY-800，6/0.69二次侧短路电流Id5计算：

变压器二次电压690V 容量800KVA系统短路容量按50MVA计算： 查表得系统电抗XX=0.0095Ω

UGSP-6000 3×50+3×25+3×6mm²型电缆Lɡ=0.55km， 查表得R0=0.412Ω/km，X0=0.075Ω/km。 高压电缆的电阻、电抗：

Rɡ=0.412×0.55=0.2266Ω Xɡ=0.075×0.55=0.04125Ω 变压器电阻、电抗：

Rb1=0.0038Ω Ｘb1=0.0324Ω

∑R= Rɡ/Kb2+Rb1=0.2266/8.72+0.0038=0.0068Ω

∑X=Xｘ+ Xɡ/Kb2+Ｘb1=0.0095+0.04125/8.72+0.0324=0.04244Ω Id5=Ue/2(R)2X2=8023Ａ

（6）乳化液泵站电机处短路电流Id6的计算： MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω MYP3×50+1×25 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=30ｍ

R= 0.04244+0.0015+0.00252=0.01848Ω X=0.084×0.03=0.00252Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.01848= 0.02988Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.00252= 0.04646Ω Id6=Ue/2(R)2X2=5916A （7）喷雾泵电机处短路电流Id7的计算：

MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω UYP3×35+1×16 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=35ｍ R=0.616×0.035=0.02156Ω X=0.084×0.035=0.0029Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.02156=0.03296Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.0029=0.04684Ω

Id7=Ue/2(R)2X2=6026A

(8)1#刮板输送机电机处短路电流Id8的计算： MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω MYP3×50+1×25 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=350ｍ R=0.448×0.35=0.1568Ω X=0.081×0.35=0.0284Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.1568=0.1682Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.0284=0.0723Ω Id8=Ue/2(R)2X2=1884.42A

(9) 2#刮板输送机电机处短路电流Id9的计算： MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω MY3×50+1×25 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=300ｍ R=0.448×0.3=0.13446Ω X=0.081×0.3=0.0243Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.13446=0.1449Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.0243=0.06824Ω I d9=Ue/2(R)2X2=2154A

(10) 3#刮板输送机电机处短路电流Id10的计算： MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω UY3×25+1×16 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=250ｍ R=0.864×0.25=0.216Ω X=0.088×0.25=0.022Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.216=0.2274Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.022=0.067Ω Id10=Ue/2(R)2X2=1455A

(11) 3#刮板输送机电机处短路电流Id11的计算：

MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω UY3×25+1×16 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=300ｍ R=0.864×0.3=0.2592Ω X=0.088×0.3=0.0264Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.2592=0.2706Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.0264=0.4519Ω Id11=Ue/2(R)2X2=655A

(12) 皮带输送机电机处短路电流Id12的计算： MYP3×95+1×50㎜²电缆的电阻、电抗： L=20ｍ R =0.23×0.02=0.0046Ω X =0.075×0.02 =0.0015Ω UY3×50+1×16 ㎜²电缆的电阻、电抗： L=200ｍ R=0.448×0.2=0.0896Ω X=0.081×0.2=0.0162Ω ∑R=0.0068+0.0046+0.0896=0.101Ω ∑X=0.04244+0.0015+0.0162=0.06Ω Id12=Ue/2(R)2X2=2937A （五）低压开关整定 1、工作面低压开关整定计算 （1）1#变压器低压系统整定：

变压器二次侧总开关电子式过流、短路保护整定： ①、过载保护整定计算： 采煤机：Iｅ=Pｅ/

3UeCOSφ=375/3×1.14×0.8=237A

3UeCOSφ=132/3×1.14×0.8=83A 3UeCOSφ=132/3×1.14×0.8=83A

前部刮板输送机：Iｅ=Pｅ/后部刮板输送机：Iｅ=Pｅ/

Iz1=KX∑Iｅ=1.2×（237+167）=484.8A 取Iz1=484.8A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=2908A

③、校验灵敏度： Id1/Iz2=5652/2908=2.74>1.2

∴满足灵敏度要求。 （2）采煤机开关整定：

Pe=375kW Ue=1140V Ie=237A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=237A 取Iz1=240A ②、短路保护整定： Iz2=6Ie=1440A

③、灵敏度系数校验：Id2/Iz2=4753/1440=3.3＞1.2 ∴满足灵敏度要求。

（3）前部刮板输送机电机开关整定： Pe=132kW Ue=1140V Ie=84A ①、过载保护整定： Iz1=Ie=84A 取Iz1=84A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=504A

③、灵敏度系数校验：Id3/I z2=4504/504=8.9＞1.2 ∴满足灵敏度要求。

（4）后部刮板输送机电机开关的整定： Pe=132kW Ue=1140V Ie=84A ①、过载保护整定： Iz1=Ie=84A 取Iz1=84A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=504A

③、灵敏度系数校验：I d5/Iz2=4504/504=8.9＞1.2 ∴满足灵敏度要求。

（6）2#变压器低压系统整定：

变压器二次侧总开关电子式过流、短路保护整定： ①、过载保护整定计算： 乳化泵：Iｅ=Pｅ/破碎机：Iｅ=Pｅ/

3UeCOSφ=125/3×0.66×0.8=137A

3UeCOSφ=110/3×0.66×0.8=120A

转载机：Iｅ=Pｅ/3UeCOSφ=132/3×0.66×0.8=144A 喷雾泵：Iｅ=Pｅ/3UeCOSφ=30/3×0.66×0.8=33A

Iz1=KX∑Iｅ=1.2×（120+144+137＋33）=520.8A 取Iz1=520A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=3120A

③、校验灵敏度： Id7/Iz2=8023/3120=2.6>1.2 ∴满足灵敏度要求。

（7）乳化泵开关的整定计算：

Pe=75kW Ue=660V Ie=78.75A ①、过载保护整定： Iz1=Ie=80A 取Iz1=80A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=480A

③、灵敏度系数校验：Id8/Iz=5916/480=12.3＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （8）喷雾泵开关整定：

Pe=30kW Ue=660V Ie=32.8A ①、过载保护整定： Iz= Ie=32.8A 取Iz1=33A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=198A

③、灵敏度系数校验：Id9/Iz=6026/198=30.4＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （9）1#刮板输送机整定：

Pe=110kW Ue=660V Ie=120.3A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=120.3A 取Iz1=120A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=720A

③、灵敏度系数校验：Id10/Iz2=1884.42/720=2.6＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （10）2#刮板输送机整定：

Pe=110kW Ue=660V Ie=120.3A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=120.3A 取Iz1=120A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=720A

③、灵敏度系数校验：Id11/Iz2=2154/720=3＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （11）3#刮板输送机整定：

Pe=55kW Ue=660V Ie=58A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=58A 取Iz1=58A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=348A

③、灵敏度系数校验：Id12/Iz2=1455/348=4.2＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （12）4#刮板输送机整定：

Pe=55kW Ue=660V Ie=58A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=58A 取Iz1=58A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=348A

③、灵敏度系数校验：Id13/Iz2=655/348=1.9＞1.2 ∴满足灵敏度要求。 （13）皮带输送机整定：

Pe=130kW Ue=660V Ie=150A

①、过载保护整定： Iz1=Ie=150A 取Iz1=150A ②、短路保护整定：Iz2=6Ie=900A

③、灵敏度系数校验：Id14/Iz2=2937/900=3.3＞1.2 ∴满足灵敏度要求。

附图十二：3301综放工作面供电系统图