掘进工作面供电设计

机电科 目录 一 已知资料 2 二 设备选用 2 1 掘进工作面设备选型 2 2 移动变电站选择 2 2.1 计算公式 2 2.2 移动变电站的选择 3 2.3 移动变电站高压配电的选择 三 高压电缆选择 4 3.1 型号的确定 4 3.1.1 按长时允许电流选电缆截面 3.1.2 按经济电流密度初选主截面 3.2 校验 5 3.2.1 按长时最大允许负荷电流校验3.2.2 按热稳定条件校验电缆截面 4 5 5 6

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3.2.3 按允许电压损失校验电缆截面 6 四 低压电缆的选择 7 4.1 确定型号 7 4.2 选择并校验 7 五 供电系统短路电流计算（有名制法) 8 5.1 短路计算的原则 8 5.2 短路计算的过程 9 5.3 所有设备两相短路电流统计表 12 六 保护装置的整定 13 6.1 变压器保护装置的整定 13 6.2 控制开关保护整定 14 6.2.1 皮带电机控制开关保护整定（120开关） 6.2.2 绞车电机控制开关保护整定（80N开关） 6.2.3 张紧车电机控制开关保护整定（80N开关）6.2.4 总开关保护整定（400馈电开关） 16 进工作面供电设计 16

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一 已知资料

掘进工作面所在煤层为Ⅲ煤，水平为一水平，采区为一采区。工作面走向长度1600m左右，倾角3—9°，煤层平均厚度6.19m，容重1.4*103 kg/m3。

矿井井下高压采用10kV供电，由六联巷采区变电所负责向该掘进工作面供电。根据用电设备的容量与布置，采用660V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。

二 设备选用

1 掘进工作面设备选型

（1）掘进机，佳木斯煤矿机械有限公司生产的EBZ 160型悬臂式掘进机。总装机功率为246kW，其中1台截割电动机功率160kW，液压电机的功率为75kW，额定电压1140V。

（2）带式输送机，焦作市新立康机械有限公司生产的DSJ80 2*55带式输送机。功率为2*55kW，工作电压为660/1140V。

2 移动变电站选择 2.1 计算公式

计算电力负荷总视在功率：

式中：

S—所计算的电力负荷总的视在功率，kVA；

—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；

—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

--需用系数。

按下式进行选择

式中：

—最大电机的功率数，kW；

—其他参加计算的用电设备额定功率之和，kW；

2.2 移动变电站的选择

移动变电站负荷统计： 供电设备 用电设备 掘进机EBZ 160 带式输送机DSJ80 2*55 KBSGZY2-T-500/10 皮带张紧电机 绞车 合计 7.5 11 363.5 660 660 额定功率（kW） 额定电压（V） 2*80+75 2*55 660 660 其计算负荷为

式中：

—需用系数，取

—加权平均功率因数，取0.85

因此选取1台KBSGZY2-T-500/10，10000V/690V，额定容量为：500kVA＞428kVA，满足供电的要求。

2.3 移动变电站高压配电的选择

（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

为：

式中：

—变压器额定容量，kVA；

—变压器高压侧额定电压，kV。

因此移变高压开关的选择：

高压侧额定电流为：

根据计算选择PJG-100/10Y型高压真空配电装置。

三 高压电缆选择

3.1 型号的确定

3.1.1 按长时允许电流选电缆截面

向移动变电站供电的总负荷电流：

式中：

ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW

—需用系数，

；

—加权平均功率因数，取0.7；

3.1.2 按经济电流密度初选主截面

其经济截面为：

A---电缆主芯截面

j---经济电流密度 A/mm2

根据高压电缆经济电流密度校验50mm2电缆能够满足要求。经济电流密度查表，取

=2.25A/mm2。

最后选高压电缆的长度230m，其型号可选现有MYPTJ3*50+1*25/3+3*25。所用电缆截面偏大，热稳定校验和电压损失校验均能通过时，满足使用要求。

3.2 校验

3.2.1 按长时最大允许负荷电流校验

查表得MYPTJ3*50+1*25/3+3*25型电缆的长时最大允许负荷电流Ip=187A。

而计算的电缆长时最大负荷电流为：

=21.6A =21.6A＜

=187A，满足要求。

3.2.2 按热稳定条件校验电缆截面

2＜50mm2，满足热稳定要求。

式中：

——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。

。（考虑电缆入口处发生短路时，其值最大，也就是最不利的情况。）

3.2.3 按允许电压损失校验电缆截面

MYPTJ3*50+1*25/3+3*25型电缆查表得，

时，50mm2铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.48%。

按公式：ΔU%=KPL＝0.48%×3.99×0.23=0.4%<7%

式中：

——高压电缆线路中的电压损失百分数。

Ｋ—每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，其数值可查表

Ｐ—电缆输送的有功功率，MW

L—电缆线路长度，km

—允许电压损失百分数。

综上所述：

所选MYPTJ3*50+1*25/3+3*25型高压电缆能够满足供电的要求。

四 低压电缆的选择

4.1 确定型号

选择的低压电缆要符合《煤矿安全规程》的规定。根据电压等级、使用保护环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。

4.2 选择并校验

长时负荷电流取电动机额定电流，见负荷统计表。也可以用下面公式计算：

式中：

—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；

--需用系数。

—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

1）掘进机电缆：

MYP-3*95+1*35屏蔽电缆的长时允许载流量为260A，并考虑其机械强度，决定电缆选用MYP-3*95+1*35屏蔽电缆。

2）皮带机电缆：

考虑电缆长时允许通过电流和机械强度，决定选MYP-3*50+1*16型屏蔽电缆，该型电缆长时允许通过电流为173A。

3）绞车电缆：

考虑电缆长时允许通过电流和机械强度，决定选用MYP-3*25+1*16型屏蔽电缆，该型电缆长时允许通过电流为113A。

4）张紧车电缆：

考虑电缆长时允许通过电流和机械强度，决定选用MYP-3*25+1*16型屏蔽电缆，该型电缆长时允许通过电流为113A。

五 供电系统短路电流计算（有名制法)

5.1 短路计算的原则

（1）短路电流计算时，其电压取平均电压，各电压等级的平均电压见下表。

表:标准电压等级的平均电压值 标准电压/kV 平均电压 /kV

综采工作面供电计算，选移动变电站高压电缆进线端作为短路点，计算三相短路电流，校验移动变电站的高压开关的断流能力；计算两相短路电流，整定前级10kV隔爆开关中的继电保护装置。

（3）元件电抗的计算。

10kV高压供电系统，在计算短路电流时，忽略短路回路中各元件的电阻。

（4）井下单位长度电阻与电抗换算表

①矿用低压橡套电缆的单位长度电阻与电抗 截面（mm2） 阻抗Z0(Ω/km) 4 6 10 电阻R0 电抗X0 电缆主芯线 铜 铝 0.133 0.23 0.40 0.69 1.20 3.4 6.3 10.5 37 0.127 0.22 0.38 0.66 1.140 3.3 6 10 35 （2）短路点的选定。

16 25 35 50 70 95 120 5.5 3.693 2.159 1.369 0.8638 0.6160 0.4484 0.3151 0.2301 0.18 0.101 0.095 0.092 0.090 0.088 0.084 0.081 0.078 0.075 0.074 ②矿用铠装电缆单位长度的有效电阻和电抗（Ω/km）

截面（mm2） 10kV R0 X0 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 10kV R0 2.212 1.416 1.009 0.708 0.506 0.372 0.295 0.236 0.191 X0 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 16 25 35 50 70 95 120 150 185 5.2 短路计算的过程

1.313 0.84 0.6 0.42 0.3 0.221 0.175 0.14 0.114 （1）移变二次出口端的短路电流Id1计算

①系统阻抗

变压器二次电压690V，容量500kVA，系统短路容量按100MVA计算,则系统电抗为

②高压电缆阻抗

10kV电缆长度L=0.23km；查表得,

=0.588

/km,

=0.078

/km；

高压电缆电阻、电抗：

③变压器阻抗

移动变电站的型号为：KBSGZY2-T-500/10，变压器二次侧电压为660V，由变压器性能参数表可知 ，

则变压器的电阻、电抗：

则总得电阻和电抗值：

则可得短路电流为：

（2）掘进机电机处短路电流Id2计算

MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：

L=800米，阻抗参数：Ro=0.2301

/km, Xo=0.075

/km

Rg1=0.23×0.8=0.184Ω

Xg1=0.075×0.8=0.06Ω

则总得电阻和电抗值：

∑R=0.184+0.0067=0.1907Ω

∑X=0.06+0.0479=0.1079Ω

则可得短路电流为：

（3）皮带机电机处短路电流Id3计算

MYP 3×50型电缆的电阻、电抗：

L=30米，阻抗参数：Ro=0.4484

/km，Xo=0.081

/km

Rg1=0.4484×0.03=0.0135Ω

Xg1=0.081×0.03=0.0024Ω

则总得电阻和电抗值：

∑R=0.0067+0.0135=0.0202Ω

∑X=0.0479+0.0024=0.0503Ω

则可得短路电流为：

（4）绞车电机处短路电流Id4计算