宁夏煤矿综采工作面供电设计计算

3301综采工作面供电设计计算一、已知资料：3301工作面所在煤层为Ⅲ—2煤，水平为一水平，盘区为三盘区。3301工作面走向长度864m，工作面倾向长度208m，倾角0—3°，煤层厚度2.65—3.35m，平均厚度3.04m，容重1.22*103kg/m3，采煤方法为走向长壁后退式一次采全高。1.设备选用1）工作面设备（1）采煤机，西安煤机有限公司生产的MG650/1620-WD型电牵引采煤机。总装机功率为1620kW，其中2台截割电动机，每台功率650kW，额定电压3300V，额定电流136A；额定功率因数(cosΦ)：0.85，2台交流牵引电动机，每台功率90kW，额定电压直流380V，额定电流169A，额定功率因数(cosΦ)：0.87，两台截割电动机不同时起动。（2）工作面刮板输送机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司制造的SGZ1000/1400型输送机，机头及机尾其额定功率为700/350，额定电压(V)：3300伏的双速电动机，其额定电流150/74A。2）顺槽机电设备（1）破碎机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的PLM3000型破碎机，其额定功率为315kW，额定电压1140V，额定电流192A。（2）转载机，采用宁夏天地奔牛实业集团有限公司生产的SZZ1000/315型转载机，其额定功率为315kW，额定电压1140V，额定电流204.75A。（3）顺槽带式输送机，采用淮南煤机厂的SSJ-1200/400型输送机，每部带式输送机额定功率为2×315kW，额定电压1140V，额定电流120.8A。带速3.15m/s，带宽1.2m。（4）乳化液泵，无锡威顺煤矿机械有限公司产BRW400/31.5X4A型3台，额定功率250kW，额定电压1140V，额定电流146A。（5）喷雾泵，BPW400/16型，2台，额定功率125kW，额定电压1140V，额定电流46.4A。回柱绞车，JH-20型2台，额定电压1140V，额定电流76A。（6）采煤机、刮板输送机控制开关，采用8SKC9215-3300-9型磁力真空起动器，额定电压3300V，额定电流2×800A（双回路）。（7）转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵控制开关，采用8SK9215-1350/1140-9型磁力起动器，额定电压1140V，额定电流4×450A（四回路）。二、工作面设备布置如附图综采工作面供电系统负荷计算：1.电压等级：中央变电所经过2540米送来高压10kV，经过移动变电站分别向用电设备供电。（1）3300V电压，采煤机和刮板输送机。（2）1140V电压，转载机、破碎机、泵站。（3）660V电压，绞车、水泵等。2.负荷统计:根据用电设备电压等级、设备的布置位置，拟选用4台移动变电站，按移动变电站分组进行负荷统计。综采工作面负荷统计1#移动变电站设备名称部位电动机型号电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosφNMG650/1620-WD型采煤机截割电机YBCS-650A2650×23300136×20.85牵引电机290×2380169×20.87调高电机140330010.80.86小结功率∑PN1520KW加权平均功率因cosφwm0.852#移动变电站设备名称型号电动机型号电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosφN刮板输送机SGZ1000/1400YBSD-700/350-4/8（双速电动机2700/350×23300150/74×20.82小结功率∑PN1400KW加权平均功率因cosφwm0.823#移动变电站设备名称型号电动机型号电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosφN转载机SZZ1000/315YBSS-315131511402040.88破碎机PLM3000YBS-315131511401920.87乳化泵BRW400/31.5X4A325011401460.86喷雾泵21251140760.87小结功率∑PN1005KW加权平均功率因cosφwm0.874#移动变电站设备名称型号电动机型号电动机数额定功率/kW额定电压/V额定电流A额定功率因数cosφN潜水泵QB-15/12215660170.82回柱绞车HJ—20YBS-22222660260.85小结功率∑PN74KW加权平均功率因cosφwm0.84三、移动变电站容量选择：根据供电系统的拟定原则，拟选择4台移动变电站。由于采煤机（总装功率1620kW）、刮板输送机（700kW）单机容量较大，再考虑过电流保护装置灵敏系数要求，分别由1台移动变电站来供电。1）1号移动变电站选择1号移动变电站拟向采煤机供电，其计算负荷为115201788cosΦ0.85deNcawmKPSkVA式中deK—需用系数，取1deKwmcos—加权平均功率因数，取0.85。选取1台KSGZY-2000/10，10000V/3300V，额定容量为2000kVA＞1788kVA，满足供电的要求。2）2号移动变电站的选择2号移动变电站拟向刮板输送机供电，变压器的容量计算值为114001647cosΦ0.85deNcawmKPSkVA式中：deK—需用系数，取1deK，wmcos=0.85选用1台KSGZY-2000/10型移动变电站，10000V/3300V，额定容量2000kVA＞1647kVA，满足要求。3）3号移动变电站的选择3号移动变电站拟向乳化泵、喷雾泵、破碎机、转载机等供电，变压器的计算容量为0.5881005679.24cosΦ0.87deNcawmKPSKVA式中：max3150.40.60.40.60.5881005deNPKPwmcos=0.87现有KSGZY-1600/10型移动变电站，10000V/1200V，其额定容量1600kVA＞679.24kVA，满足要求。4）4号移动变电站的选择4号移动变电站拟向回柱绞车、采区水泵等供电，变压器的计算容量为0.5787449cosΦ0.87deNcawmKPS式中：max220.40.60.40.60.57874deNPKPwmcos=0.87现有KSGZY-100/10型移动变电站，10000V/690V，其额定容量100kVA＞49kVA，满足要求。四、供电系统的拟定及高压电缆选择根据综采工作面机电设备的布置情况，各台移动变电站所带的负荷，初步拟定出如附图所示的综采工作面供电系统图。为了节省篇幅，将供电系统的初步计算图与校核计算后的供电系统图绘制在一张图上，即图中的电缆型号、起动器的型等是在校核后选定的，并标注在图上。1.高压电缆选择（1）型号的确定，向移动变电站供电的10kV高压电缆选用MYJV22-10kV电缆。向4台移动变电站供电的总负荷电流：deK—需3m10I3cosΦdeNaxcaNwmKPIU30.578399910196.33100000.7用系数，595.039993006.04.06.04.0maxNdePPK；wmcos—加权平均功率因数，取0.7；NU=10000V—额定电压。（2）按经济电流密度初选主截面：其经济截面为：max.196.387.22.25weedIAJmm2经济电流密度查表，取edJ=2.25A/mm2。最后选高压电缆的长度29450m，其型号可选现有MYJV22-10/240×3+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）按长时最大允许负荷电流校验查表得MYJV22-10/240×3+3×25型电缆的长时最大允许负荷电流Ip=513A。长时最大负荷电流caI=196.3A。caI=196.3A＜pI=513A，满足要求。（4）按热稳定条件校验电缆截面CtIAphssmin0.2524068.5141mm2＜240mm2，满足热稳定要求。式中3501024063312brssarSIUA。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。（5）按允许电压损失校验电缆截面供电系统见图，MYJV22-10/240×3+3×25型电缆查表得，74.0cos时，2400mm2铜芯电缆的每兆瓦公里负荷矩的电压降为：K=0.185%。按公式：ΔU1=KPL试中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，MWL—电缆线路长度，ＫＭΔU1=KPL＝0.185%×３.999×2.54=1.88%用同样的方法可求出地面变电所到井下中央变电所的总压降：ΔU2=3.75%，则总压降：ΔU=1.88%+3.75%=5.63%10%。所选MYJV22-10/240×3+3×25型高压电缆能够满供电的要求。五、低压电缆截面的选择1．低压电缆型号的确定供电系统见图，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、使用保户环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。向采煤机供电电缆应选双屏蔽型ＭCPＴ型，向喷雾泵、乳化液泵、刮板输送机等供电电缆选MYP型。2.按长时最大负荷电流与电缆的机械强度初选低压电缆截面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：NNNNNcaUPIIcos3103各电缆截面初选结果列在下表中。表：按电动机额定电流与电缆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长时负荷电流要求的最小截面/mm2初选标准截面/mm2长度（Ｍ）采煤机刮板机头（高速）刮板机头（低速）转载机（高速）转载机（低速）破碎机1#乳化液泵2#乳化液泵3#乳化液泵1#喷雾泵2#喷雾泵1#回柱绞车1#回柱绞车照明35~5035~5035~5035~5035~5016~3516~3516~3516~3516~3516~356~166~164347.64150742041521921461461467676252551205050705070505050252510102.51205050705070505050252516162.5４００４００４００４５０４５０４２０５０４０３０６０５５２００2０3.按允许电压损失和起动条件校验电缆主截面《煤矿井下供电设计技术规定》条规定“对距离最远、容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等），在重载情况下应保证起动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的±5%，个别特别远的电动机允许偏移-8%~-10%。不同电网电压下的正常与最大允许电压损失表额定电压变压器副边额定电压正常运行时电动机负偏移-5%UN个别情况下电动机最大负偏移-10%/VU2N=1.05UN/V电动机最小端电压Umo=0.95UN/V允许电压损失ΔUp=U2N-Umo/V电动机最小端电压Umo=0.9UN/V允许电压损失ΔUp=U2N-Umo/V127380660114033001334006931200346512136162710833135123966117330114342594102629701958991744951）1号移动变电站供电系统（1）正常运行时的电压损失①变压器的电压损失查表得KSGZY-2000/10，10000/3300V移动变电站负载损耗∆PN=4950W，阻抗电压u%=5.5%，计算移动变电站每相电阻、电抗值。0135.020003.3495022222NNNTSUPRΩ2995.010200033001005.5%3222NNTSUuZΩ2992.00135.02995.02222TTTRZXΩ1号移动变电站其负荷为采煤机，低压侧负荷电流wmNNdecaTUPKIcos31039.31285.03300310152013A根据实际工作情况，估计需用系数为1；加权平均功率因数取负荷