掘进工作面供电系统设计及计算

山西煤炭运销集团野川煤业

运输巷掘进工作面 供电 设 计 及 保 护 整 定

野川煤业机电科王斌超

2014/10/19

一、运输巷掘进面供电设计

运输巷掘进面配电系统图附后： 一、主要负荷统计： 名 称 掘进机 胶带输送机 刮板输送机 调度绞车 小水泵 合 计 规格型号 EBZ-160 SSJ/2×55 SGB-620/40 JD-1 BQS15-70-7.5 功 率 (KW) 235 2×55 40 11.4 7.5 403.9 工作电压(V) 1140 1140 1140 1140 1140 备 注 2部 二、移动变电站选择计算

移动变电站的选择一般放在工作面的风巷内，应考虑： ①所处巷道内便于运输、顶底板条件良好、无淋水； ②尽量靠近大的用电设备，有条件的情况下，尽可能与液压泵站联合布置；

③距离采区变电所尽可能近，以减少高压电缆长度。 负荷分配：

（1）移动变电站负荷：胶带输送机2×55KW、刮板输送机40KW、掘进机235KW、调度绞车11.4KW、小水泵7.5KW、共计：403.9KW。 容量计算：

视载功率 式中：

Sz

SzPeKz/cos

视载功率

Pe 变压器供电设备额定功率之和

cos 电动机的平均功率因数 取

0.85

Kz

需用系数

Kz0.40.6Pmax/Pe

电力负荷计算

SzPeKz/cos403.90.64/0.85304KVA

Kz0.40.6160/403.90.64

故运输掘进供电选用变压器400KVA能符合要求，

（2）掘进工作面局扇专用变压器负荷:

2×30KW 2台

SzPeKz/cos1200.55/0.8577.6KVA

Kz0.40.630/1200.55

故根据实际情况掘进工作面专用变压器200KVA符合要求。 三、供电电缆的选择计算及校验 <一>高压电缆选择计算及校验

1、供电高压电缆的型号选用：MYJV22系列聚氯乙烯交联铠装电缆。

2、按长时工作电流选择电缆截面。线路中最大长时工作

电流为

①In=Sn/②In=Sn/

3Ue=304/1.732×10=17.6A 3Ue=77.6/1.732×10=4.5A

动力变压器选用MYJV22 3×35聚氯乙烯交联铠装电缆（Ip=158A>15.9A）满足要求，变电所供电至此变压器共需电缆400m。

风机专用变压器选用MYJV22 3×25聚氯乙烯交联铠装电缆（Ip=125A>4.5A）满足要求，变电所供电至此变压器共需电缆400m。

3、按正常运行时网络电压损失校验电缆截面。 （1）高压电缆的电压损失。

U%3IL(RbcosXbsin)/10UN

=1.732×17.6×0.4(0.027×0.85+0.141×0.527)/100 =0.11%<5%(37V<500V) 线路电压损失满足要求。 <二>低压电缆选择计算及校验

1、按长时工作电流选择电缆截面。

2、按正常运行时电缆网络末端电压不低于额定电压95%的原则,对于1140V (660V) 电网用下式计算网络中允许的最大电压损失。

VyV2N0.95VN69066095%63V/1200114095%117V

低压电网各部分的电压损失按下式计算

UzKfPeLz1000/UeDSzdj UgKfPeLg1000/UeDSgdj

dj 电动机的效

率 取95%

Ub3IcaRbcosXbsin

①SSJ800/2×55胶带输送机电缆选择 胶带输送机：2×55KW、电流： 2×36A

主干线选用MYP 3×70+1×25型电缆 L为400m

VgKfPeL1000/VeDSzdj

=1000×403.9×400/1140×53×70×0.95=40V

UzKfPeLz1000/UeDSzdj

=1000×110×20/1140×53×25×0.95=1.53V

Ub3IcaRbcosXbsin

SRbcosXbsin/Ue

=304×(0.85×0.027+0.53×0.141)/1.14 =26V

UyUgUzUb401.532667.53117V

胶带输送机电缆电压损失满足要求 ②SGB-620/40刮板输送机电缆选择 刮板输送机：40KW、电流： 26A 选用MYP 3×25+1×16型电缆 L为50m

Vz1000KfPeLz/DS

=1000×40×50/1140×53×25×0.95=1.4V

UyUgUzUb401.42667.4117V

刮板输送机电缆电压损失满足要求 ③掘进机电缆选择 掘进机：（160+75）

选用MYP 3×70+1×25型电缆 L为800m 掘进机电缆电压损失校验

Vz1000KfPeLz/DS

=1000×235×800/1140×53×70×0.95 =46V

UyUzUgUb464026112117V

四、高压开关的选择计算与整定

（1）采区变电所9#高压开关所供掘进工作面变压器高压最大长时工作电流为17.6A，根据实际情况可选用额定电流为200A的PBG200-10型高压真空隔爆开关.

（2）高压开关所供掘进工作面局扇专用变压器高压最大长时工作电流为4.5A，根据实际情况可选用额定电流为100A的PBG100-10型高压真空隔爆开关.

（3）短路电流计算。

KBSGZY-400/10移变至采区变电所采用MYJV22 10KV 3×

35电缆400m,

掘进用KBSGZY-400/10变压器出口短路电流:

变压器二次电压1140V 容量400KVA 系统短路容量按30MVA计算

查表得： 系统电抗 高压电缆

LgXx=0.048Ω

=400m

查表MYJV22-3*35型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：

R0=0.6*0.4=0.24Ω

X0=0.08*0.4=0.068Ω

折算到低压侧电阻为：

Rg1LgR0/Kb2=0.24/69=0.0035Ω

2Xg1LgX0/Kb=0.068/69=0.00099Ω

KBSGZY-400/10型变压器阻抗 查表得：

2Rb=0.027Ω Xb=0.141Ω

RRg1/KbRb=0.0035+0.027=0.0305Ω

XXg1/KbXbXx2=0.00099+0.141+0.048=0.18999Ω

(2)2222Id0Ue/2PX1200/20.03050.189993125A

折算到高压侧 Id13125/8.3377A

掘进机电机处短路时两相短路电流

掘进机电控箱至移变低压总馈采用MCP3×70+1×25电缆850m, 换算至低压侧标准电缆长度LH=621m，查表得：

(2)Id0=1620A

（4）变电所掘进动力用高压真空开关保护定值计算 采区变电所9#高压配电装置保护整定

由开关选择计算知9#配电装置最大长时工作电流I =17.6A，该配电装置额定电流Ie=200A，则长延时过载保护整定为I=17.6/200=0.088

故长时过载整定保护倍数取0.1倍 Iz=0.1Ie=0.1×200=20A

短路保护整定计算 Id=20×8=160A

Id/Ie=377/160=2.3>1.2 满足要求

（5）风机用KBSGZY-200/10变压器出口短路电流:

变压器二次电压660V 容量200KVA 系统短路容量按30MVA计算

查表得： 系统电抗 高压电缆

LgXx=0.0159Ω

=400m

查表MYJV22-3*25型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：

R0=0.84*0.4=0.336Ω X0=0.08*0.4=0.068Ω

折算到低压侧电阻为：

2Rg1LgR0/Kb=0.336/210=0.0016Ω

2Xg1LgX0/Kb=0.068/210=0.00032Ω

KBSGZY-200/10型变压器阻抗 查表得：

2Rb=0.021Ω Xb=0.093Ω

RRg1/KbRb2=0.0016+0.021=0.0226Ω

=0.00032+0.093+0.0159=0.10922Ω

XXg1/KbXbXx(2)2222Id0Ue/2PX690/20.02260.109222654A

折算到高压侧 Id12654/14.5183A

风机电机处短路时两相短路电流

风机馈电开关至风机移变低压总馈采用MYP×50+1×25电缆400m, 风机控制开关至风机馈电开关电缆采用MYP×25+1×10电缆20m,风机电机至风机控制开关电缆采用MYP×10+1×6电缆20m换算至低压侧标准电缆长度LH=486m，

(2)Id查表得：0=1199A

（6）变电所风机用高压真空开关保护定值计算

采区变电所4、5#高压配电装置保护整定

由开关选择计算知4、5#配电装置最大长时工作电流I =4.5A，该配电装置额定电流Ie=100A，则长延时过载保护整定为I=4.5/100=0.045

故长时过载整定保护倍数取0.05倍 Iz=0.05Ie=0.05×100=5A

短路保护整定计算 Id=5×8=40A

Id/Ie=183/40=4.5>1.2 满足要求

运输巷掘进面风机200KVA移变低压KBZ16-200总馈电开关的保护整定

过负荷保护整定

IzIe62A Iz/Ie62/2000.31

取0.3倍

则 Iz0.3Ie0.320060A

短路保护动作整定

IdzIqeIe31831279A

Idz/Ie279/2001.4

取2.0倍

Idz2Ie2200400A

风机移变低压处 灵敏度校验

(2)Id0=2654A

(2)Id0/Idz2654/4006.61.2 灵敏度满足要求

FBDNO7.1 风机控制开关 QBZ-120(F)保护整定

IzIe62A

五、低压电气设备保护整定计算

(1)运输巷掘进面400KVA移变低压KBZ16-400总馈电开关的保护整定

过负荷保护整定

IzIe3622671415251A Iz/Ie251/4000.63

取0.6倍

则 Iz0.6Ie0.6400240A

短路保护动作整定

IdzIqeIe9683622675878A

Idz/Ie878/4002.19 Idz3Ie34001200A

取3.0倍

移变低压处 灵敏度校验

(2)Id0=3125A

(2)Id0/Idz3125/12002.61.2 灵敏度满足要求

SSJ800/2×55胶带输送机控制开关QBZ-80保护整定 过负荷保护整定

IzIe36A

SGB-620/40刮板输送机电机控制开关 QBZ-80保护整定

过负荷保护整定

IzIe26A

JD-1调度绞车控制开关 QBZ-80保护整定

过负荷保护整定 IzIe7A

BQS15-70-7.5 水泵控制开关 QBZ-80保护整定

IzIe5A

（4）其余QBZ系列电磁启动器其整定值按公式IzIe为各台开关所带实际负荷的额定电流。

Ie整定，

六、运输巷掘进低压电气设备整定值表 整 定 值 地 点 开关型号 电压等级 （V） 控制负荷 （KW） 过载整定值（A） 403.9(总馈电) 55(皮带电机) 55(皮带电机) 40(刮板机电机) 11.4(调度绞车) 7.5(小水泵) 120(风机总馈电) 2×30(局部通风机) 短路整定值（A） KBZ16-400 QBZ-120 运 输 大 巷 掘 进 工 作 面 QBZ-120 QBZ-120 QBZ-80 QBZ-80 KBZ16-200 QBZ-120（F） 1140 1140 1140 1140 1140 1140 660 660 240 34 34 24 6 4 60 60 1200 400