综采工作面供电设计

根据工作面地质情况和我矿实际情况，两班生产、一班检修，每班运行时间按6小时计算，考虑20%的富裕系数，则输送设备运输能力为

根据以上计算结果，设备运输能力验算如下表： 序号 1 架 2 车 采煤机 MG—700/300WD 外机巷DSJ100/100/2*皮带 125 里机巷SDJ—150P 5 皮带 转载机 SZZ—7/160 6 7 破碎机 LPM—1000 8 乳化液BRW—400/31.5 泵 9 喷雾泵 BPW—315/6.3 二、供电系统的选择确定

根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，确定采用移动变电站对该工作面供电，供电电源来自Ⅱ2水平变电所，供电方式采用干线、辐射混合式。 根据工作面巷道布置设计和采区变电所的分布情况，移动变电站位置选择安设在Ⅱ726里段外机巷600米处联巷内，高压电缆从Ⅱ2水平变电所、Ⅱ724里下段运斜、Ⅱ726里段外机巷敷设，低压电缆沿机巷敷设。

三、负荷统计及移动变电站选择 3 4 台 台 台 台 台 台 台 1 1 1 1 1 2 2 A=1000T/h A=630T/h A=1000T/h A=1000T/h 工作面SGZ7/2*315 台 液压支ZY3800/13/28 架 3 1 A=1000T/h 名称 型号 单位 量 11 数备注 1、工作面系统用电负荷统计

根据工作面设备选型配置情况，该工作面系统用电负荷统计 如下表： 名称 采煤机 输送机 5 乳化泵 喷雾泵 破碎机 转载机 本系统供电设备额定功率之和为：

∑P=700＋2×315＋2×250＋2×125＋160＋110＋2×75＋2×45=2590KW 2、移变容量计算与选择 移变容量计算：

式中： S----工作面电力负荷视在功率，KVA； ----变压器所带的总负荷，KW；

----加权功率因数；查表综采面加权平均功率因数cosΨdj取0.7。 ----需用系数，采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需用系数

2、移变容量计算与选择 移变容量计算：

式中： S----工作面电力负荷视在功率，KVA；

SZZ--7/160 1 160 1.14 102 0.91 LPM—1000 1 110 1.14 70 0.93 BPW--630/6.3 2 45 1.14 28.8 0.91 BRW—400/31.5 2 250 3.3 53 0.91 SGZ—7/2*315 SDJ—150P DSJ100/100/2*122 2 2 315 75 125 3.3 1.14 1.14 66 48 80 0.93 0.93 0.90 型号 MG—700/300 电额定额定额定额定机台数 功率（KW） 电压（KV） 电流（A） 功率因数 1 700 3.3 150 0.91 ----变压器所带的总负荷，KW；

----加权功率因数；查表综采面加权平均功率因数cosΨdj取0.7。 ----需用系数，采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需用系数为：

2、移变选择：

根据以上计算，选用二台移变负责该面供电，3300V系统采用一台

KSGZY-2000/6型矿用移动变电站分别对采煤机和工作面车及乳化液泵供电； 1140V系统采用一台KSGZY-800/6型矿用移动变电站对里、外机巷输送机和喷雾泵供电。

容量验算如下：

1#移变KSGZY-2000/6型(6/3.45KV): 需用系数：

设备总功率：∑P=700＋2×315＋2×250=1830KW 故移变容量为

因SB＜Se=2000KVA，该移变选择符合要求。 2#移变KSGZY-800/6型(6/1.2KV)： 设备总功率：∑Pe=760KW 查表KX取0.5，cosPdj取0.7 故移变容量计算为：

因SB＜Se=800KVA，该移变选择符合要求。 四、电气设备的选型 用电设备 选用开关 型号 采煤机 工作面车 皮带机 乳化泵 额定电压额定电流（V） （A） KE3002 3300 300 KE3002 3300 300 QJZ—400/1140 1140 400 KE3002 3300 300 备注 转载机 破碎机 喷雾泵 QJZ—400/1140 QJZ—400/1140 QJZ—400/1140 1140 1140 1140 400 400 400 五、高压电缆截面选择与效验：

1、根据高压电缆的敷设路线及设计规定，确定选用MYPTJ型70 mm2 、6KV的矿用电缆，长度为1000米，长时允许工作电流为245A。 2、计算电缆负荷最大工作电流： ＜245A

3、按经济电流密度效验高压电缆截面 mm2

式中 ----一般矿井采区年利用小时数为3000～5000小时，选铜芯电缆，其经济电流密度Jj查表取2.25。

4、按短路时热稳定条件校验高压电缆截面： ＜70 mm2

式中 tj----瞬时动作时间，取0.25 c----热稳定系数，铜芯电缆取93.4

Id（3） ----三相短路电流，查表短路容量为75MVA，额定电流为6KV时取7200A。

5、按电压损失校验电缆截面： A、高压配电线路允许电压损失取5%，则 ΔUy=5%Ue=5%×6000=300V B、线路实际电压损失为： 式中：L ----电缆长度，m；

D ---- 电导率，铜取53； S ----. 电缆截面，mm2

ΔU＜ΔUy，电压损失符合要求。 六、移动变电站负荷侧电缆选择与计算

1、按长时允许负荷电流与机械强度要求进行支线电缆截面选择： 支线电缆截面选择是按满足机械强度要求的最小截面来选择，再按长时允许工作电流来校验，因此支线电缆选择结果如下：

采煤机：

支线电缆选用一根MCPT型50mm2、3.3KV的煤机专用电缆，其长时允许工作电流为173A

采煤机：

支线电缆选用一根MCPT型50mm2、3.3KV的煤机专用电缆，其长时允许工作电流为173A，大于煤机额定工作电流150A，电缆长度为300m。

工作面刮板机：

支线选用MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电66A，支线电缆长度分别为100m、280m各二根

乳化泵：

支线选用2根MYPT型35mm2、3.3KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流53A，2根支线长度均为15m。

喷雾泵：

支线选用2根MYP型16mm2、1.14KV的矿用电缆，其长时允许工作电流为85A，大于电机额定工作电流28.8A，2根支线长度均为15m。

转载机：

支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流102A，长度为50m。

破碎机：

支线电缆选用MYP型35mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为138A，大于电机额定工作电流70，长度为50m。

外机巷皮带机：

支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流80 A，2根支线长度均为15m。

里机巷皮带机：

支线电缆选用MYP型25mm2、1.14KV的矿用橡套软电缆，其长时允许工作电流为113A，大于电机额定工作电流48 A，2根支线长度均为15m。

工作面照明：

电缆选用MDJP型2.5mm2的矿用电缆。 2、按允许电压损失选择干线电缆截面： 1#移变

KSGZY-2000/6型(6/3.45KV) L1 L2 2 L3

乳化泵 2×250KW 采煤机 700KW 工作面车 2×315KW

KSGZY-2000、6/3.45KW

根据巷道设备布置情况，电缆长度确定如下： L1=520m L2=480m L3=30m

L1、L2、L3段电缆均选用MYPT—1.9/3.3KV型70mm2的矿用橡套电缆，其长时允许工作电流为215A。

电流计算如下：

L1段 Ie=2×66=132A<215A 合格 L2段 Ie=150A<215A 合格 L3段 Ie=2×53=106A<215A 合格

电压损失效验： A：变压器电压损失： 查移变目录表可知：

负载损耗 变压器二次侧额定电压 变压器二次侧额定电流 变压器额定容量 变压器绕组电抗压降百分值 因此,变压器每相电阻 变压器每相电抗

该变压器的KX=0.63, cosΨdj =0.7(tgΨdj =1.02) 故该变压器电压损失为： B:支线电压损失： 工作面车路： 采煤机路： 乳化泵路： C:干线电压损失： 工作面车路： 采煤机路： 乳化泵路： D：总电压损失： 工作面车路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=26.76＋15.83＋104.77=147.36V<330V 采煤机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.44＋26.39＋104.77=158.6V<330V 乳化泵路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=1.23＋0.67＋104.77=106.67V<330V 故电缆截面选用合格。

3、按启动条件校验所选干线电缆截面

根据电工学理论，电动机启动时末端电压不小于0.7Ue，则启动允许电压损失值为：

Uay=U2e－0.7Ue=3450－0.7×3300=1140 V ； ①煤机启动电压损失校核

煤机在最低电压启动时，其启动电流值为： IQ= IQe=0.7×6×150=630 A ；

a.支线电压损失：启动时功率因数按0.5计算。 V；

b.干线电压损失： V

c.变压器电压损失： = = 367.９7 V； d.起动电压损失： V

因为 V，故煤机启动电压损失符合要求，电缆选用合格。 ②工作面车启动电压校核

工作面车在最低电压启动时，其启动电流为： A

a.支线电压损失： V

b.干线电压损失： V；

c.变压器电压损失： =342.28 V； d.启动电压损失： V；

因为 V，故前部车启动电压损失符合要求，其电缆截面符合要求。 2#移变KSGZY-800/6型(6/1.2KV)： 2×45KW 2×75KW 2×125KW L3 L1

160+110KW L4 L2

KSBZY-800、6/1.2KV

根据巷道、设备布置情况，电缆长度确定如下:

L1=20m L2=600m L3=520m L4=15m 因此最远点设备负荷不大,先按电流来选择电缆截面,然后用允许电压损失来校验.

L1段 Ie=2×80＋2×48=256A<285A 选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆 L2段 Ie=2×80=160A<285A 选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆

L3段 Ie=70＋102=172A<285A 选用MYP型95㎜2、1140V 的矿用橡套电缆 L4段 Ie=2×28.8=57.6A<113A 选用MYP型35㎜2、1140V 的矿用橡套电缆 电压损失校验: A：变压器电压损失： 查移变目录表可知：

Rb=0.0135,Xb=0.1072,该变压器的KX=0.5, cosΨdj =0.7(tgΨdj =1.02) 故该变压器电压损失为 B:支线电压损失： 转载机路： 皮带机路： 喷雾泵路： C:干线电压损失： 转载机路： 皮带机路： 喷雾泵路： D：总电压损失： 转载机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=24.63＋4.16＋40.95=69.74V<117V 皮带机路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=27.53＋1.36＋40.95=69.84V<117V 喷雾泵路

ΣΔU=ΔUg+ΔUz+ΔUb=0.53＋0.768＋40.95=42.248V<117V

故电缆截面选用合格。 七、短路电流计算 1、3.3KV短路电流计算：

A、取变电所母线短路容量为75MVA，则 XX=U2P/S=6.32/75=0.5292Ω

折算到3.3KV侧 XX=（3.45/6.3）2×0.5292=0.1587Ω B、高压电缆（70㎜2、6KV） L=1000M=1KM R0=0.304Ω X0=0.0612Ω

因此R,=0.304×1=0.304 X,=0.0612×1=0.0612 折算到3.3KV侧 R=（3.3/6）2×0.304=0.09196Ω X=（3.3/6）2×0.0612=0.01851Ω C、2000KVA移动变电站的阻抗 RB=0.02827Ω XB=0.2663Ω D、设备负荷支线阻抗

工作面车： 35㎜2、L=0.28KM R0=0.683Ω/km X0=0.084Ω/km 所以 R=0.28×0.683=0.19124Ω X=0.28×0.084=0.02352Ω 采煤机：50㎜2、L=0.3KM R0=0.491Ω/km X0=0.081Ω/km 所以 R=0.3×0.491

=0.1473Ω X=0.3×0.081 =0.0243Ω

乳化泵：35㎜2、L=0.015KM R0=0.683Ω/km X0=0.084Ω/km 以 R=0.015×0.683=0.01025Ω

X=0.015×0.084=0.00126Ω E、设备干线阻抗

所工作面车：70㎜2、L=0.52KM R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km 所以 R=0.52×0.346 =0.17992Ω X=0.52×0.078=0.04056Ω

采煤机：70㎜2、L=0.48KM R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km 所以 R=0.48×0.346 =0.16608Ω X=0.48×0.078=0.03744Ω

乳化泵：70㎜2、L=0.03KM R0=0.346Ω/km X0=0.078Ω/km 所以 R=0.03×0.346=0.01038Ω X=0.03×0.078=0.00234Ω F、短路电流计算 D01:移变低压侧

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663=0.44351Ω ΣR=0.09196+0.02827=0.12023Ω D1:工作面车机尾

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.02352＋0.04056=0.50759Ω ΣR=0.09196＋0.02827＋0.19124＋0.17992 =0.49139Ω D2：采煤机

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.0243＋0.03744=0.50525Ω ΣR=0.09196＋0.02827＋0.1473＋0.16608 =0.43361Ω D3: 乳化泵:

ΣX=0.1587＋0.01851＋0.2663＋0.00126＋0.00234=0.44711Ω ΣR=0.09196＋0.02827＋0.01025＋0.01038=0.14086Ω 2、1140V系统短路电流计算 A：系统电抗换算长度：

变压器二次侧电压1200V，系统短路容量按75MVA计算，查《系统电抗换算长度》表可知LX=47.475m。

B、高压电缆折算长度：

高压电缆选用MYJV22—8.7/10KV型70mm2、6KV的矿用电缆，长度为L=1000M,查《6KV电缆至下列电压换算系数》表可知，换算系数K=0.0027，则高压电缆的折算长度为Lg=0.027×1000=27m

C、低压电缆换算长度： Ld=电缆长度×换算系数 D、短路点换算长度： L=Lx+Lg+Ld

E、根据各短路点换算长度的计算结果，查出各短路点两相最小短路电流值如下：

d02 d1 d2 d3 d4 d5 八、开关分断能力效验： 高低压开关分断能力效验 编号 1 2 3 4 5 BGP30—6KV KE3002 3.3KV KE3002 3.3KV KE3002 3.3KV QJZ—400/1140 开关型号 额定电流设备工作电（A） 流（A） 300 233 300 132 300 150 300 106 400 96 效验结论 合格 合格 合格 合格 合格 L6=74.475+1.37×15=95.025m =43A L6=74.475+0.53×520+1.37×50=522.575m =2072A L3=74.475+0.53×525=352.725m =2705A L2=74.475+0.53×20+0.73×150=194.575m， =3730A L1=74.475+0.53×620+3.01×2=409.095m， =2476A L02=47.475+27=74.475m， =4841A 6 7 8 9 10 11 QJZ—400/1140 BZX—4/1140 QJZ—400/1140 QJZ—400/1140 QJZ—400/1140 QJZ—400/1140 400 160 机巷照明、信号 400 102 400 70 400 28.8 400 28.8 合格 合格 合格 合格 合格 注：高压开关开断能力校验，本面用高压配电装置，开断能力为10KA，大于变电所短路电流7600A，满足开断能力要求。

九、过电流保护装置的整定计算与效验： 1、高压开关过电流保护的整定： 1）工作面的高压最大负荷电流为

所选矿用高压配电装置的额定电流为300A，大于工作面变压器最大负荷电流。

2）过载保护的整定动作电流为

3）控制该面高压开关型号为BGP30-6，额定电流为300A，整定如下： 根据以上计算，该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍。 4）灵敏度效验

故该高压开关过流整定值为（5A）的2.1倍，合格。 2、低压开关过流整定：

1)馈电开关：多台电机过流整定：Idz≥IQe+ΣIe (A) 灵敏度效验 式中：

IQe.......功率最大一台或多台电机额定起动电流， ΣIe........其余电机额定功率之各， 2)磁力起动器过流整定：Iz≤Ie(A) 灵敏度效验 3）过载保护动作电流整定

其整定值主要躲过额定负荷电流，即 根据以上整定原则，各开关整定结果如下表：

开最大负荷电流最过过灵关关额（A）IQe 或小短流保载保敏度编定电Idz≥IQe+ΣIe 路电护整护整效验 号 流（A） 流 定电定电流（A） 流（A） 2KE3002、3.3KV 3 2 1200 442 32 .31 3KE3002、3.3KV 3 2 1200 591 50 .16 4KE3002、3.3KV 3 3 1400 680 06 .34 5QJZ—400/1140 4 9 00 6 6QJZ—400/1140 4 1 00 60 7EPLZ—4/1140 工作面照明、通讯 8QJZ—400/1140 4 2 1200 072 02 . 9QJZ—400/1140 4 2 7300 072 0 .7 1QJZ—400/1140 4 2 0 00 8 1QJZ—400/1140 4 2 1 00 8 1KSGZY-2000.6/3.45KV11135 21 22 ( 低压侧) 000 442 200 .04 1KSGZY-800.6/1.2KV( 81285.6 21 13 低压侧) 00 072 300 .59

开开关型号 IG—线路中电机额定电流之和 —变压器的变比 i—电流互感器变比

设计小结

在老师的指导下，我完成了本次课程设计。通过这次设计，我了解到煤矿采区供电设计必须从煤矿采区的实际情况出发，依据规程，还要考虑经济效益，才能符合要求，

设计思想中最突出的是—“合理”二字，本次设计达到了预期的目的，让我受益非浅。 参考文献

1、顾永辉等主编 煤矿电工手册 北京 煤矿工业出版社 1998年 2、刘兵等主编 矿山供电

江苏 中国矿业大学出版社 2004年 IG—线路中电机额定电流之和 —变压器的变比

i—电流互

感器变比

3、宋健雄等主编 低压电气设备运行与维修 北京 高等教育出版社 1997年 4、王显政等主编 煤矿安全规程