1、毕业设计1综放工作面供电设计绪论综合机械化采煤是目前煤矿生产中较先进的开采工艺,它以安全性能好,生产能力大,使用寿命长,得以广泛应用.但由于机械设备多, 推进速度快,单机容量和用电总容量都很大,所以对供电要求也较高.因此采用高电压供电,提高供电质量,同时也提高了生产效率.综放工作面的供电系统由移动变电站、高压防爆开关、高压电缆、低压馈电开关、低压防爆起动器、低压橡套电缆等组成。来自中央变电所 6000V 高压电，经过移动变电站降压，变为 1140V、660V 的低电压，经低压馈电开关、防爆起动器，以及低压橡套电缆，供给采煤机、输送机等用电设备。供电要求:供电电源采用移动变电站以缩短低压供电距离
2、，减小电压损失，提高供电质量。变电站在平巷的轨道上可以随时移动，配电点也应采用便于移动的配电车。为了保证大容量电动机起动和正常工作，要求提高对采区的供电压。电气设备应设有良好的保护装置和指示装置。一但发生电气事故，能立即切断电源，并正确指示故障类型。配电点应设有一定数量的备用起动器和馈电开关，以便开关损坏后随时更换。起动器的控制回路应采用本质安全电路。毕业设计2电器设备在安装与拆卸时应迅速方便.设备与电缆连接牢固可靠,无失爆现象.所以,为了保证综放工作面供电系统的安全可靠、经济合理的运行，必须对供电系统进行必要的计算，正确地选择电气设备，并对所用电气设备进行合理的验算。毕业设计3第一章.工作面
3、的参数及设备选型第一节主要地质参数及采煤工艺1.1.1 主要地质参数工作面名称:32 27.煤层为二 12煤层,工作面倾斜长度 180m,走向长度800m,工作面倾角 315 ,平均 9 ,煤层平均厚度 10 m.1.1.2 采煤工艺采煤方法：为走向长壁后退式开采方式.采 3m 放 7m，两采一放.1.1.3 作业形式作业形式:实行“三八”作业制,采用“两采一准”作业形式,即两班采煤,一班检修.第二节 设备选型1.2.1 工作面设备的选型采煤机选用山西太原机械厂生产的 MGTY300/700-1.1D 型电牵引采煤机.其总装机功率为 700KW;截割电机功率为 2300KW,额定电流为2196
4、A;牵引电机功率为 240KW, ,额定电流为 276A;油泵电机功率为 20KW, 额定电流为 13.3A.整机采用双电缆供电,供电电压为 1140V(牵引电机为 380V 外).工作面前部和后部刮板输送机选用西北煤机二厂生产的 SGZ800/750型输送机,长度 180m,输送量 1200t/h,电动机型号为 YBSD375/187 型双速电机。其额定功率为 2375KW, 额定电流为 2233A,供电电压为1140V.毕业设计4工作面选用北京支架厂生产;端头支架 ZTZ14400/21/35 型一组;过渡支架 ZFG800/18/32 型 6 组;基本支架为 ZF4800/18/33 型
5、支撑掩护式支架 114 组,用来管理顶板.1.2.2.工作面运输巷设备选型工作面运输巷胶带输送机选用 SSJ1000/2160 型输送机.电机额定功率为 2160KW,额定电流为 2100A,供电电压为 1140V.带宽为 1000mm,运输能力为 1000t/h,带速为 3.15m/s.工作面转载机型号为 SZZ830/200 型.长度 45m,输送量为 1500t/h,刮板链速 1.44m/s,与可伸缩式胶带输送机搭接长度为 13.5m,额定功率200KW,额定电流 124A,供电电压 1140V.定功率工作面破碎机选用 PLW-1500 型,额定功率为 160KW, 额定电流100.5A
6、, 供电电压 1140V.长度为 3.5m,破碎能力 1500t/h.1.2.3.液压泵站的选型乳化液泵选用 WRB200/31.5 型 2 台, ,额定功率为 125KW, 额定电流77.5A, 供电电压 660V.安全阀调定压力 34.736.8MPa.喷雾泵选用 WPZ320/6.3 型 2 台, 额定功率为 45KW, 额定电流27.9A, 供电电压 660V.1.2.4.其它设备选型调度绞车选用 JD-11.4 型 4 台, 额定功率为 11.4KW, 额定电流12.5A, 供电电压 660V.回柱绞车选用 JH-14 型 1 台, 额定功率为 14KW, 额定电流 14.4A, 供
7、电电压 660V.毕业设计5煤电钻综保选用 KZB-4/1140 型 1 台,额定功率为 4KVA, 额定电流3.5A,供电电压 1140V.照明综保选用 KBZ-4/1140 型 1 台, 额定功率为 4KVA, 额定电流3.5A,供电电压 1140V.毕业设计6第二章.供电系统负荷计算第一节.电压等级工作面的电源电压 6KV,来自 1000m 以外的中央变电所,根据用电设备的容量与布置,采用 1140V 和 660V 两种电压等级供电,照明电压和煤电钻综保电压采用 127V.第二节移变的确定2.2.1 移变位置的确定移动变电站与乳化液站均设在机巷可伸缩式胶带输送机机头旁横川里（如图所示）
8、，采用这样的设计为了使工作面通风顺畅，也避免了多次移动变电站和液压泵站带来的不必要的麻烦。工作面的配电点装设在离工作面 56 m 电气列车上，可随工作面的推进、每推进 1012m 移动一次电气列车，然后将靠皮带机头侧的电缆盘在电气列车上。2.2.2 供电系统的拟订原则符合煤矿安全规程供电设计规定。各种供电设备的额定电压与所在线路上的额定电压一致；电缆的额定电压应等于或略大于所在线路的额定电压。设备的额定电流或者长时允许负荷电流应等于或略大于工作中所通过的长时负荷电流。开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。电缆主芯线截面应等于或大于三相短路电流的热稳定截面。毕业设计7综采工作面
9、供电应采用移动变电站。2.2.3 负荷统计额 定名 称 型 号电 流 电 压 功 率数 量（ 台 ）1 采 煤 机 MTY300/700-1.1D 544A 1140V 700KW 12 刮 板 输 送 机 SGZ800/750 466A 1140V 750KW 23 转 载 机 SZZ830/200 124A 1140V 200KW 14 破 碎 机 PLM1500 100A 1140V 160KW 15 胶 带 输 送 机 SSJ-1000/2*160S 186A 1140V 320KW 16 乳 化 液 泵 MRBZ200/3.15 77.5A 660V 125KW 27 喷 雾 泵 W
10、PZ320/6.3 27.9A 660V 45KW 28 调 度 绞 车 JD-11.4 12.5A 660V 11.4KW 49 回 柱 绞 车 JH-14 14.4A 660V 14KW 110 煤 电 钻 综 保 KBZ-4/1140 3.5A 1140V 4KVA 1毕业设计811 照 明 综 保 KBZ-4/1140 3.5A 1140V 4KVA 1井下照明及电钻用电电压为 127V。2.2.4.移动变电站的选择根据供电系统拟订原则，选择 3 台移动变电站，其容量分别决定：2.2.4.1 1 移动变电站向采煤机（功率为 700KW） ，前部刮板输送机（功率为 750KW）.其用电设
11、备的额定功率为：（1）Pe=700+750=1450kw（2）k x=0.4+0.6 =0.4+0.6375/1450=0.55edPkx需用系数Pe该组用电设备额定功率之和,KWPd该组用电设备中最大设备单台电机功率,KW（3）1 移动变电站容量的计算:=14500.55/0.7=1139KVAcos1XeKPSkx需用系数Pe该组用电设备额定功率之和,KWcos加权平均功率因数，取 cos =0.7所以选用台 KBSGZY1250/6-10 型矿用隔爆型移动变电站其额定容量 1250KVA1139KVA。满足供电要求。2.2.4.2 2 移动变电站向可伸缩式胶带输送机（功率为 320KW）
12、转载毕业设计9机（功率为 200KW）破碎机（功率为 160KW）及后部刮板输送机（750KW）供电。其用电设备的额定功率为：（1）Pe=200+160+320750=1430kw（2）k x=0.4+0.6 =0.4+0.6375/1430=0.56edPkx需用系数Pe该组用电设备额定功率之和,KWPd该组用电设备中最大设备单台电机功率,KW（3）2 移动变电站容量的计算:=14300.56/0.7=1144KVAcos1XeKPSkx需用系数Pe该组用电设备额定功率之和,KWcos加权平均功率因数，取 cos =0.7所以选用台 KBSGZY1250/6-10 型矿用隔爆型移动变电站其额
13、定容量 1250KVA1144KVA。满足供电要求。2.2.4.3 3 移动变电站向乳化液泵 2 台（单台功率为 125KW） ，喷雾泵 2 台（单台功率为 45KW）以及风巷绞车供电。其用电设备的额定功率为：（1）Pe=125+45+23+14=207KW（2）k x=0.286+0.714 =0.286+0.714125/207=0.71edPkx需用系数毕业设计10Pe该组用电设备额定功率之和,KWPd该组用电设备中最大设备单台电机功率,KW（3）3 移动变电站容量的计算:=2070.71/0.7=209KVAcos1XeKPSkx需用系数Pe该组用电设备额定功率之和,KWcos加权平均
14、功率因数，取 cos =0.7所以选用台 KBSGZY315/6-10 型矿用隔爆型移动变电站其额定容量 315KVA209KVA。满足供电要求。毕业设计11第三章供电网络计算第一节.供电设备的选型与供电系统的拟订根据供电设备选型的原则及所选设备的电动机型号规格，初步设计出如图 31 所示的综放工作面的供电系统。考虑电源来自中央变电所,高压配出线选用 BGP66A 型高压配电装置.第二节.高压电缆的选择与校验3.21 按照设计规定:初选 UYPJ3.6/6395335/332.51000m 型号的矿用6KV 铜芯、橡套、双屏蔽监视电缆，其主芯线截面为 Ae=95mm2。额定电流为 250A.3
15、.2.2 高压电缆的校验3.2.2.1 按长时间允许负荷电流校验查表得这类电缆的长时容许负荷电流 Iy=250A。NddepK6.04=0.4+0.6750/3087=0.55Kde线路所带负荷的需用系数P N所有用电设备额定功率之和,KWPd所有用电设备中最大设备电机功率,KW最大长时负荷电流计算值为:毕业设计12= =212.2AumNdecaUPKIcos31037.06185.3式中 Ica-最大长时允许工作电流,AUN-线路的额定电压,VKde线路所带负荷的需用系数P N线路所有用电设备额定功率之和,KWcos加权平均功率因数，取 cos =0.7因为:I ca=212.2A239A
16、,所选电缆截面符合要求.(2)按机械强度校验电缆截面:根据采煤机组橡套电缆满足机械强调要求的最小截面为 3050mm 2,毕业设计17所选电缆截面为 95 mm2,满足要求.(3)支线电缆的电压损失设采煤机负荷系数为 Klo=0.8;工作效率为 =0.9,则电压损失为:=18.35V9.05.4210138.33blSCNloblAULP式中 P N-支线电缆所带的总负荷;KWUN-额定电压;VLbl , A bl , sc - 支线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 23.4.3.2 干线选择 (1)按长时间允许电压损失选择干线电缆截面干线电缆允许的电压损失为=114-34.8-1
17、8.35=60.85VblTPmspUU.式中：U T-变压器电压损失 V满足电压损失的最小截面为(取 Kde=0.87) 2.3 6.895.60421187.0mULPKAmspscNdems 式中:L ms-干线电缆长度89.6 mm2239A,所选电缆截面符合要求.(3)按启动条件校验电缆截面由采煤机电动机技术数据查得:额定启动转矩与额定转矩之比 =2.5;额定启动电流为 Ist.N=1176A 启动时的功率因数为 cos st=0.5采煤机电动机的最小启动电压为按满足电动机的最小启动转矩条件确定(最小启动转矩倍数k=1.01.2)则最小启动电压为: VkUNst 8.795.2140
18、min. 按满足启动器吸力线圈由足够的吸持电压校验采煤机在最小启动电压下的启动电流为: AUINsttst 7.8140.9176min 此时采煤机支线电缆的电压损失为=blsctststbl ALIo3. 95.4207.813=43.7V启动器安装处的电压为：U= 789.8+43.7833.5VstblstU.min.因为 U=833.5V0.71140=798V,满足启动器吸持电压的要求，所有采煤机电动机端子的最小启动电压为 789.8V.(4)启动时电网各部分电压损失计算采煤机支线电缆的电压损失。由于采煤机电动机的最小启动电压仍满足电动机的最小启动转矩条件的确定，毕业设计19即： V
19、kUNst 8.795.2140min. AINsttst .46in43.7VblsctststblLIo3.启动时干线的电压损失： 139.8VmscMSststmst ALIU. o3 95.42807.8132. 式中： 启动时干线的电压损失；Vst.启动时干线的电流于 Ist相等stmI.功率因数，取 0.5st.co stm.co干线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 2ALmsMS启动时变压器的电压损失： 0.stTU remNredeststx reNdeststrTNUPKIuI .3.0 3.0.2 tan10inco1 7.53 02.14732.1086.07
20、149.3.5.5.601 = =90.4stTU.TNstT.20. 53其中: 750+3201070KW；除启动电机外，其他用电设备额定reNP.功率之和；KW-启动时变压器的电压损失，即电压损失百分数stTU.0.st毕业设计20除启动电机外，变压器所带其他用电设备需用系数；取deK0.7除启动电机外，其他用电设备加权平均功率因remst.an.i数的正弦值和正切值-变压器二次额定电流，ATNI.2ur%-变压器正常运行时短路电压降百分数Ux%-变压器正常运行时电抗压降百分数(5)启动时总的电压损失90.4+139.8+43.7273.9VstblstmstTst U. 此时采煤机电动
21、机端子上的电压为1140-273.9866.1V 789.8VstTNU.2 min.st因此，所选电缆截面满足启动条件的要求。由于采煤机 1 回路支干线电缆所带负荷为 2 台电机,长时间运行工作电流 Ica为 2 台电机的额定功率之和.为 209A233A,所选电缆截面符合要求.(2)按机械强度校验电缆截面:根据刮板输送机橡套电缆满足机械强调要求的最小截面为 1635mm 2,所选电缆截面为 95 mm2,满足要求.(3)支线电缆的电压损失设刮板输送机负荷系数为 Klo=0.8;工作效率为 =0.9,则电压损失为:=18.1V9.05.42101378.33blSCNloblAULPK式中
22、P N-支线电缆所带的负荷;KWUN-额定电压;VLbl , A bl , sc - 支线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 23.4.4.2 干线选择 (1)按长时间允许电压损失选择干线电缆截面干线电缆允许的电压损失为=114-34.8-18.1=61.1VblTPmspUU.式中：U T-变压器电压损失 V满足电压损失的最小截面为(取 Kde=0.4+0.63757500.7)2.3 71.654210087. mULPKAmspscNdems 毕业设计22式中:L ms-干线电缆长度71 mm2190A,所选电缆截面符合要求.(3)按启动条件校验电缆截面由刮板输送机电动机技术数
23、据查得:额定启动转矩与额定转矩之比=2.5;额定启动电流为 Ist.N=1176A 启动时的功率因数为 cos st=0.5刮板输送机电动机的最小启动电压为：按满足电动机的最小启动转矩条件确定(最小启动转矩倍数k=1.01.2)则最小启动电压为: VkUNst 8.795.2140min. 按满足启动器吸力线圈由足够的吸持电压校验刮板输送机在最小启动电压下的启动电流为: AUINsttst 7.8140.9176min 此时刮板输送机支线电缆的电压损失为= =43.7Vblsctststbl ALIo3. 95.4207.813启动器安装处的电压为：毕业设计23U= 789.8+43.7833
24、.5VstblstU.min.因为 U=833.5V0.71140=798V,满足启动器吸持电压的要求，所以刮板输送机电动机端子的最小启动电压为 789.8V.(4)启动时电网各部分电压损失计算刮板输送机支线电缆的电压损失。由于刮板输送机电动机的最小启动电压仍满足电动机的最小启动转矩条件的确定，即： VkUNst 8.795.2140min. AINsttst .46in43.7VblsctststblLIo3.启动时干线的电压损失： 139.8VmscMSststmst ALIU. o3 95.42807.8132. 式中： 启动时干线的电压损失；Vst.启动时干线的电流于 Ist相等stm
25、I.功率因数，取 0.5st.co stm.co干线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 2ALmsMS启动时变压器的电压损失：0.stTU remNredeststx reNdeststrTNUPKIuI .3.0 3.0.2 tan10inco1 毕业设计24 7.19 02.14732.10568.07149.3.5.52.061 = =86.3stTU.TNstT.20.12其中: 700+3751075KW；除启动电机外，其他用电设备额定reNP.功率之和；KW-启动时变压器的电压损失，即电压损失百分数stTU.0.st除启动电机外，变压器所带其他用电设备需用系数；取 deK
26、0.4+0.6375（700+375）0.61de除启动电机外，其他用电设备加权平均功率因remst.an.i数的正弦值和正切值-变压器二次额定电流，ATNI.2ur%-变压器正常运行时短路电压降百分数Ux%-变压器正常运行时电抗压降百分数(5)启动时总的电压损失86.3+139.8+43.7269.8VstblstmstTst U. 此时刮板输送机电动机端子上的电压为1140-269.8870.2V 789.8VstTNU.2 min.st因此，所选电缆截面满足启动条件的要求。由于前部刮板输送机 2 回路支干所选支干线电缆相同，所以这里不再重复校验。毕业设计25第五节 2# 移动变电站低压配
27、电系统3.5.1 正常运行时变压器内部的电压损失3.5.1.1 查表得:1250KVA 的移变内部阻抗上的短路电压降百分数为uS%=4.0,变压器的短路损耗PN.T=6.5KW.则:u r%= =6.5100/1250=0.5210.TNSPUx%= 97.352.0422 rsuTxTrTNTSsinco00. =1144/1250(0.520.7+3.970.714)=2.9VUTNT 8.341209.10.2式中: u r%-变压器正常运行时短路电压降百分数Ux%-变压器正常运行时电抗压降百分数U T%-变压器电压损失百分数U T-变压器电压损失 VST-实际容量;KVASN.T-额定
28、容量;KVA3.5.1.2 变压器的损耗计算(1)变压器的负荷率为 91.0254.TNcasS(2)变压器的有功损耗: (查表得： )75.2iTP5.6NT=2.75+6.50.912=8.13KW 2TNiTP毕业设计26(3)变压器的无功损耗: (查表得： )0.1I220 91.541010TNsTNTSuIQ=53.9KW式中:S c.a- 实际容量;KVASN.T-额定容量;KVAP i.T-变压器在额定电压时的空载损耗;KWP N.T-变压器在额定电压时的短路损耗;KWI0%-变压器的空载电流百分数Us%-变压器正常运行时短路电压降百分数3.5.1.3 变压器的经济运行校验(1
29、)变压器运行损耗计算 TNecTNTiecTiI QKPQKP2 =2.75+0.112.5+0.912(6.5+0.150)=13.5KW式中:K ec-无功功率经济当量;KW/kvar;查表得:K ec=0.1=1/1001250=12.5TNiTSIQ.01=4/1001250=50 TsTNu0(2)变压器的经济运行=737.5501.627.1250. TNecTNiitnec QKPsS9.125073.Tec毕业设计27式中 Sec变压器的经济负荷:KVA ec变压器运行时的经济负荷率变压器的经济负荷率在 ec=50%左右,所以符合要求.3.5.2 2移变支干线的选择2 移变向转
30、载机，破碎机，工作面后部刮板输送机及胶带输送机供电。3.5.3.转载机，破碎机的电缆选择转载机支线选择 1 根40m，破碎机支线选择 1 根40m,两机干线共选择 1 根，长度为 800m.3.5.3.1 选择支线电缆(1)按长时间允许工作负荷电流校验电缆截面因为向单台和两台电动机供电的导线其最大长时工作电流可取电动机的额定电流即：转载 Ica=124A 破碎 Ica=100A所以,选择 UYP-1140-350+125 型移动屏蔽橡套电缆,允许长时间工作电流为 173A124A所选电缆截面符合要求.(2)按机械强度校验电缆截面:根据刮板输送机橡套电缆满足机械强调要求的最小截面为 1635mm
31、 2,所选电缆截面为 50 mm2,满足要求.(3)支线电缆的电压损失设转载输送机负荷系数为 Klo=0.8;工作效率为 =0.9,则电压损失为:9.05.421018.33blSCNloblAULPK毕业设计28=4.2V式中 P N-支线电缆所带的负荷;KWUN-额定电压;VLbl , A bl , sc - 支线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 23.5.3.2 干线选择 (1)按长时间允许电压损失选择干线电缆截面线路允许最大电压损失为： VUP14014干线电缆允许的电压损失为=114-34.8-4.2=75VblTPmspU.式中：U T-变压器电压损失 V满足电压损失的
32、最小截面为(取 Kde=0.4+0.62003600.73)2.3 5381.4210067. mULPKAmspscNdems 式中:L ms-干线电缆长度53 mm2224A,所选电缆截面符合要求.(3)按启动条件校验电缆截面由转载输送机电动机技术数据查得:额定启动转矩与额定转矩之比毕业设计29=2.5;额定启动电流为 Ist.N=744A 启动时的功率因数为 cos st=0.5转载机，破碎机的电动机的最小启动电压为：按满足电动机的最小启动转矩条件确定(最小启动转矩倍数k=1.21.5)则最小启动电压为: VkUNst 835.2140min. 按满足启动器吸力线圈由足够的吸持电压校验转
33、载机，破碎机在最小启动电压下的启动电流为: AUINsttst 574108374min 此时转载机，破碎机支线电缆的电压损失为=blsctststbl ALIo3. 35.420573=13.5V启动器安装处的电压为：U= 883+13.5896.5VstblstU.min.因为 U=896.5V0.71140=798V,满足启动器吸持电压的要求，所以电动机端子的最小启动电压为 883V.(4)启动时电网各部分电压损失计算转载机，破碎机支线电缆的电压损失。由于电动机的最小启动电压仍满足电动机的最小启动转矩条件的确定，即： VkUNst 835.2140min. AINsttst 747in毕
34、业设计3013.5Vblsctststbl ALIUo3.启动时干线的电压损失： 98.5VmscMSststmst LI. o3 95.42805732.1式中： 启动时干线的电压损失；VstU.启动时干线的电流于 Ist相等stmI.功率因数，取 0.5st.co stm.co干线电缆长度;m 截面积 m2电导率;m/.mm 2ALmsMS启动时变压器的电压损失：0.stTU remNredeststx reNdeststrTNUPKIuI .3.0 3.0.2 tan10inco1 5.32 02.14732.10586.05749.3.601 = =63.87VstTU.TNstT.20.11其中: 1070KW；除启动电机外，其他用电设备额定功率之和；reNP.-启动时变压器的电压损失，即电压损失百分数stTU.0.st除启动电机外，变压器所带其他用电设备需用系数；取 deK0.5de除启动电机外，其他用电设备加权平均功率因remst.an.i
