综采工作面供电设计说明

支架工 2010-10-07

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综采工作面供电设计

煤矿供电, 因其工作场所特殊, 对供电要求特别严格。在供电方面要求:①供电的可靠性;②供电的安全性;③供电的质量;④供电的经济合理。因而, 合理地选择供电方案和设备, 是一个值得探讨的课题。

1 采区工作面供电设计

一个工作面的供电系统一般由高压开关、变压器、低压馈电开关、动力电缆、用电设备等组成, 见图1 ( 以普通综采工作面为例) 。

1.1 高压开关的选择及整定

高压开关主要保护动力变压器低压侧发生的两相短路, 因此选择高压开关的关键是电流互感器的容量, 要求其灵敏度系数Km>1.5。高压开关的保护性能要齐全, 具有良好的防爆性能, 要便于运输, 断流容量大。矿井中多使用BGP- 6 型高压真空开关。该开关保护性能齐全, 具有过流、漏电、短路、断相、失电压等保护, 应用广泛, 以此开关为例进行整定计算。

1.1.1 短路电流整定短路电流整定倍数: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10,12, 14, 16, 共11 档。

1.1.2 过载保护整定

过载保护整定倍数: 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8,1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 共11 档。

1.1.3 漏电保护整定

漏电保护整定: 0.015 A～1.0 A。

1.1.4 过载整定

Iz= ( 1.2～1.4) ×ΣIe/(Ki×Kb) 。

式中: Iz———过载整定电流, A;

Ki———电流互感器变流比;

Kb———变压器电压变比;

ΣIe———所有负荷额定电流之和, A。

例如: Iz=10 A, 二次电流为5 A, Iz/5=10/5=2,即整定在2.0 档。

1.1.5 短路整定

Iz= ( 1.2～1.4) ×( IQ+ΣIe) /(Ki×Kb) 。式中: IQ———最大电机的启动电流;ΣIe———其余电机的额定电流之和。

例如: Iz=15 A, 二次电流为5 A, Iz/5=3, 即整定在3 档。当Km 达不到要求时, 可适当更换电流互感器的变比容量, 使之在保护范围之内。

1.2 变压器的选择

Sb= ( ΣPe×KX) /cosφpj 。

式中: Sb———变压器容量, kVA;

ΣPe———所有负荷的电机额定功率之和, kW;KX———需用系数;

cosφpj———平均加权功率因数。KX 和cosφpj 的经验数据见下表。

1.3 低压开关的选择

1 140 V 低压开关启动器选择300 A/1 140 V 和200 A/1 140 V 真空磁力启动器。

整定计算: Iz≥Ie=0.63Pe, A。

660 V 系统馈电总开关和分路开关选择DW350A型开关。在短路电流小, 供电距离长, 灵敏度系数Km 达不到要求时, 可选用DW200A 型开关作为分路开关或增加电缆截面积, 可达到保护的目的。

DW350A 型开关的整定刻度范围: 400 A～1 200 A。

DW200A 型开关的整定刻度范围: 200 A～600 A。

整定计算: Iz≥IQ+ΣIe, A。

660 V 系统各分支负荷的开关选用QC83- 80A( 120 A, 225 A) 型磁力启动器。开关中装设电机综合保护装置JDB。整定计算: Iz≥Ie。装设保险丝的整定: IZ≥IQ/( 1.8～2) , A。

1.4 电缆截面及型号的选择

基本的选择方法有以下几种:

①按电压损失选择;②按经济电流密度选择;③按长期允许电流选择;④按短路热稳定条件选择;⑤按机械强度要求选择。

动力电缆, 一般按允许电压损失计算得出的电缆截面积最大, 所以在选择电缆的截面时按允许电压损失计算, 然后按长期允许电流和启动条件验算是否符合要求即可。按以下步骤计算电缆截面。

1.4.1 计算支线电压损失

在采煤工作面中, 采煤机的功率最大, 且供电电缆最长, 电压损失最大。根据实际工作经验, 采煤机的负荷率为0.9, 效率为0.85, 则其电压损失:

ΔUZ = ( P×r) /Ue= (Kf×Pe×L) /(Ue×r×S×η) 。

式中: P———送电功率, kW;Kf———负荷率; Pe ——采煤机功率, kW; L———采煤机电缆长度, m; Ue———额定电压, V; r———电缆系数(橡套电缆为42.5, 铠装电缆为48.5) ;S———电缆截面, mm2; η———效率。

1.4.2 变压器的电压损失

ΔUb=ΔUb%×( ΔUbe/100) 。

式中: ΔUb—变压器的电压损失, V;ΔUb%—变压器内部电压损失的百分比;

ΔUbe———变压器二次额定电压, V。

1.4.3 干线电压损失

ΔUg=Ue- ΔUb- ΔUz 。

1.4.4 按允许电压损失计算干线电缆截面

S= ( P×L) /(Ue×r×ΔUg) =(KX×ΣPe×L) /(Ue×r×ΔUg) 。

式中: ΣPe———干线上电机功率总和; L———干线电缆长度;

Ue———额定电压; r———电缆系数; ΔUg———干线电压损失。

1.4.5 按允许电流校验干线电缆截面

干线电缆负荷电流: I= (KX×ΣPe) /( Ue×cosφpj) 。

2 提高采区供电电压的意义

根据线路电压损失的相对额定值计算公式:

ΔU*e=ΔU/Ue= ( P×L) /(Ue2×r×S) ,

可得下述结论:

①供电时线路的电压损失都有一个限定, 由于用电器的要求, 一般不得低于Ue 的75%, 否则电动机不能正常启动, 须保持电压损失的相对值ΔU*e 在一定范围。随着机械化采煤的发展, 供电距离越来越长, 电动机的功率逐渐增大, 造成电压损失的相对额定值ΔU*e 增大。这就要求相应地增大电缆的截面或提高用电器的额定电压。由于搬运和制作等要求, 电缆截面不能提高很大, 在国内外采区工作面的供电中均采用提高电压等级的方法, 使用的电压等级大于1 140 V 以上。如大同煤矿集团公司普通的综采工作面电压等级多为1 140 V; 一些大采高综采工作面,由于采煤机功率近2 000 kW, 电压等级相应地提高为3 300 V。这样, 可以显著地降低电压损失, 有利于采煤机械设备的正常运行。