21112回风顺槽里段供电设计

供电设计

一、设计说明

1、利用21112底板抽放巷车场630KVA生产用电变压器及-81配电点200KVA风机专用变压器、500KVA生产用电变压器分三路进行供电，200KVA主扇风机专用变压器、500KVA备扇风机专用变压器二次侧为660V电压，630KVA生产专用电变压器二次侧为1140V电压，实现“三专两闭锁”模式。

（1）第一路：-81m配电点200KVA风机专用变压器→-81m车场→副暗斜井→21112底板抽放巷车场配电点主风机。供电距离100m。

（2）第二路：-81m配电点500KVA移动变压器→-81m车场→副暗斜井→21112底板抽放巷车场配电点备风机。供电距离100m。

（3）第三路：21112底板抽放巷630KVA移动变压器→21112底板抽放巷车场→副暗斜井→-81m车场→-81西车场→21112轨道上山→21112运输顺槽→21112综采工作面切眼→掘进工作面。供电最长距离1600m。

2、瓦斯断电仪应保证供电可靠、安全的前提下，以最经济、最简单、最合理的使用方式分配电能，并尽量采用新设备、新技术。供风系统采用一台主扇、一台备扇的供风方式，主、备扇之间相互倒台闭锁。

二、设计计算

（一）变压器选择：

计算公式：

SB＝∑PN×KX/COSφ

SB：变压器的计算容量，单位KVA。

∑PN：参与计算的全部电动机额定容量之和，单位KW。

KX：需用系数KX＝0.5。

COSφ：加权平均功率因数，取0.7。

1、21112回风顺槽里段工作面生产总负荷为337KW,需用系数KX取0.5,加权平均功率因数COSφ取0.7。

表5-8-1  21112回风顺槽里段掘进负荷统计

名称	型号	功率(KW)	台数	总负荷(KW)	电压等级(V)
刮板输送机	SGB420/40	40	4	160	1140
排水泵	BQS-100-60/37	37	1	37	1140
胶带输送机	DSJ-650	40	1	40	1140
调度绞车	JD-1.6	25	1	25	1140
无极绳绞车	JWB-75	75	1	75	1140
合计				337

表5-8-2  21112回风顺槽里段局部通风机统计

名称	型号	功率(KW)	台数	总负荷(KW)	电压等级(V)
主局部通风机	FBDN0.5.6/2×15	2×15	1	30	660
备局部通风机	FBDN0.5.6/2×15	2×15	1	30	660
合计				60

21112回风顺槽里段电源来自21112底板抽放巷车场630KVA移动变压器所带总负荷额定功率 =337，需用系数KX=0.5、加权平均功率因数取0.7。

视在功率计算：Se= = 0.5×337/0.7=240.7KVA

21112底板抽放巷车场移动变压器容量为630KVA>240.7KVA

故现有KBSGZY-630/6移动变压器可满足供电要求。

(二)电缆的选择

计算公式及参数:

电缆线路最大工作电流计算公式：IB= （A）

电压损失计算公式：△U= （V）

1、21112回风顺槽里段主风机低压电缆的选择和校核

①按通过长期最大电流选择

IB= = =30×1000/（ ×660×0.7）=37.5A

查表经济电流密度为IJ=2.5A/㎜2

则电缆截面S= IB/IJ=37.5/2.5=15㎜2

经查表MY3×16+1×10mm2型橡套电缆长时允许电流为85A >37.5A，故主风机供电线路选择MY3×16+1×10 mm2型橡套电缆，长100米。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =1×30×100×1000/(42.5×16×660)=6.7V

允许电压损失7％，⊿U=660×7％=46.2 V

6.7V﹤46.2V,所以21112综采工作面切眼主风机回路电压损失满足规定。（备用风机和主扇风机选用电缆型号、长度相同）

2、生产用电低压电缆的选择

（1）馈电至21112运输顺槽刮板输送机处干线电缆的选择

所带负荷：337KW     供电距离：1600米

①、按通过长期最大电流选择

= =0.5×337×1000/（ ×1140×0.7）=121.9A

查表经济电流密度为IJ=2.25A/㎜2

则电缆截面S=IB/IJ=121.9/2.25=54.2㎜2

经查表MYP3×70+1×25 mm2型橡套电缆长时允许电流为215A>121.9A，故该电缆选取MYP3×70+1×25mm2型橡套电缆共计900米。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =0.5×337×1600×1000/(42.5×70×1140)=44.7V

允许电压损失7％  ⊿U=1140×7％=79.8V＞44.7V满足要求。

故选用MYP3×70＋1×25 mm2电缆900米。

（3）顺槽刮板输送机干线电缆的选择

    所带负荷：330KW

①按通过长期最大电流选择

= =0.5×330×1000/( ×1140×0.7)=119.3A

查表经济电流密度为IJ=2.25A/㎜2

则电缆截面S= IB/IJ=119.3/2.25=53.1㎜2

经查表MYP×70+1×25 mm2型橡套电缆长时允许电流为215A>119.3A，故该选取MYP×70+1×25mm2型橡套电缆500m。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =0.5×330×500×1000/(42.5×70×1140)=24.3V

允许电压损失取7％  ⊿U=1140×7％=79.8V＞（44.7V+24.3V）=69V,所以该电缆电压损失满足规定。

（4）综采切眼一部刮板输送机至综采切眼二部刮板输送机干线电缆的选择

    所带负荷：195KW

①按通过长期最大电流选择

= =0.5×195×1000/( ×1140×0.7)=70.5A

查表经济电流密度为IJ=2.25A/㎜2

则电缆截面S= IB/IJ=70.5/2.25=31.4㎜2

经查表MYP×50+1×16 mm2型橡套电缆长时允许电流为173A>70.5A，故该选取MYP×50+1×16mm2型橡套电缆120m。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =0.5×195×120×1000/(42.5×50×1140)=4.8V

允许电压损失取7％  ⊿U=1140×7％=79.8V＞（44.7V+24.3V+4.8V）=73.8V,所以该电缆电压损失满足规定。

（5）综采切眼二部刮板输送机至回风顺槽无极绳绞车干线电缆的选择

    所带负荷：115KW

①按通过长期最大电流选择

= =0.5×115×1000/( ×1140×0.7)=41.6A

查表经济电流密度为IJ=2.25A/㎜2

则电缆截面S= IB/IJ=41.6/2.25=18.4㎜2

经查表MYP×25+1×10 mm2型橡套电缆长时允许电流为113A>41.6A，故该选取MYP×25+1×10mm2型橡套电缆80m。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =0.5×115×80×1000/(42.5×25×1140)=2.1V

允许电压损失取7％  ⊿U=1140×7％=79.8V＞（44.7V+24.3V+4.8V+2.1V）=75.9V,所以该电缆电压损失满足规定。

（6）回风顺槽无极绳绞车至皮带输送机干线电缆的选择

    所带负荷：40KW

①按通过长期最大电流选择

= =0.5×40×1000/( ×1140×0.7)=14.5A

查表经济电流密度为IJ=2.25A/㎜2

则电缆截面S= IB/IJ=14.5/2.25=6.4㎜2

经查表MYP×16+1×10 mm2型橡套电缆长时允许电流为85A>14.6A，故该选取MYP×16+1×10mm2型橡套电缆80m。

②按电缆的电压损失校核

⊿U= =0.5×40×80×1000/(42.5×16×1140)=2.1V

允许电压损失取7％  ⊿U=1140×7％=79.8V＞（75.9V+2.1V）=78V,所以该电缆电压损失满足规定。

（三）短路计算

表5-8-3  变压器参数

型号	额定容量/KVA	短路额定损耗（w）	阻抗电压 ％	高压（KV）	低压（KV）
KBSGZY-630/6/1.2	630	4000	5	6	1.2
KBSGZY-500/6/0.69	500	3100	4	6	0.69
KBSGZY-200/6/0.69	200	1550	4	6	0.69

表5-8-4  电缆阻抗参数

电缆用途	截面（mm）	长度（m）	阻抗（Ω/Km）		电阻	电抗
			电阻	电抗
金属屏蔽监视型橡套软电	35	270	0.517	0.084	0.14	0.023
金属屏蔽监视型橡套软电	35	460	0.517	0.084	0.238	0.039
金属屏蔽监视型橡套软电	50	800	0.363	0.063	0.2904	0.05
钢带铠装聚氯乙烯护套电缆	95	800	0.191	0.06	0.1528	0.0608
馈电开关至刮板输送机处馈电电缆	70	800	0.38	0.081	0.0684	0.0146
排沙水泵干线电缆	70	500	1.16	0.09	0.232	0.018
主、备风机干线电缆	16	100	1.16	0.09	0.116	0.009

1、KBSGZY-630/6/1.2移动变压器的二次侧短路计算：中央变电所母线电压U1=6.3Kv  S=50MVA,系统电抗： = = 0.7938 （系统容量按50MVA计算）

平地变电所至移变处高压电缆的阻抗为：

R1=0.14＋0.2904＋0.1528=0.5868Ω

X1=0.023＋0.05＋0.0608=0.1338Ω

高压侧阻抗为：

R高=0＋0.5868=0.5868Ω  

X高=0.7938＋0.1338=0.9276Ω

折算到移动变压器二次侧后的阻抗为

R2=R高/K2T=0.5868/(6.3/1.2)2=0.0213Ω

X2=X高/ K2T =0.9279/(6.3/1.2)2=0.034Ω

KBSGZY-630/6/1.2移动变压器的电抗、阻抗计算：

阻抗：ZT=UZ％U22N.T/100SN.T=5×1.22/100×0.63=0.114Ω

电阻：RT=△PN.TU2N.T/ S2N.T=0.004×1.22/0.632=0.0145Ω

电抗：XT2= ZT2- RT2      XT=0.113Ω

UZ％:变压器阻抗电压百分数。

U22N.T:变压器二次侧额定电压，KV。

SN.T:变压器额定容量，MVA。

△PN.T:变压器的短路损耗，MW。

①则变压器二次侧总阻抗为：

R总=0.0213+0.0145=0.0358Ω   X总=0.034+0.113=0.147Ω

变压器二次侧两相短路电流 = =3767A

②001#馈电开关处短路电流的计算

R=0.0213+0.0145＋0.0684＋0.228＋0.232=0.5642Ω  

X=0.034+0.113＋0.0146＋0.0486＋0.018=0.2282Ω

短路电流Id3= =6232A

2、主局部通风机线路短路电流的计算

KBSGZY-200/6/0.69移动变压器的二次侧短路计算：中央变电所母线电压U1=6.3Kv  S=50MVA,系统电抗：XX = = 0.7938Ω（系统容量按50MVA计算）

平地变电所至移变处高压电缆的阻抗为：

R1=0.238＋0.2904＋0.1528=0.6812Ω

X1=0.039＋0.05＋0.0608=0.1498Ω

高压侧阻抗为：

R高=0＋0.6812=0.6812Ω  

X高=0. 7938＋0.1498=0.9436Ω

折算到移动变压器二次侧后的阻抗为

R2=R高/K2T=0.6812/(6.3/0.69)2=0.00817Ω

X2=X高/ K2T =0.9436/(6.3/0.69)2=0.01132Ω

KBSGZY-200/6/0.69移动变压器的电抗、阻抗计算：

阻抗：ZT=UZ％U22N.T/100SN.T=4×0.692/100×0.5=0.038Ω

电阻：RT=△PN.TU2N.T/ S2N.T=0.00155×0.692/0.52=0.00295Ω

电抗：XT2= ZT2- RT2      XT=0.037Ω

UZ％:变压器阻抗电压百分数。

U22N.T:变压器二次侧额定电压，KV。

SN.T:变压器额定容量，MVA。

△PN.T:变压器的短路损耗，MW。

①02#馈电开关处短路电流的计算

R=0.00817＋0.00295=0.01112Ω  

X=0.01132＋0.037=0.04832Ω

短路电流Id4= =6658A

②主扇风机处短路电流的计算

R=0.00817＋0.00295＋0.116=0.127Ω  

X=0.01132＋0.037＋0.009=0.05732Ω

短路电流Id5= =2368A

3、备用局部通风机线路短路电流的计算

KBSGZY-500/6/0.69移动变压器的二次侧短路计算：中央变电所母线电压U1=6Kv  S=50MVA,系统电抗：XX= =0.7938Ω（系统容量按50MVA计算）

平地变电所至移变处高压电缆的阻抗为：

R1=0.238＋0.2904＋0.1528=0.6812Ω

X1=0.039＋0.05＋0.0608=0.1498Ω

高压侧阻抗为：

R高=0＋0.6812=0.6812Ω  

X高=0. 7938＋0.1498=0.9436Ω

折算到移动变压器二次侧后的阻抗为

R2=R高/K2T=0.6812/(6.3/0.69)2=0.00817Ω

X2=X高/ K2T =0.9436/(6.3/0.69)2=0.01132Ω

KBSGZY-500/6/0.69移动变压器的电抗、阻抗计算：

阻抗：ZT=UZ％U22N.T/100SN.T=4×0.692/100×0.5=0.038Ω

电阻：RT=△PN.TU2N.T/ S2N.T=0.0031×0.692/0.52=0.0059Ω

电抗：XT2= ZT2- RT2      XT=0.037Ω

UZ％:变压器阻抗电压百分数。

U22N.T:变压器二次侧额定电压，KV。

SN.T:变压器额定容量，MVA。

△PN.T:变压器的短路损耗，MW。

①馈电开关处短路电流的计算

R=0.00817＋0.0059=0.014Ω  

X=0.01132＋0.037=0.04832Ω

短路电流Id6= =6559A

②备扇风机处短路电流的计算

R=0.00817＋0.0059＋0.116=0.13Ω  

X=0.01132＋0.037＋0.009=0.05732Ω

短路电流Id7= =2322A

4、生产电源干线短路电流Id的计算

MYP3×70+1×25型屏蔽电缆长度 1300m

Id= = 708A

三、开关保护整定

1、001#主风机馈电开关（KBZ20-200）整定

额定功率：P e=30KW

过载整定计算：

Iz= PN ×1.15 =30×1.15=35A，过载整定为35A

短路保护整定:

Iz1=8×Iz=8×35=280A ，短路保护整定为280A

灵敏度校验：

Id2/ Iz1=2368/280=8.4>1.5，所以合格

2、002#电源馈电开关（KBZ-400）整定

负载功率：Pe=337KW

过载整定计算：

Iz= PN ×0.68 ×0.9=337×0.68×0.9=210A ，过载整定为210A

短路保护整定:

Iz1=8×Iz=8×210=1680A，短路保护整定为1680A

灵敏度校验：

Id2/ Iz1=6232/1680=3.7>1.5，所以合格

3、003#主、备用风机启动器(QBZ-80SF)整定

P e=30KW

过载整定计算：

Iz=PN×1.15=30×1.15=34.5A ,过载整定35A

短路保护整定:

Iz1=8×Iz=8×35=280A，短路保护整定为280A

灵敏度校验：

Id2/ Iz1=2030/280=7.25>1.5，所以合格

4、004#刮板输送机开关 (QBZ-80/1140)整定

额定功率：Pe=40W

过载整定计算：

Iz= PN×0.68=40×0.68=27.2，过载整定为28A

5、005#潜水泵开关（QJZ-60）的整定

Pe=37KW

过载整定计算：

Iz= PN ×0.68=37×0.68=25.16A，过载整定26A

  6、006#无极绳绞车电源开关（QBZ-120）整定

额定功率：Pe=75W

过载整定计算：

Iz= PN ×0.68=75×0.68=51A，过载整定51A

表5-9-1  21112回风顺槽里段掘进工作面各开关过载保护整定

编号	开关型号	功率KW	过载A	短路整定电流A	灵敏度效验值	备注
001	KBZ20-200/660	30	35	280	8.4	主扇风机馈电
002	KBZ-400/1140	337	210	1680		生产馈电
003	QBZ-80SF/660	30	35	280		风机倒台开关
004	QBZ-80/1140	40	28			刮板输送机开关
005	QJZ-60/1140	37	26			水泵开关
006	QBZ-120/1140	75	51			无极绳绞车开关

附图5-8-1：供电系统图

学习，学习。

很好，很详细