21203综采工作面设计机电部分
三汇一矿21203综采工作面设计机电部分
1.主要地质参数及采煤工艺
21203工作面煤层为K1煤层，工作面倾斜长103m，走向长150m，工作面平均倾角为20°，煤质硬度为f=2～2.5,煤层平均厚度2m，采煤方法走向长壁后退式。
2.设备选用
2.1 工作面选用
2.2 工作面运输巷选用
3. 电压等级
工作面的电源电压为6KV，来自+590N3变电所，为分流部分由+590N3变电所直接供660V电源。根据用电设备的容量与布置，采用660V和1140V两种电压等级供电，照明电压采用127V。
4. 工作面移动变电站与配电点位置的确定
移动变电站安装在+590 N3石门，由21201采完后把移动站自+590S1石门移至+590 N3石门临时设备硐室。工作面设备的供电开关均安装在机巷设备列车上，随工作面的推进，每隔100m，在轨道上移动一次，机巷设备的开关安装在每台设备机头处约10m范围内。
5. 负荷统计及移动变电站的确定
21203综采工作面负荷统计表
5.1 1#移动变电站向采煤机和工作面刮板动输机供电(1140V)，其需用容量计算值为：
Sb1=ΣPe Kx/ cosφ pj=787.5×0.5524/0.7=621.43KVA
式中 ΣPe—— 设备功率总和
K x —— 需用系数 Kx=0.4+0.6Pd/ΣPe=0.4+0.6×200/787.5=0.5524 cosφpj ——加权平均功率因数，取cosφpj=0.7 Pd 其中最大的设备功率
沿用21201工作面KBSGZY-1000/6型移动变电站，其额定容量为1000KVA＞Sb1=621.43KVA，满足供电要求。
5.2 2#移动变电站向机、风巷供电(660V)，其需用容量计算值为：
Sb2=ΣPe Kx/ cosφpj=515×0.4874/0.7=358.57KVA
式中K x 需用系数 Kx=0.4+0.6Pd/ΣPe=0.4+0.6×75/515=0.4874
cosφpj 加权平均功率因数，取cosφpj=0.7
沿用21201工作面KBSGZY-630/6型移动变电站，其额定容量为630KVA＞Sb1=358.57KVA，满足供电要求。 6. 供电图附图。 7. 高压电缆截面校验
按设计初选YJV22-6000-3×50高压交联电缆。
按长时允许负荷电流校验
YJV22-6000-3×50高压交联电缆的长时允许负荷电流Iy=178A 长时负荷电流计算值为：
Ifh=ΣPe Kx×103/3Ue cosφpjηpj=1201×0.4999×103÷（×6000×0.7）×0.9=74.28A
式中ΣPe =1201 KW 本综采工作面各用电设备额定容量的总和;
Kx —— 需用系数 , Kx=0.4+0.6Pd/ΣPe=0.4+0.6×200/1201=0.4999 Ue —— 额定电压, Ue=6000V
cosφpj —— 加权平均功率因数，取cosφpj=0.7; η
pj
—— 平均效率,一般取0.9～0.95
因Ifh=74.28A＜Iy=178A,所以所选高压电缆满足长时工作发热要求.
8. 按长时负荷电流与机械强度要求初选低压电缆截面
9. 按允许电压损失校验电缆截面9.1 采煤机电缆截面的选择
负荷电流Ig=ΣIg*Kx=305×0.6564=200.2A
式中K x 需用系数 Kx=0.4+0.6Pd/ΣPe=0.4+0.6×200/467.5=0.6564 求移动变站的电压损失
Sb
ΔUb%=（Urcosφb+ Ux sinφb）=851.38/1000×(0.65×0.7+5.46×0.714)=4.33
Sbe
式中Ur = Pd/Sbe ×10=5200/800×10 =0.65 变压器内部电阻上压降的百分数; Ux =(Ud)2?(Ur)2=5.5)2?(0.65)2=5.46 变压器内部电抗上压降的百分数;
Ud 变压器通过额定电流时内部阻抗上电压降的百分数，Ud =5.5
移动变电站的电压损失为：
ΔUb=ΔUb%E2e/100=4.33×1190/100=51.52V
采煤机干线上的允许电压损失为：
ΔUg=114V－ΔUb=114V－51.52V=62.48V
要求采煤机的最小截面为：
Ag= ?PeKxLg*103
DUe?Ug467.5*0.808*600*103==74.87mm2 42.5*1140*62.48
Ag= 74.87mm2＜Ae= 95 mm2
根据采煤机的额定电流，电缆选取UPQ-1140-3*95+1*35电缆的长期允许电流为260A，按发热条件满足机组需要。
所以选采机电缆的截面Ae= 95 mm2满足正常供电要求
9.2 刮板运输机的电缆截面的选择及校验
根据刮板输机单台电动机的额定电流为83A，刮板运输机的支线电缆选取UPQ-1140-3*25+1*16千伏级矿用移动屏蔽橡套电缆,按发热条件满足要求。但按电压损失不能满足要求.所以支线选择UPQ-1140-3*35+1*16千伏级矿用移动屏蔽橡套电缆.
1#刮板运输机支线允许的电压损失为：
ΔUz=Kf*?Pe*Lz*103
DUe?Sz0.8*110*260*103==14.66V 42.5*1140*0.92*35
1#刮板运输机干线允许的电压损失为：
ΔUyc=ΔUr－(ΔUb ＋ΔUz)=114－(51.52+14.66) =47.82V
1#刮板运输机干线的电缆截面为：
Pc*Lc*1030.808*220*450*103
Sc===34.5mm2 42.5*1140*47.82D?UycUe
根据刮板输机的最大工作电流，刮板运输机的干线电缆选取UPQ-1140-3*50+1*25千伏级矿用移动屏蔽橡套电缆,按发热条件满足要求。为保证供电质量因此1#刮板运输机主电缆选取UPQ-1140-3*70+1*25千伏级矿用移动屏蔽橡套电缆.
9.3 按最远最大电动机起动条件校验起动电压
1#移动变电站距离最远最大的电动机为采煤机，电机动起动时所需最低端电压为：
Uq= Uemq1.2= 1140mqe2.5=789.8V
式中Mqe=Mqe=2.5 Mq=1.0～1.2 Me
采煤机起动时的实际电压：
Ue4?Udqe?Uze??Ub??Ug??Ubqs?-1] Uqs=[?22?UdqeUe2(1140)24*263.25?=[?1190?51.52?28.67?36.52?-1] 22*263.251140
=957.7V
式中 ΔUdqe=PdqeR??QdqeX?
Ue=697.67*0.149?1381.38*0.142=263.25V 1.14
Pdqe=
率) Pe200Kqcosφqe=×6×0.45=697.67KW(在额定电压下起动电动机时的起动功0.9*0.86?cos?e
Pe=200KW为采煤机的切割电动机
Qdqe= Pdqe tgφqe=697.67×1.98=1381.38Kvar(在额定电压下起动电动机时的起动无功功率)
RΣ=Rbg= Rb＋Rg=0.0115+1.18×0.195×0.6=0.149Ω (移动变电站和干线的电阻之和) XΣ=Xbg= Xb＋Xg=0.096+0.076×0.6=0.142Ω (移动变电站和干线的电抗之和)
ΔUg=PgRg?QgXg
Ue=Pg(Rg?tg?pjXgUe=0.808*200*(0.138?1.02*0.045)=28.67V 1.14
ΔUg 电动机正常工作时采机电缆的电压损失
ΔUbgs=PdsRbg?QdsXbg
Ue=177.77*0.149?*106.66*0.142=36.52V 1.14
ΔUbgs 起动电动机正常工作时在移动变电站和电缆的电压损失 Pds=PeKf?= 200*0.8=177.77KW(电动机的实际功率) 0.9
Qds= Pdstgφ=177.77×0.6=106.66Kvar
Uq=789.8V<Uqs=957.7V所以满足要求.
9.4 其余干线电缆选择
9.4.1 按长时允许电流初选电缆
9.4.2 因干线电缆需按质量标准化吊挂，机械强度不列入选用要求 9.4.3 按电压损失效验电缆截面
ΔUz%=KfPeLzK% 式中 Kf——负荷系数
K%——千瓦公里负荷电压百分数
9.4.4 按启动条件效验电缆截面
假设机巷皮带、刮板机、乳化泵、喷雾泵达到最大启动状态，既石门刮板机启动，其余皮带、
刮板机已经运行，乳化泵、喷雾泵各运行一台时：
电机最小允许启动电压Uq= UeKq
aQ=660*.4=552.2（V） 2
式中 Ue——电动机额定电压，V
Kq——电动机最小允许启动转矩与额定转矩之比值 αq——电动机在额定电压下启动转矩与额定转矩之比值 启动电压U= Ue-ΔU=660-660*5.92%=660-39.1=621.8（V） ＞552.2（V）=Uq 因此满足启动条件
10. 整定值计算：
10.1 1#移动变电站额定电流
I1=?Ia=296+101+101=498（A）
其中额定电流Ia=P Ucosφ
因此1#移动变电站整定电流为500A
10.2 2#移动变电站额定电流
I2=?Ia=82+82+82+82+82+50+50=510（A）
因此2#移动变电站整定电流为510A
10.3 590N3变电所送21203配电硐室的高压防爆开关额定电流
IA=K1·I1+K2·I2=0.19×498+0.11×510=150.72（A）
其中1#移动变电站变比K1=1140÷6000=0.19
2#移动变电站变比K2=660÷6000=0.11
因此高压防爆开关整定电流为160A
10.4 1#移动变电站至工作面刮板机1140V电源馈电开关额定电流
Ia=?Ia=101+101=202（A）
因此此开关整定电流为210A
10.5 喷雾泵、乳化泵电源馈电开关额定电流(各有一台备用)
Ia=?Ia=144+32=176（A）
因此此开关整定电流为180A
10.7 机巷刮板运输机、皮带电源馈电开关
Ia=?Ia=82+82+82+50+50=346（A） 因此此开关整定电流为350A 10.8 各设备控制开关整定值
