机电一体化毕业论文采区供电系统文档格式.docx
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100%]/额定电压
电能质量供电电压允许偏差》(GB12325—90)规定电力系统在正常运行条件下,用户受电端供电电压允许偏差值为:
(1)35KV及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%—-5%
(2)10KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%—-7%
(3)低压照明用户为+5%—-10%。
1.1.2三相电压不平衡
根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定:
电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%,短时间不得超过4%。
在采区变电所供电情况下,交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负荷分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。
1.1.3电网频率
《电能质量电力系统频率允许偏差》,GB/T15543—1995中规定电力系统频率偏差允许值为0.2HZ,当系统容量较小时,偏差值可放宽到+5%HZ—–5%HZ,标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ;
电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。
1.1.4波形
正常情况下,要求电力系统的供电电压(或电流)的波形为正弦波,在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变,还应注意负荷中谐波源(装整流装置等)的影响,必要时采取一定措施消除谐波的影响。
1.1.5供电可靠性
供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标,必须保证供电的可靠性。
1.2费用和环境要求
采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加,同时便于体积较大的变压器等设备直接通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。
在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固,无淋水且通风良好,保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。
根据采区巷道布置,要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心(采煤工作面)进行供电。
在回风上山和运输上山联络巷处,低压供电距离合理,并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。
所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。
2拟定采区供电系统的原则
2.1采区高压供电系统的拟定原则
(1)供综采工作面的采区变(配)电所一般由两回路电源线进行供电,除综采外,每个采区应为一回路;
(2)双电源进线的采区变电所,应设置电源进线开关;
(3)采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。
2.2采区低压供电系统的拟定原则
(1)在保证供电安全可靠的前提下,力求所用的设备最省;
(2)原则上一台启动器只能控制一台设备;
(3)当采区变电所动力变压器超过一台时,应合理分配变压器负荷;
(4)变压器最好不要并联运行;
(5)从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电,上山及顺槽运输机采用干线式供电;
(6)工作面配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线;
(7)供电系统严禁回头供电;
(8)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中,掘进工作面的局部通风机组都必须实行三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电;
(9)局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有风电闭锁装置。
在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁)实施。
3采区的设备选型
3.1低压电缆的选择计算
3.1.1电缆的选择原则
(1)按《煤矿安全规程》要求,选择煤矿用阻燃电缆。
(2)电缆的电压等级必须大于或等于电网的实际工作电压。
(3)向移动变电站供电的高压电缆应采用高压屏蔽电缆。
(4)电缆实际运行电流必须小于或等于电缆允许的载流量。
(5)正常运行时电缆网络的实际电压损失必须小于或等于允许的电压损失,不超过7%。
(6)距电源最远、容量最大的电动机启动时应保证电动机端电压不低于该设备允许的最小启动电压和保证电磁启动器有足够的吸合电压。
(7)电缆应满足机械强度的要求。
(8)在电缆线路发生短路故障时应满足热稳定性的要求。
3.1.2电缆型号的确定
根据供电电压、工作条件、敷设地点环境,确定电缆型号为:
MYP、MY、MYJV22和MYCP型。
其中MYP型电缆用于额定电压为1140V的设备,MYJV22型电缆用于高压开关至移变的电缆,MYCP用于采煤机组及工作面刮板运输机真空磁力启动器至电动机的电缆其余所需电缆用MY型。
3.1.3电缆长度确定
由式Lz=α·
LX
式中:
α—系数橡套电缆取α1.1铠装电缆取α1.05
LX—巷道实际长度m
电缆长度计算结果表
序号
地点
巷道长度(m)
选取电缆长度(m)
电压
备注
1
Z1
180
200
低压
橡套
2
Z2
185
3
Z3
5
10
4
Z4
55
60
Z5
35
40
6
Z6
65
70
7
Z7
90
100
8
Z8
1050
9
Z9
G1
120
130
铠装
11
G2
85
12
G3
150
160
3.1.4选择支线电缆
(1)、由机械强度初定电缆截面
橡套电缆满足机械强度的最小截面
用电设备名称最小截面mm2
采煤机组35—50
可弯曲刮板输送机16—35
一般输送机10—25
回柱液压绞车16—25
装岩机16—25
调度绞车4—6
局部风机4—6
煤电钻4—6
照明2.5—4
查书得各电缆截面的长时允许电流IP值如下
主芯线截面mm²
16
25
50
95
长期允许电流A
36
46
64
113
173
198
215
260
各支线电缆的实际长时工作电流计算如下公式
In=(Kx
ΣPe10³
)/(1.732Ueηpjcosφpj)
In——电缆中通过的实际工作电流A
Kx——需用系数
ΣPe——电缆所带负荷有功功率之和KW
Ue——电网额定电压V
ηpj——电动机加权平均效率
cosφpj——加权平均功率因数
1)满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为35mm²
其IP=173A。
采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流
Iz1=(KxΣPe10³
=0.6×
600×
10³
/1.732×
1140×
0.9×
0.9
=112.5A
Ip=173A>
Iz1=112.5A
采煤机组初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以采煤机组电缆截面取35mm²
。
2)、满足喷雾泵站机械强度要求的截面初步截面确定为>
6mm²
其IP=85A。
喷雾泵站电缆Z2当中的实际长时工作电流
Iz2=(KxΣPe10³
=0.61×
30×
=20.377A
Ip=85A>
Iz2=20.377A
喷雾泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以喷雾泵站电缆截面取6mm²
3)、满足刮板输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16mm²
刮板输送机机组电缆Z3当中的实际长时工作电流
Iz2=(KxΣPe10³
=0.65×
264×
=107.2A
IP=85A<
Iz3=107.2A
刮板输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以刮板输送机机组电缆要更大些截面取25mm
²
4)、满足乳化液泵站机械强度要求的截面初步截面确定为16mm²
乳化液泵站电缆Z4当中的实际长时工作电流
Iz4=(KxΣPe10³
90×
=34.3A
IP=85A>
Iz4=34.3A
乳化液泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以乳化液泵站电缆截面取16mm²
5)、满足转载机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16mm²
转载机机组电缆Z5当中的实际长时工作电流
Iz5=(KxΣPe10³
=0.61×
132×
660×
=86.9A
IP=85A<
Iz5=86.9A
转载机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以转载机机组电缆要更大些截面取25mm²
6)、满足顺槽胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm²
其IP=64A。
顺槽胶带输送机机组电缆Z6当中的实际长时工作电流
Iz6=(KxΣPe10³
=0.75×
150×
=121.5A
IP=64A<
Iz6=121.5A
顺槽胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以顺槽胶带输送机机组电缆截面应更大些取35mm²
7)、满足破碎机机组机械强度要求的截面初步截面确定为6mm²
其IP=46A。
破碎机机组电缆Z7当中的实际长时工作电流
Iz7=(KxΣPe10³
=0.7×
85×
0.9
=64.2A
IP=46A<
Iz7=64.2A
破碎机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以破碎机机组电缆截面要更大些取16mm²
8)、满足液压安全绞车机械强度要求的截面初步截面确定为16m²
液压安全绞车电缆Z8当中的实际长时工作电流
Iz8=(KxΣPe10³
22×
=16.6A
Iz8=16.6A
液压安全绞车初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,但是由于液压安全绞车的供电距离较远,所以液压安全绞车电缆截面取25mm²
9)、满足上山胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm²
上山胶带输送机机组电缆Z9当中的实际长时工作电流
Iz9=(KxΣPe10³
160×
=129.6A
Iz2=129.6A
上山胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求,所以上山胶带输送机机组电缆截面应该更大取35mm²
3.1.5干线电缆的选择
(1)、总电网的允许电压损失
电压等级为1140V的电压允许损失
ΔUP1=U2NT-95%UN
=1200-95%×
1140
=117V
式中U2NT——变压器二次侧电压
UN——电缆上的电压
电压等级为660V的电压允许损失
ΔUP1=U2NT-95%UN
=693-95%
×
660
=66V
式中U2NT——变压器二次侧电压
(2)各在线电的电压损失
支线电缆的电压损失按公式
ΔUz=(KfΣPeLz10³
)/(UeγAxηe)来计算。
式中Kf—负荷系数
ΣPe——电缆所带负荷KW
Lz——电缆实际长度m
Ue——电网额定电压V
γ——电缆导体芯线的电导率m/(Ω.mm2)
Ax——电缆截面积mm2
ηe——加权平均效率
采煤机组z1段电缆的电压损失
ΔUz1=(KfΣPeLz10³
)/(UeγAxηe)
200×
/1140×
48.6×
25×
=57.7V
喷雾泵站z2段电缆的电压损失
ΔUz2=(KfΣPeLz10)³
/(UeγAxηe)
60×
4×
=0.55V
刮板输送机z3段电缆的电压损失
ΔUz3=(KfΣPeLz10³
)/(UeγAxηe)
=0.65×
=27.5V
乳化液泵站z4段电缆的电压损失
ΔUz4=(KfΣPeLz10³
10×
=2.75V
转载机z5段电缆的电压损失
ΔUz5=(KfΣPeLz10³
40×
/660×
=4.5V
顺槽胶带输送机z6段电缆的电压损失
ΔUz6=(KfΣPeLz10³
70×
35×
=7.8V
破碎机z7段电缆的电压损失
ΔUz7=(KfΣPeLz10³
100×
16×
=12.9V
液压安全绞车z8段电缆的电压损失
ΔUz8=(KfΣPeLz10³
410×
=23.5V
上山胶带输送机z9段电缆的电压损失
ΔUz9=(KfΣPeLz10³
=23.7V
(3)、计算变压器的电压损失
变压器的电压损失用
ΔUB2%=SB[Ur%·
cosΦpj+Ux%·
sinΦpj]/Se
ΔUB2=ΔUB2%×
U2NT
式中SB——变压器负载功率Ur%——变压器电阻压降百分数
Ux%——变压器电抗压降百分数Se——变压器额定容量
U2NT——变压器二次侧电压
干式变压器KBSGZY—800/10/1.2
ΔUB2%=SB[Ur%·
=616.5[0.8×
0.7+4.43×
0.714]×
100%÷
800
=2.87%
ΔUB2=2.87%×
1200=34.44V
干式变压器KBSGZY—500/10/1.2
=315.31[1.08×
0.7+4.83×
500
=2.65%
ΔUB2=2.65%×
1200=31.8V
矿用KBSG—500/10/0.693
=384[1.13×
0.7+4.23×
=2.92%
ΔUB2=2.92%×
693=20.23V
(4)、干线电缆的电压损失
干线电缆G1的电压损失
ΔUGMS=UP1—UB2—ΔUZ
=117—34.44—(41.21+2.75)
=38.6V
干线电缆G2的电压损失
=117—31.8—(27.5+0.55)
=57.15V
干线电缆G3的电压损失
ΔUGMS=UP2—UB2—ΔUZ
=66—31.8—(4.5+7.8+12.9+8.7)
=13.6V
(5)、满足电压损失的最小截面
A=(KfΣPeLZ10³
)/(ΔUGMSUeγηe)
ΣPe——电缆所带负荷KW
LZ——电缆实际长度m
Ue——电网额定电压V
△UGMS——干线电缆的电压损失V
满足干线电缆G1电压损失的最小截面
AG1=(KfΣPeLZ10³
=(0.7×
630×
130×
)/(38.6×
0.9)
.=29.78㎜²
所以满足干线电缆G1电压损失的最小截面为29.78㎜²
满足干线电缆G2电压损失的最小截面
AG2=(KfΣPeLZ10³
354×
)/(31.8×
=14.06㎜²
所以满足干线电缆G2电压损失的最小截面为14.06㎜²
满足干线电缆G3电压损失的最小截面
AG3=(KfΣPeLZ10³
384×
)/(13.6×
=61.6㎜²
所以满足干线电缆G3电压损失的最小截面为61.6㎜²
(6)、按长时工作电流进行校验
按长时工作电流对G1电缆进行校验
Ica1=KdeΣPN10³
/1.732UNcosφ
616.5×
=208.1A
查表得70㎜²
电缆的长时允许工作电流为215A,所以干线电缆G1的电缆截面取70㎜²
按长时工作电流对G2电缆进行校验
Ica2=KdeΣPN10³
=0.75×
0.7
=192.1A
查表得50㎜²
电缆的长时允许工作电流为198A,所以干线电缆G2的电缆截面取50㎜²
按长时工作电流对G3电缆进行校验
Ica3=KdeΣPN10³
=0.49×
=235A
查表得95㎜²
电缆的长时允许工作电流为260A,所以干线电缆G3的电缆截面取95㎜²
最终选出各段电缆的截面如下
线路
3.2高压电缆选型计算
将660V与1140V两种电压等级集中考虑,即先从14#层中央变电所用一根高压电缆到东巷变电所,从东巷变电所再考虑电压等级、分支送电给综采设备。
(1)按长期允许载流量选择电缆截面,查《煤矿供电》可知最大工作电流计算公式为Ig=S/√3Ve公式中:
Ig指最大工作电流S指307盘区综采设备及其它辅助运输设备功率和,在上列综采工作面负荷统计表可知所有用电设备容量S1=1512.5KVA.
综采1140V电压等级的用电负荷容量S2=1207
Ve指输电线路的电压等级取Ve=6KV
将上列数
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