某煤矿供电系统设计计算示例

1某煤矿供电系统设计计算示例一、供电系统的拟定1、地面主供电线路（详见供电系统图）根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。2、矿井主供电线路详见供电系统图）根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，第一条：采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。第二条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。第三条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。2、联络电缆供电情况：+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为2500m。二、各中央变电所变压器容量的计算1、+510中央变电所变压容量的计算P510=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3，P1=130KW为2m绞车负荷；P2=75KW为1.2m人车负荷；P3=30KW为照明等其它负荷。则ΣPe=130+75+30=255KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.7P510=235×0.7÷0.7=235KVA＞180KVA。由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。即一台180KVA和一台100KVA的变压器。因此完全能够满足生产需要。2、目前+350水平中央变电所变压器容量的计算P350前=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30×7排水泵的负荷；P3=130KW为压风机负荷；P4=110KW为1.6m人车负荷；P5=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则3ΣPe=250+155+130+110+30=675KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8P350前=675×0.85÷0.8=717.8KVA。由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。3、南翼投产后+350中央变电所变压器的容量计算由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此，+350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下：P350后=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3+P4，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷；P3=110KW1.6m人车负荷；P4=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则ΣPe=250+155+110+30=545KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8P350后=545×0.85÷0.8=579KVA。由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设4备，因此，选用两台320KVA变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D30×7的水泵155KW电动机的电；两台水泵一台排水，一台备用。4、+200水平中央变电所变压器容量的计算P200=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷；P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则ΣPe=250+155+70=475KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8P200=475×0.85÷0.8=504.7KVA。由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。5、南翼采区变电所变压器容量的计算P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，P1=130KW为压风机负荷；P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；5P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.8P南翼=432×0.7÷0.8P南翼=378KVA。由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验①、+510中央变所两台压器无功功率的计算Q510=Q1+Q2Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130Q1=6×180÷100+4.5×180（130÷180）2÷100=10.8+4.225=15.025Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=6，Pe=100，6ux%=4.5，P=75Q2=6×100÷100+4.5×100（75÷100）2÷100=6+2.53=8.53Q510=Q1+Q2=15.025+8.53=23.56(千乏)②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流Ig510=√(P5102+Q5102)÷(√3×U)式中:P510=235KW，Q510=23.56千乏,U=6Ig510=√(2352+23.562)÷(√3×6)=236÷10.39=22.7(A)③、按经济电流密度校验电缆截面S510=Ig510÷Jn式中：Ig510=22.7A，Jn=1.15S510=22.7÷1.15=19.7(A)根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验7①、+350中央变所三台压器无功功率的计算Q350前=Q1+Q2+Q3Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=310Q1=5.5×320÷100+4.5×320（310÷320）2÷100=17.6+13.5=31.1Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=260Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100=17.6+13.5=31.1Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=5.5，Pe=200，ux%=4.5，P=185Q3=5.5×200÷100+4.5×200（185÷200）2÷100=11+7.7=18.7Q350前=Q1+Q2+Q3=31.1+31.1+18.7=80.9(千乏)②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流Ig350前=√(P350前2+Q350前2)÷(√3×U)式中:P350前8=717.8KW，Q350前=80.9千乏,U=6P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则ΣPe=250+155+70=475KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8P200=475×0.85÷0.8=504.7KVA。由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。5、南翼采区变电所变压器容量的计算P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，P1=130KW为压风机负荷；P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.89P南翼=432×0.7÷0.8P南翼=378KVA。由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验①、+510中央变所两台压器无功功率的计算Q510=Q1+Q2Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130Q1=6×180÷100+4.5×180（130÷180）2÷100=10.8+4.225=15.025Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75Q2=6×100÷100+4.5×100（75÷100）2÷100=6+2.53=8.53Q510=Q1+Q2=15.025+8.5310=23.56(千乏)②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流Ig510=√(P5102+Q5102)÷(√3×U)式中:P510=235KW，Q510=23.56千乏,U=6Ig510=√(2352+23.562)÷(√3×6)=236÷10.39=22.7(A)③、按经济电流密度校验电缆截面S510=Ig510÷Jn式中：Ig510=22.7A，Jn=1.15S510=22.7÷1.15=19.7(A)根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验①、+350中央变所三台压器无功功率的计算Q350前=Q1+Q2+Q3Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=310Q1=5.5×320÷100+4.5×320（310÷320）2÷100=17.6+13.511=31.1Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=260Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100=17.6+13.5=31.1Q3=I