掘进机供电设计

拾屯煤矿综掘机组供电设计说明书机电工区2009年5月审批意见综掘机组供电设计说明书为提高我矿掘进工作面的机械化程度，提高单产单进水平，根据矿部统一部署，拟定在－168掘进巷道采用EBZ132型综掘机开采，为确保综掘机能顺利投入使用，特编制本供电设计。

第一节供电设计原始资料一、掘进工作面概况该工作面位于一采区二水平负168，巷道计划掘进900米，工作面落煤由综掘机装载经皮带运输转运到储煤仓，再由电机车转运至下井口提升上井。

二、设备原始资料1、该综掘机为三一公司出品，整机功率为218KW（含二运），其中截割电机功率为132KW，电流82/142A；油泵电机功率为75KW，电流46/80A；二运电机功率7.5KW，电流5.4/9.4A；均采用直接起动，电机额定电压为660V/1140V可选。

2、该巷道设计长度为900米，根据以往经验，工作面出煤拟采用皮带机和刮板运输机混合运输，供电电压采用660V，电源仍采用原供电线路，从采区变电所直接馈出。

第二节供电系统设计根据原始资料可知，该工作面储煤仓到－120变电所的距离约为600米，再加上巷道掘进最远点为900米，如果综掘机组直接从采区变电所采用660V供电，仅截割电机的起动电流就将达到800A，对电网的冲击将非常大，不利于电网的稳定运行。

考虑到今后综掘工作面的布置与－120采区变电所的距离会越来越远，为了满足线路的电压损失和综掘机组的起动条件，减小综掘机组使用时对电网的冲击，将6KV高压电源直接引至－168掘进头是供电的最佳选择。

具体方案为：在－168掘进工作面的出口处设置煤矿用隔爆型移动变电站，专门给综掘机提供动力电源，供电电压采用1140V，这样既可以提高供电效率，又能增加供电距离。

经现场勘测，确定高压电缆按如下路径敷设比较合理：－120采区变电所采一－158上山皮带头方向7、9煤石门800皮带尾－120～－135皮带下山－135皮带下山至－168甩道口移变峒室；全长约600米。

附：掘进机组供电示意图。

一、变压器容量计算㈠综掘机所需变压器容量计算变压器的计算容量为：S＝∑P N·K r /Cosφ＝0.76×218/0.7＝237KV A（10－3－1）式中：S——所计算的电力负荷总的视在功率，KV A∑P N——由移动变电站供电的所有设备额定功率之和，KW K r ——需用系数K r＝0.4+0.6×Ps/∑P N =0.4+0.6×132/218=0.76（10－3－3）式中，Ps ——最大电动机的功率，KWCosφ———加权平均功率因数，查《煤矿电工手册》第二分册表10－3－1，取0.7根据计算结果，选择KBSGZY－315/6型矿用隔爆移动变电站一台，其额定容量为315KV A，额定电压为6000±5%/1200V，额定电流为30.31/151.6A。

㈡运输设备所需变压器容量计算S＝∑P N·K r /Cosφ＝（5×30）·0.54/0.6＝135KV A式中，各字母的含义同上。

因巷道总长为900米，按每部皮带200米、每部刮板机100米布置，共需皮带4部，刮板机1部，其功率均以30KW/部进行计算。

由计算结果可知，正常掘进时－120采区变电所向掘进供电的变压器容量为315KV A，满足要求。

（其它计算略）二、供电电缆的选择1、高压电缆的选择－120采区变电所高爆开关到移动变电站之间的最大长时工作电流为：Iw =P·1000/√3·U N·Cosφ=∑P N·Kr·1000/√3·U N·Cosφ=218×0.76×1000/1.732×1140×0.7=119.87A (10-5-3)式中：P——干线电缆所供负荷的计算功率，KWU N——电网额定电压，V折算到高压侧的电流为：119.8÷5=23.97A根据计算结果，选择型号为MYPTJ－6/10-3×25+3×16的煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆，其长时允许电流为121A，大于移变的长时工作电流。

2、低压电缆的选择㈠移动变电站二次侧出口至馈电开关的电缆选择该段电缆实际上是综掘机的电源电缆，则电缆中所通过的电流与上式计算电流相同，即119.87A。

根据以上计算结果查表可知，选用电压为1140/660V，型号为MYP-3×50+1×25mm2的矿用屏蔽橡套软电缆，即可满足要求，其长时连续负荷允许载流量为173A，大于所计算的干线实际工作电流，故能满足要求。

考虑到掘进巷道距离较远，故该段电缆选用70 mm2的矿用屏蔽橡套软电缆，其长时连续负荷允许载流量为215A。

㈡馈电开关至综掘机的电缆选择该段电缆的负荷与移变到馈电开关的负荷相同，所以计算结果同上，选用50mm2的矿用屏蔽橡套软电缆，电缆长度900米。

（计算略）三、电压损失效验对于额定电压为1140V的电气设备而言，其允许电压波动为±5%，所以其网络中最远点的端电压应为：V min=1140×95%=1083V，式中V min：最小的端电压。

但是，当电气设备的额定电压为1140V，变压器二次侧的出口电压为1200V时，其系统中许可的电压损失应为：Δu r=1200-1083=117V，式中Δu r为网络中允许的电压损失。

本工作面电压损失由三个部分组成，（三个计算方法相同）即：（1）移动变压站本身的损失ΔU T；（2）主干线电缆的电压损失ΔU G；（3）支线电缆的电压损失ΔU Z；则∑ΔU＝ΔU T+ΔU G+ΔU Z1、变压器中的电压损失ΔU T计算：ΔU T%=β（U R COSφb+U x Sinφb）=S÷S N（U R·COSφb+U x·Sinφb）=237/315 (0.7×0.7＋3.94×0.71)=2.47式中：ΔU T％——变压器的电压损失百分值S——变压器的计算容量S N——变压器的额定容量U R_——变压器的阻抗值U x——变压器的电抗值U R、U x——查《煤矿电工手册》第二分册表13－1－6bCOSφb——变压器的功率因素Sinφb——由COSφb=0.7可求出Sinφb=0.71由ΔU T%可求出变压器的压降为：ΔU T=ΔU T％×Ue/100=2.47×1200/100=29.6（v）2、变压器的二次侧到馈电开关的电缆因距离很短，可以忽略不计。

3、馈电开关至综掘机主干线电缆的电压损失计算已知该电缆的型号为：MYP－3×50＋1×25，电缆的长度：L=900m=0.9km，则干线电缆的电压损失为：ΔU G＝3·I N L（R0cosφ+X0sinφ）=1.732×119.87×0.9（0.416×0.7+0.081×0.71）=65.16V式中：R0 X0——电缆芯线单位长度的有效电阻及电抗，Ω/km4、支线电缆的电压损失计算因该综掘机除自身设备所用电缆外，没有外接其它负荷，故其支线电缆很短，其电压损失可以忽略不计。

则总的电压损失为：∑ΔU =ΔU T+ΔU G+ΔU Z=29.6+65.16＝94.76V1140V供电电网中允许的电压损失为117V>94.76V，所以电缆截面满足压损要求。

5、掘进机组起动电压计算：《煤矿电工手册》规定，当机组主电动机起动时，电动机端电压不允许低于额定电压的75%，则掘进机组起动时所需的最小电压为1140×75%＝855V，由上式计算可知，在1140电网中的实际端电压为1140－94.76＝1045.24V>855V，故能满足起动器吸持电压的要求。

另根据资料可知，我矿掘进机组的装机总功率为218KW，而实际负荷功率经计算仅为170KW左右，根据《煤矿电工手册》第二分册表10－5－1关于采区变电所的供电范围表可知，采用1140V供电，50mm2电缆允许的供电距离为1050米＞900米供电要求。

四、整定计算1、掘进机起动器的整定过负荷整定：Iz≥∑Ie＝46+82+5.4+10.1＝143.5A，取145A 短路保护整定：Is≥Iqe+∑Ie＝82×5+46+5.4+10.1＝471.5A，取500A灵敏度校验：从移动变电站二次侧到掘进机组的电缆总长度约为900米，查《煤矿电工手册》第二分册表13－1－18可知，短路电流为1189A，则Ks＝I2min/Is＝1189/500=2.38＞1.5满足要求2、移动变电站低压侧整定计算过负荷保护装置按保护移变过负荷进行整定，其整定电流为Iz＝I2NT=S NT/√3U2NT＝315/1.732×1.2＝151.5A取152A移动变电站低压侧采用的是BKD－500/1140型隔爆真空自动馈电开关，其额定电流为500A，过载保护的实际整定值为152A。

因掘进机起动器的短路保护电流取500A，故低压侧馈电开关的整定电流应大于此电流，所以整定为550A灵敏度校验：Ks＝I2min/Is＝1189/550＝2.16＞1.5满足要求3、移动变电站高压侧整定计算略五、保护接地装置的设置：根据《煤矿安全规程》第485条之规定，确定在移动变电站处设置一个局部接地极，并和矿井的主接地网相连，形成接地系统，其局部接地极的设置和要求也应符合《规程》规定。

六、供电系统实施注意事项：1、因我矿综掘进机使用的电压等级为1140V，高于其他设备的正常电压（660V），故当综掘机使用时，巷道内将存在两种电压等级，按《煤矿井下低压供电系统及装备通用安全技术要求》的有关规定，电气设备的工作电压应该按照颜色来区分，即1140V 为黄色或白色，660V为灰色，但目前我矿的660V开关的外壳大部分为黄色，因此通过颜色无法有效区别工作电压，作为使用单位应注意以下两点：①必须在设备标志牌上标明该设备所用电压等级。

②所选用的设备必须与使用的电压等级相对应。

2、若综掘机遇到地质异常区域暂停使用时，可将移动变电站的电压由1140V调整为660V，作为掘进迎头的主供电源或备用电源，这样不仅充分利用了资源，也可以节约大量的低压电缆。

3、因综掘机组使用的是屏蔽电缆，由于屏蔽层与接地芯线是直接连通的，因此，屏蔽电缆与开关或电气设备相连的接头，其橡胶绝缘层外的屏蔽层必须全部剥光，否则可能造成屏蔽层直接与导电部分接触，组成漏电通道，使检漏动作，从而无法送电。

此外，在剥除屏蔽层时必须将粉末全部处理干净，如果在绝缘层表面粘留上一些屏蔽层的粉末，主芯线对地的绝缘电阻便将降低，甚至造成检漏动作。