《煤矿井下供电设计基本思路汇编》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤矿井下供电设计基本思路汇编(99页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、煤矿井下供电设计 Gao sun bin 说明: 本设计思路的内容主要参考: 1. 煤炭工业出版社1995年版煤炭电工手册(修 订本)(以下简称手册)第二分册 2. 煤炭工业部1998年制定煤矿井下低压电网短 路保护装置的整定细则(以下简称细则 ) 3. 煤炭工业部1992年制定煤矿安全规程(以 下简称规程) 4. 煤炭工业部1994年制定煤炭工业矿井设计规 范(以下简称规范) 井下供电设备的特殊工作条件 井下空气中含有易燃易爆的瓦斯和煤尘 设备对地泄漏电流可能引爆电雷管 井下空间狭窄人体易触电 冒顶、片帮事故可损害电缆等电气设备 井下的条件使设备易受潮 有些硐室、巷道温度高,设备散热条件差
2、采掘设备移动、启动频繁常产生短时过载 为防出水事故,排水设备对供电要求高 井下停电可导致水淹、瓦斯聚集 井下供电的要求 严格遵守煤炭部颁发的煤矿安全规程 及煤炭工业矿井设计规范中有关的规 定 注意安全可靠、经济合理性 供电设计的三项工作 绘制供电系统图:CAD 短路计算与开关整定 制作供电设计说明书 供电设计的步骤 一采区、工作面概况 二选择变压器 三拟订供电系统图 四选择高压配电装置 五选择高压电缆 六选择低压开关、起动器 七选择低压电缆 八短路电流计算 九高压开关保护装置整定 十低压开关和移变高馈保护装置整定 十一绘制供电系统图和机电设备布置图 采区、工作面概况 整理基本资料: 采区、工作
3、面地质条件 采煤方法、巷道布置以及机电设备容量、 分布情况 采区变电所及采掘工作面配电点位置 绘制工作面巷道布置图 采区(工作面)供电设计 变压器选择 ;校验 电缆的截面、芯数、长度 回路短路电流计算 开关选型、整定 变压器选择 选型: 高压为6kV、10kV时可选用矿用型动力变压器 一次侧为1140V以下时应选用防爆型干式变压器 台数: 中央变电所动力变压器一般设两台(主排水泵 为低压时) 照明变压器只设一台 变压器选择 视在功率计算公式(见手册下册348页) 式中: :负荷总的视在功率,kVA :设备(不含备用)额定功率之和 ,kW :负荷的加权平均功率因数 变压器选择 :需用系数(借助于
4、统计数据,由概率理论导出的,由额定 功率求取工作负荷的系数) :负荷系数,因一组用电设备中的备用电设备未必全能在满负荷下运行, 表示工作着的用电设备的实际所需功率与全部用电设备容量比值 :同时工作系数,因各用电设备不同时工作,故以其表示在最大负荷时, 工作着的用电设备的容量与全部用电设备总容量的比值 :同时工作设备的加权平均效率,它反映各用电设备的平均功率损耗,即 各用电设备的功率与效率的乘积之和与总功率之比 :电网效率,它反映给该组用电设备供电的线路在输送功率时,所产生的 线路功率损耗占输送功率的比值,对井下供电线路,一般取0.90.95 变压器选择 :需用系数(取0.31),按以下两种 情
5、况计算: A:单体支架各用电设备无一定顺序起动的一 般机组工作面(见手册下册348页) :最大电动机的功率,kW 变压器选择 :需用系数(取0.31),按以下两种 情况计算: B:自移式支架,各用电设备按一定顺序起动 的机械化采煤工作面(综采)(见手册下册348页) :最大电动机的功率,kW 井下用电设备的需用系数 及平均功率因数表(见手册下册348页) 井下负荷名称需用系数平均功率因数 综采工作面0.4+0.60.7 一般机组工作面0.286+0.7140.6 0.7 炮采工作面(缓倾斜层)0.4 0.50.6 炮采工作面(急倾斜煤层)0.5 0.60.7 掘进工作面0.3 0.40.6 架
6、线电机车0.45 0.650.9 蓄电池电机车0.80.9 输送机0.50.7 井底车场无主排水设备0.6 0.70.7 有主排水设备0.6 0.70.7 变压器选择 视在功率计算公式(见手册下册348页) :同时系数 一个变压器供给二个及以上工作面的电力负荷时 需考虑同时系数: 当供给二个工作面时取0.95 当供给三个以上工作面时取0.9 拟订供电系统图 确保供电可靠,力求设备最省 尽可能由一台变压器向一个生产环节或工 作面的机械供电 采区变电所前是否设置进线断路器 双回路供电 检漏继电器 容量大的设备就近电源 局扇的三专供电、闭锁系统 高压配电装置选择(一) 按电气参数选择的原则: 型式应
7、符合规程以及在国标矿山电 力装置设计规范中的有关规定 额定电压应与井下高压网络的额定电压等 级相符,即设备的额定电压不应小于其装 设处的额定电压 开关柜组合方式及一次、二次线路方案 断流容量的校验 高压配电装置选择(二) 断流容量, MVA : 由高开保护的最大三相短路电流计算的短路容 量应小于矿用高开的额定断流容量 非矿用高开井下使用应取额定断流容量折半 :工作电压,kV :三相最大稳态短路电流,kA 井下高压电缆的选型与计算 井下高压电缆的选型与敷设要求(参考规程) 向移变供电的高压电缆,应选用矿用监视型高 压双屏蔽橡套电缆 井下高压电缆的截面选择 按允许持续电流选择截面 井下高压电缆的截
8、面校验 按经济电流密度选择截面 按短路时的热稳定性校验 按正常负荷和发生事故时的电压损失校验 井下高压电缆的截面选择 下井主电缆的截面选择条件 考虑一回停止供电时其它下井主电缆应满足最 大涌水量时的需要:按允许持续电流选择 考虑在正常涌水量,全部电缆投入运行时的需 要:按经济电流密度选择 校验地面变电所母线(或下井电抗器的负荷端 )发生三相短路时的热稳定性 校验正常负荷时的电压损失 校验当一回路发生事故时的电压损失 井下高压电缆的截面选择 供采区变电所及单台设备电缆的截面选择 按允许持续电流选择:采区以最大持续负荷电 流计算;单台设备以额定电流计算 校验电缆首端(即馈出变电所母线)发生三相 短
9、路时的热稳定性 校验正常负荷时的电压损失 校验当一电缆发生事故时的电压损失 井下高压电缆的截面选择 按允许持续电流选择(同低压部分) :空气温度为25时电缆允许载流量,A :环境温度校正系数, 25时取1,温度越高 值越小,温度越低值越大 :通过电缆的最大持续工作电流,A 井下高压电缆的截面选择 按经济电流密度选择(见手册下册P349) :通过电缆的最大持续工作电流,A :同时工作电缆的根数(不考虑损坏) :经济电流密度,A/mm2 井下高压电缆的截面选择 按经济电流密度选择(见手册下册P349) 年最大负荷 利用小时(h) 经济电流密度(A/mm2) 铜芯电缆铝芯电缆 100030002.5
10、1.93 300050002.251.73 500021.54 井下高压电缆的截面选择 按电缆短路时的热稳定性 1)热稳定系数法,适用于纸绝缘电缆(见手册下册P350) :三相最大稳态短路电流,A :短路电流作用的假想时间,s :热稳定系数 井下高压电缆的截面选择 假想时间t的选取: 电力系统容量超过150MVA,瞬时动作的井下中 央变电所井下可取0.25s 地面馈出为0.5s时,井下中央变电所可取0.65s 按电缆短路时的热稳定性 1)热稳定系数法,适用于纸绝缘电缆(见手册下册P350) 井下高压电缆的截面选择 导体种类铜铝 电缆种类有中间接头油浸纸绝缘有中间接头油浸纸绝缘 允许最高 温度(
11、) 120250120200 热稳定系数93.415960.490 按电缆短路时的热稳定性 1)热稳定系数法,适用于纸绝缘电缆(见手册下 册P350)额定电压310(KV) 井下高压电缆的截面选择 按电缆短路时的热稳定性 2)电缆的允许短路电流法,适用于交联聚乙烯电缆 (见手册下册P350) 线芯长期允许工作温度 610KV电缆不得超过90 35KV不得超过80 (聚乙烯为70 ) 线芯短期过载温度 不得超过130 ,短期过载温度下运行时间全年不得超过100h 线芯短路温度 不得超过250 (聚乙烯为130 ),持续时间最长不超过2s 井下高压电缆的截面选择 按电缆的电压损失校验电缆截面(见手
12、册下册P352) 公式同低压部分 电压损失不得超过10% 计算应从地面变电所算起至采区变电所母线止 低压防爆开关选择 依据规程,进入采区巷道的用电设备 均需采用防爆型 满足额定电流、额定电压的要求 馈电用总开关和母线的分断开关 局部通风机、一般设备、远方控制和集中 闭锁控制的开关 煤电钻用的变压器开关应选用综合保护器 需控制正、反转机械的开关 采区低压电缆选择 低压电缆的型号及电压等级,要在符合 规程的前提下,根据实际用电设备的要 求、电缆的用途和敷设场所等情况加以确 定 固定敷设的动力电缆应采用铠装铅包纸绝 缘电缆、铠装聚氯乙烯绝缘电缆或不燃性 橡胶电缆 移动式和手持式设备应使用专用的不燃性
13、 橡胶电缆 采区低压电缆选择 选择使用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电 缆 低压电缆严禁采用铝芯 动力用橡套软电缆一般选用四芯 信号电缆要按控制、信号、通信系统需求 决定,并留有备用芯线 橡胶电缆的接地芯线,除用作监测接地回 路外,不得兼做其他用途 一.)电缆截面选择 初选: 正常工作负荷电流应电缆允许持续电流 校验: 正常运行时,回路的电压损失应额定电压的 7%10% 距采区变电所最远、容量最大的电动机(如采 煤机、工作面输送机等)启动时端电压应额定 电压的75% 电缆末端的最小两相短路电流应馈电开关整 定电流值的1.5倍 电缆截面初选(一) 按允许持续电流(见手册下册370页) :空气温度为2
14、5时电缆允许载流量,A :环境温度校正系数, 25时取1,温度越高 值越小,温度越低值越大 :用电设备持续工作电流,A 结论:井下低温条件下电缆可承担高于允许载流 量的持续工作电流 电缆截面初选(二) 用电设备持续工作电流的计算: 两台及以下:取额定电流之和(额定电流计算公式) 采掘机械:取小时容量 三台及以上:使用需用系数计算, 、 的取值、含义同变压器, 为持续工作电流,A (见手册下册370页) 正常运行时回路电压损失校验 回路总的电压损失(参考手册下册371页) :变压器电压损失 :每段低压电缆电压损失 正常运行时回路电压损失校验 回路总的电压损失需满足: 10kV时,电压损失1000
15、V 6kV时,电压损失600V 3.3kV时,电压损失265V 1140V时,电压损失117V 660V时,电压损失63V 380V时,电压损失39V 正常运行时回路电压损失计算(一) 变压器电压损失(见手册下册371页) :变压器负荷的功率因数及相对应的正弦值 :变压器二次侧额定电压,V 正常运行时回路电压损失计算(一) 变压器电压损失(见手册下册371页) :变压器的负荷系数 :正常运行时变压器低压侧的负荷电流,A :变压器低压侧的额定电流,A 正常运行时回路电压损失计算(一) 变压器电压损失(见手册下册371页) :所计算的电力负荷总的视在功率,kW :变压器的额定容量,kVA :变压器的负荷系数