【《某煤矿综采工作面的供电设计案例》7700字】

I某煤矿综采工作面的供电设计案例1.1矿井供电简介1.1.1矿山企业对供电的基本要求安装、运行周期操作方便,投资少、见效快和安装运行周期费用低。矿山由于企业生产经营条件的一些特殊性,对矿山供电供水系统建设有一些特殊要求,具体方法如下:1.保证一个供电系统的安全和可靠性一般来说是要泛指某一个供电装置或设备在一个系统中不间断地进行供电的安全可能性与严重程度。矿山如果暂时停止供电不仅仅是会严重影响到工业生产的效率,而且还很有可能还是会对矿山造成许多人身安全事故和供电设备上的损害,严重的还会直接造成煤山矿井的严重破坏。为了有效地准确保证对大型燃煤矿山的独立电源运行线路连接供电的安全和工作可靠性,供电所的大型独立电源线路连接运行线路设计应尽量减少采用两回路间的大型独立电源线路连接运行线路。2.为了保障供电和输出的电能质量,在充分利用和满足供电的可靠和安全需要的前提下,还应当保障供电的质量,也就是说,供电技术的合理性。良好的功率和电能质量就是指电压的偏移不大于超过其额定值得±5%,频率的偏移也要小于±(0.2-0.5)HZ。由于大量的小功率高频整流和低压可控氧化硅的广泛应用也将导致输配电网系统中交流谐波和电源分量的不断减少,很有可能会直接导致造成一些电力站和供电系统的过度负荷超重,严重时甚至有可能会导致漏电事故。所以必要时候还应考虑采取一些相应的安全技术保障措施可以保证民用电能设备质量。3.保证供电系统的经济性满足以上要求条件下，应要求供电系统简单1.1.2电力负荷的分级按照对电力供电系统可靠性的基本要求不同,一般将不同电力系统负荷强度分为三级,以便在不同供电情况下予以区别正确对待。一级负荷这类停电负荷如果企业若突然暂时出现停电,会直接可能造成整个企业原有生产工艺设备的一个局部严重破坏,或者甚至是企业生产工艺流程紊乱并且经过修理之后恢复困难,企业各个部门的物料运输工作停滞或者甚至是企业出现了大量的工业废品或者甚至是大量的停工减产,因而给整个企业在经济上也会带来了一定的经济损失。例如小型煤矿采用集中式燃煤提运空气装置、大型燃煤矿井采用地面箱式空气压缩机、井筒式空气防冻箱等装置。对于此类型的负载一般来说可以通过使用双回路或者主要是经过解决方案的数据对比分析来进行决定。2.二级负荷这类负荷若突然停电，会造成生产设备局部损坏，或生产流程紊乱且恢复困难，企业部运输停顿或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定的损失。对这类负荷一般采用双回路或经方案对比确定。3.三级负荷凡不属于一二级负荷的用电设备，均列为三级负荷。这类负荷停电不影响生产，对这类设备供电五特殊要求，允许较长时间停电，可单回路供电。1.1.3采区变电所位置的确定1.尽量选择位于低压负荷线路中心,以有效减少其在低压采区线路负载长度和负荷电压上的损失,保证低压采区供电设备的低压供电系统质量。。2.每个开采区最好仅仅建设一个直流变电所,对整个开采区及每台挖掘机的工作区地面全部进行直流供电。如果某一个供电地方的小型变电所不完全符合要求,则政府可在该地下一个供电区段内再规划增设一个小型变电所,初期采用挖掘线路供电,后期由水电回采线路供电。总之,应尽量多地重新修建或少量地增加一种迁移式的大型变电所,以有效地大幅降低大型变电所和办硐室的电力资源综合开拓利用成本。3..变电所通风要求室内通风良好,温度范围不得低于超过附近道路巷道通风温度5ºc。4.设备安装运输需要方便,便于有线电缆运输进出,地质保护条件好,顶板和底板稳定,无任何淋雨积水。1.1.4采区供电对电能的要求用户受电端供电电压允许偏差值为：（1）35kV及以上直流供电对工作电压控制有一定特殊要求的一般用户为额定工作电压的+5%~5%。（2）10kv及以上交流高压并网供电和交流低压并网电力系统用户的输出电压偏差允许输出偏差为电力用户额定输出电压的-7%~+7%。（3）低压照明用户为5%～10%。1.1.5拟定采区供电系统的原则采区高压供电系统的拟定原则；1.双电源线和进线的供电采区所和变电所,应同时设置有双电源线的进线控制开关。2.采区高压变电所的专用高压馈电输出线宜用用户专用的高压开关柜。采区低压供电系统的拟定原则：1保证电力供电安全可靠的规定前提下,力求所用的电力设备电能最省.。2..原则上一台单机启动器用户只能同时控制一台启动设备。3.当一个采区内的变电所使用变压器台数超过一台时,应合理配置分配每台变压器供电负荷。4.变压器最好不要并联运行。5.从设备变电所向各设备配电连接点或其他配电连接点输出到设备用电区及设备间均采用千伏辐射式直流供电,上山顺槽输电运输机组均采用千伏干线式直流供电。6.工作连接面选择靠近两个配电点最大使用工作面电容量时电动机的两个工作面和启动器配电进线装置应尽量选择靠近两个工作面的配电连接点并且平行进行接线。7.供电系统严禁回头供电。1.瓦斯在大型煤掘进喷出后的矿井工作区域,高瓦斯矿井,煤(岩)与瓦斯(矿井排放大量二氧化碳)之间存在一个突出排放区域。在矿井中,掘进喷出矿井局部工作区域及地面的每个专用局部大型专用直流通风风力发电机组都必须同时配备实行三专(其中包括局部专用直流通风供电变压器,专用直流通风供电开关,专用线路)直流通风供电。1.2采区主要设备根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型统计列表如下：表1.1主要设备选型统计列表设备名称设备型号功率(KW)电压V地点滚筒采煤机MG300/700-WD7003300工作面刮板输送机SGZ1000/14002×7003300工作面带式输送机DSJ120/200/3×3153×3151140顺槽转载机SZZ830/2502501140顺槽破碎机PCM1601601140顺槽乳化液泵站BRW-400/31.52×2501140顺槽喷雾泵BPW320/6.3M2×451140顺槽1.3采区负荷计算及变压器容量台数确定1.3.1负荷计算采用需用系数法进行负荷计算1.明确用电设备，额定容量2.查出各组用电设备的需用系数和功率因数3.根据公式进行计算表1.2各组用电设备的需用系数和功率因数设备名称设备容量cos滚筒采煤机7000.7刮板输送机2×7000.7胶带输送机3×3150.7转载机2500.7破碎机1600.7乳化液泵站2×2500.7喷雾泵站2×450.7根据公式计算综采工作面的需用系数：(1.1)计算得：=0.5根据公式：(1.2)进行计算，变电所负荷计算如下：计算变电所总负荷：=2889.291.3.2变压器选择注意的事项变压器设备是交流供电电力系统工程中的主要通用电气设备,对提高供电的稳定可靠性、安全性和使用经济性等都有着重要指导意义。如果电动变压器铜线容量设置选择过大,不仅会致使电力设备维护投资以及费用随之增加,而且电动变压器的最大空载功率损耗也将随之过大,促使交流供电电力系统运行中的最大功率损失因数随之减少,如果电动变压器铜线容量设置选择过小,在长期过负荷或在运行中的情况下,铜线的损耗将随之增大,使变压线圈因为过热而发生老化,缩短电动变压器使用寿命,即不安全又不影响经济。1.3.3移动变电站的确定若一级采区高压变电所的一级供电分区负荷中不设有一级采区负荷(即例如一级采区供电分区高压水泵等)时,则采区变压器供电台数一般不得适当少于两台,以便有效保证采区供电的安全可靠性。电压等级为3300V：采煤机，刮板输送机。电压等级为1140V：胶带输送机，转载机，破碎机，乳化液泵站，喷雾泵站1.电压等级为3300V综采工作面采煤机：(1.3)式中：－变压器供电设备额定功率；－需用系数，=0.5；－加权平均功率因数，按综采工作面，取0.7。根据上述计算结果，本设计选择一台KBSGZY-800/6干式变压器。2.电压等级为3300V综采工作面刮板输送机：(1.4)式中：－变压器供电设备额定功率之和；－需用系数，=0.5；－加权平均功率因数，按综采工作面，取0.7。根据上述计算结果，本设计选择一台KBSGZY-1250/6干式变压器。电压等级为1140的设备：(1.5)式中：－电压等级为1140V的变压器供电设备额定功率之和；－需用系数，=0.5；－加权平均功率因数，按综采工作面，取0.7。根据上述计算结果，本设计选择一台KBSGZY-1600/6干式变压器1.4电缆型号及长度的确定1.4.1计算进行电缆型号和长度选择1.电缆型号选择根据煤矿安全规程的要求，电缆的型号全部选择符合MT818标准的煤矿用阻燃型电缆，参考工矿企业供电第二章电缆型号的选择原则。电缆型号选择如下：由中央变电所到采区变电所的高压电缆，选用MVV22-6/10型煤矿用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套聚氯乙烯护外被层钢带铠装阻燃型塑料电缆；采煤机选用MCDGP采煤机专用低污染高阻燃屏蔽橡套软电缆，采煤机的电缆型号为MCDGP-1.9/3.3型，综采工作面刮板输送机选用MYPT-1.9/3.3型煤矿用移动金属屏蔽橡套软电缆；其他电缆选用MVV22-1.8/3型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套聚氯乙烯护外被层钢带橡套电力电缆。由公式：(1.6)式中：a－系数，橡套电缆取a=1.1；巷道实际长度m。本设计采用橡套电缆，通过计算可得1.4.2选择支线电缆由机械强度初定电缆截面表1.3橡套电缆满足机械强度的最小截面设备名称电缆截面(mm2)设备名称电缆截面(mm2)采煤机组35-50可弯曲刮板输送机16-35胶带输送机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2.5-42.工作电流确定查表得各电缆截面的长时工作允许电流值如下：表1.4长时允许电流主芯线截面4610162535507095长时允许电流（A）36466485113135170205250各支线电缆的实际长时工作电流计算如下公式：(1.7)式中：－电缆过的实际工作电流－需用系数－电缆所带负荷有功功率之和，KW－电网额定电压cos－加权平均功率因数3.电缆横截面积确定(1)采煤机：截面初步确定为35采煤机组电缆中实际长时工作电流：A因为：=135A>=87.48A满足要求，所以采煤机组电缆截面取35mm2。(2)喷雾泵站：截面初步确定为>6喷雾泵站电缆中实际长时工作电流：A因为：=64A>=32.56A满足要求，所以喷雾泵站电缆截面取10mm2。(3)刮板输送机：截面初步确定为70喷雾泵站电缆中实际长时工作电流：A因为：=205A>=174.96A满足要求，所以刮板输送机电缆截面取70mm2。(4)乳化液泵站：截面初步确定为70乳化液泵站电缆中实际长时工作电流：A因为：=205A>=180.88A满足要求，所以乳化液泵站电缆截面取70mm2。(5)转载机：截面初步确定为25转载机组电缆中实际长时工作电流：A因为：=113A>=90.44A满足要求，所以转载机电缆截面取25mm2。(6)顺槽胶带输送机：截面初步确定为35顺槽胶带输送机电缆中实际长时工作电流：A因为：=135A>=111.10A满足要求，所以顺槽胶带输送机电缆截面取35mm2。(7)破碎机：截面初步确定为16破碎机电缆中实际长时工作电流：A因为：=85A>=57.88A满足要求，所以顺槽胶带输送机电缆截面取16mm2。4.高压电缆的选取G1电缆：=262.44A查表可知，选择240电缆可满足此工作条件。G2电缆：=703.62A查表可知，选择三根240电缆可满足此工作条件。电缆选择汇总如下：表1.5电缆选择结果线路G1G2Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7主芯线截面（）240（三根）240351070702535161.4.3电压损失总电网允许电压的损失根据公式：(1.8)(1)电压等级为3300V的电压允许损失=315V(2)电压等级为1140V的电压允许损失=117V式中：－变压器二次侧电压－电缆上的电压2.各电缆的电压损失支线电缆的电压损失按公式：(1.9)式中：－负荷系数；－电缆实际长度，m；－电缆所带负荷，；－电网额定电压，V；Y－电缆导体芯线的电导率，；－电缆截面积，－加权平均效率。表1.6电缆长度计算结果巷道或硐室名称选取电缆长度（m）滚筒采煤机刮板输送机胶带运输机转载机破碎机乳化液泵站喷雾泵站36060+36015+1515151515（1）采煤机的电缆电压损失=32.07V刮板输送机的电缆电压损失=37.41V顺槽胶带输送机的电缆电压损失=10.44V喷雾泵站的电缆电压损失=1.74V乳化液泵站的电缆电压损失=1.38V转载机的电缆电压损失=1.93V破碎机的电缆电压损失=1.93V计算变压器的电压损失变压器的电压损失用公式：(1.10)式中：－变压器额定容量－变压器电抗压降百分数－变压器电阻压降百分数－变压器负荷系数－变压器二次侧电压干式变压器KBSGZY-800/6=66.40V式中：—变压器二次额定电压，V；—变压器负荷系数，=0.625；—变压器额定负荷时电阻压降百分数，==0.56；—变压器额定负荷时电抗压降百分数，==3.96；—变压器额定负荷时阻抗压降百分数，=4。—变压器额定容量干式变压器KBSGZY-1250/6=84.44V式中：—变压器二次额定电压，V；—变压器负荷系数，=0.8；—变压器额定负荷时电阻压降百分数，==0.52；—变压器额定负荷时电抗压降百分数，==3.97；—变压器额定负荷时阻抗压降百分数，=4。—变压器额定容量干式变压器KBSGZY-1600/6=31.58V式中：—变压器二次额定电压，V；—变压器负荷系数，=0.87；—变压器额定负荷时电阻压降百分数，==0.5；—变压器额定负荷时电抗压降百分数，==3.97；—变压器额定负荷时阻抗压降百分数，=4。—变压器额定容量干线电缆电压损失根据公式：(1.11)计算：=90.68V=68V5.满足电压损失的最小截面(1.12)式中：－负荷系数－电缆所带负荷，Kw－电缆实际长度－电网额定电压Vr－电缆导体芯线的电导率m/(Ωmm2)－干线电缆的电缆损失V－加权平均效率满足干线电缆电压损失的最小截面=40.84=1.83所以满足干线的电缆G1最小截面为96.54，满足干线G2最小截面为90.7。1.5采区高压开关柜的选择1.5.1采区高压开关柜的选择原则1.根据《煤矿安全规程》中的相关标准规定,矿用大型高压石油隔爆型阻燃开关式及高压井底石油沼气配电箱主要特别适用于装有高压油与煤(岩)与高压石油井底沼气突出的高压石油沼气矿井及高压煤焦油井底主要直流电源变电所及所有主要交流电源变电所中,所以矿用高压石油配电箱的隔爆开关式矿用高压控制箱及高压保护箱对装有高压油与煤的柴油电动机及所有交流电源变压器均特别适用。2.选择长期高压直流开关时,除了要考虑是否使用高压场合外,其额定直流电压必须达到符合井下长期高压工作电网的额定直流电压控制等级,额定直流电压的值应不得小于所需要控制的长期高压工作时的电流。3.高压开关作为一种选择性电源而进行工作时,其高压开关的低频短路容量一般应小于一个变电所的真正高压开关低频短路容量。1.5.2选择计算公式及选择条件负荷长期工作电流：=271.03(1.13)式中：－长期工作电流－受控制负荷计算容量，KVA－电网额定电压，KV根据负荷的长时工作电流271.03A，可选择BGP9L-6G智能隔爆真空开关。1.6矿用低压隔爆开关选择1.6.1矿用低压隔爆开关的选择原则1.矿用普遍性的开关与停车使用位于无煤或沼气、煤尘污染引起的煤气爆炸危险严重地区的井底矿井以及位于无煤或沼气较为突出危险地区的井底矿用停车场主要在于通风巷内。矿用增安型自动开关特别适用在下水井底部的停车场以及主要的出入口和可进入排风巷、通风巷和小径巷的入口硐室。2.在用户选择矿用高压隔爆型沼气开关时,它不仅可广泛适用于废煤处理高度沼气突出地区矿井的各个重点地方及其他地区存在大量沼气和其他煤炭等灰尘的大爆炸高度危险地区矿井的沼气开采重点区域,回风巷以及其他大型采掘机的作业面。矿用材料本质安全型并行开关和矿用本质隔爆式的并行矿用本质安全型并行开关的区别适用范围矿用隔爆式并行开关。3.在矿业设计中应当选用一个矿业控制高压电源隔爆线路启动控制开关时,其额定负载电压一般是指应该在小于或超过等于被矿业控制高压线路的额定负载电压,其最大额定电流一般应该分别是指在大于或超过等于被矿业控制高压线路的整定负载长度和时间内最大实际整定运行负载电流,同时还必该应根据矿业设计控制线路的实际需要情况来正确选择过载电流短路保护器和继电器的一个最大整定运行电流的计数值。1.6.2根据电缆长时工作电流选择低压开关表1.7各设备隔爆开关型号列表名称型号长时工作电流（A）开关型号电压备注滚筒采煤机MG300/700-WD87.48QJZ-1603300刮板输送机SGZ1000/1400174.96QJZ-200/1140SQJZ-1603300转载机SZZ830/25090.441140胶带输送机DSJ120/200/3×315111.10QJZ-1601140顺槽破碎机PCM16057.88QJZ-651140乳化液泵站BRW-400/31.5180.88QJZ-200/11401140喷雾泵站BPW320/6.3M32.56QJZ-6511401.7真空磁力起动器的选择1.磁力启动器的额定电压一般应为大于或等于被控制电动机的额定容量,其最高额定容量电流宜为大于或等于被控制电动机的额定容量。同时还要根据过流保护的需求对过流保护所使用的继电器进行选择合理的整定电流。2.磁力驱动电机快速启动出口控制器用于进口电源输出控制线及开关电源出口控制线上的一个喇叭最大最小口径必须满足能够同时符合一个接在连接线的接线头和电缆的最大外径及其尺寸大小要求,并且一个最大口径喇叭最小口径内只允许能够同时连接一条连在接线上的电缆。3.工作传动机械不一定要求本身带有大负荷才能改变磁力旋转启动方向,可考虑选用一种不可逆的小型磁力旋转启动器。4.磁力电源启动器必须配有具备良好的馈电隔爆保护性能及可靠地自动短路和馈电保护装置,对设备使用周围环境的保护要求与使用隔爆自动短路馈电保护开关相同。表1.8各设备磁力启动器型号列表名称型号长时工作电流（A）启动器型号电压备注滚筒采煤机MG300/700-WD87.48QJZ-160/33003300刮板输送机SGZ1000/1400174.96QJZ-200/33003300转载机SZZ830/25090.44QJZ-160/11401140胶带输送机DSJ120/200/3×315111.10QJZ-160/11401140顺槽破碎机PCM16057.88QJZ-65/11401140乳化液泵站BRM-400/31.5180.88QJZ-200/1140S1140喷雾泵站BPM320/6.3M32.56QJZ-65/114011401.8保护装置的整定计算1.1.1保护装置动作值的整定计算保护单台或同时启动的多台电动机支线1.过载保护过负荷保护的整定的电流：=240A(1.14)式中：－过载保护的动作电流值，A－单台或同时启动多台电动机的额定电流，AQJZ-160/1140型启动器的过负荷保护装置，按时钟电流整定法可精确整定在181A，所以其实际整定值也为181A。2.短路保护其短路保护的实际整定值为：=181×8=1448A(1.15)=1448A>=742.3A式中：－短路保护的动作值，A－单台或同时启动的多台电动机的额定电流，A3.校验灵敏度经上述计算结果可得：1.5，满足要求。1.1.2移动变电站低压侧自动馈电开关整定过负荷保护装置按保护变压器过负荷整定，其整定电流为：移动变电站低压侧采用的是QJZ-400/1140S型隔爆真空自动馈电开关额定电流为400A，其过载保护的整定围为0.4～1倍的开关的额定电流，因此将过载整定电位器调在0.96倍额定电流的位置，此时过载负荷保护的实际整定值为：=0.96×400=384A(1.16)短路保护的整定值为：181×8=14