10第十章电气Word文件下载.docx
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第二节电力负荷
根据用电负荷统计计算,一号井用电设备总装机台数257台,其中工作台数243台;
设备安装总容量为16094.6kW,其中工作容量为13778.6kW。
一、百灵煤矿新设计负荷
有功负荷:
P1=6864.05kW;
无功负荷:
Q1=5224.56kVar;
视在计算容量:
S1=8626.51kVA;
自然功率因数:
COSφ=0.8;
矿井吨煤耗电量:
19.6kWh/t。
二、百灵煤矿现有负荷
P2=3000kW;
Q2=1859.23kVar;
S2=3529.4kVA;
功率因数:
COSφ=0.85。
三、矿井负荷总计
矿井负荷总计为:
设备安装总容量为16094.6kW;
工作容量为13778.6kW;
有功计算负荷:
P=9321.9kW;
无功计算负荷:
Q=3542.08kVar(无功补偿3320KVAR后);
S=9972.17kVA;
COSφ=0.935;
附:
矿井电力负荷统计表10-2-1。
第三节送变电
一、矿井供电电源
二、送电线路技术特征
1、气象条件:
最高温度;
40℃,最低温度;
-30℃,最大风速;
30m/s,年平均温度;
10℃,复冰厚度;
5mm。
2、导线型号及杆型:
35kV双电源线路导线型号为LGJ-95。
并在线路起端和终端各架设1.5公里的避雷线,避雷线型号GJ-35。
架空线路电杆选用钢筋砼预应力杆(或铁塔),杆型选用门型杆(或双回路铁塔)。
三、矿井35/6kV变电所
由于百灵煤矿地处半沙漠的荒原丘陵地带,风沙较大,为保正矿井供电可靠性,减少风沙灾害对煤矿供电的影响,在工业场地建矿井楼内(二层)35/6kV变电所一座,设SF10-10000/35/6.3kV(SFZ11-10000/35/6.3KV),10000kVA主变两台。
正常两台同时工作,负荷率为50%。
一台事故情况下,负荷保证率为100%(含矿井现有负荷)。
35/6kV变电所主接线为全桥接线,单母线分段。
35kV设备布置在二层,6kV设备、控制室、电容器室布置在一层,主变压器布置在楼外。
35/6kV变电所供电系统图及变电所平面布置图见附图:
C1050(G)-253-1、C1050(G)-253-2、C1050(G)-253-3。
由于工业场地内低压用电负荷较大,且用电设备分散,为保正低压用设备的供电质量,需要在工业场内另建6/0.4kV变电所一座,内设SCB10-630/6/0.4Kv(SCB11-630/6/0.4Kv)变压器两台,以满足工业场地内低压设备的用电负荷,见附图:
C1050(G)-254-1。
由于矿井内用电设备自然功率因数偏低,故在6kV侧装设2套CETBB-6.3-WB(ZYTBB6.3-300AK/1200AK)型高压无功动态自动补偿装置,由微机动态控制器控制串连感性可调电抗器,以调整电容器的无功补偿容量,视线对变电所无功功率进行动态补偿。
同时在0.4kV母线设二台GGJ2无功自动补偿屏对低压侧无功功率进行补偿。
两变电所总补偿容量为3320千乏,补偿后的功率因数为0.925。
因本次初设修改时将新建的锅炉房移在已有的锅炉房旁,距工业场地6/0.4kV变电所较远(约500m),设计在锅炉房旁设户外预装式变电站一台,考虑到已有锅炉房的供电,内设250(315)kVA(SQ-315/6)变压器一台,锅炉房第二回路电源取自工业场地6/0.4kV变电所供电。
矿办公大楼和单身公寓区设315kVA户外预装式变电站一台。
因矿井通风机、矿井瓦斯抽放泵站、长距离皮带输送机、圆形堆煤场设在风井场地,故在风井场地建6/0.4kV变电所一座,以6kV向主通风机、瓦斯抽房泵站供电,以0.4kV向皮带输送机、圆形堆煤场等低压设备供电。
供电系统见附图:
风井场地距工业场地35/6kv变电所约1.5km,电源线路采用架空线路,双回电源线路的导线截面为LGJ-70,线路长度约1.5km。
供电系统短路电流计算:
阿拉善供电部门提供的矿山(宗别立)110kV变电所35kV母线短路电流如下:
名称
短路电流
(kA)
运行方式
贺巴线送电
乌四线送电
35kV母线
6kV母线
矿山110KV变电站
最大运行方式Id
1.7899
8.5503
2.7768
12.0281
最小运行方式Id
1.7471
8.3831
2.5243
11.2014
根据阿拉善供电部门提供的矿山(宗别立)110kV变电所35kV母线系统短路电流,计算到百灵煤矿35/6kV变电所35kV和6kV母线系统短路电流,短路容量为:
短路电流Id
(KA)
百灵
煤矿35/6kV变电所
1.5663
4.738
2.273
5.64
1.534
4.686
2.102
5.45
最大运行方式Sd
100.38
51.69
145.6
61.5
最小运行方式Sd
98.29
51.14
134.7
59.47
为防止6kV系统单相接地时,单相接地电容电流产生的弧光过电压,在变电所6kV两段母线上设有消弧、过电压保护装置,对单相间歇性接地产生电弧过电压进行抑制。
所用电:
在35kV室和6kV室设有35/0.4kV和6/0.4kV50KkVA所用电柜各一台,以满足变电所操作、控制保护、及照明全部用电负荷。
操作电源:
变电所为直流操作,在控制室设GZD32-65AH/220V免维护式直流屏一套,供变电所控制及保护用。
防雷与接地
防雷:
在35/6kV变电所内设3支塔式避雷针,针高H=30米,在风井6/0.4kV变电所设1支塔式避雷针,针高H=25米,做为和变电所的防雷保护。
接地:
变电所接地采用网格式接地,其接地电阻不大于1欧。
第四节地面供配电
一、地面供电系统
矿井内6kV用电设备均由35/6kV变电所6kV母线供电,0.38kV用电设备均由工业场地和风井场地内6/0.4kV变电所供电。
根据《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)规定,矿井主通风机房、矿井瓦斯抽放泵站、井下主排水泵为一级用电负荷、为双回路电源供电。
主井提升皮带机、副井提升机房、压风制氮、地面生产系统等均为二级用电负荷,为双回路供电。
除风井电源线为架空线路外,其余由变电所到各用电设备的馈出电源线路,全部采电缆线路,其敷设方式为电缆沟和直埋地敷设。
场地内道路设高压钠灯照明,由10/0.4kV变电所0.4kV母线照明回路馈出。
二、矿井主要生产环节的配电及控制
1、矿井主斜井带式输送机的配电与控制
(1)配电
根据《矿山电力设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)及《煤矿安全规程(2006)》的规定,矿井主斜井驱动机房为一级负荷;
故本矿井主斜井驱动机房的高、低压电源均采用双电源电缆进线,其双电源引自矿井地面35/6变电所高、低压的不同母线段。
高压部分选择9台GZSY(GP)型固定式高压真空配电装置,担负驱动机房双电源进线、联络及为电动机馈电的功能;
三台驱动主电机采用定子回路加电抗器的降压起动方式;
开关柜具有电压、电流测量及欠压、过流、进线联锁以及CT8电动操作机构。
低压部分选择2台GGD型低压开关柜,为驱动机房的低压负荷及照明、插座提供电源。
(2)控制
根据主斜井带式输送机的工艺配置,结合其大功率、长运距、单机控制的特点,本次设计为主斜井带式输送机选择1套KJ2002型胶带输送机微机防爆电控成套装置。
本装置具有带式输送机沿线起动预告及自动开车的功能;
具有与带式输送机之间、与给煤机之间的电气联锁,实现正常的起停控制;
本装置设有急停闭锁、跑偏、打滑、纵向撕裂、堆煤、断带、烟雾、超温洒水等多项保护装置,并具有对位信号显示及声光报警功能;
通过电控装置的正常工作,可确保带式输送机的可靠运行。
本次设计在驱动机房设置上位监控计算机,该机具有直通矿井调度网络的TCP/IP以态网通信接口,能与矿井调度室进行计算机联网,把带式输送机的运转情况及有关参数及时传递给矿井调度室,通过矿井调度的网络系统,矿领导及相关人员能及时了解主斜井带式输送机的运转状况。
2、副井绞车房配电及控制
根据《矿山电力设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)及《煤矿安全规程(2006)》的规定,矿井副井绞车房为矿井一级负荷;
故本矿井副井绞车房的高、低压电源均采用双电源电缆进线,其双电源引自矿井地面35/6kV变电所高、低压的不同母线段。
高压开关柜、整流变压器、低压进线柜及整流柜等电控设备均由电控厂家成套供货。
绞车房内设置配电间,配电间内设置高压开关柜、整流变压器、低压开关柜等电器设备。
绞车房内设置控制设备间,控制设备间内设置控制柜、整流柜、励磁柜、切换柜、PLC柜等成套的电控设备。
根据提升工艺专业的提升设备选型、《煤矿安全规程》及《煤矿地面提升系统设计规范》(MT5021-1997)的具体要求,红沙岗一号井副井绞车房控制设备选用直流电控系统。
该系统选用PLC及先进的网络化控制技术,对副井提升机的直流电动机的起动、加速、等速、减速、爬行、停车及换向等各环节进行有效、可靠的控制,并具有《煤矿安全规程》中规定的提升机所必要的电气保护与连锁功能。
3、矿井通风机配电与控制
根据《矿山电力设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)及《煤矿安全规程(2006)》的规定,矿井主通风机房为一级负荷;
故本矿井通风机房的高、低压电源采用双电源电缆进线,其双电源引自风井场地6/0.4kV变电所高、低压的不同母线段。
矿井主通风机的特点为全天候运行,为矿井的耗电大户;
本次设计考虑到矿井建成后的增效节能,通风机电动机选择变频调速的控制方式,可通过井下所需风量的大小,自动调节电动机电源频率,进而改变电动机的速度,达到变频调速及节能的目的。
本次设计,在通风机房内设置配电及电控间;
选择6台KYN28型高压开关柜,2组变频组合柜(每组变频器为650kW),担负2台主通风机的开、停及变频调速的控制。
通风机的配电及控制采用灵活配置;
一般情况下,风机在变频调速的方式下节能运行;
检修或故障状态时,通过手动操作,可短接变频器,风机在配电方式下安全运行。
4、地面生产系统配电与控制
根据《矿山电力设计规范》及《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)的规定,矿井地面生产系统为二级负荷;
故本矿井地面生产系统低压电源采用双回电缆进线,其电源引自工业场地地面6/0.4kV变电所380V的不同母线段。
本次设计,在地面生产系统内设置配电间;
配电间内选择8(10)台GGD型低压开关柜,担负矿井地面生产系统二回低压进线、联络及上仓胶带输送机、除铁器、筛分设备、配仓胶带机及犁式卸料器等设备的配电。
根据机选专业的工艺配置及国家对地面生产系统设计的有关要求,在地面生产系统内设电控间,电控间内配置1套生产系统集中控制系统。
该系统由操作台、工控机、打印机、大屏幕显示器、电源箱及主控柜等硬件设备组成;
该系统以PLC为控制核心,工控机为人机界面,组成PLC集中控制系统,对地面生产系统内的被控设备按不同的工艺要求进行顺序逻辑控制,从而实现全系统逆煤流起动、顺煤流停止,达到自动控制的目的。
该系统同时具备集中控制、单机控制的功能;
即在各设备附近设置就地控制箱,在调试、检修和应急的情况下,可通过就地控制箱对单台设备进行起停控制,从而最大限度的满足生产需要。
该系统还可在工控机中设立TCP/IP以太网卡,为地面生产系统纳入矿调度室提供通信接口,把地面生产系统的运转情况及有关参数及时传递给地面调度室,通过矿井调度的网络系统,矿领导及相关人员能及时了解地面生产系统内各台被控设备的运转状况。
5、锅炉房配电及控制
根据《矿山电力设计规范》及《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)的规定,矿井锅炉房内2台4吨以上蒸气锅炉便为二级负荷;
本矿井锅炉房已有2台4吨锅炉,本次设计新增2台6(10)吨蒸气锅炉,故低压电源采用双回电缆进线,其电源引自矿井地面35/6kV变电所的380V母线段。
本次设计,在锅炉房内设置配电间;
选择4台GGD型低压开关柜,担负锅炉房内低压进线、联络、2台锅炉控制箱、水泵及锅炉热工仪表装置的配电。
2台锅炉控制箱随锅炉成套带来;
通过锅炉控制箱的电气闭锁,实现锅炉开机时先开引风机,后开鼓风机;
锅炉停机时,先停鼓风机,后停引风机的顺序控制。
根据暖通专业的工艺配置及国家对锅炉房设计的有关要求,在锅炉房内设电控间,电控间内选择1套2台6(10)吨蒸气锅炉的热工仪表控制装置;
该装置在炉膛内设置热电偶、在引风机设置电动执行机构,通过该装置的闭环控制系统,使锅炉的运行工况达到省煤、节能及高效的目的。
6、井下主排水泵配电及控制
主排水泵为高压6kV设备,共3台,功率为560kW(630kw);
高压配电起动装置设在井下中央变电所内。
考虑矿井水泵的特殊性,为确保排水安全可靠、操作简单的原则,主排水泵采用定子回路加电抗器启动方式,水泵房内设有就地操作箱。
水泵房内设设备开停及水仓水位进行监测,以确保主排水泵的正常工作。
第五节井下供配电
一、井下负荷及下井电缆
百灵煤矿井下负荷见表10-5-1。
正常涌水时:
Pj=2941kW;
Qj=2618kVar;
Sj=3937kVA;
根据矿井的负荷计算,本矿井采用6kV下井供电;
下井电缆选用煤矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装电力电缆;
电力电缆为:
MYJV22-6000、3×
300、1.2km,共二回;
由副斜井(行人副斜井)下井,引至井下中央变电所。
根据《煤矿安全规程》规定,当一回电缆故障时,另一回电缆能担负井下全部负荷。
二、井下变电所接线系统及设备选型
1、井下变电所接线系统
百灵煤矿井下分别设一个6kV中央变电所及采区变电所。
井下中央变电所的二回6kV电源引自矿井工业场地35/6kV变电所6kV母线的不同母线段;
中央变电所内母线分段,分裂运行;
变电所内设一台KBSG-500/6、6/0.69kV(2台KBSG-400/6)变压器,担负井底岩巷掘进、充电硐室、清仓绞车及照明等低压负荷用电。
井下中央变电所以两回6kV向采区变电所供电,两回6kV电缆选用煤矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装电力电缆;
电缆型号为:
MYJV22-10000、3×
185共二回。
采区变电所内设二台KBSG-315/6、6/0.69kV(一台KBSG-315/6、6/0.69kV两台KBSG-800/6、6/0.69kV)变压器,担负中巷及区段皮带机、轨道绞车、照明等低压负荷。
百灵煤矿井下供电电压为:
6kV、1140V、660V及127V。
井下工作面顺槽、综掘工作面均采用KBSGZY型矿用隔爆型移动变电站供电。
2、井下电气设备选型
该矿井为高瓦斯矿井,为确保矿井安全,井下所有电气设备均采用矿用隔爆型设备。
井下中央及采区变电所的6kV高压配电设备选用PJG43-6(PBG)型矿用隔爆型高压真空配电装置;
变压器选用KBSG型矿用隔爆干式变压器;
低压馈电开关选用BKDZ(BKD)型矿用隔爆智能型馈电开关。
井下三台560kW(630kw)主排水泵采用定子回路加电抗器启动方式。
井下40kW及以上用电设备的控制开关选用BQD(DKBG)型矿用隔爆真空磁力启动器,其余选用QC83系列矿用隔爆磁力启动器。
移动变电站均选用KBSGZY型矿用隔爆移动变电站;
为减少综采采煤工作面的故障率,确保长时间、高效率、高质量的供电,特选用KJZ型8-11回路的防爆组合开关。
三、井下供配电系统、井下接地、固定照明及供电方式
1、井下供配电系统
井下供配电设备均采用矿用隔爆型;
井下中央变电所向采区变电所、综采工作面、综掘工作面为6kV高压供电;
其它配电点均为660V(660V/1140V)低压供电。
掘进工作面的局部通风机采用“三专二闭锁”方式配电,其线路的馈电开关具有选择性漏电保护装置,并能实现风电、瓦斯闭锁。
井下高压电缆采用MYJV22-6kV煤矿用阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆;
低压电缆选用MYP-0.66/1.14、MCP-0.66/1.44、MYQ-0.3/0.5、MZ-0.3/0.5型煤矿用阻燃橡套电缆。
井下供电系统图见附图C1050(G)-212-1、C1050(G)-212-2。
2、井下接地系统
井下接地主接地极设置在主排水泵房的主、副水仓中(主、副水仓各设一块),接地极采用面积不小于0.75m2的镀锌钢板。
各配电点均设置局部接地极,并通过电缆接地芯线、机电硐室内的接地母线与主接地极可靠连接并形成不间断的井下接地网。
井下接地网上任意一点测得的电阻值,不得大于2Ω。
3、井下照明
主、副斜井、井下车场、工作面运输巷及机电硐室均设置固定照明,照明电源就地取自各配电点。
照明灯具采用KBY-20矿用隔爆型荧光灯;
井下火药发放硐室采用KBb-60矿用隔爆型白炽灯;
采煤工作面照明灯具采用KBY-62矿用隔爆型荧光灯。
照明干线与支线采用MY-0.38/0.66煤矿用阻燃橡套电缆。
第六节监控与计算机管理
一、矿井安全、生产监测系统及井下人员监测系统
1、矿井安全、生产监测系统
百灵煤矿年生产能力1.8Mt/a,属高瓦斯矿井,煤尘具有爆炸危险性,不易自燃;
为提高矿井的管理水平,确保矿井安全,本次设计选用一套KJ95(KJ160N)矿用安全、生产监控系统。
该系统对井下生产环境以及各主要生产设备运行状态进行实时数据采集、传输、显示、记录,使有关人员能够及时、准确、全面了解井下环境状况,达到对各类灾害的早期预测;
一旦发现有瓦斯超限立刻声光报警,并切断相关设备电源,防止事故的发生。
该系统具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁的全部功能。
该KJ95(KJ160N)型矿井安全监控系统在地面设中心站:
中心站内设主机二台(其中一台热备)、打印机一台、调制解调器二台(其中一台备用)、UPS稳压电源一台、显示终端、图形终端等辅助设备。
监测主电缆沿主斜井引至井下,经分线盒后引至井下各监测分站。
本矿井地面、井下共设14(7)台监测分站。
地面在35kV变电所、主井驱动机房、副井绞车房、压风制氮机房及风井通风机房设置电源监测、负压及设备开停传感器,主要监控地面主要生产环节的各种生产参数和主要设备的运行状态。
井下设瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压、烟雾、水仓水位、煤仓煤位、风门及设备开停传感器;
主要监测井下各种有害气体、环境参数及主要生产环节的设备运行状态。
各类传感器的布置位置、种类及数量见表10-6-1
传感器布置数量汇总表
表10-6-1单位:
个
序号
传感器名称
数量
布置位置
装备
备用
合计
1
高低浓度瓦斯
18
6
24
采、掘工作面、测风站
2
低浓度瓦斯
15
4
19
3
烟雾
37
12
49
采煤工作面、井筒、顺槽
CO
25
7
32
煤巷、采煤工作面、井筒
5
温度
10
13
煤巷、采煤工作面
风速
工作面回风巷、测风站、风硐
压差
回风石门、风硐
8
风门开关
风门安装点(通道)
9
局扇开关
11
局扇安装点(掘进)
硫化氢
采、掘工作面
煤位
井上、下各煤仓
水位
主、副水仓
2、井下人员监测系统
为提高矿井的科学管理水平,提高矿井抵御灾害的能力,尤其是提高矿井出现灾害时迅速找人、救人的能力,该矿井配置一套人员监测系统。
该系统在井口、井下及一些重要巷道、硐室设置无线人员监测站,通过每人携带的无线编码发射器实时监测下井人员数量、位置状况。
人员监测系统可与KJ95(KJ160N)系统共用一根下井电缆
其系统为KJ251B。
3、工业电视系统
本次初步设计,在百灵煤矿配置一套KJ32型煤矿工业电视系统。
该系统具备低照度摄像和光纤传输两项重要技术,可不受电磁干扰,传输两端完全绝缘,进行高清晰度、长距离的视频传输。
解决了煤矿工业电视系统环境照度低、传输距离远,须防爆等问题。
在地面大门、主井驱动机房、副井井口等一些重要场所采用一体化带夜摄功能的彩色摄像机;
地磅房外运采用矿用本安型光纤摄像仪;
井下副井井底、工作面采煤机、皮带机头等重要场所采用矿用本安型光纤摄像仪;
该摄像仪以光信号直接输出,经光缆把视频图像无中继传输到调度室。
该系统设置在KJ95(KJ160N)型矿用安全、生产监测系统的地面中心站内;
配置了16台29英寸纯平彩色及1台DLP大型显示屏,组合成电视墙。
纯平彩色用于工业电视信号24小时显示,投影机主要用于计算机信号显示,兼顾工业电视信号的分割、放大等显示。
二、计算机管理系统
1、计算机管理系统功能
为使矿井顺应计算机技术的发展,解决信息需求,本矿井设置计算机管理系统;
该系统包括信息管理、综合决策支持及物业管理系统。
该系统在领导决策层、生产经营管理层和数据接口层三个层面上为矿井提供信息服务。
系统功能为:
实现计划、生产、财务、供应、设备、安全、劳资和人事等项业务的现代化管理,用计算机完成制定计划
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- 10第十章 电气 10 第十