第六章采区供电设计.docx
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第六章采区供电设计
第六章 采区供电设计
一、采区变电所位置的选择
采区变电所的位置一般设在两条采区上山之间,在特殊情况下,也可以设在其它合适的地方,采区变电所的位置应遵循下述原则:
1、应尽量靠近采区用电设备的负荷中心;
2、顶底板条件好,且无淋水及地质构造影响;
3、通风条件好、设备运输方便,且进出线易于敷设。
二、确定供电电压及供电方案
1、采区及设备的供电回路确定
采区用电设备的供电回路数,决定于用电设备的负荷等级。
采煤工作面或掘进工作面的所有机电设备,如果由于某种原因对它们停电,仅仅对产量有所影响,而不会引起人员生命发生危险等重大事故,此时,可采用单回路供电。
对于采区变电所的电源进线回路数要通过分析决定,如果一个矿井的采区较多,那么某一采区停电一段时间,对整个矿井的产量影响并不大,对这样的采区供电时,采用一路电源的供电系统便可满足要求了,不需要设置备用电源。
对于采用综合机械化采煤的矿井,如果仅设置一个或两个采煤工作面就能完成全矿的计划产量,频繁停电,必将影响全矿生产任务的完成,因此对这类采区供电时,便可考虑设置备用电源,采用双回路或环形供电系统。
对采区中的每一台机电设备来讲,如果停电,仅局部影响生产,采用一路电源对它们供电即可。
对于个别设置了地位十分重要的分区水泵的采区,由于这样的水泵属于一类负荷,如果它和采区机电设备由同一个采区变电所供电,那么对这样的采区变电所供电时,必须设置备用电源,而且由采区变电所对这些水泵供电时,也必须采用双回路或环形供电系统。
2、供电电压等级的确定
目前,在采区供电设计中,采区变电所的入线电压,一般采用6000V。
对出线电压,380V的电压已逐步淘汰。
由于设备的功率越来越大,为了减少线路的电能损失,一般在660V与1140V电压之间。
对于功率较大的设备,要尽可能选用1140V的电压等级。
对一般功率的设备,要视具体情况而定。
部分大型现代化矿井综采工作面电牵引采煤机组已使用3000V电压。
三、负荷分析与统计
为了正确地设计一个新采区供电系统,首先必须对采区的负荷情况进行全面分析,其内容包括:
用电设备的名称、数量、电压等级、功率、功率因数、负荷系数等有关参数,另外还要了解用电设备在采区的分布情况以及相互之间的关系、每台设备工作地位的重要性和它们对供电的要求等。
1、采区机电设备布置图
在全面分析用电设备的前提下,画出采区机电设备布置图(说明书插图,参见《矿山电工学》P292的附图),或绘在采区巷道布置图上。
为了清楚起见,图中有关机电设备标出1、2、3、4等序号,在图外则应注明相应序号所代表的机电设备名称。
2、采区负荷统计表
在采区机电设备布置图的基础上,作出采区负荷统计表,表6-1给出了一个采区负荷统计表的实例,有关机电设备的电气参数可参阅表6-2~6-16。
四、供电方案设计
1、供电电压及供电方式的选择
当采区变电所的位置选定以后,对采煤工作面的供电方式一般应遵循下述原则:
a.对综采工作面的用电设备应采用1140V及以上电压供电,且在工作面的回风巷或进风巷设置移动变电站。
b.对普采工作面尽可能采用1140V电压供电,在技术条件允许的情况下,可由采区变电所直接供电。
也可在工作面回风巷或进风巷设置移动变电站。
c.对炮采工作面,除特殊情况外,一般不设置移动变电站,可采用1140V或660V电压供电。
如果需要,也可同时采用两种电压供电。
2、供电方案选择
供电方案选择是采区供电设计中最重要的一个环节。
本节主要解决两个问题:
①合理的供电路线及负荷分组;
②选择技术、经济上合理的变压器容量。
在确定供电方案时应遵循《煤矿安全规程》的有关规定。
供电方案应从采区生产技术条件、负荷分布条件、供电距离等因素进行综合考虑,进行合理的方案分析,可选两种方案做出技术分析比较(不用做经济比较)。
采区供电方案选择的例子可参阅《矿山电工学》P229~301的有关内容。
在设计中,对高沼矿井应选用KSGB型隔爆干式变压器。
对低沼矿井,也应优先选用该型号的变压器。
当容量受到限制时,低沼矿井也可选用KSJ或KS9系列的变压器。
采区变压器的有关型号、技术参数可参阅表6-17。
五、采区供电系统拟定及负荷计算
1、采区供电系统拟定的基本原则
(1)在技术上合理的前提下,尽量减少开关、电缆的使用量,并且尽可能由一台变压器向一个生产环节的机电设备供电。
(2)当采区变电所控制有高压水泵或变压器在四台以上时,因其已处于对矿井安全及生产有重要影响的地位,故应设两趟电源进线,及设电源断路器。
(3)在对产量较大的综采工作面或下山排水设备进行供电时,应尽量采用双回路高压电源进线、两台及两台以上的变压器,使得当一趟线路或一台变压器发生故障时,另一线路或另一台变压器仍能保证主要生产系统的正常进行及排水供电。
(4)变压器应采用分列运行,一个开关只能控制一种用电设备。
(5)采区内局扇的供电方式及控制应符合有关安全条例的技术规定。
2、采区供电系统图的绘制
根据本章前述的计算及原则,进行采区供电系统图的绘制。
最后将绘制的系统图以插图的形式附于说明书中。
3、采区实际负荷分组计算
采区的负荷计算采用需用系数法,用需用系数法求取计算负荷的基本公式为:
Sb=
(6–1)
式中:
Sb——一组用电设备的计算负荷,kVA;
——具有相同需用系数
的一组用电设备的额定负荷(功率)之和(不包括备用设备),kW;
——需用系数(见附表6-6);
cos
——一组用电设备的加权平均功率因数。
cos
= (6-2)
六、采区动力变压器及移动变电站的选择
1、采区动力变压器的选择
根据式6-1计算得出的分组负荷容量进行变压器型号选择,最终选择出的变压器容量应大于该组用电设备的计算负荷。
2、移动变电站的选择
移动变电站的选择,包括位置选择及设备选型。
移动变电站的位置选择,一般放在工作面的上、下风巷内。
应主要考虑下述三方面:
①所处巷道内便于运输、顶底板条件良好、无淋水。
②尽量靠近大的用电设备,有条件的情况下,尽可能与液压泵站联合布置。
③距离采区变电所尽可能近,以减少高压电缆长度。
移动变电站一般采用6000V高压入线,其出线电压等级有:
1140V、660V、380V、127V等。
目前我国已生产成套的移动变电站设备,可参考表6-21设备选型。
七、供电系统中高压配电装置的选择
采区变电所内高压配电箱的选择,一般以额定电流进行计算选型即可,其计算步骤如下:
①额定电压均选定为6kV
②配电箱的额定电流应大于所控制设备的最大长时工作电流:
即:
(6-3)
式中:
——所控制的设备(除高压电机外,一般是变压器)的最大长时工作电流(额定电流)A;
——所控制变压器的额定容量,kVA;
—变压器的高压侧电压,kV。
根据式6-3计算得出
值,参阅表6-22型号的高压配电箱。
八、低压开关及保护装置选择
1、选择的基本原则
遵循《煤矿安全规程》,采区巷道及采掘工作面的低压开关和电气设备,一律应为隔爆型、本质安全型或隔爆兼本质安全型。
低压电器设备的具体选择原则为:
(1)用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符。
开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流。
(2)作馈电用的总开关或分路开关,应选用DWKB系列自动馈电开关(见表6-24)
(3)对综合机械化采区和高档普采工作面,均需配备保护齐全的660V或1140V成套电气设备。
(4)直接控制电动机或其它动力设备的开关,应选用隔爆型磁力起动器,其具体结构、型号应分别根据工作机械及控制方式而定。
2、控制起动器的选择:
(1)对需要远方控制的生产机械,如采煤机、截煤机、装岩机、输送机等,均应从QC83、QC810或QC815、QCS83、QCKB30或DQBH等型号的磁力起动器中选取,或选用DQZBH系列的真空磁力起动器。
(2)对不需经常远方控制或不经常起动的生产机械,如局扇、照明设备等,应选用QSS81系列或CH—15型带熔断器的开关;作短路保护用(见表6-29)。
(3)对需经常进行远方控制正、反转的生产机械,如刨煤机、回柱绞车、调度绞车等,应选用QC83—80N、QC815N及新系列QCKB30—12N系列等可逆磁力起动器。
(4)对需集中联锁控制的机械,如输送机、采煤机组与可弯曲刮板输送机等,应选用QC83、QC810或QC815等系列的磁力起动器。
(5)对向电钻供电的开关,一般应选用BZ80、ZZ80或KSGZ型电煤钻变压器综合装置(见表6-18)。
当采用1140V电压时,可选用KSG系列的干式变压器(见表6-19),但需安装电煤钻综合保护控制器(见表6-20)。
3、继电保护装置的选择:
开关电器的继电保护装置,应与电网和生产机械的要求相符,具体选用原则为:
(1)采区变电所的总低压开关,应设有短路、过负荷和漏电保护装置,或至少要装设漏电及短路保护装置。
(2)变电所内的分路开关及配电点的总开关,除需有短路、过载保护外,还应设有漏电闭锁或选择性检漏保护装置(其型号见表6-23)。
(3)向综合机械化采煤工作面馈电的移动变电站的低压馈电开关,除应有短路、过负荷保护外,还应当设有漏电闭锁和漏电保护装置(参见表6-23选型)。
(4)直接控制电动机的各种起动器,一般均应具有短路、过负荷、断相的保护装置,对直接控制与保护采煤机组等大型设备的起动器,还要有电闭锁和漏电保护装置(参见表6-23选型)。
(5)井下低压真空开关,应有过电压保护装置。
(6)各类低压开关的接线喇叭口的数目,要满足电网接线的需求,而它们的出口内径,则要与所用电缆的外径相适配。
九、高压电缆的选择
本设计中,高压电缆只选择采区变电所至移动变电站的高压电缆。
1、型号选择
根据《煤矿安全规程》的规定,向移动变电站供电的高压电缆,应选UGSP—6000系列矿用监视型高压双屏蔽橡套电缆,该型电缆目前只有35mm2一种规格,其主要技术特征见表6-26。
2、用最大长时工作电流验算电缆额定电流
由高压电缆供给的移动变电站的长时间最大工作电流
不应大于电缆的长时允许载流量
,即:
(6-4)
式中:
——高压电缆的长时允许载流量,查表6-26,
=148A;
——干线电缆的最大长时工作电流。
(6-5)
式中:
——移动变电站承担的计算负荷;
——低压侧电压,kV;
——变压器的变比。
最后计算的
值应满足式6-4的条件。
3、计算电缆长度
电缆的实际长度按下式计算:
式中:
——电缆的实际长度,m;
——电缆敷设路线长度,m;
——增加系数,对橡套电缆为。
十、低压电缆选择
1、采煤机组、工作面运输机、装煤机、回柱绞车、调度绞车、局扇、电钻等,属于经常移动设备,应选用橡套电缆。
遵循下述原则:
a.对向采煤机等供电的,应选用专用移动型电缆:
当电压为660V时,选用UCP—1000或UC—1000系列的电缆;当电压为1140V时,选用UCPQ—1140或UPQ—1140系列的低压电缆(见表6-27)。
b.向煤电钻供电的电缆应选用UZ—500系列电钻专用电缆。
2、在采区内的巷道中,一般选用ZQ20型铠装电缆;在有水泥支柱或砌碹的通风良好的巷道中,也可选用ZQP20型铠装电缆(见表6-28)。
3、由移动变电站供电的成套低压电器设备,均选用UPQ—1140型千伏级屏蔽橡套电缆。
将根据上述原则选择的电缆型号(不包括截面尺寸)用文字说明,并标在采区供电系统图的相应位置上。
表6-1 采区用电设备负荷统计表(示例)
序
号
设备
名称
规格
型号
设备数量
电机
台数
单台
电机
容量kW
电
压
V
电
流
A
功
率
因
数
负
荷
率
效
率
起动
电流
A
1
工作面
采煤机
MXA—
300/
1
1
300
1140
190
1235
2
工作面
运输机
SGD—
730/320
1
2
160
1140
98
637
3
乳化液
泵站
XRB2—
80/200
2
2
55
660
62
403
4
顺槽转载机
SZZ—
730/110
1
1
110
1140
68
442
5
顺槽破
碎机
LPS—
1000/110
1
1
110
1140
68
442
6
下顺槽
皮带机
DSP1080/
1000
2
2
160
1140
100
650
7
上山
绞车
JTB—1600
1
1
125
660
153
918
8
上山皮带机
DSP1080/
1000
1
1
160
1140
100
650
9
回柱绞车
JH2—17
1
1
17
660
21
126
10
喷雾泵站
XPB250/55
2
2
30
660
34
221
11
煤电钻
MZ—12
2
2
127
6
38
12
掘进巷局扇
JBT61—2
2
2
14
660
16
104
13
煤巷掘进机
FML—1
1
5
总75
660
80
14
掘进巷皮带机
SDJ—150
1
2
75
660
82
533
15
调度绞车
JD—
2
2
660
14
84
16
安全绞车
YAJ—13
1
1
13
660
15
80
表6-2 常用采煤机主要技术一览表
(仅供采矿专业学生做毕业设计时参考、下同)
技术特征
单位
MD—150
MLS3PH—170
MLS3H—170
2GC300—SJ
采高
M
—
—
—
—
藏深
mm
600
600
600
630
滚筒直径
mm
1250、1400
1350、1600
1800
1800、2000
电机功率
kw
150
170
170
300
电机台数
台
1
1
2
1
电压
V
660
660/1140
660/1140
1140
额定电流
A
174
187/108
374/216
起动电流
A
1131
982/567
1964/1134
电机效率
%
91
93
93
功率因数
备注:
对MLS3H—170型采煤机,表中的额定电流、起动电流是指两台电机的参数。
续表6-2 常用采煤机主要技术一览表
技术特征
单位
MXA-300/
(无链)
AM-50
(有链)
KWB-
3RDUW
MXA-300/
(无链)
采高
M
—
—
—
—
截深
mm
625—900
686
630
625
滚筒直径
mm
1400、2200
1500、1800
1600、1800
2000
电机功率
kw
300
375
135(160)
300
电机台数
台
1
2
2
1
电压
V
1140
1140
1140
1140
额定电流
A
260
起动电流
A
1016
1560
550
1061
电机效率
%
94
93
92
94
功率因数
表6-3工作面刮板输送机主要技术特征一览表
(仅供采矿专业学生做毕业设计时参考、下同)
主要技术特征
单位
SGZ-
730/320
SGZ-
764/264
SGWD
-180
SGWL
-180PB
SGB-
630/60
SGZ-
730/260
机型
中双链
中双链
单链
单链
单链
中双链
适应倾角
度
<15
<20
<20
<25
运输能力
T/h
700
900
500
400
200
600
出厂长度
M
154
200
150
150
120
150
电机功率
KW
160
132
90
90
30
132
电机台数
台
2
2
2
2
2
2
电压
V
660/1140
660/1140
660/1140
660/1140
660
660/1140
额定电流
A
170
79
79
起动电流
A
589/1020
823/475
572/331
572/331
823/475
电机效率
%
91
91
90
功率因数
备注:
额定电流、起动电流均指一台电机的参数。
表6-4 顺槽转载机主要技术特征一览表
主要技
术特征
单位
SZB-
730/40
SZD-90
SZD-
630/75
SZZ-
764/132
SZZ-
730/160
机型
边双链
单链
单链
中双链
中双链
总长度
M
25
31
35
37
运输量
t/h
400
500
450
1100
700
电机功率
KW
40
90
75
132
160
电压
V
660/1140
660/1140
660/1140
660/1140
660/1140
额定电流
A
45/26
82/
142/82
174/
起动电流
A
293/169
587/339
533/307
781/451
1044/603
电机效率
%
90
92
功率因数
表6-5采区胶带运输机主要技术特征一览表
(仅供采矿专业学生做毕业设计时参考、下同)
主要技术特征
单位
SJD-150
DSP1063
/1000
SD80(SJ80)
SPJ-800
SPJ-800
输送量
T/h
630
630
400
350
250
输送长度
M
1000
1000
600
300
440
电机功率
KW
75
125
40
47
47
电机台数
台
2
1
2
2
2
电压
V
660/1140
660/1140
380/660
380/660
380/660
额定电流
A
85/49
80
87/51
87/51
起动电流
A
595/343
520
548/317
609/357
609/357
电机效率
%
91
90
89
功率因数
备注:
额定电流、起动电流均指一台电机的参数。
表6-6 乳化液泵站主要技术特征一览
主要技术特征
单位
MRB-
125/320
RB-110/320
XRB2B
-80/350
XRB2B-
80/200
工作压力
MPa
32
32
35
20
公称流量
L/m
125
110
80
80
电机功率
KW
90
90
75
55
电压
V
660/1140
660/1140
660
660
额定电流
A
起动电流
A
电机效率
%
93
93
功率因数
表6-7采煤机喷雾泵站主要技术特征一览表
主要技术特征
单位
PB-320/63
XPB-250/55
PB-120/45
工作压力
MPa
63
55
55
公称流量
l/m
327
250
120
电机功率
KW
55
30
13
电压
V
660/1140
660/1140
660
额定电流
A
34/
起动电流
A
222
238/137
电机效率
%
84
功率因数
表6-8局部扇风机主要技术特征一览表
主要技术特征
单位
JBT41-2
JBT42-2
JBT51-2
JBT52-2
JBT61-2
JBT62-2
风机外径
mm
Φ398
Φ398
Φ508
Φ508
Φ600
Φ600
风量
m3/m
75~112
75~112
145~225
145~225
250~390
220~390
风压
75~15
150~30
120~25
240~50
160~35
320~70
电机功率
KW
2
4
11
14
28
电压
V
660
660
660
660
660
660
额定电流
A
起动电流
A
电机效率
%
80
82
85
88
87
88
功率因数
表6-9 采区常用调度绞车及回柱绞车主要技术特征一览表
主要技术
特征
单位
JD—
调度绞车
JDM—
调度绞车
JD—25
调度绞车
JH—8
回柱绞车
JH—14
回柱绞车
牵引力
kg
1000
1200
1800
8000
14000
容绳量
m
400
400/300
600
100
120
电机功率
KW
25
15
电压
V
660
660
660
660
660
额定电流
A
28
起动电流
A
95
182
109
电机效率
%
87
84
90
86
88
功率因数
表6-10常见掘
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第六章 采区供电设计 第六 采区 供电 设计
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