第十章 煤矿电气.docx
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第十章煤矿电气
第十章电气
第一节供电电源
距大地精煤矿东南方有一座宝山35kV变电站,其电源以四回架空线路引自大地精煤矿10kV变电站。
宝山35kV变电站内安装二台20000KVA变压器,距大地精煤矿约4.2km。
业主要求大地精煤矿的供电电源,以10kV电压引自宝山35kV变电站。
第二节电力负荷
大地精煤矿用电负荷见表10-2–1“用电负荷表”。
全矿总负荷:
安装设备容量:
8702.95kW
工作设备容量:
7559.85kW
全矿总有功功率:
4859.17kW
全矿总无功功率:
4490.78kVAR
无功补偿:
2×2100kVAR
补偿后无功功率:
2190.78kVAR
功率因数:
0.896
视在功率:
4933.32kVA
全矿年耗电量:
20408514kWh
吨煤电耗:
17度/吨
表10-2-1电力负荷统计表
序
号
负荷名称
电压(V)
设备数量
设备容量(kW)
需要系数
功率因数
CoSф
最大负荷
备注
全部/工作
全部/工作
有功功率
(kW)
无功功率
(kVAR)
视在功率
(kVA)
一
井下负荷
1
3011综采工作面
1140
2/2
1087.5/1087.5
0.75
0.75
815.63
719.31
1087
10kV一回
2
3011工作面运输巷
1140
5/4
1110/910
0.75
0.75
682.5
601.91
910
660
13/12
785.2/770.2
0.7
0.75
539.14
475.48
小计
18/16
1895.2/1680.2
1221.64
1077.39
10kV一回
3
3011工作面回风巷
660
5/5
27.5/27.5
0.7
0.75
19.25
16.98
25.67
10kV一回
4
3012工作面运输顺槽综掘进
1140
1/1
265/265
0.7
0.75
185.5
163.6
247.34
660
13/13
254.5/254.5
0.6
0.7
152.7
155.79
218.15
小计
14/14
519.5/519.5
338.2
319.39
10kV一回
5
301盘区东翼回风巷掘进
660
19/19
330.3/330.3
0.6
0.7
198.2
202.2
283.14
10kV一回
6
Ⅲ号煤运输大巷胶带机
660
1/1
170/170
0.8
0.8
136
102
Ⅲ号煤门胶带输送机
660
1/1
170/170
0.8
0.8
136
102
小计
2/2
340/340
0.8
0.8
272
204
10kV一回
8
301盘区水泵及照明
660
2/2
75x2/75
0.7
0.8
52.5
39.38
10kV一回
9
中央变电所660V负荷
660
4/3
350.1/240.1
193.85
134.842
236.4
10kV二回
井下负荷合计
10kv
64/61
4700.1/4300.1
0.724
0.754
3111.27
2713.49
4128.32
10kV二回
续表10-2-1电力负荷统计表
序
号
负荷名称
电压(V)
设备数量
设备容量(kW)
需要系数
功率因数
CoSф
最大负荷
备注
全部/工作
全部/工作
有功功率
(kW)
无功功率
(kVAR)
视在功率
(kVA)
二
通风机房负荷
4/3
1275/645
0.78
0.85
503.1
311.79
591.88
10kV二回
三
工业场地负荷
1
主井驱动机、生产系统
主井驱动机房、原煤仓上
10/10
612.25/612.25
0.75
0.75
459.19
404.97
生产系统配电室
56/56
1077.55/1077.55
0.65
0.7
700.41
714.56
小计
10Kv
66/66
1689.8/1689.8
0.69
0.72
1159.6
1119.53
10kV四回
2
锅炉房
16/15
201/201
0.65
0.7
130.65
133.29
二回380V
3
机修车间
380
21/21
305.88/305.88
0.55
0.75
168.234
148.37
一回380V
4
日用消防泵房
380
98/49
0.75
0.8
36.75
27.56
二回380V
5
生活污水处理站及井下水处理站
380
9/5
134.05/69.95
0.75
0.8
52.46
39.345
一回380V
6
消防材料库、油脂库
380
5/5
0.9
1
3.5
一回380V
7
坑木加工房
380
45.62/45.62
0.75
0.7
34.215
34.9
一回380V
8
材料库及材料棚
380
5/5
0.9
1
4.5
0
9
职工食堂配电照明
380
32/32
0.8
0.7
25.6
26.12
一回380V
续表10-2-1电力负荷统计
序
号
负荷名称
电压(V)
设备数量
设备容量(kW)
需要系数
功率因数
CoSф
最大负荷
备注
全部/工作
全部/工作
有功功率
(kW)
无功功率
(kVAR)
视在功率
(kVA)
10
办公.任务交待室.化验室、浴室灯房
380
143/143
0.8
0.7
114.4
116.7
一回380V
11
副人行斜井空气加热室
380
20/20
0.7
0.75
14
12.35
二回380V
12
胶轮车库
8.5/8.5
0.8
1
6.8
13
室外照明
380
10/10
0.9
0.5
7
12.12
一回380V
14
室内照明
380
30/30
0.9
0.65
27
31.57
二回380V
工业场地380V负荷合计
1038.05/924.95
625.11
582.33
工业场地负荷合计(1-14)
2727.85/2614.75
1784.71
1701.86
一+二+三全矿负荷总计
8702.95/7559.85
5399.08
4727.14
同时系数,有功0.9,无功0.95
4859.17
4490.78
表10-2-2变压器选择表
序
号
负荷名称
变电所母线的最大负荷
最大负荷同时系数
考虑同时系数后母线最大负荷
功率因数CoSф
变压器选择
有功
(kW)
无功
(kVAR)
视在
(kVA)
有功
(kW)
无功
(kVAR)
视在
(kVA)
台数×容量(kVA)
负荷率
保证系数
工业广场
10/0.4kV变电所
1
0.4kV负荷
625.11
582.33
有功0.9,
无功0.95
562.6
553.21
789.02
0.713
2
无功补偿
-2×150
3
补偿后
562.6
253.21
616.96
0.912
2×400
77%
100%
第三节送变电
一、供电方案
经业主与当地电力部门协商,大地精煤矿的供电选用10kV电压供电,大地精煤矿的供电电源以10kV电源线路引自宝山35kV变电站。
由于大地精煤矿总用电负荷约4859KW,距宝山35kV变电站约4.2Km,大地精煤矿的供电电源若仅以二回LGJ-185的10kV线路引自宝山35kV变电站,则电压降约为7.2%,而大地精煤矿的用电负荷中,井下负荷约3100Kw,从地面至井下中央变电所在到综采工作面的压降为2.1%,设计建议矿井地面建35Kv变电站,确保矿井井下采煤机及其它大型设备负荷的供电质量。
根椐伊泰公司及当地供电部门要求,不在大地精煤矿设35kV变电站。
据此,本次设计在大地精煤矿井口附近建一10kV开闭所,其二回电源以LGJ-240的10kV线路引自宝山35kV变电站10kV不同母线段,此线路至本煤矿电压降约为4.2%,此线路由地方电力部门投资修建;该10kV开闭所仅以10kV电压供井下负荷用电。
另在大地精煤矿工业场地建一座10/0.4kV变电所,其电源以二回LGJ-150的10kV线路引自保山35kV变电站,为了节约占地面积及便于运行管理,该变电所和井口10kV开闭所联建,该变电所以六回10Kv电缆给主井驱动机房二回、生产系统二回、通风机房二回供电,并以0.4kV电压向大地精煤矿地面负荷供电。
二、送电线路
本工程送电线路气象条件按西北典型气象区III(气III)区考虑,具体见下表:
大气温度(℃)
最低气温
导线与避雷线复冰
平均气温
最大风速
最高气温
计算导线与杆塔构件大气过电压
按安装条件验算线路部件
-30
-5
5
-5
+40
5
-15
风速(m/S)
最低气温
导线与避雷线复冰
平均气温
最大风速
最高气温
计算导线与杆塔构件内部过电压
按安装条件验算线路部件
10
+30
15
10
覆冰厚度(mm)
最低气温
导线与避雷线复冰
平均气温
最大风速
最高气温
计算导线与杆塔构件内部过电压
按安装条件验算线路部件
10
导线选择:
宝山35KV变电站--大地精煤矿井口10kV开闭所的10kV线路导线通过经济电流密度及电压降计算,选择为LGJ-240。
宝山35KV变电站--大地精煤矿工业场地建一座10/0.4kV变电所的10kV线路导线通过经济电流密度及电压降计算,选择为LGJ-150。
杆型:
宝山35KV变电站--大地精煤矿井口10kV开闭所的10kV线路的杆塔型式,全线选用10kV水泥杆。
宝山35KV变电站--工业场地10/0.4kV变电所的10kV线路的杆塔型式,全线选用10kV水泥杆。
三、地面变、配电所
(一)井口10kV开闭所
1.电气主接线:
大地精煤矿井口10kV开闭所为单母线分段接线,二回进线,二回出线,二组电压互感器,二台母联柜,二台电容器出线柜。
10kV系统设备选用户内KYN28-12型开关柜,配VB2-12型真空断路器。
本所10kV系统电容电流为9.5A,小于20A,不需加装消弧装置。
本所10kV无功补偿装置选用户外密集型电容器,共二套,容量为900Kvar,可分三档投切。
井口10kV开闭所系统接线见图C1384G-253.1-1图。
2.电气总平面布置
本10kV开闭所所有设备均为户内布置。
10kV进线由西北向进入变电所,
3.所用电及直流系统
因井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所联合建设,故井口10kV开闭所所用电及直流系统由工业场地10/0.4kV变电所统一考虑。
4、综合自动化监控
因井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所联合建设,故井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所公用一套综合自动化监控装置。
(二)工业场地10/0.4kV变电所
1.电气主接线:
大地精煤矿工业场地10/0.4kV变电所10kV系统为单母线分段接线,二回进线,十二回出线,二组电压互感器,二台母联柜,二台电容器出线柜。
10kV系统设备选用户内KYN28-12型开关柜,配BV2-12型真空断路器。
工业场地10/0.4kV变电所内安装二台S11-400/10、10/0.4kV、400kVA的变压器,低压系统采用单母线分段接线,低压系统选用GCS-型户内抽屉式开关柜。
本配电室以0.4kV电压供其附近的低压负荷用电。
工业场地10/0.4kV变电所系统接线见图C1384G-253.2-1图。
本变电所10kV系统电容电流为6.5A,小于20A,不需加装消弧装置。
工业场地10/0.4kV变电所系统接线见图C1384G-253.2-1图。
2.电气总平面布置
工业场地10/0.4kV变电所为一座一层建筑,所有设备均为户内布置。
10kV进线由西北向进入变电所,
3.所用电及直流系统
因井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所联合建设,故井口10kV开闭所所用电及直流系统由工业场地10/0.4kV变电所统一考虑。
变电所所用电压为~380/220V,采用三相四线制接线,接线形式为单母线,进线采用双电源自投开关。
所用变利用变电站内安装的二台动力变压器,所用配电屏选用GCS-型屏,布置在主控室内。
所用负荷统计表见表10-3-1。
变电所直流电源选用智能型高频开关电源2×65Ah全密封、免维护蓄电池组,全部设备组屏安装在主控室内。
直流系统电压为-220V。
直流系统采用单母线分段接线。
直流负荷统计表见表10-3-2。
4.防雷接地
全站采用氧化锌避雷器作为限制雷电侵入波的过电压措施。
接地网采用垂直接地极与水平接地干线组成复合接地网,以水平接地干线为主。
接地干线采用-60×8热镀锌扁钢,接地极采用伽尔玛φ14.2×1200镀铜接地棒。
5.保护、控制二次线
5.1综合自动化监控
因井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所联合建设,故井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所共用一套综合自动化监控装置。
变电所按有人值班设计,自动化系统采用分散式布置。
所有10kV线路及电容器出线的监控、保护、测量装置均安装在各配电装置的开关柜上。
全站以计算机监控系统为核心,实现对全部的一次设备进行监视、测量、控制记录和报警功能,并与保护装置和远方控制系统中心及设备通讯达到信息共享。
10kV开关柜保留手动操动调、合闸手段,功能上不依赖于站控计算机系统,增强整个系统的可靠性和可用性。
计算机监控系统具有高性能的软、硬件配置,并具有完整的显示、告警及遥控功能,实时的信息处理、打印功能、计算功能以及在线维护等功能。
5.2计量
电能计量按《电能计量装置管理规程》配置。
10kV线路及电容器计量表计分散布置在各配电装置的开关柜上。
5.3保护
继电保护配置参照《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285-93。
其中井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所10kV两回进线均装设备用电源自投装置。
A.10kV馈线保护:
1)主保护:
电流速断;
2)后备保护:
过电流。
B.10kV电容器保护:
1)过电流;
2)母线过压;
3)母线欠压;
4)零序电压。
表10-3-1井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所
所用电负荷统计表
序号
名称
额定容量
(kW)
台数
容量(kW)
备注
安装
运行
安装
运行
一、动力
1
通风机
0.55
8
8
4.4
4.4
连续、不经常
2
直流屏
6
2
1
6
6
连续、不经常
3
空调
4.8
1
1
4.8
4.8
连续、不经常
4
主变压器检修
10
1
1
10
10
小计(P1)
25.2
二、电热
8
工业场地10/0.4kV变电所
10KV配电装置
0.15
8
8
1.2
1.2
连续
9
井口10kV开闭所10KV配电
装置
0.15
8
8
1.2
1.2
连续
小计(P2)
4.35
三、照明
10
主控制室照明
5
5
11
辅助厂房照明
1.5
1.5
12
室内、外配电装置照明
4.8
4.8
13
事故照明
2.0
2.0
小计(P3)
13.3
S(KVA)=0.95×(P1+P2+P3)
38.75
表10-3-2井口10kV开闭所和工业场地10/0.4kV变电所直流负荷统计表
序号
负荷
名称
装置容量(kW)
负荷系数
计算容量(kW)
负荷电流(A)
事故放电时间及电流(A)
事故放电容量(Ah)
备注
初期
持续
随机或事故末期
(0-1min)
(0-60min)
1
经常性负荷
1
3
13.6
13.6
13.6
13.6
2
事故照明负荷
2
1
2
9.09
9.09
9.09
9.09
3
断路器跳闸
0.8
2.5
2.5
4
断路器合闸
1
1.5
1.5
按一台电源断路器合闸电流统计
5
微机UPS电源
2
1
2
9.09
9.09
9.09
9.09
合计
34.28
31.78
1.5
31.78
蓄电池容量
65Ah
第四节地面供配电
(一)主井及生产系统配电控制
1.负荷及配电设备
主井及生产运输系统由主斜井胶带输送机及生产系统:
原煤仓上有转载胶带、配仓刮板输送机、电动葫芦。
原煤仓下有电动闸门、往复式给煤机、引风机、排污泵等。
选矸车间有选矸输送机、原煤分级筛、动筛跳汰机、破碎机、混煤转载机、脱水斗子提升机、循环水泵、排污泵、电动葫芦。
产品装车系统有精煤胶带输送机、混煤带式输送机、混煤电子皮带秤、块煤带式输送机、配煤刮板输送机、装车闸门、排污泵、电动葫芦、除尘风机等组成。
主斜井胶带输送机安装容量为一台400kW、10kV的电动机;电动机的拖动方式采用一套减速机+粘液软起动装置拖动方式。
生产系统设备的电压除混煤带式输送机为220kW、10kV的电动机外;其余为380V。
2、负荷计算
主井及生产系统总用电负荷:
设备总工作容量:
1689.8KW
有功功率:
1159.6KW
无功功率:
1119.53KVar
视在功率:
1611.84KVA
其中生产系统380V设备工作容量1077.55Kw;
有功负荷700.41kW;
无功负荷714.56kVAR;
视在功率1000.58kVA。
需用系数0.65,
功率因数0.7。
3、供配电设备及变压器选型
根据工艺布置及负荷情况,主井、原煤缓冲仓上及生产系统各设一个高、低压变电室:
其布置为:
A、主井高、低配电室;B、选矸车间高、低压变电室;C、原煤缓冲仓下低压配电室;D、产品装车仓配电室;E、产品装车仓下低压配电室。
具体配置如下:
⑴主井系统
1.配电室
根据工艺流程,主井、原煤缓冲仓上10kV配电室设在主井机头旁边。
配电系统为双电源单母线结线方式。
一回故障另一回可担负全部负荷用电。
10kV电源引自工业场地10kV变电所。
用二回YJV22-10kV 3×50mm2电缆沿电缆沟再沿主井胶带输送走廊用电缆桥架敷设引至主井、原煤缓冲仓上10kV主井高、低配电室。
配电室选用六台KYN28-12(Z)型移开式高压开关柜;二台进线、三台馈出、一台PT柜,一台户内组合式变压器柜;内装SC-100/10/0.4.100kVA.型干式变压器;四台GSC型抽屉式低压开关柜。
为主斜井胶带机10Kv电机及主井和原煤缓冲仓上380V设备配电。
该配电系统为双电源单母线结线系统。
2.系统控制
在主井配电室旁设控制室,控制室安装一台PLC控制柜和组合式计算机工作台。
系统控制采用可编程序控制器。
集中和就地二种控制方式,集中和就地均由PLC进行控制,集中控制采用程序闭锁控制,就地控制采用上位计算机赋权限由就地控制按钮操作的解锁;整个系统的集中控制操作在控制室的工控机上进行,并可在工控机上监视系统设备的运行状态。
3.主斜井胶带机的保护
主斜井胶带机的保护选用定型产品KJ2002A系统。
该系统由可编程序控制机、电源、显示控制台和控制软件等组成,对主斜井胶带设置的传感器的状态进行采样、监测,通过系统控制功能,将故障信号利用串行通讯接口输给PLC主站,实现对主井胶带机进行起停及紧急闭锁、跑偏、打滑、纵撕、温度、烟雾、电机故障等故障信号的显示、判断和报警功能。
⑵选矸车间
1.配电室
选矸车间配电室设在生产系统一层,配电室选用二台ZBN1-GG-1/10Kv型户内组合式高压开关柜;二台户内组合式变压器柜;内装SC-1000/10/0.4.1000kVA.型干式变压器;十三台GSC型抽屉式低压开关柜。
四台GSC型180Kvar固定式电容器柜。
选矸车间配电室担负着选矸车间、原煤缓冲仓下低压配电室、产品装车仓上、产品装车仓下及煤样室380V低压设备配电。
。
原煤仓下各设一个低压配电室。
配电室内各选用三台GSC型抽屉式低压开关柜,为原煤仓上下设备配电。
二回380V电源引自选矸车间低压配电柜。
进线电缆选用YJV2
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- 第十章 煤矿电气 第十 煤矿 电气
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