供电设计Microsoft Word 文档 3.docx
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供电设计MicrosoftWord文档3
支都煤矿矿井供电设计说明书
一、矿井电源及送电线路
1.1供电电源(包括电源协议或供电承诺)
矿井设计采用双回路供电,一、二回路供电电源均引自玉舍乡110kv/10kv变电所,供电线路选用LGJ-95/20型钢芯绞线,供电线路长8.2km;矿井供电有保障。
矿井建成投产前必须落实双回路电源,必须与供电部门签订供电协议,保证矿井供电可靠、安全。
正常情况下,矿井电源采用分列运行方式,一回路运行时,另一回路必须带电备用,以保证供电的联系性。
同时,双回路电源与上级变电站之间应设置电力调度专用通信设备。
根据矿区电力负荷及地理位置,结合矿区附近现有电力系统情况,本矿区供电电压等级确定为10kV是合理的。
矿井达产时矿井10kV变电所10kV母线上计算用电负荷有功功率约1314.3kW,设计线路截面选择如下:
Ⅰ、Ⅱ回路:
引自玉舍乡110kv/10kv变电所Ⅰ、Ⅱ号母线端,线路长度约为8.2km,导线电压10kV。
线路工作电流:
Ij=1314.3/(
×10×0.9)=84.3A
导线经济截面:
S=Ij/J=77.7/1.15=67.6mm2(J为经济电流密度)
设计选择LGJ-95型钢芯铝绞线截面为95mm2。
按电压降校验:
单回线路电压损失ΔU%=1.3143MW×8.2km×0.344/(MW·km)=3.71%<5%,满足要求。
1.2电源运行方式
设计供本矿的两回电源均为专线,两回电源采用分列运行方式,每回电源能保证矿井全负荷运行,且留有一定的余地,备用电源带电备用。
1.3备用电源自动投入装置
本设计支都煤矿设地面10kV变配电所,双回路电源采用双母线分段方式,由KYN28A-12型进线柜2台和型联络柜1台。
设计暂为人工切换方式,业主可考虑安设连锁自动切换装置实现自动切换。
1.4供电线路可靠性及保证措施
1.4.1电源导线
本设计两回10kV电源线路均选择LGJ-95型钢芯铝绞线,选型见第8.3节。
矿井电源架空线路路径的选择,应尽量利用井田境界或断层煤柱,避免通过塌陷区或初期开采区。
10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。
矿井需委托有资质的设计部门对矿井供电电源线路进行施工图设计(如路径选择、导线规格型号、杆塔等等),并委托有资质的安装部分进行安装施工,竣工后经验收投放运行。
1.4.2可能产生的事故分析
地面供电线路可能发生的事故有:
断线事故、倒杆事故、架空线路共振事故等。
(1)断线事故:
由于供电线路的线径较小,导线强度不足或因导线积冰过厚、暴风袭击等原因而导致断线事故。
(2)倒杆事故:
由于山体滑坡,泥石流冲击或地表塌陷,电杆被撞击等原因引起倒杆事故。
(3)架空线路共振事故:
导线的振动频率与外力造成的振动频率接近或相同时而产生的共振事故,它也会导致断线或倒杆事故。
1.4.3保证措施
(1)矿井双回路电源供电线路不得同杆架设;架空电源线路避免同时遭受自然灾害与采煤塌陷区的影响、为尽量减少同时故障的可能性、为提高安全供电的可靠性,所以应走不同的路径,即使同行也应尽量拉开同行距离。
如因地理环境等条件的限制使线路之间的距离不易分开,也应尽量拉开两线路之间距离,并适当的增大杆塔及各种材料的安全系数,避免因气候变化等种种原因而使两回线路同时出现故障,使同时发生故障的概率减低。
(2)电线杆架设位置,应选在不受滑坡、泥石流影响的地段,尽量避开采空塌陷区及不稳定的排土场内。
(3)电线杆的埋设深度不小于规定值,且电杆窝必须挖到硬底,并用混凝土浇注,电杆架设必须牢固可靠。
(4)选择导线截面必须根据矿区供电负荷,使导线的机械强度、允许温度符合规定。
(5)为防止架空线路共振,应设护线条或防振锤等设施防止共振事故。
(6)在冬季应派人巡回检查架空线路,并采取措施排除导线上的积冰,防止因积冰过厚而发生断线事故。
(7)户外踏勘及测量输电线路路径时,认真细致的收集当地的气象资料、土壤资料、水文资料及测准线路路径区内的一形一物,为内业设计工作做好充分的准备。
输电线路路径的选择应避开爆炸及爆炸物影响范围;避开泥石流道、滑坡、山洪冲沟等特殊地质现象地区,避开水泥厂等污染源范围以及重雾地带等(避开或采取相对应的措施)。
(8)矿井的两回电源线路上都不得分接任何负荷,严禁装设负荷定量器。
二、矿井主变电所
2.1主变电所负荷电力负荷
全矿共安装设备共70台,其中工作55台,设备总容量3765.2kw,工作容量2679.5kw。
全矿有功负荷1709.4kw,无功负荷为1354.9kvar,总视在负荷为2336.2KVA。
矿井电力负荷汇总见表8-2-1。
支都煤矿负荷统计表
序号
设备安装地点
负荷名称
电压
设备数量
设备容量
需用
cosφ
tgφ
最大负荷
(kv)
全部
工作
全部
工作
系数
(台)
(台)
(kw)
(kw)
有功
无功
视在
(kw)
(kvar)
(kVA)
一、采面工作面
1
10302采面
2
10902采面
二、掘进工作面
1
10304回风巷
2
10304运输巷
3
10902运输巷
4
11301运巷
5
11302回风巷
6
11302运输巷
7
10902回风巷
8
10302回风绕道
三、其他负荷
3
11运输巷
主斜井
9
副平硐
10
副井下山
11
水泵房
12
区段轨道斜巷
井下照明
小计
55
48
2338.7
1770.70
1058.9
977.7
1441.2
二、地面负荷
1
主扇房
主通风机
0.66
2
1
440
220
0.85
0.85
0.62
187.0
115.9
220.0
2
空压机房
螺杆式空压机
0.66
2
1
220
110
0.85
0.85
0.62
93.5
57.9
110.0
3
瓦斯泵房
水环式真空泵
0.66
4
1
634
185
0.85
0.8
0.75
157.3
117.9
196.6
4
污水处理站
污水处理水泵
0.38
1
1
47.5
47.5
0.8
0.75
0.88
38.0
33.5
50.7
5
机修车间
电焊机
0.38
4
1
50
50
0.5
0.65
1.17
25.0
29.2
38.5
6
蓄电池机车充电房
充电机
0.35
1
1
11
11
0.8
0.9
0.48
8.8
4.3
9.8
7
矿灯充电房
充电机
0.38
6
6
24
24
0.75
0.7
1.02
18.0
18.4
25.7
8
办公楼
照明
0.22
30
0.65
1
0.00
19.5
0.0
19.5
9
职工宿舍楼
生活用电
0.22
100
0.9
1
0.00
90.0
0.0
90.0
10
厂区内照明
照明
0.22
15
0.9
1
0.00
13.5
0.0
13.5
11
家属区
生活用电
0.22
100
100
0.75
1
1.00
75.0
75.0
106.1
12
职工澡堂
空气能热水器
0.38
16.3
16.3
0.9
1
0.00
14.7
0.0
14.7
小计
20
12
1426.5
908.8
650.6
377.1
894.9
总计
75
60
3765.2
2679.50
1709.4
1354.9
2336.2
2.2电容补偿
(1)无功补偿方式
设计采用高压集中无功补偿方式。
(2)无功补偿电容量计算
补偿前功率因数:
Cosφ0=0.81
预计补偿后功率因数:
COSφ=0.91
将自然功率因数从Cosφ0提高到COSφ时,所需补偿容量为:
Q=P×(tanφ0-tanφ)=P(
)
=1709.4×(
=779.49kvar
根据计算取补偿电容800kvar
(3)补偿后功率因数计算
本设计采用在10kV高压母线段装设KYN28A-12电容器柜集中补充方式,设计补偿480kvar,补偿计算见表8-2-3。
表8-2-3无功补偿计算
经计算补偿后的功率因数已达到0.95,因此补偿是合理有效的。
2.3吨煤电耗
从上述表可知,有功功率1709.4kW,年最大负荷利用小时数取5000h,则年耗电量为1709.4×5000=8547000kW·h/a,设计年生产能力30万t/a,则吨煤电耗为:
8547000/300000=28.49(度/t)。
2.4变电所设置
根据以上可知,矿井电力负荷不大,因此设计不设35kV地面变电所。
设计供电方式为在地面设10kV高压配电室,由高压配电室引MYJV22-8.7/103×50电缆两趟(单趟30m)至变电所经变压器变压后供工业场地设备、井下设备用电。
2.5主变压器选择
2.5.1变压器台数、型号规格
地面变压器计算和选型见下表8-2-4。
表8-2-4地面变压器选型表
1地面变电所选择1台容量为800kvA的KS11-800/10,10/0.69型变压器供地面绞车、风机、空压机、主井皮带机设备。
21台400kvA的KS11-400/10,10/0.69型变压器供地面其他设备用电;
31台200kvAKS11-200/10,10/0.4型变压器作为生活及污水处理站设备地面照明、机修等地面用电。
2.5.2运行方式
设计上述地面井下变压器除供照明变压器1台外,均采用分列运行方式,均为1用1备方式,上述所选变压器均能满足所供区域全部设备全部工作负荷要求。
上述工作面变压器工作的工作必须保证备用变压器带电备用,以保证供电的连续性。
三、电气主接线及主要电气设备
3.1各电压等级的电气主接线
地面电压等级10kV、660V、380V和220V,井下电压等级660V、127V、36V。
10kV高压配电室,配电装置布置在室内,10kV架空导线经穿墙套管引入开关柜,10kV出线为电缆出线。
高压配电室主接线方式为单母线分段。
10kV地面变电所变压器为屋外布置,由10kV高压配电室电缆引入变压器,变压器低压出线由电缆引入地面低压配电室。
地面低压配电室配电装置布置在室内,其进出线均采用电缆。
低压配电室主接线方式为单母线分段。
3.2无功补偿方式
无功补偿采用集中补偿方式,在矿井10kV配电所设无功功率补偿,总补偿容量800kVar,补偿后的功率因数大于0.9,见表8-2-3,补偿符合要求。
3.3主要电气设备选择
3.3.1地面高压配电室
10kV开关柜:
10kV成套开关柜选用KYN28A-12型高压开关柜,共14个,其中进线柜2个、母联柜1个、电压互感器柜2个、出线柜7个、电容器柜2个。
并联电容器装置:
设两组并联电容器装置分别接在两段10KV母线上,每组电容器容量按660kVar配置。
3.3.2地面低压配电室
主斜井场地低压配电室开关柜:
选择GGD型开关柜,共10个。
“矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不得超过20A。
地面变电所10kV母线必须装设有选择性的单相接地保护装置。
”
本设计10kV电网单相接地电容电流计算如下:
(1)根据单相对地电容,计算电容电流:
=1.732×314×5×10-9×8.2×10×103=0.22(A)
式中:
ω——角频率,ω=2πf=2×3.14×50=314
C——单相对地电容,0.005μF/km即5×10-9F/km。
L——架空线长度,km
U——电网电压,10kV
(2)根据经验公式,计算电容电流:
Ic=(2.7~3.3)×U×L×10-3=3.3×10×8.2×10-3=0.27(A)
式中:
U——电网线电压(kV),本设计10kV
L——架空线长度(km),本设计6km
2.7——系数,适用于无架空地线的线路
3.3——系数,适用于有架空地线的线路
由上两式计算可知单相接地电容电流分别为0.22A和0.27A,不超过20A,暂不采用消弧装置,但应设过电压保护装置。
3.3.3站用电及操作电源
所用电电源引自变电所内0.4kV低压配电柜,操作电源电压220V。
3.4继电保护
设计选择的高、低压开关柜配备有隔离开关、电流互感器、真空断路器、操作机构、接地开关、电压互感器、漏电保护继电器、熔断器、避雷器、带电显示装置等具备各种保护和控制功能。
3.4.1接地方式
a)系统接地
本矿井地面变电所供地面变压器中性点不接地。
b)保护接地
也叫安全接地,变压器、高压配电装置金属外壳及高压电力电缆外皮等一次设备和互感器二次绕组、低压配电、保护、控制屏(柜、箱)、二次端子箱及低压配电箱等二次设备进行接地。
一次设备保护接地采用双接地引下与两个不同方向的主接地点进行联结;二次设备保护接地除二次装置金属外壳需可靠接地外,为避免由于连接在接地网不同接地点间出现的电位差造成保护的误动作故障发生,所有互感器的二次回路只能采用一点接地,
c)防雷接地
防雷接地是指为避雷针等雷电保护装置向大地泄放雷电流而设置的接地。
本变电所按三类防雷建筑考虑,在变电所场地设置两支30m高和一支25m高钢结构避雷针,构成全所的直击雷保护,保护变电所和35kV进线段,每支避雷针单独设一组接地装置,其接地电阻不大于10Ω。
d)接地网设置
变电所主接地网以水平接地体为主,辅以垂直接地极,主接地网采用镀锌扁钢50mm×6mm,布置尽量利用配电楼以外的空地,垂直接地极间距不小于5m、0.7米埋深。
除避雷针单独接地外,其他接地共用主接地网,主接地网接地电阻不大于1Ω。
变电所四周与人行道相邻处,设置与主接地网相连接的均压带,以减少接触电势和跨步电压。
1.直击雷过电压保护措施
10kV变电所按三类防雷建筑考虑,在变电所场地设置两支30m高和一支25m高钢结构避雷针,构成全所的直击雷保护,保护变电所和35kV进线段,每支避雷针单独设一组接地装置,其接地电阻不大于10Ω。
2.雷电侵入波及操作过电压保护措施
为防止线路侵入的雷电过电压,在10kV进线及10kV每段母线上分别安装避雷器。
为防止真空断路器操作过电压,各高压开关柜均装有HY5W型避雷器。
3.地面变电所的高压馈电线路上装设了有选择性的单相接地保护装置。
b)防污秽措施
10kV变电所离储煤场距离大于30m;变电所设机械通风装置,进风口设过滤网,离其它粉尘源的距离也满足大于30m的要求。
c)变电所防火措施
10kV变电所,变压器为屋外布置,配电装置布置在室内,变电所为单层砖混结构,设10kV配电室、电容器室、低压配电室和值班室。
10kV高压开关柜选用无火灾危险的真空断路器,电力电缆选用煤矿阻燃电缆。
变电所室外变压器与建筑物之间的距离25m,变压器间距大于5m、变压器距事故油池大于5m,满足防火要求。
变电所用不燃性材料建筑。
变电所内各建筑物耐火等级按规范设计,油浸变压器室按一级,配电装置室、高压电容器室及控制室按二级,低压配电室按三级考虑。
变压器室的通风窗应采用非燃性材料。
贮油池长宽尺寸大于变压器外形尺寸,10kV开关柜室、低压配电室、电容器室和值班室相互隔离,并砌筑240mm砖墙,门均选用防火门。
电缆进出变电所的进出口、与电缆沟之间,均必须采取防止火灾蔓延的分隔措施。
10kV变电所内设下列防火设施:
①变电所场地配备2m3砂箱1个;
②变电所配备CO2灭火器3个、8kg干粉灭火器3个。
d)限制单相接地电容电流的措施
“矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不得超过20A。
地面变电所6kV和10kV母线必须装设有选择性的单相接地保护装置”,经计算,本矿10kV变电所单相接地电容电流小于10A,可不采用补偿电容电流的措施。
e)谐波电流抑制措施
本矿主斜井皮带机等负荷变化大的机电设备,采用变频等调速技术,并应用电源污染治理技术,消除高次谐波,抑制瞬流浪涌。
f)防止小动物进入措施
电缆钩、管道沟、窗户应设置铁丝网,以防小动物入内造成线路短路。
g)其他
变电所内悬挂一次、二次架空线和电缆的配电系统图以及有关操作、维护等规程、规则。
变电所安装的各种继电保护装置应灵敏可靠,定期试验检查,必须检查漏电保护装置的完好性,并做好记录。
b)地面供电系统
i.负荷分级及各分级负荷的供电方式、供电安全性分析
矿井地面负荷中的主要运输设备、主排水设备属一级负荷;地面生产系统、主要空气压缩机、矿灯充电设备、行政通信及调度通信设备、安全监控设备等属二级负荷;其他属三级负荷。
以上一、二级负荷采用双回路电源线路供电,且两个回路分别引自不同的母线段。
当一回线路故障时,另一回线路能保证对设备连续供电,满足《煤矿安全规程》及《煤炭工业矿井设计规范》的要求。
主要通风机、抽放瓦斯泵的两回供电线路应来自各自变压器和母线段,线路上不应分接任何负荷,控制回路和辅助设备必须有与主要设备同等可靠的备用电源。
ii.地面供配电系统
1.变配电所分布和供电范围
由于主井工业场地和风井工业场地距离达1.80km,两场地均有较大负荷设备,因此在两个场地分别设变电所安设变压器为其地面设备供电。
a)地面高压配电室
地面高压配电室设在工业场地高处,双回路电源均引自玉舍乡110KV变电所不同母线段,线路长度约为8.2km,采用LGJ-95型钢芯铝绞线,
高压配电室内设10kV成套开关柜选用KYN28A-12型高压开关柜,共16个,其中进线柜2个、母联柜1个、电压互感器柜2个、出线柜7个、电容器柜2个、备用柜2个。
分别为供地面场地和供井下配电,共7趟出线,其中3趟供地面场地,4趟供井下配电。
矿井供电地理接线图见下图8-3-1。
图8-3-1矿井供电地理接线图
矿井主配电所接线系统图见图8-3-2。
图8-3-2矿井高压配电所接线系统图
b)低压变配电所
10/0.69kV变电所主要供工业场地地面设备,主要供主斜井皮带机和副斜井绞车,空气压缩机,主要通风机,瓦斯泵,地面生产系统,取水泵,修理车间,坑木房,锅炉房,机车充电室,监控、其它动力及照明。
两回10kV电源引自地面高压配电室不同母线,电缆型号MYJV22-8.7/103×50单回长30m。
变电所设1000kvA的S11-1000/1010/0.4kv型变压器2台,并列式运行,1台工作1台备用,出线送至地面低压配电室,电缆型号MY-0.38/0.663×120+1×35单回长30m。
低压配电室开关柜:
选择GGD型开关柜,共9个(其中进线和联络柜为GGD1-04A型共3个、控制出线柜GGD1-30型6个),由低压配电室配电后供各用电设备。
主井低压变配电所接线系统图见图8-3-3。
图8-3-3主井低压变配电所接线系统图
配电室平面布置图见图8-3-5。
图8-3-5配电室平面布置示意图
2.仪表、通信及控制及其他
(1)通风机电控柜装电压表、电流表对通风机电动机进行监测,装电度表、无功电度表进行计量。
(2)在主要通风机站值班室安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表,主要通风机设备开停传感器,风量和负压传感器,设置连续检测电机轴承温度、电机定子绕组温度等检测保护仪表,超温停机。
(3)局部通风机值班房设一部直通矿井调度室的专用调度电话。
(4)主要通风机站按二类防雷建筑设计,设独立避雷针对通风机扩散塔进行保护。
iii.瓦斯抽放站
1.电源及线路
电源:
双回路供电,取自于风井场地低压配电室不同母线段。
线路:
采用MY-0.38/0.663×70+1×25型电缆。
2.电力负荷
高、低负压泵单台泵功率185、132kW防爆电机,设备总容量634kW,工作容量317kW.
所选QJR-400型真空隔爆磁力起动器具有失压、欠压、过载、短路、漏电检漏、缺相保护功能。
3.电气防爆及安全技术措施
(1)瓦斯抽放泵房控制设备、照明、通信及检测仪表等均选用防爆型设备。
(2)所有电气设备的安设、接线均必须符合要求,严禁有失爆现象,并定期检查。
c)应急照明设施的设置
在井下变电所、监控中心、提升绞车房、局部通风机房、压风机房、井口房、调度室、井下水泵房等处应设置应急照明设施。
地面通风机房、瓦斯抽放泵房、矿井安全监测监控室等地点安装BAJ52-B200/20防爆应急照明装置。
地面变电所可用操作盘中的蓄电屏作应急照明,空压机房、矿调度室、提升绞车房、井口房等地点安装HJD-YD200-15应急照明设备。
应急照明在正常供电下自动充电,事故断电或停电时应急灯自动点亮。
井下水泵房、变电所等地点安
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