矿山供电系统设计.doc
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1、9矿山生产系统设计94 供电系统设计9.4.1 概述一 供电的重要性和基本规定 电力是公司生产的重要能源。对公司应做到可靠、安全全和生产的需要,公司对供电提出以下基本规定:供电安全、供电可靠、供电优质、供电经济。1.供电安全 在电能的供应、分派和使用过程中,不应发生人身伤亡和设备损坏事故。对于煤矿生产来说,由于重要是地下作业,工作环境特殊,供电线路和电气设备易受损坏,也许导致人身触电、电气火灾和电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等事故,所以必须严格按照煤矿安全规程的有关规定进行供电,保证安全生产。2.供电可靠 供电可靠就是规定供电具有连续可靠性。供电中断时不仅影响公司生产,并且也许损坏设备,产生废品,甚
2、至发生人身伤亡事故。而煤矿一旦断电,不仅影响产量,尚有也许引发瓦斯集聚、淹井、人身伤广和设备损坏,严重时将导致矿井的破坏。为了保证供电的可靠性,通常采用双电源。双电源可来自不同变电所或发电厂或同一变电所的不同母线上。对于煤矿,在一个电源发生故障的情况下,另一电源应能满足对重要个产设备的供电,以保证通风、排水以及生产的正常进行。3.供电优质 在保证安全和可靠供电的前提下,还要保证供电的质量,用电设备在额定值下运营性能最佳。因此规定供电质量方面有稳定的电压和频率,电压和频率足衡量电能质量的重要指标。 具体有以下4项指标:(1)电压:额定电压电压偏差不得超过允许值,电动机5,白炽灯+3-2.5。(2
3、)频率:额定频率50Hz,频率偏差不得大于0.41。 (3)波形:正弦波形,波形上不得有高次谐波产生的毛刺,以防导致电力污染。(4)平衡度:三相电网电压平衡。4供电经济 一般考虑下列3个方面; (1)尽量减少公司变电所与电网的基本建设投资。 (2)尽量减少设备材料及有色金属的消耗量。 (3)注意减少供电系统的电能损耗及维护费用。此外,公司还规定有足够的电能。这不仅规定电力系统或发电厂能提供富余的电能并且规定公司供电系统的各项供电设施具有足够的供电能力。二 电力负荷分类 为了满足电力用户对供电可靠性的规定,即停电所导致的影响不同同时又考虑到供电的经济件,根据用电设备在公司中所处的重要地位,以方便
4、在不同情况下区别对待,通常将电力负荷分为3类。 1一类负荷(一级负荷)凡因忽然小断供电,也许导致人身伤亡事故或重要设备损坏事故,给国民经济导致重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷,均属于一类负荷。如钢厂炼钢炉,停电30min,即导致炼钢炉报废;电解铝厂,停电15min,即导致电解槽破坏;煤矿主通风设备,井下主排水泵,副井提高机等有内个独立的电源供电。一类负荷应有两个独立的电源供电,对行特殊规定的一类负荷,两个独立电源应火自不同的地点,以保证供电的可靠连续性规定。一类负荷中影响人身与设备安全的负荷又叫保安负荷。2二类负荷(二级负荷)凡因忽然停电,导致大量度仍或大量减产形成较大经济损失的负荷,属
5、于二类负荷:如工厂的重要生产车间,煤矿的集中提煤设备、地面空气压缩机、井下采区变电所等。对于中小型公司的二类负荷一般由专用线路供电。而对于大型公司的二类负荷,也应有两个电源,并且两回路电源应尽量取自不同的变电所或母线段。此外,为了减少长时间停电对生产的影响,供电设备应有一定数量的库存,以便及时更换。3三类负荷(三级负荷)除了一类、二类以外的所有其他负荷均为三类负荷,如公司的附属车间及办公、生活福利设施,煤矿井门机修厂等。三类负荷对供电没有特殊的规定,一般只设一回路供电,不考虑备用电源。根据需要各负荷还可共用一条输电线路。对于电力用户分类的门的是分级管理,便于调整电力负荷,合理供电。对于重要负福
6、保证供电是第一位的,对于次要负荷应更多地考虑其供电的经济性。在电力系统中,发生故障或检修、限制用电负荷时,府根据具体情况区别对待,停止三类负荷供电,有必要时切除部分二类负荷,以保证对一类负荷的不间断供电。三 电力系统电力系统是指由发电厂、升乐和降压变电所以及各种不同电压等级的输电线路组成的整体。某电力系统简图如图所示。发电机发出的电压一般是3.15Kv、6.3kv、105kv。发电厂设有升压变压器将电压升高后再输送山去。输电容量越大,输电距离越长,规定输电线路的电压越高,在高压或超高压范围(35500kv)。为厂经济合理地运用国家资源,发电厂一般建在煤炭或水利资源丰富的地区。发电厂对附近的工矿
7、公司供电,可直接用发电机发出的电压。根据发电厂电源距用户的距离和容量不同,输送的电压等级也不同。所以发电厂或区域变电所通常使用几种不同的电压供电。电力系统中各发电厂之间,以输电线路连接,称并网发电。这样不仅可以提高供电的可靠性,同时还可调节各发电厂的负荷,综合发挥电力系统的供屯经济效益。公司用电设备的额定电压较低,为了将电力系统高压减少为用户所需要的低压电能,需设立降压变电所(或称变电站),将电压减少后再输送出去。一般送到煤矿地面变电所的电压是35kv。若矿区的用电容量很大,距离发电厂又很远时,则发电厂使用更高的电压对矿区进行供电,这时就需要建立区域变电所(一次变电所)。反之距离区域变电所很近
8、的矿区,就不需要设立35kv6kv主变压器,使变电所设备简化,同时也会使供电的安全性和可靠性更高。煤矿地面变电所应有两个独方的电源。距离电力系统电源近时,使用平行双回路供电;当相邻的煤矿之间距离较近,而距离电力系统电源父较远时,一般由电源送一回路,此外相邻的煤矿地面变电所之间设一回路联络线,形成环形电网供电。某电力系统简图四 供电电压等级 现行公司所使用的电气设备都是按照一定的标难电压设计和制造的,这个标准电压称为电气设备的额定电压。为了便于批量生产和统一供电,国家规定了标准的额定电压等级(涉及煤矿公司电压等级在内),见表 额定电压等级 Kv电网和用电设备的额定电压发电机的额定电压变压器的额定
9、电压直流三相交流交流三相交流交流三相单相线电压相电压线电压原绕阻副绕组原绕组副绕组0.110.1150.1270.127(0.133)(0.127)(0.133)(0.127)(0.133)0.220.220.220.230.230.22(0.23)0.22(0.23)0.380.400.380.400.380.443.03.153.0、3.153.15、3.36.06.36.0、6.36.3、6.61010.510、10.510.5、11353538.5636366110110121154154169220220242330330363500500550注:1.本表括号内的数字只用于井下或其
10、他安全规定较高的场合。 2目前我目煤矿井下电机车使用0.25kv和0. 55kv电压,相应的变电所输出电压为0.275kv和0.6Kw 两种。 3.露天煤矿工业用电机车,使用的直流电压有0.75kv、1.5kv,变电所输出电压为0.825Kv和065kv两种。 4.原绕组电压为3.15kv、6.3Kv、105kv的变压器,合用于直接接十发电机山线上;副绕组电压为3.3Kv、 66kv、11kv的变压器,合用于供电半径大的场合。 电力线路的额定电压应等于与其相连接的用电设备的额定电压。 发电机的额定电压可比线路的额定电压高5。 电力变压器次、二次侧的空载额定电压,有一边可调35。用于升压的变比器
11、,一次侧的主载额定电压与发电机相同,二次侧的空载额定电压可比线路额定电压高10,如6300V385003675035000V。用于降压的变压器,次侧的空载额定电压为线路额定电压5,二次侧的空载额定电压勺发电机额定电压相同,如367503500033250V6300V。 输电线路电压等级的选择与拟定,重要是根据输送距离的远近和输送电力功率的大小,通过经济技术指标的比较拟定的,大体范围见表。电压等级与输送距离和功率的范围电压等级/KV输送功率/KW输送距离/Km0.38100以下0.6以下0.661001500.6131001000136100012004151020020236203510001
12、000020276035003000030100110100005000050150 由于公司一般从电力系统取得供电电源,其电压应根据公司的负荷、电源至公司的距离以及地区电力网也许供应的电压与有关电力部门进行共同协商拟定。一般用电负荷较小的小型公司可选择10Kv用电负荷较大的大中型公司可选择35kv用电负荷很大的大型公司可选择110Kv或220Kv。一个公司可根据需要选择一种或几种电源电压。9.4.2 矿山供电系统 矿山供电系统按照矿山类型的不同分为尽同的形式,我国现阶段的矿山有矿井式和露天矿山式,所以其矿山供电系统也不同,下面分别加以介绍。一 矿井供电系统 矿井供电系统决定于井田范围、煤层倾
13、角、埋藏深度、设计年产量、开采方式、涌水量以及井下负荷等因素,其供电系统必须符合安全、可靠、经济的原则。下面介绍矿井供电系统的类型。(一)深井供电系统 埋藏深、倾角小、负荷大和涌水量大,多采用将610kv高压直接送入井下的供电方式,称为深并供电系统。这种供电方式由设于地面的矿山变电所引出6kv10kv高压电缆,通过井筒送至井下中央变电所,然后从井下中央变电所沿铺设的高压电缆送到井下各高压用电设备和采区变电所,直至工作面配电点,形成地面变电所中央变电所采区变电所工作面配电点的4级供电系统,如图118所示。井底车场及附近的低压用电设备的供电,是由设在中央变电所的变压器降压后供应的;采区内的低压用电
14、设备的供电,是由来区变电所降压后供应的。采区的综采设备高压由采区变电所高压或中央变电所高压电缆供应,低压通常由采区变电所引出的高压电缆,送至工作面附近巷道的移动变电站降压后供应;若距离近也可由采区变电所变压器降压后供应。(二) 浅井供电系统 埋藏浅(100200m)、井田范围大、负荷小和涌水量不大的矿井,可采用浅井供电系统,如图119所示。 浅井供电系统的特性是两级供电,高压电缆不下井。浅井供电重要有以下3种方式。 1井底车场及附近低压用电 地面降压后,由低压电缆通过井筒送到井底车场配电所,再分派给各级低压用电设备。井下架线式电机车所用直流电源,也是由地面变电所整流后,将直流电用电缆沿井筒送到
15、井底车场配电所供应。 2采区负荷小且无高压设备 由地面变电所通过高压架空线将电能送到采区工作面的地面上的变电室或变电亭,然后就地降压后,用低压电缆经钻孔送到井下采区配电所,再由其分派给工作面配电点和低压用电设备。 3. 采区负荷大且有高压设备 使用高压电缆将高压电能经钻孔送到井下采区变电所,再由采区变电所分派供电。 在浅井供电系统中,采区用电基本都是通道采区地面直通井下的钻孔完毕的,所以也称为钻孔供电系统。为了防止钻孔壁塌落挤压电缆,钻孔中敷设有钢管保护,电缆穿过钢管送到井下采区。 浅井供电系统可节省井下价格昂贵的高压电气设备和电缆,并减少井下变电铜室的开拓量,投资少,所以经济、安全。局限性之
16、处是需打钻孔和敷设钢管,并且钢管使用完不能回收。矿井采用哪种供电方式,应根据矿井的具体情况并进行经济技术比较后拟定。(三) 井下中央变电所1. 井下中央变电所结线 井下中央变电所是井下供电的核心担负着井下供电的重要任务,其结线如图120所示。结线原则是高压母线采用单母线分段方式,母线数与下井电缆数相应,各段母线通过高压开关联络。正常情况下,多采用分列运营的方式;当某一厂井电线出现故障时,才将联络开关闭合。 井下高压水泵是井下中央变电所的重要负荷,应分别接在母线各段上,以保证供电的可靠。向采区供电的电缆也应分别按在母线各段上,这样当某段母线出现故障时不会导致全矿采区的停电,从而影响煤炭生产。 井
17、下电机车需要的直流电源,通常采用的是硅整流装置,为了保证供电的可靠,也应分别接在母线各段上。井底车场及附近低压动力和照明用电,一般设立两台变压器供电。当主排水泵为低压水泵时,变压器的容量和台数的选择,应保证备用变压器能提供排出最大涌水量所需的容量。 井下中央变电所应留有高、低压配电装置的备用位置,其数量一般不少于各自安装总数的20,以适应发展的需要。2井下中央变电所的位置和硐室布置选择井下中央变电所的位置,应遵循以下原则:(1)尽量靠近负荷中心,以节省电缆,减少电能和电压损失。(2)井下中央变电所通风要良好。(3)进出线方便,交通运送便利。(4)井下中央变电所的顶底板要坚固,无淋水现象。按上述
18、条件,通常变电所硐室设在井底车场附近,直接与中央水泵房相连,有条件时应与电机车用的变流所联合建筑,如图121所示。井下个央变电所应特别注意防水、防火与通风问题。为了防水,井下中央变电所的地面应比并底车场的轨道面标高高出0.5m。为了防火,硐室应用耐火材料支护,出口5m以内的巷道也用耐火材料支护;硐室内电缆应用不带黄麻保护层的;硐室还应设有砂箱和干式灭火器材。井下中央变电所设备布置如图122所示。井下中央变电所的变压器与配电装置分开布置;高压与低压配装装置及直流设备也应分开布置;设备与墙壁间要留有0.5m以上的过道。各设备之间应留0.8m以上的间距或根据具体情况留设间距,以方便维护和检修。完全不
19、需要从两侧或后面进行检修维护的设备,可以不留间隙放置。3采区变电所与移动变电站(车)采区变电所是采区供电的中心,其任务是将井下中央变电所送来的高压电变为低压电,并将此电力配送至采掘工作面及附近的用电设备。1)采区变电所结线采区变电所结线如图123所示。由图可知,变电所每台动力变压器高压侧都装有一台高压配电箱,低压侧各装有一台总开关;采掘工作面及附近的供电都通过各磁力分开关配送处去。照明变压器一般用手动开关控制。此外还装有绝缘监视用的检漏继电器等。 单电源进线的采区变电所,如变压用不超过两台且无高压配出线的,可不设电源进线开关;否则,为了操作的方便,范设电源进线开关。 双电源进线的采区变电所,采
20、用单母线结线时,应一路工作一路备用;若需同时工作,母联开关应断开,使两电源回路分列运营。双电源进线合用于综采工作面或下山采区行排水泵的采变电所。采区变电所变压器通常采用分列运营的结线方式,低压侧各装有台总馈电开关,各变压器形成独立的供电系统。 每台变压器的低压侧都装有检漏继电器,它与变压器低压侧总馈电开关配合使用,起漏电保护作用。若总馈电并关内有漏电保护时,可不再装设检漏继电器。 2)采区变电所位置和硐室布置 采区变电所位置的拟定原则向中央变电所类似,但根据采区生产的特殊性还规定每个采区应只设一个变电所对全采区供电;如不也许,也应尽量少设变电所,以减少变电所迁移的次数。 因此,通常将采区变电所
21、设立在采区装车站附近,或设立在上(下)山巷道与运送平巷交叉处或两个上(下)山巷道之间的中间位置。采区变电所的防水、防火、通风等安全措施与中央变电所相同。硕室长度若超过10m,应有两个出口,以保证通风的良好。采区变电所硐室布置如图124所示。变压器可与配电设备布置在向硕室内但分开布置,高、低压设备应分开布置,检漏继电器放置于闲空墙壁的支架上。各设备间及与墙壁间根据实际需要可预留检修维护通道。 3)移动变电站(车) 由于综采工作面设备多,容量大,采区范围广,回采速度快,使用固定的采区变电所不经济,也满足不了技术上的规定,所以必须采用移动变电站。移动变电站是由特制的高压配电装置、干式变压器及低压配电
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