礦山機電專業(yè)畢業(yè)論文

1、 摘要:供電系統(tǒng)可靠性直接體現(xiàn)供電系統(tǒng)負載的供電能力,加強供電可靠性的技術管理工作,不斷提高可靠性指標是供電系統(tǒng)永恒的主題,是系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要保證。本論文是在煤礦實習的基礎上完成的。通過對太岳煤礦的實地考察，結合該礦現(xiàn)有生產(chǎn)水平和未來發(fā)展前景，在原有供電系統(tǒng)的基礎上根據(jù)煤炭生產(chǎn)行業(yè)的有關規(guī)定進一步規(guī)范和完善。 太岳煤礦系120萬噸煤礦，供電系統(tǒng)設計內(nèi)容包括：地面變電所設計、井下供電設計、短路電流計算、地面及井下高低壓設備選擇、保護裝置、地面及井下接地等。本設計主供電系統(tǒng)由來自不同地方的兩路35kV線路供電，經(jīng)主變壓器變?yōu)?0kV，由單母分段的接線方式分別向地面和井下供電。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)

2、特點，本設計系統(tǒng)主線路均以最大運行方式進行整定，并以此對線路及其設備進行選擇。 太岳煤礦35kV供電系統(tǒng)包括井上供電系統(tǒng)和井下供電系統(tǒng)兩個部分。為保證供電的安全、可靠，又考慮太岳煤礦服務的年限，從經(jīng)濟和技術兩個方面對本礦進行整體設計，以達到滿足對太岳煤礦供電的合理性。 關鍵詞：太岳煤礦 35KV 供電 設備選擇 目 錄第一章 概述1 1.1礦井簡介1 1.2采區(qū)變電所及配電點位置的確定1第二章 采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定2 2.1井下電壓等級的確定2 2.2采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定2第三章 繼電保護5 3.1變電所繼電保護的配置情況5 3.2主變壓器的繼電保護5第四章 電氣設備的選擇7 4.1按使用場所選擇

3、電氣設備的類型7 4.2高壓配電箱的選擇7 4.3低壓電氣設備的選擇8 4.4低壓電氣設備電氣參數(shù)的選擇9參考文獻10礦山機電專業(yè)綜合實踐報告第一章 概述 1.1礦井簡介 太岳煤礦地處太岳山東麓，山西省中南部，長治市西北部，東鄰沁縣，南接屯留、安澤、古縣，西連霍州、靈石，北靠介休、平遙,系晉中、晉南、晉東南的交界處。太岳煤礦四面環(huán)山，西北高而東南低，海拔最高2523米，最低939米，平均海拔1400米左右。本礦井煤炭可通過汽車運往該裝車站裝火車運往全國各地，礦區(qū)交通便利。 1.2采區(qū)變電所及配電點位置的確定 1.2.1采區(qū)變電所位置的確定 1、盡量位于負荷中心，以減少低壓線路長度和電壓損失，保

4、證采區(qū)設備的供電質(zhì)量。 2、每個采區(qū)最好只設一個變電所，對整個采區(qū)和掘進工作面供電，并且盡量不遷移或少遷移變電所，減少變電所硐室的開拓費用。如一個變電所不能滿足要求時，可在下一區(qū)段增設變電所，初期向掘進供電，后期向回采供電。 3、變電所內(nèi)要求通風良好，溫度不得超過附近巷道溫度5。 4、設備運輸要方便，便于電纜進出，地質(zhì)條件好，頂?shù)装宸€(wěn)定，無淋水。 分析上述四項要求可見，后兩個要求容易滿足，但前兩個要求相互矛盾因此，在確定采區(qū)變電所的位置時，應全面分析，綜合考慮。一般先根據(jù)后兩個要求確定變電所的位置范圍，然后再根據(jù)前兩個要求確定變電所的位置。在確定變電所的位置時，一般要列出幾種可行方案，進行技術

5、經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選用。方案比較應列表表示。 1.2.2按后兩個要求確定采區(qū)變電所的位置時，可根據(jù)下列原則確定： 1、采區(qū)變電所的位置一般設在上(下)山的運輸斜巷和軌道斜巷的橫貫內(nèi)，或在甩車場附近的巷道內(nèi)。當采用礦用一般型變壓器時，不得設在回風巷或工作面進風順槽內(nèi)。 2、在多煤層的采區(qū)中，各分層是否分別設置或集中設置變電所，應經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后決定。 3、當附近變電所不能滿足大巷掘進供電要求時，可利用大巷橫貫巷道設置掘進變電所。如大巷為單巷而無橫貫巷道利用時，可采用移動變電站。 1.2.3移動變電站位置的確定 1、采用移動變電站供電的條件 隨著采掘機械化的發(fā)展，工作面的電氣設備多、容量大，工作面走

6、向長，如仍采用固定的采區(qū)變電所供電，既不經(jīng)濟，又滿足不了電壓質(zhì)量的要求。因此，屬下列情況的采區(qū)供電宜采用移動變電站 (1)綜采工作面的供電。 (2)普采工作面由采區(qū)固定變電所供電困難或不經(jīng)濟時。 (3)大巷單巷掘進附近無變電所可利用時。 2、移動變電站位置的確定 移動變電站的位置一般按下列原則確定： (1)向回采工作面供電的移動變電站位置，一般設在距工作面100 m150 m的巷道中。 (2)當下一個工作面尚未開采，而其回風巷已經(jīng)掘進完畢，可將上工作面的移動變電站設置在下一個工作面的回風巷內(nèi)，經(jīng)過聯(lián)絡巷、運輸巷向上工作面供電。 (3)低瓦斯礦井的回采工作面移動變電站，可設置在該回采工作面的回風

7、巷內(nèi)。 1.2.4工作面配電點位置的確定。 1、回采工作面配電點一般設在距工作面50m-70m處的巷道中。 2、掘進工作面配電點距掘進頭80m-100m，一般配電點至掘進設備的電纜長度以不超過100m為宜。 3、在電纜分叉點應設有配電點，此配電點在巷道交匯處附近。 4、壓入式局部扇風機和啟動裝置必須安裝在進風巷道中，距回風口不得小于10m。 第二章 采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定 2.1井下電壓等級的確定 井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定屯壓等級應符合下列要求： 1、高壓不應超過10kV，一般為6kV。 2、低壓不應超過1140V。炮采工作面一般采用660V，高檔普采和綜采根據(jù)具體情況和采用的機械設備

8、可采用660V或1140V。井低車場一般采用660V。手持電氣設備、固定照明采用127V，亦可采用220V。 2.2采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定 2.2.1高壓供電系統(tǒng)的擬定 1、電源回路數(shù)的確定 供綜合機械化采煤的采區(qū)變電所及有下山排水設備的采區(qū)變電所,應采用雙電源進線。一般的采區(qū)變電所,應采用單電源進線。 2、高壓開關的配置 (1)單電源進線的采區(qū)變電所，當變壓器不超過兩臺且無高壓出線時，可不設電源進線開關；當變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應設置進線開關。 (2)雙電源進線的采區(qū)變電所，應設置電源進線開關。當其經(jīng)常為一回路供電，一回路備用時，母線可不分段；當兩回路電源同時供電時，母線應分段并設聯(lián)絡開

9、關，正常分列運行。 (3)采區(qū)變電所的高壓饋出線，宜用專用的開關柜。 2.2.2低壓供電系統(tǒng)的擬定 在擬定供電系統(tǒng)時，應將采區(qū)內(nèi)的用電設備按電壓等級、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和安裝地點分組，各組盡量分開供電。在用電設備分組時，還應考慮到各組用電負荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設的路線。各組用電負荷不能過大，以保證受電端的電壓質(zhì)量。巷道有分叉點時，應裝有開關或電纜接線盒。確定電纜的敷設路線時，應注意回采工作面(機采除外)、軌道上下山等處不應敷設電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴禁敷設電纜。 在具體擬定供電系統(tǒng)時還應考慮以下原則： 1、在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的開關、啟動器和電纜等設備最少。 2、原則上

10、一臺啟動器只控制一臺設備。 3、當采區(qū)變電所的動力變壓器多于一臺時，應合理分配變壓器的負荷，原則上一臺變壓器負擔一個工作面的用電設備。 4、變壓器最好不并聯(lián)運行。 5、由工作面配電點到各用電設備宜采用輻射式供電，上山及順槽的輸送機宜采用干線式供電。 6、供電線路應走最短的路線，并盡量避免回頭供電。 7、如配電點距電源供電點較近或啟動器數(shù)量少于三臺時，一般不設配電點進線自動饋電開關。 8、大容量設備的啟動器應靠近配電點的進線端，以減小啟動器間電纜的截面。 9、低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或采用掘進與采煤工作面分開供電。 10、瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯

11、礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，掘進工作面的局部通風機都應實行三專(專用變壓器、專用開關、專用線路)供電。 11、局部通風機與掘進工作面的電氣設備，必須裝有風電閉鎖裝置。瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中的所有掘進工作面應裝設兩閉鎖(風電閉鎖、瓦斯電閉鎖)設施。因此，為了實現(xiàn)風電閉鎖，在掘進工作面的供電線路上應設一臺閉鎖用的磁力啟動器。 12、局部通風機無論在工作面或交接班時，都不準停風。因此要在專用變壓器與采區(qū)變電所內(nèi)其他任意一臺變壓器之間加設聯(lián)絡開關。平時斷開，在試驗局部通風機線路的漏電保護時，合上聯(lián)絡開關，以防局部通風機停電。 13、采區(qū)變電所、上

12、山絞車房、裝車站及綜采工作面應設照明燈。 井下中央變電所、采區(qū)變屯所的電源進線以及變電所的供配電系統(tǒng)，當有多種可行方案時，應經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選擇。第三章 繼電保護 煤礦35kv變電所是礦山的重要組成部分，故障時對系統(tǒng)的正常運行會產(chǎn)生嚴重影響，因此必須專門裝設保護。保護應滿足選擇性、快速性、靈敏性、可靠性的要求。 3.1變電所繼電保護的配置情況 3.1.1變壓器的常用保護裝置 1、瓦斯保護：分為重瓦斯保護和輕瓦斯保護，瓦斯保護用于反應變壓器油箱內(nèi)部的各種故障。當內(nèi)部故障輕微時產(chǎn)生的氣體少，使輕瓦斯保護動作并發(fā)出信號，當內(nèi)部故障嚴重時，重瓦斯保護立即動作，式變壓器退出運行。 2、過電流保護：

13、作為外部短路及變壓器內(nèi)部短路的后備保護。 3、縱聯(lián)差動保護：作為變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線間短路的主保護。 4、過負荷保護：變壓器過負荷發(fā)出報警信號。 5、溫度保護：作用于變壓器超溫報警 3.1.2架空線路保護：采用時限過流保護作為主保護，無時限速斷保護為輔助保護。 3.1.3電纜線路保護：定時限過電流保護為主保護，速斷保護為輔助保護。零序電流保護作為報警信號。 3.2主變壓器的繼電保護 主要討論變電所單側電源、單獨運行的35/6kv，y/-11電力變壓器的繼電保護方式，整定計算及保護原理接線圖等。 3.2.1變壓器的瓦斯保護變壓器的內(nèi)部故障如匝間或?qū)娱g短路，接地短路等。保護原理：QJ3

14、-80型瓦斯繼電器，當發(fā)生輕微故障時產(chǎn)生氣體上升，聚集在繼電器上部，使油面下降，開口杯隨油面降低而下沉，使磁鐵靠近干簧接點，干簧接點閉合，發(fā)出輕瓦斯信號。當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴重故障時，產(chǎn)生大量的氣體，使擋板及開口杯一起轉(zhuǎn)動，接點閉合，使斷路器跳閘。瓦斯保護的優(yōu)點是：動作迅速，靈敏度高，接線和安裝簡單，能反應變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障。缺點是：不能反應外部套管和引出線的短路故障，因而還必須與其他保護裝置配合使用。 保護的整定：1、輕瓦斯保護的動作整定值可通過調(diào)整開口杯動作所需要的瓦斯繼電器頂部的氣體體積確定，一般瓦斯繼電器可調(diào)節(jié)的最大范圍為250-300cm3。2、重瓦斯的整定是調(diào)節(jié)擋板上的彈

15、簧壓力，該壓力已換算成相應的油氣流的流速，標注在彈簧的調(diào)節(jié)桿旁邊，一般可調(diào)節(jié)的范圍為0.61.5m/s。 3.2.2變壓器的過電流保護 變壓器的過電流保護裝置安裝在變壓器的電源側，他既能反應變壓器的外部故障，又能作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護，同時也作為下一級線路的后備保護。為提高靈敏度應采用三相三繼電器接線。 過電流保護的動作電流，應按躲過變壓器的最大負荷電流來整定，即IOP=Kk/Kre*Iw.max式中：Iw.max為變壓器的最大負荷電流，Kk為可靠系數(shù)，取1.2-1.3；Kre為返回系數(shù)，一般取0.85。保護裝置的靈敏度應按下式校驗Kr=Is2.min/Iop1.5式中：Is2.min為

16、最小運行方式下，保護范圍末端最小兩相短路電流。保護裝置的動作時限按階梯原則整定，即比下一級保護裝置大一個時限級差t。 3.2.3變壓器的過負荷保護變壓器過負荷屬于不正常運行狀態(tài)，不算故障，一般經(jīng)過延時后作用于信號來通知運行值班人員。因為變壓器的過負荷電流是對稱的，所以只需在某一相上裝一只電流繼電器來反應變壓器的過負荷。過負荷保護裝置的動作電流按躲過變壓器的額定電流整定，即IOP=Kk/Kre*IN.T=1.05/0.85*1466.3=1811A式中：IN.T為變壓器的額定電流，Kk為可靠系數(shù)，取1.05，Kre為返回系數(shù)，取0.85。為防止短路時和大負荷起動時誤發(fā)信號，過負荷保護應裝設一個延

17、時環(huán)節(jié)，他要大于變壓器的過電流保護的動作時間，一般取10S。第四章 電氣設備的選擇 4.1按使用場所選擇電氣設備的類型 井下電氣設備類型的選擇應符合煤礦安全規(guī)程)的規(guī)定，各類礦用電氣設備的使用場所見教材工礦企業(yè)供電 4.2高壓配電箱的選擇 礦用高壓配電箱的型號應根據(jù)下述情況，并結合礦井的實際條件選擇。 (1)礦用高壓配電箱有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器三種。根據(jù)礦井設備真空化的要求，應優(yōu)先選用真空斷路器的高壓配電箱。 (2)礦用一般型高壓配電箱(又稱高壓開關柜)有固定式和手車式兩種。固定式價格較低，但維護檢修不如手車式方便；手車式維護檢修方便，故障時可更換備用手車迅速恢復供電，但價格較

18、固定式高。設計時，應根據(jù)礦井的具體條件進行選擇。 (3)考慮到設備對保護的要求，根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，所選高壓配電箱應具有下述保護： 井下高壓電動機、動力變壓器的高壓側，應有短路、過負荷和欠電壓釋放保護。 供移動變電站的高壓饋電線，應有短路、過負荷、欠電壓釋放和高壓電纜監(jiān)視保護,此外，還必須裝設有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護。選擇方案時，應首先根據(jù)其用途確定選擇哪種形式的開關柜，然后根據(jù)負荷的種類、負荷的重要性和饋出線的數(shù)量等，本著安全、可靠、操作方便、經(jīng)濟的原則，根據(jù)變電所接線的需要進行合理地組合，選擇出合適的一次接線方案。具體選擇時一般應遵循以下幾點原則： 1、井下變電所的饋出線必須

19、選擇裝有斷路器的開關柜。對雙回路供電的重要負荷，斷路器兩側均應裝有隔離開關。 2、當開關柜直接控制高壓電動機時，可根據(jù)其啟動的頻繁程度選擇帶真空接觸器的開關柜或帶有斷路器的開關柜。當高壓電動機需串電抗器啟動時，還應選擇啟動電抗器柜；當電動機容量不大時，啟動電抗器可與其控制開關安裝在一個柜子中。 3、對進線開關柜一般應裝有斷路器。對饋出線少(一般不超過8條)、進線總數(shù)不超過二回路的中央變電所，且上一級變電所屬本企業(yè)管理時，亦可只用隔離開關。 4、母線聯(lián)絡開關一般也采用斷路器，對中央變電所當饋出回路數(shù)不超過8條時，也只用隔離開關聯(lián)絡。 5、當變電所采用電動操作時，為了保證有足夠的所用電能，應選擇所

20、用變壓器柜。 6、為了測量和保護的需要，開關柜中還應有足夠的電流互感器；變電所每段母線上還應裝有電壓互感器。 7、二次接線方案的確定 開關柜的二次接線方案可根據(jù)保護和測量的要求及所選一次接線方案來選擇。 (1)對需要裝設過負荷保護或具有動作時限的過電流保護的線路，應選擇具有反時限過流保護裝置的二次接線方案。對只裝設瞬時過電流保護的線路，可選用只有瞬時過電流脫扣器的二次接線。需進行失壓保護的，還應裝有失壓脫扣線圈。 (2)進線開關柜中一般應裝設電流表和有功、無功電度表。對饋出線一般應裝設電流表；對用電負荷較大的線路一般還應苯設有功電度表；需要了解其功率因數(shù)等情況時，還應裝設無功電度表。變電所的每

21、段母線上均應裝設電壓表。 4.3低壓電氣設備的選擇 1、低壓電氣設備型號的選擇 低壓電氣設備的型號除按使用場所選擇外，還應考慮以下幾點： 按工作機械對控制的要求選擇 (1)供電線路用總開關、分路開關和配電點進線開關，應選用隔爆型真空譚電開關。 (2)不需要進行遠方控制及不經(jīng)常啟動的小型機械，一般選用手動啟動器或插銷式開關 (3)需要進行遠方控制集中聯(lián)鎖控制或頻繁啟動的機械，應選用磁力啟動器。 (4)需要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機械，應選用可逆磁力啟動器。 (5)40kW及以上的啟動頻繁的低壓設備，應選用真空磁力啟動器。 2、按電網(wǎng)和用電設備對保護的要求選擇 (1)變壓器二次側低壓總開關應有短路、過負荷、失壓、漏電跳閘和漏電閉鎖保護，至少必須有短路和漏電跳閘保護。 (2)各分路配電開關應有短路、過負荷、失壓、漏電閉鎖保護(或選擇型漏電保護)，至少必須有短路保護。 (3)大型設備的啟動器應有短路、過負荷、失壓、斷相和漏電閉鎖保護，至少必須有短路、失壓和過負荷保護。 (4)