(完整版)礦山機電專業(yè)閆二小畢業(yè)論文.doc

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(shù)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(xí)的基礎(chǔ)上完成的。通過對馬軍峪煤礦的實地考察，結(jié)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(chǔ)上根據(jù)煤炭生產(chǎn)行業(yè)的有關(guān)規(guī)定進一步規(guī)范和完善。馬軍峪煤礦系 120 萬噸煤礦，供電系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容包括：地面變電所設(shè)計、井下供電設(shè)計、短路電流計算、地面及井下高低壓設(shè)備選擇、保護裝置、地面及井下接地等。本設(shè)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。

2、根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)特點，本設(shè)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(shè)備進行選擇。馬軍峪煤礦 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，又考慮馬軍峪煤礦服務(wù)的年限，從經(jīng)濟和技術(shù)兩個方面對本礦進行整體設(shè)計，以達到滿足對馬軍峪煤礦供電的合理性。關(guān)鍵詞：馬軍峪煤礦35KV供電設(shè)備選擇目錄第一章概述11.1礦井簡介11.2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.22.1井下電壓等級的確定22.2采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定2第三章繼電保護53.1變電所繼電保護的配置情況53.2主變壓器的繼電保護5第四章電氣設(shè)備的選擇 .74.1按使用場所選擇電

3、氣設(shè)備的類型74.2高壓配電箱的選擇74.3低壓電氣設(shè)備的選擇84.4低壓電氣設(shè)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礦井簡介馬軍峪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。馬軍峪煤礦四面環(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(shè)備的供電質(zhì)量。2 、每個采區(qū)最好只設(shè)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(shè)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(fēng)良好，溫度不得超過附近巷道溫度5。4 、設(shè)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(yīng)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(shù)經(jīng)濟

5、比較后擇優(yōu)選用。方案比較應(yīng)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(shè)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(shè)在回風(fēng)巷或工作面進風(fēng)順槽內(nèi)。2 、在多煤層的采區(qū)中，各分層是否分別設(shè)置或集中設(shè)置變電所，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)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(shè)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(shè)備多、容量大，工作面走向

6、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(shè)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(fēng)巷已經(jīng)掘進完畢，可將上工作面的移動變電站設(shè)置在下一個工作面的回風(fēng)巷內(nèi)，經(jīng)過聯(lián)絡(luò)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(shè)置在該回采工作面的回風(fēng)巷

7、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(shè)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(shè)備的電纜長度以不超過100m為宜。3 、在電纜分叉點應(yīng)設(shè)有配電點，此配電點在巷道交匯處附近。4 、壓入式局部扇風(fēng)機和啟動裝置必須安裝在進風(fēng)巷道中，距回風(fēng)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(shè)備的額定屯壓等級應(yīng)符合下列要求：1 、高壓不應(yīng)超過 10kV，一般為 6kV。2 、低壓不應(yīng)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(shè)備可采用

8、660V或 1140V。井低車場一般采用 660V。手持電氣設(shè)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(shè)備的采區(qū)變電所, 應(yīng)采用雙電源進線。一般的采區(qū)變電所, 應(yīng)采用單電源進線。2 、高壓開關(guān)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(shè)電源進線開關(guān)；當變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應(yīng)設(shè)置進線開關(guān)。(2) 雙電源進線的采區(qū)變電所，應(yīng)設(shè)置電源進線開關(guān)。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(yīng)分段并設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)

9、，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(guān)柜。2.2.2低壓供電系統(tǒng)的擬定在擬定供電系統(tǒng)時，應(yīng)將采區(qū)內(nèi)的用電設(shè)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(shè)備分組時，還應(yīng)考慮到各組用電負荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設(shè)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(yīng)裝有開關(guān)或電纜接線盒。確定電纜的敷設(shè)路線時，應(yīng)注意回采工作面( 機采除外 ) 、軌道上下山等處不應(yīng)敷設(shè)電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴禁敷設(shè)電纜。在具體擬定供電系統(tǒng)時還應(yīng)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(guān)、啟動器和電纜等設(shè)備最少。2 、原則上一

10、臺啟動器只控制一臺設(shè)備。3 、當采區(qū)變電所的動力變壓器多于一臺時，應(yīng)合理分配變壓器的負荷，原則上一臺變壓器負擔(dān)一個工作面的用電設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)配電點進線自動饋電開關(guān)。8 、大容量設(shè)備的啟動器應(yīng)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(fēng)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、高瓦斯礦

11、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(fēng)機都應(yīng)實行三專 ( 專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路 ) 供電。11 、局部通風(fēng)機與掘進工作面的電氣設(shè)備，必須裝有風(fēng)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(yīng)裝設(shè)兩閉鎖 ( 風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖 ) 設(shè)施。因此，為了實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖，在掘進工作面的供電線路上應(yīng)設(shè)一臺閉鎖用的磁力啟動器。12 、局部通風(fēng)機無論在工作面或交接班時，都不準停風(fēng)。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(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時斷開，在試驗局部通風(fēng)機線路的漏電保護時，合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，

12、以防局部通風(fēng)機停電。13 、采區(qū)變電所、上山絞車房、裝車站及綜采工作面應(yīng)設(shè)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(yīng)經(jīng)過技術(shù)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(shè)保護。保護應(yīng)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(yīng)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，

13、式變壓器退出運行。2 、過電流保護：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(cè)電源、單獨運行的356kv，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

14、路等。保護原理： QJ3-80 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(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障。缺點是：不能反應(yīng)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)的最大范圍為的油氣流的流速， 標注在彈簧

15、的調(diào)節(jié)桿旁邊， 一般可調(diào)節(jié)的范圍為0.6 1.5ms。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(cè)，他既能反應(yīng)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(yīng)采用三相三繼電器接線。過電流保護的動作電流，應(yīng)按躲過變壓器的最大負荷電流來整定，即IOP=KkKre*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(yīng)按下式校驗Kr=Is2.minIop 1.5式中： Is2.min為最小運行方式下，保護范圍末端最小兩相短路電流。

16、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(yīng)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=KkKre*IN.T=1.050.85*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(yīng)裝設(shè)一個延時環(huán)節(jié)，他要大于變壓器的過電流保

17、護的動作時間，一般取10S。第四章電氣設(shè)備的選擇4.1按使用場所選擇電氣設(shè)備的類型井下電氣設(shè)備類型的選擇應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程) 的規(guī)定，各類礦用電氣設(shè)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(yīng)根據(jù)下述情況，并結(jié)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(shè)備真空化的要求，應(yīng)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(guān)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(fù)供電，但價格較固定式高。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)礦井

18、的具體條件進行選擇。(3) 考慮到設(shè)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(yīng)具有下述保護：井下高壓電動機、動力變壓器的高壓側(cè)，應(yīng)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(yīng)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(shè)有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護。選擇方案時，應(yīng)首先根據(jù)其用途確定選擇哪種形式的開關(guān)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(yīng)遵循以下幾點原則：1 、井下變電所的饋出線必須選擇裝有斷路器的開關(guān)柜。

19、對雙回路供電的重要負荷，斷路器兩側(cè)均應(yīng)裝有隔離開關(guān)。2 、當開關(guān)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(guān)柜或帶有斷路器的開關(guān)柜。當高壓電動機需串電抗器啟動時，還應(yīng)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(guān)安裝在一個柜子中。3、對進線開關(guān)柜一般應(yīng)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(guān)。4 、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)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(guān)聯(lián)絡(luò)。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(yīng)選擇所用變壓器柜。6

20、 、為了測量和保護的需要，開關(guān)柜中還應(yīng)有足夠的電流互感器；變電所每段母線上還應(yīng)裝有電壓互感器。7 、二次接線方案的確定開關(guān)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(shè)過負荷保護或具有動作時限的過電流保護的線路，應(yīng)選擇具有反時限過流保護裝置的二次接線方案。對只裝設(shè)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(yīng)裝有失壓脫扣線圈。(2) 進線開關(guān)柜中一般應(yīng)裝設(shè)電流表和有功、無功電度表。對饋出線一般應(yīng)裝設(shè)電流表；對用電負荷較大的線路一般還應(yīng)苯設(shè)有功電度表；需要了解其功率因數(shù)等情況時，還應(yīng)裝設(shè)無功電度表。變電所的每段母線上均應(yīng)裝設(shè)

21、電壓表。4.3低壓電氣設(shè)備的選擇1 、低壓電氣設(shè)備型號的選擇低壓電氣設(shè)備的型號除按使用場所選擇外，還應(yīng)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(guān)、分路開關(guān)和配電點進線開關(guān)，應(yīng)選用隔爆型真空譚電開關(guān)。(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(guān)(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(yīng)選用磁力啟動器。(4) 需要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機械，應(yīng)選用可逆磁力啟動器。(5)40kW及以上的啟動頻繁的低壓設(shè)備，應(yīng)選用真空磁力啟動器。2 、按電網(wǎng)和用電設(shè)備對保護的要求選擇(1) 變壓器二次側(cè)低壓總開關(guān)應(yīng)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(guān)應(yīng)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(shè)備的啟動器應(yīng)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) 小型設(shè)備的啟動器應(yīng)有短路、過負荷和斷相保護，至少必須有短路保護。(5) 控制煤電鉆的設(shè)備必須選用具有短路、過負荷、漏電跳閘保護和遠距離停送電控