煤礦井下供電

1、煤礦井下供電前言隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦供電有著電壓越來(lái)越高、負(fù)荷功率越來(lái)越大、線路越來(lái)越復(fù)雜、供電保護(hù)越來(lái)越精確的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下，原本依靠人工計(jì)算或查表進(jìn)行供電保護(hù)的方法就無(wú)法滿足即時(shí)、高效、精確的要求。于是，就必須要有一種快速、高效、準(zhǔn)確的輔助工具，以滿足需求。煤礦供電設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。系統(tǒng)簡(jiǎn)介礦井供電設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)能迅速繪出高低壓供電系統(tǒng)圖，能實(shí)現(xiàn)高低壓短路電流、開(kāi)關(guān)整定保護(hù)、電壓損失、電纜長(zhǎng)時(shí)載流量等自動(dòng)計(jì)算，同時(shí)自動(dòng)生成相關(guān)Word文檔計(jì)算說(shuō)明書(shū)。該系統(tǒng)集繪圖、計(jì)算、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、管理于一體，運(yùn)行環(huán)境簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。本系統(tǒng)技術(shù)依據(jù)主要來(lái)自：1.煤炭工業(yè)出

2、版社1995年版煤炭電工手冊(cè)（修訂本）（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）第二分冊(cè)2.煤炭工業(yè)部1998年制定煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護(hù)裝置的整定細(xì)則（以下簡(jiǎn)稱細(xì)則）3.煤炭工業(yè)部1992年制定煤礦安全規(guī)程（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）4.煤炭工業(yè)部1994年制定煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）功能和特點(diǎn)1.繪圖能迅速繪出電路系統(tǒng)圖，既美觀大方有能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)修改圖形。2.電網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算由供電系統(tǒng)圖能迅速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的計(jì)算出整個(gè)供電系統(tǒng)的短路電流、保護(hù)整定值、長(zhǎng)時(shí)載流量、電壓損失等，并可以高效的進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)工作。功能和特點(diǎn)3.自動(dòng)生成Word文檔計(jì)算說(shuō)明書(shū)在計(jì)算的同時(shí)，能自動(dòng)生成短路電流、保護(hù)整定、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、長(zhǎng)時(shí)載流量、電壓損失等

3、Word文檔計(jì)算說(shuō)明書(shū)。4.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可以方便的添加修改設(shè)備的參數(shù)，并能對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行查詢。功能和特點(diǎn)5.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)與運(yùn)行環(huán)境、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)基于Windows2000/xp，采用多層次的Client/Server結(jié)構(gòu)，在面向?qū)ο笏枷胫笇?dǎo)下設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的。其前端采用的是VC+，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器由Access組成。繪圖本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)CAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，形成了一套完整的機(jī)電設(shè)備圖例庫(kù)，能夠方便快捷實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的繪制修改圖形。并且， 根據(jù)需要，可以對(duì)圖例進(jìn)行隨意的修改。供電設(shè)計(jì)計(jì)算回路短路電流計(jì)算電壓損失計(jì)算開(kāi)關(guān)保護(hù)整定兩相短路電流：三相短路電流：222)()(2XRUIed223

4、)()(3XRUIed短路回路內(nèi)一相電阻值的總和：短路回路內(nèi)一相電抗值的總和：系統(tǒng)電抗值：21RRKKRRbbb21XXKKXXXbbbxdppxSUUX R1、X1-根據(jù)三相短路容量計(jì)算的系統(tǒng)電抗值； Rb-礦用變壓器的變壓比，若一次電壓為6000V，二次電壓為400、690、1200V時(shí)，變比依次為15、8.7、5；當(dāng)一次電壓為3000V，二次電壓為400V時(shí)，變壓比為7.5； Rb、Xb-礦用變壓器的電阻、電抗值； R2、X2-低壓電纜的電阻、電抗值；正常工作電壓損失計(jì)算 變壓器電壓損失低壓電纜電壓損失正常工作電壓損失計(jì)算變壓器：其中：電壓損失百分比：正常工作電壓損失計(jì)算低壓電纜：電壓損

5、失絕對(duì)值：電壓損失百分比：電機(jī)起動(dòng)阻抗：電機(jī)實(shí)際起動(dòng)電流：電機(jī)實(shí)際起動(dòng)電壓：2223()()esqUIRX其中起動(dòng)回路總電阻 ：起動(dòng)回路總電抗： 低壓開(kāi)關(guān)選擇原則饋電用總開(kāi)關(guān)和母線的分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)局部通風(fēng)機(jī)、一般設(shè)備、遠(yuǎn)方控制和集中閉鎖控制的開(kāi)關(guān)煤電鉆用的變壓器開(kāi)關(guān)應(yīng)選用綜合保護(hù)器需控制正、反轉(zhuǎn)機(jī)械的開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)理論計(jì)算值：33xeeweeKPSIUcosUzwIKI短路保護(hù)理論值即最大電流計(jì)算公式：整定計(jì)算靈敏度：wqexeIIKIdzdsIIK2過(guò)流保護(hù)理論計(jì)算值：短路保護(hù)理論計(jì)算值： 整定計(jì)算靈敏度：IenIdzezIKIdzdsIIK2理論計(jì)算值：整定計(jì)算靈敏度：qedzxeIIKIKdzd

6、sIIK2供電設(shè)計(jì)（設(shè)備選型）采區(qū)低壓網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)規(guī)定變壓器選擇電纜的截面、芯數(shù)、長(zhǎng)度回路短路電流計(jì)算、正常和啟動(dòng)電壓損失校驗(yàn)開(kāi)關(guān)整定井下空氣中含有易燃易爆的瓦斯和煤塵設(shè)備對(duì)地泄漏電流可能引爆電雷管井下空間狹窄人體易觸電冒頂、片幫事故可損害電纜等電氣設(shè)備井下的條件使設(shè)備易受潮有些硐室、巷道溫度高，設(shè)備散熱條件差采掘設(shè)備移動(dòng)、啟動(dòng)頻繁常產(chǎn)生短時(shí)過(guò)載為防出水事故，排水設(shè)備對(duì)供電要求高井下停電可導(dǎo)致水淹、瓦斯聚集嚴(yán)格遵守煤炭部頒發(fā)的煤礦安全規(guī)程及煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)的規(guī)定注意安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理性設(shè)計(jì)原則（1）在保證供電可靠的前提下，力求所擬圖中使用的開(kāi)關(guān)、電纜等設(shè)備最省。（2）盡可能由一臺(tái)變壓器

7、向一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)或工作面的機(jī)械供電，以便縮小事故所引起的停電范圍。（3）對(duì)單電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，當(dāng)其變壓器不超過(guò)兩臺(tái)且無(wú)高壓饋出線時(shí)，通?？刹辉O(shè)電源斷路器；而當(dāng)其變壓器超過(guò)兩臺(tái)并有高壓饋出線時(shí)，則應(yīng)設(shè)進(jìn)線斷路器。（4）在對(duì)生產(chǎn)量較大的綜合機(jī)械化工作面或下山排水設(shè)備進(jìn)行低壓供電時(shí)，應(yīng)盡量采用雙回路高壓電源進(jìn)線及兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器，使得當(dāng)一回線路或一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，另一回線路或另一臺(tái)變壓器仍能保證工作面正常生產(chǎn)及排水供電。設(shè)計(jì)原則（5）對(duì)第一類負(fù)荷為高壓設(shè)備（如高壓水泵）或變壓器在四臺(tái)以上（即采掘工作面較集中的盤(pán)區(qū)）的采區(qū)變電所，因其已處于能影響礦井安全的地位，故應(yīng)按前述井下主要變電所的接

8、線原則加以考慮。（6）變壓器盡量采用分列運(yùn)行。這是由于當(dāng)采用并列運(yùn)行時(shí)，線路對(duì)地電流的增加會(huì)對(duì)安全造成威脅；電網(wǎng)絕緣電阻的下降可使漏電繼電器的運(yùn)行條件惡化，在發(fā)生漏電事故時(shí)又會(huì)因一臺(tái)檢漏繼電器控制兩臺(tái)變壓器的饋電開(kāi)關(guān)，而使停電范圍加大，從而使可靠性降低之故。（7）一個(gè)開(kāi)關(guān)只能控制一種用電設(shè)備，容量愈大的開(kāi)關(guān)，應(yīng)排得離電源愈近。 設(shè)計(jì)原則（8）為了防止采用局扇通風(fēng)的工作面的沼氣爆炸事故，根據(jù)風(fēng)電沼氣閉鎖系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)高沼氣及沼氣突出的礦井，局扇的供電系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)專用變壓器、專用電纜、專用高低壓開(kāi)關(guān)配檢漏繼電器、以及因停風(fēng)或因沼氣超限均需切斷掘進(jìn)工作面的電源的閉鎖系統(tǒng)。對(duì)低沼氣礦井局扇，僅實(shí)行

9、風(fēng)電沼氣閉鎖。由于局扇獨(dú)立于其它供電設(shè)備線路，故不受其它電氣設(shè)備故障（如漏電，短路等）跳閘的影響。視在功率計(jì)算公式（見(jiàn)手冊(cè)348頁(yè)）式中：:所計(jì)算的電力負(fù)荷總的視在功率，kVAcoscosxexeeSKPKPSKeS需用系數(shù)（取0.31），按以下兩種情況計(jì)算：A：?jiǎn)误w支架各用電設(shè)備無(wú)一定順序起動(dòng)的一般機(jī)組工作面B：自移式支架，各用電設(shè)備按一定順序起動(dòng)的機(jī)械化采煤工作面0.2860.714sxePKP0.40.6sxePKP井下高壓電纜的選型與計(jì)算井下高壓開(kāi)關(guān)選擇井下高壓電纜的選型與敷設(shè)要求（參考規(guī)程）井下高壓電纜的截面選擇按允許持續(xù)電流選擇截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面井下高壓電纜的截面校驗(yàn)按短路

10、時(shí)的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)按正常負(fù)荷和發(fā)生事故時(shí)的電壓損失校驗(yàn)固定敷設(shè)的動(dòng)力電纜應(yīng)采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜、鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜或不燃性橡膠電纜移動(dòng)式和手持式設(shè)備應(yīng)使用專用的不燃性橡膠電纜使用帶有分相屏蔽的橡膠絕緣屏蔽電纜低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯下井主電纜的截面選擇條件考慮一回停止供電時(shí)其它下井主電纜應(yīng)滿足最大涌水量時(shí)的需要：按允許持續(xù)電流選擇考慮在正常涌水量，全部電纜投入運(yùn)行時(shí)的需要：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇校驗(yàn)地面變電所母線（或下井電抗器的負(fù)荷端）發(fā)生三相短路時(shí)的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)正常負(fù)荷時(shí)的電壓損失校驗(yàn)當(dāng)一回路發(fā)生事故時(shí)的電壓損失供采區(qū)變電所及單臺(tái)設(shè)備電纜的截面選擇按允許持續(xù)電流選擇：采區(qū)以最大持續(xù)負(fù)荷電流計(jì)算；單

11、臺(tái)設(shè)備以額定電流計(jì)算校驗(yàn)電纜首端（即饋出變電所母線）發(fā)生三相短路時(shí)的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)正常負(fù)荷時(shí)的電壓損失校驗(yàn)當(dāng)一電纜發(fā)生事故時(shí)的電壓損失按允許持續(xù)電流選擇（同低壓部分）cccKIIccIKcI：空氣溫度為25時(shí)電纜允許載流量，A：環(huán)境溫度校正系數(shù)， 25時(shí)取1，溫度越高值越小，溫度越低值越大：通過(guò)電纜的最大持續(xù)工作電流，A按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P349）cIAnJJncI：通過(guò)電纜的最大持續(xù)工作電流，A：同時(shí)工作電纜的根數(shù)（不考慮損壞）：經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P349）年最大負(fù)荷利用小時(shí)（h）經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）銅芯電纜鋁芯電纜100030002.51

12、.93300050002.251.73500021.54按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P350）(3)dtAICCt(3)dI：三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A：短路電流作用的假想時(shí)間，s：熱穩(wěn)定系數(shù)假想時(shí)間t的選取：電力系統(tǒng)容量超過(guò)150MVA，瞬時(shí)動(dòng)作的井下中央變電所井下可取0.25s地面饋出為0.5s時(shí)，井下中央變電所可取0.65s按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P350）導(dǎo)體種類銅鋁電纜種類有中間接頭油浸紙絕緣有中間接頭油浸紙絕緣額定電壓（KV）短路允許最高溫度（）12025012020031093.415960.490

13、按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P350）按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定性2）電纜的允許短路電流法，適用于交聯(lián)聚乙烯電纜（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P350）線芯長(zhǎng)期允許工作溫度610KV電纜不得超過(guò)9035KV不得超過(guò)80 （聚乙烯為70 ）線芯短期過(guò)載溫度不得超過(guò)130 ，短期過(guò)載溫度下運(yùn)行時(shí)間全年不得超過(guò)100h線芯短路溫度不得超過(guò)250 （聚乙烯為130 ），持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)2s按電纜的電壓損失校驗(yàn)電纜截面（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P352）公式同低壓部分電壓損失不得超過(guò)10%計(jì)算應(yīng)從地面變電所算起至采區(qū)變電所母線止003)cILRcosXsin（00()xeeKPLRXtgUU井下高壓

14、開(kāi)關(guān)選擇斷流容量， MVA ：由高開(kāi)保護(hù)的最大三相短路電流計(jì)算的短路容量應(yīng)小于礦用高開(kāi)的額定斷流容量非礦用高開(kāi)井下使用應(yīng)取額定斷流容量折半(3)3dsUI(3)dIU：工作電壓，kV：三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，kA說(shuō)明短路保護(hù)整定值過(guò)載保護(hù)整定值z(mì)dIzgI有的短路保護(hù)與過(guò)載有關(guān)，取倍數(shù)關(guān)系以下資料總結(jié)了目前所見(jiàn)到的所有的整定方式，但尚未完全總結(jié)出規(guī)律：同樣的保護(hù)方式下，瞬時(shí)的、反時(shí)限的、感應(yīng)式(GL)、電子式(DL)、微電腦控制等幾種樣式如何在程序中區(qū)別開(kāi)來(lái)變壓器短路保護(hù)1瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流繼電器短路保護(hù)（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)952頁(yè)并參考細(xì)則第13條）maxrelzdbiKIIKK：可靠系數(shù)， 1.21.

15、4relK：其余電機(jī)額定電流之和， AeI：起動(dòng)電流最大的電機(jī)的起動(dòng)電流， AdqI：電流互感器變流比iK(2)maxdqedIIII或maxI：躲過(guò)變壓器二次側(cè)啟動(dòng)電流或變壓器二次側(cè)短路電流（見(jiàn)大柳塔）， A變壓器短路保護(hù)2過(guò)電流繼電器速斷保護(hù)(3)relczddiKKIIK：變壓器二次側(cè)最大三相短路電流， A(3)dI過(guò)電流繼電器短路保護(hù)的過(guò)電流速斷倍數(shù)zdmzgIKI=：對(duì)于Y/Y接線的變壓器取1；對(duì)于Y/接線的變壓器取cK3變壓器短路保護(hù)2資料變壓器短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)(2)1.5dmbcizdIKKKKI：變壓器低壓側(cè)母線上的最小兩相短路電流， A(2)dI：對(duì)于Y/Y接線的變壓器取1

16、；對(duì)于Y/接線的變壓器取cK3變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)1電子式的過(guò)電流繼電器過(guò)負(fù)荷保護(hù)（見(jiàn)細(xì)則第14條）按變壓器額定電流整定 問(wèn)題：是否需要除以變流比？是否也需要可靠系數(shù)、返回系數(shù)？：返回系數(shù)，一般為0.85retK：可靠系數(shù)，取1.05relK電磁式的過(guò)電流繼電器過(guò)負(fù)荷保護(hù)（見(jiàn)細(xì)則第14條）按躲過(guò)變壓器一次側(cè)額定電流整定，動(dòng)作時(shí)間為1015srelzgberetKIIKrelzgberetiKIIKK還是變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)2過(guò)負(fù)荷保護(hù)relczggdretiKKIIKK：可靠系數(shù)，1.21.4relK：電流互感器變流比iK：接線系數(shù)，Y/Y接線取1，Y/接線取cK3：返回系數(shù)GL-1316取0.8，其

17、余為0.85retK13egdePIU cos時(shí)限：變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)2過(guò)負(fù)荷保護(hù)靈敏度(2)2dmbizgIKKKI高壓電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作、電子式的過(guò)電流繼電器relzqiKIIK：電機(jī)的起動(dòng)電流， AqI：電流互感器變流比iK(2)2dmizIKKI靈敏度校驗(yàn)：可靠系數(shù)， 1.21.4relK高壓電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)過(guò)電流繼電器兩端并聯(lián)有分流器時(shí)relzeiKIIK：可靠系數(shù)relK：電機(jī)的額定電流， AeI：電流互感器變流比iK(2)2dmfizIKKKI：分流器分流比f(wàn)K靈敏度校驗(yàn)（見(jiàn)手冊(cè)下冊(cè)P955）高壓電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)GL型感應(yīng)式與電子式繼電器過(guò)負(fù)荷保護(hù)relczeretiKKIIKK：接于兩相電流時(shí)取1 接于兩相電流差時(shí)取cK3：可靠系數(shù)，一般取1.2relK：返回系數(shù)，GL-1316取0.8，其余為0.85retK動(dòng)作時(shí)間，一般取1015s，公式：qtt：電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，sqt高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)GL型感應(yīng)式繼電器短路保護(hù)czqiKKIIK(2)2dmizIKKI：可靠系數(shù)，取1.82K動(dòng)作電流整定倍數(shù)為過(guò)負(fù)荷