煤礦井下供電課件

1、煤礦井下供電煤礦井下供電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越高、負(fù)荷功率越來越大、線路越來越復(fù)雜、供電保護(hù)越來越精確的趨勢。在這種趨勢下，原本依靠人工計算或查表進(jìn)行供電保護(hù)的方法就無法滿足即時、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)計與管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。煤礦井下供電系統(tǒng)簡介礦井供電設(shè)計與管理系統(tǒng)能迅速繪出高低壓供電系統(tǒng)圖，能實現(xiàn)高低壓短路電流、開關(guān)整定保護(hù)、電壓損失、電纜長時載流量等自動計算，同時自動生成相關(guān)Word文檔計算說明書。該系統(tǒng)集繪圖、計算、設(shè)計、優(yōu)化、管理于一體，運(yùn)行環(huán)境簡單，人機(jī)界面友好，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。煤

2、礦井下供電本系統(tǒng)技術(shù)依據(jù)主要來自：煤炭工業(yè)出版社1995年版煤炭電工手冊（修訂本）（以下簡稱手冊）第二分冊煤炭工業(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（以下簡稱細(xì)則）煤炭工業(yè)部1992年制定煤礦安全規(guī)程（以下簡稱規(guī)程）1.煤炭工業(yè)部1994年制定煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范（以下簡稱規(guī)范）煤礦井下供電功能和特點(diǎn)1.繪圖能迅速繪出電路系統(tǒng)圖，既美觀大方有能實時動態(tài)修改圖形。2.電網(wǎng)設(shè)計計算由供電系統(tǒng)圖能迅速、準(zhǔn)確、動態(tài)的計算出整個供電系統(tǒng)的短路電流、保護(hù)整定值、長時載流量、電壓損失等，并可以高效的進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計工作。煤礦井下供電功能和特點(diǎn)3.自動生成Word文檔計算說明書在計算的同時，能

3、自動生成短路電流、保護(hù)整定、負(fù)荷統(tǒng)計、長時載流量、電壓損失等Word文檔計算說明書。4.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用開放的數(shù)據(jù)庫，用戶可以方便的添加修改設(shè)備的參數(shù)，并能對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行查詢。煤礦井下供電功能和特點(diǎn)5.系統(tǒng)開發(fā)平臺與運(yùn)行環(huán)境、系統(tǒng)開發(fā)平臺基于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)計與實現(xiàn)的。其前端采用的是VC+，后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由Access組成。煤礦井下供電繪圖本系統(tǒng)通過對CAD進(jìn)行二次開發(fā)，形成了一套完整的機(jī)電設(shè)備圖例庫，能夠方便快捷實時動態(tài)的繪制修改圖形。并且， 根據(jù)需要，可以對圖例進(jìn)行隨意的修改。煤礦井下供電供電設(shè)計計算回路短

4、路電流計算電壓損失計算開關(guān)保護(hù)整定煤礦井下供電兩相短路電流：三相短路電流：222)()(2XRUIed223)()(3XRUIed煤礦井下供電短路回路內(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煤礦井下供電 R1、X1-根據(jù)三相短路容量計算的系統(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，變比依次為15、8.7、5；當(dāng)一次電壓為3000V，二次電壓為400V時，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；煤礦井

5、下供電正常工作電壓損失計算 變壓器電壓損失低壓電纜電壓損失U煤礦井下供電正常工作電壓損失計算變壓器：其中：電壓損失百分比：)sincos(2xrebUUUUSSe)sincos(%xrbUUU煤礦井下供電正常工作電壓損失計算低壓電纜：電壓損失絕對值：電壓損失百分比：)(00tgXRULPKUeex)(%00tgXRUULPKUeeex煤礦井下供電電機(jī)起動阻抗：電機(jī)實際起動電流：電機(jī)實際起動電壓：qeeqIUZ3qsqpZIU32223()()esqUIRX煤礦井下供電其中起動回路總電阻 ：起動回路總電抗： qTRRRR1qTXXXX1煤礦井下供電低壓開關(guān)選擇原則饋電用總開關(guān)和母線的分?jǐn)嚅_關(guān)局部

6、通風(fēng)機(jī)、一般設(shè)備、遠(yuǎn)方控制和集中閉鎖控制的開關(guān)煤電鉆用的變壓器開關(guān)應(yīng)選用綜合保護(hù)器需控制正、反轉(zhuǎn)機(jī)械的開關(guān)煤礦井下供電過流保護(hù)理論計算值：33xeeweeKPSIUcosUzwIKI煤礦井下供電短路保護(hù)理論值即最大電流計算公式：整定計算靈敏度：wqexeIIKIdzdsIIK2煤礦井下供電過流保護(hù)理論計算值：短路保護(hù)理論計算值： 整定計算靈敏度：IenIdzezIKIdzdsIIK2煤礦井下供電理論計算值：整定計算靈敏度：qedzxeIIKIKdzdsIIK2煤礦井下供電供電設(shè)計（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)、長度回路短路電流計算、正常和啟動電壓損失校驗開關(guān)整定煤

7、礦井下供電井下空氣中含有易燃易爆的瓦斯和煤塵設(shè)備對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、啟動頻繁常產(chǎn)生短時過載為防出水事故，排水設(shè)備對供電要求高井下停電可導(dǎo)致水淹、瓦斯聚集煤礦井下供電嚴(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)計規(guī)范中有關(guān)的規(guī)定注意安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理性煤礦井下供電設(shè)計原則（1）在保證供電可靠的前提下，力求所擬圖中使用的開關(guān)、電纜等設(shè)備最省。（2）盡可能由一臺變壓器向一個生產(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）對單電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，當(dāng)

8、其變壓器不超過兩臺且無高壓饋出線時，通?？刹辉O(shè)電源斷路器；而當(dāng)其變壓器超過兩臺并有高壓饋出線時，則應(yīng)設(shè)進(jìn)線斷路器。（4）在對生產(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，應(yīng)盡量采用雙回路高壓電源進(jìn)線及兩臺或兩臺以上的變壓器，使得當(dāng)一回線路或一臺變壓器發(fā)生故障時，另一回線路或另一臺變壓器仍能保證工作面正常生產(chǎn)及排水供電。煤礦井下供電設(shè)計原則（5）對第一類負(fù)荷為高壓設(shè)備（如高壓水泵）或變壓器在四臺以上（即采掘工作面較集中的盤區(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，線路對地電流的

9、增加會對安全造成威脅；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)生漏電事故時又會因一臺檢漏繼電器控制兩臺變壓器的饋電開關(guān)，而使停電范圍加大，從而使可靠性降低之故。（7）一個開關(guān)只能控制一種用電設(shè)備，容量愈大的開關(guān)，應(yīng)排得離電源愈近。 煤礦井下供電設(shè)計原則（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)。對低沼氣礦井局扇，僅實行風(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

10、電，短路等）跳閘的影響。煤礦井下供電視在功率計算公式（見手冊348頁）式中：:所計算的電力負(fù)荷總的視在功率，kVAcoscosxexeeSKPKPSKeS煤礦井下供電需用系數(shù)（取0.31），按以下兩種情況計算：A：單體支架各用電設(shè)備無一定順序起動的一般機(jī)組工作面B：自移式支架，各用電設(shè)備按一定順序起動的機(jī)械化采煤工作面0.2860.714sxePKP0.40.6sxePKP煤礦井下供電井下高壓電纜的選型與計算井下高壓開關(guān)選擇煤礦井下供電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按短路時的熱穩(wěn)定性校驗按正常負(fù)荷

11、和發(fā)生事故時的電壓損失校驗煤礦井下供電固定敷設(shè)的動力電纜應(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)禁采用鋁芯煤礦井下供電下井主電纜的截面選擇條件考慮一回停止供電時其它下井主電纜應(yīng)滿足最大涌水量時的需要：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)行時的需要：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇校驗地面變電所母線（或下井電抗器的負(fù)荷端）發(fā)生三相短路時的熱穩(wěn)定性校驗正常負(fù)荷時的電壓損失校驗當(dāng)一回路發(fā)生事故時的電壓損失煤礦井下供電供采區(qū)變電所及單臺設(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

12、流計算；單臺設(shè)備以額定電流計算校驗電纜首端（即饋出變電所母線）發(fā)生三相短路時的熱穩(wěn)定性校驗正常負(fù)荷時的電壓損失校驗當(dāng)一電纜發(fā)生事故時的電壓損失煤礦井下供電按允許持續(xù)電流選擇（同低壓部分）cccKIIccIKcI：空氣溫度為25時電纜允許載流量，A：環(huán)境溫度校正系數(shù)， 25時取1，溫度越高值越小，溫度越低值越大：通過電纜的最大持續(xù)工作電流，A煤礦井下供電按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（見手冊下冊P349）cIAnJJncI：通過電纜的最大持續(xù)工作電流，A：同時工作電纜的根數(shù)（不考慮損壞）：經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2煤礦井下供電按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（見手冊下冊P349）年最大負(fù)荷利用小時（h）經(jīng)濟(jì)電流密度（A/m

13、m2）銅芯電纜鋁芯電纜100030002.51.93300050002.251.73500021.54煤礦井下供電按電纜短路時的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見手冊下冊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間，s：熱穩(wěn)定系數(shù)煤礦井下供電假想時間t的選?。弘娏ο到y(tǒng)容量超過150MVA，瞬時動作的井下中央變電所井下可取0.25s地面饋出為0.5s時，井下中央變電所可取0.65s按電纜短路時的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見手冊下冊P350）煤礦井下供電導(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（

14、KV）短路允許最高溫度（）12025012020031093.415960.490按電纜短路時的熱穩(wěn)定性1）熱穩(wěn)定系數(shù)法，適用于紙絕緣電纜（見手冊下冊P350）煤礦井下供電按電纜短路時的熱穩(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（見手冊下冊P350）線芯長期允許工作溫度610KV電纜不得超過9035KV不得超過80 （聚乙烯為70 ）線芯短期過載溫度不得超過130 ，短期過載溫度下運(yùn)行時間全年不得超過100h線芯短路溫度不得超過250 （聚乙烯為130 ），持續(xù)時間最長不超過2s煤礦井下供電按電纜的電壓損失校驗電纜截面（見手冊下冊P352）公式同低壓部分電壓損失不得超過10%計算應(yīng)

15、從地面變電所算起至采區(qū)變電所母線止003)cILRcosXsin（00()xeeKPLRXtgUU煤礦井下供電井下高壓開關(guān)選擇斷流容量， MVA ：由高開保護(hù)的最大三相短路電流計算的短路容量應(yīng)小于礦用高開的額定斷流容量非礦用高開井下使用應(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煤礦井下供電說明短路保護(hù)整定值過載保護(hù)整定值zdIzgI有的短路保護(hù)與過載有關(guān)，取倍數(shù)關(guān)系以下資料總結(jié)了目前所見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，瞬時的、反時限的、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)別開來煤礦井下供

16、電變壓器短路保護(hù)1瞬時動作的過電流繼電器短路保護(hù)（見手冊下冊952頁并參考細(xì)則第13條）maxrelzdbiKIIKK：可靠系數(shù)， 1.21.4relK：其余電機(jī)額定電流之和， AeI：起動電流最大的電機(jī)的起動電流， AdqI：電流互感器變流比iK(2)maxdqedIIII或maxI：躲過變壓器二次側(cè)啟動電流或變壓器二次側(cè)短路電流（見大柳塔）， A煤礦井下供電變壓器短路保護(hù)2過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過電流繼電器短路保護(hù)的過電流速斷倍數(shù)zdmzgIKI=：對于Y/Y接線的變壓器取1；對于Y/接線的變壓器取cK3煤礦井下供

17、電變壓器短路保護(hù)2資料煤礦井下供電變壓器短路保護(hù)靈敏度校驗(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：對于Y/Y接線的變壓器取1；對于Y/接線的變壓器取cK3煤礦井下供電變壓器過負(fù)荷保護(hù)1電子式的過電流繼電器過負(fù)荷保護(hù)（見細(xì)則第14條）按變壓器額定電流整定 問題：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電磁式的過電流繼電器過負(fù)荷保護(hù)（見細(xì)則第14條）按躲過變壓器一次側(cè)額定電流整定，動作時間為1015srelzgberetKIIKrelzgberetiKIIKK還是煤礦井下

18、供電變壓器過負(fù)荷保護(hù)2過負(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，其余為0.85retK13egdePIU cos時限：煤礦井下供電變壓器過負(fù)荷保護(hù)2過負(fù)荷保護(hù)靈敏度(2)2dmbizgIKKKI煤礦井下供電高壓電動機(jī)短路保護(hù)瞬時動作、電子式的過電流繼電器relzqiKIIK：電機(jī)的起動電流， AqI：電流互感器變流比iK(2)2dmizIKKI靈敏度校驗：可靠系數(shù)， 1.21.4relK煤礦井下供電高壓電動機(jī)短路保護(hù)過電流繼電器兩端并聯(lián)有分流器時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fK靈敏度校驗（見手冊下冊P955）煤礦井下供電高壓電動機(jī)過負(fù)荷保護(hù)GL型感應(yīng)式與電子式繼電器過負(fù)荷保護(hù)relczeretiKKIIKK：接于兩相電流時取1 接于兩相電流差時取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動作時間，一般取1015s，公式：qtt：電機(jī)的起動時間，sqt煤礦井下供電高壓電動機(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動作電流整定倍數(shù)為過負(fù)荷保護(hù)