礦山電工報(bào)告1

1、目錄一、礦山電工內(nèi)容 第1 2頁(yè)二、礦山供電設(shè)計(jì)第3 16頁(yè)三、個(gè)人感想第16頁(yè) 一礦山電工主要內(nèi)容1、課程的性質(zhì)和目的本課程是煤礦開(kāi)采技術(shù)專業(yè)的一門考查課，該課程以煤礦采煤、掘進(jìn)工作第一線為主要對(duì)象，對(duì)井下電氣安全、保護(hù)、煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣控制和采區(qū)供電設(shè)計(jì)做了較為詳細(xì)的討論，其主要目的就是力圖縮短采礦工程專業(yè)學(xué)生與礦山用電及礦山機(jī)械設(shè)備的電控系統(tǒng)的距離。因此，本書(shū)重點(diǎn)反映當(dāng)前我國(guó)煤礦采掘工作第一線的供電安全及保護(hù)、電氣控制現(xiàn)狀，也注意介紹一些國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)能夠了解礦山用電的電壓等級(jí)、礦用電氣設(shè)備的特殊要求，使他們不僅熟練掌握供電系統(tǒng)和供電安全，還能掌握常見(jiàn)電

2、氣設(shè)備的電氣控制，使他們到達(dá)工作崗位后更能得心應(yīng)手。2、課程的基本要求（1）熟悉供電有關(guān)的基本概念，電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)，礦山各級(jí)變電所的常用接線方式。（2）掌握礦用電氣設(shè)備的分類及防爆原理，常用的高低壓供電設(shè)備及礦用電纜。（3）掌握安全用電及井下“三大保護(hù)”。（4）掌握隔爆磁力起動(dòng)器，采煤機(jī)組、掘進(jìn)機(jī)械、輸送機(jī)械的電氣設(shè)備與控制。（4）掌握井下供電設(shè)計(jì)計(jì)算。（5）了解礦山節(jié)電的意義及提高功率因數(shù)的方法。（6）了解礦井照明、信號(hào)與通訊。（7）實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：3、礦山電工主要內(nèi)容1、礦山供電系統(tǒng)及設(shè)備本章首先結(jié)合典型電力系統(tǒng)的組成，介紹有關(guān)的基本概念、礦山供電系統(tǒng)的結(jié)線方式、典型礦山供電系統(tǒng)的分析

3、、礦山各級(jí)變電所及配電點(diǎn)位置的選擇原則和典型的布置方式。2、安全用電保護(hù) 安全用電是保證礦井安全生產(chǎn)安全的關(guān)鍵之一。井下環(huán)境條件惡劣，容易發(fā)生各種電氣事故，需要采取各種預(yù)防措施和設(shè)置必要的保護(hù)裝置，提高礦井生產(chǎn)的水平。配礦井下最重要的電氣保護(hù)是漏電保護(hù)、保護(hù)接地和過(guò)流保護(hù)，即井下三大保護(hù)。 3、礦井照明良好的礦井照明是煤礦安全生產(chǎn)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的必要條件，也是煤礦井下文明生產(chǎn)的標(biāo)志之一。本章簡(jiǎn)要介紹礦井照明的一些基本知識(shí)，主要是常用照明術(shù)語(yǔ)、電光源、礦用照明燈具、礦井照明燈的選擇及礦井照明網(wǎng)絡(luò)。4、節(jié)點(diǎn)及電氣化指標(biāo)本章重點(diǎn)講述了功率因數(shù)及其補(bǔ)償，功率因數(shù)是電力系統(tǒng)特別是用電戶的一項(xiàng)重要電氣指

4、標(biāo)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)電、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分的發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的功率損失和動(dòng)率損失，因?yàn)榫哂兄匾饬x。目前礦井高壓主要采用并聯(lián)電力電容器組來(lái)提高負(fù)荷功率因數(shù)，即所謂集中補(bǔ)償法。二礦山供電設(shè)計(jì)1、采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定根據(jù)供電系統(tǒng)擬定的原則，初步確定采區(qū)供電系統(tǒng)如圖1-2所示。采區(qū)變電所采用雙電源進(jìn)線，一回路工作，一回路備用，母線不分段。配電點(diǎn)到各用電設(shè)備采用放射式接線，上山及平巷輸送機(jī)絞車等采用干線式接線。掘進(jìn)和采區(qū)均采用移動(dòng)變電站供電，上山帶式輸送機(jī)和上山提升絞車由設(shè)在變電所中的干式變壓器供電。2、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與變壓器選擇1選擇項(xiàng)工作面供電的移動(dòng)變電站（2

5、移動(dòng)變電站）變壓器的容積為=KVA式中用電設(shè)備額定功率之和即KW；需用系數(shù)即；容量最大的電動(dòng)機(jī)額定功率（因兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，故按一臺(tái)對(duì)待）；變壓器負(fù)載的加權(quán)平均功率因數(shù)，查表得查手冊(cè)選擇KBSGZY1000/6型隔爆移動(dòng)變電站一臺(tái)，其額定容量KVA，額定電壓為6KV/1.2KV。2選擇向順槽供電的移動(dòng)變電站（1#移動(dòng)變電站）查手冊(cè)得 則 =KVA式中KVA查手冊(cè)選擇KBSGZY315/6型隔爆移動(dòng)變電站一臺(tái)，其額定容量KVA，額定電壓為6/0.693KV。3.選擇向掘進(jìn)工作面供電的移動(dòng)變電站（2#移動(dòng)變電站）查手冊(cè)得 則 =KVA式中KW查手冊(cè)選擇KBSGZY315/6型隔爆移動(dòng)變電站一臺(tái)，

6、其額定容量KVA，額定電壓為6/0.693KV。4. 選擇向掘進(jìn)工作面供電的移動(dòng)變電站（1#移動(dòng)變電站）查手冊(cè)得 則 =KVA查手冊(cè)選擇KBSGZY315/6型隔爆移動(dòng)變電站一臺(tái)，其額定容量KVA，額定電壓為6/0.693KV。5.選擇向上山運(yùn)輸供電的移動(dòng)變電站查手冊(cè)得 則 =KVA式中KW查手冊(cè)選擇KBSGZY500/6型隔爆移動(dòng)變電站一臺(tái)，其額定容量KVA，額定電壓為6/0.693KV。3、 短路電流的計(jì)算短路回路阻抗計(jì)算，因變壓器容量較大，又因點(diǎn)處于千伏級(jí)電網(wǎng)變壓較小，因此高壓系統(tǒng)的阻抗不宜忽略。中央變電所母線前電源系統(tǒng)的電抗為 中央變電所至采區(qū)變電所高壓電纜的阻抗為（電抗值參照鎧裝電纜

7、選?。?采區(qū)變電所至1#移動(dòng)變電站的高壓電纜的阻抗為 1#移動(dòng)變電站至2#移動(dòng)變電站高壓電纜的阻抗為 高壓系統(tǒng)總阻抗為 折算到移動(dòng)變電站二次側(cè)的阻抗為 2#移動(dòng)變電站變壓器的阻抗為 低壓側(cè)干線電纜的阻抗為 采煤機(jī)支線電纜的阻抗為 短路回路總阻抗（考慮電弧電阻）1、 計(jì)算短路電流點(diǎn)最小的兩相短路電流為 點(diǎn)三相短路電流為 兩相短路電流相短路電流沖擊值4、電氣設(shè)備的選擇根據(jù)采區(qū)電氣設(shè)備的選擇原則，采區(qū)變電所全部采用BGP6-6型礦用隔爆型 高壓真空配電箱。該配電箱具有短路、過(guò)載、失壓、漏電和監(jiān)視保護(hù)。 高壓配電箱電氣參數(shù)的選擇和校驗(yàn)（其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)<<工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)>>

8、）： 額定電壓的選擇：根據(jù)式（6-1）選擇合格； 額定電流的選擇：根據(jù)式（6-2），以1#綜采工作面供電線路的配電箱為例，選擇合格； 額定斷流容量的校驗(yàn)：根據(jù)式（6-4）選擇合格； 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)式（3-50）其動(dòng)穩(wěn)定電流合格； 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)式（3-37）其熱穩(wěn)定參數(shù)合格（式中）； 其他的高壓配電箱的選擇結(jié)果如圖11-2所示。 根據(jù)低壓電氣設(shè)備的選擇原則，各開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)器的型號(hào)選擇結(jié)果如圖11-2所示。電氣參數(shù)的選擇和校驗(yàn)課參照高壓配電箱的選擇方法來(lái)選擇。下面以控制采煤機(jī)的啟動(dòng)器為例敘述其選擇結(jié)果。根據(jù)采煤機(jī)的額定電流216A、額定電壓1140kV和型號(hào)的確定原則，確定選用QJZ-

9、300/1140J型礦用隔爆真空磁力啟動(dòng)器。其極限分段電流為4500A<點(diǎn)（配電點(diǎn)處）的最大三相短路電流為4784A，斷流能力不符合要求。由于目前生產(chǎn)的電磁啟動(dòng)器的最大分?jǐn)嗄芰χ挥?500kA，所以仍選用QJZ-300/1140J型磁力啟動(dòng)器，應(yīng)采取不久措施。采取的方法是利用2#移動(dòng)變電站低壓側(cè)的自動(dòng)饋電開(kāi)關(guān)來(lái)切斷這一短路電流，或在配電點(diǎn)處增設(shè)進(jìn)線饋電開(kāi)關(guān)，本例采用前一種方法。啟動(dòng)器允許使用的電纜外徑為31mm71mm，與之相連的干線電纜最大外徑66mm和支線電纜的最大外徑64mm。所選啟動(dòng)器滿足電纜接線的要求。5、保護(hù)裝置的整定計(jì)算1、采煤機(jī)啟動(dòng)器的整定過(guò)載保護(hù)的整定值應(yīng)按電氣設(shè)備的額

10、定電流整定，其整定電流應(yīng)為 QJZ-300/1140J型啟動(dòng)器的過(guò)載保護(hù)裝置，按時(shí)鐘電流整定法可精確整定在216A，所以其實(shí)際整定值為216A。短路保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，其動(dòng)作電流應(yīng)為 啟動(dòng)器短路保護(hù)的整定值為其過(guò)載保護(hù)整定值的8倍，所以短路保護(hù)的實(shí)際整定值為 校驗(yàn)靈敏度 滿足要求。2.移動(dòng)變電站低壓側(cè)保護(hù)箱的整定1）過(guò)載保護(hù)的整定移動(dòng)變電站低壓側(cè)保護(hù)箱采用BXB-500/1140型隔爆低壓保護(hù)箱，其過(guò)載保護(hù)裝置采用熱繼電器，分別裝在兩路出線上。過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作電流調(diào)整范圍為0.61倍的分路額定電流（300）A，下面以采煤機(jī)出線分路為例整定其過(guò)載保護(hù)裝置。過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作電流為 式

11、中1.1考慮線路最大長(zhǎng)時(shí)工作電流計(jì)算誤差的可靠系數(shù)。 將熱繼電器的動(dòng)作電流調(diào)整在0.9倍分路額定電流，則過(guò)載保護(hù)的實(shí)際整定值為 2）短路保護(hù)的整定 BXB-500/1140型隔爆低壓保護(hù)箱的短路保護(hù)裝置裝在主電路上，保護(hù)移動(dòng)變電站二次側(cè)所有出線，所以其短路保護(hù)的動(dòng)作電流為 式中干線負(fù)荷中啟動(dòng)電流最大的1臺(tái)（或同時(shí)啟動(dòng)的多臺(tái)）電動(dòng)機(jī)的額定（或?qū)嶋H）啟動(dòng)電流； 干線負(fù)荷中除啟動(dòng)電流最大的1臺(tái)（或同時(shí)啟動(dòng)的多臺(tái)）電動(dòng)機(jī)外，其他用電設(shè)備的額定電流之和。 保護(hù)箱短路保護(hù)的整定范圍為500A、750A、1000A、1250A、1500A、1750A、2000A、2250A、2500A,因此取短路保護(hù)的實(shí)際

12、整定電流為1750A。 主保護(hù)區(qū)內(nèi)（本級(jí)線路）的靈敏度為 滿足要求。 后備保護(hù)區(qū)內(nèi)（下一級(jí)線路）的靈敏度為 滿足要求。 3.移動(dòng)變電站高壓側(cè)開(kāi)關(guān)箱的整定 過(guò)載保護(hù)裝置按保護(hù)變壓器過(guò)載來(lái)整定，其動(dòng)作電流為 移動(dòng)變電站高壓開(kāi)關(guān)箱采用BGP41-6型礦用隔爆型高壓真空配電箱，額定電流為100A,其過(guò)載保護(hù)的整定范圍為0.4、0.6、0.8、1、···、2.0額定電流，因此將過(guò)載保護(hù)調(diào)整在1倍額定電流的位置，此時(shí)過(guò)載保護(hù)的實(shí)際整定值為 短路保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)變壓器的尖峰負(fù)荷電流，其動(dòng)作電流應(yīng)為 式中變壓器的變比；1.2可靠系數(shù)，可取1.21.4。 高壓側(cè)開(kāi)關(guān)箱短路保護(hù)的

13、整定范圍為1、2、···、10倍額定電流，將短路保護(hù)調(diào)整在4倍額定電流的位置，此時(shí)短路保護(hù)的實(shí)際整定值為 主保護(hù)區(qū)的靈敏度為 滿足要求。后備保護(hù)區(qū)的靈敏度為（移動(dòng)變電站變壓器采用Y/接線） 滿足要求。4.向綜采工作面供電的高壓配電箱的整定過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作電流為 高壓配電箱的額定電流為200A，其保護(hù)的整定范圍為0.42.0倍的配電箱額定電流，共11個(gè)檔位，故將保護(hù)裝置調(diào)整在0.6倍的位置，此時(shí)過(guò)載保護(hù)的實(shí)際整定值為 短路電流的動(dòng)作電流為 式中線路的最大工作電流，即為尖峰負(fù)荷電流； 線路負(fù)荷中啟動(dòng)電流最大電動(dòng)機(jī)的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，本例為設(shè)負(fù)荷系數(shù)為0.8時(shí)的采煤機(jī)的電

14、流。 配電箱短路保護(hù)的整定范圍為1、2、···、16倍的配電箱額定電流，共11個(gè)檔位，現(xiàn)將保護(hù)整定在2倍的位置，此時(shí)短路保護(hù)的實(shí)際整定值為 主保護(hù)區(qū)靈敏度系數(shù)為 滿足要求。 高壓配電箱的后備保護(hù)區(qū)為和移動(dòng)變電站的低壓側(cè)，校驗(yàn)靈敏度時(shí)應(yīng)按靈敏度最小的移動(dòng)變電站低壓側(cè)兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)。上述情況不好判斷時(shí)，則對(duì)2臺(tái)移動(dòng)變電站低壓側(cè)均應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。 移動(dòng)變電站低壓側(cè)兩相短路時(shí)的靈敏度為 滿足要求。 移動(dòng)變電站低壓側(cè)兩相短路時(shí)的靈敏度（變壓器為Y,d11接線）為 不滿足要求。 從上面靈敏度系數(shù)可看出，保護(hù)裝置對(duì)移動(dòng)變電站的短路故障不能保護(hù)，解決的方法有：（1） 將采煤機(jī)的2

15、臺(tái)電動(dòng)機(jī)改由2臺(tái)啟動(dòng)器程序控制；（2） 用實(shí)際啟動(dòng)電流計(jì)算動(dòng)作電流；（3） 增大移動(dòng)變電站的容量；（4） 分散負(fù)荷，將移動(dòng)變電站與移動(dòng)變電站分開(kāi)供電。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，經(jīng)計(jì)算同時(shí)采取前兩種方法雖然能較大地降低動(dòng)作電流的計(jì)算值，但不能降低其實(shí)際整定值。原因是其動(dòng)作電流仍超過(guò)200A，而高壓配電箱的整定值仍為400A，不能滿足靈敏度要求。 如果將移動(dòng)變電站的容量增大到500kVA,再同時(shí)采用前兩種方法，經(jīng)計(jì)算保護(hù)裝置的靈敏度仍不滿足要求。 如果采用分散負(fù)荷的方法，使移動(dòng)變電站單獨(dú)由一個(gè)高壓配電箱控制和保護(hù)，保護(hù)的靈敏度可滿足要求。 對(duì)順槽設(shè)備供電的問(wèn)題：為了減少移動(dòng)變電站和高壓配電箱的數(shù)量，

16、可將兩個(gè)綜采工作面順槽的負(fù)荷合并，在采區(qū)變電所中設(shè)置1臺(tái)KS7-500/6型油浸變壓器向其供電，這時(shí)在采區(qū)變電所中再增設(shè)1臺(tái)高壓配電箱即可解決兩個(gè)工作面順槽設(shè)備的供電問(wèn)題；或只增設(shè)1臺(tái)高壓配電箱，向兩個(gè)順槽移動(dòng)變電站供電；或?yàn)榱朔乐箖蓚€(gè)工作面的相互影響，各增設(shè)1臺(tái)高壓配電箱來(lái)保護(hù)順槽移動(dòng)變電站。上述幾種解決問(wèn)題的措施須經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后決定。下面以分散負(fù)荷為例，重新整定向移動(dòng)變電站供電的高壓配電箱的保護(hù)裝置。由于高壓配電箱的負(fù)荷發(fā)生了變化，所以應(yīng)重新選擇高壓配電箱。由表11-2查得移動(dòng)變電站高壓側(cè)的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流為82.9A,所以應(yīng)選擇1臺(tái)額定電流為100A的高壓配電箱，配電箱的型號(hào)和其他參數(shù)

17、不變。由于高壓配電箱的負(fù)荷只有1臺(tái)移動(dòng)變電站，所以此時(shí)應(yīng)按變壓器保護(hù)來(lái)整定。本例中與移動(dòng)變電站高壓側(cè)開(kāi)關(guān)箱的整定計(jì)算相同，即過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作電流為 取實(shí)際整定值為1倍配電箱的額定電流，即 短路保護(hù)的動(dòng)作電流為 取實(shí)際整定值為4倍配電箱的額定電流，即 主保護(hù)區(qū)靈敏度系數(shù)為 滿足要求。 后備保護(hù)區(qū)即移動(dòng)變電站低壓側(cè)兩相短路時(shí)的靈敏度為 滿足要求。然后視技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較情況，再重新擬定供電系統(tǒng)，選擇順槽設(shè)備用的變壓器和高壓配電箱，并整定其保護(hù)裝置。5 、采區(qū)變電所的總高壓配電箱的整定 設(shè)重新擬定供電系統(tǒng)后采區(qū)變電所的總負(fù)荷仍與表11-2數(shù)據(jù)相同，則采區(qū)總高壓配電箱過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作電流為 配電所額定電流為A

18、，將保護(hù)整定范圍整定在1倍的位置，此時(shí)過(guò)載保護(hù)的實(shí)際整定值為 短路保護(hù)的動(dòng)作電流為 將保護(hù)整定范圍整定在2倍的位置，此時(shí)短路保護(hù)的實(shí)際保護(hù)整定值為 主保護(hù)區(qū)靈敏度校驗(yàn)配電箱的主保護(hù)區(qū)末端為采區(qū)變電所母線的末端，若忽略母線長(zhǎng)度，其短路電流即為點(diǎn)的短路電流，因此其靈敏度為 滿足要求。后備保護(hù)區(qū)靈敏度為 滿足要求。6、中央變電所中供本采區(qū)變電所的高壓配電箱的整定中央變電所中的高壓配電箱與采區(qū)變電所中的總高壓配電箱所帶負(fù)荷相同，所以其過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)的動(dòng)作電流計(jì)算值與采區(qū)變電所總高壓配電箱相同，但為了避免故障時(shí)越級(jí)跳閘，可將過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，將短路保護(hù)的實(shí)際整定值適當(dāng)加大，即短路保護(hù)整定范圍整定在3倍的位置，此時(shí)短路保護(hù)的實(shí)際整定值為 靈敏度的校驗(yàn)：其后備保護(hù)區(qū)可確定為母線最末端，若忽略母線長(zhǎng)度，也就是本配電箱的主保護(hù)區(qū)末端。此時(shí)靈敏度為 滿足要求。本設(shè)計(jì)中過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，除控制采煤機(jī)的啟動(dòng)器的過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于采煤機(jī)的實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間外，干線上過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)大于啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，在設(shè)計(jì)時(shí)可初步確定，待投入運(yùn)行后再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。三