7306工作面供電設(shè)計(jì)概述7306工作面是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵區(qū)域，其供電設(shè)計(jì)直接關(guān)系到生產(chǎn)安全和效率。本次設(shè)計(jì)旨在建立安全可靠的供電系統(tǒng)，滿足工作面設(shè)備的用電需求。我們將從負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型、安全保護(hù)等多方面進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保供電方案科學(xué)合理。作者：工作面基本信息地質(zhì)條件7306工作面位于礦井四采區(qū)南翼。煤層平均厚度3.5米，傾角8°。瓦斯含量為8m3/t，屬高瓦斯礦井。生產(chǎn)情況設(shè)計(jì)年產(chǎn)量120萬噸。工作面長度280米。服務(wù)年限約2年。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)《煤礦安全規(guī)程》MT/T935-2005《爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備》GB3836企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦井下供電設(shè)計(jì)規(guī)范》《礦井供電系統(tǒng)安全技術(shù)要求》設(shè)計(jì)原則安全可靠性優(yōu)先經(jīng)濟(jì)合理性兼顧設(shè)計(jì)依據(jù)礦井供電現(xiàn)狀主變電所裝機(jī)容量2×2500kVA井下中央變電所1×1000kVA供電電壓等級(jí)為6kV/1140V工作面主要設(shè)備采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)液壓支架、噴霧系統(tǒng)、照明總裝機(jī)功率約1200kW供電能力評(píng)估現(xiàn)有系統(tǒng)容量滿足新增負(fù)荷需對(duì)局部線路進(jìn)行改造預(yù)留30%擴(kuò)展裕量供電方案選擇方案類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)集中供電系統(tǒng)簡單，管理方便電纜長，電壓損失大分散供電電壓質(zhì)量好，可靠性高設(shè)備多，投資大混合供電兼顧電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)復(fù)雜，協(xié)調(diào)難度大綜合分析后，采用分散供電方案。在工作面附近設(shè)置移動(dòng)變電站，降低電壓損失。供電系統(tǒng)總體布置變電所位置設(shè)置在回風(fēng)巷距工作面100米處與采煤工作面保持安全距離電纜敷設(shè)沿巷道側(cè)壁敷設(shè)，固定牢靠采用阻燃防爆型電纜設(shè)備布置根據(jù)設(shè)備工作特性合理布置確保維修空間和通風(fēng)良好負(fù)荷計(jì)算的目的確定用電需求準(zhǔn)確計(jì)算工作面的總用電量設(shè)備選型依據(jù)為變壓器和電纜選擇提供數(shù)據(jù)支持保障安全運(yùn)行防止系統(tǒng)過載，確保供電安全設(shè)備清單及功率統(tǒng)計(jì)設(shè)備名稱數(shù)量單機(jī)功率(kW)總功率(kW)采煤機(jī)1500500刮板輸送機(jī)1320320轉(zhuǎn)載機(jī)1150150液壓支架802160其他設(shè)備--70工作面設(shè)備總裝機(jī)功率為1200kW。計(jì)算公式及參數(shù)選擇功率因數(shù)采煤機(jī)：0.85輸送機(jī)：0.80其他設(shè)備：0.75-0.85需用系數(shù)采煤機(jī)：0.7輸送機(jī)：0.8液壓支架：0.5電壓等級(jí)供電電壓：6kV使用電壓：1140V照明電壓：127V有功功率計(jì)算裝機(jī)功率(kW)計(jì)算功率(kW)總計(jì)算有功功率為855kW，考慮同時(shí)系數(shù)后的最大需用功率為770kW。無功功率計(jì)算功率因數(shù)設(shè)備平均功率因數(shù)為0.821無功計(jì)算Q=P×tanφ2計(jì)算結(jié)果總無功功率為578kvar3補(bǔ)償分析需設(shè)置200kvar的無功補(bǔ)償裝置4通過無功補(bǔ)償，可將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到0.92以上，減少線損，提高供電質(zhì)量。視在功率計(jì)算855kW有功功率考慮需用系數(shù)后的計(jì)算值578kvar無功功率未補(bǔ)償前的計(jì)算值1031kVA視在功率S=√(P2+Q2)考慮20%的裕量系數(shù)，設(shè)計(jì)視在功率需求為1237kVA。變壓器容量選擇計(jì)算負(fù)荷需求總視在功率需求：1237kVA考慮負(fù)荷增長預(yù)留20%的發(fā)展裕量確定變壓器容量所需變壓器容量不小于1484kVA根據(jù)計(jì)算結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)容量等級(jí)，初步確定選用1600kVA變壓器。變壓器型號(hào)確定選型參數(shù)額定容量：1600kVA額定電壓：6/1.14kV連接組別：Dyn11技術(shù)要求阻燃、防爆外殼短路阻抗：4%效率≥98%推薦型號(hào)KBSG-1600/6礦用隔爆型干式變壓器符合煤礦安全規(guī)范變壓器布置及防護(hù)變電所布置變壓器與其他設(shè)備保持安全距離。變電所入口設(shè)置防火門。防爆措施采用隔爆型外殼。所有連接使用防爆型接頭。防火防潮安裝自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)。地面采用防潮處理。電纜選型的原則載流量滿足最大工作電流的需求考慮同時(shí)工作系數(shù)電壓降滿足末端電壓質(zhì)量要求電壓降不超過允許范圍機(jī)械強(qiáng)度滿足敷設(shè)條件的機(jī)械要求抵抗外力損傷的能力安全性能滿足防火、阻燃要求適應(yīng)井下潮濕環(huán)境電纜型號(hào)及參數(shù)介紹井下供電主要采用MYJV、MHYV和MGTSV等型號(hào)電纜，具有阻燃、防潮、耐腐蝕等特性。不同型號(hào)適用于不同的電壓等級(jí)和使用環(huán)境。電纜載流量計(jì)算確定工作電流I=S/(√3×U)=1600/(√3×6)=154A最大工作電流約為154A修正系數(shù)環(huán)境溫度修正系數(shù)：0.92敷設(shè)方式修正系數(shù)：0.85計(jì)算所需載流量Iz=I/(K1×K2)=154/(0.92×0.85)=197A電纜應(yīng)具備不小于197A的載流能力電壓降計(jì)算計(jì)算公式ΔU=√3×I×L×(R×cosφ+X×sinφ)I-工作電流L-線路長度R-電阻X-電抗參數(shù)取值工作電流：154A線路長度：280m電纜電阻：0.129Ω/km電纜電抗：0.08Ω/km計(jì)算結(jié)果電壓降：26.4V電壓降百分比：0.44%滿足電壓降<5%的要求電纜型號(hào)確定1主供電電纜選用MYJV3×95+1×50mm2額定電壓6/10kV2支線電纜選用MYJV3×50+1×25mm2額定電壓6/10kV3控制電纜選用MHYV7×2.5mm2額定電壓450/750V4通信電纜選用MGTSV-12B112芯多模光纖電纜敷設(shè)及防護(hù)路徑規(guī)劃選擇最短路徑，避開高溫區(qū)與其他管路保持安全距離敷設(shè)方式沿巷道側(cè)壁架空敷設(shè)每隔1.5米設(shè)固定點(diǎn)機(jī)械防護(hù)穿越路口處加裝鋼管保護(hù)設(shè)置警示標(biāo)志維護(hù)管理定期檢查電纜外皮測量絕緣電阻值短路電流計(jì)算的目的保護(hù)設(shè)置依據(jù)為繼電保護(hù)裝置整定提供依據(jù)。確保保護(hù)裝置能及時(shí)切除故障。設(shè)備選型校驗(yàn)驗(yàn)證電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定能力。保證設(shè)備在短路時(shí)不受損。系統(tǒng)安全評(píng)估評(píng)估短路時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。短路電流計(jì)算的依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)電源等效阻抗：0.612Ω系統(tǒng)額定電壓：6kV變壓器參數(shù)變壓器阻抗：6%變壓器容量：1600kVA電纜參數(shù)電纜阻抗：0.129+j0.08Ω/km電纜長度：280m短路電流計(jì)算方法建立等值電路將系統(tǒng)各元件轉(zhuǎn)換為阻抗計(jì)算總阻抗串并聯(lián)阻抗簡化計(jì)算計(jì)算短路電流I_sc=U/(√3×Z_Σ)分析評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證各點(diǎn)短路電流是否符合規(guī)范保護(hù)電器選型原則選擇性保證故障點(diǎn)就近切斷上下級(jí)保護(hù)配合合理速動(dòng)性故障時(shí)快速切斷減少故障持續(xù)時(shí)間靈敏性能檢測最小故障電流避免漏保護(hù)現(xiàn)象可靠性長期穩(wěn)定工作不誤動(dòng)作，不拒動(dòng)作保護(hù)電器類型介紹采用多級(jí)保護(hù)策略，包括斷路器、接觸器、繼電器和熔斷器。所有保護(hù)電器必須具備煤礦安全認(rèn)證，符合防爆要求。保護(hù)電器參數(shù)整定保護(hù)類型整定值整定原則過電流保護(hù)1.2×In大于最大負(fù)荷電流短路保護(hù)3.5×In小于最小短路電流零序保護(hù)10A大于系統(tǒng)不平衡電流時(shí)間延遲0.3s滿足選擇性要求根據(jù)計(jì)算的短路電流和系統(tǒng)運(yùn)行特性，合理設(shè)置保護(hù)參數(shù)，確保保護(hù)協(xié)調(diào)。接地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)接地方式采用IT系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地。設(shè)備外殼可靠接地。等電位連接所有金屬部件。接地電阻不大于4歐姆。接地線要求主接地線不小于95mm2。分支接地線不小于50mm2。設(shè)備接地采用雙重接地。漏電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合保護(hù)全面保障人身和設(shè)備安全整定參數(shù)漏電動(dòng)作電流：30mA，動(dòng)作時(shí)間：0.1s監(jiān)測設(shè)備選用KHP系列礦用漏電保護(hù)器漏電保護(hù)系統(tǒng)是礦井供電安全的最后一道防線，必須保證其可靠性。系統(tǒng)采用常規(guī)保護(hù)與智能保護(hù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)全方位的安全防護(hù)。保護(hù)電器布置變電所內(nèi)布置按照進(jìn)線、饋線分區(qū)設(shè)置。操作開關(guān)位置便于操作。配電箱布置保護(hù)電器按照回路功能配置。面板清晰標(biāo)識(shí)各保護(hù)功能?，F(xiàn)場控制站設(shè)置緊急切斷裝置。布置在便于操作的位置。監(jiān)測系統(tǒng)的作用實(shí)時(shí)監(jiān)控持續(xù)監(jiān)測供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)故障預(yù)警提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，防患于未然性能分析分析能耗情況，優(yōu)化供電方案監(jiān)測系統(tǒng)是智能化礦山建設(shè)的重要組成部分，能夠大幅提高供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。通過數(shù)據(jù)分析，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)，降低故障率。監(jiān)測參數(shù)電氣參數(shù)電壓：三相電壓及不平衡度電流：三相電流及諧波含量功率：有功、無功、視在功率設(shè)備狀態(tài)變壓器溫度：繞組、油溫電纜溫度：接頭、沿線溫度開關(guān)柜狀態(tài)：分合閘位置環(huán)境參數(shù)瓦斯?jié)舛龋簩?shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警環(huán)境溫度：防止設(shè)備過熱濕度：防止絕緣性能下降監(jiān)測設(shè)備電氣參數(shù)分析儀監(jiān)測電壓、電流、功率等參數(shù)。具有防爆外殼和本安電路。溫度監(jiān)測系統(tǒng)光纖分布式溫度監(jiān)測。實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行溫度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集各類傳感器數(shù)據(jù)。通過總線傳輸至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心硬件組成工控機(jī)及服務(wù)器大屏顯示系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備不間斷電源軟件功能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示歷史數(shù)據(jù)查詢故障分析診斷報(bào)表自動(dòng)生成供電安全管理制度定期檢查制度每班巡檢一次每周全面檢查一次維護(hù)保養(yǎng)制度月度設(shè)備維護(hù)計(jì)劃定期檢測絕緣性能操作規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行操作票制度重要操作雙人確認(rèn)應(yīng)急處置制定各類故障應(yīng)急預(yù)案定期開展應(yīng)急演練安全培訓(xùn)理論培訓(xùn)供電系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)操訓(xùn)練設(shè)備操作和故障處理考核評(píng)估理論與實(shí)踐相結(jié)合證書管理持證上崗，定期復(fù)審安全培訓(xùn)是防范事故的基礎(chǔ)保障，必須定期開展，并根據(jù)實(shí)際情況更新培訓(xùn)內(nèi)容。防爆措施區(qū)域分類防爆要求配備設(shè)備一般區(qū)域隔爆型變壓器、開關(guān)柜回風(fēng)巷增安型接線盒、照明采煤工作面本質(zhì)安全型傳感器、控制器所有電氣設(shè)備必須取得煤礦安全標(biāo)志認(rèn)證，嚴(yán)格按照區(qū)域要求選擇不同防爆等級(jí)的設(shè)備。防火措施防火材料電纜采用阻燃型電纜溝填充防火材料變電所墻壁防火處理消防設(shè)備干粉滅火器配置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)消防砂箱火災(zāi)監(jiān)測溫度傳感器監(jiān)測煙霧探測器紅外線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案1停電應(yīng)急啟動(dòng)備用電源人員有序撤離救援電話通知2火災(zāi)應(yīng)急