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短路电流
KA
短路全电流
短路冲击电流
短路容量
MVA
K1(35kV母线)短路
7.32
11.13
18.67
238.54
K2(10kV母线)短路
5.07
7.71
12.93
92.11
K3(0.4kV母线)短路
36.99
40.32
68.06
25.64
8.1.3供电线路可靠性分析及保证措施
1.供电线路可能产生的事故分析:
矿井供电电源线路可能产生的事故有线路断线、线路杆塔倒杆、线路共振、线路遭受雷击等事故。
2.防治措施
(1)地面供电电源线路采用双回路供电线路,当一回路发生事故停止供电时,由另一回路保证矿井安全用电。
(2)线路采用铁塔型式。
根据线路沿线的地理地貌,矿井电源架空线路路径沿矿区公路、规划公路或断层煤柱、预留煤柱上方架设,避开采空区,保证杆塔稳定性。
所有铁塔采用现浇混凝土重力式基础。
各种杆型的基础应认真进行回填,并按规定分层夯实。
线路档距大于120m时加装FD-4型防震锤,避雷线采用FG-50型防震锤。
抑制共振,避免事故的发生。
(3)35kV线路全线均架设避雷线,避雷线导线截面均选为GJ-35,避雷线导线安全系数均不小于3.5。
避雷线保护角为25º
。
带避雷线的杆塔必须接地,接地装置采用水平放射式,埋深0.8m。
(4)两回电源线路设计规格为LGJ-150,导线强度、截面、允许温度等参数都符合设计要求,能够为矿井提供可靠的供电电源。
8.2矿井地面主变电所
该矿井为生产矿井,矿井工业场地地面主变电所为35kV。
投产至今运行完好。
详细见原安全设施设计。
8.3地面供电系统
8.3.1供电安全性分析
1.地面负荷分级:
本矿井一类用电负荷有通风机及附属设备、井下主排水设备,二类用电负荷有井下及地面生产系统、副井井口房、压风机房、锅炉房、矿灯房设备、通信及调度通信设备、安全监控设备等。
其他辅助生产设备、办公、单身宿舍、食堂等为三类用电负荷。
2.分级负荷的供电方式:
一类及二类负荷由两回线路供电,且接于不同的母线上。
三类负荷采用一回路供电。
3.供电安全性分析:
(1)在设计中双回路电源分别引自双回电源线路引自流水壕110kV变电站35kV不同母线段,能为矿井的安全生产提供可靠的供电电源保障。
(2)在设计中地面35kV变电所安装了2台型号为SZ10-12500/3535±
3×
2.5%/10.5kV有载调压变压器供全矿井负荷用电;
两台变压器分列运行,当一台检修时,另一台能担负矿井100%负荷用电。
(3)地面主要通风机、主斜井带式输送机及生产系统、地面压风机等采用双回路电源供电的设备,供电安全可靠。
8.3.2地面供配电系统概况
根据本矿工业场地布置及负荷分布情况,在矿井工业场地设一座35kV变电所,以10kV高压供井下、驱动机房及地面生产系统、通风机房、洗煤厂、机修车间多电压试验电源装置用电,以~380/220V电源供空气压缩机房、主井空气加热室、副井口联合建筑、浴室矿灯房联合建筑、水源井、污水处理、井下水处理、机修车间、材料库、办公楼、单身宿舍、食堂等用电。
工业场地电缆敷设:
采用电缆沟敷设,在同方向电缆根数较少时采用直埋方式。
在穿越场区道路处,电缆需穿管保护。
高、低压电缆按持续工作电流选用,并以经济电流密度、电压损失及短路热稳定进行校验,满足要求。
道路照明选用单臂LED灯(40W)。
照明线路均采用埋地暗敷。
在生产系统储煤装车场地选用7套LED投光灯(200W),用于储煤场地照明需要。
下列场所设置应急照明:
35kV变电所、通风机房、压风机房、副井井口房、井下中央变电所、井下中央水泵房、生产调度室及矿井监控室等。
8.4地面建(构)筑物防雷及防雷电侵入井下
8.4.1建(构)物的防雷
8.4.1.1建筑物的防雷分级
1、一类防雷建筑物:
爆破材料库为一类防雷建筑物。
2、二类防雷建筑物:
通风机房、产品仓为二类防雷建筑物。
3、三类防雷建筑物:
(1)根据规程规定地面生产系统、锅炉房、办公楼、机修车间、单身宿舍、35kV变电所等为三类防雷建筑物;
(2)矿井其他地面建筑物属第三类防雷建筑。
8.4.1.2各级建(构)筑物的主要防雷措施
设置防直击雷和防雷电感应、防雷电波侵入的措施。
设置防直击雷和防高电压引入的措施。
置防直击雷和防高电压引入的措施。
4、矿井其他地面建筑物属第三类防雷建筑。
对于高度在15m及以上的工业及民用建筑设防直击雷和防高电位引入措施。
5、建筑物的各种金属管路、设备、电缆金属外皮均接到防雷电感应的接地装置上。
6、各建(构)筑物的防雷设计应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中的有关规定。
8.4.2防地面雷电波及井下的措施
(1)由地面引入井下电力电缆在高压开关柜处设置避雷装置。
(2)通信线路在入井处装设熔断器和防雷电装置。
(3)凡电气设备正常不带电的外壳,均需接地。
(4)进入井下的管道每隔20m须用金属线跨接,以防电磁感应波及井下。
金属结构与管道、铠装电缆之间的距离小于100mm时,每20m用金属线跨接。
此外,管接头、弯头等接触不可靠的地方,也应用金属线跨接。
8.5井下供电系统
8.5.1井下电力负荷和电压等级
井下用电设备总容量:
11838.7kW;
工作设备总容量:
10954kW;
有功功率:
6643.46kW;
无功功率:
4980.01kVAR;
视在功率:
8302.77kVA;
平均功率因数:
0.80;
井下高压电源:
10kV、3300V;
井下低压电源:
1140、660V、127V。
8.5.2井下电缆
8.5.2.1下井电缆
井下中央变电所两回路10kV电源引自工业场地35/10kV变电站10kV不同的母线段,用MYJV22-8.7/10kV3×
300mm2电缆沿主斜井敷设至井下中央变电所,供电距离约800m。
1.取矿井最大涌水量时井下总计算负荷,按一回路不送电,以安全载流量选择电缆截面。
计算电流In=479.36AA
单根电力电缆MYJV22-8.7/10kV3×
300mm2载流量为520A,当任意一回电缆故障时,另一回电缆能承担全部井下负荷。
2.取矿井正常涌水量时井下总计算负荷,按全部电缆送电,以经济电流密度选择电缆。
A=In/n/J
A—电缆截面,mm2
In—井下总的持续工作电流,In=476.35A
n—不考虑电缆损坏时,同时工作电缆根数
J—经济电流密度(A/mm2),年工作5280时,取J=1.1A/mm2
A=476.35/2/1.1≈216.5<
300mm2。
3.热稳定校验
根据矿井工业场地35/10kV变电站10kV母线短路参数,要求10kV电缆最小截面为50mm2,下井电缆选择3×
300mm2,满足热稳定条件。
4.电压损失校验
井下中央水泵房设3台主排水泵,正常用水量时,1台工作,1台备用,1台检修;
最大用水量时2台水泵同时工作。
因水泵功率较小,故按最大用水量时一回路不送电,负荷较大、线路较长校验电缆末端电压损失。
即工业场地35/10kV变电站→井下中央变电所→2-2煤盘区变电所→2-2综采工作面运输巷末端刮板机、转载机、破碎机移动变电站。
(1)井下中央变电所有功功率为6643.46kW,取6644kW,电缆MYJV22-8.7/10kV3×
300mm2,工业场地35/10kV变电站到井下中央变电所距离约0.8km。
查表,MYJV22-8.7/10kV3×
300mm2电力电缆,35℃明敷,cosφ=0.8时,电压损失为0.15%/MW.km。
一回路下井电缆电压损失为△U1%=0.15×
6.644×
0.8%≈0.8%。
(2)2-2煤盘区变电所有功功率为4490kW,井下中央变电所到2-2煤盘区变电所距离约1km,电缆MYJV22-8.7/10kV3×
240mm2。
240mm2电缆,35℃明敷,cosφ=0.8时,电压损失为0.156%/MW.km。
一回路供电电缆电压损失为△U2%=0.156×
4.49×
1.0%≈0.7%。
(3)2-2综采工作面运输巷末端刮板机、转载机、破碎机有功功率为3000kW,2-2煤盘区变电所为期供电距离约2.2km,电缆MYPTJ-8.7/10kV3×
120+3×
35/3+3×
2.5mm2。
查表,MYPTJ-8.7/10kV3×
2.5mm2电缆,35℃明敷,cosφ=0.8时,电压损失为0.252%/MW.km。
一回路供电电缆电压损失为△U3%=0.252×
3.0×
2.2%≈1.67%。
总电压降△U%=△U1%+△U2%+△U2%=0.8%+0.7%+1.67%=3.17%<5%。
10kV下井电缆按持续电流选择,以经济电流密度、短路热稳定和电压损失进行校验,结果均满足要求。
当一回路电源故障时,另一回路电源可负担全部用电负荷,井下供电可靠。
8.5.2.2对下井电缆的要求:
(1)井下电缆必须是经检验合格并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆,电缆的安设合格,并防止有硬件物品碰穿,以及注意因电缆的受潮、老化等;
(2)在回风巷中不应敷设电缆;
8.5.2.3电缆的敷设路径及方式:
(1)本矿下井电缆通过主斜井入井,在主井井底设井下10kV中央变电所。
从井下中央变电所向采掘、运输设备及周围各用电点配电;
(2)在水平巷道或倾角在30°
以下的井巷中,电缆应用吊钩悬挂;
(3)倾角在30°
及其以上以的井巷中,电缆应用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设;
(4)电缆悬挂点间距,在水平巷道或倾斜井巷内不得超过3m;
(5)电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时,必须敷设在管子上方,并保持0.3m以上的距离;
(6)井筒和巷道内的通信和信号电缆应与电力电缆分挂在井巷的两侧,如果受条件所限:
在井筒内,应敷设在距电力电缆0.3m以外的地方;
在巷道内,应敷设在电力电缆上方0.1m以上的地方。
8.5.2.4电缆的连接:
(1)电缆与电气设备的连接,必须用与电气设备性能相符的接线盒;
(2)不同型电缆之间严禁直接连接,必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接;
(3)同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定:
橡套电缆的修补连接(包括绝缘、护套已损坏的橡套电缆的修补)必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。
在地面热补或冷补后的橡套电缆,必须经浸水耐压试验,合格后方可下井使用。
在井下冷补的电缆必须定期升井试验;
(4)塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化等性能,应符合该型矿用电缆的技术标准;
(5)井下电缆连接要消灭“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头,电缆要悬挂整齐。
(6)井下电缆应符合《煤矿安全规程》的相关要求规定。
8.5.3井下电气设备及变电所
1、电气设备防爆等级
本矿井为低瓦斯矿井,选用的井下电气设备,按照《煤矿安全规程》规定井下电气设备选择,本矿井井下中央变电所高、低设备选用矿用一般型设备,其他均选用矿用防爆型设备。
所选电气设备均具备“煤矿矿用产品安全标志”。
2、电气设备的断电保护
(1)根据《煤矿安全规程》、《煤矿井下供电的三大保护细则》的要求,井下低压馈电线路上有可靠的漏电、短路检测闭锁装置。
井下配电网路均应设过流、短路保护装置;
必须用该供电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。
必须正确选择熔断器的熔体。
井下供电系统必须有完善的保护接地网。
井下供电的保护接地、短路保护、漏电保护三大保护系统必须符合《煤矿安全规程》、《煤矿井下供电的三大保护细则》的要求。
(2)井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力,并应校验电缆的热稳定性。
(3)硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。
40kW及以上的电动机,应采用真空电磁起动器控制。
(4)低压电动机的控制设备,应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。
(5)井下配电网路均应装设过流、短路保护装置;
并用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。
①必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。
②保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。
③矿井高压电网,必须采取加消弧线圈的措施限制单相接地电容电流不超过20A。
(7)井下低压馈电线上,必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置,保证自动切断漏电的馈电线路。
①每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。
②煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。
每班使用前,必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。
(8)保护装置的可靠动作系数校验:
Kt=I
(2)dmin/IdZ>1.5,满足要求。
Kt——灵敏系数
I
(2)dmin——最小两相短路电流
IdZ——整定电流
经计算校验,开关设备的分断能力和动、热稳定性以及保护装置的可靠动作系数均满足要求。
3、井下变电所
(1)井下中央变电所设于主斜井井底附近与井下主水泵房联合布置。
井下中央变电所内设矿用一般型高压真空配电装置KYGCZ型15台、矿用一般型低压配电装置KYDZ型6台,矿用隔爆型干式变压器KBSG-315/10315kVA10/0.69kV两台。
正常情况下以单母线分段运行。
为1-2煤盘区变电所、2-2煤盘区变电所和2-2煤大巷带式输送机机头变电所提供双回路10kV电源。
井下中央变电所的高压馈电线上设有选择性单相接地保护装置,低压馈电线上设检漏保护装置。
(2)2-2煤盘区变电所设备
2-2煤盘区变电所安装13台PJG770-10Y型矿用隔爆兼本安型高压真空配电装置,2台KBSG-200/10/0.69kV,200kVA矿用隔爆型干式变压器,14台KBZ矿用隔爆型低压开关。
双回路10kV电源引自井下中央变电所10kV不同母线段,电缆采用MYJV22-10kV3×
变电所高低压系统均采用单母线分段接线型式,正常分列运行。
(3)1-2煤盘区变电所设备
1-2煤盘区变电所安装10台PBG50-10型矿用隔爆兼本安型高压真空配电装置,1台KBSG-100/10/0.69kV,100kVA矿用隔爆型干式变压器,5台KBZ矿用隔爆型低压开关。
120mm2。
井下供配电系统图见附图CA1058-212-1、2。
4、2-2煤主要设备选型及配电
(1)2-2煤盘区变电所10kV电源供电范围见表8-5-1,660V电源供电范围见表8-5-2。
表8-5-12-2煤盘区变电所10kV供电表
序号
起点
终点
电缆型号规格(mm2)
供电距离(m)
1
2-2煤盘区变电所
综采工作面采煤机1回路
MYPTJ-8.7/10kV3×
95+3×
2.5
2100
2
综采面刮板机、转载机、破碎机1回路
3
综采工作面可伸缩胶带机、泵站1回路
4
综采工作面回风巷1回路
50+3×
16/3+3×
5
综掘工作面1回路
2500
6
综掘工作面局扇1回路
600
7
所内2台变压器各1回路
MYJV-8.7/10kV3×
50
2×
30
表8-6-22-2煤盘区变电所660V供电表
2-2煤永久避难硐室硐室2回路
MYP-0.38/0.66kV3×
16+1×
10
综采面运输巷临时避难硐室1回路
1800
综采面回风巷临时避难硐室1回路
2-2煤运输大巷照明1回路
2800
井下动力变压器的高压控制设备设有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。
低压电动机的控制设备设有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。
40kW及以上电动机选用真空电磁起动控制设备。
井下配电网路(变电器馈出线路、电动机等)设有过流、短路保护。
由移动变电站或配电点引出的馈电线上,装设有短路、过负荷和漏电保护装置。
(2)井下主运输系统配电
2-2煤大巷带式输送机采用2台250kW防爆电动机头部驱动,电压10kV。
2-2煤大巷带式输送机变电所设在机头附近。
设备安装容量519.5kW,工作容量519.5kW。
计算负荷:
有功功率465.6kW,无功功率290.6kVar,视在功率548.84kVA,需用系数0.9,功率因数0.85。
两回路10kV电源引自2-2煤盘区变电所10kV不同的母线段,用MYJV22-8.7/10kV3×
70mm2沿主运大巷敷设,供电距离约300m。
变电所内安装7(备用1台)台PJG770-10Y型矿用隔爆兼本安型高压真空配电装置,1台KBSG-200/10/1.2kV,200kVA矿用隔爆型干式变压器,3台KBZ/1140矿用隔爆型低压开关,5台QBZ-30/1140矿用隔爆型低压磁力启动器和2台ZBZ-4/1140M,1140V/133V矿用隔爆照明综保。
变电所高压系统双电源进线闭锁,低压系统单母线接线。
高低压配电设备两排面对面布置。
高压系统为2台250kW防爆电动机提供10kV电源,低压系统为张紧装置、液压站、给煤机等提供1140V电源。
5.局部通风机的供电方式及风电瓦斯闭锁
矿井井下掘进工作面局部通风机采用双电源供电,主电源采用“三专”,引自2-2煤盘区变电所,备用电源取自掘进工作面运输巷口可伸缩胶带机移动变电站。
使用局部通风机的掘进工作面实行风电闭锁和甲烷电闭锁,保证当正常工作的局部通风机停止运转或者停风后能切断停风区域内全部非本质安全型设备的电源。
同时要求采掘设备配套开关必须满足《煤矿安全规程》(2016)版第451条。
局部通风机配电设备选用QBZ-4×
80/660SF矿用隔爆型(对旋轴流式局部扇风机)双电源四回路真空电磁起动器,双电源进线自动切换装置,该装置具有过载、短路、漏电闭锁及断相等保护功能。
8.6井下电气设备保护接地
8.6.1保护接地的设置范围
8.6.2接地网
井下供电系统采用中性点不接地系统。
在井下中央排水泵房主、副水仓各设1块主接地极;
在盘区变电所、大巷带式输送机变电所和其他配电点附近水沟内或潮湿处设局部接地极。
利用电缆接地芯线、专用接地线把所有接地极连接在一起,与主接地极连成一个总接地网,所有电器设备的金属外壳均应和接地网可靠连接,接地网上任意一保护接地点的接地电阻不得大于2Ω;
每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值不得超过1Ω。
在盘区变电所、大巷带式输送机变电所以及其他配电点设辅助接地系统,供低压开关检测漏电用。
主接地极与局部接地极的制作,应严格按照《煤矿安全规程》(2016版)第477条和第478条的规定执行。
8.7照明及电气信号
8.7.1井下固定照明
在带式输送机大巷和辅助运输大巷每隔20m设一套隔爆LED灯作为固定照明,在综采工作面主、辅运输巷每隔20m设一套隔爆LED灯作为半固定照明,在综采工作面每隔3m安装一套隔爆LED灯作为移动照明。
固定和半固定灯具均选用DGS-30/127L(A)矿用隔爆LED灯,灯泡功率30W,电压127V;
移动照明选用DGS-18/127L(A)矿用隔爆LED灯,灯泡功率18W,电压127V。
固定照明电源660V由盘区变电所提供,半固定照明用1140V电源引自运输巷口可伸缩胶带机移动变电站,综采工作面照明用127V电源引自组合开关辅助电源。
8.7.2矿灯
1、矿灯的类型及数量
矿灯选KS—8型320盏,CTF-104KZG充电架4台。
充电架设于地面浴室灯房联合建筑矿灯房内。
集中管理。
2、矿灯的管理、使用和维修,应遵守下列规定:
(1)矿井完好的矿灯总数,至少应比经常用灯的总人数多10%。
(2)矿灯应集中统一管理。
每盏矿灯必须编号,经常使用矿灯的人员必须专人专灯。
(3)矿灯应保持完好,出现电池漏液、亮度不够、电线破损、灯锁失效、灯头密封不严、灯头圈松动、玻璃破裂等情况时,严禁发放。
发出的矿灯,最低应能连续正常使用11h。
(4)严禁使用矿灯人员拆开、敲打、撞击矿灯。
人员出井后(地面领用矿灯人员,在下班后),必须立即将矿灯交还灯房。
(5)在每次换班2h内,灯房人员必须把没有还灯人员的名单报告矿调度室。
(6)矿灯必须装有可靠的短路保护装置。
(7)任何人员不得携带矿灯进入井下爆炸材料库房内。
库内照明设备或线路发生路障时,在库房管理人员的监护下检修人员可使用带绝缘套的矿灯进入库内工
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