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2 0 0 7年第6 期中州煤炭总第 1 5 0 期 新庄煤矿一 7 0 0 m中 央变电 所供电设计及设备选型 张金锋 河南神火煤电公司 新庄煤犷， 河南 永城4 7 6 6 1 3 摘要 介绍了新庄煤矿- 7 0 0 m水平中央变电所电气设备的选型及供电设计。通过科学的分析、 合理的设 计、 系统的论证， 为变电所选择电气设备提供了参考依据。 关键词 . 中央变电所; 高压柜; 设备选型; 供电设计 中图分类号 T D 6 1 1 . 2文献标识码 B文章编号 1 0 0 3 - 0 5 0 6 2 0 0 7 0 6 - 0 0 6 4 - 0 2 1 - 70 0 m 中 央 变 电 所 供 电 简 述 及 负 荷 量 - 600 m * -TAt L r A 器 咒 ，黔 咒- 700 m 泵 房 待 1 . 1 供电简述 新庄煤矿井下 一 7 0 0 m水平中央变电所3 路进 线来自北风井地面3 5 k V变电所， 在变电所未安装 前， 3 路M V V 5 0 - 3 x 1 8 5已形成。现有2 路电源安装 在一 7 0 0 m临时变电所， 1 路待用。一旦 一 7 0 0 m中 央变电所形成， 临时变电所的进线及负荷全部转移 到该变电所进行供电。 - 7 0 0 m中央变电所今后承担 4个水平采区变 电所供电， 其负担的水平供电分别为 一 6 0 0 m水 平、 一 7 0 0 m水平、 一 7 5 0 m水平、 一 8 0 0 m水平。在 4 个水平采区设计上各有3 个变电所、 2 个泵房; 其 中一 6 0 0 m水平有3 个变电所、 1 个泵房早已投用， 其进线电源来自一 7 0 0 m临时变电所; - 7 0 0 m中央 变电所、 泵房已接近完工， 一 7 5 0 m变电所、 一 8 0 0 m 变电所暂未施工。 1 . 2 负荷统计 根据矿井开采设计， 每个水平基本上布置 1 个 综采工作面， 2 个炮采工作面， 2 个掘进工作面 含 1 个综掘工作面 。现一 6 0 0 m水平正在开采， 其负荷 共计6 5 7 5 k W， 具体统计如下 ①2 个炮采队负荷共 计7 5 0 k W; ②综采队负荷共计 1 1 1 0 k W; ③综掘队 负荷共计4 0 5 k W; 3 掘进队负荷共计4 7 0 k W; ⑤机 运队1 2 部胶带机共计负荷 1 8 0 0 k W; ⑥泵房负荷 为2 0 4 0 k W 泵房共计8 台水泵， 每台电机6 8 0 k W , 水量最大时只能开3台水泵 。 一 7 0 0 ， 一 7 5 0 ， 一 8 0 0 m水平采面设计基本上和 安装负荷统计 1 0 1 0 5 . 7 3 2 9 1 k W,, 2 负荷计算 . 1 一 6 0 0 m水平现行统计负荷6 5 7 5 k W. 2 一 7 0 0 m运行负荷S F, s k , I P N k ,, c o s 甲 7 3 8 9 . 7 k W. 3 计划增加负荷S 艺P . k x p j c o s cp 2 7 1 6 k W o 进线电缆载流量验算 1 按增加最大负荷时计算电缆载流量 S . . . ‘ “ 威 ‘ 3 6 5 .4 2 按经济电流密度选择电缆截面 上 _ A_ 二， 答 二 二 I . d n 收稿日期 2 0 0 7 - 0 7- 0 2 作者简介 张金锋 1 9 7 3 一 ， 男， 河南永城人， 助理工程师， 1 9 9 7 年 毕业于郑州煤炭管理干部学院， 主要从事供电技术管理工作。 6 4 式中， A . 为按经济电流密度选择的电缆截面的载流 量V A ; I . . . . . 为正常运行时， 通过电缆的最大长时负 荷电流， 它是指不考虑一条线路故障时的最大负荷 电流， A ; I . , 为经济电流密度， 取2 . 2 5 ; 。 为正常运行 时按3 条并联工作。 则 A . 2 0 2 . 2 8 A 选取9 5 。 心 电 缆 长时允许载流量2 1 8 A 即 能满足。 3 按长时间允许最大持续负荷电流选择电缆 截面 1 , , I 6 式中， h为电 缆长时 允许通过的电流， A ; I s 为实际 万方数据 2 0 0 7 年第6 期张金锋 新庄煤矿 一 7 0 0 m中央变电所供电设计及设备选型总第 1 5 0期 通过电缆的工作电流， A . 由 煤矿电 工手册 查得， 1 8 5 m 扩铜心恺装电 缆长期连续负荷允许载流量为3 3 3 A ， 原敷设的3 根M V V 5 0 - 3 x 1 8 5电缆载流量远远大于井下预定负 荷量， 完全能满足设计需求。 4 高压柜电流互感器选择 高压柜的额定电流应大于进线和馈出线的工作 电流。进线回路和联络柜的工作电流几 1 3 6 5 . 4 A ， 则应选额定电流为1 5 0 0 A的控制柜。根据负荷 情况选择电流互感器的互感比。 1 进线回路及联络柜 I 1 3 6 5 . 4 A ， 选取 1 5 0 0 / 5 按一回 路最大负荷计算 。 2 主水泵I N 1 4 8 . 1 A ， 选择2 0 0 / 5 . 3 - 6 0 0 m变电所及泵房I . 二 2 0 9 . 8 A ， 选择 3 0 0 / 5 . 4 其他变电所I 1 9 9 . 3 A ， 选择3 0 0 / 5 . 5 变压器I ,. 6 0 . 7 A ， 选择1 0 0 / 5 . 5 电气设备选型设计 依据 煤矿安全规程 井下电气设备选用规定， 一 7 0 0 m变电所在电气设备选型上可选用矿用一般 性电气设备或矿用防爆型电气设备， 在设备选型上 制定了3 套供电方案。 5 . 1 方案I 选用矿用一般型电气设备 1 高压设备选型设计。 煤矿安全规程 第四 百四十二条规定 对井下各水平中央变电所、 主排水 泵房和开采的采区排水泵房供电的线路， 不得少于 两回路。当任一回路停止供电时， 其余回路应能承 担全部负荷。根据目前 一 7 0 0 m水平人井电缆状 况， 完全符合 煤矿安全规程 规定要求， 一 7 0 0 m变 电所在供电方式上设计为双回路分列式供电。 依据 煤矿安全规程 电气设备的选型原则， - 7 0 0 m变电所内的高压设备可选用矿用一般型单 层手车式高压真空开关柜， 共计3 1 面柜子。其中进 线柜4面， P T 柜2 面， 联络柜 1 面， 馈电柜 1 4面， 水 泵控制柜1 0 面 2面控制柜， 8 面启动柜 。 进线柜布置 在变电所内安装3 面进线柜， 其中 I 段 I 面， II段安装2面。 馈电柜布置状况 考虑一 7 0 0 m的实际情况， 为 保证供电的 可靠性， 室内 安装1 台三专变压器， 2 台 生产变压器。因下部设计有一 7 0 0 m东、 西变电所， - 7 5 0 m变电所， 一 8 0 0 m变电所; - 6 0 0 m水平可 以从 一 7 0 0 m临时变电所上供两路进线， 共计占用 1 0面柜子。 水泵柜布置 一 7 0 0 m泵房矿设计安装 8台水 泵， 型号为 M D 4 2 0 - 9 3 x 1 0 ， 电机功率为 1 6 0 0 k W, 根据水泵数量配套安装 8面电抗柜和 8面启动柜， 在泵房处安装 I 面水泵集控台。 电气设备选型优点 手车式开关柜检修方便， 占 地面积小， 便于井下运输。缺点 电抗器限流启动效 率低。 2 低压设备选型设计。低压开关全部选用真 空馈电开关， 在漏电保护形式上采用选择性漏电保 护， 即 总漏6 3 0 A开关与分支4 0 0 A 开关配套使用。 . 优点 能减少设备占用空间面积， 减少设备数 量， 接线方便。缺点 设备投人资金多。 5 . 2 方案II 选用矿用隔爆型电气设备 1 高压供电设计。在供电方式上采用分列式 供电。高压设备全部采用隔爆型高爆开关; 水泵启 动方式采用高压软启动装置， 可实现4台水泵共用 1 个软启动控制器 即一托四 。 优点 ①隔爆型电气设备适用于各种作业场所; ②使用软启动装置能减少设备投用台数 1 面柜子 代替4面柜子 ， 效率高， 系统启动性能优越， 操作 简单方便， 使用故障率极低， 控制电动机平滑启动， 减小启动电流和损耗， 避免启动冲击电网。缺点 ① 高压软启动装置价格昂贵， 投入资金多; ②高爆开关 连体组装时， 整体长度远远大于高压柜整体尺寸， 占 地空间大 单台高压开关柜宽度0 . 8 m， 单台高爆开 关宽度 1 . 2 5 5 m 。 2 低压设备选型设计。选用B K D 5 -4 O O Z 型真 空馈电开关作总开关， 分支开关采用 D W 8 0 - 3 5 0型 馈电开关; 漏电保护单独安装， 采取 J Y 8 2作为总漏 电开关， B J J 3 选择性漏电开关作为分支开关。 优点 从漏电保护相对比， 方案 I 可靠， 越级跳 闸次数少。缺点 占用空间， 设备投人多， 与人感观 效果差。 5 . 3 方案m 选用矿用一般型电气设备 1 高压设备选型设计。在高压供电设计上与 方案 I 基本相同， 只是在水泵限流启动上仍采用高 压软启动装置。 优点 使用软启动装置能减少设备投用台数 1 面柜子代替4面柜子 ， 效率高， 系统启动性能优 越， 操作简单方便， 使用故障率极低， 控制电动机平 滑启动， 减小启动电流 下转第9 8页 ，6 5 万方数据 2 0 0 7年第6期中州煤炭总第 1 5 0期 2 钻孔灌浆。主要在确定了火区的位置以后 采用。在开采煤层附近已有的巷道内或专门开凿的 灌浆巷道内， 每隔1 0 一 1 5 m向火区打一钻孔进行灌 浆， 钻孔直径一般为7 5 m m， 为了减小钻孔的长度也 可沿灌浆巷道每隔2 0 一 3 0 m开一小平巷， 在此巷道 内向火区灌浆。打钻时应注意钻孔的位置和钻进方 向， 灌浆钻孔必须打到火区 或采空区 的空顶内， 并在打完钻后立即下套管， 使灰浆能顺利地、 不间断 地流人火区 或采空区 内。钻孔深度应根据火区 大小而定， 其距离火区最近点不能低于5 m , 3 埋管灌浆。适用于在没有煤体做承压保护 墙的情况， 即在砖砌的密闭墙上预埋注浆管道， 用水 泥封堵， 进行灌浆。为了防止灰浆流人工作面， 密闭 墙必须牢固， 以“ 三七” 、 “ 二四” 墙为宜， 一般在上山 巷道应加厚， 必要时， 灌浆地点可用木棚维护。 3 溃浆事故的预防及安全措施 在灌浆区如果积存大量浆水时， 因煤柱强度不 同或受采动影响致使大量浆水突然涌出， 造成的事 故就是溃浆事故。这主要是密闭墙、 煤柱等阻挡物 的强度不够造成的。另外， 由于火区有大量的 C O 存在， 也极易发生C O中毒事故， 所以从灌浆一开始 就必须采取一定的安全措施。①经常观测气体含量 变化， 做好应急准备。 以防 C O中毒。作业点工作人 员必须配自救器， 并由安全员值班， 所有作业人员进 行岗前培训。②作业点通讯畅通， 避灾路线完整可 靠。③必要时也可以在注浆点设安全躲避铜室。④ 作业点正头或附近巷道应加强维护。⑤经常观察水 情变化， 如果火区内有溢水路径， 应注意灌浆区灌入 ‘ 水量与排出水量成正比。如排出水量很少， 表明灌 浆区有大量灰浆积存， 应停止灌浆， 采取放水措施。 ⑥经常敲击注浆管路， 判断是否有管路堵塞， 并根据 出浆和管内浆体高度差， 判断火区内灰浆压力。如 果高度差大或升高过快， 应立即停止注浆， 并不许撤 出管路， 采取措施适当放浆。⑦注浆过程中， 如果注 浆点煤体或密闭墙渗水， 应立即停止灌浆， 按照上述 要求处理。⑧启封注浆区或向注浆区直接掘进时应 按探放水的有关规定执行。 4 结语 大部分开采具有自然发火倾向煤层的小煤矿， 由于受煤田地质条件和生产技术的限制， 煤炭自 燃 现象比较普遍。平顶山地方小煤矿利用粉煤灰注浆 防灭火取得了良好的效果。它不仅可以解放火区煤 层， 增加煤炭开采的安全性， 扩大可采储量， 而且可 以节约资源， 提高效益， 同时， 对综合利用火电厂粉 煤灰和保护环境也具有重要意义。 责任编辑 秦爱新 上接第6 5页 损耗， 避免启动冲击电网。 缺点 高压软启动装置与高压开关柜不能集中 安装在同一个母段上， 与人感观效果不协调; 高压软 启动装置价格昂贵， 投人资金大。 2 选用矿用一般型低压电气设备。 煤矿安 全规程 第四百五十七条规定 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。为此， - 7 0 0 m 变电所可选用矿用一般型带选择性保护的低压柜， 选用柜子的额定电压等级为6 9 2 V . 优点 占用空间小， 结构简单， 易维护， 易操作。 缺点 柜子密封性不强， 在操作时电气元件外露。 考虑到井下作业场所的特殊性， 设计方案II能 满足各种环境要求， 但是设备安装总体长度较长， 设 备安装后的效果不如高压柜。 供电设计方案I I I ， 水泵启动选用高压软启动， 在 电气设备选型上较为超前、 科学， 不过一次性投人资 金较大。 通过比较， 并结合 煤矿安全规程 井下电气设 备选型原则， 得出结论 方案1较为合理， 高、 低压都 能满足井下安装要求。为此， 优先选用方案I II . 6 供电方案选择 3 种供电方案均能满足该矿井下供电要求， 设 计方案 I 在电气设备选型上， 符合实际需求， 比较经 济， 节省资金， 不过使用电抗器限流启动效率低。 9 8 7 结语 井下变电所电气设备的设计选型要根据本矿的 实际情况， 依据 煤矿安全规程 电气设备选型规 定， 通过科学计算分析， 经济合理地选取电气设备， 方能保证电气设备安全可靠运行， 为安全生产提供 保障。 责任编挥 郭海霞 万方数据
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