掘进工作面供电设计毕业论文

煤矿变压器整定电流的计算: 1.低压供电整定计算的原则低压供电系统过流保护的整定工作基本按《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》的规定进行计算，并须确保满足要求。1)低压馈电开关过流保护装置的电流整定值计算IZ=IQe+Kx∑Ie[1]式中：IZ-过流保护装置的电流整定值；IQe-容量最大的电动机的额定起动电流；Kx-需用系数，取；∑Ie-其余电动机的额定电流之和。2)选择短路保护装置的整定电流计算：Ue Id=2(∑R)2+(∑X)2[2]式中：Id-保护装置保护范围最遥点的两相短路电流；Ue-变压器二次侧的额定电压；ΣR-短路来回路内一相电阻值的总和；ΣX-短路来回路内一相电抗值的总和。3)保护装置动作可靠性的校验：Id IZ≥[3]2.整定计算碰到的问题随着采煤技术的发展及高产高效工作面增多，采煤机械设备的功率越来越大，如采煤机、刮板输送机及带式输送机的功率已达到了1000 kW以上，同时工作面的走向也达到1~2 km，给采掘工作面的供电设计带来了一定的难度。由于设备功率增加，起动电流IQe随着增大，过流保护整定电流值IZ相应增大，直接导致动作灵敏系数减小，短路保护装置不能可靠动作。同时，供电距离的增加，线路阻抗随之增加，据最小两相短路电流随之减小，也使动作灵敏系数减小，短路保护装置不能可靠动作。这在目前低压供电系统设计中是经常碰到的问题。3.传统的解决办法一般均以通过增大最小两相短路电流来达到增加保护装置灵敏系数的目的。主要办法有：1)加大干线或支线电缆截面，由于电缆截面增加，线路阻抗将减小，短路电流增大；2)设法减少电缆长度，线路长度减少，线路阻抗同样随之减小，即短路电流增大；3)更换大容量变压器或变压器并联的方法，增大短路电流；4)增设分段保护开关，使保护范围缩短，相应的保护范围内最小短路电流就增大；5)采用移动变电站供电，主要是减少低压供电电缆的长度，将高压尽可能地伸扩采区，增大保护范围内的最小短路电流。对于大功率设备较多的综采工作面，现低压供电电缆截面已为95mm2，除采用并接电缆外，增加电缆截面的空间已经不多，而且有些综采工作面的干线电缆已经采用几路并联使用，非常不经济，使用维护更加困难，事故点较多。有些综采工作面地质条件差，巷道受压变形严重，为了避免移动变电站离工作面过近，巷道断面变小后移动困难，而将移动变电站及泵站放在距工作面较远的地方，虽采用了移动变电站供电，仍无法避免供电距离遥的问题。供电设计新思路:1.随着新技术、新设备的应用，采用减小整定值的方法可以提高动作系数。1)减小电机起动电流IQe只要减小电机的起动电流IQe，便可以达到减小整定电流IZ的目的。2)采用各电机逐台起动在由多台电机驱动工作机械上采用各电机逐台起动，该方法对采煤机、刮板输送机及带式输送机都适用。设想双电机驱动的刮板输送机，单台电机额定电流为Ie，直接起动电流为6倍，则该刮板输送机双电机同时起动电流达12倍Ie。当采用逐台起动时，最大起动电流为6Ie+Ie=7Ie，减少近一倍，若为多电机驱动的工作机械，则起动电流减少幅度将更大。3)采用双速电机在刮板输送机上采用双速电机，可较大幅度地减小起动电流。双速电机使用低速绕组起动，高速绕组运行，低速绕组额定功率及电流约为高速绕组的倍，起动电流较小，起动后转入高速绕组，由于工作机械已经起动，转入高速后的起动电流较直接起动电流大为减小。4)采用各种软起动技术在带式输送机上采用各种软起动技术。如液力型、液粘性软起动技术，辅助液压马达周转轮系统及电气软起动系统：如变频调速系统、可控硅控制开关磁阻系统等。特别是变频调速系统，在计算机的控制下，软起动时间任意可调，起动电流可降至额定电流的1~2倍，解决大功率设备起动电流过大的问题十分有效。2.选择最合适的整定值IZ由于老式开关电子保护的短路整定是以开关的额定电流倍数来整定的，相邻两个档位之间间隔很大，往往选取低一档时，不能躲开最大起动电流，而选取高一档时，可靠性动作系数又偏小，只好采取采取增加一路电缆的办法，既不经济，又不便于维护。现新一代的开关广泛采用了单片机技术，其整定值几乎可以做到连续可调，这就为整定值IZ的选取提供了较大的空间，避免了旧式开关存在的这些问题。3.采用相敏保护技术传统的馈电开关的短路保护，是依赖对电流信号取样，对于长距离供电线路，由于末端短路电流小，与大电机起动电流区分不开，故不好整定。而敏保护能区分短路电流和电机起动电流。原理是取样方式为电流和功率因素两个信号，即不仅仅依靠电流取信号，还要依靠功率因素，取样信号：u=Icosθ[4]式中：u-保护装置的取样信号；I-电流信号；cosθ-功率因素。电机起动时电流虽大，但功率因数小，一般为，而短路电流的功率因数很大，近似等于1，假如起动电流和短路电流一样大，由于功率因数大小不一样，经过相敏变换单元，总的起动电流信号将比短路电流信号小一半，可以分开，因而不会误动作跳闸。这种保护技术特别适合于长距离的掘进工作面。

长治经坊煤业有限公司3-7022掘进工作面供电设计报告 编制： 审核： 批准： 机 电 科 2011年8月第一章 供电设计报告一、供电说明 3-7022掘进工作面顺槽长度为1688米，安装总负荷为 KW, 供电方案采用由七采区2#配电点Ⅱ回GB-80#高爆开关供一趟6KV高压到3-7022配电点的高爆开关（1#、2#）。因巷道设计较长，掘进到800米处电压损失较大，不能满足供电需要，特采取前期和后期两套供电方案。其中前期供电由3-7022配电点的1#高爆开关供给KBSGZY-630/6移变（1#），经降压为660V后负责顺槽前800米一部皮带机及工作面各机电设备供电（详见前期供电系统图）。后期供电在掘进800米处时由3-7022配电点的2#高爆开关供给KBSGZY-630/6移变（2#），经降压为660V后负责顺槽后900米掘进机、排水泵及工作面各机电设备供电，而前期的KBSGZY-630/6（1#）移变则负责一、二部皮带机及辅助运输设备供电（详见后期供电系统图）。风机双回路供电均来自七采区2#配电点Ⅰ回KBSGZY-T-200/6/专用移变和Ⅱ回KBSGZY-T-200/6/专用移变。二、电气设备负荷统计表 表1:序号 设备名称 型 号 数量 电机功率 容 量 电压 备注1 掘进机 EBZ-132 1 215KW 215KW 660V 2 皮带机 SSJ-80/2×55 2 2×55KW 220KW 660V 3 张紧绞车 JJ-4 2 4KW 8KW 660V 4 无极绳绞车 SQ-80 1 110KW 110KW 660V 5 调度绞车 1 660V 6 调度绞车 JD-25 1 25KW 25KW 660V 7 离心泵 ZS50-2×100F 1 55KW 55KW 660V 8 污水泵 BQW15-30/3 2 3KW 6KW 660V 9 探水钻 ZLJ-250 1 4KW 4KW 660V 10 局扇风机 ×22 2 2*22 KW 44KW 660V 专用电源11 合 计 14 第二章 高压电缆的选择一、七采区2#配电点至3-7022进风巷配电点高压电缆的选择1、电缆型号的确定 根据电缆型号的确定原则，选择煤矿用阻然型电缆，向移动变电站供电的高压电缆,选用型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆.2、电缆长度的确定 1、由采掘工程平面图上得，七采区2#配电点距3-7022进风斜巷配电点全长约300米， 则实际电缆长度L1=KL2=×300=330米 式中：L1为实际电缆长度； L2为电缆敷设路径长度； K为增长系数，对橡套电缆为。 3、电缆截面选择计算 按持续允许电流初选电缆截面 =× =489/ ……（2-1）； …… 线路所带负荷的需用系数；取～ …… 线路总负荷的视在功率，kVA； …… 线路的额定电压，kV。 将 代入公式（2-1）得: =×611/ ×6=41（A）经查电缆载流量表得知：型号为MYPTJ-3×50+3×25/3+3×的煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆的长时允许载流为173A,主芯线截面为50mm2,符合选型要求。二、2#高爆至2#移变电缆的选择1、电缆型号的确定根据电缆型号的确定原则，选择煤矿用阻然型电缆，向移动变电站供电的高压电缆,选用型煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆。2、电缆长度的确定 1、由采掘工程平面图上得，2#高爆距2#移变全长约1000米， 则实际电缆长度L1=KL2=×1000=1100米。 式中：L1为实际电缆长度； L2为电缆敷设路径长度； K为增长系数，对橡套电缆为。3、电缆截面选择计算 按持续允许电流初选电缆截面 =×280=196KW =196/ ……（2-1）； …… 线路所带负荷的需用系数；取～ …… 线路总负荷的视在功率，kVA； …… 线路的额定电压，kV。 将 代入公式（2-1）得: =×245/ ×6=17A 经查电缆载流量表得知：型号为MYPTJ-3×50+3×25/3+3×的煤矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆的长时允许载流为173A,主芯线截面为50mm2,符合选型要求。第三章 低压电缆的选择及校验一、电缆型号的确定 根据《煤矿安全规程》规定，必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆，故选择井下经常使用的MY型矿用移动式橡套软电缆。二、电缆截面选择计算 矿用橡套软电缆载流量: 表2主芯截面（mm2） 长期连续负荷允许载流量（A）4 366 4616 8525 11335 13850 17370 21595 260按长时允许电流选择电缆截面 向单台或两台电动机供电的导线，其最大长时工作电流可取电动机的额定电流。向三台及以上（包括三台）电动机供电的干线可按下式计算： ………（3-1）式中： …… 线路所带用电设备额定功率之和，kW； …… 线路所带负荷的需用系数；取 …… 线路所带负荷的加权平均功率因素；取 …… 线路的额定电压，V。按允许电压损失校验电缆截面 表3 井下低压电网在不同额定电压下的最大电压损失值 额定电压UN/V 变压器二次电压 U2N/V 电气设备允许的最 低电压 线路最大允许电压损失Ur= 133 120 13660 690 627 63线路电阻上的电压损失可按下式计算： ………（3-2） 式中：△Ur……导线电阻上的电压损失，V； UN ……线路的额定电压，V ； ……线路所带用电设备额定功率之和，kW； L、A、……线路导线的长度，m；截面积，mm2； rsc……电导率，m/（Ω•mm2）差表得： …… 线路所带负荷的需用系数； 1、1#移变至一部皮带机头配电点电缆的载流为: 将 = ， = 660, = , Cosφ= ，代入公式（3-1）得: Ica = ×260×1000/(×660×)= 142 A 查表2，50mm2的矿用移动橡套软电缆长时允许电流为Ip=173 A>Ica=142 A，所以，确定选用MY-3×50+1×16型矿用移动橡套软电缆。 将 =， =660, =260, L=50, A=50,rsc=代入公式（3-2）得: △Ur= ×260×50×10³/660××50= <63(V)选型符合要求 2、1#移变至二部皮带机头配电点电缆的载流为:将 = ， = 660, = 114, Cosφ= , 代入公式（3-1）得: Ica = ×114×1000/(×660×)= 62 A 查表2，50mm2的矿用移动橡套软电缆长时允许电流为Ip=173 A>Ica=62 A，所以，确定选用MY-3×50+1×16型矿用移动橡套软电缆。 将 =， =660, =114, L=900, A=50,rsc=代入公式（3-2）得: △Ur= ×114×900×10³/660××50=37<63(V)选型符合要求 3、2#移变至工作面配电点电缆的载流为:将 = ， = 660, = 280, Cosφ= , 代入公式（3-1）得: Ica = ×280×1000/(×660×)= 153 A 查表2，50mm2的矿用移动橡套软电缆长时允许电流为Ip=173A>Ica=153 A，所以，确定选用MY-3×50+1×16型矿用移动橡套软电缆。 将 =， =660, =280, L=20, A=50,rsc=代入公式（3-2）得: △Ur= ×280×20×10³/660××50= <63(V)符合要求。第四章 低压开关的选择一、选择原则根据《煤矿安全规程》规定，各种不同类型的矿用低压开关，应按沼气等级和有无煤（岩）爆炸危险及其使用地点的通风条件来确定使用范围。 1、矿用隔爆型开关使用在有沼气突出矿井的任何地点和有沼气及煤尘爆炸危险矿井的采区进风巷道、回风巷道以及采掘工作面。矿用本质安全型和矿用隔爆兼本质安全型开关的应用范围同矿用隔爆型开关。2、选用矿用低压开关时，其额定电压必须大于或等于被控制线路的额定电压；其额定电流要大于或等于被控线路的负荷长期最大实际工作电流2倍以上。同时应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值。3、矿用低压隔爆开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控线路所选用电缆的条数及外径要求。一个喇叭口只允许接一条电缆。二、低压开关型号的确定1、根据矿用隔爆开关选择原则，采区变电所和工作面配电点，作为低压配送电线路使用。2、主要技术数据表 表4:型号 额定电压（V） 额定电流（A） 整定倍数 台数KBZ16-400 660 3-10Ie 3三、低压开关保护装置的整定及校验1、低压开关整定电流计算 馈电开关的过载整定： …………（4-1）； 馈电开关的短路整定: ………(4-2) 短路保护整定值为过载保护整定值的6～8倍整定； ……干线负荷中启动电流最大的1台（或同时启动的多台）电动机的额定（或实际）启动电流； ……干线负荷中除启动电流最大的1台（或同时启动的多台）电动机外，其他用电设备的额定电流之和； 保护装置的灵敏度校验 ……（4-3）； ……保护范围末端最小两相短路电流；1#馈电开关过载保护整定计算：将 代入公式（4-1）得: ×142=取过载保护整定值为： =160A 1#馈电开关短路保护整定计算：短路保护整定值为过载保护整定值的6～8倍整定；取短路保护整定值为： =160×8=1280A1#馈电开关保护装置的灵敏度校验：用查表法得出末端最小两相短路电流为 =6729A将 代入公式（4-3）得： =6729/1280=> 符合灵敏度要求。2#馈电开关过载保护整定计算：将 代入公式（4-1）得: ×62=67A取过载保护整定值为： =67A2#馈电开关短路保护整定计算：短路保护整定值为过载保护整定值的6～8倍整定；取短路保护整定值为： =67×8=536A2#馈电开关保护装置的灵敏度校验：用查表法得出末端最小两相短路电流为 =1164A将 代入公式（4-3）得： =1164/536=> 符合灵敏度要求。3#馈电开关过载保护整定计算：将 代入公式（4-1）得: ×153=168A取过载保护整定值为： =168A3#馈电开关短路保护整定计算：短路保护整定值为过载保护整定值的6～8倍整定；取短路保护整定值为： =168×8=1344A3#馈电开关保护装置的灵敏度校验：用查表法得出末端最小两相短路电流为 =6370A将 代入公式（4-3）得： =6370/1344=> 符合灵敏度要求。 2、低压开关整定表表5：开关序号 开关型号 开关编号 过载整定（A） 短路整定（A）1 KBZ16-400 160 12802 KBZ16-400 67 5363 KBZ16-400 168 1344

[论文关键词]铁路 电力 远动终端 干扰 [论文摘要]研究分析电磁干扰产生的原因、特点及干扰对电力远动系统的影响，从设计的角度对铁路电力远动监控系统进行抗干扰分析研究。 抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分，在研制综合自动化系统的过程中，如果不充分考虑可靠性问题，在强电场干扰下，很容易出现差错，使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误（误跳闸事故等），无法向站场和区间供电，影响铁路行车安全。 一、电磁干扰产生的原因及特点 （一）传导瞬变和高频干扰 1．由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧进入远动终端设备，对设备正常运行产生干扰，严重还可损坏电路。2．由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰，电压幅值高，时间短、重复率高，相当于一连串脉冲群。3．铁路电力供电中，特别是现代高速铁路对电力要求都比较高，一般都是几路电源供电，母线投切转换比较频繁，振荡波出现的次数较多。 （二）场的干扰 1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。 （三）对通信线路的干扰 1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。 （四）继电器本身原因 继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。 二、干扰对电力远动系统的影响 无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。 三、抗干扰设计分析 （一）屏蔽措施 1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。 （二）系统接地设计 1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2. 二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。 （三）采取良好的隔离措施 1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。 （四）滤波器的设计 1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。 （五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。 （六）数据采集抗干扰设计 1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。 （七）过程通道抗干扰设计 （八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。 （九）控制状态位的干扰设计 （十）程序运行失常的抗干扰设计 （十一）单片机软件的抗干扰设计 （十二）对于终端至通信站的数字通信电缆加穿钢管，特别是穿越其他电力电缆时，避免和其他电力电缆等同沟敷设并保持一定的交叉距离。 （十三）对于特殊的变（配）电所或区间信号站的环境 （十四）提高远动信息传输的可靠性，在电力调度中心和远动终端之间建立出错重发技术直到住处确认信息为止。