⑴ 煤矿供电系统的要求供电电压等级及确定原则,煤矿常用电压等级及用途
根据1986年版《煤矿安全规程》中规定,井下配电电压高压不应超过7000V。而这一规定与电力部门采用10kV作为城乡及工矿企业和农业排灌的供电电压相矛盾。1992年版《煤矿安全规程》中规定,井下配电电压高压不应超过10000V,为发展10kV电卖拆陆压直接下井供电创造了条件。由于目前煤矿井下供电绝大多数采用6kV电压供电,因此很有必要在经济上和技术上分析一下发展煤矿10kV电压直接下井供电的意义。
1 从技中顷术上分析10kV电压下井的意义
1.1 提高输电能力
10kV线路输送的三相有功功率为:
6kV线路输送的三相有功功率为:
设:Z10=Z6,cosψ10=cosψ6
得:P10/P6=U210/U26=102/62=2.8
即在线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下,10kV线路的输电能力是6kV线路的2.8倍。
1.2 降低电能损耗
10kV线路的有功损耗为:
ΔP10=3I210R10=(P10/U10cosψ10)2R10
6kV线路的有功损耗为:
ΔP6=3I26R6=(P6/U6cosψ6)2R6
设:P10=P6,cosψ10=cosψ6,R10=R6
得:ΔP10/ΔP6=U26/U210=62/102=0.36
即在输送功率、线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下,10kV线路的有功损耗仅为6kV线路的36%,且同理可得两种线路的无功损耗比较结果。
1.3 简化电气接线
简化电气接线,可提高供电可靠性,减少投资和运行等费用,且能和电力系统采用的供电电压保持一致。
对一些中小型矿井,由于负荷较小,一般可不设35kV变电所,电源就近取自电力系统的10kV电网。因而供电系统大为简化,且提高了供电可靠性,同时节约了大量投资和运行费用。特别是近几年来,煤矿第三产业的蓬勃兴起,很多矿井办起了热电厂,其宗旨是:自发自用,多余上网,但往往在热电厂接入系统的问题上与电力部门发生矛盾,他们有时要求我们的热电厂采用10kV系统并网,因而我们矿井只能再新建10kV升压站,这样就增加了变电环节,造成了大量浪费。比如,我们设计并已投运的岭子热电厂和临沂矿务局热电厂,根据矿井热电厂“自发自用”的原则,我们设计了6kV系统;又根据矿井热电厂“多余上网”的原则,我们设计了10kV上网系统。这样就增加了许多电器设备及土建设施,经粗略计算,多投资约500万元,这还不包括这些设备的运行费用及其它。
1.4 减少电网短路电流
10kV系统短路电流为:
I10=IB10/X*.10
6kV系统短路电流为:
I6=IB6/X*.6
设 SB10=SB6,X*.10=X*.6
得 I10/I6=IB10/IB6=5.5/9.16=60%
即在同一地点和相同短路容量的条件下,10kV电网的短路电流只是6kV电网短路电流的60%,这使得10kV系统的电气设备的动稳定、热稳定校验都优于6kV系统的电气设备。
1.5 对于单相接地电容电流的分析
根据《煤矿安全规程》中规定 :矿井高压电网的单相接地电容电流不得超过20A。因此,这个电流值越大,对井下安全越是不利。这在大型矿井中尤为突出。由于单相接地电容电流与电网电压和电网中电缆和架空线路的长度近似成正比。如果在相同负荷条件下,一回10kV线路可以代替几回6kV线路,从而使电网中线路长度减少,抵消了由于电压升高所引起的单相接地电容电流的增加。但是,计算10kV系统的单相接地电容电流还应包括10kV电源进线的对侧10kV母线所带的其它10kV线路,因此,要根据不同情况作具体的分析计算。
1.6 能提高供电质量
频率和电压是标志电能质量的两个基本指标,虽然它们主要是由电网来调整,但对用户来说,供电质量主要是指供电末端的电压质量,即线路电压损失百分值要小,末端电压与首端电压的相位差要小。
图1 电压相量图
图1表示了以受端电压UM6、UM10为参考轴而画出的电压相量图,假设两种系统在线路阻抗、负荷电流、负荷功率因数都相等的条件下,御洞则两种系统的电压损失有效值相等,即:
ΔU10=ΔU6=IRcosψ+IXsinψ
10kV线路电压损失百分值为
ΔU10%=(ΔU10/U10)×100%
6kV线路电压损失百分值为
ΔU6%=(ΔU6/U6)×100%
可见,即使在输送功率提高了1.7倍情况下,10kV线路的电压损失百分值是6kV线路的60%,从而相对来说减少了线路的电压损失。
此外,从图中可得:
sinθ10=c′b′/U10
sinθ6=cb/U6
cb=c′b′
sinθ10/sinθ6=0.6
2 从经济上分析10kV电压下井的意义
从以上分析可以看出,10kV系统供电比6kV系统供电有着许多优点,尤其在节能和供电系统的年运行费上更显示其优越性。当然,10kV系统的电气设备要比6kV系统电气设备费用高约10%~15%;10kV的用电设备费用比6kV的用电设备高约20%~30%。可见应根据实际情况做经济技术方案比较。下面举例分析,年产45万吨的泗河煤矿,全矿Pjs=2319kW,Qjs=661kVAR,S=2411kVA。
表1为泗河煤矿供电方案经济技术比较表,可以看出,该矿建设10kV变电所,且采用10kV向井下供电,技术合理,经济效益显着,相信它将在矿井投产后发挥重要作用。
表1 泗河煤矿供电方案经济技术比较表
项 目 Ⅰ方案
10kV变电所
Ⅱ方案
10/6kV变电所 Ⅲ方案
35/6kV变电所
电力负荷(kW) 2319 2319 2319
设备投资(万元) 308 350 530
建筑投资(万元) 52 60 95
一次投资(万元) 360 410 625
年运行费(万元) 78 85 101
占地面积(m2) 1200 1700 2000
综上所述,10kV系统在可靠性、经济投资、输送容量、电能损耗、电压质量、与电力部门的电网并网等诸方面均优于6kV系统。整套用于矿井的10kV矿用成套电气设备,1986年列入国家“七五”攻关项目,于1991年2月通过能源部技术鉴定。1990年能源部以能源技(1990)176号文,向全国煤矿通报推广10kV下井供电技术。可见,采用10kV电压直接下井供电将是煤矿井下供电的发展方向,矿井采用10kV下井供电不仅是必要的,也是完全可行的。
⑵ 煤矿企业对供电的要求
煤矿企业因其井下存在着五大自燃灾害,对供电有特殊的要求:
1、应有两回路供电电源,任一回路停止供电时,另一回路应能承担矿井全部负荷。
2、矿井两回路电源线路亏庆上,不闹空渣得分接任何负荷。
3、矿井电源应采用液悄并列运行方式,一回路运行时另一回路必须带电备用。
4、10KV及以下的架空电源线路不得共杆架设。
5、矿井电源线路上严禁设负荷定量器。
⑶ 煤矿井下供电“三无四有两齐三全三坚持”各指的什么内容
1、“三无”是无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头。
2、“四有”是有过电流和漏电保护、有螺钉和弹簧垫、有密封圈和挡板郑配、有接地装置。
3、“两齐”是电缆吊挂整齐、设备硐室清洁整齐。
4、“三全”是防护装置全、绝缘用具全、图纸资料全。
5、“三坚持”是坚持使用检查漏电器;坚持使用煤电钻、照明、信号综合保护;坚持使用风电和瓦斯电闭锁。
井下供电基本要求:
电力是煤矿的主要能源,为确保安全供电和生产,煤矿对供电有四个要求:
1、供电安全
供电安全包括人身安全、矿井安全、设备安全三个方面。
2、供电可靠
供电可靠是指不间断供电。根据负荷的重要程度,煤矿电力负荷分为三类,各类负荷对供电的可靠性要求不同,采取的供电方式也不同。
3、供电质量
供电质量是指供电电压、频率基本稳定为额定值。我国煤矿一般要求电压允许偏差不超过额定电压的±5%,频率允许偏差不差过±(0.2~0.5)赫兹。
4、供电经济
供电经济是指矿井供电系统的投资、电能损耗及维护费用尽量少。这就要求合理的确定供电系统,优选质量高、损耗少、价格低的系统设备,但是必须在满足上述三个要求的前提下,尽量保证供电的经济性。此外,考虑到以后的发展,在煤矿供电设计时还应留有扩建的余地。
(3)煤矿供电电源配置执行什么标准扩展阅读
煤矿井下供电如果不按要求,容易出现煤矿事故。煤矿事故类型如下:
1、顶板事故
顶板灾害是煤矿最常见、最容易发生的事故。在煤矿五大灾害(煤尘、水、火、瓦斯、顶板)中,无论是发生次数,还是死亡人数,顶板事故都居煤矿各类事故之首。
随着工作面的开采,煤层上面的顶板岩层失去 了支撑,原来返丛猛的压力平衡遭到破坏,煤层顶板在上覆岩层压力的作用下,发生变形、破坏。如果我们支护不及时或支护强度不够,很容易使工作面的顶板岩层发生断裂和冒落,造成人员伤亡和财产及设备的损失,这就是我们所说的冒顶事故。
2、气体 粉尘
煤层中经常伴随瓦斯(甲烷等)的存在。瓦斯容易引起爆炸事故。因此在封闭的空间工作时,需要经常监测瓦斯浓度。若气体中有一定浓度的粉尘,也有可能因为火星引起爆炸。粉尘体积细小,但表面的相对比例大。若周围空气中有充足的氧,对于燃烧反应便会非常敏感。
3、气体喷出
瓦斯本身对人体无害,但有时伴随着一氧化碳等有毒气体。若大量的瓦斯一次喷出,通常煤气爆炸的可能性也迅速增加。
4、坑内火灾
煤矿事故中最坏的情况。与一般的火灾不同,周围有许多可燃物(煤)大量存在。若坑道被热及烟堵住出口,同时发生缺氧的情况,通常会造成重大的伤亡。
5、水灾
在水底 (海底、湖泊或水库附近) 的矿区坍塌时发生的事故,是比坑内火灾更糟糕的情况,几乎没有生还漏桥的可能。
大量洪水在很快的时间内将坑道吞没,造成全体工作人员死亡。通常生还者无法救援、遗体无法回收,坑道也同样被放弃。在承压水上采煤和小煤窑破坏区复采,也有可能发生突水、透水事故。井下突水和小煤窑透水事故远多于水体下采煤透水事故。
参考资料来源:网络-矿井供电系统
⑷ 《煤矿安全规程》对供电电源是怎样规定的
矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。年产6000t以下的矿井采用单回路供电时,必须有备用电源;备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两渗仔回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下,矿井电源应采用分列运行方式,一回路运行时另一回路必须带丛纤汪点备用竖滑,一保证供电的连续性。10kv及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。