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第四章 供配电及控制
第一节 供配电
一、电源及供电方式
本项目正北方向2km处建有一座220kV变电站，站内设有两台110/0.4kV变压器，10kV的两段母线均有出线回路。可为本工程可靠的供电。
本次设计电源按照10kV进行设计，两回10kV电源引自附近的220kV变电站的10kV不同母线，电源可靠。线路采用高压电缆供电方式，两回电缆的选型为YJV22-8.7/10kV-3X150mm2，经计算单回供电线路的电压损失为1.3％，满足要求。
二、负荷计算
全厂工作设备总容量:5315.20kW；
计算有功功率：3775.14kW；
无功功率：1992.50kvar；
视在功率: 4268.69kVA；
自然功率因数：0.88；
考虑全系统的同时系数0.9，
并对系统进行无功补偿后：
有功功率：3397.63kW；
无功功率：990.97kvar；
视在功率: 3539.19kVA；
补偿后功率因数：0.96；
吨煤电耗: 1.12kWh/t。
负荷估算表见表4-1-1

表4-1-1 全场用电负荷汇总表
序号
负荷名称
电 压(kV)
设备台数
设备容量
需用系数KC
cos(&)
tg(&)
计算容量
年利用小时数
电 耗(kW.h)
全部
工作
全部 (kW)
工作 (kW)
有功功率(kW)
无功功率(kvar)
视在功率(kVA)
（一）
10kV负荷

1
3002带式输送机
10.00
1
1
2X450
900.00
0.75
0.75
0.88
675.00
594.00

2
3003带式输送机
10.00
1
1
450.00
450.00
0.75
0.75
0.88
337.50
297.00

小计

2
2

1350.00

1012.50
891.00
1348.72
2000
2025000
（二）
0.66kV负荷

一
1#660V系统负荷

受煤系统

1
1101-1104自流式给煤机
0.66
1
1
4X5.5
11.00

2
1105带式输送机
0.66
1
1
37.00
37.00

3
1106除铁器
0.66
8
2
15.00
15.00

4
1107电动葫芦
0.38
2
1
5.00
5.00

入储系统

5
2101强力双齿辊破碎机
0.66

2X75
150.00

6
2102带式输送机
0.66

75.00
75.00

7
2103-2108电动梨式卸料器
0.66

6X1.5
9.00

8
2109电动葫芦
0.38

5.00
5.00

9
2110电动葫芦
0.38

5.00
5.00

装车系统

10
3101-3102带式输送机
0.38

2X37
74.00

11
3103-3110给煤机
0.38

8X5.5
44.00

12
3111-3114给煤机
0.38

4X11
44.00

13
3115电动葫芦
0.38

10.00
10.00

小 计

484.00
0.70
0.75
0.88
338.80
298.14
451.30
5280
1788864
二
因2#～8#系统的负荷与1#相同，不再重复列出；另受储系统考虑同时运行，装车系统仅考虑两个系统同时运行。

全厂660V 合 计

2840.00

1988.00
1749.44
2648.15
3500
6958000

补偿后

0.92

1988.00
846.88
2160.87

补偿电容容量

-902.56

(三)
380V系统低压负荷

一
工业场地给排水及消防

1
消防给水泵
0.38
3
2
3X110
220.00

2
生产给水泵
0.38
3
2
3X55
110.00

3
污水提升泵
0.38
2
2
2X2.2
2.20

4
消防稳压泵
0.38
2
2
2X3.0
3.00

5
卸煤棚射雾器
0.38
9
8
9X10
80.00

6
储煤棚射雾器

0.38
7
6
7X30
180.00

7
废水处理
0.38

200.00
150.00

小 计

745.20
0.70
0.75
0.88
521.64
459.04
694.86
3000
1564920
二
快速装车站
0.38

180.00
0.85
0.75
0.88
153.00
134.64
203.81
2000
306000
三
场地办公及其他
0.38

200.00
0.50
0.75
0.88
100.00
88.00
133.21
3000
300000

全厂380V合计

1125.20

774.64
681.68
1031.87

补偿后

0.95

774.64
254.61
815.41

补偿电容容量

-427.07

（四）
全厂负荷总合计

5315.20

0.88

3775.14
1992.50
4268.69

11153920

取同时系数0.9

3397.63
1793.25

高压电容补偿后

0.96

3397.63
990.97
3539.19

高压电容补偿容量

-802.27

（五）
吨煤电耗（kw.h/t）

1.12 kw.h/t
全厂变压器选择表见表4-1-2。

表4-1-2

序号
变电所名称
最大计算容量
cos(&)
变压器选择
其他
有功功率(kW)
无功功率(kvar)
视在功率(kVA)
台数
容量(kVA)
负荷率
保证系数
1
主变电所
774.64
254.61
815.41
0.95
2
630
64.6
1.00
同时工作
2
10/0.66kV变电所
1988.00
846.88
2160.87
0.92
2
1250
86
1.00
同时工作

三、供配电系统
根据用电负荷性质本项目中储煤系统、装车系统以及消防给水按照二类负荷设计；其他附属设施按照三类负荷设计。供电电压的确定如下：
660V和380V供电方案的比较：
比较项目
380V供电
660V供电
比较优缺点
电能损耗
δP＝P2*R/3802*cos2φ
δP＝P2*R/6602*cos2φ
660V减小2/3
输电能力
输电能力与电压平方成正比
660V提高2倍
供电质量δU
线路损耗δU380
δU660＝1/3δU380
损耗减小2/3
供电质量明显提高
节约金属材料
导线截面S380
S660=0.577S380
节约铜金属45％
供电安全可靠性
无漏电保护
有漏电保护
660V更安全
经过以上的比较和规程规范的要求，定本项目工艺配电用660V供电。
根据用电负荷的分布特点，在装车系统和储煤系统合建一个10/0.66kV变电所，每个受储和装煤系统设660V配电室为本系统配电，两路660V电源由10/0.66kV变电所不同母线段供电。在厂区内建一座10kV配电室，该配电室与厂区的10/0.38kV变电所合建，主要是为10/0.66kV变电所和10/0.38kV变电所提供双路10kV电源，该配电室的10kV电源引自市政的10kV电网。10/0.38kV变电所负责快速装车站和生活区的生活和消防设施的低压供电。
1、主变电所
10kV配电室和10/0.38kV变电所合建，作为厂区的主变电所，位置在储煤棚的西面。10kV配电室负责整个项目的供电。所内安装KYN28开关柜15台(含高压电动机保护柜4台)，两回10kV电源引自站场就近10kV开闭所。站内另安装SG11 10/0.38kV 630kVA配电变压器两台，安装GCS-0.38低压配电柜9台和240kvar低压无功补偿柜2台。负责快速装车站和厂区的办公消防等低压负荷的供电，两台变压器同时使用负荷率为64.6%。 当一台变压器故障时，另一台变压器可以保障快速装车站和厂区的二级负荷供电。
为避免高压电动机在启动过程中对10kV电网的冲击，在高压侧设置1套900kvar调压型无功动态补偿装置。
本工程中没有采用非线性功率器件，因此没有设计谐波的抑制措施。
10kV高压系统采用直流操作，继电保护采用微机综合保护装置。
2、厂区10/0.66kV变电所
厂区设一座10/0.66kV变电所，变电所设在4#和5#破碎站之间；所内安装高压开关柜两台，安装SG11 10/0.66kV 1250kVA配电变压器两台，安装GCS-0.66低压配电柜15台和240kvar低压无功补偿柜4台。 负责本厂区的受储以及装车系统的660V设备的配电。两台变压器同时工作负荷率为86％。10/0.66kV变电所两路高压电源引自主变电所的高压配电室的不同母线。
3、660V配电室
厂区的生产设备全部采用660V配电，在8个受储系统和装车系统分别设660V配电室用以给系统的设备配电；每个系统分别设两个配电室一个受储系统配电室和一个装车系统配电室。受储系统配电室与破碎站联建，安装GCS-0.66低压配电柜5台和一台PLC控制柜，负责受储系统设备的配电及控制；装车系统布置在入储皮带输送机的拉近装置的下方地面以上的位置，安装GCS-0.66低压配电柜4台和一台PLC控制柜，负责装车系统设备的配电及控制。受储系统和装车系统的配电室的进线柜均为双电源自动切换柜，双路电源均引自厂区10/0.66kV变电所的不同的660V母线，可保证生产的连续性。
4、生活区办公及消防配电
在生活区消防泵房设配电室，安装GCS-0.38低压配电柜4台，负责场地消防泵等的配电，双路低压电源引自主变电所的380V不同母线。其他厂区的办公及生活设施供电均由主变电所的380V母线配出。
4.照明
储煤场灯具内选用高光效的防爆高压气体混光灯，走廊煤仓选用防爆型节能灯，办公室、变电所、集控室选用荧光灯。重要场所设有事故照明和疏散照明。
5．防雷及接地
防雷系统按照《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-94）要求设置。在设置防雷装置时，首先选择利用建筑物内金属作为防雷装置，当其他规范禁止时，单独设置人工防雷接地装置。接地电阻按联合接地系统考虑，接地电阻不大于4Ω。
10kV高压系统采用不接地系统。
660V低压系统采用中性点串电阻接地系统,变压器配接地电阻柜。
380/220V低压系统采用中性点接地系统。

第二节 设备集中控制、通信及生产管理系统
一、设备集中控制
1、集中控制
本设计将整个集中控制系统划分为储运集中控制系统和装车集中控制系统。
储煤厂（不包括装车站）I/O点数统计表见表4-2-1。

表4-2-1

序号
负荷名称
设备台数
电机容量(kW)
PLC
DI
DO
AI
AO

高压负荷

1
3002带式输送机
1
2X450
37
6
2

2
3003带式输送机
1
450.00
29
4
1

3
瓦斯报警仪
8

8

8

小计
10

74
10
11

低压负荷

一
1#660V系统负荷

受煤系统

1
1101-1104自流式给煤机
4
5.5
16
8

2
1105带式输送机
1
37.00
22
4

3
1106除铁器
1
15.00
4
2

4
1107电动葫芦
1
5.00

入储系统

5
2101强力双齿辊破碎机
2
75
5
2

6
2102带式输送机
1
75.00
26
4

7
2103-2108电梨式卸料器
6
1.5
4
2

8
2109电动葫芦
1
5.00

9
2110电动葫芦
1
5.00

装车系统

10
3101-3102带式输送机
2
37
18
4

11
3103-3110给煤机
8
5.5
32
16

12
3111-3114给煤机
4
11
16
8

13
3115电动葫芦
1
10.00

小 计
33

143
50
0

二
其他2#~8#系统的控制与1#相同
三
坑道排水渣浆泵
22
7.5
88
44

全厂集控系统合计
274

1306
454
11

厂区集控系统采用西门子公司的系列PLC，系统由主站和远程I/O分站组成。集控主站设在场地监控室内，监控室设置在煤质化验的二层。
I/O远程分站设在各个系统的660V配电室，个分站系统采用环形以太网连接，提高了系统的可靠性。
装车站集中控制系统随快速装车站成套。
2、控制系统的设计原则
煤流系统按逆煤流方向顺序启车，顺煤流方向依次延时停车原则进行控制。详见设备控制顺序及闭锁关系图4-2-1。
控制系统可实现集控、集中单控、检修三种方式。集控时，控制系统内各设备之间互相闭锁，按照设计程序依次进行设备状态监测和设备起停控制；集中单控时，由集控实操作人员根据反馈的信息人工确定系统中设备的起停；检修设备试车时，由现场操作人员就地操作设备的起停。
信号系统：设置生产联系信号，系统启动预告信号，设备运行信号、事故声光报警信号和语音信号。
事故处理方式：事故点设备至煤源侧各设备急停，事故点至煤流方向的设备依次延时停车。
3、检测、计量、保护装置
1）计量装置
全厂原煤入料量和产品煤数量均采用电子秤（轨道衡）进行计量。
将全厂供配电系统的负荷、电耗、变压器温度；参控设备的开关运行状态、过负荷和短路信号；45kW以上电机的电流信号等输入PLC机。所有数据均可通过画面进行实时显示。并有事故跳闸，事故预告及电流、电压、温度等越限报警。
2）保护装置
根据《煤炭选煤厂集控装置选择的技术规定》，对于长度超过30m的胶带机设置紧停拉绳开关。运量大、速度在1.6m／S及以上的胶带机设置跑偏开关。长度在70m以上倾角大于14°的胶带机设置速度保护装置。胶带机各保护信号均输入PLC机，进行动态显示和联锁控制。
4、上位监控系统
集控系统通过上位监控系统完成系统监控操作，监控系统通过MB+网将

图4-2-1 设备控制顺序及闭锁关系

从PLC读取现场设备的状态、信息显示在操作员工作站和大屏幕显示墙上，操作员根据显示的信息输入相应的集控指令，再经MB+网发往PLC分站，PLC分站在接到指令后，按照事先编制好的控制逻辑，控制PLC的输出模块，实现系统的集控。监控系统除完成集控外还具有：
数据管理功能：可实时监测和记录集控系统中的各类数据，对检测值、计算数据、统计表进行自动存储、显示和打印，并可进行历史数据查询。
图型监视功能：图型监视由设备流程图、分系统图、煤位水位棒状图、故障表等组成，设备流程图：以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态。重要的操作可弹出对话框提示操作人员注意。
为与集控系统相适应全厂上位监控系统设有两套，一套安装在选煤厂综合化验楼上层，一套安装在装车站。
集控室上位监控系统由工程师站、操作员站、6X52’大屏幕电视墙、操作台、打印机等设备组成。本系统同时与装车站上位监控系统联网实现数据共享。
（二）通信及生产管理
1、通讯
由于全厂工艺简单设备分散，生产现场的固定岗位较少，除装车站集控室和个别岗位设调度电话外，全厂巡检采用便携式无线话机。
对外通讯联络采用程控电话，由当地通信服务商提供。
2、计算机管理信息系统
计算机管理信息系统是将选煤厂中各系统独立运行的计算机通过网络技术联成整体，使各系统计算机中的信息及企业中主要的参数可在网络中传递，实现了信息资源的共享，从而进一步提高管理水平。
当今网络技术发展日新月异，根据目前技术条件和发展趋势并结合实际情况和信息的容量，本设计管理信息系统网络平台为100M快速以太网，网络操作系统采用Windows 2000 server。
本厂局域网可作为矿管理信息系统的一个子网，通过交换机与矿井整个网络系统的互连，共享信息资源。
全厂设主控制室、厂长办公室、装车站三个工作站，作为生产管理之用。并与控制系统上位机通信，从工业网得到PLC的实时数据，通过专用软件进行加工处理，统计计算、生产分析，形成各类报表。为指挥管理生产以及产品销售、预测等实时提供数据依据。
3、工业电视
工业电视监视系统作为集中控制系统的辅助手段，可直观地反映运行设备的实际工作情况，有利于集控操作人员及时发现和正确处理问题，在主要煤流转载点和主要工艺设备处安装摄像机