Tính toán thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khu khai thác lò chợ mức 150÷80 vỉa 6Dcông ty than mạo khê TKV

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang thực hiện quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa trên tất cả
mọi lĩnh vực, để góp phần vào sự phát triển đó thì ngành năng lượng nói chung và
ngành năng lượng điện nói riêng đóng một vai trò đặc biệt quan trọng. Nó đòi hỏi các
hộ tiêu thụ điện phải sử dụng một cách hợp lý và kinh tế nhất.
Đối với một dự án, một công trình xây dựng cho công ty, nhà máy hay phân
xưởng, khu khai thác yêu cầu phải có một bản thiết kế cung cấp điện không chỉ hoàn
chỉnh về kỹ thuật mà còn phù hợp về kinh tế cũng như đảm bảo về chất lượng cung
cấp điện và chất lượng điện năng. Đồng thời bản thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo
an toàn cho người vận hành, đơn giản, dễ dàng thi công, lắp đặt và sửa chữa, nâng cấp
cải tạo về sau.
Là một sinh viên ngành Điện Khí Hóa của Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất, trải
qua quá trình học tập, nghiên cứu, được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong khoa
Cơ điện và các thầy cô trong trường, đã giúp em trang bị vốn kiến thức cơ bản về
chuyên môn. Với thời gian thực tập gần hai tháng tại Công ty cổ phần than mạo khê và
được sự nhất trí của thầy giáo hướng dẫn: TS. Nguyễn Hanh Tiến, em đã chọn đề tài:
“Tính toán thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng khu khai thác lò chợ mức -15080 vỉa 6D công ty than mạo khê -TKV” làm đồ án tốt nghiệp.
Trong thời gian làm đồ án, bản thân em đã cố gắng tìm hiểu các tài liệu tham
khảo phục vụ cho đề tài và được sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong
bộ môn đặc biệt là thầy giáo TS.Nguyễn Hanh Tiến cùng các bạn đồng nghiệp đến nay
em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình. Mặc dù vậy, do kiến thức, thời gian và
kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được các thầy
cô và các bạn tham gia góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện
Khương Văn Trọng

1


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
Chương1

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG TY THAN MẠO KHÊ
1.1. Vị trí địa lý, địa chất và khí hậu
1.1.1. Vị trí địa lý
Công ty than Mạo Khê là một đơn vị mỏ hầm lò thuộc tập đoàn than khoán sản
Việt Nam. Công ty than Mạo Khê thuộc huyện Đông Triều tỉnh Quảng Ninh nằm gần
các trung tâm công nghiệp như: Công ty xi măng Hoàng thạch, nhà máy gốm sứ
Quang Vinh, công ty than Uông Bí.
Các khu khai thác nằm ở phía bắc của huyện Đông triều tỉnh Quảng Ninh và
thuộc cánh cung Đông Triều có tọa độ là:
0

106
0

0

33’ 45” ÷ 106 30’ 27” kinh độ Đông
0

21 02’ 33” ÷ 21 06’ 15” vĩ độ Bắc
Công ty than Mạo Khê quản lý 15 tuyến thăm dò với chiều dài là 7,5 km được

chia làm 3 khu: khu 65, khu Tràng Khê và khu Tràng Bạch, có vị trí địa lí tiếp giáp:
- Phía Đông: giáp xã Hồng Thái.
- Phía Tây: giáp xã Kim Sơn.
- Phía Nam: giáp thị trấn Mạo Khê.
- Phía Bắc: giáp xã Tràng Lương.
Công ty than Mạo Khê có vị trí địa lý rất thuận lợi cho vị trí giao thông về
đường bộ, đường sắt và đường thủy với quốc lộ 18 và sông Kinh Thầy.
1.1.2. Cấu tạo địa chất vùng mỏ
Công ty than Mạo Khê thuộc khu vực đồi núi thấp và bị bào mòn kéo dài từ
Đông sang Tây với độ cao trung bình từ 15 tới 505m. Trong địa hình của công ty than
Mạo Khê có 2 con suối Văn Lôi Và suối Bình Minh.
Trữ lượng than của công ty than Mạo Khê hình thành theo một hướng từ Đông
sang Tây với địa chất của các mỏ rất phức tạp do thời kỳ khai thác trước đây của thực
dân Pháp hiện nay đã hình thành các bọc nước ngầm và cấu tạo các vùng địa chất giả.

2


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Độ dốc các vỉa than không đều nhau, trong các vỉa có chứa lượng lớn khí Mê Tan
xuất hiện ở các đới phong hóa và những khu khai thác do vậy mỏ than Mạo Khê được
xếp vào mỏ siêu hạng về khí bụi nổ.
1.1.3. Điều kiện khí hậu
Công ty than Mạo Khê nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có
2 mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa:
- Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 10, nóng ẩm, nhiệt độ thay đổi từ 20 0C đến
360C. Trong mùa mưa lượng mưa chiếm 90% lượng mưa trong cả năm, lượng mưa

trung bình hàng năm là 1700mm.
- Mùa khô: Từ tháng 11 đến hết tháng 4 năm sau, mùa này thời tiết diễn biến
phức tạp nhiệt độ xuống từ 8 0C đến 120C thời tiết khô hanh và kèm theo sương mù
nhiệt độ vào mùa hè có lúc lên tới 360C đến 390C.
- Độ ẩm trung bình hàng năm là 68% lượng bốc hơi trung bình từ 2,2 đến
3,4m/s. Tốc độ gió trung bình hàng năm là 27m/s lớn nhất là 38m/s.
1.2. Công nghệ khai thác
Bắt đầu từ năm 1889 thực dân Pháp tiến hành khai thác những vỉa than có giá
trị trong cả hai cánh vỉa tuyến VII phía Tây đến vỉa than 5,6,7 từ mức (+30) trở lên ở
cánh Bắc than hầu như đã khai thác hết, còn khu Văn Lôi ở tuyến 1 đã khai thác đến
mức (+120) so với mực nước biển.
Sau giải phóng năm 1954 mỏ than Mạo Khê tiếp quản và phục hồi và đi vào
khai thác lò bằng (+30/+100) từ mức (+42) lên lộ vỉa hiện nay đã khai thác hết.
Năm 1992 mỏ than Mạo Khê mở hệ thống giếng nghiêng đưa vào khai thác từ
mức (+3) xuống mức (-25) đối với các vỉa ở cánh Bắc ở vĩ tuyến IV với 9 lò chợ khai
thác, sản lượng khai thác 700000 đến 800000 tấn/năm đây cũng là diện khai thác chủ
yếu. Để có diện sản xuất lâu dài liên tục hiện nay ở mỏ than Mạo Khê đã mở rộng khai
thác về phía Đông và phía Tây mức (-80), khai thác cả cánh Bắc và cánh Nam.
1.3. Phương pháp khai thác mỏ
Phương pháp khai thác than ở mỏ Mạo Khê hiện nay chủ yếu tiến hành theo
phương pháp phân tầng, khoan nổ mìn khấu đuổi. Với hình thức khai thác như vậy
việc khai thác than ở mỗi phân tầng được chia thành các công việc rõ rệt. Khâu đào lò
3


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

chuẩn bị luôn được tiến hành trước, tiếp theo là khai thác than. Hai khâu này đều dùng

phương pháp khoan nổ mìn.
- Hệ thống mở vỉa:
Hiện nay để khai thác than từ mặt bằng sân công nghiệp (-80) lên mức (+30)
hệ thống mở vỉa của đường lò công ty than Mạo Khê dùng đường lò xuyên vỉa cho
từng tầng khai thác. Để khai thác từ mức (-25) lên mức (+30) mỏ đào hai giếng
nghiêng từ (+30) xuống (-25), độ dốc là 25 0. Đường lò xuyên vỉa mức (+30) để vận
chuyển vật tư và thông gió cho tầng khai thác. Từ đường lò xuyên vỉa là các dọc vỉa đá
được mở về hai phía theo hướng Đông và Tây theo hình xương cá song song với các
vỉa than cách vỉa than khoảng 50 đến 70m. Cứ khoảng 70 đến 120m đào một đường lò
xuyên vỉa cúp vào đến vỉa than. Các cúp đào đường lò dọc vỉa trong than mức (-25)
sau đó đào thượng theo lò chợ khai thác lên lò (+30).
Phục vụ cho khai thác tầng (-80) lên tầng (-25) mỏ mở hai đường lò giếng
nghiêng từ mức (+17) xuống sân ga (-80), giếng chính có độ dốc 16 0 để vận chuyển
than, giếng phụ có độ dốc 250 để vận chuyển vật liệu và đất đá thải. Sau đó đào các
đường lò bằng mức (-80) xuyên vỉa và dọc vỉa đá song song với các đường lò mức
(-80) lên (-25) và lên (+30) làm các lò thông gió chính và đào các lò thượng trong than
để hình thành các lò chợ và tiến hành khai thác. Công ty than Mạo Khê hiện nay đang
áp dụng các hệ thống khai thác như :
- Hệ thống khai thác tầng lò chợ liền gương.
- Hệ thống khai thác buồng lưu than.
- Hệ thống khai thác cột dài theo phương khấu dật.
- Hệ thống khai thác kiểu buồng thượng.
1.4. Công tác cơ giới
Công tác cơ giới hóa và tự động hóa khá cao. Hệ thống vận tải chở người và
thiết bị vào các hầm lò bằng monoray áp dụng trong các đường lò khai thác giúp cho
người thợ lò bớt đi nỗi vất vả khi phải mất hàng giờ đi bộ lên mặt đất sau mỗi ca làm
việc tạo hiệu suất cao.
1.5. Công tác thoát nước

4

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

- Thoát nước tự nhiên
Nước ở trong mức (+30) trở lên được thoát ra ngoài bằng mương, rãnh dọc theo
các đường lò theo mức khai thác. Sau đó chảy ra ngoài bằng hệ thống mương nhân tạo
chảy ra suối. Công tác thoát nước tự nhiên được thể hiện trên hình 1.1.
Nước từ các
đường

Theo mương rãnh
bên hông

Chảy ra ngoài
lò

Theo mương ra
sông
Hình 1.1. Sơ đồ thoát nước tự nhiên mức (+30)

- Thoát nước nhân tạo
Công ty than Mạo Khê có 3 trạm bơm đặt ở 3 vị trí khác nhau tại sân ga đáy
giếng ở các phân tầng mức âm để thoát nước mạch, nước ngầm từ các diện khai thác
phân tầng khác nhau.
Từ mức (-25) lên mức (+30) đặt một trạm bơm gồm 4 bơm li tâm (mã hiệu
LT-280/70 loại động cơ BJ02 công suất 100kW) để thoát nước cho mức (-25) lên mức
(+30). Công tác thoát nước nhân tạo phân tầng (-25) được thể hiện trên hình 1.2.

Nước từ các đườngChảy
lò -25ra hầm chứa sân Qua
ga -25
hệ thống bơm -25

Biển Đông

Đường ống

Chảy ra sông Kinh ThầyMương nước nhân tạo +30

Hình 1.2. Sơ đồ thoát nước nhân tạo phân tầng -25
Nước từ mức (-80) bơm lên mặt bằng mức (+17) qua hệ thống bơm đặt ở hầm
bơm cạnh sân ga đáy giếng mức (-80) bao gồm 3 bơm cao áp loại máy bơm trục ngang
1 cấp 2 miệng hút (mã hiệu 1250/125, động cơ loại A13-46-4T4 công suất động cơ
630kW, điện áp định mức Uđm = 6kV). Ngoài ra còn có hệ thống 3 bơm dự phòng hạ
5


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

áp (mã hiệu LT-280/70, động cơ loại BJ02 công suất 100kW) đặt cạnh hệ thống bơm
cao áp. Công tác thoát nước nhân tạo phân tầng (-80) được thể hiện trên hình 1.3.
Nước ở các đường lò -80
Chảy ra qua đườngChảy
lò cáivề hầm chứa nước trung tâm

Chảy ra các suối thoát

Nước
nước
được bơm nên mặtQua
bằnghệ+17
thống bơm nước trung tâm

Hình 1.3. Sơ đồ thoát nước nhân tạo phân tầng (-80)
1.6. Công tác thông gió
Thông gió chính của công ty than Mạo Khê chủ yếu là dùng phương pháp thông
gió hút, có hai trạm thông gió chính dùng để thông gió cho toàn mỏ là:
- Trạm quạt mức (+124) gồm hai quạt BOK -1,5.
- Trạm quạt mức (+80) gồm hai quạt BOK -1,5.
1.7. Công tác vận tải
Sơ đồ nguyên lý vận tải được thể hiện trên hình 1.4.
Máy xúc điện

Bãi thải

6

Đất đá gương lò đá

Ô tô

Tàu điện ắc quy

Sân ga đáy giếng

Miệng giếng quăng lật

Tời trục goòng


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.4. Sơ đồ công tác vận tải
1.8. Công tác tổ chức hành chính
1.8.1. Công tác quản lý
Hiện nay công ty than Mạo Khê có hơn 5000 công nhân viên chức được chia
làm 3 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ và nghỉ theo chế độ luân phiên. Các phòng ban tham
mưu, các công trường, phân xưởng được tổ chức như sơ đồ hình 1.5.

7


Trng i Hc M - a Cht

pgđ đời sống

ỏn tt nghip

p. hc qtrị

PX Chế biến than

ban thi đua

Đội TG CC

p. cđ -sx

PX Cung cấp

nớc

pgđ sản xuất
p. kcs
p. vật t
pgđ kỹ thuật
p. bvệ-qs-tt

giám đốc công Ty ty

p. kiểm toán
p. kt tc

p. kế hoạch
p. tc lđ
pgđ cơ điện

pgđ đ t & xd

PX Điện
PX Cơ khí
PX Ô tô
PX Xây dựng
PX Bến
PX sàng

PX Vận tải 2

p. an toàn

PX Vận tải 1

p. công trình

PXđào lò đá số 5

p.đ t & xd

PX đào lò đá 2,4

p. t địa- đ chất
p. kt khai thác

PX đào lò đá số 1
PX Khai thác 12

Hỡnh 1.5. S t chc b mỏy hnh chớnh Cụng ty than Mo Khờ
p.kt cơ điện
gđ tt ytế mk

8

tt ytế mk

PX Khai thác 3,4,5,6,7,8,9,10
PX Khai thác 1

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

1.8.2. Tổ chức quản lý hệ thống cơ điện
Cơ cấu tổ chức cơ điện của Công ty được tổ chức theo sơ đồ hình 1.6.

Hình 1.6. Sơ đồ cơ cấu tổ chức Cơ điện của Công ty than Mạo Khê

9


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
Chương 2

TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN CỦA CÔNG TY THAN MẠO KHÊ
2.1. Nguồn cung cấp điện
Công ty lấy nguồn điện từ nhà máy nhiệt điện Uông Bí.Điện năng dẫn bằng 2
tuyến 373 và 374 độc lập với nhau,đều dùng dây nhôm lõi thép AC-95 với chiều dài
19km, trong có lõi thép chịu lực. Hai tuyến 373 và 374 có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp
điện liên tục trong mỏ với điều kiện vận hành độc lập, quá trình vận hành bình thường
cũng như sửa chữa hay sự cố. Khi có sự cố tuyến này thì lấy tuyến kia, hoặc khi vận
hành tuyến 374 thì tuyến 373 dự phòng hay còn gọi là dự phòng nguội tức là khi vận
hành máy biến áp số 1 thì máy biến áp số 2 dự phòng.
Trường hợp sự cố cả 2 nguồn thì máy phát dự phòng tự động đưa vào làm việc,
chủ yếu cấp điện cho quạt gió và máy bơm. Ngoài ra khi có sự cố ở nhà máy nhiệt

điện Uông Bí thì lấy điện từ Đông Anh Hoặc nhà máy nhiệt điện Phả Lại cấp ngược
trở lại nhà máy nhiệt điện Uông Bí để cấp điện cho trạm 35/6kV tạo thành mạch vòng
khép kín.
Để bảo vệ cho trạm biến áp 35/6kV khi có sét đánh thường dùng dây AC-35 với
chiều dài 1,5 km và kết hợp chống sét ống lắp đặt trên cột đầu vào của trạm biến áp
35/6kV.
Hai tuyến 373 và 374 được vận hành song song cấp điện cho hệ thống thanh cái
35kV qua máy cắt đường dây trên không 3AF0143 số 1 và 3AF0143 số 2. Hệ thống
thanh cái 35kV gồm 2 phân đoạn: Phân đoạn I-35kV và phân đoạn II-35kv,giữa hai
phân đoạn có liên hệ với nhau qua máy cắt phân đoạn.
2.2. Trạm biến áp chính
2.2.1. Giới thiệu trạm biến áp 35/6kV
Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 35/6kV được giới thiệu trên hình 2.1.

10


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Trạm gồm hai MBA T1, T2 có cùng công suất là 1200kVA do hãng ABB sản
xuất có mã hiệu SF1.12000/35- TH.
Do đặc điểm của môi trường công việc nên TBA chính phải được đặt tại trung
tâm của các khởi hành sao cho tổn hao điện áp đến nơi làm việc là thấp nhất, và việc đi
lại, sửa chữa, vận hành là an toàn nhất, thuận lợi nhất. Nên toàn bộ hệ thống máy biến
áp,thanh cái 35kV đều được đặt ngoài trời phía đông nhà trạm. Nhà trạm được xây
dựng theo kiểu mái bằng có diện tích 350 m2.
2.2.2. Các thiết bị trong trạm
Thông số kỹ thuật của hai máy biến áp chính T1, T2 35/6kV được thống kê

trong bảng 2.1.
Bảng 2.1
Uđm, kV

Tổn thất, W

Mã hiệu
Cao áp
SF1.12000/35-

±

35 8x1,25%

TH

Hạ áp
6,3

Khôn

Ngắn

g tải

mạch

24000

69200

Un

In

(%)

(%)

7,5

5

Thông số kỹ thuật của máy cắt được thống kê trong bảng 2.2.
Bảng 2.2
Mã hiệu
3AF0143

Uđm , kV

Iđm, A

Icđ, kA

Scđ, kVA

35

1600

25

10000

Thời gian tác động
Tc, s
Tđ, s
0,04
0,06

Trong nhà trạm có đặt các thiết bị như sau:
-

Thiết bị điều khiển.
Tủ phân phối điện 6kV gồm 31 tủ dung để phân phối cho các khởi hành và dung
để dự phòng, có mã hiệu là NXPLUS C trong đó phân đoạn I có 16 tủ phân
đoạn II có 15 tủ.

11


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Thiết bị phía 35kV.
Các thông số kỹ thuật của thiết bị cao áp phía 35kV được thống kê trong bảng
2.4.
Bảng 2.4
Các thông số

Stt

Tên thiết bị

Mã hiệu

1

Cầu dao cách ly 3 vị trí

GW435C/600CS8/6D

Uđm,kV
Iđm,A

35
600

2

Chống sét van

PBC-35

3

Máy biến áp đo lường

JDJJ-35

Uđm,kV
U1v,kV
Utx,kV
U1đm,kV
U2đm,kV

35
40,5
125
35
0,1

Thiết bị phía 6kV.
Thông số kỹ thuật của thiết bị phía 6kV được thống kê trong bảng 2.5.
Stt

Tên thiết bị

Mã hiệu

1

Tủ phân phối

NXPLUS C

2

Tủ chỉnh lưu

GKA-100/200

3

Tụ điện

YL-6,3-TH

4

MBA đo lường

JDJJ-6

5

MBA tự dùng

SJ50-6/0,4

6

Chống sét van

FZ-6

12

Bảng 2.5

Các thông số
Uđm,kV
IđmA
Uđm,kV
Iđm,A
Uđm,kV
C, µ F
Qbù,kVAr
U1đm,kV
U2đm,kV
Sđm,kVA
U1đm,V
I1đm,A
U2đm,V
I2đm,A
Un %
Uđm,kV
Ulv,kV

6
5000
220
400
6
0,42
360
6
0,1
50
6300

10
400
150
4,3
6
7,5


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
Uxk,kV

20

2.3.Hệ thống bảo vệ
2.3.1.Bảo vệ quá áp thiên nhiên.
Quá áp thiên nhiên là hiện tượng quá điện áp phát sinh khi sét đánh trực tiếp vào
các thiết bị đặt ngoài trời(đường dây tải điện,thiết bị phân phối ngoài trời...),hoặc khi
sét đánh gần các công trình điện.
Đặc điểm của quá áp thiên nhiên là tính chất ngắn hạn,phóng điện chỉ kéo dài vài
chục micrô giây và điện áp tăng cao có tính xung. Do đó nó ảnh hưởng rất lớn đến tình
hình cung cấp điện,cách điện của các thiết bị điện.
Để bảo vệ quá điện áp thiên nhiên cho trạm 35/6kV của công ty than Mạo khê
dùng các phương pháp sau:
- Đối với đường dây vào trạm được bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến trên các
đầu cột điện nối tiếp đất có trị số quy định điện trở là 10Ω nhằm ngăn ngừa sét đánh
trực tiếp vào đường dây.
- Để bảo vệ sét đánh gián tiếp dùng van chống sét 35kV loại FZ-35,phía 6kV loại
PBO-6 có cấu tạo là một chuỗi khe hở phóng điện ghép nối tiếp các tấm điện trở phi

tuyến.
- Để bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm dùng 3 cột thu sét mỗi cột cao khoảng 40m
được bố trí theo tam giác đều,trên các thanh cái của trạm đặt các van chống sét,van
phía 35kV có gắn bộ tụ đếm số,đếm số lần sét đánh vào đường dây. Các thông số kỹ
thuật của van chống sét được trình bày trong bảng 2.4.
Bảng 2.4
Kiểu

Uđm, Kv

R(điện trở cách điện), MΩ

Van phóng sét, kV

FZ-35
PBO-6

35
6

1000
1000

90
19

2.3.2. Bảo vệ bằng rơle khí
Trong máy biến áp chính có lắp 1 rơle khí để bảo vệ sự cố bên trong máy biến
áp như: Chập mạch 1 số vòng dây, mức dầu trong máy biến áp hạ quá thấp so với mức
quy định. Những nguyên nhân đó làm cho nhiệt độ trong máy biến áp tăng lên. Khi sự

13


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

cố xảy ra nhẹ thì rơle WX sẽ tác động đóng tiếp điểm của nó lại và báo tín hiệu sự cố.
Còn nếu xảy ra sự cố máy biến áp nặng thì rơle WX và rơle WSJ tác động đưa tín hiệu
tới rơle tín hiệu 3WJ sẽ báo tín hiệu sự cố qua rơle trung gian 1BCJ đến cuộn cắt của
máy cắt. Máy cắt tác động cắt, loại máy biến áp ra khỏi lưới điện.

Hình 2.2: Sơ đồ bảo vệ bằng rơle khí

2.3.3.Bảo vệ trạm biến áp trung tâm
- Đối với các khởi hành sử dụng rơle 7SJ6026
- Đối với các tủ đầu vào T11,T31 sử dụng rơle 7SJ803
- Đối với tủ phân đoạn T16 sử dụng rơle 7SJ6025

14


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.4.Hệ thống đo lường và nguồn điện một chiều
Hệ thống nguồn điện một chiều trong trạm là nguồn điện dùng để thao tác và
cung cấp cho các mạch điều khiển, bảo vệ và một số mục đích khác khi mất nguồn
xoay chiều trong trạm.

Nguồn điện một chiều trong trạm đảm bảo cho hệ thống làm việc một cách chắc
chắn, tin cậy. Để cung cấp điện một chiều cho các mạch điều khiển và bảo vệ trạm
công ty than Mạo Khê đã lắp đặt hai tủ chỉnh lưu mã hiệu GKA100/220,điện áp cung
cấp cho các tủ chỉnh lưu là 380V, điện áp sau khi qua chỉnh lưu là điện áp 1 chiều
220V dòng điệnlà 400A. Mạch chỉnh lưu dùng các điốt bán dẫn và đấu thành mạch
nắn 3 pha kiểu cầu.
Máy biến dòng dùng để đo điện các khởi hành có thông số kỹ thuật trong bảng
2.5.
Bảng 2.5
Mã hiệu
LFX-10/5

I1đm , A
50

÷

600

I2đm , A
5

Ω

Phụ tải thứ cấp, ( )
÷
0,4 0,6

Cấp chính xác
0,5

÷

3

Công ty than Mạo Khê đã sử dụng máy biến dòng đo lường JDJJ-35,JDJJ-6 để
cung cấp điện cho các hệ thống đo lường.
Các đồng hồ đo công suất tác dụng, công suất phản kháng, Ampe kế, Vôn kế
lần lượt có kí hiệu: 1T1-VT, 1VT1-VT, 1D1-W, Д-300, đều được đặt trên bảng điều
khiển mã kiệu: PK-1/180 và BS- 1- 380/220.
2.5. Mạch điện 6kV của mỏ
Các phụ tải 6kV được cấp điện hình tia và thường sử dụng dây dẫn điện được
thống kê trong bảng 2.6.

Bảng 2.6
15


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Mã hiệu
AC35
AC50
AC-95
A-16
A-25
Cáp CБY
Cáp CБY

Đồ án tốt nghiệp

Diện tích

Diện tích toàn

toàn phần

phần thép,

nhôm, mm2
36,9
48,3
95,4
155
245
6-3x50
6-3x70

mm2
6,2
8,0
15,9
155
245
6-3x50
6-3x70

Ro ,

Ω

/km

0,91
0,63
0,33
12
0,75
0,4
0,27

Xo ,

Ω

/km

0,86
0,374
0,353
0,335
0,319
0,063
0,016

Icp , A
175
210
330
130

180
200
265

2.6. Nguyên lý vận hành của trạm biến áp chính 35/6kV
Hiện tại hai máy biến áp của trạm biến áp làm việc theo kiểu dự phòng nguội,
máy biến áp số 1 SF1-12000/35-TH thường xuyên được đưa vào vận hành, máy biến
áp số 2 SF2-12000/35-TH dự phòng cho máy biến áp số 1.
Khi làm việc bình thường thì chỉ có máy biến áp số 1 nối với tuyến dây 374 làm
việc, thao tác đóng điện cho máy biến áp số 1 vào làm việc như sau:
- Thao tác đóng điện: trước khi đóng điện các cầu dao, máy cắt 35kV và máy cắt
các đầu vào 6kV, cùng toàn bộ các máy cắt của các khởi hành đều ở vị trí mở hoàn
toàn.
+ Trình tự thao tác phía 35kV: đóng cầu dao cách ly 3 vị trí trên tuyến 374 sau
đó đóng máy cắt 3AF0143 số 1 đưa điện từ đường dây 374 lên phân đoạn I.Từ đó
đóng cầu dao cách ly 35kV để đưa điện từ thanh cái 35kV vào máy biến áp đo lường
JDJJ-35 /0,1kV và van chống sét FZ-35. Xoay công tắc trên bàn điều khiển để kiểm tra
trị số điện áp và số pha, nếu đồng hồ báo đủ pha và điện áp đủ tiêu chuẩn 35kV± 5%
thì tiếp tục thao tác đóng điện. Đóng cầu dao 3 vị trí 331 sau đó đóng máy cắt
3AF0143 số 2 để đưa điện vào máy biến áp số 1. Khi máy biến áp làm việc bình
thường ổn định tiếp tục thao tác phía 6kV.
+ Trình tự thao tác phía 6kV: đóng máy cắt ở vị trí đầu vào tủ 11 và tủ 16 để đưa
điện lên thanh cái 6kVcung cấp cho các khởi hành.

- Thao tác cắt điện: để cắt điện tiến hành theo trình tự ngược lại so với khi đóng
điện, đầu tiên cắt điện ác khởi hành, sau đó cắt điện máy cắt 6kv cho máy biến áp làm
việc không tải rồi cắt máy cắt phía 35kV, cắt cầu dao cách ly.
16

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Khi bảo dưỡng, sửa chữa hoặc máy biến áp số 1 bị sự cố thì máy biến áp số 2
và tuyến đường dây 373 được đưa vào vận hành. Việc đóng máy biến áp số 2 vào vận
hành theo trình tự như đóng điện máy biến áp số 1.
Trường hợp máy biến áp số 1 đang làm việc bình thường nếu tuyến 374 bị sự cố
thì máy cắt 3AF0143 số 1 sẽ cắt điện đồng thời máy cắt 3AF0143 số 3 sẽ đóng nguồn
điện dự phòng từ tuyến dây 373 qua dàn thanh cái phân đoạn II cấp điện cho máy biến
áp số 1 làm việc để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải.
2.7. Biểu đồ phụ tải của trạm biến áp 35/6kV
2.7.1. Số liệu
Biểu đồ phụ tải biểu diễn sự thay đổi của công suất tác dụng P và công suất
phản kháng Q theo thời gian.
Biểu đồ phụ tải có thể được xây dựng theo ngày đêm, theo tháng, theo năm tuỳ
thuộc vào yêu cầu thiết kế cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải ngày của trạm biến áp 35/6
kV Mạo Khê được xây dựng theo chỉ số đồng hồ đo năng lượng tác dụng, năng lượng
phản kháng sau từng khoảng thời gian là một giờ trong 7 ngày.
Căn cứ vào số liệu theo dõi trong thời gian thực tập tại Công ty than Mạo Khê
cho phép xây dựng được biểu đồ phụ tải ngày điển hình.
Số liệu năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng theo dõi từ 6/3/2016
đến 12/3/2016 tại trạm 35kV của mỏ được thống kê trong bảng 2.7.

17


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2.7

STT

Năng lượng tác dụng
P,kW
96980
121417
137325
134193
135991
141064
135359
902329

Ngày/tháng/năm

1
2
3
4
5
6
7

6/3/2016
7/3/2016
8/3/2016
9/3/2016
10/3/2016

11/3/2016
12/3/2016
Tổng cộng

Năng lượng phản kháng
Q, kVAr
42287
55881
62260
59777
60636
64361
60988
406190

Dựa vào số liệu trong bảng 2.7 ta có:
Năng lượng tác dụng trung bình trong 7 ngày khảo sát là:

∑P
Ptb=

7

=

902329
= 128904
7

kW.

Năng lượng phản kháng trung bình trong 7 ngày là:

∑ Q = 406190 = 58027
7

7

Qtb=
kVAr.
So sánh kết quả tính trên với số liệu trong bảng (2.7) ta chọn được.
Ngày 6/3/2016 là ngày điển hình có giá trị năng lượng tác dụng gần nhất với giá
trị năng lượng tác dụng trung bình trong 7 ngày theo dõi.
Công suất tác dụng, công suất phản kháng tiêu thụ từng giờ một trong ngày
điển hình được cho trong bảng 2.8 sau:
Bảng 2.8
Giờ
1
2
3
4
5
6
7
8

P , kW
5062
5828
5607

5765
5229
5975
5565
3538

Q , kVAr
2163
2615
2394
2426
2205
2909
2499
966

Giờ
9
10
11
12
13
14
15
16

P , kW
7371
6384
5828

2614
6563
7067
5250
4515

Q , kVAr
2993
3255
2814
1260
3413
3738
2341
1396

Giờ
17
18
19
20
21
22
23
24

P , kW
4798
5764
5470

5859
6006
6101
6773
5261

Kết quả được biểu đồ phụ tải ngày điển hình như trên hình 2.6 sau:
18

Q , kVAr
1921
2761
2499
2908
2877
2772
2835
1817


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.6.Biểu đồ phụ tải ngày điển hình 9/3/2016
1. Phụ tải trung bình:
Với biểu đồ phụ tải ngày đêm, phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ
tải trong khoảng thời gian 24h và được xác định theo công thức sau:
- Công suất lớn nhất :
Pmax = 7371kW.

- Công suất tác dụng trung bình
T

Ptb =

=

1
P(t )dt
T ∫0

=

P1 (t1 − t 0 ) + ... + P24 (t 24 − t 23 )
T

1 24
.∑ Pi (t i − t i −1 ) 134193 =
24 i =1
24

=

- Công suất phản kháng trung bình

19

5591,38kW.

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

T

Qtb =

=

1
Q(t )dt
T ∫0

=

Q1 (t1 − t 0 ) + ... + Q24 (t 24 − t 23 )
T

1 24
=
∑ Qi (t i − t i −1 ) 59777
24 i =1
24

=

2490,71kVAr.

- Công suất biểu kiến trung bình

Ptb2 + Qtb2 = 5591,382 + 2490,712 =

Stb =

6121,04kVA.

ϕ tb
cos

=

Ptb
S tb

5591,38
6121,04

=

= 0,91.

2. Hệ số cực đại:

Kmax =

Pmax
7371
=
= 1,31.
Ptb

5591,38

3. Hệ số điền kín:

Kđk =

Ptb
5591,38
=
= 0,76.
Pmax
7371

4. Hệ số sử dụng:

Ksd =

Ptb
S dm cos ϕ tb

5591,38
= 0,51.
12000.0,91

=

5. Công suất trung bình bình phương:

[

T

1
1 2
P(2t ) dt =
P1 (t1 − t 0 ) + ... + P242 (t 24 − t 23 )
∫
T0
24

]

Ptbbp =
= 5682,51kW.
T

1
Q(2t ) dt =
∫
T 0

Qtbbp =
= 2574,39 kVAr.
20

[

1 2
Q1 (t1 − t 0 ) + ... + Q242 (t 24 − t 23 )
24

]


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

6. Hệ số hình dáng của biểu đồ phụ tải:
Ptbbp

Khdp =

Ptb
Q tbbp

Khdq =

Q tb

=

5682 ,51
5591,38

= 1,02.
= 2574,39

2490,71

= 1,03.

7. Phụ tải tính toán của mỏ là:
Ptt = Khdp.Ptb = 5682,51kW.
Qtt = Khdq.Qtb = 2574,39kVAr.
8. Công suất tính toán:
Ptt2 + Qtt2 = 5682 ,512 + 2574,39 2 =

Stt =

6238,46kVA.

9. Hệ số mang tải của máy biến áp:

k mt =

S tt
= 6238,46
S dm
12000

= 0,52.

10. Hệ số mang tải kinh tế của máy biến áp:
∆P0 + k kt .∆Q0
∆PN + k kt .∆Qnm

kmtkt =

24 + 0,1.600

69,2 + 0,1.900

=

= 0,72.

trong đó:
kkt =(0,05-0,15) - đương lượng kinh tế công suất phản kháng trên công suất tác
dụng(kW/kVAr); lấy kkt = 0,1 kW/kVAr:
∆P0

∆P0

- tổn thất công suất tác dụng khi máy biến áp không tải;
∆PN

=24kW:

∆PN

- tổn hao công suất ngắn mạch khi tải định mức;

=69,2 kW:

∆Qnm

- công suất phản kháng ngắn mạch của máy biến áp tiêu thụ khi tải định mức:
∆Qnm

= Sd.

21

Un%
100

= 12000.

7,5
100

= 900 kVAr.


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

∆Q0

- công suất phản kháng không tải của máy biến áp:
∆Q0

=Sd.

I0 %
100

= 12000.

5
100

= 600 kVAr.

I0%- dòng điện không tải máy biến áp tính bằng %; I0% = 5.
Un%- điện áp ngắn mạch máy biến áp tính bằng %; Un% = 7,5.
Sd- công suất định mức của máy biến áp; Sd = 12000 kVA.

22


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
Chương 3

TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP CHO KHU VỰC KHAI THÁC
3.1. Đối tượng, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế
3.1.1. Đối tượng thiết kế
Thiết kế cấp điện cho phân xưởng khai thác lò chợ mức 150 -80 vỉa 6D công ty
than Mạo Khê.
Căn cứ vào sơ đồ khai thác do phòng kỹ thuật công nghệ cung cấp ta có sơ đồ
đường lò và bố trí thiết bị khu vực khai thác trên hình 3.1.

23


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

3.1.2 Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế cung cấp điện hạ áp cho phân xưởng khai thác lò chợ mức 150 -80 vỉa
6D công ty than Mạo Khê, nên các thiết bị khi chọn phải chú ý đến công tác an toàn
4

cháy nổ, vì: Nồng độ CH tăng dần theo chiều sâu khai thác và mặt khác thiết bị điện
được sử dụng với tuổi thọ 30 năm trong suốt quá trình khai thác. Để thoã mãn các điều
kiện trên ta chọn thiết bị điện kiểu phòng nổ PB. Việc bảo vệ khỏi nổ ở các thiết bị
điện này được đảm bảo cả khi nó làm việc bình thường, cũng như khi phát sinh hư
hỏng thường gặp, trừ khi hỏng chính phương tiện bảo vệ nổ. Theo quy phạm an toàn,
phải sử dụng cáp điện có màn chắn vỏ cao su không lan truyền cháy hoặc cáp vỏ chì
bọc thép với điều kiện màn chắn hoặc vỏ chì, thép được tiếp đất chắc chắn. Do màn
chắn làm bằng lưới đồng hoặc cao su bán dẫn bao quanh từng lõi điện lực ở phía ngoài
lớp cách điện, nên trước khi xảy ra ngắn mạch giữa các pha đã xảy ra hiện tượng rò
điện 1 pha ra màn chắn làm cho bảo vệ rò tác động cắt điện toàn mạng, ngăn ngừa
nguy cơ xảy ra ngắn mạch 2 pha và 3 pha.
3.1.3.Yêu cầu thiết kế
Việc tính toán thiết kế mạng điện phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- An toàn: Dây dẫn và các thiết bị trong mạng hạ áp được lựa chọn sao cho cả
lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố không gây nguy hiểm điện giật cho người
và nguy hiểm cháy nổ mỏ.
- Kỹ thuật: Dây dẫn và các thiết bị trong mạng hạ áp được lựa chọn sao cho
đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra: Đảm bảo điều kiện dòng nung nóng, điều kiện
tổn hao điện áp lúc làm việc bình thường…
- Kinh tế: Dây dẫn và các thiết bị trong mạng hạ áp được chọn phải hợp lý về
kinh tế, đồng thời thoã mãn các điều kiện an toàn, kỹ thuật.
- Độ bền cơ học: Tác dụng của ngoại lực không gây ra ứng suất nguy hiểm
trong vật liệu làm dây dẫn.

3.2. Tính chọn công suất máy biến áp cho khu vực khai thác vỉa 6Đ tầng -150/-80.
3.2.1. Phụ tải điện hạ áp khu vực hầm lò

24


Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Các thiết bị phục vụ khai thác lò chợ có thông số kỹ thuật được thể hiện trong
các bảng sau:
- Máng cào vận chuyển than lò chợ có thông số kỹ thuật ghi trong các bảng 3.1
và bảng 3.2.
Bảng3.1
Năng
suất,
T/h
80

Tốc độ,

Mã hiệu động

Công

Số lượng

Chiều dài vận

m/s

cơ

suất, kW

động cơ

chuyển, m

0,66

SKAT - 80

15

5

80 - 150

- Máy khoan điện cầm tay lò chợ có thông số kỹ thuật ghi trong bảng 3.2.
Bảng 3.2
Mã hiệu

dm

P , kW

CP-19

1,2

Uđm, V

Iđm, A

nđc, vg/ph

127

9,2

2750

dm

Cosϕ
0,85

η

dm

0,87

- Biến áp khoan lò chợ có thông số kỹ thuật ghi trong bảng 3.3.
Bảng 3.3
Điện áp

Mã

sơ cấp,

hiệu

V

AΠ - 4

660

Điện áp
thứ cấp, V
133

Pđm
kW

4

Dòng
điện sơ
cấp, A
3,52

Dòng
điện
thứ cấp,

η

dm

dm

Cosϕ

A
1,75

0,95

0,9

3.2.2. Tính chọn công suất MBA khu vực
3.2.2.1. Tính toán thắp sáng cho các đường lò
Để chiếu sáng cho khu vực khai thác ta dùng đèn huỳnh quang có thông số kỹ
thuật trong bảng 3.4.
25