优化矿井排水 设计矿井强排系统

优化矿井排水设计矿井强排系统

【摘要】根据《矿井防治水规定》，在原有井下排水系统的基础，设计矿井强排系统，优化矿井排水系统。当井下泵房在发生突水事故被淹没无法进行排水时，使用强排系统用于矿井排水。本设计首先根据矿井用水量，选择参数合适的潜水电泵和适配电动机。在负荷确定后对高压配电装置及其中装置进行选型。同时，对电控系统进行设计选型。使矿井强排系统实现集中控制，并对各项参数进行监控。

【关键词】强排系统；优化；设计

1 矿井目前排水现状及优化目标

目前-550m水平中央泵房共3台水泵，3台MDS300-65×10水泵，流量300m3/h、扬程650m、配套电机型号为YB630S2-4，功率900kW。泵房正常排水能力为300m3/h，最大排水能力为600m m3/h，排水管路为四趟?273mm无缝钢管，总长610m，和一趟?325mm钻孔管路，总长820m。正常排水为人工在井下开泵排水，为防止矿井发生突水事故井下排水系统无法排水，特在原有排水系统的基础上设计矿井强排系统，已确保矿井应对突水事故的处理能力。

2 强排系统潜水电泵设计与选型

2.1 设计依据

目前全矿井正常涌水量199 m3/h；预计：全矿井最大涌水量Qmax=707 m3/h。

2.2 排水设备设计参数

潜水电泵三台：额定流量275m3/h，额定扬程651m，转速1470r/min；

配套充水式防爆异步电机三台：额定电压：6kV，额定功率800kW，额定转速：1470r/min，使用原排水系统?325mm钻孔管路。

3 强排系统潜水电泵电控设备设计与选型

3.1 电控设备选型设计

3.1.1 6kV高压电控设备

（1）系统配备3台6kV高压开关柜，向6kV高压软起动柜供给6kV电源并提供线路保护和后备保护，此柜选用铠装移开式交流金属封闭式成套开关柜，结构为单母线、中置式，配真空断路器，弹簧操作机构为一体化，其额定操作电

压为DC220V，性能不低于VDS；真空断路器额定短路开断电流选用31.5KA，额定电流选用1250A，其它元件与之配套。

（2）6kV高压软起动柜选用铠装移开式交流金属封闭式柜型，结构为单母线、中置式，配高压软起动器、真空接触器，弹簧操作机构为一体化，其额定操作电压为交、直流两用。起动柜中真空接触器额定短路开断电流选用40kA，额定电流选用450A。

（3）6kV高压软起动柜均应能在起动柜、控制室操作，并应具有起动柜/控制室远程以及自动和手动相互转换控制的功能。

（4）6kV高压软起动柜中测量与计量功能均有后台微机监控及综合保护装置实现，起动柜综合保护装置均分散安装在各起动柜内，并由6kV高压软起动柜生产厂家配套测量、计量数显仪表，测量、计量精度均按最新标准配置并具有分时计费、脉冲计量功能。

（5）6kV高压软起动柜根据需要应配置线路综合保护装置1台，电动机综合保护装置1台，电度表1只，电流表一只（配相应的电流互感器），电压表一只（配相应的电压互感器）。

3.2 6kV高压软起动器装置

（1）6kV高压软起动器，适用于额定电压6kV，额定频率50Hz，功率为1000Kw的三相交流高压电机进行水泵负荷软启动。

（2）6kV高压软起动器装置应选配高可靠性，功能稳定的可控硅调压组件，以及相应的电流互感器、控制变压器、组件等辅件。

（3）6kV高压软起动器装置设计技术要求

1）电动机控制设计要求

①启动要至少有二个可设置的斜坡及至少5种起动曲线，可在任何时候通过外加电压信号来选择；对每一斜坡，初始电流50%～500%可调，最大电流100%～800%可调和斜坡时间0～180秒可调，每一斜坡还可加入脉冲突跳电流100%～800%可调，脉冲突跳电流持续时间0.1～10秒可调。②具备软停车及至少5种停车曲线可选功能：停车要有电压斜坡减速停车，第一减速电压10%～100%可调，第二减速电压1%～99%可调，供选择，斜坡时间0～120秒。③要有转矩斜坡控制，初始启动转矩1%～100%可调，最大启动转矩从10%额定转矩到电机堵转可调，斜坡时间0～10秒。④具备节电运行功能：在负荷不满载的情况下能自动进入节电状态。⑤要有转矩减速曲线（水泵用的电动机S型曲线减速），减速时间0～120秒可调。⑥起动和停止斜坡应有线性、S型和平方转矩型三种可选。⑦可调的每小时起动次数（1～20次），可调的二次起动的时间间隔（1～600分钟）。

⑧要具备外部故障输入的功能：可将软起动装置以外的故障信号输入到软起动装

置以进行统一保护。

b.电动机保护设计要求

①电动机过载保护：可根据电动机能力和工况选择过载等级5、10、15、20、

25、30等，并具有相应的电机过载曲线可选。②断相保护：当软启动装置的进线（接电网）或出线（接电动机）断相时，或可控硅故障时，系统能可靠封锁脉冲，关断所有可控硅，以保护电动机不因过热而烧坏。③过电流电子截止保护：过电流截止值50%～800% 额定电流可设定，电子截止延迟时间0.1～90秒可设定。④欠电流保护：对于有些负载例如水泵在缺水情况下运转就需要用欠电流保护。欠电流设定值为10%～100%额定电流，跳闸延时为0.1～90秒可选。⑤运行无电流保护：运行时无电流保护设定值为2%～40% 额定电流，动作延时为0.1～90秒可调。⑥电流不平衡保护：某相电流的相对不平衡值是指该相电流与三相平均电流的差值除以三相平均电流。电流相对不平衡值可在10%～40%额定值设定，保护动作时间0.1～90秒设定。⑦接地保护：接地保护动作电流1至100A 可调，动作延迟0.1～90秒可调。⑧高/低电压保护：任何一相高低电压保护15%可调，动作延时时间0.1～90秒可调。⑨在起动指令下无主电源保护：可设1～5秒跳闸。⑩速度到达时间保护：1～300秒。○11可将各种保护动作编程赋值给几个继电器，例如跳闸、警告等，使之对不同的故障可有不同的动作。