供電系統(tǒng)畢業(yè)設計-- 井下中央變電所供電系統(tǒng)工程設計

1、<p>　　大專生畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　中文題目： 井下中央變電所供電系統(tǒng)工程設計 </p><p>　　英文題目： The design of the main system of power supply under the mine </p><p>　　姓 名：

2、學 號： </p><p>　　學 院： 成人教育學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 08級機電一體化班 </p><p>　　指導教師： 職 稱： </p><p>　

3、　完成日期： 2010 年 11 月 8 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　學院 成人教育學院 專業(yè) 機電一體化 班級 08級機電一體化 </p><p>　　任務下達日期： 10 年 6 月 25 日</p><p>　　完

4、成日期： 10 年 11 月 8 日</p><p>　　題目：井下中央變電所供電系統(tǒng)工程設計</p><p>　　專題題目：井下中央變電所高壓供電系統(tǒng)工程設計</p><p><b>　　主要內(nèi)容和要求：</b></p><p>　?。?）變壓器選擇：根據(jù)某煤礦提供的實際生產(chǎn)資料，結合本設計

5、任務書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，統(tǒng)計井底車場附近及井下中央變電所所內(nèi)用電負荷，計算變壓器容量及臺數(shù)；</p><p>　?。?）設計主結線方案：列出技術上可能實現(xiàn)的多個方案，經(jīng)過概略分析比較，留下2～3個較優(yōu)方案，對較優(yōu)方案進行詳細計算和分析比較，（經(jīng)濟計算分析時，設備價格、使用綜合投資指標），確定最優(yōu)方案。</p><p>　?。?）短路電流計算：根據(jù)電氣設備選擇和繼電保護的需要，確定短路計

6、算點，計算三相短路電流，計算結果列出匯總表。</p><p>　?。?）主要電氣設備選擇：主要電氣設備的選擇，包括礦用一般型低壓開關柜、互感器、導線截面和型號、絕緣子等設備的選擇及校驗。選用設備型號，數(shù)量，匯成設備一覽表。</p><p>　?。?）主要設備繼電保護設計：包括線路的過電流保護、過電壓保護、漏電保護等的保護方式選擇和整定計算。</p><p>　　（5

7、）配電裝置設計：包括配電裝置布置型式的選擇、設備布置圖。</p><p>　　（6）設計成果1．設計說明書：包括對各種設計方案分析比較的扼要敘述，并附有必要的計算及表格。</p><p>　　2．設計圖紙：（1）電氣主結線圖。</p><p>　?。?）保護原理接線圖。</p><p>　?。?）設備平面布置簡圖。</p>&l

8、t;p>　　院長簽字： 指導教師簽字：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　長期以來，煤礦井下一般低壓采用660V供電，因此煤礦井下中央變電所低壓供電系統(tǒng)也是以660V的用電設備為主。煤礦井下中央變電所低壓供電系統(tǒng)的設計涉及到很多低壓電氣設備的選擇以及井下防爆措施的設置，比地面的變電所設計更加

9、復雜一點，需要考慮的方面也更多一點。</p><p>　　井下中央變電所低壓系統(tǒng)的主要負荷有水泵、電機車系統(tǒng)、上倉膠帶輸送機以及其它一些用電設備。設計的主要內(nèi)容包括畫出變電所的主接線圖、選擇低壓供電系統(tǒng)的電氣設備和短路電流計算三部分。這三部分是相輔相成的，畫出變電所的主接線圖方便我們進行短路電流的計算，算出各段線路的短路電流也方便進行電氣設備的選擇和校驗。</p><p>　　本設計以某礦

10、井為例，對中央變電所高壓供電系統(tǒng)進行設計。在設計過程中，主要進行了短路電流計算和斷路器、隔離開關、電壓電流互感器選擇等等。針對不同的負荷，設備的型號和參數(shù)有所不同，比如線路中電流互感器的型號相同，但是在不同線路中，電流互感器的變比會有所區(qū)別。對于這些電氣設備的選擇，本文根據(jù)這些設備的負荷容量、短路電流來選擇合適的設備。</p><p>　　關鍵詞：低壓供電系統(tǒng)；井下中央變電所；短路電流；</p>&

11、lt;p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　For long time, we have been using voltage of 660V to supply power under the well of the coal mine. As a result, the low voltage electric facilities all use the

12、voltage of 660V. There are many problems about the design of the low voltage system of the main substation in the well, such as how to choose the low voltage electric facilities and set all kinds of facilities to prevent

13、 the explosion. So, in my opinion, compared with the design of the supply power upon the ground, the design under the we</p><p>　　The main load of the low voltage system includes water pump, traffic systemt,

14、 transporter and some other load. The main content of the design includes the main graph of the circuit diagram, how to choose the main electric facilities and compute the electric current of short circuit.</p>&l

15、t;p>　　We take the DanHou mine as example when designing the substation, and in the course, we computed the electric current of short circuit, chose circuit-breaker, low voltage switch, current transformer, voltage tra

16、nsformer and so on. With different load, we must choose different types and different parameter. For example, sometimes the types of the current transformer are the same, but their scales are different. So when we are ch

17、oosing the electric facilities, we choose proper sets according to th</p><p>　　Key words: low voltage system of power supply; the main substation in the well; Electric current of short circuit.目 錄</

18、p><p>　　第一章 概述- 1 -</p><p>　　1.1 設計題目- 2 -</p><p>　　1.2 井下供電設計的目的- 2 -</p><p>　　1.2.1 井下供電的組成- 2 -</p><p>　　1.2.2 井下供電設計的目的- 2 -</p><p>

19、　　1.3 系統(tǒng)情況如下圖- 2 -</p><p>　　1.4 負荷情況：- 2 -</p><p>　　1.5 設計任務- 3 -</p><p>　　1.6 對井下供電設計的要求- 3 -</p><p>　　1.6.1 井下供電設計的總體要求- 3 -</p><p>　　1.6.2 井下

20、工作條件對電氣設備的一般要求- 4 -</p><p>　　1.6.3 對電氣設備電氣性能的要求- 4 -</p><p>　　1.7 井下供電設計的有關規(guī)定- 4 -</p><p>　　1.7.1 《煤礦安全規(guī)程》中有關規(guī)定- 4 -</p><p>　　1.7.2 《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》有關規(guī)定- 4 -</p&g

21、t;<p>　　1.8 負荷分析- 5 -</p><p>　　第二章變壓器的選擇- 7 -</p><p>　　2.1 變電所容量的計算步驟- 7 -</p><p>　　2.1.1 變電所負荷統(tǒng)計- 7 -</p><p>　　2.1.2 加權平均效率及加權平均功率因數(shù)的計算- 7 -</p>

22、<p>　　2.1.3 需用系數(shù)的確定- 7 -</p><p>　　2.1.4 變電所變壓器容量計算- 8 -</p><p>　　2.2 變壓器臺數(shù)及型號的確定- 8 -</p><p>　　2.2.1 變壓器臺數(shù)的確定- 8 -</p><p>　　2.2.2 變壓器型號的確定- 8 -</p&g

23、t;<p>　　2.3 礦用變壓器技術數(shù)據(jù)- 9 -</p><p>　　第三章 低壓電纜的選擇- 10 -</p><p>　　3.1 選擇原則- 10 -</p><p>　　3.2 選擇步驟- 10 -</p><p>　　3.2.1 電纜長度的確定- 10 -</p><p>

24、　　3.2.2 按允許電壓損失計算確定電纜截面- 10 -</p><p>　　3.2.3 按長期允許負荷電流校驗電纜截面- 12 -</p><p>　　3.2.4 按啟動條件校驗電纜截面- 13 -</p><p>　　3.3 電纜型號的確定- 14 -</p><p>　　第四章 低壓電網(wǎng)短路電流的計算- 15 -&

25、lt;/p><p>　　4.1 計算的目的和要求- 15 -</p><p>　　4.1.1 目的- 15 -</p><p>　　4.1.2 要求- 15 -</p><p>　　4.2 計算特點- 15 -</p><p>　　4.3 短路電流的計算方法- 15 -</p><p

26、>　　4.3.1 公式計算法- 15 -</p><p>　　4.3.2 阻抗計算公式- 15 -</p><p>　　4.4 圖表法計算短路電流- 16 -</p><p>　　第五章 井下電氣設備選擇- 18 -</p><p>　　5.1 開關選擇- 18 -</p><p>　　5.1

27、.1 選擇原則- 18 -</p><p>　　5.1.2 選擇計算公式及選擇條件- 18 -</p><p>　　5.1.3 開關型號確定- 18 -</p><p>　　5.2 礦用低壓隔爆開關選擇- 18 -</p><p>　　5.2.1 選擇原則- 18 -</p><p>　　5.2.2

28、 型號的確定- 19 -</p><p>　　5.3 隔爆型磁力起動器選擇- 19 -</p><p>　　5.4 其他礦用隔爆電氣設備的選擇- 19 -</p><p>　　5.4.1 礦用隔爆型插銷式開關- 19 -</p><p>　　5.4.2 礦用隔爆型控制按鈕- 19 -</p><p>

29、;　　5.4.3 礦用隔爆型接線盒- 20 -</p><p>　　5.5 煤電鉆綜合保護裝置及煤電鉆變壓器綜合控制裝置- 20 -</p><p>　　第六章 井下過流保護裝置的整定- 21 -</p><p>　　6.1 低壓開關繼電保護裝置的整定- 21 -</p><p>　　6.1.1 保護裝置選擇與整定要求-

30、21 -</p><p>　　6.1.2 低壓熔斷器的選擇計算- 21 -</p><p>　　6.2 低壓過電流繼電器的整定- 22 -</p><p>　　6.3 熱繼電器的整定- 23 -</p><p>　　第七章 漏電保護裝置的選擇- 25 -</p><p>　　7.1 井下漏電保護規(guī)定及

31、措施- 25 -</p><p>　　7.1.1 變壓器中性點不直接接地供電系統(tǒng)的漏電保護措施- 25 -</p><p>　　7.1.2 對低壓電網(wǎng)漏電保護的要求- 25 -</p><p>　　7.2 漏電繼電器整定原則- 25 -</p><p>　　7.3 電壓互感器- 26 -</p><p&g

32、t;　　7.4 監(jiān)控裝置: JKH-202和JKH-201- 26 -</p><p>　　第八章 井下保護接地系統(tǒng)- 27 -</p><p>　　第九章 計算說明部分- 28 -</p><p>　　9.1 短路電流計算錯誤！未定義書簽。</p><p>　　9.1.1 低壓開關電纜選擇計算錯誤！未定義書簽。</p

33、><p>　　9.1.2 照明選擇計算錯誤！未定義書簽。</p><p>　　9.2 主電纜及設備的選擇計算錯誤！未定義書簽。</p><p>　　9.3 主變壓器容量校驗錯誤！未定義書簽。</p><p>　　9.3 工作面設備選擇計算錯誤！未定義書簽。</p><p>　　參考文獻- 43 -</p

34、><p><b>　　致謝- 44 -</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1 設計題目 </p><p>　　井下中央變電所低壓供電系統(tǒng)工程設計</p><p>　　1.2 井下供電設計的目的</p><p

35、>　　1.2.1 井下供電的組成</p><p>　　凡是礦井進入井筒的供電設備與供電電纜所組成的供電網(wǎng)絡，均為井下供電系統(tǒng)。井下供電系統(tǒng)一般由井下電纜、各水平的主變電所、采區(qū)變電所、隔爆移動變電站、采區(qū)配電點及各類供配電電纜等組成。</p><p>　　井下供電設計由井下主變電所和采區(qū)供電設計組成。此次是主變電所的設計，其包括擬定井下主變電所供電系統(tǒng)。計算與選擇井下主變電所動力變

36、壓器和高壓配電裝置。</p><p>　　1.2.2 井下供電設計的目的</p><p>　　井下設計的目的是應用煤礦井下供電理論知識具體解決井下供電的技術問題，學會查閱技術資料和各種文獻的方法，培養(yǎng)計算、繪制圖表、編寫技術文獻的能力，掌握井下供電設計的技術經(jīng)濟政策及安全規(guī)程的規(guī)定，完成井下供電設計的內(nèi)容。 </p><p><b>　　系統(tǒng)情況

37、如下圖</b></p><p>　　1.4 負荷情況：</p><p><b>　　1.5 設計任務</b></p><p>　　負荷分析及主變壓器的選擇。</p><p><b>　　電氣主接線的設計。</b></p><p>　　變壓器的運行方式以及中性點

38、的接地方式。</p><p>　　短路電流計算（包括三相、兩相、單相短路）</p><p>　　各級電壓配電裝置設計。</p><p><b>　　各種電氣設備選擇。</b></p><p>　　主變壓器的繼電保護整定計算。</p><p>　　1.6 對井下供電設計的要求</p>

39、<p>　　1.6.1 井下供電設計的總體要求</p><p>　　1）設計要符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦工業(yè)設計規(guī)范》和《煤礦井下供電設計技術規(guī)定》。</p><p>　　2）設計遵循煤炭工業(yè)建設的方針政策，在保證供電安全可靠的基礎上進行技術經(jīng)濟比較，選取最佳方案。</p><p>　　3）設備選型時，應采用定型的成套設備，盡量采用新技術、新產(chǎn)品、積

40、極采取措施減少電能的損耗，節(jié)約能源。</p><p>　　4）設計質量要確保技術的先進性、經(jīng)濟的合理性、安全的適用性。</p><p>　　1.6.2 井下工作條件對電氣設備的一般要求</p><p>　　1）煤礦井下，尤其是采、掘工作面的氣體中含有沼氣和煤塵等具有爆炸危險的成分，遇有適當條件易引起爆炸事故，因此要求井下電氣設備應具有良好的隔爆性能。</p&

41、gt;<p>　　2）井下工作環(huán)境潮濕，有滴水和淋水存在，電器設備容易受潮受腐，因此要求井下電器設備具有良好的防潮和防腐性能。</p><p>　　3）井下工作環(huán)境經(jīng)常出現(xiàn)冒頂、片幫及底臌等現(xiàn)象，電器設備容易受到機械損傷，因此要求井下電器設備外殼堅固。</p><p>　　4）井下通風條件差，溫度較高，散熱性差，因此要求電器設備應具有良好的耐熱性能。</p>&

42、lt;p>　　5）井下工作空間狹窄，采掘工作面設備經(jīng)常要移動，同時啟動頻繁，變化大，容易產(chǎn)生過負荷運行，因此要求井下電器設備的體積盡量小，應具有較大的過載能力。</p><p>　　1.6.3 對電氣設備電氣性能的要求</p><p>　　1）井下采區(qū)進風和回風巷道以及工作面內(nèi)，不論高壓或低壓電動機，變壓器和控制設備、照明燈具、通訊、信號、自動控制裝置及儀表等設備一律采用礦用隔爆型

43、和礦用本質安全型電器設備。</p><p>　　2)井下低壓電器設備嚴禁使用油斷路器、帶油的起動器和一次線圈為低壓的變壓器。在工作配電點應用的動力、照明變壓器必須采用隔爆型干式變壓器。</p><p>　　3）井下電器設備不應超過額定值運行。井下電器設備應定期檢修，經(jīng)常保持性能良好。</p><p>　　1.7 井下供電設計的有關規(guī)定</p><

44、;p>　　1.7.1 《煤礦安全規(guī)程》中有關規(guī)定</p><p>　　第408條 對井下各水平中央變（配）電所和主排水泵房的供電線路，不得少于兩回路;當任意一回路停止供電時，其余回路應能擔負全部負荷的供電。</p><p>　　主要扇風機、提升人員的立井絞車、抽放瓦斯泵等主要設備房，應各有兩回直接由變（配）電所饋出的供電線路；在受條件限制時，其中的一回路，可引自上述同種設備房的配電

45、裝置。</p><p>　　第409條 井下配電變壓器中性點不得直接接地，但專供架線電機車變流設備用的專用變壓器不受此限。由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機不得直接向井下供電。</p><p>　　第419條 井下電力網(wǎng)的短路電流，不得超過其控制用斷路器的井下使用的開斷能力，并應校驗電纜的熱穩(wěn)定性。</p><p>　　非煤礦用高壓油斷路器用于井下時，其使用的

46、開斷電流不應超過額定值的一半。</p><p>　　第420條 井下低壓電器設備，嚴禁用油斷路器、帶油的起動器和一次線圈為低壓的油浸變壓器，但硐室內(nèi)的控制器、變壓器、整流器、電阻器等不受此限。</p><p>　　40kW及以上、啟動頻繁的低壓控制設備，應使用真空接觸器。</p><p>　　第421條 井下高壓電動機、動力變壓器的高壓側，應有短路、過負荷和欠電

47、壓釋放保護。井下采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上，應裝設短路和過負荷保護裝置，或至少應裝短路保護裝置。低壓電動機具備短路、過負荷、單相斷線的保護及遠方控制裝置。</p><p>　　1.7.2 《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》有關規(guī)定</p><p>　　第7－23條 在條件適宜時，下井電纜可沿鉆孔敷設。淋雨大的井筒，應選用有外護層的鎧裝電纜。</p><p>　

48、　第7－24條 井下主變電所一般采用分段單母線。低壓變壓器一般設兩臺。當主排水泵為低壓時，變壓器臺數(shù)及容量的選擇，應在任一臺變壓器停止運行時，其余仍保持排出最大涌水量所需容量。</p><p>　　第7－25條 井下主變電所和供綜合機械化采煤的采區(qū)變（配）電所的高壓進出線以及其他采區(qū)變電所的高壓饋出線，宜有專門的開關柜。</p><p>　　1.7.3 《煤礦井下供電設計技術規(guī)定》中有關

49、規(guī)定</p><p>　　第2．0．1條 下列負荷的配電裝置，必須由兩回或兩回以上線路供電，并引自不同的變壓器目線段。</p><p><b>　　1.井下主排水泵；</b></p><p>　　2．兼作礦井主排水泵的井下煤水泵；</p><p>　　3．暗立井經(jīng)常升降人員的絞車。</p><p>

50、;　　第2．0．2條 下列負荷的配電裝置，必須由兩回路供電，并盡量引自不同的變壓器母線段。</p><p>　　1．暗井主提升設備；</p><p><b>　　2．主井裝載設備；</b></p><p>　　3．大巷強力膠帶輸送機；</p><p>　　4．供綜合機械化采煤的采區(qū)變（配）電所；</p>&

51、lt;p>　　5．不兼作礦井主排水泵的井下煤水泵；</p><p><b>　　6．井底水窩水泵；</b></p><p>　　7．供地面生活、生產(chǎn)及消防用水的井下水源水泵；</p><p>　　8．井下電機車用的整流設備。</p><p>　　第3．0．1條 井下電力負荷計算，除能夠較精確計算出電動機功率的用電設

52、備，如主排水泵、暗井提升機、大型強力膠帶輸送機等，取其計算功率外，一般采用需用系數(shù)法。</p><p>　　第5．2．5條 當主排水泵為低壓且由井下主變電所供電時，井下主變電所的變壓器，至少有兩臺；當其中一臺停止供電時，其余變壓器必須能擔任最大涌水量時期的排水、生產(chǎn)、照明等全部用電。當主排水泵為高壓供電時，主變壓器一般為兩臺。主變壓器不論幾臺，一般為同型號、同容量。</p><p>　　

53、第6．1．6條 由井下主變電所向采區(qū)供電的單回電纜供電線路上串接的采區(qū)變電所，不得超過三個。</p><p>　　1.7.4 《全國供用電規(guī)則》中的有關規(guī)定</p><p>　　第4．3條 無功電力應就地平衡。用戶應在提高用電自然功率因數(shù)的基礎上，設計和裝置無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。用戶在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)，應達到下

54、列規(guī)定：</p><p>　　高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上。</p><p><b>　　1.8 負荷分析</b></p><p>　　1.8.1 負荷分類及定義</p><p>　　一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟

55、損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。</p><p>　　二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。</p><p>　　三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用

56、單回線路供電。</p><p>　　1.8.2 本設計中的負荷分析</p><p>　　煤礦變：煤礦變負責向煤礦供電，煤礦大部分是井下作業(yè)，例如：煤礦工人從礦井中的進出等等，中斷供電將造成人身傷亡和重大設備損壞，帶來較大的經(jīng)濟損失，所以應屬一級負荷。</p><p>　　第二章 變壓器的選擇</p><p>　　變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣

57、設備，對供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設備投資費用增加，而且變壓器空載損耗也將過大，使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)直減?。蝗绻儔浩魅萘窟x擇過小，在長期過負荷運行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而加速老化，縮短變壓器壽命，即不安全也不經(jīng)濟。因此，正確計算負荷和選用變壓器是井下供電設計中的重要組成部分，必須予以足夠重視。</p><p>　　2.1 變電所容量的計算步驟</

58、p><p>　　2.1.1 變電所負荷統(tǒng)計</p><p>　　統(tǒng)計該變電所供電的所有設備負荷，分項列入表內(nèi)。具體統(tǒng)計內(nèi)容見表2－1。</p><p>　　表2－1 負荷統(tǒng)計表格式</p><p>　　2.1.2 加權平均效率及加權平均功率因數(shù)的計算</p><p>　　1．加權平均效率計算</p>&l

59、t;p>　　加權平均效率即為同時工作的各設備實際（或額定）功率和相對應負荷下的實際（或額定）效率的乘積之和與設備總的實際（或額定）功率之比值。即</p><p>　　式中－同時工作各設備的額定功率；</p><p>　　--同時工作各設備在對應負荷下的額定效率；</p><p>　　－加權平均效率，一般取0.8～0.9。</p><p>

60、;　　2加權平均功率因數(shù)的計算</p><p>　　加權平均功率因數(shù)即為各設備的實際功率和相對應負荷下的實際功率因數(shù)的乘積之和與設備總的實際功率之比值。即</p><p>　　式中 ——各設備額定功率因數(shù)；</p><p>　　——加權平均功率因數(shù)。</p><p>　　2.1.3 需用系數(shù)的確定</p><p>

61、　　由于用電設備的額定容量往往大于其實際負荷容量；在一組用電設備中，根據(jù)生產(chǎn)需要，即使是同時工作的設備，其最大負荷出現(xiàn)的時間也不同。可見變電所實際供電負荷總容量總是小于它所供電的設備額定容量總和，因此存在計算系數(shù)，這個系數(shù)稱為需用系數(shù)。井下供電設計的變電所容量計算，一般都采用需用系數(shù)法進行。</p><p>　　需用系數(shù)的一般計算公式</p><p>　　式中 ——需用系數(shù)；<

62、/p><p>　　——設備的負荷系數(shù)，</p><p>　　——同時工作的設備實際功率之和（kW）；</p><p>　　——同時工作的設備額定功率之和（kW）；</p><p><b>　　——設備同時系數(shù)，</b></p><p>　　——電網(wǎng)效率，一般取0.9～0.95。</p>

63、<p>　　2．綜合機械化采煤工作面需用系數(shù)計算</p><p>　　式中 ——容量最大的那臺電動機額定功率（kW）；</p><p>　　——工作面用電設備的額定功率之和（kW）。</p><p>　　3．普通機械化采煤工作面需用系數(shù)計算</p><p>　　2.1.4 變電所變壓器容量計算</p><p&

64、gt;　　1．采區(qū)變電所變壓器容量計算公式</p><p>　　式中 ——變壓器計算容量（kVA）；</p><p><b>　　——采區(qū)重合系數(shù)。</b></p><p>　　2．井下主變電所變壓器容量計算公式</p><p>　　式中 ——由變壓器供電的設備額定功率之和（kW）； </p><

65、;p>　　——由變壓器供電的設備加權平均功率因數(shù)；</p><p>　　——由變壓器供電的設備的需用系數(shù)。</p><p>　　2.2 變壓器臺數(shù)及型號的確定</p><p>　　2.2.1 變壓器臺數(shù)的確定</p><p>　　井下主變電所在一般情況下，是按變壓器計算容量選設兩臺動力變壓器分列運行。如果其中一臺變壓器停止運行時，另

66、一臺變壓器應能承擔100%負荷用電。若主排水設備為低壓設備時，則變壓器臺數(shù)的確定應遵循一臺變壓器停止運行時，其余變壓器能保證排出最大涌水量所需要電量的原則。</p><p>　　2.1.2 變壓器型號的確定</p><p>　　在確定變壓器型號時，應考慮國產(chǎn)礦用變壓器的電壓等級和容量，同時應根據(jù)巷道斷面、運輸條件及備用容量等因素，對選用方案進行經(jīng)濟比較，選取最佳方案。</p>

67、<p><b>　　1.礦用動力變壓器</b></p><p>　　目前我國煤礦井下主變電所及采區(qū)變電所內(nèi)使用的動力變壓器主要是KSJ及KSJL系列。均為礦用一般型設備，允許安裝在無易燃、易爆炸性氣體的環(huán)境中。</p><p>　　2．礦用隔爆型干式變壓器</p><p>　　KSG及KSGLZ系列礦用隔爆干式變壓器主要用于有易燃

68、及易爆危險的場合，如井下采掘工作面等處。將380V或660V電壓降為127V后供照明、信號及手持式電煤鉆等設備用電。</p><p>　　KSGB礦用隔爆型干式變壓器用于有甲烷混合氣體和煤塵具有爆炸危險的礦井中，作為煤礦井下綜合機械化采掘成套設備的主要供配電裝置。</p><p><b>　　使用條件：</b></p><p>　　海拔高度不超

69、過1000m；</p><p>　　環(huán)境溫度不高于40℃；</p><p>　　空氣相對濕度不超過95%（25℃時）；</p><p>　　無強烈顛簸震動以及與垂直面的斜度不超過15°的環(huán)境；</p><p>　　無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及蒸汽。</p><p>　　2.3 礦用變壓器技術數(shù)據(jù)<

70、/p><p>　　礦用變壓器技術數(shù)據(jù)見《礦用電氣設備手冊》。其中K——礦用；S——三相；J——油浸自冷式；L——鋁線；G——干式自冷式。</p><p>　　第三章 低壓電纜的選擇</p><p><b>　　3.1 選擇原則</b></p><p>　　1）在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的最高溫升，否

71、則電纜將因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65℃，鎧裝電纜允許溫升是80℃。電纜芯線的實際溫升決定于它所流過的負荷電流，因此，為保證電纜的正常運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流不超過它所允許的負荷電流。</p><p>　　2）正常運行時電纜網(wǎng)絡的實際電壓損失必須不大于網(wǎng)絡所允許的電壓損失。為保證電動機的正常運行，其端電壓不得低于其額定電壓的95％，否則電動機等電氣設備將因電壓過低而過

72、流，甚至過熱而燒毀。所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。</p><p>　　3）距離電源最遠，容量最大的電動機啟動時，因啟動電流過大而對電網(wǎng)造成的電壓損失也最大。因此，必須校驗大容量電動機啟動時是否能保證其他用電設備所必須的最低電壓。即進行啟動條件校驗。</p><p>　　4）電纜的機械強度應滿足要求，特別是對移動設備供電的電纜。根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗，對不同用電設備要求電纜機械

73、強度的允許截面見表4-1.</p><p>　　表 3－1 機械強度要求的電纜允許截面</p><p>　　5)對于電壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，按上述方法選擇的電纜截面的熱穩(wěn)定性和電動力穩(wěn)定性均能滿足要求，因此不必再進行短路時的熱穩(wěn)定校驗。</p><p><b>　　3.2 選擇步驟</b></p><p>

74、;　　3.2.1 電纜長度的確定</p><p>　　根據(jù)擬定的供電系統(tǒng)，確定系統(tǒng)中各段的電纜長度。在確定電纜長度時，橡套電纜按10％余量考慮；鎧裝電纜按5％余量考慮。</p><p>　　3.2.2 按允許電壓損失計算確定電纜截面</p><p>　　1．輻射式線路電壓損失計算</p><p>　　低壓電網(wǎng)的電壓損失包括變壓器電壓損失，

75、干線電纜電壓損失及支線電纜電壓損失三部分。如下圖所示。</p><p>　　變壓器電壓損失計算。其公式為</p><p><b>　　%=%)</b></p><p>　　式中 β——變壓器的負荷系數(shù)，</p><p>　　——正常運行時變壓器二次側實際負荷電流(A)；</p><p>　　——

76、變壓器二次側額定電流(A)；</p><p>　　——變壓器二次側實際負荷容量之和(kVA)；</p><p>　　——變壓器額定容量(kVA)；</p><p>　　——變壓器額定負荷時電阻壓降百分數(shù)?？砂聪率接嬎?lt;/p><p>　　——變壓器短路損耗（W）。</p><p>　　——變壓器額定負荷時電壓降百分數(shù)。

77、</p><p>　　變壓器電壓損失值為 </p><p>　　式中 ——變壓器二次側額定電壓（V）。</p><p>　　為了計算方便，現(xiàn)將各種礦用變壓器歸納為＝4.5及＝5.5兩類，按不同的負荷系數(shù)β及加權平均功率因數(shù)，列出相應的電壓損失值于表中，查表即可。</p><p>　　2）支路電纜電壓損失計算</p>

78、<p>　　由于電壓電纜電路的電抗與電阻相比之下較小，故在計算低壓網(wǎng)路電壓損失時可忽略不計。又由于各工作面機械功率不同，供電距離不等，所以每條電纜的電壓損失也不相同。為確保低壓電網(wǎng)正常工作時電壓損失不超過允許值，應計算電壓損失最大的一條支路。計算公式為</p><p>　　式中 ——電動機額定功率（kV）；</p><p>　　——電網(wǎng)額定電壓（kV）；</p&g

79、t;<p><b>　　——負荷系數(shù)；</b></p><p>　　——支線電纜實際長度（km）；</p><p>　　——支線電纜單位長度電阻（/km）。</p><p>　　如果已知電動機功率因數(shù)及電纜截面（按機械強度選取的電纜最小允許截面），可用負荷矩電壓損失計算較為簡便。計算公式為</p><p>

80、　　式中 ——千瓦公里負荷矩電壓損失百分數(shù)。（可查表）</p><p>　　3）干線電纜電壓損失計算</p><p>　　已知變壓器及支線電纜的電壓損失后，可按下式計算干線電纜中的允許電壓損失</p><p>　　式中 ——干線電纜中允許電壓損失（V）；</p><p>　　——變壓器中電壓損失（V）；</p><p

81、>　　——支線電纜中電壓損失（V）；</p><p>　　——允許電壓損失（V），見表3－2。</p><p>　　表3－2 采區(qū)電壓電網(wǎng)允許電壓損失值</p><p>　　與其相反，如果已知干線電纜所帶負荷的加權平均功率因數(shù)及干線電纜截面，其負荷矩電壓損失也可計算出干線電纜中的電壓損失百分數(shù)。其計算公式為</p><p>　　式中

82、 ——需用系數(shù)；</p><p>　　——干線電纜所帶負荷額定功率之和（kW）；</p><p>　　——干線電纜實際長度（km）；</p><p>　　2．干線式線路電壓損失</p><p>　　干線式供電，為節(jié)約電纜和減少投資，在一般情況下均采用不均勻截面。由采區(qū)變電所向用電負荷供電至末臺電動機，其干線電纜中的電壓損失不得超過5％。&l

83、t;/p><p>　　1）干線電纜中允許電壓損失</p><p>　　2）干線電纜中電壓損失計算公式為 </p><p>　　式中 ——干線電纜中計算的電壓損失（V）；</p><p>　　——各支路用電負荷額定功率（kW）；</p><p>　　——各段干線電纜電阻()；</p><p>　　3

84、．輻射式線路電纜截面按電壓損失確定</p><p>　　1）支線橡套電纜長度確定</p><p>　　根據(jù)各種不同用電設備對電纜的機械強度要求，查表4－1選取電纜最小允許截面。電纜選取應考慮敷設時的垂度余量。</p><p>　　2）干線電纜的截面確定</p><p>　　根據(jù)允許電壓損失確定電纜截面的計算公式為</p><

85、;p>　　式中 A——電纜截面積()；</p><p>　　——電纜導體芯線的電導率（m）/(*)；</p><p>　　——干線電纜的實際長度（km）。</p><p>　　干線電纜一般采用低壓鎧裝電纜。</p><p>　　4．干線式線路電纜截面按電壓損失計算</p><p>　　干線式供電的干線電纜截面一

86、般是先逐段的按長期允許電流初選，再校驗電壓損失看是否符合要求，如果不符合要求時，應加大靠近電源一方的電纜截面，而后再進行校驗，直至滿足要求時為止，校驗條件是</p><p>　　如果干線電纜采用均勻截面時，也可用下式進行計算</p><p>　　式中 ——各段干線電纜實際長度（km）;</p><p>　　——電網(wǎng)額定電壓（kV）;</p><

87、p><b>　　——加權平均效率。</b></p><p>　　3.2.3 按長期允許負荷電流校驗電纜截面 </p><p>　　1．電纜中實際工作電流計算</p><p>　　1）向單臺或兩臺電動機供電的電流計算</p><p>　　向單臺或兩臺電動機供電的

88、電纜，其實際工作電流可取電動機額定電流或兩臺電動機額定電流之和。對于長時容量與小時容量不同的電動機，則需取小時容量所對應的額定電流作為電纜中的實際工作電流?？蓞⒖急砀駭?shù)據(jù)，也可按下式計算</p><p>　　2）向三臺或三臺以上的電動機供電的電流計算，計算公式為</p><p>　　式中 ——需用系數(shù)。</p><p>　　3）干線式供電方式干線電纜中允許電流計算

89、</p><p>　　干線式供電方式的電纜因各段所承受的供電負荷不同，每段電纜的工作電流需分別計算。各段電纜中的工作電流可參照向單臺或兩臺電動機供電的電流計算公式進行計算。</p><p><b>　　2．電纜截面校驗</b></p><p><b>　　校驗的條件是</b></p><p>　　式

90、中 ——電纜中實際通過的工作電流（A）；</p><p>　　——環(huán)境溫度為25℃時電纜長期允許的負荷電流（A）。</p><p>　　K——環(huán)境溫度校正系數(shù)。見表3—3。</p><p>　　表3－3不同溫度時長期允許負電流校正系數(shù)</p><p>　　3.2.4 按啟動條件校驗電纜截面</p><p>　　采掘

91、機械的電動機大都是鼠籠型異步電動機，其啟動電流較大，是額定電流的4～7倍，因此在 起動時引起該系統(tǒng)的電壓損失最大，使電動機的端電壓下降嚴重。鼠籠電動機的起動轉矩與端電壓平方成正比變化，如果端電壓過分降低，將會使電動機起動困難。另外，控制電動機的磁力起動器的吸和線圈，其電壓降至額定值的70％以下時，將會自動跳閘斷電。所以采區(qū)低壓電網(wǎng)要按電動機的起動條件進行校驗。在校驗時選擇最嚴重的起動狀態(tài)進行，那就是容量最大，供電距離最遠的一臺電動機起動

92、，其余電動機正常運行時的工作狀態(tài)最嚴重。電動機最小允許起動電壓可按下式求得</p><p>　　式中 ——電動機額定電壓（V）；</p><p>　　——電動機最小允許起動轉矩與額定轉矩之比值。</p><p>　　——電動機在額定電壓下的起動轉矩與額定轉矩之比值。由電動機技術數(shù)據(jù)表中可查得。如礦用防爆電動機=2.5左右，一般電動機在1～2之間。</p>

93、;<p>　　表3-4 各種工作機械值</p><p>　　1．起動時工作機械支路電纜中電壓損失</p><p>　　對于機采工作面，機組的電動機容量最大，受電距離最遠，因此以計算該機在起動時的電壓損失為準。其計算公式為</p><p>　　式中 ——支路電纜芯線導體的電導率（m）/();</p><p>　　——支路電纜

94、的實際長度（km）；</p><p>　　——支路電纜的芯線截面()；</p><p>　　——電動機的實際啟動電流（A）。</p><p>　　2．起動時干線電纜中電壓損失</p><p>　　在校驗干線電纜截面時，是依據(jù)供電距離最遠，容量最大的負荷電動機起動，其余負荷電動機正常運行狀態(tài)取值計算，其公式為</p><p&

95、gt;　　式中 ——干線電纜實際長度（km）;</p><p>　　——干線電纜芯線截面()； </p><p>　　——干線電纜中實際起動電流（A）。</p><p>　　3．起動時變壓器中電壓損失</p><p>　　式中 ——起動時變壓器的負荷電流（A）。</p><p>　　——變壓器負荷側額定電流（A）

96、；</p><p>　　——起動時變壓器負荷功率因數(shù)。</p><p>　　4．起動狀態(tài)下供電系統(tǒng)中總的電壓損失</p><p><b>　　5.校驗條件為</b></p><p>　　校驗結果如不滿足最小起動電壓要求時，可將變壓器的高壓輸入端改接在－5％抽頭上。這樣可以使變壓器負荷側空載電壓提高5％。對于380V電網(wǎng)，

97、允許電壓損失將39V提高到59V；對于660V電網(wǎng)，允許電壓損失則由63V提高到97.5V。如果還不滿足需要時，則需增大干線電纜的截面。</p><p>　　3.3 電纜型號的確定</p><p>　　礦用低壓電纜型號確定時因符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，即</p><p>　　1）固定敷設的干線電纜應采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜、鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜或不延燃橡套電纜等。

98、</p><p>　　2）移動式和手持式電氣設備應使用不延燃的橡套電纜。</p><p>　　3）1140V電氣設備應使用帶有分相屏蔽的橡套絕緣屏蔽電纜；采掘工作面中660V或380V設備應使用帶有分相屏蔽的橡套屏蔽電纜。</p><p>　　4）固定敷設的照明、通訊、信號和控制用的電纜應采用鎧裝電纜、不延燃橡套電纜或礦用塑料電纜。非固定敷設的應使用不延燃橡套電纜。

99、</p><p>　　5）低壓電纜不應采用鋁芯的，井下采區(qū)低壓電纜嚴禁用鋁芯電纜。</p><p>　　第四章 低壓電網(wǎng)短路電流的計算</p><p>　　4.1 計算的目的和要求</p><p><b>　　4.1.1 目的</b></p><p>　?。?）為了正確選擇和校驗電氣設備，滿

100、足對短路電流的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要求。對于低壓開關設備和熔斷器等，還應按短路電流校驗分斷能力。</p><p>　?。?）正確整定計算繼電保護裝置，使在短路故障發(fā)生時，能夠準確可靠的動作。</p><p><b>　　4.1.2 要求</b></p><p>　?。?）計算最大三相短路電流，校驗開關設備的分斷能力。短路點選擇在變壓器二次側端子

101、上。</p><p>　?。?）計算最小兩相短路電流，校驗繼電保護裝置整定值的可靠性。短路點選在被保護范圍的最遠點。</p><p><b>　　4.2 計算特點</b></p><p>　　1.低壓電網(wǎng)（包括變壓器）一般不允許忽略電阻，由于電纜的電感電抗值遠遠小于電阻值，故電感電抗可忽略不計。</p><p>　　2

102、.低壓元件，如不太長的母線電纜、電流互感器一次線圈、自動饋電開關的過流線圈、開關觸頭的接觸電阻以及電弧電阻等，對與低壓短路電流值都有影響，但影響不大，可以忽略。</p><p>　　3.計算短路電流時，電纜線路的電容，可以不考慮。</p><p>　　4.低壓短路電流計算，用有名值，即電壓用V，電流用A,阻抗用表示等。</p><p>　　4.3 短路電流的計算方

103、法</p><p>　　井下低壓電網(wǎng)短路電流計算方法有公式計算法和圖表法兩種，其中圖表法較為簡單，廣泛使用。而圖表的制作又是以公式計算法為基礎，因此應首先熟悉公式計算方法。</p><p>　　4.3.1 公式計算法</p><p>　　1）三相短路電流計算方法</p><p>　　式中 ——三相短路電流（A）;</p>&

104、lt;p>　　——變壓器二次側的開路電壓（127、380、660、1140V電網(wǎng)，分別取133、400、690、1190V）（V）；</p><p>　　——短路回路內(nèi)一相電阻的總和()；</p><p>　　——短路回路內(nèi)一相電抗的總和()；</p><p>　　2）兩相短路電流的計算</p><p>　　式中 ——兩相短路電流（

105、A）。</p><p>　　3）三相短路電流與兩相短路電流值的換算</p><p>　　4.3.2 阻抗計算公式</p><p><b>　　1）系統(tǒng)阻抗</b></p><p>　　在計算低壓電網(wǎng)短路電流時，電源的系統(tǒng)電抗可按下式進行計算 </p><

106、p>　　式中 ——折合至變壓器二次側的系統(tǒng)電抗()；</p><p>　　——變壓器二次側額定電壓（kV）；</p><p>　　——電源一次側母線上短路容量(MVA)。</p><p>　　系統(tǒng)電抗指的是井下主變電所高壓母線以前的電源電抗，為該母線上的三相短路容量，若短路容量數(shù)據(jù)不祥，可采用變電所高壓配電箱的額定斷流容量進行近似計算。</p>

107、<p><b>　　2）變壓器阻抗</b></p><p>　　礦用變壓器每相電抗和電阻值，可查表得，也可按下式計算</p><p>　　式中 、——分別表示變壓器每相電阻值和電抗值（）；</p><p>　　——變壓器繞組電抗壓降百分值（％）；</p><p>　　——變壓器短路損耗（W）；</p

108、><p>　　——變壓器額定容量（kVA）；</p><p>　　——變壓器二次側額定電壓（kV）。</p><p><b>　　3）低壓電纜阻抗</b></p><p>　　低壓電纜每相每千米的電阻和電抗值可查表得。</p><p>　　變壓器二次側出線端短路電流，是整定變壓器二次側總的自動饋電開關

109、和隔爆高壓配電箱電流繼電器動作電流的依據(jù)。為了使計算誤差不至于太大，不影響保護裝置的靈敏度，在計算變壓器二次側出線端短路電流時必須考慮系統(tǒng)電抗和高壓電纜阻抗。</p><p>　　4.3.3 圖表法計算短路電流</p><p>　　圖表法計算兩相短路電流是以公式計算為基礎。在制作圖表時，以變壓器容量表示不同的阻抗值，以電纜長度表示電纜相應阻抗。由于電網(wǎng)是由不同截面的電纜所組成，制作圖表時

110、要按阻抗相等的原則，將不同截面的電纜換算成同一截面，其長度換算公式為</p><p>　　式中 ——換算成表中截面以后的電纜長度（m）。對于380V和660V系統(tǒng)以芯線截面50為標準，127V系統(tǒng)以4為標準。</p><p>　　——電纜實際長度（m）;</p><p><b>　　——換算系數(shù)。</b></p><p&g

111、t;<b>　　1)圖表制定原則</b></p><p>　?。?）兩相短路電流計算表和計算曲線都是在忽略系統(tǒng)電抗和高壓電纜阻抗的條件下，按礦用橡套電纜的參數(shù)制作的，電纜芯線的溫度按65℃計算。</p><p>　?。?）銅芯鎧裝電纜的阻抗與橡套電纜有所不同，但區(qū)別不大，電纜換算長度表，兩相短路電流計算表和計算曲線都適用，計算出來的短路電流較實際偏小。</p&g

112、t;<p>　?。?）鋁芯鎧裝電纜先將實際長度換算成同截面的銅芯電纜，再利用電纜換算長度和換算圖表求得兩相短路電流值。</p><p>　　鋁芯鎧裝電纜換算成同截面的銅芯電纜換算長度公式為</p><p>　　式中 ——鋁芯電纜換算成同截面銅芯電纜的長度（m）；</p><p>　　——鋁芯電纜的實際長度（m）。</p><p&g

113、t;　?。?）兩相短路電流計算表和計算曲線是按KSJ和KSG幾種型號變壓器制作的，其他型號變壓器也適用，使用時應根據(jù)變壓器阻抗壓降百分值相同的條件選取。</p><p>　　2）利用圖表法求兩相短路電流步驟</p><p>　?。?）根據(jù)阻抗相等原則，將不同截面電纜換算成同一截面，求得各段電纜的換算長度。</p><p>　?。?）移動變電站二次側計算兩相短路電流時

114、電纜換算系數(shù)表電纜換算系數(shù)見表4－1。</p><p>　　表4－1電纜換算系數(shù)表</p><p>　　(3)總的電纜換算長度</p><p>　　式中 ——總的電纜換算長度（m）;</p><p>　　、——各段電纜換算長度（m）；</p><p>　　、——各段電纜實際長度（m）；</p><

115、p>　　、——各段電纜換算系數(shù)。</p><p>　　若短路回路中有兩條電纜并列，并列電纜的換算長度是</p><p>　　(4)根據(jù)總換算長度，查表或查曲線，求得兩相短路電流。三相短路電流計算可再乘以系數(shù)1.15。</p><p>　　第五章 井下電氣設備選擇</p><p><b>　　5.1 開關選擇</b>

116、;</p><p>　　5.1.1 選擇原則</p><p>　　1）根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定，礦用一般型配電箱適用于無煤（巖）與沼氣突出的礦井井底車場主變電所及主進風巷道中，作為配電開關或控制保護電動機及變壓器用。</p><p>　　2）根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定，礦用隔爆型配電箱適用于有煤（巖）與沼氣突出的礦井井底車場主變電所及所有采區(qū)變電所中，作為配電開關或

117、控制保護電動機及變壓器用。</p><p>　　3）在選用開關時，除考慮使用場合外，其額定電壓必須符合井下電網(wǎng)的額定電壓等級；額定電流應不小于所控制負荷的長期工作電流。</p><p>　　4）開關在選擇使用時，其斷流容量不得小于變電所母線上的實際短路容量。如果缺少實際數(shù)據(jù)，則變電所母線短路容量可取50MVA計。</p><p>　　5.1.2 選擇計算公式及選擇

118、條件</p><p>　　1．負荷長期工作電流</p><p>　　式中 ——長期工作電流（A）；</p><p>　　——所控制負荷的計算容量（kVA），可由表中取得；</p><p>　　——電網(wǎng)額定電壓（kV）。</p><p>　　進線控制開關及母線分段聯(lián)絡開關所承擔的負荷，均為變電所的總計算負荷。</

119、p><p>　　2．變電所母線三相短路容量</p><p>　　式中 ——母線上三相短路容量（MVA）；</p><p>　　——電網(wǎng)額定電壓（kV）；</p><p>　　——母線上三相短路電流(kA)。</p><p><b>　　3．選擇條件</b></p><p>