【优秀设计】煤矿井下供电技术(毕业论文)

第一章概况11矿井基本概况111交通位置平煤十矿位于河南省平顶山市东部，距平顶山市区中心约5KM，东与十二矿为邻，西与一矿相邻。十矿工业广场有矿区专用铁路与国铁京广线、焦支线相连接，东距京广线孟庙火车站70KM，西距焦支线宝丰火车站28KM。矿区专用铁路线与孟宝线平顶山东站相接。公路以平顶山市为枢纽，有柏油公路通向附近各县市，东与许南公路相连，交通便利。112地形地势井田的东南部为开阔的冲积洪积平原，西北部为砂岩组成的高山，山脊平缓，山坡陡峭，约为30，向南逐步过渡到平原。地势是西北高，东南低。西北部有平顶山，北部为马棚山，山的相对标高为360M460M，平原80100M。113气象、地震本区属大陆性半干燥湿度不足带，年平均降雨量7946MM，年最大降雨量为13236MM，雨季一般集中在79月份。历年平均蒸发量为22692MM，年最大蒸发量2825MM，蒸发量大于降雨量。年平均气温为15，最高气温423，最低气温15。常年风向多为北西和北东，以北西风的风速最大，为24M/S；最大积雪厚度为16CM，冻土最深22CM。平顶山位于许昌淮南震带的南缘。据国家地震烈度区域划分的意见，本区为VI级地震列度区。114矿区水、电源矿区地下水有寒武系灰岩含水层，太原组下段灰岩含水层，己17煤底板灰岩含水层，己15煤顶板砂岩含水层，戊910煤顶板砂岩含水层，均可为矿井供水水源。矿区电源主要来自平顶山市电业局所辖的贾庄、肖营和孙岭变电站的110KV和35KV系统以及平煤集团公司所辖的谢庄110KV变电站。十矿现有变电所（地面）两座，其中一座位于南院工业场地内，称院内6KV变电所，另一座位于北翼风井工业场地内，称北翼风井6KV变电所。矿井电源取自于北翼风井工业场地内的月台35KV变电站之6KV母线。月台变电所现有两台主变，容量为21250KVA，电压等级为35/6KV，正常情况下两台主变同时分列运行。月台站35KV主送电源取自贾庄220KV站，备用电源取自焦庄（平八矿西风井）35KV站，当主送线路故障时，备用电源可通过装置自动投入。月台变电站属矿务局供电公司管辖，其6KV系统为单母线分段接线，两段母线分别向北风井工业场地内的提升绞车、空压机、扇风机、北风井变电所、院内变电所和井下第一、第二水平中央变电所及化工厂等场地外的用户供电。115地层、地质构造平顶山煤田属华北地层区豫西分区渑池确山小区。依据地表出露与钻探揭露，井田内地层层序自上而下为寒武纪张夏组、固山组；石炭系太原组；二叠系山西组；第三、四系。明显的从海相沉积通过海陆交互相沉积，逐渐变为陆向沉积。其中石炭系太原组、二叠系山西组、石盒子组为含煤地层，含煤地层总厚度近800M。十矿矿区的主体构造为一宽缓的复式向斜，即李口向斜，并伴生着一些一级的背斜和向斜。十矿位于李口向斜南翼，处于、二级构造郭庄背斜和牛庄向斜上。十矿三水平位于李口向斜南翼、郭庄背斜北翼。根据矿区实际开采情况和地质报告，本井田无陷落柱、剥蚀带及火成岩侵入情况。井田地质构造简单，褶曲、断层不发育。116煤层、煤质（一）煤层井田内有3个煤系地层上部为二叠系上石盒子组，含丁、戊两组可采煤层；中部为下二叠系山西组，含己组煤；下部为石炭系太原群，含庚组煤。十矿三水平主要可采煤层为丁5、丁6、戊9、戊10、戊11、己1516、己17层。各主要可采煤层、煤组分述如下1、丁煤组该组煤层属二叠系下石盒子组丁煤层，可采煤层为丁5，丁6煤层。煤层底板标高为520750M，丁5、丁6煤层结构稳定，被十矿称为“四煤三矸”结构。丁5煤层正常厚度115M,丁6煤层正常厚度14M，三水平范围内,丁5、丁6煤层赋存不稳定,仅局部可采。中西部丁5煤层小于08M,为丁5不可采区西北部及中东部丁6煤层小于08M,为丁6不可采区。丁5煤层、丁6煤层可采区位于丁组煤层中部，丁5、丁6煤层其中间为泥岩，其上、下岩性具有对称特点，煤层直接顶底板均为砂质泥岩，老顶、老底均为砂岩。2、戊煤组属二叠系下石盒子组，上距丁组煤6080M，下距己煤组160180M。包括戊8、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13，可采煤层为戊9、戊10、戊11。可采戊组煤层上距丁6煤层90M左右，在三水平内戊8，戊12，戊13不可采。戊9煤层由东南向西北逐渐变薄，绝大多数厚度在135M左右，仅在西北隅煤厚小于08M，为戊9煤层不可采区。戊10煤层是主要的开采煤层，煤厚在1829M之间，一般煤厚为25M左右，与戊9煤相似，由东南向西北逐渐变薄。戊11煤层仅西南角局部可采，煤厚1317M，因本煤层富含夹矸，煤质欠佳，沉积不稳定，为非主采煤层。戊8与戊9之间有两层夹矸，夹矸间有一煤线（0102M），戊9与戊10间泥岩为49M，由东向西逐渐变厚，戊10煤层中间含一层夹矸，夹矸厚度多在03M左右，仅个别地方达07M，将戊10煤层分为上戊10和下戊10。戊10与戊11间泥岩沉积不稳定在17M之间，戊8直接顶为致密泥岩，水平层理发育，厚0810M，向上为0810M的砂质泥岩，再向上为夹硅质岩的砂质泥岩，厚约68M，戊11底板为砂质泥岩偶夹透镜状砂岩，含菱铁矿薄层及结核。3、己煤组该煤组属二叠系山西组，下距石炭系太原组顶部灰岩820M，上距己组顶板砂岩1020M，与戊组煤间距180M左右。本煤组包括己14，己15，己16，己17四个煤层，己14不可采，己15，己16，己17为主要可采煤层。在三水平范围内，己15，己16煤层在25勘探线以东合层，煤厚在35M左右，局部可达45M，在25勘探线以西，己15煤厚186255M，多数为20M左右，由东南向西北逐渐变薄，己16煤厚095115M，己17煤层厚度1827M，多数22M左右，己15与己16夹矸厚度0323M，遇水易膨胀，由东向西逐渐增厚，己16与己17夹矸0307M，己15直接顶为砂质泥岩含砂质条带，向上有时沉积有条带状砂岩，6M左右夹碣色油质光泽泥岩，810M为04M左右的己14煤。其上为己组顶板砂岩，此顶板砂岩为砂岩群，厚度巨大，岩石层面夹炭质薄膜及白云母，己17底板一般情况下为含白云母砂质泥岩，厚10M左右。（二）煤质井田可采煤层煤类为气煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤、可供动力用和炼焦用煤。煤层名称灰分（）挥发分（）水分（）S（）发热量（KJ/KG）工业牌号丁53100349511703522131/3JM丁62216344314003626671/3JM戊8271134401170342423FM1/3JM戊9102506339711603426861/3JM己15187027030900492814FM1/3JM己16171384305108904430951/3JM表11煤质特征表煤层名称煤层厚度（M）倾角（度）稳定性硬度夹矸（厚M）层间距（M）容重（T/M3）顶板岩性底板岩性丁505518510617稳定局部可采中硬少数1层炭质泥岩10深灰色泥岩、砂质泥岩深灰色泥岩丁6109364201617稳定偶含14层0026M80深色泥岩、砂质深灰色泥岩，炭质泥表12可采煤层特征表117储量1、井田境界十矿三水平位于十矿井田北部，深部（北部）边界为李口向斜轴，东部戊组煤层边界为21勘探线东500M，东部己组煤层边界为23勘探线东500M，西部戊组、己组边界为26勘探线，浅部（南部）丁组、戊组、己组分别接二水平下部边界。2、储量据平煤集团公司关于对十矿三水平地质说明书的批复，十矿三水平地质储量为100451万T，其中丁组1110万T，戊组39645万T，己组49706万T。工业储量982143万T，可采储量79215万T。单位万吨炭质泥岩泥岩岩戊8055185193617稳定含矸层100503M泥岩06185深灰色砂质泥岩，泥岩深灰色泥岩戊9038381137617稳定0616砂质泥岩，泥岩泥岩戊1007415242617稳定中硬0876致密泥岩深灰根土泥岩戊910581770623617稳定中硬157泥岩，砂质泥岩，砂岩灰色泥岩，砂质泥岩己15055185140617稳定中硬1910泥岩，砂质泥岩，细砂岩灰色粒土泥岩己16075484126617稳定软0690深灰色砂质泥岩深灰根土泥岩己1708256126617稳定软含矸1层00506M泥岩14炭质泥岩深灰色砂质泥岩煤层工业储量AB可采储量合计己1516144471444710835己17166601637914929己16601446435111己151054680928437戊11356335632851戊10237032070318963戊910181101818655丁5528552854491丁6581551854943合计98214677757921579215表13储量汇总表12矿井生产概况121十矿现生产状况十矿二水平现有生产采区四个己二采区，北翼中区，北翼东区，己四采区。每个采区各成系统。戊组煤均通过井下采区皮带转载到三条主运输皮带从二水平运至老主底，然后通过主井箕斗提至地面；己组煤均通过采区皮带转载到二水平大皮带斜井到达地面。矿井主提升系统二个（1）老主井核定能力210万T/A；（2）大皮带斜井核定能力120万T/A矿井辅助提升系统三个（1）老副井核定能力210万T/A（2）北翼进风井核定能力180万T/A（3）大皮带斜井主要担负井下工作人员上下。目前矿井二水平辅助运输和人员上下主要通过北翼进风井，大皮带斜井完成。122矿井通风现状矿井采用分区通风系统，其中4号风井（己二风井）主要为己二采区服务，6号风井（戊三风井）主要为北翼东区戊组服务，7号风井（丁三风井）主要为戊七采区服务（已报废），8号风井（北翼风井）主要为北翼中区服务，己四风井主要为己四采区服务。目前矿井总进风量20310M3/MIN，矿井总回风量20836M3/MIN。按通风能力核定生产能力210万T/A，但实际风量分配不均，主要为8号风井负压严重超限（3800PA），严重制约了现有生产采区生产和未来三水平建设。123地面生产系统（一）原煤生产系统丁、戊组原煤采用8T扇型闸门底卸式箕斗装载，通过绞车提升至井口卸载标高卸入箕斗受煤仓，通过仓下K4型给煤机入胶带输送机到跨线方型煤仓上筛分楼，对原煤进行筛分，50MM级检矸破碎后由胶带输送机将混煤卸入15M容量300T的跨线圆型煤仓计量外运。50MM级煤块入方型煤仓。储煤场堆储量为30000T（堆储丁、戊组煤），采用推土机疏散，胶带输送机返煤。己组煤通过320M标高的大倾角皮带斜井（B1000MM）通道地面。（二）、井下运输运输该矿井交通方便，有矿区铁路，公路与外界相通。十矿三水平井下皮带运输涉及三条皮带A、大皮带斜井皮带输送机运输能力校核。B、三水平戊组皮带下山钢绳芯胶带运输机选型计算。C、三水平己组皮带下山钢绳芯胶带运输机选型计算。通过计算现有的大皮带斜井运输能力满足120万T/A；三水平戊组皮带下山选用钢绳芯胶带运输机带宽为1000MM，电动机YB355M24,N250KW,共3台,减速机DCY400315,共3台；三水平己组皮带下山选用钢绳牵引胶带运输机带宽为1000MM，选用两台500KW直流防爆电动机。（三）矸石排放系统北二进风井井筒及三水平最下部工程产生的矸石可用于填沟，全部从北二进风井提升至地面。其排放系统为由北一进风井将矸石由罐笼提升至地面，经翻车机、矸石仓，装入矸石卸载车，再由绞车牵引至矸石山排放（即北一风井排矸系统）。第二章井下变电所配电点位置的确定21井下中央变电所位置的确定由于矿务局十矿属于大型矿井，分为140和320两个水平面，所以供电系统也较为庞大及复杂，且重要的部分在320水平面。本设计以320中央变电所为例。320井下中央变电所位置设在320井底车场靠近副井井底，靠近负荷中心，并与中央水泵房相邻。变电所的通风良好，地质条件好。22采区变电所位置的确定十矿320采区变电所较多，本设计以己四上部采区变电所为例。己四采区变电所位置设在负载中心，以便减少底压线路长度和电压损失，保证采区设备的供电质量。其地质条件好，顶底板稳定。变电所内通风良好。23移动变电所位置的确定移动变电站设在距工作面100M150M的巷道中。当下一个工作面尚未开采，而其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经过联络巷、运输巷向上工作面供电。24工作面配电点位置的确定回采工作面配电点设在工作面50M70M处的巷道中；掘进工作面配电点设在掘进头80M100M，配电点至掘进设备的电缆长度不超过100M。在电缆分叉设有配电点，此配电点在巷道交汇处附近。压入式局部扇风机和启动装置安装在进风巷道中。第三章井下供电系统的确定31井下电压等级的确定1井下高压为6KV2低压为1140V、660V，固定照明为127V32井下中央变电所的拟定321高压供电系统的拟定（一）电源回路及母线段数的确定320井下中央变电所采用双回路。当其中任一回路停止供电时，其余回路可以担负全负荷供电。320中央变电所的高压母线采用单母线分段。各段母线之间设置分段联络开关，母线分列运行。（二）配出线接线及回路的确定井下主排水泵（1泵）和（2泵、3泵）采用了双回路，分别接在4和7、3配电盘。10、9配电盘分别引向采区变电所，通过高爆开关分别向“己四中部、东区戊轨下山、己四上部、通排一回路”变电所供电。“己四中部、己四上部”采用双回路供电。6配电盘引向中区戊轨绞车房配电点。322低压供电系统的拟定由于井底水泵、硅整流需用双回路，特设两台变压器接在8、5配电盘。当其中一台停止供电时，另一台担负排水、生产、照明等全部用电。两台变压器的低压侧设有低压总开关（35235、35270），并设检漏继电器。低压侧的用电负荷分配如下变压器11硅整流、1井底水泵、井口信号照明、变电所室内照明。变压器22硅整流、2井底水泵、火药库及东大巷照明、瓦斯监测电源、检修泵站。另外根据需要，分接4水泵，由低压开关（35334）控制。33己四采区变电所供电系统的拟定331高压供电系统的拟定由于己四采区是综合机械化采煤且有排水设备，需采用双电源近线。两回路电源同时供电，母线分段并设联络开关，正常分列运行。332低压供电系统的拟定采区内的用电设备根据电压等级、生产环节和安装地点的不同进行了分组，各组分开供电。分组供电还考虑到用电负荷的大小、巷道布置情况和电缆敷设的线路等等。各组用电负荷分配情况如下4高爆开关引向24060风巷配电点。6高爆开关通过1变压器（矿用隔爆型干式变压器KBSG）供电，并设低压总开关（35560）及检漏继电器（JYB2A）。该组用电负荷分配如下己四运输机检修通道（28KW）、24060风巷（2X30KW），另外备用一台。8高爆开关由2变电所（矿用隔爆型干式变压器KBSG）通过开关（40008）向己四总机巷四部供电（4X40KW）。10高爆开关由3变电所（矿用隔爆型干式变压器KBSG）通过开关（40010）向己四总机巷三部供电（4X40KW），并设检漏继电器（JYB2C）。9高爆开关通过4变压器（矿用隔爆型干式变压器KBSG）供电，并设低压总开关（35571）及检漏继电器（JYB2A）。该组用电负荷分配如下己四运输机检修通道（28KW）、24060风巷（2X30KW）、320水仓水泵及南大巷照明（30KW4KVA）、24020机巷一部（3X40KW）、320新充电房（4X90A）、变电所水泵（5KW）、24060风巷配电点监测电源（05KW）、变电所室内照明（4KVA20W）。7高爆开关通过5变压器（矿用隔爆型干式变压器KBSG）供电，并设低压总开关（40018）及检漏继电器（JYB2C）。该组用电负荷分配如下己四总机巷二部（3X40KW）、320充电房及照明（2X90A4KVA）。5高爆开关引向己四轨道绞车房配电点。3高爆开关引向采区。设置6变压器和7变压器（矿用隔爆型移动变压器KSGZY向采区供电。6变压器支路上设有总开关（4000、型号KBZ40，并设检漏继电器（JYB2C）。其负荷分配如下24070机巷转载机（2X40KW）、24070机巷运输机（24X40KW）。7变压器支路上设有总开关（4001、型号KBZ40），并设检漏继电器（JYBC）。其负荷分配如下采煤机（150KW）、运输机（220KW）泵站（2X75KW）。图31井下供电系统图第四章负荷统计与变压器的选择41需用系数法统计负荷由于采区变电所的负荷比较多，现将各变压器的配电干线负荷列表如下表设备台数设备容量/KW计算负荷工作电流A线路号负荷名称安装台数工作台数安装容量工作容量额定电压V需用系数KDE功率因数COSTAN有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA额定实际24060风巷226060660V08080648288559869489运输机检修通道112828660V0808062241344261232228524070风巷掘进机11145145660V0707102101510353145166714586干线负荷2332331719145772271267721758总机巷四部44160160660V07071021121142416018414010总机巷三部44160160660V070710211211424160184140己四采区变电所的总负荷统计24060风巷226060660V08080648288559869489运输机检修通道（备）1128KW28KW660V0808062241344261232228524070风巷226060660V08080648288559869489320水仓水泵1130KW30KW660V085080625515329734526南大巷照明4KVA24020机巷33120120660V0707102848568120138105320新充电房449090变电所水泵115KW5KW660V085080642446657541风巷配电点监测电源05KW05变电所室内照明4KVA9干线负荷3033032324174423009443833457总机巷二部33120120660V0707102848568120138105320充电房及照明224KVA90A907干线负荷120120848568124228195转载机228080660V0707102565712809270机巷运输机44160160660V070710211211424160181140干线负荷24024016817136240273210采煤机11150KW150KW1140V0707102105107114998100576运输机11220KW220KW1140V07071021541570815708147795泵站2115075KW1140V0808066036699750253543干线负荷52044531930018377032978191设备台数设备容量/KW计算负荷工作电流/A线路号负荷名称安装台数工作台数安装容量工作容量额定电压/V需用系数KDE功率因数COSTAN有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA额定实际6干线负荷23323317191457722712677217558总机巷四部44160160660V07071021121142416018414010总机巷三部44160160660V0707102112114241601841409干线负荷1551551141033816217831132表42己四采区变电所的总负荷统计注备用设备没有计入。KSKSPKSQ1。320中央变电所负荷统计7干线负荷120120848568124228195干线负荷240240168171362402732103干线负荷520445319300183770329781915轨道绞车房21500250660V0707102175178525428752222424060风巷配电点1551141033816217831132负荷总计1918136991316718661187813522计算总负荷191813701316718661设备台数设备容量/KW计算负荷线路号负荷名称安装台数工作台数安装容量工作容量额定电压/V需用系数KDE功率因数COSTAN有功功率KW无功功率KVAR视在功率KVA计算电流41泵1168068060000850806578346867464866中区戊轨绞车房215002506600707102175178525422222硅整流4490井底水泵117575660080806637538257434658干线负荷7575637538258234155己四中部变电所223101820177022551973南石门变电所1980141013781980173210东区戊轨下山变电所3220284528043994349442变压器的选择421采区变电所变压器的选择选择了矿用隔爆型干式变压器。由于各支路采用单变压器供电，根据SNT115125SAC；SNT变压器的额定容量，KVA；SAC变压器二次负荷的计算容量，KVA；各支路的变压器分别选择如下6SAC227KVA；选择KBSG315/6型变压器；8、10SAC160KVA；选择KBSG200/6型变压器；9SAC30094KVA；选择KBSG500/6型变压器；7SAC124KVA；选择KBSG200/6型变压器；3由于采面的电压等级不同，需设两台变压器分别供电；变压器1SAC240KVA；选择KBSGZY315/6矿用隔爆型移动变电站；己四上部变电所21918137013167186611352干线负荷94287445726871009585519通排一回路变电所1888129012401789156572泵1168068060000850806578346867464864泵117575660085080663753825743465硅整流14490火药库东西大巷照明4瓦斯监测电源0505井底水泵11757566008080663753825743465检修泵站11303066008080624144282455干线负荷180152911812244533泵116806806000085080657834686746486正常排水时总负荷12351957790871293510673最大排水时总负荷13861108609857114423610932最大排水时计算负荷103179364313933变压器2SAC37703KVA；选择KBSGZY500/6矿用隔爆型移动变电站；424060风巷配电点（略）；5己四绞车房配电点（略）；各变压器的技术数据如下422中央变电所变压器的选择选择矿用一般型变压器。根据SNT（115125）SAC；8SAC8234KVA，选择KS7200/6变压器；5SAC1812KVA，选择KS7250/6变压器；变压器的技术数据如下43井下高压负荷的计算将变压器二次侧低压计算负荷与变压器的电力损耗相加求出变压器一次侧的高压负荷，然后将各高压负荷汇总后求出总负荷。1）变压器的有功功率损耗由两部分组成一部分为铁损；一部分为铜损。变压器的铜损与变压器的负荷率的平方成正比，计算公式如下PTPITPNT2式中PT变压器的有功功率的损耗，KW；PIT变压器在额定电压时的空载损耗，KW；PNT变压器在额定负荷时的短路损耗，KW；变压器的负荷率，它等于变压器的实际负荷容量与其额定容量的比值。2）变压器的无功功率损耗也由两部分组成一部分是变压器空载时的无功功率损耗；一部分是变压器带负荷时的无功功率损耗。计算公式如下额定电压KV额定损耗W外形尺寸M型号额定容量KVA高压低压空载短路阻抗电压空载电流连接组重量T长宽高KS7200/620060693/045403400424103147105124KS7250/625060693/046404000424Y,Y0Y,D11115145091137QTQITQNT2I0/100SNTUS/100SNT2式中QT变压器的无功功率损耗，KW；表44变压器的技术数据QIT变压器空载的无功功率损耗，KW；QNT变压器额定负荷时的无功功率损耗，KW；I0变压器的空载电流百分数；US变压器的短路电压百分数，即阻抗电压；SNT变压器的额定容量，KW。各变压器的技术数据查、。计算采区变电所各变压器的电力损耗。采区变电所各变压器高压侧计算负荷P高P低PT；Q高Q低QT；S高6P高P低PT1711KW254KW17364KW；Q高Q低QT14577KVAR144KVAR15017KVAR；S高229569KVA同理，求出8S高168765KVA；10S高168765KVA；9S高168024KVA；7S高126935KVA；3S1高252813KVA；S2高45543KVA；S总1570301KVA注计算采区变电所的总负荷应将4、5高压侧的负荷和S总相加。计算中央变电所各变压器的电力损耗求出8S高7942KVA；P2高高高Q2高高高5S高186084KVA；S总265504KVA；注计算320中央变电所的总负荷应将各线路的总负荷相加。S总是8、5带变压器的电力损耗的总负荷。表45变压器的技术数据额定损耗W负荷容量/额定容量线路号变压器型号空载短路阻抗电压空载电流PT/KWQT/KVAR8KS7200/654034004240411936145KS7250/664040004240723521118173642高150172P2高高高Q2高高高第五章电缆的选择51低压电缆的选择511低压电缆型号的选择电缆的型号主要根据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选的型号必须符合煤矿安全规程的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定（1）从启动器到电动机的电缆一律采用不延燃橡套电缆。（2）固定敷设的应采用铠装铅包纸绝缘电缆或铠装聚氯乙烯绝缘电缆，也可采用不延燃橡套电缆。（3）采区低压电缆严禁采用铝芯。（4）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。（5）固定敷设的照明，通信和控制用电缆，应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆；对于半固定敷设的电缆，为了移动方便一般选用不延燃橡套电缆。512电缆的芯线数目的确定（1）动力用的纸绝缘铠装电缆选三芯电缆。（2）动力用的橡套电缆，当控制按钮不在工作机械上时，一般采用四芯电缆。（3）信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留有备用芯线。（4）电缆的接地芯线除用作监测接地回路外，不得作其他用途。513电缆长度的确定由于电缆有一定柔性，敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按其公式计算。即LKINLTO（51）式中LIN电缆敷设路径的长度，MKTO电缆增长系数，橡套电缆取11，铠装电缆取105。514低压电缆主芯线截面的选择选择低压电缆主芯线的截面时，从启动器到采掘运设备的支线电缆，一般按机械强度初选，按允许持续电流效验后确定。选择干线电缆主芯线截面时，如果干线电缆不长，应该先按电缆的允许持续电流初选；当干线电流较长时，应先按正常时的允许电压初选；然后再其他条件效核。52高压电缆的选择521高压电缆型号的确定高压电缆的型号应按以下原则确定（1）固定敷设的敷设电缆应选用铠装电缆。（2）中央变电所至采区变电所的电缆可采用铝芯电缆，其他地点必须采用铜芯电缆。（3）移动变电站必须采用监视型屏蔽电缆。（4）井下严禁使用铝包电缆。（5）电缆应带有供保护接地用的足够的截面的导体。522高压电缆芯数的确定铅包铠装电力电缆可采用三芯，没有铅包及铠装层的电力电缆最少应为四芯电缆。523高压电缆长度的确定其长度按式（51）计算电缆中间有接头时，应在电缆的两头各留8M10M的裕量。524高压电缆主芯线截面的选择高压电缆主芯线截面应按下述条件进行选择（1）按正常工作时的经济电流密度选择。（2）按允许持续电流选择。（3）按电缆首端的最大三相短路电流效验其热稳定。（4）按正常和故障状态时，分别效验电压损失。根据以上原则，将各种电缆的选择结果列表如下表51电缆的选择结果其他线路电缆的选择方法大致相同，都不再一一计算了。电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路的电压损失两部分。计算电压损失时，均看成是一个电阻和电感的串联电路。电缆的选择结果负荷情况选择计算情况电缆编号型号主芯线截面/MM2长度/M负荷名称ICA/AIMN/A机械强度要求截面MM2长时允许电流/A经济截面MM2电缆的电压损失/V1、2UYP1KV3X161X1016131025853UYP1KV3X251X1625810251134、5UYP1KV3X351X163560024070机巷转载机75138486UYP1KV3X951X50955机巷转载机、运输机2422507UYPJ36KV3X353X1635150采煤机35501388UYP1KV3X161X101650泵站1625859UYP1KV3X501X1650150运输机14717310UYP1KV3X951X50958022525011UGSP6KV3X2525200采泵运428190312UGSP6KV3X35358006629313UYP1KV3X501X16501014017314UYP1KV3X701X3570600机巷运输机215477UGSP6KV3X3535100123泵6486648664863243计算该段线路的电压损失本级电网的允许电压损失减去其他线路的电压损失减去变压器的电压损失。第六章短路电流的计算为了选择和效验井下高、低压电气设备和电缆，需计算通过该设备的最大三相短路电流。为了整定高、低压开关的保护装置，需计算保护范围内的最小两相短路电流。井下电网的短路，一般属于远点短路，所以可视为无限大电源容量系统。计算短路电流时，短路点一般在变电所的母线上和电缆线路的末端。61井下高压电网的计算图61短路电流计算电路图、等值电路图由于井下高压电网只有一个电压等级，为了简便采用了绝对值计算法。已知十矿井底中央变电所的短路容量为120MVA。绘制短路电流计算电路图和等值电路图。求出，S1点的三相短路电流周期分量有效值I3S1248KA三相次暂态短路电流和短路稳态电流I“3I3SSI3S1248KA三相短路冲击电流及冲击电流有效值I3IM255I“3558KAI3IM152I“3377KA三相短路容量S3S12706MVAS2点的三相短路电流周期分量有效值I3S2185KA三相次暂态短路电流和短路稳态电流I“3I3SSI3S2185KA三相短路冲击电流及冲击电流有效值I3IM255I“3472KAI3IM152I“3281KA三相短路容量S3S220186MVAS3点的三相短路电流周期分量有效值I3S317KA三相次暂态短路电流和短路稳态电流I“3I3SSI3S317KA三相短路冲击电流及冲击电流有效值I3IM255I“3433KAI3IM152I“32584KA三相短路容量S3S31855MVA62井下低压电网计算短路电流低压电缆电阻值相对电抗值较大，电阻值不允许忽略。母线、自动馈电开关的过流线圈、开关触电电阻均可不计。电缆线路中的电容可不考虑。对于千伏级低压电网，高压侧阻抗一般不应忽略。井下低压电网短路电缆的计算有公式法和图表法两种。其中，图表法计算简单、方便、省时，易采用。绘制井下低压电网短路计算图图62井下低压电网短路计算图查表计算各短路点的短路参数，制表如下表61短路点的短路参数表第七章电气设备的选择三相短路两相短路短路计算点I/KA、ISS/KA、IS/KAS/MAVIIM/KAIIM/KAI/KA、ISS/KA、IS/KAS/MAVIIM/KAIIM/KAS16301756416068957854576550139158295S2418887041067963663627753892495513S36169740515731937753426412136228120S46077729415496923752636317134218000S516812018428725551456174737132213S609381126239214260812097420711234S715921911406024201379165635162096S808961075228513620776093119791180S92933609674794458254527964773861S1026305466670739982278473458093463S1132376728825449202803582671484261S1229806194759945302581536465823923S1332376728825449202803582671484261S142554530865133882221245975641336271按使用场所选择电气设备的类型井下电气设备类型的选择应符合煤矿安全规程的规定。十矿属于高瓦斯矿井，对于高、低压电机和电气设备、照明灯具、通讯、自动化装置在瓦斯喷出的区域采用矿用隔爆型。井底车场、总进风巷的高、低压电机电气设备可采用矿用一般型。总回风巷、采区进风巷、采区回风巷及工作面必须采用矿用隔爆型电气设备。72高压配电箱的选择根据额定电压选择时，所选电气设备的额定电压应不低于所在电网的额定电压。电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时工作电流。还有根据开关电气断流能力和电气设备的短路稳定性来根据本矿的实际情况，选择GFW1矿用一般型高压配电箱和矿用隔爆型高压真空配电箱BGP66型。其技术数据如下表71GFW1高压配电箱、高压真空配电箱BGP66型技术数据73低压电气设备的选择关选择低压电气设备的额定电压应不小于所在电网的额定电压。电气设备的额定电流不小于其所控制线路的最大长时工作电流；开设备的极限分断电流外形尺寸/M型号额定电压/KV最高工作电压/KV额定电流/A额定断流容量/MAV额定断开电流/KA极限通过电流/KA峰值/有效值热稳定电流/KA保护装置种类断路器类型操作机构布置方式长宽高GFW16694001009725/156（10S）过载、短路、失压多油CS靠墙1115233固有分断时间/SBGP666694001001025/15102S过载、短路、失压、监视、过压02115813561344应不小于通过该设备的最大三相短路电流。选择时所用公式与高压配电箱相同。低压电气设备的型号、技术数据列表如下表72矿用隔爆型电开关技术数据外形尺寸/MM电缆外径/MM编号型号额定电压/V额定电流/A最大分断能力/KA全部分断时间/S动力控制保护装置种类开关类型质量/KG长宽高202DW80200200203205206DW80315660/3803157/155222短路、（漏电）空气620490780207102104106107KBZ400/11401140/66040075003323714521过载、短路、欠压（漏电真空190700480420表73矿用隔爆型磁力启动器技术数据注QC83225隔爆型磁力启动器的保护装置种类JR9过载、失压、短路。JDB过载、失压、短路、断相、漏电闭锁、联控。检漏继电器的选择根据电网的额定电压选择即可。选择型号为JY82和JJKB30。第八章保护装置的整定计算电缆外径/MM外形尺寸/MM控制电动机最大功率/KW编号型号额定电压/V额定电流/A通断能力/A极限分断能力/A660V1140V动力控制保护装置种类开关类型质量/KG长宽高201204QC83225660225200045001504519真空150680515765101103105FYQC300G1140,66030024004500230400过载,短路,失压,漏电,漏电闭锁,程控,联控真空50099675083581井下对保护装置的要求为了可靠地切除短路故障，应设有后备保护。在井下供电系统中，一般都以前一级线路始端的短路保护作为后备保护。在煤矿井下按防火的要求，采用瞬时动作的短路保护装置。短路保护装置还应有足够的灵敏度，以便将短路故障迅速可靠地切除。所以井下对短路保护装置的要求主要是可靠性、速动性和灵敏性，在保证这些要求的基础上尽量实现有选择性地动作。过负荷保护装置应能正确反映负荷电流的大小，并按被保护设备允许的过负荷时间延迟动作。当在负荷电流大于被保护设备的额定电流，时间达到允许过负荷时间时，使开关跳闸切断电源；当在允许过负荷时间内，负荷电流又下降到被保护设备的额定电流以内时，过负荷保护装置应能可靠地返回。电动机的断相保护应能区别过负荷和断相两种不同的运行状态，当为断相故障时，应加快动作时间，使断相保护装置迅速动作。82低压系统保护装置的整定计算821低压熔断器的选择当低压开关选定以后，开关中熔断器的型号需选择熔断器的额定电流，并效验熔断器的分断能力。和额定电压即已确定，在此只822继电器及电子保护装置的整定计算热继电器和长延时反时限电子保护装置可作为过负荷保护。过负荷保护的整定值应保证当被保护设备的实际工作电流大于其额定电流时，按保护的动作特征性延时动作，保护的动作特征应略低于设备的允许过载特性；过负荷保护装置6倍电流整定值的可返回时间应大于电动机的实际启动时间。电磁式过流继电器、限流热继电器的电磁元件和瞬时动作的电子式保护装置可作为短路保护。短路保护的整定值应保证被保护线路正常工作时不动作，保护范围内发生短路时迅速动作。部分保护装置短路保护的整定值过负荷保护的整定值有关，因此先整定过负荷保护再整定短路保护。按以上原则将低压电气设备的整定值列表如下表81低压电气设备的整定值列表83高压配电箱保护装置的整定计算表82高压配电箱保护装置的整定表电气设备过负荷短路灵敏度整定情况编号设备型号IOPO/AIN/AIOPS/AINST/AKR型号2SA位置整定范围/A1SA位置及过载保护整定值/A2019292720552163155110位置6、整定值90204QC832251811811100108619JDB2252110220位置8、整定值180过载保护动作特征10倍整定电流时不动作；12倍整定电流时5MINT20MIN15倍电流时1MINT3MIN60倍整定电流时8ST16S短路保护动作值8倍与10倍过载保护整定值编号设备型号IOPO/AIN/AIOPS/AINST/AKR粗调开关整定范围/A细调开关位置及过载保护整定值/A101100510058046034380160位置3、过载保护整定值104A10314714711528822880160位置8、过载保护整定值144A105FYQC300G5025502538430158754080位置2、过载保护整定值48A过载整定倍数11115125156810动作时间不动作55MIN11MIN33MIN66MIN25MIN5S35S2S短路保护动作值6倍、8倍、10倍过载保护整定值，瞬时动作过载保护短路保护编号设备型号IOPO/AI2NTIOPS/AINST/AKR整定范围/A整定值/A动作时间2072624262411781086673001200107KBZ400/1140253225321033882373001200瞬时动作过负荷保护短路保护灵敏度整定情况设备IOPO/AI1NT/AIOPS/AKR允许的最大整定值/A配电装置的额定电流/A过电流继电器尚能保护两相短路电流最大整定值/A过电流继电器指针所指刻度变压器128928917951953变压器2481481175329325220024051、2、3泵113311338164第九章井下保护接地系统91井下保护接地系统的装设原则井下保护接地系统由主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。根据煤矿安全规程、矿山电力装置设计规范、矿井保护接地装置的安装、检查、测定工作细则的要求，保护接地系统应遵循下述原则（1）36V以上的由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、架构等，都必须有保护接地。铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆和塑料电缆的接地芯线等均须接地。（2）所有需要接地的电气设备，均应通过其专用的连接导线直接与接地网（接地母线或辅助接地母线）或铠装电缆的金属铠装层、铅护套相连结，禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。（3）所有必须接地的设备和局部接地装置，都应同进行接地极结成一个总接地网。从井上独立的供电分区，如果不能同主接地极连接时，可单独在井下或井上设置分区的主接地极，形成一个分区接地网。但其总接地网的接地电阻应满足要求。（4）主接地极应在主、副水仓中各设一快。矿井有几个水平时，每个水平的总接地网都要与主、副水仓中的主接地极连接。（5）每个装有电气设备的硐室和配电点应设置辅助接地母线。（6）下列地点应装设局部接地极A每个装有电气设备的硐室；B每个（套）单独装设的高压电气设备；C每个低压配电点，如果采煤工作面的机巷、回风巷和掘进巷道内无低压配电点时上述巷道内至少应分别设置一个局部接地极；D连接动力铠装电缆的每个接线盒。（7）电缆的接地芯线，除了用作监测跌宕回路外，不能兼作其他用途。92井下对保护接地装置的要求（1）主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不小于075M2，厚度不小于5MM。（2）设置在水沟中的局部接地极应用，面积不小于06M2、厚度不小于3MM的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处；设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35MM、长度不小于15M的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5MM的透眼，并垂直埋于地下。（3）连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50MM2的裸铜线、截面不小于100MM2的镀锌铁线或厚度不小于4MM、截面不小于100MM2的扁钢。（4）电气设备外壳同接地母线或局部接地极的连接，电缆接线盒两头的铠装、铅皮的连接，应用截面不小于25MM2的裸铜线、截面不小于50MM2的镀锌铁线或厚度不小于4MM、截面不小于50MM2的扁钢。低于或等于127V电气设备的连接导线和接地导线，可采用截面不小于6MM2的裸铜线。（5）禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、接地导线和连接导线。（6）电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。采用屏蔽电缆，用于本质安全回路，不受此限。93保护接地装置的安装和连接（1）安装主接地极时，应保证接地母线和主接地极连接处不承受较大拉力，并应设有便于取出之接地极进行检查的牵引装置。接地母线和主接地极采用焊接连接。（2）局部接地极应平放于水沟深处，钻眼钢管必须垂直埋设于潮湿的地下，地下部分不小于15M，第表部分应留有100MM以上的焊接长度。接地导线和局部接地极采用焊接连接。（3）接地导线与接地母线（或辅助接地母线）的连接最好也用焊接。无条件时，可用直径不小于10MM的镀锌螺栓加防松装置（弹簧垫、双帽）拧紧连接，连接处镀锡或镀锌。（4）固定电气设备与连接导线采用螺栓连接。移动电气设备的接地是利用橡套电缆的接地芯线实现的。接地芯线和接地端子相连时，务必使接地芯线比主芯线常一些，以免接地芯线承受机械拉力。（5）电缆