煤矿井下中央变电所供电系统设计

摘要摘 要长期以来，煤矿井下一般低压采用660V供电，因此煤矿井下中央变电所低压供电系统也是以660V的用电设备为主。煤矿井下中央变电所低压供电系统的设计涉及到很多低压电气设备的选择以及井下防爆措施的设置，比地面的变电所设计更加复杂一点，需要考虑的方面也更多一点。井下中央变电所低压系统的主要负荷有水泵、电机车系统、上仓胶带输送机以及其它一些用电设备。设计的主要内容包括画出变电所的主接线图、选择低压供电系统的电气设备和短路电流计算三部分。这三部分是相辅相成的，画出变电所的主接线图方便我们进行短路电流的计算，算出各段线路的短路电流也方便进行电气设备的选择和校验。本设计以某矿井为例，对中央变电所高压供电系统进行设计。在设计过程中，主要进行了短路电流计算和高压开关柜，低压馈电柜的选择等等。针对不同的负荷，设备的型号和参数有所不同，比如线路中电流互感器的型号相同，但是在不同线路中，电流互感器的变比会有所区别。对于这些电气设备的选择，本文根据这些设备的负荷容量、短路电流来选择合适的设备。关键词：低压供电系统,井下中央变电所,短路电流 I 目录ABSTRACTFor 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 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 the explosion. So, in my opinion, compared with the design of the supply power upon the ground, the design under the well of the coal mine is more complex.The main load of the low voltage system includes water pump, traffic system, 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.We take one 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 transformer 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 choosing the electric facilities, we choose proper sets according to the capacity of the load and the electric current of short circuit.Key words: low voltage system of power supply, the main substation in the well, Electric current of short circuit目录1 概述11.1 课题研究的背景和意义11.2 课题研究的主要内容11.3 原始资料11.3.1 煤矿情况简介11.3.2 负荷资料22 负荷计算及变压器选择32.1 井下负荷计算32.1.1 井下负荷的计算方法32.1.2 井下负荷的计算42.2 无功功率补偿72.3 变压器的选择原则92.3.1 变电所变压器容量计算92.3.2 变压器台数的确定102.3.3 变压器型号的确定102.4 本矿变压器选择113 井下变电所主接线设计133.1 井下供电设计有关规定133.2 主接线的拟定143.3 中央变电所位置的确定153.4 对井下供电设计的要求164 电缆选择184.1 选择原则184.2 选择步骤184.3 井下电缆的选择计算244.3.1高压电缆的选择254.3.2 采区低压动力电缆的选择与校验275 短路电流计算325.1 短路电流计算选择325.2 计算短路电流的目的335.3 三相短路电流的计算方法335.3.1 电源为无限容量时的短路电流计算335.3.2 电源为有限容量时的短路电流计算345.4 短路电流计算355.4.1高压电网短路电流计算355.4.2低压电网短路电流的计算366 井下电气设备的选择406.1 井下高压开关选择406.1.1 选择原则406.1.2 选择计算公式及选择条件406.1.3 开关型号确定416.2矿用低压隔爆开关选择425.2.1低压电气设备型号的选择425.2.2低压电气设备电气参数的选择436.3磁力起动器的选择437 保护措施467.1 接地保护措施467.2漏电保护措施467.2.1 变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施467.2.2对低压电网漏电保护的要求477.3中央变电所的防火措施477.3.1对采区变电所硐室的要求477.3.2对设备布置的要求48总结与展望49致谢50参考文献51附录A 井下保护接地网示意图52附录B 井下主接线图53 概述1 概述1.1 课题研究的背景和意义 电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。电能是现代工业生产的主要能源和动力,随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型，集约型，高效型。通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可能地提高变电站的可靠性，尽可能地使变电站的灵活性提高，尽可能地提高经济性。 凡是矿井进入井筒的供电设备与供电电缆所组成的供电网络，均为井下供电系统。井下供电系统一般由井下电缆、各水平的主变电所、采区变电所、隔爆移动变电站、采区配电点及各类供配电电缆等组成。 井下供电设计由井下主变电所和采区供电设计组成。此次是主变电所的设计，其包括拟定井下主变电所供电系统。计算与选择井下主变电所动力变压器和高压配电装置。井下设计的目的是应用煤矿井下供电理论知识具体解决井下供电的技术问题，学会查阅技术资料和各种文献的方法，培养计算、绘制图表、编写技术文献的能力，掌握井下供电设计的技术经济政策及安全规程的规定，完成井下供电设计的内容。1.2 课题研究的主要内容1) 负荷计算及变压器的选择;2) 电气主接线的设计;3) 井下电缆的选择;4) 短路电流计算;5) 井下电气设备选择;6) 井下保护措施。1.3 原始资料 1.3.1 煤矿情况简介地质储量1000万吨；矿井生产能力：设计能力100万t/年，实际数105万t/年；年工作日：300天，日工作小时：24小时；井下供电由地面35kV变电站6kV母线、段双回路供给，6kV直接下井。变电站6kV侧611#、612#开关经两趟MYJV22-6/10-395 型矿用电缆沿主斜井敷设至井下中央变电所，中央变电所内6kV单母线分段，所内设250kVA变压器两台，0.69kV双回路供中央水泵房；6kV电源供各采区变电所。各变电所负责向井下其它电气设备、照明等用电设备供电。井下动力电压等级为6、1.14、0.66kV，照明、信号及煤电钻均为127V。采区变电所两路电源均来自中央变电所，电缆型号为MYJV22-6-395，总长一万多米电缆，做采区主供电源。1.3.2 负荷资料 负荷分类及定义 1) 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏,且难以挽回,带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。2) 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。3）三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回路供电。 本设计负荷分析煤矿变：煤矿变负责向煤矿供电，煤矿大部分是井下作业，例如：煤矿工人从矿井中的进出等等，中断供电将造成人身伤亡和重大设备损坏，带来较大的经济损失，所以应属一级负荷。2 负荷为计算及变压器选择2 负荷计算及变压器选择2.1井下负荷计算井下中央变电所，是全矿井下的供电中心，接受从地面变电所送来的高压电能之后，向采区变电所及主排水泵的电动机供电，通过降压后供给井底车场附近的低压动力设备、照明及电机车的变流设备等用电。井下中央变电所变压器的容量、台数取决于由该变电所供电的用电设备负荷。煤矿井下的机电设备，由于井下工作条件比较复杂，使其负荷变化较大，而且对矿井不同的采煤方法、机械化程度、供电接线方式，其总负荷也是各不相同的。因此，要想准确地计算井下低压供电系统的负荷是十分困难的。我这里采用的方法是当前广泛被采用的需用系数法估算井下变电所容量，根据此计算容量大小选择变压器容量和台数。2.1.1 井下负荷的计算方法根据井下用电设备布置及用电设备的单台容量可大致确定此设计设置一个井下变电所（两台变压器）即可。井下采区负荷按下式进行计算 式（2.1）式中, S所计算的电力负荷总的视在功率，KVA； 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW； 参加计算的所有电力负荷的平均功率因数；Kr需用系数，其数值有以下方法计算：1)综合机械化采煤工作面需用系数计算 式 (2.2)式中, 容量最大的那台电动机额定功率，kW； 工作面用电设备的额定功率之和，kW。2）普通机械化采煤工作面需用系数计算 式 (2.3)井下井底车场等负荷，可按式（2.1）计算。其所取的各用电设备的需用系数及平均功率因数见下表所示。可以较正确计算出用电功率的设备，如提升机、水泵、空压机、通风机及大型胶带输送机等的电力负荷，应取其计算负荷。其井下用电设备的需用系数及平均功率因数如表2.1所示。表2.1 井下用电设备的需用系数及平均功率因数表井下负荷名称需用系数Kr平均功率因数备注一般机械化工作面炮采工作面（缓倾斜煤层）炮采工作面（急倾斜煤层）掘进工作面输送机井底车场：无主排水设备有主排水设备0.4-0.50.5-0.60.3-0.40.50.6-0.70.75-0.850.6-0.70.60.70.60.70.70.8Kr值按式（2-2,2-3）计算井下总负荷的计算，考虑到负荷变化较大的采区与负荷较稳定的主排水泵等井下固定设备的区别，为更接近实际，按下式（2.4） 式 (2.4) 式中, 井下总负荷的视在功率，KVA；井下各用电设备计算负荷的视在功率之和，KVA； 井下主排水泵计算功率之和，kW； 井下主排水泵的加权平均功率因数；井下主排水泵的同时系数，只有排水设备时取1，有其他固定设备时取0.9-0.95；同时系数。井下总负荷的功率因数应按式（2.4）的复数计算，即有功功率和无功功率分别相加后，可求得总负荷的功率因数。2.1.2 井下负荷的计算使用采区变电所负荷统计，根据采区开拓、开采方法、系统的运行方式、负荷原则首先确定每台变压器担负的负荷进行负荷统计。用需要系数法统计：由于工作条件的变化用电设备实际负荷随时都在变化，又由于生产环节的不同，在一组电气设备中，同时工作的实际台数可能小于其总台数。所以每组用电设备总的实际负荷，总是小于该组总的额定负荷。将实际负荷与额定负荷的比值用需用系数表示。采区负荷统计计算采区移动变电站的选择结果及负荷统计如表2.2所示表2.2采区移动变电站的选择结果及负荷统计负荷名称设备台数用电设备额定容量（kw）额定电压U需用系数功率因数计算负荷工作电流备注有功功率/KW无功功率kvar视在功率KVA额定电流A计算电流A工作面设备选一台KBSGZY-800/6型隔爆移动变电站采煤机1170211400.86100.12可弯曲刮板输送机1110211400.8568.62乳化泵14511400.8326.8转载机111011400.8565.5皮带机142211400.8623.52工作面变压器计算负荷79511400.640.7537.6548.5768380变压器损耗3.4922.14工作面计算负荷79511400.680.7541.09551.9772.9874.3顺槽的设备选一台KBSGZY-315/6型隔爆移动变电站可伸缩带式输送机11256600.8632.9调度绞车311.436600.8712.9回柱绞车1176600.8519喷雾泵站1306600.8431.24煤电钻11.26600.833.2顺槽变压器 计算207.46600.760.7157.6160.7225.1196.8变压器损耗1.689.5顺槽的计算负荷207.46600.760.7159.3162.7227.521.91#综采工作面负荷计算1002.46000700.6714.41000.4896.21#综采工作面计算负荷1002.460000.690.7700.6714.41000.4896.2由式 可求出需用系数，根据需用系数即可求出成组负荷 称之为计算负荷,其计算公式为： 式（2.5） 式中, 成组负荷的计算功率，KW； 成组负荷的需用系数成组负荷的计算： 第一组： 第二组： 井下中央变电站负荷统计如表2.3同样可以算出井下中央变电所的井底车场低压动力计算负荷的视在功率 为2.2无功功率补偿2.2.1无功功率补偿的意义功率因数低是功功率大的表现，系统中无功功率大会造成如下影响： 使变配电设备的容量增加 在电压一定时，功率因数越小，即无功分量越大，则电流越大。若要承受大的电流，系统电气设备的容量必然要加大，这就会增加系统成本，使电气设备利用率降低。 使供配电系统的损耗增加 从供配电系统功率损耗计算式中不难看出通过系统电流增加，系统上的功率损耗也会增加。 使电压损失增加 线路电流越大，电压损失也就越大。 使发电机效率降低负荷名称设备台数设备容量/kw额定电压/v需用系数kde功率因数costan计算负荷安装台数工作台数安装容量工作容量有功功率kw无功功率kvar视在功率kVA计算电流1#泵1168068060000.850.80.6578346.867464.86绞车房215002506600.70.71.02175178.5254222.22#硅整流4490井底水泵1175756600.80.80.663.7538.2574.3465干线负荷757563.7538.2582.34155采1变电所23101820177022551973采2变电所191813701316.71866.113522#泵1168068060000.850.80.6578346.867464.864#泵1175756600.850.80.663.7538.2574.3465硅整流1#4490火药库照明4瓦斯监测电源源0.50.5井底水泵1175756600.80.80.663.7538.2574.3465检修泵站1130306600.80.80.62414.42824.53#泵1168068060000.850.80.6578346.867464.86表2.3井下中央变电所负荷统计系统中负荷对无功功率需求量增大，发电机必须增发相应的无功平衡，这样就降低了发电机的效率。2.2.2无功功率补偿的计算供电部门通常要求0.38kv电能用户的功率因数应达到0.85以上，10kv电能用户的功率因数应达到0.90以上。经计算全矿功率因数14688/。为了减少电能转化的损耗，降低投资，一般采用电力电容器进行补偿。需要电容器容量： 式（2.6） 式中， 补偿电容器的容量，kvar；总有功功率，kW；计算可知，, 选用BWF6.3-120-1型号的并联电容器，额定电压6.3kV,额定容量120kvar。需用电容器的数量：取42个利用电力电容补偿容量为：补偿后变电所总无功功率：补偿后的功率因数：满足要求。2.3变压器的选择原则2.3.1 变电所变压器容量计算采区变电所变压器容量计算公式 式（2.7）式中， 变压器计算容量，kVA； 组间同时系数。井下主变电所变压器容量计算公式 式（2.8）式中， 由变压器供电的设备额定功率之和，kW； 由变压器供电的设备加权平均功率因数；由变压器供电的设备的需用系数。容量的确定根据所选变压器型号和所求变压器计算容量,选出满足下列关系的变压器额定容量即: 2.3.2 变压器台数的确定井下主变电所在一般情况下，是按变压器计算容量选设两台动力变压器分列运行。如果其中一台变压器停止运行时，另一台变压器应能承担100%负荷用电。若主排水设备为低压设备时，则变压器台数的确定应遵循一台变压器停止运行时，其余变压器能保证排出最大涌水量所需要电量的原则。2.3.3 变压器型号的确定在确定变压器型号时，应考虑国产矿用变压器的电压等级和容量，同时应根据巷道断面、运输条件及备用容量等因素，对选用方案进行经济比较，选取最佳方案。 矿用动力变压器目前我国煤矿井下主变电所及采区变电所内使用的动力变压器主要是KSJ及KSJL系列。均为矿用一般型设备，允许安装在无易燃、易爆炸性气体的环境中。矿用隔爆型干式变压器KSG及KSGLZ系列矿用隔爆干式变压器主要用于有易燃及易爆危险的场合，如井下采掘工作面等处。将380V或660V电压降为127V后供照明、信号及手持式电煤钻等设备用电。KSGB矿用隔爆型干式变压器用于有甲烷混合气体和煤尘具有爆炸危险的矿井中，作为煤矿井下综合机械化采掘成套设备的主要供配电装置。使用条件：1） 海拔高度不超过1000m；2） 环境温度不高于40；3） 空气相对湿度不超过95%（25时）；4） 无强烈颠簸震动以及与垂直面的斜度不超过15的环境；5） 无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽。隔爆移动变电站KBSGZY型矿用隔爆千伏级移动变电站是根据我国煤矿井下采煤方式，由炮采及普通机械化采煤逐渐向综合机械化发展的需要而研制的一种成套高档供电设备，该设备即可用于综合机械化采煤工作面，也可在普通机械化660V采区推广。2.4 本矿变压器选择根据变电所变压器的计算容量，选择变压器的型号、容量、台数。 选型：地面高压为35kV、10kV侧的变压器选用普通变压器SL7-1250/35、S9-160/10；6kV侧的井下变压器选用矿用一般型变压器KS9-250/6, 变压器1#供给硅整流、1#井底水泵、井口信号照明、变电所室内照明;变压器2#供给硅整流、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。变压器参数如表2.4型号额定电压（V）额定容量(KVA)联结方式空载电流/%阻抗电压/%损耗（W）一次二次空载短路KS9-250/66000400/690250Yd111.24.55603050表2.4 KS9 变压器技术数据二次侧电压660V以下的变压器选用防爆型干式变压器。井下照明为127V电压供电，变压器设两台防爆型干式变压器。1#移动变电站输出电压为0.692kv,给带式输送机，调度绞车，喷雾机，煤电钻供电。2#移动变电站输出电压为1.2kv，给采煤机，刮板输送机，带式输送机，顺槽转载机，乳化泵供电。选择向工作面供电的移动变电站（2#移动变电站）: wm变压器负载的加权平均功率因数，查表2.2得wm=0.7矿井供电查表选择KBSGZY-800/6型隔爆移动变电站1台，其额定容量Sn.t=800kVA，额定电压为6KV/1.2KV选择向顺槽供电的移动（1#移动变电站）计算方法同上，查表选择KBSGZY-315/6型隔爆移动变电站一台，其额定容量S=315kVA，额定电压为6/0.693KV。变压器的技术参数如表2.51) KBSGZY-800/6型移动变电站的计算移动变电站的负荷率： 产品型号额定容量/kW高压/kV低压/kV联结标号损耗kW空载电流/%短路阻抗/%空载负载KBSGZY-8008006/101.2Yd112.35.21.55.5KBSGZY-3153156/100.693Yd111.32.32.54表2.5移动变电站技术数据移动变电站的有功损耗： 移动变电站的无功率损耗 : =2) KBSGZY-315/6型移动变电站的计算:移动变电站的负荷率： 移动变电站的有功损耗: 移动变电站的无功损耗： 变压器台数的确定：35kV主变压器、地面供电变压器、井下中央变电所的变压器均设为两台。井上部分当任一台变压器故障或需要检修时，能够保证另一台变压器承担起全部负荷。井下任一台变压器停止运行时，其余一台能够保证排出最大涌水量时所需的负荷容量。13 井下变电所主接线设计3 井下变电所主接线设计井下中央变电所是井下供电的枢纽，它担负着向井下设备和采区变电所供电的重要任务，因此，其主接线方式的选择十分重要。3.1 井下供电设计的有关规定 煤矿安全规程中有关规定第408条 对井下各水平中央变（配）电所和主排水泵房的供电线路，不得少于两回路;当任意一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷的供电。主要扇风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回直接由变（配）电所馈出的供电线路；在受条件限制时，其中的一回路，可引自上述同种设备房的配电装置。第409条 井下配电变压器中性点不得直接接地，但专供架线电机车变流设备用的专用变压器不受此限。由地面中性点直接接地的变压器或发电机不得直接向井下供电。第419条 井下电力网的短路电流，不得超过其控制用断路器的井下使用的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。非煤矿用高压油断路器用于井下时，其使用的开断电流不应超过额定值的一半。第420条 井下低压电器设备，严禁用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器，但硐室内的控制器、变压器、整流器、电阻器等不受此限。40kW及以上、启动频繁的低压控制设备，应使用真空接触器。第421条 井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。井下采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装置，或至少应装短路保护装置。低压电动机具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。煤炭工业设计规范有关规定 第723条 在条件适宜时，下井电缆可沿钻孔敷设。淋雨大的井筒，应选用有外护层的铠装电缆。 第724条 井下主变电所一般采用分段单母线。低压变压器一般设两台。当主排水泵为低压时，变压器台数及容量的选择，应在任一台变压器停止运行时，其余仍保持排出最大涌水量所需容量。 第725条 井下主变电所和供综合机械化采煤的采区变（配）电所的高压进出线以及其他采区变电所的高压馈出线，宜有专门的开关柜。煤矿井下供电设计技术规定中有关规定第201条 下列负荷的配电装置，必须由两回或两回以上线路供电，并引自不同的变压器目线段。 1) 井下主排水泵； 2) 兼作矿井主排水泵的井下煤水泵； 3) 暗立井经常升降人员的绞车。第202条 下列负荷的配电装置，必须由两回路供电，并尽量引自不同的变压器母线段。 1) 暗井主提升设备； 1) 主井装载设备； 3) 大巷强力胶带输送机； 4) 供综合机械化采煤的采区变（配）电所； 5) 不兼作矿井主排水泵的井下煤水泵； 6) 井底水窝水泵； 7) 供地面生活、生产及消防用水的井下水源水泵； 8) 井下电机车用的整流设备。第301条 井下电力负荷计算，除能够较精确计算出电动机功率的用电设备，如主排水泵、暗井提升机、大型强力胶带输送机等，取其计算功率外，一般采用需用系数法。第525条 当主排水泵为低压且由井下主变电所供电时，井下主变电所的变压器，至少有两台；当其中一台停止供电时，其余变压器必须能担任最大涌水量时期的排水、生产、照明等全部用电。当主排水泵为高压供电时，主变压器一般为两台。主变压器不论几台，一般为同型号、同容量。第616条 由井下主变电所向采区供电的单回电缆供电线路上串接的采区变电所，不得超过三个。3.2 主接线的拟定 高压系统的供电方式由矿山地面变电所6kV母线引出高压电缆，通过井筒送至井下中央变电所，然后从井下中央变电所引出，经沿巷道敷设的高压电缆送至井下各高压用电设备和采区变电所，形成地面变电所-中央变电所-采区变电所三级高压供电系统。 低压系统的供电方式井底车场附近的低压用电设备，是由设在中央变电所的变压器降压后供给；采区内的低压用电设备的供电由采区变电所降压后供给。采区内综采工作面的低压用电设备，可由采区变电所引出高压电缆，送到置于工作面附近顺槽的移动变电站，降压后供给。 井下中央变电所的主接线井下中央变电所的主接线如图3.1图3.1井下中央变电所主接线图 1）单母线分段接线 中央变电所的高压母线采用单母线分段接线方式，母线段数与下井电缆数对应，各段母线通过高压开关联络。正常时联络开关断开，母线采用分列运行方式；当某条电缆出现故障时，母线联络开关合闸，另一条电缆能够承担井下最大涌水量时的排水负荷。2）运行方式 母线采用分列运行方式3）适用情况 可靠性高，负荷大，对一二级负荷供电。水泵是井下中央变电所的重要负荷，应保证其供电绝对可靠，由于水泵总数中已包括备用水泵，因此，每台水泵可用一条专用电缆供电。水泵，采区用电，低压动力和照明的配电变压器，应均匀分配在各段母线上，防止由于母线故障造成大范围停电，影响安全和生产。3.3 中央变电所位置的确定中央变电所位置选择的原则：尽量位于负荷中心，保证一类负荷主排水泵电动机的供电，通常将中央变电所洞室与水泵房建在一起； 地质条件好，顶、底板稳定，无淋水； 变电所要求通风良好，运输方便； 电缆进出线方便。一般井下中央变电所的位置如图3.2所示。1一主井；2一副井；3一中央变电所；4一水泵房图3.2 井下中央变电所位置根据巷道布置,要使中央变电所能顺利的通过各巷道向整个井下负荷中心(采煤工作面)进行供电。在各采区供电距离合理,线路输送电能安全经济等进行供电.所以把中央变电所布置在井下停车场以供井下各个采区变电所集体供电。3.4 对井下供电设计的要求 井下变电所对电能的要求1）电压允许偏差电压偏差计算公式如下：电压偏差 100%电能质量供电电压允许偏差（GB 1232590）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：a.6KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%7%；b.低压照明用户为+5%10%。2) 三相电压不平衡根据电能质量三相电压允许不平衡度规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的连接点的电压不平衡度能满足规定要求。3) 电网频率电能质量电力系统频率允许偏差（GB/T 155431995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。4) 波形正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。5) 供电可靠性供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。 井下工作工作条件对电气设备的一般要求1）煤矿井下，尤其是采、掘工作面的气体中含有沼气和煤尘等具有爆炸危险的成分，遇有适当条件易引起爆炸事故，因此要求井下电气设备应具有良好的隔爆性能。2）井下工作环境潮湿，有滴水和淋水存在，电器设备容易受潮受腐，因此要求井下电器设备具有良好的防潮和防腐性能。3）井下工作环境经常出现冒顶、片帮及底臌等现象，电器设备容易受到机械损伤，因此要求井下电器设备外壳坚固。4）井下通风条件差，温度较高，散热性差，因此要求电器设备应具有良好的耐热性能。5）井下工作空间狭窄，采掘工作面设备经常要移动，同时启动频繁，变化大，容易产生过负荷运行，因此要求井下电器设备的体积尽量小，应具有较大的过载能力。 对电气设备电气性能的要求1）井下采区进风和回风巷道以及工作面内，不论高压或低压电动机，变压器和控制设备、照明灯具、通讯、信号、自动控制装置及仪表等设备一律采用矿用隔爆型和矿用本质安全型电器设备。2）井下低压电器设备严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的变压器。在工作配电点应用的动力、照明变压器必须采用隔爆型干式变压器。3）井下电器设备不应超过额定值运行。井下电器设备应定期检修，经常保持性能良好。18 电缆选择4 电缆选择4.1 选择原则 1）在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是65，铠装电缆允许温升是80。电缆芯线的实际温升决定于它所流过的负荷电流，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不超过它所允许的负荷电流。 2）正常运行时电缆网络的实际电压损失必须不大于网络所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于其额定电压的95，否则电动机等电气设备将因电压过低而过流，甚至过热而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超过允许值。 3）距离电源最远，容量最大的电动机启动时，因启动电流过大而对电网造成的电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动机启动时是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即进行启动条件校验。4）电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。根据现场工作经验，对不同用电设备要求电缆机械强度的允许截面见表4.1表 4.1 机械强度要求的电缆允许截面用 电 设 备 名 称要求的最小截面() 各种采煤机 可弯曲输送机 一般刮板输送机 回柱绞车 调度绞车 电动装岩机 手持电钻 照明设备3550163510251625461625462545)对于电压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。4.2 选择步骤4.2.1 电缆长度的确定 根据拟定的供电系统，确定系统中各段的电缆长度。在确定电缆长度时，橡套电缆按10余量考虑；铠装电缆按5余量考虑。4.2.2 按允许电压损失计算确定电缆截面辐射式线路电压损失计算低压电网的电压损失包括变压器电压损失，干线电缆电压损失及支线电缆电压损失三部分。1）变压器电压损失计算。其公式为 %) 式（4.1）式中， 变压器的负荷系数， 式（4.2） 正常运行时变压器二次侧实际负荷电流，A； 变压器二次侧额定电流，A； 变压器二次侧实际负荷容量之和，kVA； 变压器额定容量，kVA； 变压器额定负荷时电阻压降百分数，可按下式计算 式（4.3） 变压器短路损耗，W； 变压器额定负荷时电压降百分数。变压器电压损失值为： 式（4.4）式中， 变压器二次侧额定电压，V。 为了计算方便，现将各种矿用变压器归纳为4.5及5.5两类，按不同的负荷系数及加权平均功率因数，列出相应的电压损失值于表中，查表即可。 2）支路电缆电压损失计算由于电压电缆电路的电抗与电阻相比之下较小，故在计算低压网路电压损失时可忽略不计。又由于各工作面机械功率不同，供电距离不等，所以每条电缆的电压损失也不相同。为确保低压电网正常工作时电压损失不超过允许值，应计算电压损失最大的一条支路。计算公式为 式（4.5）式中， 电动机额定功率，kV； 电网额定电压，kV； 负荷系数； 支线电缆实际长度，km； 支线电缆单位长度电阻，/km。如果已知电动机功率因数及电缆截面（按机械强度选取的电缆最小允许截面），可用负荷矩电压损失计算较为简便。计算公式为 式（4.6）式中， 千瓦公里负荷矩电压损失百分数。（可查表） 3）干线电缆电压损失计算已知变压器及支线电缆的电压损失后，可按下式计算干线电缆中的允许电压损失 式（4.7）式中， 干线电缆中允许电压损