煤矿采区供电系统设计毕业设计.doc

矿业工程学院毕业设计题目： 某C煤矿采区供电设计 专业： 采矿工程 作者： 袁龙龙 指导老师： 曹金燕 摘要本设计初步设计了煤矿地面35kV变电系统。用需用系数法进行全矿负荷计算，再进行无功率补偿，根据补偿后的负荷结果确定出该站主变压器的台数、容量及型号。对供电系统进行了短路电流计算，选择了电缆型号及长度，制定了矿井变电所的主结线方式、运行方式、继电保护、防雷与接地保护方案。选择了断路器、隔离开关、继电器、变压器等电气设备，绘制了供电系统图。对矿山企业进行可靠、安全、经济、合理的供电，对提高经济效益及保证安全生产方面都十分重要。关键字：负荷计算; 负荷统计；变电站;运行方式；经济；安全Abstract The design of the coal mine ground 35kV substation design. According to the results of load calculation, the main transformer of the substation is determined by the load statistics of 35KV substation. The short-circuit current for power supply system is calculated, and the main knot line mode, operation mode and relay protection scheme of the substation are formulated. Select the circuit breaker, isolated switch, relay, transformer and other electrical equipment.It is very important for the mine enterprise to carry on the reliable, safe, economical and reasonable power supply, which is very important to improve the economic benefit and guarantee the safety.Keywords: load calculation; load statistics; substation; operation mode; economy; safety.目 录摘要2前言11.概论2 1.1供电设计目的2 1.2 井上供电设计一般步骤2 1.3供电设计的基本要求32.全矿负荷统计4 2.1 负荷计算的目的4 2.2 负荷计算方法4 2.3 负荷计算过程5 2.4 全矿井上下合计11 2.5 无功补偿计算及电容器柜选择113.主变压器的选择13 3.1 变压器的选取原则13 3.2 变压器选择计算13 3.3 变压器损耗计算14 3.4 变压器经济运行234.井上供电系统的接线方案20 4.1 井上供电系统的拟定原则21 4.2 井上供电系统图225.短路电流计算23 5.1 短路电流计算的目的23 5.2 短路电流计算中应计算的数值23 5.3 三相短路电流计算的步骤23 5.4 短路电流计算过程236.10kv供电线路的选择29 6.1 电缆选择原则29 6.2 电缆长度的确定29 6.3 电缆型号的确定297.35kv供电线路选择34 7.1 供电线路选择原则34 7.2 选择步骤368.电气设备的选择36 8.1 电气设备的选择原则36 8.2 5v开关柜的选择36 8.3 断路器的选择37 8.4 电流互感器的选择38 8.5 10kv开关柜的选择38 8.6 断路器的校验38 8.7 电流互感器的校验399.继电保护设定40 9.1.断路器上保护的设置与配合40 9.2 各10KV低压馈出线断路器的设置与配合40 9.3 10KV联络开关的保护设置与配合。40 9.4 变压器的保护设置40 9.5 变压器的气体保护40 9.6 变压器的差动保护40 9.7 变压器过负荷保护40 9.8 变压器的过流保护4210.变电所的防雷与接地43 10.1变配电所的防雷设计43 10.2变电所的防雷措施44 10.3接地装置的设计及计算4510.3.1保护接地方案设计4510.3.2保护接地装置计算45设计总结47致谢语46参考文献47文献翻译5056前言由于煤矿生产条件的特殊性，对供电系统有特殊的要求，尤其是煤矿地面供电系统作为整个煤矿供电开端，对整个煤矿供电的安全，可靠，经济具有举足轻重的作用。本论文根据煤矿变电所的设计原则，对某C矿井地面35KV变电所设计展开了全面的设计与研究。 首先根据需要系数法进行了负荷计算，并进行无功补偿，选定变压器。根据变电所主接线的设计原则，对变电所的主接线进行设计，高压35kV采用全桥接法,10kV母线采用单母分段接线形式。采用标幺值法进行了短路电流计算。按安装地点、运行环境和使用要求对电气设备的规格型号进行选择，并对它们进行动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障时，能够自动地、迅速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的扩大，在论文中对变电所继电保护进行了设计。防雷保护是变电所保护中不可缺少的一项保护措施，本文采用了在线路上安装阀型避雷器对其进行防雷保护，并在变电所四周装设避雷针. 1、概论煤矿的供电系统有着很高的要求，这些要求是： 1、供电可靠 所谓供电可靠，就是要求供电不间断。一旦煤矿供电中断，将会给煤矿人身及财产安全带来严重威胁。煤矿安全规程规定：矿井应有两回路来自不同变电所的电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。 2、供电安全井下供电容易导致触电或由电火花引起的瓦斯煤尘爆炸等事故，所以，必须采取一系列技术措施，制定严格的管理制度，保证安全供电。 3、供电质量良好 对煤矿供电，不但要求电能数量满足生产需要，而且要求供电电能质量良好：即频率波动范围不得超过额定频率的0.5赫兹，电压波动范围不得超过额定电压的5%。 4、供电经济 煤矿供电设备耗电量很大，如果供电系统设计不合理，电器设备使用不当，会造成功率因数降低，线路损耗加大，使生产成本上升。因此，保证煤矿供电的经济性意义重大。1.1供电设计目的 为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线等提供技术参数。 负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。1.2 井上供电设计一般步骤1. 负荷统计计算2. 无功功率计算及补偿3. 全矿变电所的位置和主变压器的台数及容量选择4. 全矿变电所主接线设计5. 高压配电系统设计6. 全矿供、配电系统短路电流计算7. 变电所高、低压侧设备选择8. 电路保护1.3供电设计的基本要求1.供电安全供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。2.保证供电质量 衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。按照电力工业技术管理法规规定，对于额定频率为50Hz的工业用交流电，其频率相对于额定值的偏差不允许超过0.2-0.5Hz，即为额定频率的0.4-1。 电压偏移是衡量供电质量的又一重要指标。所谓电压偏移，是指用电设备在运行中，实际的端电压与其额定电压的偏差。用电设备对定范围内的电压偏移具行适应能力，但随着电压偏移的增大，用电设备的性能将会恶化，严重时会造成设备的损坏。3.技术经济合理 技术经济合理是指在满足上述三项要求的前提下，使供电系统的投资和运行达到最佳的经济效益。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 2、全矿负荷统计2.1 负荷计算的目的 为一个企业或用电户电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量的变压器等问题，这就需要进行负荷的统计合计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置、选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。 负荷计算的目的是为了解用电情况，合理选择供配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法供电设计常用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法、和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际。公式简单，计算方便只用一个原始公式就可以表征普遍的计算方法。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1 用电设备组计算负荷的确定 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为： ，kW , kvar ，kVA 式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 该用电设备组的设备总额定容量，kW；功率因数角的正切值；需要系数，由表查得。 2、多组用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数。具体计算如下： 、 式中、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数；m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量2.3 负荷计算过程1 各用电设备组负荷计算（1）对主提升机 =0.82，=0.85，=0.62 P=638KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA； （2）对材料斜井绞车 =0.75，=0.80，=0.7 P=400KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA；（3）主斜井皮带辅助设备 =0.70，=0.70，=1.02 P=31KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA；（4）材料斜井绞车房 =0.7，=0.7，=1.02 P=56KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA；表21 主斜井负荷统计表序号负 荷 名 称需用系数Kx功率因数cos tg 有功（kW）无功(kvar)视在(KVA)1主斜井提升机0.860.850.62553.2337.8629.42材料斜井绞车0.750.800.753202853843主斜井皮带辅助设备0.70.71.0225.320.8324材料斜井绞车房0.70.71.0239.240.866.0总计0.92931.8613.91126.9（1）对回风斜井主风机 =0.93，=0.85，=0.62 P=950KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA； （2）对皇后风井主风机 =0.93，=0.85，=0.62 P=4、1500KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA； （3）对程庄风井压风机 =0.75，=0.85，=0.62 P=280KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA； （4）皇后风井压风机 =0.75，=0.85，=0.62 P=280KW 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA； 表22 风机配电负荷统计表 序号负 荷 名 称需用系数Kx功率因数cos tg 有功（kW）无功(kvar)视在(KVA)1回风斜井主扇风机0.930.850.62878.3556.81047.42皇后风井主扇风机0.930.850.621415.0864.91641.23程庄风井压风机0.750.850.62210.0130.2251.74皇后风井压风机0.750.850.62210.1130.2247.1总计0.912698.51673.13174.8（1）副井井口及平车场 =0.7，=0.7，=1.02 P=60KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA（2）主井地面生产系统 =0.7，=0.7，=1.02 P=128KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA（3）锅炉房 =0.7，=0.75，=0.88 P=342KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA（4）热风炉及空气加热设备 =0.75，=0.75，=0.88 P=148KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 .3kVA（5）机电修理车间 =0.3，=0.65，=1.17 P=216KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA（6）渔场取水泵房 =0.8，=0.85，=0.62 P=138KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA表23 车间配电负荷统计表序号负 荷 名 称需用系数Kx功率因数cos tg 有功（kW）无功(kvar)视在(KVA)1副井井口及平车场0.70.71.0246.047.862.02主井地面生产系统0.70.71.0282.587.1121.83锅炉房0.70.750.88224.5216.4302.74热风炉及空气加热设备0.750.750.88115.583.7182.05机电修理车间0.30.651.1763.173.1103.96渔场取水泵房0.80.850.62111.66575134.8总计0.92565.4454.3678.8（1）皇后风井生活泵房 =0.8，=0.8，=0.75 P=3KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA（2）生活污水处理设备 =0.7，=0.75，=0.88 P=19.7KW 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA 则;有功功率 kW； 无功功率 kvar；视在功率 kVA 表24 皇后风井功率负荷统计序号负 荷 名 称需用系数Kx功率因数cos tg 有功（kW）无功(kvar)视在(KVA)1皇后风井生活泵房0.80.80.753.11.93.72生活污水处理设备0.70.750.8815.813.121.43井下水处理车间0.70.71.0217.318.826.84煤泥泵房0.750.750.883.13.95.55空气加热室0.750.750.8817.815.226.06联建行政福利0.30.80.7529.722.339.17煤样化验室0.60.80.757.85.99.28皇后风井生活泵房0.800.800.752.41.83.3总计0.997.884.3137.32.4 全矿井上下合计取系数K=O.9无补偿时功率因数为：2.5无功补偿计算及电容器柜选择(1)无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要增设人工补偿装置。在工矿企业用户中，人工补偿广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器来提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式计算： 式中平均负荷系数， 补偿前功率因数角的正切值； 补偿后要达到的功率因数角的正切值；本设计要求功率因数达到0.9及以上。假设补偿后10kV侧功率因数，取0.82，则所需补偿容量由公式计算得：kvar(2)电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所10kV母线为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用GJZK-1-03型高压静电电容柜，每柜安装容量360kvar，据此可计算出电容器柜的数量为： 取偶数 N=10则 实际补偿容量为： kvar折算为计算容量为： kvar补偿后10kV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后10kV侧有功功率 kW无功功率 代入数据得 大于0.9 满足要求。补偿后的无功功率 因此kva3、主变压器的选择3.1 变压器的选取原则变电所的容量是有其装设的主变压器容量所决定的。从供电的可靠性出发，变压器台数是越多越好。但变压器台数增加，开关电器等设备以及变电所的建设投资都要增大。所以，变压器台数与容量的确定，应全面考虑技术经济指标，合理选择。当企业绝大多数负荷属三级负荷，其少量负荷或由邻近企业取得备用电源时，可装设一台变压器。如企业的一、二级负荷较多，必须装设两台变压器。两台互为备用，并且当一台出现故障时，另一台能承担全部一、二及负荷。特殊情况下可装设两台以上变压器。例如分期建设大型企业，其变电站个数及变压器台数均可分期投建，从而台数可能加多。3.2 变压器选择计算1、用电负荷分析 一级负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，其总负荷为2184kW，占全矿总负荷的33.6%。 二级负荷：包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75%）、一采区、二采区、井底车场各项，其总负荷为3171.5kW，占全矿总负荷的48.8%. 三级负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、工人村、支农各项，其总负荷为1142.5kW，占全矿总负荷的17.6%。2、根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证一、二级负荷的用电。在上述分析中一、二级负荷占全矿总负荷的82.4%，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证82.4%的正常供电，再考虑将来的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，故选用两台S7-12500-/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表所示：表31 主变压器技术参数型号S7-12500-/35容量(kVA)12500连接组别Y,d11电压38.5 10.5阻抗电压 8空载电流0.7损耗（kW）空载16.0负载63.0 两台主变压器采用分列运行方式，备用方式为暗备用。3.3 变压器损耗计算计算主变压器各项损耗空载无功损耗：则 有功损耗： kW；无功损耗： kvar；总的有功计算符合总的无功计算符合数据代入cos=P/S得到功率因数cos=0.93 大于0.9 所以所选择的主变压器符合设计要求3.4 变压器经济运行分析方法1.无功功率经济当量的概念 电力系统的有功损耗，不仅仅与设备的有功功率损耗有关，而且还与设备的无功功率损耗有关，这是由于设备消耗的无功功率，也是由于电力系统供给得到的。由于无功功率的存在，使系统中的电流增大，从而使得电力系统的有功功率损耗增加。 为了计算电气设备的无功功率损耗在电力系统中引起的有功功率损耗，引入一个换算系数K，称为无功功率经济当量。它表示当电力系统输送1kvar的无功功率时，在电力系统中增加的有功功率损耗千瓦数，单位是KW/kvar。 无功功率经济当量Kec的值与输电距离、电压变换次数等因素有关。 对于工矿企业变，配电所 Kec=0.020.1 对于发电机直配用户 Kec=0.020.04 对于经两级变压的用户 Kec=0.050.07 对于经三级及以上变压的用户 Kec=0.080.12.变压器的经济运行 变压器的有功功率损耗是变压器运行时自身的损耗，而变压器的无功功率损耗会引起系统有功功率损耗的增加。因此，应将变压器的无功功率损耗换算成等效的有功功率损耗。然后，计算变压器运行时总的功率损耗。当变压器运行时的功率损耗最小时，运行费用最低，此时变压器的运行方式即为经济运行方式。 单台变压器运行时其功率损耗可按下式计算： 式中 Kec无功功率经济当量，KW/kvar； Sa.c变电所的负荷容量（此时为变压器的实际负荷容量），KVA； 两台同容量变压器并联运行时，其总运行功率损耗应为此时单台变压器运行损耗的2倍。同理，当n台同容量变压器并联运行时，其总运行功率损耗为此时一台变压器运行损耗的n倍，即 由于本设计中要求两台变压器一用一备，所以每台变压器的容量都应大于全矿计算负荷，因此，此处在对变压器经济运行分析时，应按照单台变压器运行时功率损耗计算，其中Kec取0.09可得： 变压器的经济运行：根据负荷的变化情况，调整变压器的运行方式，使其在功率损耗最小的条件下运行，称为变压器的经济运行。 对于单台运行的变压器，要使变压器运行经济，就必须满足变压器单位容量的有功功率损耗换算值P1/S最小。令,可求得单台变压器的经济负荷Sec为： 单台变压器运行时的经济负荷率ec为： 式中 Sec经济运行临界容量，KVA; SN.T变压器额定容量，KVA； P0变压器空载有功损耗，KW； Q0变压器空载无功损耗，kvar； PNT变压器满载有功损耗，KW； QNT变压器满载无功损耗，kvar； Kec无功功率经济当量，大型矿井一般取Kec=0.09。变压器功率损耗P1与变压器负荷S的关系曲线： P P P A O Scr S图3-2 变压器经济运行的临界负荷 图中，P为一台变压器运行的损耗；P为两台变压器并联运行时的损耗。由图可见，两条曲线的交点A所对应的负荷Scr就是变压器经济运行的临界负荷。 由图3-2可以看出：当SScr时，因PScr时，因PP,两台变压器运行经济。 当S=Scr，则P=P，即 由此可求得两台变压器并联经济运行的临界负荷Scr为： 当一台变压器运行与两台同容量变压器并联运行损耗相同时，称ec为一台变压器运行时的临界负荷率，即 同理，当变电所设置n台容量相同的变压器时，则n台与n-1台经济运行的临界负荷Scr为： 本矿若采用2台变压器经济运行的临界容量为： 因此，当实际负荷容量S5366KVA时，系统采用两台变压器运行经济。由于该煤矿供电系统中35kV侧全矿计算负荷为Sca=11882.9KVA,且大于两台变压器经济运行的临界容量Scr=12500KVA，故宜选用2台变压器同时运行的方案，这样变压器自身和电力系统的有功功率损耗最小，从而获得最佳经济效益的运行方式。 4、井供上电系统的接线方案4.1 井上供电系统的拟定原则 在确定变电所主接线前，应首先明确其基本要求：（1）安全可靠。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。此外，还应负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的安全性和可靠性要求，不可片面强调其安全可靠性而造成不应有的浪费。 （2）操作方便，运行灵活。供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和维修，以及运行灵活，倒闸方便。（3）经济合理。接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用。（4）便于发展。接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的要求。原则如下：（1） 保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。（2） 原则上一台起动器控制一台设备。（3） 采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器担 负一个工作面用电设备。（4） 变压器最好不并联运行。（5） 采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上山及顺槽输送机宜采用干线式供电。（6） 配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关。（7） 工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。（8） 供电系统尽量减少回头供电。（9） 低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有掘进工作面的局扇机械装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。4.2 井上供电系统图 为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用由两回电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为外桥、内桥全桥三种。因上一级变电站距本矿变电所输电线路不远，可以选内侨，且一次侧采用内桥接线，二次侧采用单母线分段接线，35kV架空线路由两条线路送到本矿变电所，正常时两台变压器分列运行。 一级负荷由于涉及到人身安全和重要经济部门，所以对于一级负荷的供电必须采用双回路，此处先从10kv线路的俩段母线分别向负荷供电，来保障一级负荷不会断电。设计采用内桥式接线的总降变电所主接线，这种主接线，其一次侧的高压断路器QF3跨接在俩路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF1和QF2的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。 这种主接线的运行灵活性好，供电可靠性较高，适用一，二级负荷的工厂。如果某路电源例如wl1线路停电检修或发生故障时，则断开QF1，投入QF3，即可由wl2恢复对变压器的供电。 这种内桥接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多，变压器不需要经常切换的总降压变电所。 单母线分段接线提高了供电的可靠性和灵活性。母线分段后，对于重要用户可由分别接于俩段母线上的俩条出线同时供电，当任一祖母线发生故障或者检修时，重要用户仍可以通过正常段母线继续供电。 . 图41 供电系统拟定图根据井上变电所供电系统拟定原则，如上图（供电系统拟定图）所示5、短路电流计算5.1 短路电流计算的目的计算各种情况下的短路电流，对供电系统的拟定、运行方式的比较、电气设备的选择及继电保护整定都有重要意义。短路产生的后果极为严重，为了限制短路的危害和缩小故障影响范围，在供电设计和运行中，必须进行短路电流计算，以解决些列技术问题。(1) 选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。(2) 设置和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。(3) 确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不经济时，可采取限制短路电流的措施。(4) 确定合理的主接线方案和主要运行方式等。5.2 短路电流计算中应计算的数值 1、短路电流,即三相短路电流周期分量第一周期的有效值。它可供计算继电保护装置的整定值和计算短路冲击电流及短路全电流最大有效值之用。 2、三相短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值、作为选择限流电抗器的依据，并可供下一级变电所计算短路电流之用；3、短路电流稳态有效值,可用来校验设备、母线及电缆的热稳定性；4、短路冲击电流及短路全电流最大有效值，可用来校验电器设备、载流导体及母线的动稳定性。5.3 三相短路电流计算的步骤1、根据供电系统绘制等值网络（1）选取基准容量Sj和基准电压Uj，并根据公式决定基准电流值Ij。（2）求出系统各元件的标么基准电抗，将计算结果标注在等值网络图上。（3）按等值网络各元件的联接情况，求出由电源到短路点的总阻抗。（4）按欧姆定律求短路电流标么值：对于电源是无限大容量的系统，其短路电流标么值可求出： 且短路后各种时间的短路电流标么值与短路容量标么值都相等，即（5）求短路电流和短路容量；为了向供电设计提供所需的资料，应下列短路电流和短路容量： 求出次暂态短路电流和短路容量； 求出短路冲击电流和短路全电流最大有效值 kA MVA kA kA5.4短路电流计算过程 在三相电路中，标幺值相量等于线量，三相功率和单相功率的标幺值相同，当电网的电源电压为额定值时，功率标幺值与电流标幺值相等，且等于电抗标幺值的倒数。俩个标幺值相加或相乘，仍得到统一基准下的标幺值。由于以上优点，用标幺值法计算短路电流可使计算简便，且结果明显，便于迅速判断计算结果的准确性。短路各元件阻抗参数计算 (1)苇泊变电站变压器:(2)燕龛变电站变压器； （3） SF7-12500/35型变压器: （4）A变电站9.5KM线路 （5）B变电站变压器2.77KM线路 （6）主提升机、副提升机(电缆):（7）风机配电线路（架空线）： （8）车间配电（电缆）：（7）生活配电（架空线）：（8）办公配电线路（电缆）：（9）井下线路（电缆）：（10）地面照明线路5.5 最大运行方式通过各短路阻抗元件参数可得，上级电源取自燕龛变电站的电源使电源处阻抗最小，35kv变电站俩台变压器同时工作时阻抗最小，10kv母线各符合均采用双回路同时工作时阻抗最小，所以确定最大运行方式。如图所示图51 最大运行方式图当K1点发生短路当k2点发生短路 5.6最小运行方式通过各短路阻抗元件参数可得，上级电源取自B变电站的电源使电源处阻抗最大，35kv变电站俩台变压器只有一台工作时阻抗最大，10kv母线各负荷均采用单回路工作时阻抗最大，所以确定最小运行方式。 当k1点发生短路时： 基准电流： 总电抗： 短路电流次暂态值： 表52 两相短路电流统计表序号短路点名称1K12.832.852K24.953.373K33.472.494K43.122.835K53.142.386K62.762.847K74.113.598K83.863.389K93.883.7810K103.943.46 表53 最大短路电流表序号短路点名称1K16.8810.1817.374212K210.4715.5826.471793K38.6412.3720841364K48.3712.1720.71375K58.8012.4920.71376K65.818.7114.951207K79.3714.2924.581728K89.2313.7423.931539K99.6514.2324.3816610K109.5513.8423.841836、10kv 供电线路的选择6.1 电缆选择原则供电电缆是根据机械设备配置图拟定，应符合安全、经济、操作灵活、系统简单、保护完善、便于检修等项要求。原则如下：1. 保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。原则上一台起动器控制一台设备。2. 采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器担负一个工作面用电设备。3. 变压器最好不并联运行。4. 采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上山及顺槽输送机宜采用干线式供电。5. 配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关。6. 工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面。7. 供电系统尽量减少回头供电。6.2 电缆长度的确定为了便于安装维护，便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下几点：（1） 移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度35m。（2） 当电缆有中间接头时，应在电缆两端头各增加3m。（3） 对半固定设备的电动机至就地控制开关的电缆长度，一般取510m。（4） 掘进配电点的电源电缆长度，一般按设计矿井投产时标准再加100m配备。（5） 掘进配电点至掘进设备的电缆长度，按配电点移动距离考虑，但电缆长度以不超过100m为宜。6.3 电缆型号的确定1、10kV电缆的选择按长时允许电流初选导线截面，并按短路条件校验其动稳定和热稳定。（1）按正常持续工作电流选择，考虑最大长时工作电流时 A按长时允许电流校验导线截面本所环境温度为60，故环境温度为36时，导线的温度修正系数： A查表。土壤修正系数Ktr=1.5，并排修正系数Kp=0.93故差表可知交联聚乙烯系绝缘聚氯乙烯护套3*12mm铜芯电缆允许截流量I=386A电缆允许电流Ial=KtKpKtrIal=392.1A 满足要求查表可知，R0=0.18/km X=0.095/km线路损耗 井下线路的总功率 允许电压损失校验 U=(PR+QX)/10 =(5122.321.00.18+5080.571.00.095) 1.45满足电压损失要求经济电流密度校验 查表得知铜芯电缆在年最大负荷利用小时数为5000小时以上时，是比较经济的。（2）热稳定校验按热稳定选择最小截面为 式中C热稳定系数，铝母线取95；集肤效应系数，取1；稳态短路电流，=9.12kA；假想时间，=1+0.2=1.2 s（继电保护1S，断路器固有动作时间0.2S）则最小热稳定截面为 ，满足要求所选电缆型号见表 序号 符合名称 电缆型号 1 井下负荷交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆3120 2 车间配电交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆316 3 生活配电交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆318 4 办公配电交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆3186.4 10kV架空线的选择按经济电流密度选择导线截面，按长时允许电流校验导线截面，并进行热稳定和电压损失校验（1）瓦斯抽泵站按经济