某煤矿井下采区供电系统设计煤矿井下采区电气设备安全运行毕业设计说明书.doc

摘 要 本设计初步设计了煤矿地面 35kV 变电站的设计 其设计过程主要包括负荷 计算 主接线设计 短路计算 电气设备选择 继电保护方案 变电所的防雷 保护与接地等 通过对煤矿 35KV 变电站做负荷统计 用需用系数法进行负荷计 算 根据负荷计算的结果确定出该站主变压器的台数 容量及型号 用标幺值 法对供电系统进行了短路电流计算 为电气设备的选择及校验提供了数据 根 据煤矿供电系统的特点 制定了矿井变电所的主结线方式 运行方式 继电保 护方案 其中 35KV 侧为全桥接线 6KV 主接线为单母分段 两台主变压器采用 分列运行方式 并根据电流整定值以及相关数据的校验 选择了断路器 隔离 开关 继电器 变压器等电气设备 关键字关键字 负荷计算 变电站 继电保护 运行方式 Abstract The design of the preliminary design of mine surface substation design35kV The design process mainly includes the load calculation the main wiring design short circuit calculation equipment selection the schemes of relay protection substation lightning protection and grounding The mine through35KV substation load statistics with the required coefficient of load calculation according to the load calculation results identify the station the number of main transformer capacity and models Use of per unit value method of power supply system for short circuit current calculation for electrical equipment selection and validation provides data According to the characteristics of coal mine power supply system developed mine substation main wiring mode operation mode relay protection scheme The35KV side for the whole bridge connection 6KV main connection to single parent segment Two main transformer in operation According to the current setting value and associated data check choice of circuit breaker isolating switch relays transformers and other electrical equipment KeywordsKeywords Load calculation Transformer substation Relay protection Operation mode 目录 摘 要 I ABSTRACT IIII 1 绪论 1 1 1 某煤矿采区原始资料 1 1 2 采区机电负荷一览表 2 1 3 采区巷道长度 3 1 4 采区供电系统示意图 3 2 矿用电气设备的选择策略 4 2 1 煤矿电气设备防爆类型 4 2 1 1 对矿用电气设备的结构要求 4 2 2 井下电气设备防爆原理 5 2 2 1 隔爆外壳 5 2 2 2 本质安全型电路 5 2 2 3 超前切断电源和采用快速断电系统 5 2 3 矿用电气设备的类型 6 2 3 1 矿用一般型 6 2 3 2 矿用防爆型 6 2 4 各种电压不合格情况 6 2 4 1 外接电源电压过高或过低 6 2 4 2 三相电压不平衡 6 2 4 3 电动机负载太大 6 2 4 4 运行环境不良 7 2 5 其他注意事项 7 2 6 各种电器设备 7 2 7 矿用电气设备的选用 7 3 采区低压供电网络的计算 8 3 1 供电系统的确定 8 3 2 本系统用电设备负荷例表计算 8 3 3 供电设备的选择及校验 9 3 3 1 变压器容量计算 9 3 3 2 变压器的选择 9 3 3 3 变压器的主要技术参数 9 3 4 低压电缆的选择 9 3 4 1 选择原则 9 3 4 2 电缆型号的确定 10 3 4 3 电缆长度的确定 10 3 4 4 电缆截面的确定 10 3 4 5 电缆芯线数的确定 10 3 4 6 电缆截面选择计算 10 3 5 低压开关的选择 12 3 5 1 选择原则 12 3 5 2 低压开关型号的确定 13 3 6 低压电缆及低压开关的校验 14 3 6 1 低压电缆短路电流的计算 14 3 6 2 低压开关继电器保护装置的整定校验 14 4 采区电气设备的选择 15 4 1 采区高压开关柜的选择 16 4 1 1 采区高压开关柜的选择的原则 16 4 2 矿用低压隔爆开关选择 16 4 2 1 选择原则 16 4 2 2 选择计算公式及选择条件 16 5 短路电流的计算 17 5 1 系统电抗 17 5 2 变压器的阻抗 18 5 3 短路电流计算表 19 5 3 1 动作电流 20 5 3 2 灵敏度检验 20 5 4 反时限过流保护 20 5 4 1 动作电流 20 5 4 2 动作时限 20 6 采区漏电保护措施 21 6 1 变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施 21 6 2 对低压电网漏电保护的要求 21 7 煤矿井下采区电气设备安全运行论述 22 7 1 做好煤矿电气设备安全管理的目的和内容 22 7 2 当前尚存在的主要问题 24 7 3 对策 24 7 4 方法 25 7 5 漏电保护 26 7 5 1 漏电故障 26 7 5 2 漏电保护 28 7 6 过电流保护 29 7 6 1 过电流故障 29 7 6 2 过电流保护装置 30 7 6 3 综合保护装置 30 7 7 保护接地 31 7 7 1 保护接地的作用 31 7 7 2 井下保护接地系统 32 7 7 3 接地装置的检查与测定 32 7 7 4 对保护接地的要求 33 7 8 杂散电流 34 7 8 1 杂散电流的产生 34 7 8 2 杂散电流的危害 34 7 8 3 杂散电流的防治措施 35 8 致谢 37 9 参 考 文 献 38 10 附表 39 10 1 表一 采区机电设备一缆表 39 10 2 表二 电缆选择及电压损失计算结果一览表 40 11 附图 40 11 1 采区供电系统图 40 1 绪论 1 1 某煤矿采区原始资料 井田设计能力 60 万吨 年 井田内布置方式 采区式 运输大巷底板岩巷 矿井瓦斯等级 低等级 采区煤层倾角 18 32 26 设计煤层 K2 1 76 2 15m 2 15m 采区各用电设备容量 规格见采区负荷一览表 采区变电所位置已定 设计时在理论上阐述如何确定变电所位置 各用电设备至采区变电所距离 巷道长度 见采区巷道长度表 负荷统计采用需用系数法 需用系数取 0 92 加权平均功率因数取 0 65 井下中央变电所短路容量为 50MVA 井下中央变电所至采区供电电缆型号 为 ZLQ20 3x35 电压等级 6KV 长度 800m 1 2 采区机电负荷一览表 电动机电动机 序序 号号 设备名称设备名称设备型号设备型号 数量数量 台 台 功率功率 KWKW 电压电压 V V 安安 装地点装地点 备注备注 1 1 滚筒式采滚筒式采 煤机煤机 MG300 WMG300 W1 12X3002X30011401140 工工 作面作面 2 2 刮板运输刮板运输 机机 SGZ SGZ 730 264730 264 1 12X1322工工 作面作面 3 3破碎机破碎机 PEM PEM 980 85980 85 1顺顺 槽槽 4 4转载机转载机ZYC 28ZYC 281 1132132660660 顺顺 槽槽 5 5 带式输送带式输送 机机 SDZ 150SDZ 1501 1150150660660 顺顺 槽槽 6 6 带式输送带式输送 机机 SD 80XSD 80X1 1160160660660 上上 山山 7 7乳化液泵乳化液泵 MRB MRB 125 32125 32 1 1 套套909011401140 顺顺 槽槽 8 8喷雾泵喷雾泵 XPB XPB 250 55250 55 1 1 套套303011401140 顺顺 槽槽 9 9 液压安全液压安全 绞车绞车 XAJ 22XAJ 221 12222660660 顺顺 槽槽 1010 矿用防爆矿用防爆 变压器变压器 KBSG KBSG 400 10 0 69400 10 0 69 1 1660660 变变 电所电所 400KV400KV A A 1 3 采区巷道长度 序 号 地 点 巷 道长度 m 供电设备选取电缆长 度 m 电 压 备 注 1Z1180采煤机 2Z2185刮板运输机 3Z325乳化液泵 4Z455喷雾泵 5Z535破碎机 6Z665转载机 7Z790带式输送机 8Z8105 0 带式输送机 9Z9180液压安全绞车 10G1120干线电缆 Z1 Z2 11G285干线电缆 Z3 Z4 Z5 Z6 12G3150干线电缆 Z7 Z8 Z9 注 Z1 Z9 为支线电缆 G1 G3 为干线电缆 1 4 采区供电系统示意图 2 矿用电气设备的选择策略 矿用电气设备的正确选择是保证矿井安全生产的重要一环 该文阐明了对 煤矿井下电气设备的结构要求 论述了井下电气设备的防爆原理及矿用电气设 备的类型 针对煤矿井下环境 说明了矿用电气设备的选用 关键词 2 1 煤矿电气设备防爆类型 2 1 1 对矿用电气设备的结构要求 由于煤矿井下的空气中含有瓦斯气体和煤尘 有爆炸的危险 矿用电气设 备必须具有防爆性能 井下巷道 硐室和工作面空间狭小 为搬迁设备方便 要求矿用电气设备体积小 重量轻 井下存在冒顶 片帮 滴水及淋水等现象 所以矿用电气设备的外壳要有足够的机械强度和较好的防潮 防锈性能 井下 电气设备起动频繁 负载变化较大 设备易过载 因此要求矿用电气设备应有 较大的过载能力 井下空气潮湿 易触电 故矿用电气设备外壳应封闭良好 有机械 电气闭锁及专用接地螺丝 对煤电钻 照明信号及控制电器采用 127V 及 36V 低压 以降低触电危害程度 2 2 井下电气设备防爆原理 2 2 1 隔爆外壳 隔爆型电气设备必须具有隔爆外壳 即当壳内发生爆炸时 绝不会引起壳 外的可燃性混合物燃烧和爆炸 同时外壳也不会破裂或变形 即外壳必须具有 耐爆 和隔爆性能 为了实现外壳隔爆 要求外壳各部件之间的隔爆 接合面和隔爆面间隙必须符合一定的要求 这样当壳内发生爆炸时 隔爆 面越长 传爆的可能性就越小 隔爆面间隙越小 穿过间隙的爆炸生成物能量 就越少 隔爆能力就越强 2 2 2 本质安全型电路 本质安全型电路 亦称安全火花型电路 是指电气系统或设备在正常工作 或规定的故障状态下 产生的火花和火花效应均不能点燃瓦斯和煤尘 实验证 明 当瓦斯在空气中的浓度为 8 2 8 5 时 最容易发生爆炸 其所需要的 最小能量为 0 28MJ 以下 因此选择电路参数或采取一定的保护措施 把火花 能量限制在 0 28MJ 以下 电火花分为电阻性 电容性和电感性三种 纯电阻 电路 火花的能量取决于电压和电流 电感电路主要取决于电流和电感 电容 电路主要取决于电压和电容 电火花能量是决定能否点燃瓦斯的主要参数 因 此在设计本质安全型电路时 必须限制电火花能量 其方法主要有 1 合理选择电气元件 尽量降低电源电压 2 增大电路中的电阻或利用导线电阻来限制电路中的故障电流 3 采取消能措施 消耗或衰减电感元件或电容元件中的能量 本质安全型电路是低电压小电流电路 所以只适用于矿井通讯 信号 测 量和控制等电路 本质安全型设备可不要隔爆外壳 因而具有体积小 重量轻 安全可靠等优点 2 2 3 超前切断电源和采用快速断电系统 当电气设备出现故障时 在可能点燃之前 利用自动断电装置将电源切断 快速断电系统的工作原理是 电火花点燃瓦斯和煤尘需要一定的时间 长短因 电路参数和故障原因不同而异 但最短不大于 5ms 如果故障切断时间少于 5ms 则无论电缆受何损伤 其电火花均不能点燃瓦斯和煤尘 一般快速断电系统的 切断时间为 2 5 3 ms 2 3 矿用电气设备的类型 2 3 1 矿用一般型 矿用一般型电气设备的标志符号为 KY 它与普通的设备相比有以下 特点 1 外壳机械强度较高 防滴防溅 2 绝缘材料耐潮性好 3 引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距离的要求 4 接线盒的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁均匀地涂上一层耐弧漆 矿用一般型电气设备是非防爆设备 只能用于无瓦斯和煤尘爆炸危险的场所 2 3 2 矿用防爆型 矿用防爆型电气设备的外壳上和铭牌上都标有标志 它分以下几种 电器的常闭触头串入交流接触器线圈回路中 如电源或定子绕组有一相断 路时 即能自动切断电动机电源 2 4 各种电压不合格情况 2 4 1 外接电源电压过高或过低 三相电压过高或过低都会引起电机过热 当电压过高时 电机的绕组电流 就增大 使绕组温升超过容许值而绝缘损坏后就起火 如电压过低 使电机的 转速和定子绕组的阻抗都下降而电流增大 因过热烤焦绝缘材料后而起火 当 电压过高时 则需将三相式热继电器调节到较高的数值 当电压过低时 可用 交流接触器 三相式热继电器等组合装置来保护电机 或者直接安装一个电机 综合保护器 可实现缺相 过载 过流等保护 2 4 2 三相电压不平衡 电压不平衡一般是电网原因引起 若加在电机上的三相电压不对称 则运 行中的电动机各种损耗就增大 会引起电动机的额外发热 一般要求三相电压 之间的差数不超过 5 在这样的条件下 电机才能在额定功率下维持长期运行 三相安压如发现严重不平衡时 可先确定是否三相母线上装有过多的单相大功 率用电设备 如有要根据情况进行处理 为保护电机的安全运行 可在三相馈 线中安装断路器 三相式热继电器和交流接触器等组合装置 或安装电机综合 保护器 2 4 3 电动机负载太大 为防止电动机超负荷使用 应采取如下保护方式 严格按照设备铭牌额定功率选配电机 在电机馈线中配装三相式热继电器 交流接触器和断路器等组合装置 作 为电动机的过载保护 2 4 4 运行环境不良 电动机运行环境温度高 存在易燃易爆气体 如烤漆房 电机周围有可燃 物等 也是造成火灾的重要因 素 加强通风 及时清理电动机周围的可燃物 尽可能优化运行环境 2 5 其他注意事项 1 必须根据实际工作环境和使用特点 选用功率和防护类型合适的电动机 比如矿井井下要使用隔爆式电动机 2 电动机修理后 特别是委托修理的 要使用摇表等工具进行严格检测 在安装前要进行试用 完全正常时方可使用 3 在运行现场必须配备消防沙 灭火器要选用干 粉式或二氧化碳型灭火器 不可使用泡沫型 4 选用合适的保护装置和起动器 并安装到不易燃材料的基座上 确保操 作方便 安全耐用 5 加强设备巡查 及时发现电动机的异常情况 绝不能让设备带病作业 制 定设备维护保养制度并严格执行 6 优化设备运行环境 包括降低环境温度 最好低于 40 及时清理现场 易燃物品及杂物 加强通风等 2 6 各种电器设备 1 增安型电气设备 Exe I 增安型设备在正常运行时不会产生电弧 火花或可能点燃爆炸性混合物的高温 它不采用隔爆外壳 只是采取适当措施 包括加强绝缘 增大电气间隙和漏电距离 以提高安全程度 其标志符号为 e 2 防爆型电气设备 Exd I 防爆型电气设备是具有防爆外壳的电气设备 标志符号为 d 这种设备将可能产生电火花和电弧的元件放在外壳中 使其与 外界环境隔离 3 本质安全型电气设备 Exia I 或 Exib I 本质安全型电气设备的全部 电路均为本质安全电路 即在规定的试验条件下 正常工作或在规定的故障条 件下 所产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路 其标志 符号为 I 本质安全型又分为 a 和 b 两个等级 a 等级的安全程度高于 b 级 4 隔爆兼本质安全型电气设备 Exdia I 或 ExdibI 这种设备是隔爆型 与本安型号的组合 它的非本安电路部分置于隔爆外壳中 其标志符号为 di 此外 矿用防爆设备的类型还包括矿用充油型电气设备 Exo I 矿用无火花 型电气设备 Exn I 矿用浇封型电气设备 Exm I 等 2 7 矿用电气设备的选用 在井下选择电气设备的类型时 应严格按照 煤矿安全规程 的有关规定 选择 各类矿用电气设备的使用场所使用场所类别高低压电机和电气设备照明 灯具通信 自动装置和仪表 仪器煤 岩 与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域矿 用防爆型 矿用增安型除外 矿用防爆型 矿用增安型除外 矿用防爆型 矿用 增安型除外 瓦斯矿井井底车场 总进风巷或主要进风巷低瓦斯矿井矿用一般型 矿用一般型矿用一般型高瓦斯矿井矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型翻车机硐 室矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型采区进风道矿用防爆型矿用防爆型矿用防 爆型总回风道 主要回风道 采区回风道 工作面和工作面进风 回风道矿用 防爆型 矿用增安型除外 矿用防爆型 矿用增安型除外 矿用防爆型 矿用增 安型除外 3 采区低压供电网络的计算 3 1 供电系统的确定 确定原则 采区供电系统是根据采区机械设备布置图拟定的 应符合安全 经济 操作可靠 保护齐全 便于捡修等项要求 其原则如下 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超过一台以上时 应合理分配变压器负荷 通常 一台变压器负担一个工作面用电设备 3 变压器最好不并联运行 4 配电点电气保护设备应齐全 灵敏可靠 分断能力满足负荷要求 5 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小起动 器之间连接电缆的截面 6 供电系统尽量减少回头供电 系统设置要合理 7 本设计根据供电系统的拟定原则和设备布置图的特点 采用干线式供电 3 2 本系统用电设备负荷例表计算 地点 机 组 设备 名称 设备组 号 系 数 额定功 率 额 定电压 效 率 cos 第一 电变电所 水泵 压风 机 150D 30 5 MVF 10 7 2 2 110KW 2 55KW 2 0 6 9V 0 6 9V 0 89 0 89 0 86 0 86 第二 变电所 2 01 风机DBKJ 11111KW 0 6 9V 0 89 0 86 第三 变电所 2 02 风机DBKJ 11111KW 0 6 9V 0 89 0 86 合计6352KW 3 3 供电设备的选择及校验 变压器容量 台数 型号的确定 3 3 1 变压器容量计算 依据公式 SB PC KX cos di 2 1 式中 SB 变压器的计算需用容量 KVA PC 连接到变压器总计用电设备的额定容量 KW KX 需用系数 查负荷计算所用系数表 KX 0 4 cos di 加权平均功率因数 查负荷计算所用系数表 cos di 0 6 掘进工作面 代入得 SB 352 0 4 0 6 234 67KW 3 3 2 变压器的选择 根据计算结果 选用一台 KS9 250KVA 6KV 或 SC8 260 6 矿用隔爆型变压器 便能满足要求 但现有一台 KS9 315KVA 6KV 矿用隔爆型变压器正在使用 所以 不在改用变压器 3 3 3 变压器的主要技术参数 额定电压 KV 额定电流 A 损耗 W 变压器 型号 容 量 K VA 高 压 低 压 高 压 低 压 空 载 短 路 阻抗 电压 U1 空载 电压 U2 连接 组标志 KS9 315 6 3 15 6 0 69 3 0 8 2 60 1 600 6 070 4 091 9 Y Y 12 3 4 低压电缆的选择 3 4 1 选择原则 选择电缆型号要符合 煤矿安全规程 规定 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 为 此 流过芯线的实际最大长时工作电流小于或等于所允许的负荷电流 橡套电 缆允许温升是 65 铠装电缆允许温升是 80 正常时电缆网络的实际电压损失不得大于网络所允许的电压损失 电缆的机械强度必须满足要求 对于干线电缆 必须首先按长期允许电流 选择 然后再按允许电压损失计算校验电缆截面 对于低压电缆 由于低压网络短路电流较小 按上述方法选择的电缆截面 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 3 4 2 电缆型号的确定 干线电缆采用不延燃橡套电缆 移动式和手动式电气设备使用专用的不延燃橡套电缆 固定敷设的照明 通讯 信号和控制用的电缆 为不延燃橡套电缆或矿用 塑料电缆 非固定敷设的采用不延燃橡套电缆 3 4 3 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 固定橡套电缆按 10 余量考虑 铠装电缆按 5 余量考虑 移动设备用的橡套电 缆的长度 除应按实际使用长度选取外 必须增加一段机头部分的活动长度 约 3 5 米左右 3 4 4 电缆截面的确定 1 电缆的正常工作负荷电流必须等于或小于电缆持续电流 2 正常运行时 电动机的端电压不低于额定电压的 5 10 3 电缆末端的最小两相短路电流大于馈电开关整定电流的 1 5 倍 对橡套电缆需要考虑电缆机械强度要求的最小截面 3 4 5 电缆芯线数的确定 1 动力用橡套电缆选用四芯 2 当控制按钮不装在工作机械上 采用四芯电缆 3 橡套电缆的接地芯线 除用作监测接地回路外 不得兼作其他用途 3 4 6 电缆截面选择计算 1 按持续允许电流选择电缆的截面 a 矿用橡套电缆载流量如下表 主芯线截面 mm246101625355070 长期允许电流 A36466485113138173215 b 电动机供电电流计算 向单台或两台电动机供电的电流计算 其实际工 作电流可取电动机额定电流或两台电动机额定电流之和 向三台或三台以上电 动机供电时 其干线电缆的工作电流应根据这些电动机的计算容量来求得电缆 的工作电流 计算公式如下 Ig Pe Kx 103 31 2cos diUe 式中 Ig 干线电缆的工作电流 A Pe 配电点供电的电动机额定功率之和 352kw Kx 需用系数 取 0 4 Ue 电网额定线电压 V Uc 660V cos di 电动机的加权平均功率因数 0 6 代入 Ig 352 0 4 1000 660 0 6 3 205 29A c 动力电缆截面的选择 上述计算结果也是流过 1 号线的实际工作电流 为满足两相短路电流继电保护的要求 选用 U3 70 1 16 规格的橡套电缆即 为合格 同理流过 2 3 4 号线的实际工作电流分别为 22 0 583 12 83A 330 0 583 192 46A 12 83A 根据计算结果 为满足两相 短路电流继电器保护的要求分别选用 3 35 1 10 U3 70 1 16 U3 35 1 10 规格的橡套电缆即为合格 d 电器设备负荷线电缆的选择 流过 5 号线 6 号线的实际工作电流为 Ig 11 1 15 12 65A 根据计算结果按机械强度选用 U3 16 1 8 规格的橡套 电缆 满足允许电流的要求 同理 7 8 号线选用 U3 35 1 10 U3 16 1 8 规格的橡套电缆满足持续 允许电流的要求 2 按运行时的电压损失确定电缆截面 电压损失有三部分组成 即变压器 的电压损失 Ub 干线电线的电压损失 Uc 支线电缆的电压损失 Uz 电 压总损失 U Ub Uc Uz 660 伏供电系统中允许电压损失 Uy Ube Udy 690 660 0 95 63V a 变压器的电压损失计算 Ub SB Se URcos di Uxsin di 式中 Ub 变压器的计算容量 SB 234 67KVA Se 变压器的二次额定容量 Se 315KVA Ube 变压器的二次电压 Ube 690V UR 变压器的电阻压降百分数查表 UR 1 9 Ux 变压器的阻抗压降百分数查表 Ux 4 09 当 cos di 0 6 时 则 sin di 0 8 代入得 Ub 234 67 315 1 9 0 6 4 09 0 8 0 745 1 14 3 272 3 3 将变压器电压损失的百分数值化为电压损失 Ub 为 b 干线电缆中的电压损失值计算 依据公式 Uc Pc Kx L K Uc 100 式中 Uc 主干线电缆电压损失 V Pc 配电点供电的电机额定功率之和 Pc 352KW L 主干线电缆实际长度 KM L 0 015KM Kx 需用系数 掘进工作面取 Kx 0 4 K 每千瓦一公里负荷矩的电压损失系数 按选用电缆截面 70mm2 与网络额 定电压 Uc 660V cos di 0 6 查 K 0 087 代入得 Uc 352 0 4 0 015 0 087 660 100 1 213V c 支线电缆中的电压损失计算 依据公式 Uz Pz Kx L K Uc 100 式中 Uc 支线电缆电压损失 V Pz 支线电机实际功率之和 Pz 22KW L 支线电缆长度 L 0 21KM Kx 需用系数 掘进工作面取 Kx 0 4 K 每千瓦一公里负荷矩的电压损失系数 按选用电缆截面 35mm2 与网络额 定电压 Uc 660V cos di 0 6 查 K 0 155 代入得 Uz 22 0 4 0 021 0 155 660 100 1 89V d 供电系统的电压损失值计算 按前述 U Ub Uc Uz 22 68 1 213 1 89 25 78V 63V 总的电压损失值小于供电系统允许电压损失值 故选用的电缆是合格的 3 5 低压开关的选择 3 5 1 选择原则 根据 煤矿安全规程 规定 各种不同类型的矿用低压开 关 应按沼气等级和有无煤尘爆炸危险及其使用地点的通风条件来确定使用范 围 1 矿用一般型开关适用于无沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井 底车场及主要进风巷道中 矿用增安型开关适用于和煤尘爆炸危险的矿井进风 巷道和通风良好的硐室中 2 矿用隔爆型开关适用在有沼气突出矿井的任何地点和有沼气及煤尘爆炸 危险的矿井的采区进风巷道 回风巷道以及掘进工作面 矿用本质安全型和矿 用隔爆兼本质安全型开关的应用范围同矿用隔爆型开关 3 选用矿用低压开关时 其额定电压必须大于或等于被控制线路的额定电 压 其额定电流要大于或等于被控制线路的负荷长期最大实际工作电流 同时 应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值 4 矿用低压防爆开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控制线路所选用电 缆的条数及外径要求 一个喇叭口上允许接一条电缆 5 矿用低压防爆开关使用地点的海拔高度不得超过 1000M 环境温度不得超 过 35 环境相对湿度不得大于 95 3 垂直面斜度不得大于 15 同时在 周围介质中不得有使重金属腐蚀和绝缘损坏的气体存在 不得有水及其他液体 侵入 6 应选用先进真空型 具有过载 短路 欠压 失压 漏电检测 漏电闭锁 功能的开关 3 5 2 低压开关型号的确定 1 低压矿用防爆型真空馈电开关型号的确定及技术数据 a 根据矿用防爆 开关选择原则 采区工作面配电点作为低压配送电线路 选用型号为 KBZ 系列 b 主要技术数据表 型号 额定电压 V 额定电流 A 过流继电器 额定电流 A 过流继电器 整定电流 A 极限分断 能力 A KBZ 400 660400400 400 600 12 00 7500 KBZ 200 660200200 200 300 60 0 7500 2 低压防爆型磁力起动器的确定及技术数据 a 型号确定 根据矿用防爆 开关选择原则和受控机械的操作要求 此选用型号为 QBZ 80 QBZ 120 QBZ 200 b 主要技术数据表 主线路控制保护 型号 额定 电流 A 额定 电压 V 控制 项目 名 称 型号 极限分 断能力 A 隔离开关 分断能力 A QBZ 80 80660 起动 停止 电 子 保 护 JDB80 G 2500320 QBZ 120 120660 起动 停止 电 子 保 护 JDB12 0G 2500360 QBZ 200 200660 起动 停止 电 子 保 护 JDB20 0G 4500600 3 6 低压电缆及低压开关的校验 3 6 1 低压电缆短路电流的计算 低压电网短路电流计算 短路电流的大 小是计算过电流保护装置的一个重要依据 利用图表法计算两相短路电流的步 骤 1 选择短路点 每一个开关保护范围内最远的地方是短路电流最小的地方 是保护装置可靠动作点 2 根据阻抗相等的原则 将不同截面电缆换算成同一截面 求得各段电缆的 换算长度 根据换算长度查表求得两相短路电流值 3 两相短路电流表 电缆截面及长度换算长度短路 点 截面 mm2 长度 M KnLn 总换算长度 M KS9 315 电压 660V 两相短路电流值 A d004870 d17015 0 7 24 7 35210 1 4 3 30 0 3510 1 4 3 14 1610 3 1 2 313521708 d27015 0 7 24 7 7015 0 7 24 7 3510 1 4 3 14 1610 3 1 2 31593920 3 6 2 低压开关继电器保护装置的整定校验 1 保护装置的整定要求 a 选择性好 保护装置动作时 保证只切断故障 部分的电路 其他部分仍能正常工作 b 动作可靠 电动机起动或正在运行时 保护装置不能误动作 当电动机或线路发生短路或过负荷时 保护装置可靠动 作 c 动作灵敏 在保护范围内发生最小两相短路电流时 保护装置可靠动作 2 熔断器选用原则 a 熔断器的额定电压与电网的额定电压相符 一般等 于或稍大于电网的额定电压 b 熔断器的额定电流要大于或等于所有负荷的最 大长时电流 在一定额定电压的熔断器中 可以装设几种额定电流不同的熔体 c 熔体额定电流的选择要保证当保护范围出现最小两相短路电流时很快熔断 而负荷中超过电动机最大起动电流时不会熔断 3 低压开关过电流继电器的整定 a 单台电动机按下式计算 IZ IQe 式中 IZ 过电流继电器动作电流整定值 A IQe 电动机额定起动电流 A b 同时起 动多台电动机按下式计算 IZ IQe 式中 IQe 同时起动多台电动机额定 起动电流之和 A c 多台电动机时 可按下式计算 IZ IQe Ie 式中 IQe 容量最大的电动机额定起动电流或几台电动机额定同时起动电流之和 A Ie 其余电动机额定电流之和 A d 灵敏度校验 Ks Id Iz 1 5 式中 Id 保护 范围内的最小两相短路电流 A 1 5 灵敏度系数 4 电流脱扣器保护装置的整定及校验 KBZ 400 动力控制馈电开关 整定 Iz 110 2 55 2 1 15 404 8A 取 600A 校验 Ks 3920 600 6 5 1 5 合格 KBZ 200 动力控制馈电开关 整定 Iz 22 1 15 2 50 60A 取 200A 校验 Ks 1708 200 8 54 1 5 合格 JDB 80G 120G 电子保护器的整定及校验 开关 QBZ 80 整定 Iz 11 1 15 12 65A 取 15A 校验 Ks 1708 15 113 87 1 5 合格 开关 QBZ 120 整定 Iz 55 1 15 63 25A 取 100A 校验 Ks 3920 100 39 2 1 5 合格 5 熔断器保护装置的整定及校验 a 保护支线电缆时 鼠笼型电动机熔体额定电流为 IR IQC 1 8 2 5 式 中 IQC 被保护电动机的额定启动电流 A 对于经常启动或重载启动时取 2 0 b 按最小两相短路电流进行校验 Ks Id Iz 4 7 式中 Id 被保护 电缆干线或支线距变压器最远端的两相短路电流 IR 选用熔体的额定电流 A 4 7 为保证熔体及熔断器的系数 当电压为 660V 时 熔体额定电流为 100A 以下时 系数取 7 熔体额定电流为 125A 时 系数取 6 4 熔体额定电流为 160A 时 系数取 5 熔体额定电流为 200A 时 系数取 4 c 开关 QBZ 120 控制压风机 IR IQC 1 8 2 5 192 5 2 0 96 25A 100A 以下取 7 校验 Ks Id Iz 3920 100 39 2 7 合格 经过验算 全部满足要求 4 采区电气设备的选择 4 1 采区高压开关柜的选择 4 1 1 采区高压开关柜的选择的原则 1 根据 煤矿安全规程 规定 矿用一般高压配电箱适用于煤 岩 与沼 气突出的矿井井底主要变电所及主要进风巷道中 作为配电开关或控制保护高 压电动机及变压器用 2 根据 煤矿安全规程 规定 矿用隔爆型高压配电箱适用于煤 岩 与 沼气突出的矿井井底主要变电所及所有变电所中 所以配电开关或控制保护高 压电动机几变压器用 3 选用高压开关时 除考虑使用场合外 其额定电压必须符合井下高压电 网的额定电压等级 额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流 4 高压开关在选择使用时 其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路 容量 4 2 矿用低压隔爆开关选择 4 2 1 选择原则 1 矿用一般开关适用于无沼气和煤尘爆炸危险的矿井和无沼气突出的井底 车场几主要进风巷道中 矿用增安型开关适用于有沼气和煤尘爆炸危险的矿井 和无沼气突出的井底车场几主要进风巷道和通风良好的硐室中 2 矿用隔爆型开关可使用于沼气突出矿井的任何地点及有沼气和煤尘爆炸 危险矿井的采区进风巷 回风巷道以及采掘工作面 矿用本质安全型和矿用隔 爆兼本质安全型开关的应用范围同矿用隔爆型开关 3 在选用矿用低压隔爆型开关时 其额定电压必须小于或等于被控制线路 的额定电压 其额定电流要大于或等于被控制线路的负荷长期最大实际工作电 流 同时应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值 4 矿用低压开关的接线喇叭口数目及内径要符合受控线路所选用的电缆的 条数及内径要求 一个喇叭口只允许接一条电缆 4 2 2 选择计算公式及选择条件 选取 p2 和 p5 配电点进行计算 1 负荷长期工作电流 Iz K Pe 3Un cos 0 5 11 4 1000 3 660 0 87 0 89 6 4A I2 6 4A 选择 QC81 60 控制开关 I5 K Pe 3Un cos 0 5 17 1000 3 660 0 84 0 885 0 6A 煤电钻综合保护装置选择 据 矿山安全规程 规定煤矿井下采掘工作面使用的煤电钻必需有综合保 护装置 选用 z1381 127 20 设计指导书 z 综合 b 保护 z 电煤钻 8 隔爆 矿用隔爆型接线盒的选择 它适用于沼气和煤尘爆炸危险的矿井中根据额定电压和电流选用接线盒型 号为 EDKB30 100 3 E 接线盒 KB 隔爆 D 低压 2 根据电缆的长时工作电流选择低压开关 采区主要设备选型表 序 号 设备名称设备型号 长时工作 电流 A 开关型号电压 V 保护及控 制种类 1上山绞车JBRO400M 6 60 16DW80 200660 380 短路 漏 电 2照明 2 7QS81 40660 380 短路 3回柱绞车BJO2 71 4 10QC810 60660 过载短路 4电钻MZ2 12 4 34ZB81 127 20 127 20 短路 5局扇JBT52 2 6 3QC810 60660 过载短路 6裝岩机DZ2B 17 9 8QC810 60660 过载短路 7调度绞车JBJ 11 4 6 4QC810 60660 过载短路 8喷浆机BJO2 51 6 3 5QC810 60660 过载短路 5 短路电流的计算 井下电网的短路 一般属于远点短路 所以可以视为无限大电源容量系统 计算短路电流时 短路点一般选在变电所的母线上和电缆的末端 5 1 系统电抗 因为变压器二次侧空载电压 即平均电压 Var 690v 井下主变电所短路 容量 Ss 50mva 所以系统电抗为 Xsy Var2 Ss 0 0095 高压电缆阻抗 R0 1 388 KM X0 0 085 KM 换算至 65 时 R0 1 472 KM Ru1 R0L Ksc Xu1 X0L Ksc2 5 2 变压器的阻抗 RT PNT 3I2N2 IT UsV20 100 3I2N XT IT2 RT2 从短路点至变压器的低压电缆阻抗 Rb1 R0L Xb1 X0L Rca 0 01 Xsy 0 0095 R Ru1 RT Rb1 Rca X Xu1 XT Xb1 Xsy 5 3 短路电流计算表 回路阻抗回路阻抗 短路电流短路电流 A A短路点短路点 R R X X IS 2 IS 2 IS 2 IS 2 S S0 028590 028590 15950 15952129 082129 082458 452458 45 S3 1S3 10 819110 819110 245780 24578403 42403 42465 83465 83 S3 2S3 20 908210 908210 236430 23643367 62367 62424 49424 49 S3 4S3 40 770490 770490 232250 23225428 71428 71495 03495 03 S5 1S5 10 720990 720990 24160 2416453 71453 71523 90523 90 S5 2S5 21 160881 160880 2516350 251635290 44290 44335 38335 38 S5S50 644430 644430 235960 23596502 72502 72580 49580 49 S3S30 563910 563910 225980 22598567 90567 90655 75655 75 S4S40 678360 678360 241120 24112479 20479 20553 34553 34 S4 2S4 21 022661 022660 251650 25165327 58327 58378 26378 26 S4 4S4 41 024571 024570 378420 37842310 45310 45359 78359 78 S4 1S4 10 83940 83940 260560 26056392 53392 53453 52453 52 S2S22 166392 166390 2228180 222818158 42158 42182 93182 93 S2 2S2 22 500592 500590 2301180 230118137 42137 42158 68158 68 S2 3S2 32 354192 354190 22850 2285145 86145 86168 43168 43 S2 1S2 12 229092 229090 2934380 293438153 45153 45177 18177 18 S4 3S4 31 022661 022660 251650 25165327 58327 58378 26378 26 选取 p3 配电点总开关 DW80 200 过流保护整定 该型自动馈电开关以瞬时 过流脱扣器作过流保护 5 3 1 动作电流 Isb IST M IN IST M 130A IN 32 32 4 64 4 Isb 194 4 脱扣器整定范围 200 600A 整定到 200A 5 3 2 灵敏度检验 Kr I Isb 367 62 200 1 83 1 5 符合要求 查表得 I 为配电点母线末端最小两相短路电流 后备保护灵敏度 Kr I3 1 Isb 403 42 200 2 01 1 5 高压配电箱过流不保护整定 5 4 反时限过流保护 5 4 1 动作电流ISER 1 2 KreKi INT 1 2 48 0 85 50 5 6 78A INT 500 3 6 48A 整定到 ISER 7A 5 4 2 动作时限 N 160 3 7 50 5 2 29 倍 一般绞车电动机起动时间不会超过 10s 故动作时限取 10 倍动作电流 10s 足以躲开起动 电流速短 Isb x 1 2 ISTM IN 2 17A 整定到 3A 灵敏度 Kr Is Kt Ki Is3n 2129 08 3 10 6000 690 8 16 1 5 后备保护 Kr I Kt Ki Isbx 479 2 3 10 6000 690 2 6 1 5 采区接地保护措施 井下保护接地系统是由主接地极 局部接地极 接地母线 接地导线和 接地引线等组成 井下保护接地网按 第 448 第 453 条规定执行 第 448 条 36V 以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气设备的金属外 壳 构架等必须有保护接地 电气保护接地工作 应按煤炭工业部颁发的有关矿井保护接地装置的安装 检查与测定工作细则执行 第 449 条 接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过 2 每一 个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线 或其他相 当接地导线 一以下各条同 的电阻值不得大于 1 第 450 条 所有电气设备的保护接地装置 包括电缆的铠装 铠皮 接地芯 线 和局部接地装置都应同井下住接地接成一个总接地网 井下主接地极应在主副水仓中各埋设一快 主接地极应用钢板或耐腐 蚀的钢板制成其面积不大于 0 7m2 厚度不小于 5mm 在钻孔中敷设的电缆 如果不能同主接地极相连接时应单独形成一分 区接地网 其分区主接地极应设在地面 第 451 条 下列地点应装设局部接地极 1 每个装有电气设备的硐室 2 每个 套 单独装设的高压电气设备 3 每个低压配电点 如果煤采工作面的机巷 回风巷和掘进巷 道内无低压配电点时 上诉巷道内至少应分别设置一个局部接地极 4 连接动力铠装电缆的每个接线盒 局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处 设置在水沟中的 局部接地极应用面积小于 0 6m2 厚度不小于 3mm 的钢板或具有相同有效面积 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 1 5m 的钢管制成 管上至少钻 20 个直径不小于 5mm 的透眼 并垂直埋入底下 第 452 条 连接主接地极的接地母线 应用截面不小于 50mm2 的铜线截面 不小于 100mm2 的镀锌铁线或厚度不小于 4mm 截面不小于 100mm2