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太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书 前言本设计是根据对矿区的原始资料的综合分析计算，利用所学的电气知识，在指导老师和一些前辈的辛勤指导下完成。设计本着认真分析，选型恰当，布置合理的原则，尽量做到绝对安全、可靠具体、技术经济合理。但是由于所学知识有限，技术资源缺乏，实践经验不足，设计中不能避免存在许多错误和不足之处，如某些计算可能不够详细等等，敬请老师见谅指教。确定整合后的矿井首先采煤层井田东北部的15#煤层，后期南部9#煤层开采另需要方案。设计主要对现阶段煤矿的井上下供电系统的设计，其中对对高压开关柜内主要元件进行了选型、对输电线路进行选择，对地面高低配电系统进行了设计，对高低电缆进行了选择、对低压电气按安装地点、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。以及对低压电器整定的计算，让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。防雷保护是煤矿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，以及在架空线路的防雷设计。 第一章 概述1.1矿井简介井田位于盂县城南娄大沟村，属于阳泉盂县晋盂煤业有限公司，设计生产能力为600kt/a。由盂县古咀接替矿、盂县南娄煤矿、山西东星煤矿和盂县东方振兴煤矿有限公司振兴二坑兼并重组整合形成。现阶段正处于煤矿的建设阶段。根据批准的地质报告和初步设计，整合后的矿井批准开采8#-15#煤层，供电电源采用从不同区域10KW变电所引入，通过高压配电室对其降压220V、66V、380V后，进入低压配电室，由低压配电室对电路进行分配，供煤矿井上下供电使用。本设计主要对煤矿的井上下供电系统中的高压开关柜内主要元件进行了选型、对输电线路进行选择，对高低电缆进行了选择，以及对地面高低配电进行了设计、对低压电气按安装地点、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。以及对低压电器正定的设计，对供电系统进行了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。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，并在架空线上装置防雷装置。1.2系统概述电力是现代矿山企业的动力，首先应该保证供电的可靠和安全，并做到技术和经济方式同时满足生产的需要。根据实际情况现阶段我所设计的煤矿供电系统是采用从不同区域10KW变电所引入供电电源，引入煤矿变电所，通过高压开关柜进入变压器，将10KW高压电变为220V、380V、660V，再通过低压配电室对电路进行分配，分别供井下和地面工作使用的井上下供电系统。1.3矿山企业对供电的基本要求具体要求如下：（1）保证供电安全可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可能程度矿山如果供电中断，不仅影响产量，而且有可能造成人身事故和设备损坏为了保证对矿山的可靠性，供电电源应采用两回路独立电源线路，所设计的供电线路来自不同的变电所或都是同一变电所的不同母线，且电源线路上不得分接任何负载。安全是指不发生人身触电事故和电器故障而引起的爆炸等重大事故由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备容易受损坏，可能造成触电及电火花和瓦斯煤尘爆炸等事故，所设计的设备都采用隔爆型和本质安全型采取了防爆，防触电过负载及过电流保护等一系列的技术措施和制定相应的管理规程，设计满足要求。（2）保证供电电能质量在满足供电可靠性与安全的前提下，还应确保供电质量，即供电技术合理。良好的电源就是指电压偏移不超过额定值的正负百分之，频率偏移不能超过正负.到.赫兹。此外由于大功率整流和可控硅的应用使原电网中的谐波量增加，可能会造成电力电容过负载，严重时甚至造成事故所以必要时应采取相应的技术措施保证电能质量，查找数据知，质量满足要求。（3）保证供电系统的经济性 在满足以上要求的条件下，应力求供电系统简单，安装，操作方便，投资少，见效快和运行费用低设计所采用的方案供电系统简单，方便满足要求。1.4电力负荷的分级 按照对供电可靠性的要求下同，一般将电力负荷分为3级，以便在不同的情况下区别对待我所设计的矿井供配电采用660V和380/220V三级电压等级。（1） 一级负荷这类负荷若供电突然中断造成生命危险，或者造成重大设备损坏而难以修复，或者打乱复杂的生产过程并使大量的产品报废，给国民经济带来极大的损失。所设计的矿井主扇风机，局部通风机与井下临时主排水泵以及经常提人的提升机等都采用了双回路供电系统。这类负荷必须有两个独立的电源供电，无论是电力网在正常或者事故时均应保证对它的供电，所设计的方案满足要求。（2） 二级负荷这类负荷突然停电，会造成生产设备局部损坏，或生产流程紊乱且恢复困难，企业内部运输停顿或出现废品或大量减产，因而在经济造成一定损失。我所设计的煤矿集中提运设备、大型矿井空气压缩机、井筒防冻设备等。这类负荷根据实际情况部分采用双线路经方案。（3） 三级负荷凡不属于一二级负荷的用电设备，均列为三级负荷这类负荷停电不影响生产，对这类供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回路供电。我所设计的办公室架空线路采取了单回路供电系统。1.5电力负荷的统计根据统计所涉及煤矿电力负荷计算经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1800kW，设备工作容量696.34kW，总计：50+132+135+150+90+160+150+132+150+90+270+180+60+60=1800KW（现阶段煤矿理论负荷统计，原始数据可能有偏差)计算负荷为：有功功率：513KW无功功率：425.94kVar自然功率因数COS0.77视在功率666.96kVA考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后：全矿井用电负荷有功功率1000kW:有功功率：500.25KW 无功功率：400.35kVar功率因数COS0.77kVA 视在功率为600.27kvar矿井年耗电量约290.89万kWh.用 电 负 荷 统 计 表序号用电设备名称电压（V）设备台数（台）设备容量（Kw）需要系数costg计算负荷最大负荷利用小时年耗电量kwh总工作 总容量工作容量P(KW)Q(kvar)S(KVA)数台数一地面部分1提升绞车380111321320.850.880.54112.260.62主扇风机房（1）主扇3802160300.950.850.6228.517.7（2）风门绞车38021630.60.850.621.81.1小计42502522.714.13机修间3804430300.60.750.881815.84坑木加工房3802225250.60.80.751511.25矿灯充电3802120100.80.80.75866锅炉房（1）鼓风机380224.44.4（2）引风机380222222（3）热水泵380221111小计6637.437.40.70.750.8826.2237热风炉（1）主风机380112222（2）引烟机3801144小计2226260.50.80.75139.8用 电 负 荷 统 计 表序号用电设备名称电压（V）设备台数（台）设备容量（Kw）需要系数costg计算负荷最大负荷利用小时年耗电量kwh总工作 总容量工作容量P(KW)Q(kvar)S(KVA)数台数8其它30300.70.80.752115.6地面负荷合计2118366.4323.4222.5160.8274.5二井下部分1主水泵6603133110.80.850.628.85.52照明12711440.90.80.753.62.7小计7477.842.234.221.7（1）刮板运输机660339090（2）乳化液泵660217437（4）回柱绞车660117.57.5（5）调度绞车6601111.411.4（7）煤电钻1275363.6小计1913262.9208.50.70.71.02146148.9208.51.6电气主接线及主要电气设备1、 地面10kV变电所电系统地一般所采用的纳方案为三个基本的类型：放射式、干线式、环式界限的方案。根据对供电的可靠性要求，供电系统的接线方式分为无备用系统和有备用系统两类。有备用系统的接线一般用于一类负荷和二类负荷当中的供电。无备用一般用于三类负荷当中的供电。根据实际情况设计如下;1、矿井地面供配电采用660V和380/220V三级电压，一、二级用电负荷采用双电源供电。当一回供电电源发生故障或检修时，另一电源可担负全部负荷容量。2、在矿井地面变电所内安设10台成套固定高压真空开关柜，其中进线柜2台、馈出柜5台、PT柜1台、计量柜2台。3、在变电所内10kV高压、0.4kV低压均为单母线分段接线方式，采用联络开关将母线分段后，对重要的一、二级负荷可以从不同母线段引出两个回路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分断断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，不至于使重要负荷停电4、地面变电所用电采用1台PT柜，分接于、段母线上。5、地面除主要通风机、空压机、监控、瓦斯抽放、设备采用双电源、双回路供电外，其余用电设备均采用单回路供电线路。继电保护：（1） 在10kV架空进线端装设户外式真空断路器和氧化锌避雷器各2组，作短路保护、过负荷保护、速断保护和大气过电压保护；高压变电所内各分支负荷开关加装有选择性漏电保护装置，配合GN-1A(F)型高压开关实现选择性漏电保护（2） 在高压开关内装设有电流互感器、GL型反时限继电器实现过电流保护（主保护），装设无时限电流速断装置作为后备保护；装设有电流闭锁电压速断装置保护；（3） 10kV母线分段：电流速断保护、过电流保护；（4） 10kV电容补偿装置：限时电流速断保护、过电流保护、过电压保护、低电压保护、零序电压保护、过负荷保护、单相接地保护。10kV线路：电流速断保护、过电流保护、单相接地。 第二章 10KW供电线路电源及送电线路的选择2.1供电电源的选择根据确定的整合方案和实际情况，矿井供电为双回路供电系统，主回路引自刘家村10KV变电站的供电线路，架空线路为LJ-120型钢芯绞线，长度为6KM,备用接线于盂县南娄大沟供电线路，架空线路规格为LJ-120型钢芯绞线，,以确保矿井生产供电安全、可靠，符合规定。2.2供电线路的选择由负荷统计知道，现阶段煤矿的日常工作中，负荷统计为1800KVW,最远距离为4.9KW，环境线路温度为25摄氏度，考虑环境温度40摄氏度校正系数为0.81，其安全截流为310.8A，当cos=0.9时为0.454%/MWkw。1、 按机械强度选择导线截面架空线路因环境的影响，可能发生的发生的断线事故，所以架空线路必须有足够的机械强度，以确保线路的安全运行。所选线路线路LJ-120的机械强度符合要求。2、按照经济电流密度选择导线截面按照经济电流密度选择导线截面用的输送容量，应考虑线路投入运行后510年的发展。在计算中必须采用正常运行方式先经常重复出现的最高负荷，但是在系统发展还不明确的情况下，应该注意切勿使导线截面选定过小。导线截面的计算公式如下：=100（mm2） S导线截面（mm2） P送电容量（KW）Ue线路额定电压（KV） J经济电流密度（A/mm2）经济电流密度J（A/mm2）导线材料最大负荷利用小时数Tmax导线材料最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上3000以下300050005000以上铝线1.65 1.15 0.90 铜芯电缆2.50 2.25 2.00 铜线3.00 2.25 1.75 铝芯电缆1.92 1.73 1.54 所以符合要求。3、按照导线长期容许电流校验导线截面选定的架空输电线路的导线截面，必须根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行发热校验，即在设计中不应使用预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值。按照容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式：Wmax极限输送容量（KVA）Ue线路额定电压（KV）（如果已知线路的实际电压U不等于额定电压Ue时，式中应采用U） Imax导线持续容许电流（KA）=4589.8KW，现阶段，实际使用量为1800KW，符合要求。综合计算可知，线路选择符合要求。第三章 变电所位置的确定3.1井下主变电所位置的确定井下主变电所为井下供电中心，井下主变电所直接由地面变（配）电所供电，并向下列地点配电：主排水泵的高压电动机、采区变电所；井底车场及附近巷道的低压动力照明；井下主变电所位置设计应根据井筒位置、井底车场位置、围岩条件等确定。变电所通道应与副井重车线相连接或与回车线相接。主变电所位置选择时应具体考虑一下几方面：1)井下主变电所应位于井下负荷中心，可与主水泵房连接，靠近敷设管线的井筒和并底车场运输巷道。2)通风良好，运输方便，便于电缆进出。3)有较好的地质条件，顶、底板岩层稳定，尽量少压煤无淋水。依照以上确定原则和考虑要求，井下主变电所（井下中央变电所）在主井底车场附近。3.2矿井变电所及工作面位置的确定矿井10KW变电所1、变电所位置选择根据矿井开采方案设计，矿井工业场地10kV变电所位置距离主斜井口大约150m、距离副斜井口大约110m。（修建中）2、 主要设备选型10kV高压开关柜选用XGN2-10型固定式高压开关柜10台；0.4kV、0.6KV低压开关柜选用GCS低压抽出式开关柜5台。 第四章高压开关柜的选择和校验4.1高压成套配电装置 高压成套配电装置又称高压开关柜,用来接受和分配高压电能,并对电路进行控制保护、及检测。是将各种开关电器，测量仪表，保护装置和其他辅助装置按一定的方式组装在统一的箱体内，组成一套完整的配电系统。高压开关柜的选择 高压成套配电配电装置按照安装地点的不同，可以分为户内式，户外式等。我所设计的是我们辰通煤矿的高压开关柜的选型，所以选用矿用隔爆型高压开关柜。有高压互感柜，进线柜，计量柜，变压柜。 选择高压开关柜的一次电路方案时，应考虑以下的因素：（1） 开关柜的用途；分为进线柜、配出线柜、PT高压互感柜、避雷柜、联络柜等。我所设计该用途为煤矿的高压开关柜。（2） 负荷情况；对于负荷容量较大，继电保护要求高的，必须用断路器进行控制和保护；对于负荷容量较小的、继电保护的动作要求不严格的，可以装有负荷开关与熔断器的高压开关柜。选择断路器控制。（3） 开关柜之间的组合情况；变电所的进线柜和联络柜，由于安装需要，往往选用两种不同方案的开关柜。（4） 进出线及安装布置情况；对于进线开关柜，分为电缆进线和架空线两种。此外，在选择一次电路方案时，还应该考虑开关柜中的电流互感器的个数，以满足保护和测量的需要。根据以上这些计算结果，按煤矿安全规程的规定选用，选择矿用隔爆型高压配电装置联合设计组联合设计的XGN2-10-07型隔爆高压真空配电箱根据实际情况，选择XGN2-10型高压开关柜。4.2 隔离开关的选择 其中1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号的上隔离开关，因为实际情况煤矿额定电压为10KW三相50Hz的三相交流电的户内使用，所以选择开关柜的隔离开关的型号为GN30-10D/630A型隔离开关，该装置适用于箱式金属封闭固定开关柜，可使开关柜 结构紧凑、合理、简单、安全可靠性高。用于有电压 无负荷的情况。满足煤矿的实际需求。1、隔离开关的电流校验校验公式：，所以隔离开关电流校验满足要求。-断路器的供电电流，630A-开关柜工作电流， 77.5A2、隔离开关的动稳定校验 校验公式： ，所以隔离开关的动稳定性校验满足要求。-断路器允许通过的极限峰值电流，40KW-最大运行方式下短路电流的冲击值，KA3、隔离开关的热稳定校验校验公式：-设备的热稳定电流，kw-与对应的热稳定时间，s-计算出的短路电流稳态值，kw-短路的假想时间，s 所以，隔离开关的热稳定性校正符合要求。型号额定电压额定电流极限通过电流5s热稳定电流GN30-10D10KW400A峰值40KA有效值30KA14KA4.3断路器的选择 断路器应该按照其额定的电压、额定的电流以及环境的条件选择合适的规格和型号，然后进行效验其断流容量、动稳定及热稳定。 根据实际情况，变压器低压侧为10KW，其中向地面和井下供电距离为1KM，设备工作容量为1800KW，需用系数为0.82，功率因数为0.74，最大运行方式下10KW母线上短路时的次暂态短路电流为6KA, 解答；计算有功功率：=P*=1800*0.82=1476(KW) 计算无功功率：=*=1476*0.909=1341.684(KW) 计算视在功率：= 计算工作电流：3 计算短路时电流容量：2号、3号、4号、6号、7号、8号、9号的真空断路器的选择ZN28-12 630/20型真空断路器。1、断路器的额定电压校验断路器的额定电压为10KW等于电网的的额定电压10KW，电压校验符合要求。2、 断路器的额定电流校正 校验公式：-断路器的供电电流，630A-开关柜工作电流， 77.5A630A77.5A断路器的动稳定校验校验公式：-断路器允许通过的极限峰值电流，40KW-最大运行方式下短路电流的冲击值，KA所以断路器的动稳定型校验满足要求。断路器的热稳定校验校验公式：-设备的热稳定电流，kw-与对应的热稳定时间，s-计算出的短路电流稳态值，kw-短路的假想时间，s61.2(kw2.s),故断路器热稳定校验符合要求。断路器载容量的校验校验公式：=300（MV.A)S=*6*10=105（MV.A) 符合要求型号额定电压额定电流额定断流容量最大关合电流极限通过电流2s热稳定电流额定断开电流Zn28-1210KV630A300MV/.A40KA40KA16KA16KA4.4高压熔断器的选择熔断器的含义：一种简单的过流保护装置，用于保护供电线路和电气设备，使其不为短路或者过载所损坏。在电路中串联在并保护户的电路中使用。根据煤矿的实际需要，RN2-10 0.5A型高压熔断器用于电压互感器的保护。其断流容量为1000MVA。在短路时以限制线路电流到最小值的方式进行瞬时开断，1分钟内熔断电流应在0.6-1.8A范围内。4.5电流互感器的选择1、 额定电压的选择电感器的额定电压应大于或者等于电网的额定电压，2、 额定电流的选择电流互感器的原边额定电流应大于等于倍最大长时工作电流，3、 准确的等级校验电流互感器的准确等级应该与二次备的要求相适应。0.2级用于精密的测量，0.5级用于计费测量，1.0级用于测量仪表，3级用于指示仪表和继电保护装设置。根据实际情况，现阶段变电所引入的母线电压为10KW,因此对电流互感器的选择为LZZBJ-10 100/5 0.2s 10P/10型的电流互感器。其中：100/5代表额定变比10P10代表保护绕组，其含义是在10倍额定电流下二次输出的电流误差为+-10%0.2s为计线绕组。4.6电压互感器的选择原理;其一次线圈匝数很多，而二次线圈匝数很少。工作时，一次线圈并联在一次线路中，而二次线圈上并联仪表、继电器的电压线圈。由于这些电压线圈的阻抗很大，所以电压互感器在工作时接近空载状态。1、 一次电压的选择电压互感器一次额定电压应与其所在的电网相适应，其满足：其中，1.1、0.9-电压互感器最大误差所允许的一次电压波动所选电压变压器应满足二次设备在用途上对准确等级的要求。0.2级用于精密的测量，0.5级用于计费测量，1.0级用于测量仪表，3级用于指示仪表和继电保护装设置。2、 根据实际情况选择，所选择的JDZ10-10Q型电压互感器供额定频率为50HZ，额定电压为10KV及以下中性点非有效接地的电力系统中做电压、电能测量和继电保护用。其中1号和2号计量柜的等级要求为0.2级，满足实际要求。4.7避雷器的选择根据实际的的电压等级，10KW的电压的电压选择HZ5WZ-17/45型高压避雷器 第五章变压器容量的选择与计算 电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。5.1台数选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：1.有大量一级或二级负荷 在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级负荷的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。2.季节性负荷变化较大 根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、节约电能。3.集中负荷容量较大 虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，这时也应装设两台及以上变压器。当备用电源容量受到限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电，以方便备用电源的切换。根据实际情况需要选用变压器的台数为5台。5.2容量选择变压器容量的选择，要根据它所带设备的计算负荷，还有所带负荷的种类和特点来确定。首先要准确求计算负荷，计算负荷是供电设计计算的基本依据。确定计算负荷目前最常用的一种方法是需要系数法，按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为：有功计算负荷（kw） 无功计算负荷（kvar） 视在计算负荷（kvA） 计算电流（A） 式中 用电设备所在电网的额定电压（kv）;需要系数；如 在地面380V线路上，接有压风机，绞车等功率共400KW,确定线路上总的计算负荷的步骤为 （1_绞车电动机组 查表得=0.70.8(取=0.8)，因此 （2）主扇风机机组 查表得=0.70.8(取=0.8)，因此 考虑各组用电设备的同时系数，取有功负荷的为，无功负荷的为，总计算负荷为 计算出设备的计算负荷后，就可选择变压器了。变压器的容量首先应保证在计算负荷下变压器长期可靠运行。对仅有一台变压器运行的变电所，变压器容量应满足下列条件 考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70%85%。对两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件： 满足总计算负荷70%的需要，即 ；满足全部一、二级负荷的需要，即。条件是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。 当选用不同容量的两台变压器时，每台变压器的容量可按下列条件选择： 且 另外，变压器的容量应满足大型电动机及其他冲击负荷的起动要求，并满足今后5-10年负荷增长的需要。再回到上例中，综合计算结果为：组别额定功率需要系数功率因数功率因数正切有功功率无功功率视在功率有功功率同期系数(0.80.9)无功功率同期系数(0.930.97)用电设备Pe(kW)KdcostgPjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kV.A)KpKq绞车电动机2000.80.80.75160120200通风机550.80.80.75443355合计255204153255同时系数0.7940.766193.8148.4244.10.950.97 按照变压器的符合率一般取70%所选变压器的容量为：244/0.7=348.6kvA 故可选400kvA的变压器。若有无功功率补偿装置，可使供电系统的电能损耗和电压损耗降低，从而可选较小容量的电力变压器。如上例情况，在没有功率补偿装置时，功率因数为0.794，达不到国家标准，造成电能浪费，假设要使功率因数提高到0.95，无功补偿容量QN.C应为： kvar 所以经补偿后的结果为：组别额定功率需要系数功率因数功率因数正切有功功率无功功率视在功率有功功率同期系数(0.80.9)无功功率同期系数(0.930.97)用电设备Pe(kW)KdcostgPjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kV.A)KpKq绞车电动机2000.80.80.75160120200通风机550.80.80.75443355合计255204153255同时系数0.7940.766193.8148.4244.10.950.97电容补偿84.71补偿后0.950.33193.863.7204 这时可以算出有补偿装置后，变压器所选的容量为：204/0.7=291.4因此可以用315kvA的变压器就可以了。所以根据实际说选的s9-630/10型变压器满足。 第六章地面供配电及井下供配电的设计6.1地面供配电设计1、 地面高压配电矿井工业场地10kV变电所共引出5回10kV馈出线，其中井下动力变压器2回、井下局部通风机专用变压器1回，地面动力变压器2回。 矿井工业产地变电所10kV配电装置选用成套开关柜10台，其中进线柜2台、电压互感柜柜1台、计量柜2台、变压器柜5台。变电所内的0.4kV母线为单母线分段接线。通过地面变电所安设S9-630/10/0.4kV型变压器的变压后对工业场地的设备用电。单台变压器运行时的负荷率为48.4%，保证系数为1.7，当一台变压器故障时，另一台变压器能担负主井工业场地负荷用电。S9-630/10 0.69KW型变压器五台，一台供新井工作面使用。一台供旧井井下工作，一台为新旧井的局扇风机专用。两台工地面使用。 2、 地面低压配电 地面主变电所低压室主要担负压风机、地面机修车间、办公楼等用电。机修车间、坑木房、生活用电等为0.4kV单回路电源供电；压风机、监控中心站，通讯、瓦斯抽放等重要负荷为双回路电源供电，并分接在0.4kV不同母线段上 变电所设两台动力变压器向工业场地内主要通风机、压风机、瓦斯抽放站、地面生产系统、地面办公等低压负荷供电，经统计，该片区低压计算负荷如下（有功、无功乘0.9同时系数）：有功功率：560.38kW无功功率：337.03kVar功率因素COS0.8视在功率：230.5kVA （原始数据）选S9-630/10（10/0.4）变压器两台，变压器同时运行。当一台检修时，另一台能担负全部负荷用电。变压器负荷率0.73，保证系数1.37，变电所380V母线采用单母线分段，低压配电柜选用GCS低压配电柜。进行供配电的输送。6.2井下供配电设计井下低压配电的方案1、井下动力： 变电所设两台动力变压器向主斜井皮带机、副斜井绞车、井下中央水泵房、掘进工作面（不包括局部通风机）等低压负荷供电，经统计，负荷如下（有功、无功乘0.9同时系数）：有功功率：276.53kW无功功率：246.31kVar功率因素COS0.75视在功率：370.32kVA（原始数据）选KBSG-315/10（0.69KV）变压器2台，变压器负荷率0.6，保证系数1.6。2、井下局部通风机：变电所设1台变压器专向井下局部通风机供电，经统计，负荷如下：有功功率：45Kw无功功率：38.6kVar功率因素COS0.75视在功率：27.98kVA （数据可能有偏差）所以选择选S9-100/10（10/0.69）变压器1台，变压器负荷率0.6，保证系数1.8，符合煤矿的实际工作需要。 第七章高、低压电缆的选择7.1高压电缆选择原则1、按经济电流密度计算选定电缆截面，对于输送容量较大，年最大负荷利用的小时数较高的高压电缆尤其应按经济电流密度对其截面进行计算。2、按最大持续负荷电流校验电缆截面，如果向单台设备供电时，则可按设备的额定电流校验电缆截面。3、按系统最大运行方式时发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性，一般在电缆首端选定短路点。井下主变电所馈出线的最小截面，如果采用的铝芯电缆时，应该不小于50mm2 。4、按正常负荷及有一条井下电缆发生故障时，分别校验电缆的电缆的电压损失。5、固定敷设的高压电缆型号按以下原则确定：1） 在立井井筒或倾角45及其以上的井筒内，应采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆，钢丝铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢丝铠装铅包纸绝缘电缆。2） 在水平巷道或倾角45以下的井巷内，采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢带铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢带铠装铅包纸绝缘电缆。3） 在进风斜井，井底车场及其附近，主变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铅芯电缆，其它地点必须采用铜芯电缆。7.2、高压电缆的选择步骤1、按经济电流密度选择电缆截面:A1=In/nJ=7.2/12.25 =3.2 mm2式中： A电缆的计算截面, mm2；In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB1/(Ue) =74.13/( 6) =7.2A；n同时工作的电缆根数，n=1；J经济电流密度，A/mm2,见设指表2-18，铜芯电缆取J=2.25 A/mm2；A2 =In/nJ=6.43/12.25 =2.86 mm2式中：In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB2/(Ue) =66.84/( 6) =6.43 A；由设指表2-9查取电缆型号为：YJLV22- 335 1000m的电缆线。 2、按持续允许电流校验电缆截面： KIP=(60.345180.9)AIa=7.2A式中： IP环境温度为25度时电缆允许载流量,A,由设指表2-8查取IP=135；K环境温度不同时载流量的校正系数,由设指表2-6查取：0.447K1.34；Ia持续工作电流, Ia= SB1/(Ue) =74.13/(6) =7.2A ；KIp =(60.345180.9)AIa,符合要求。 3、电缆短路时的热稳定条件检验电缆截面,取短路点在电缆首端,假设变电所短路容量为50MVA,则Id（3） = Sd/(Up) =(50103)/( 6.3) =4582.1 A Amin = (Id（3）)/C =(4582.1)/159 =14.41mm2A1=35 mm2 符合要求。式中： Amin电缆最小截面, mm2；Id（3）变电所母线最大运行方式时的短路电流,A；tj短路电流作用假想时间,S；对井下开关取0.25S；C 热稳定系数, 由设指表2-10查取C=159； 4、按电压损失校验电缆截面：U% =KPL/1000 =1.836111.21/1000 =0.2%7% 故满足要求。式中： U%电缆电缆中电压损失的百分数；K兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数, 由设指表2-15查取铜芯电缆兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失K=1.836；P电缆输送的有功功率；7%允许电压损失百分数；因此所选MYJV22- 335 的高压电缆符合要求。7.3低压电缆的选择通常井下电缆线路的截面计算的步骤如下：（1）按长时允许电流初选导线截面；（2）给生产机械供电的支线电缆要校验机械强度允许最小截面；长电缆要校验允许电压损失。1按长时允许电流选择导线截面为了使导线在正常运行时不超过其长时允许温度，导线的长时允许电流应不小于流过导线的最大长时工作电流。即式中 标准环境温度（一般为25）时，导线的长时允许电流（见表7-12）；导线的最大长时工作电流；例如：其井下主供电工作面选择电缆线路截面：计算出新井下工作面负荷的长时最大电流为205A，查表7-12，选取70mm2矿用橡套电缆，其长时允许电流为215A。满足要求，初选合格。（其他依次类推，不一一介绍）2.按机械强度校验导线截面电缆在工作面和巷道中敷设，难免会受到外部机械力的作用，截面太小的电缆容易出现断线、护套破裂、绝缘损坏现象。矿用橡套电缆应符合表7-20的要求，以避免在拖拽、碰撞等外力作用下断线、破裂。表7-20 橡套电缆满足机械强度的最小截面（mm2）用电设备名称最小截面用电设备名称最小截面采煤机组可弯曲输送机一般输送机回柱绞车装岩机35501635102516251625调度绞车局部扇风机煤电钻照明设备4646462.54所以，照明综保选择截面为4mm2的电缆，输送机选截面10mm2的电缆，调度绞车选截面为6mm2的电缆，装载机选截面为35mm2的电缆。（其他依次类推，不一一介绍）3.按允许电压损失校验导线截面输电线路通过电流时，将产生电压损失。电压损失过大，会造成电动机电压过低，电动机起动困难，工作电流增大，甚至会因电流过载烧坏电动机。因此，按长时允许电流选择的长电缆截面，还要校验允许电压损失。计算公式简化为： 线路所带负荷的有功计算功率，kW 电网的额定电压，kV。A 电缆导线截面 mm2；电缆导线的电导率 。橡胶电缆取43.5，塑料铜芯电缆取48.6，铝芯电缆取28.8。 L 电缆的长度 km；例如：旧井风机专用电缆，长度为700m,导线截面为50mm2，额定电压660V，电缆导电率为43.5，线路所带有功功率为90KW.=0.039 符合要求。第八章 低压控制电器的选择及整定8.1、电器选择按照下列一般原则进行1）按环境要求，采区一律选用隔爆型或隔爆兼本质安全型电器。2）按电器额定参数选择（1） 低压控制电器的额定电流要大于或等于用电设备的持续工作电流，其额定电压也应与电网的额定电压相符合。（2） 控制电器的分断能力，电流应不小于通过它的最大三相短路电流。3）工作机械对控制的要求选择(1) 工作线路总开关和分路开关一般选用自动馈电开关，如新系列的KBZ型自动馈电开关。(2) 不需要远方控制或经常起动的设备，如照明变压器，一般选用手动起动器，如QJC型等。(3) 需要远方控制，程控或频繁起动的机械，如采煤机、装岩机、输送机等一般选用QJC系列，DQBH型磁力起动器或新系列隔爆型磁力起动器等。(4) 需要经常正、反转控制的机械，如回柱绞车、调度绞车等，一般选用QSZ-80N、QBZ-80型或新系列可逆磁力起动器等。4） 开关电器的保护装置，要适应电网和工作机械的保护要求：（1） 变压器二次的总开关要有过电流和漏电保护。（2） 变电所内各分路的配出开关及各配电点的进线开关要有过电流保护。（3） 大型采掘机械，如采煤机组、掘进机组等需要短路保护、过负荷保护，有条件的增设漏电闭锁保护。（4） 一般小型机械，如电钻、局扇、回柱绞车及小功率输送机等需要有短路保护和断相保护。5） 开关电器接线口的数目要满足回路和控制回路接线的要求，其内径应与电缆外径相适应。根据要求，井下电气均为隔爆型电气设备，现阶段主要电气有KBZ-630、KBZ-400、型真空馈电开关和QBZ型系列的80、120.200真空电磁起动器。8.2、据已选定的电缆截面、长度来选择开关、起动器容量及整定计算1、计算开关的工作电流Ig（比如以旧井110KW的抽水水泵的控制开关为例 Ig （KfPe103）/（Uecosee） （0.8110103）/（6600.860.93）167.17A其余开关的工作电流如所示计算可以得到。2、开关的选择结果：根据Ig、Ue，查煤矿电工手册矿井供电 下表11-1-17选110KW抽水水泵的控制开关选QBZ200真空电磁起动器一台。例如：5.5KW的混泥土喷射机控制开关的选择：Ig（KfPe103）/（Uecosee） （0.85.5103）/（6600.750.80）=6.5 A根据Ig、Ue，查煤矿电工手册矿井供电 下表11-1-1选QBZ-80型真空磁力起动器一台。例如：1.2KW照明综合保护控制开关的选择：S =Pe/cose=1.2/0.79=1.52KVA根据SSe，选择QBZ-4.0M型综保一台。 8.3、低压开关整定原则1、馈电开关保护计算（1）过载值的保护计算：=1.15*P(2)短路电流整定值： Id+P (3)校验：K=/Id1.5其中： -过载电流整定值P -所有电动机额定功率之和Id -短路保护的电流