第七章采区供电设备选择及其计算

1、2021-7-11 2021-7-1 第七章 采区供电设备选择及其计算 采区供电设备选择及计算是采区供电设计的主要 内容。采区供电设备的选择包括主变压器的选择、 采区供电系统的拟定、高低压电缆的选择和高低 压开关的选择。相关计算有负荷容量和负荷电流 的计算、电压损失的计算、短路电流的计算和过 流保护的整定计算。 2021-7-1 第七章 采区供电设备选择及其计算 2021-7-14 2021-7-1 第一节第一节 设备选择前的准备设备选择前的准备 一、采区供电设计所需原始资料一、采区供电设计所需原始资料 二、参考资料 三、采区变电所、移动变电站位置以及 工作面配电点的位置确定 四、采区供电系统

2、的拟定 2021-7-1 一、采区供电设计所需原始资料一、采区供电设计所需原始资料 1.矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板 情况、支护方式。 2.采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度， 采煤工作面数目，巷道断面尺寸。 3.采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。 4.采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。 5.电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距 离、供电能力及高压母线上的短路容量等。 6. 采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室 开拓费用、职工人数及平均工资等资料。 2021-

3、7-1 二、参考资料二、参考资料 煤矿安全规程 煤炭工业设计规范 煤矿井下供电设计技术规定 矿井低压电网短路保护装置整定细则 矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则 煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则 煤矿电工手册第二分册(下) 工矿企业供电设计指导书 各类有关的煤矿电气设备产品样本、各类供电教材。 2021-7-1 三、采区变电所、移动变电站位置以及工作 面配电点的位置确定 详见第一章第三节 2021-7-1 四、四、采区供电系统的拟定采区供电系统的拟定 1.拟定供电系统的原则： 基本原则就是保证供电的安全、可靠、质量和经济。具体要求如下： (1) 电源电缆路数选择原则。 一般采

4、区变电所可采用单回路电源电缆，由采区变电所向移动变电站供电的 单回电缆供电线路上，串接的移动变电站数不宜超过3个。不同工作面的移 动变电站不应共用电源电缆。按煤矿井下供配电设计规范（GB50417- 2007）规定：煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井的采区、下山采区、高产高 效和综合机械化开采的采(盘)区；供电时，电源电缆不应少于两个回路，且 当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担该采(盘)区负荷的用 电要求。 (2) 设备台数选择原则。 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等最少。 2021-7-1 1.拟定供电系统的原则拟定供电系统的原则 (3) 开关台数选择

5、原则 1台启动器只控制1台低压用电设备；1台高压配电箱只控制1台变压器。当高 压配电箱或低压启动器有3台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供 电时，应设置2台进线高压配电箱。当双母线出线负荷较多时，可设置母线 联络高压配电箱。 (4) 变压器台数选择原则 采区主变压器的台数要尽量少，1台变压器满足要求时尽量选1台，这样可以 减少高低压设备的数量及变电所硐室的开拓费用。下列情况需增加变压器台 数： 变压器负荷较多，1台变压器容量不能满足要求时； 当工作面负荷 较大，供电电压损失超过允许值，需采用移动变电站供电时； 向高瓦斯矿 井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷

6、、 半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作供电，要求专用变压器供电时，专用 变压器最多可向4套不同掘进工面的局部通风机供电； 不同电压等级的设 备需要不同的变压器，当采区变电所的动力变压器多于1台时，应合理分配 变压器的负荷。 2021-7-1 1.拟定供电系统的原则拟定供电系统的原则 (5) 高压接线方式选择原则。单电源采用单母线接线；双电源一般采用、 单母线接线，若母线出线较多时，可采用单母线分段接线。 (6)低压接线方式选择原则 由工作面配电点到各用电设备宜用辐射式。 上山及运输平巷的输送机宜用干线式。 高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯 （二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区煤巷、半煤岩巷和有

7、瓦斯涌 出岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机须配备安装同等能力的备用局部通 风机，并能自动切换。正常工作局部通风机须采用三专（专用开关、专用 电缆、专用变压器）接线；备用局部通风机须由同时带电的另一电源接线。 其他掘进工作面和通风地点正常工作局部通风机可不配备安装备用局部通、 风机，但正常工作局部通风机必须采用三专接线；或正常工作局部通风机 配备1台同等能力备用局部通风机，两者电源须接自同时带电不同母线段的 独立电源，且能自动切换。 供电线路走最短路线，但采煤工作面(机采除 外)不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中禁设电缆，尽量避免回头供电。 大容量设备启动器应靠近配电点进线端，减小启动器间

8、电缆截面。 (7) 照明设备选择原则。 采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作 面应设照明灯，并且设照明变压器综合保护装置。 2021-7-1 2拟定采区供电系统 根据上述拟定原则和所选变压器的台数以及采区的实际情况，拟定相 应的供电系统，并画出采区供电系统图。当供电系统有多种可行方案 时，应经过技术经济比较后择优确定。 2021-7-1 本节小结 原始资料：矿井瓦斯等级、采区巷道布置图、机械设备布置图、 机械设备电气技术数据、电源供电距离 所需 资料 参考资料：设计规范、安全规程、整定细则、设计指导书、教材 系 统 拟 定 原 则 电源线路数：单回路电源一般 双回路电源高沼矿、高产高效矿

9、设备台数：保证安全、可靠下尽可能少 开关台数：一台设备选一台开关；3台开关设总开关 变压器台数：高沼矿 2台（采变、局变）综采 2台（固变、移变） 高压接线方式：单电源单母线 双电源 单母线出线少 单母线分段式出线多 低压接线方式：辐射式给配电点供电采用 干线式给输送机供电采用 照明设备：隔爆照明灯、照明综合保护装置 位置确定位置确定：采区变电所位采区中部，移变、配电点位工作面平巷 2021-7-1 思考题与习题 7-1 从理论上说明提高采区供电电压等级的意义? 7-2 简述采区供电系统的拟定原则？ 2021-7-115 2021-7-1 第二节第二节 采区主变压器的选择采区主变压器的选择 一

10、、变压器台数、型号的选择一、变压器台数、型号的选择 二、变压器容量的选择 2021-7-1 第二节第二节 采区主变压器的选择采区主变压器的选择 一、变压器台数、型号的选择一、变压器台数、型号的选择 1.台数台数 采区主变压器的台数尽量要少 ， 有一类负荷（如分区水泵）时，变压器的台数不得少于两台， 对高沼矿按照“三专两闭锁”要求，局部通风机使用专用变压器。 2.型号型号 硐室内的动力变压器，选择矿用隔爆型变压器。 顺槽及掘进巷道内，选择隔爆型移动变电站。 3.额定电压 一次侧额定电压应按照电源电压确定，二次侧额定电压按照1.05倍的用 户额定电压确定。 2021-7-1 二、变压器容量的选择二

11、、变压器容量的选择 1.采区变电所变压器容量计算 计算公式如下： 式中：成组计算负荷Pca= KdePN 成组额定负荷之和PIN=P1N+P2N+P3N+PiN、 需用系数Kde，查需用系数表7-4 加权功率因数COSTwm,查表7-4 S Twm ca T K P S cos caicaca wmicaiwmcawmca Twm PPP PPP 21 2211 coscoscos cos 2021-7-1 2.变压器容量的确定变压器容量的确定 根据所选变压器型号和所求变压器计 算容量ST ，选变压器即 STNST 式中：所选变压器额定容量STN：查矿 用变压器技术参数表7-1。 举例：某高沼

12、矿井普采工作面设备统计 如表，试选择变压器型号、容量。 采区电气设备技术数据采区电气设备技术数据 序 号 设备名称额定 电压 额定功 率 额定 电流 11胶带机660v40kW48A 12采煤机660v170kw195A 13刮板机660v40kw48A 14转载机660v40kw48A 15乳化液泵660v55kW63A 解：1）选择型号：井下有爆炸危险的环境 选择隔爆型变压器 2）选择低压侧额定电压：用电设备额定电压为660v，选择UN=660V 3）选择容量：PN=170+340+55=345kW Kde=0.286+0.714Pm/PN=0.286+0.714170/345=0.64

13、查表7-4选取cos=0.7 查表7-2，选取STN=315kVA KVA315 7 . 0 345.640 cos PK S Nde T 2021-7-1 本节小结 容 量 选 择 1.按照下式求变压器计算容量 2.按照下式查取变压器额定容量 STNST 型号选择型号选择：固定变选择KBSG矿用隔爆型，移变选择KBSGZY矿用隔爆型 电压选择电压选择：一次侧额定电压应等于电源电压，二次侧额定电压等于1.05倍 的用户额定电压。 S Twm ca T K P S cos 2021-7-1 思考题与习题 7-3变压器的型号、台数如何确定？变压器容量选 择步骤是什么？ 7-4如何用需用系数计算负荷

14、？ 2021-7-122 2021-7-1 第三节第三节 低压电缆的选择低压电缆的选择 一、低压电缆型号、芯数和长度的确定一、低压电缆型号、芯数和长度的确定 二、低压电缆主芯线截面的选择 2021-7-1 一、低压电缆型号、芯数和长度确定一、低压电缆型号、芯数和长度确定 1.低压电缆型号的选择 电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿 井下所选电缆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) 支线一律采用表7-5所列阻燃橡套电缆。1 140 V设备及采掘工作面的 660 V和380 V设备，必须用MYP、MCP、MZP系列的分相

15、屏蔽阻燃橡 套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。 (2) 固定敷设的干线应采用MVV系列铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对 于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可 选用上述铠装电缆。 (3) 采区低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。 (4) 电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。 (5) 照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电 缆或矿用塑料电缆，非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。 2021-7-1 2.确定电缆的芯线数目确定电缆的芯线数目 (1) 干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。 (2) 支线用电缆就地控制时，一般采

16、用四芯电缆；远方控制和联锁控 制时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线， 除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。 (3) 信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并留 有备用芯线。 2021-7-1 3.确定电缆长度确定电缆长度 就地控制的支线电缆长度，一般取5m10m。 其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式计算。 式中 L电缆敷设路径的长度，m； K电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。 为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点： 移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m5m余量。 当电缆有中间接头

17、时，应在电缆两端头处各增加3m余量。 2021-7-1 二、低压电缆主芯线截面的选择二、低压电缆主芯线截面的选择 1、选择原则 低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件： 正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所 以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。 正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95105的额定 电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移810。 距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其 起动器有足够的吸持电压。 所选电缆截面必须满足机械强度的要求。 2021-7-1 2.选择方法 在按上述条件选择低压电缆主芯线的截

18、面时，支线电缆一般按机械强 度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。 选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持 续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选； 然后再按其他条件校验。 1）按机械强度选择 根据不同的机械设备，选择电缆的截面不小于橡套电缆满足机械强度 要求的最小截面，见表7-7。 用电设备名称用电设备名称最小截面最小截面/mm2用电设备名用电设备名称最小截面称最小截面/mm2 采煤机组3550调度绞车46 可弯曲输送机1635局部通风机46 一般输送机1025煤电钻46 回柱绞车1625照明设备2.54 装岩机1625 2021-7-1 2

19、）按长时允许电流选择 电缆的长时允许电流IP应不小于通过电缆的最大长时工作电流Ica。即： IPIca IP 电缆的长时允许电流，见表7-9表7-10。 Ica通过电缆的最大长时工作电流；按以下方法确定：支线电缆最大 长时工作电流可取电动机的额定电流。如果查不到电动机的额定电 流，可按下面的经验公式估算： IcaIN=0.76PN/UN（7-9） 干线电缆最大长时工作电流可按下式计算： a PN电缆所带负荷的额定功率之和，kW； UN电缆所在电网的额定电压，V； Kde电缆线路所带负荷的需用系数，由表7-4查取； coswm电缆所带负荷的加权平均功率因数，由表7-4查取。 wmN Nde U

20、PK cos3 103 2021-7-1 3）按正常工作时允许电压损失选择按正常工作时允许电压损失选择 正常工作时电网的电压损失应不超过电网允许的电压损失p ， p （1） 低压电网的允许电压损失 按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压 的95%。为了保证用电设备的供电质量，低压电网允许电压损失为 p2NT-0.95(7-12) p低压电网的允许电压损失，V； 2NT变压器二次侧额定电压，V。 由式(7-12)可求得： 对于380 V电网Up=400-0.95380=39 V 对于660 V电网Up= 690-0.95660=63 V 对于1 140 V电网Up=120

21、0-0.951140=117 V 2021-7-1 3）按正常工作时允许电压损失选择按正常工作时允许电压损失选择 (2) 采区低压电网电压损失 采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路电压损失两部分。 线路一般又包括干线和支线两部分。全部低压电网的总电压损失U为 U=UU=UT T+U+Ums ms+U +Ubl bl (7-13) UT变压器的电压损失，V； Ums干线电缆的电压损失，V； Ubl支线电缆的电压损失，V。 2021-7-1 3）按正常工作时允许电压损失选择按正常工作时允许电压损失选择 变压器的电压损失UT UT=3IT（RTcosT+XTsinT） （7-14） IT

22、变压器的计算电流， （7-15） RT变压器的电阻， （7-16） PNT变压器的负载损耗，可查表7-1或表7-2，W； XT变压器的电抗， （7-17） ZT变压器的阻抗， US%变压器阻抗百分数，查表7-1/表7-2，%。 T变压器的加权平均功率因数角，由式（7-5）的反函数求得； ST变压器的计算容量，kVA； UT2N变压器二次侧额定电压（按所选变压器的技术数据），V； STN变压器的额定容量，MVA； T2N T T U3 S =I 22 TTT RZX NT TN S U 2 2 .2 NTT P=R TN TN S U . 2 .2 ST %U=Z 2021-7-1 负荷集中的干

23、线电缆线路的电压损失Ums 负荷沿线分布的干线电缆线路的电压损失Ums 干线的电压损失应为各段电缆线路电压损失之和 支线电缆电压损失Ubl Ubl=PblL103/(UNscAbl)(7-20) UN支线电缆线路所在电网的额定电压，V； Lbl支线电缆的长度、m； Abl支线电缆的截面积、mm2； sc支线电缆导体的电导率，查表7-10，m/(mm2)； Pbl支线电缆所带负荷的计算功率值(可近似取额定功率)，kW。 ms 3 ms ms 10 AU LP U SCN ca AU LP U SCN ii n i )10( 3 ms 1 ms 2021-7-1 (3)按允许电压损失选择干线电缆截

24、面 按允许电压损失选择干线电缆截面 UUms msU Upms pms U Upms pms= = U UP PU UT TU Ubl bl Upms干线电缆的允许电压损失，V； 式整理后，得出其满足电压损失的最小截面为 根据上式的计算结果，选择标准截面不小于计算截面的电缆即可满足电压 损失的要求。 mspscN msNde ms UU LPK A . 3 min. 10 2021-7-1 (4)按允许电压损失校验电缆截面 如果电缆截面按其他条件已经选出，此时需按电压损失的条件校验电缆 截面。校验时需按式 U=UT+Ums+Ubl 计算出整个低压电网的电压损失，然后按式 p 进行校验。 如校验

25、后不满足，可采取如下措施： (1) 加大电缆截面，一般加大干线电缆的截面； (2) 分散负荷，即增加电缆的根数； (3) 更换大容量的变压器，以减小变压器的电压损失； (4) 移动变电所的位置，使其靠近工作面； (5) 调整变压器的分接头，此方法在设计中不考虑。 2021-7-1 (5)按起动时的电压损失校验电缆截面按起动时的电压损失校验电缆截面 由于电动机起动电流大，起动时电压损失大，必须满足电动机和磁力起动 器的起动条件的要求，否则无法起动。一般只须校验供电功率最大、供电 距离最远的干线，如该干线满足起动要求，其它干线必能满足要求。 确定电动机的最小启动电压。满足电动机最小启动转矩所需要的

26、 最小启动电压Ust.min，可按下式求出： (7-24) UN电动机的额定电压，V； K电动机的最小启动转矩倍数，见表7-11； 电动机额定电压时的启动转矩MstN与电动机额定转矩MN之比(值可 查电动机技术数据)，矿用隔爆型电动机一般可取22.5。 起动时支线电压损失。应选择起动时电压损失最大的一条支线计算： (7-25) Ist=IstNUst/N (7-26) cosst支线所带电动机起动时的功率因数 K Nstmin U=U st blsc bl st A L I cos3=U bl.st 2021-7-1 启动时干线电缆的电压损失。按干线所带电动机中最大一台 启动，其他正常工作条件

27、计算，即： (7-27) Lms干线电缆的长度，m； Ams干线电缆的截面积，mm2 sc干线电缆的电导率，m/（mm2）； Ist、cosst与式(7-25)中符号相同； Kdere除启动电动机外，干线中其他用电设备的需用系数，查表7-4； PNre除启动电动机外，干线中其他用电设备额定功率之和，kW； UN用电设备的额定电压，V。 启动时变压器的电压损失。按变压器所带电动机中最大一台启动， 其他正常工作条件计算，即 UTst=3ITst（RTcosTst+XTsinTst） (7-28) 2 wmreN.restst 2 mrewNreststTst )sin+sin(+)cos+cos(

28、I= ) U 10PK +cos( L 3=U N 3 N.rede.re stst mssc ms stms 2021-7-1 按启动条件检验电缆截面 电动机启动时，其端电压不小于电动机的最小启动电压。即 UstUst.min Ust=U2N.T-UstUst.min 磁力起动器的起动电压应不小于起动器的最小吸合电压(为线路额定 电压UN的0.7倍)。即： U2N.TUT.st-ms.st0.7UN 2021-7-1 本节小结 截 面 选 择 支线：按照满足机械强度最小截面，按照允许电流额定电流选择 干线：较短时按照允许电流最大长时工作电流选择 较长时按照允许电压损失实际电压损失选择 功率最

29、大、线路最远按照启动电压电动机启动所需最小电压 支线采用矿用阻燃橡套电缆M型。 工作面-带分相屏蔽MP型 采掘机-专用电缆MCP型 干线 固定敷设用铠装塑料电缆MVV22型。 配电点-矿用橡套电缆M型 型号型号 选择选择 电压选择: 按照所供设备额定电压确定UN 芯线数选择：干线和就地控制支线选择4芯，远方控制+2芯、联锁控制+3芯 长度选择：支线-就地控制5-10米，移动敷设-增加3-5米 干线-敷设巷道长度弯曲系数 2021-7-1 思考题与习题 7-5如何确定电缆型号、芯线数和长度?低压支线 电缆、干线电缆主芯线的截面选择方法有何不同？ 7-6按启动条件校验电缆截面，若不合格，可采取 哪

30、些措施来满足要求? 2021-7-141 2021-7-1 第四节第四节 采区低压电网短路电流计算采区低压电网短路电流计算 一、概述一、概述 二、两相短路电流的计算 三、三相短路电流的计算 2021-7-1 第第四四节节 采区低压电网短路电流的计算采区低压电网短路电流的计算 一、概 述 1.计算目的 为了正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流 的动、热稳定性要求。对于低压开关设备的断路器、 熔断器等，主要用于校验其分断能力。 为了正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发 生时，能灵敏可靠地动作，确保供电安全。 2021-7-1 2.计算任务计算任务 计算最大三相短路电流值，以校验开关设备

31、等的分断能力和动热稳定 性。此时短路点应选择在开关设备等负荷侧的端子上，并按最大运行 方式计算。 计算最小的两相短路电流值，以校验短路保护装置的灵敏度。此时短 路点应选择在保护范围的末端，并按最小运行方式计算。 2021-7-1 3 计算特点计算特点 低压电网(包括变压器)一般不允许忽略电阻。由于电缆线路的电感电 抗值远小于电阻值。故有时感抗值反而可以忽略。 低压元件如不太长的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开 关的过电流脱扣线圈、开关触头的接触电阻以及短路点的电弧电阻等， 对于低压电网的短路电流计算都有影响，但为了简化计算，一般可以 忽赂。 计算短路电流时，电缆线路相间电容可以不考虑

32、。 为统一公式，均按星形联结系统分析，对三角形联结的系统，可用星 -三角等效变换为星形系统进行计算。 2021-7-1 二、两相短路电流的计算二、两相短路电流的计算 1.两相短路电流的计算公式 Is(2)两相短路电流A； Uav短路点所在电网中首端的平均线电压(为电网额定电 压的1.05倍)V； R短路回路内一相电阻值的总和； X短路回路内一相电抗值的总和； 22 )2( 2 XR U I av s 2021-7-1 2.短路回路的阻抗计算 （1）系统电抗的计算 电源系统的感抗远大于电阻，电阻可略，只计算电源系统的电抗Xsy： Xsy折算至变压器低压侧的电源系统电抗，； U2NT电源变压器或发

33、电机二次侧的额定电压，kV； Is(3)电源母线上的三相短路电流，kA； Ss电源母线上的短路容量(可按电源配电箱的额定断流容量计)，MVA。 （2）变压器的阻抗计算 见变压器电压损失计算（7-16、7-17）。 （3）电缆线路的电抗和电阻 线路电抗XW可用下式计算： XW=X0L 线路电阻可用下式计算： s TN s TN S U I U 2 .2 )3( .2 sy 3 X A L R W 2021-7-1 三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算 由于三相短路为对称短路，故可按单相电路计算短路电流： 公式中的符号意义与两相短路公式中的字符相同。但Id(3)与Id(2)之间存在着 如下

34、关系 3 2 )2( )3( s s I I 所以，计算出其中的一种短路电流，便可得知另一短路电流。 22 ) 3( 3 XR U I av s 2021-7-1 本节小结 两相短路电流的计算 三相短路电流的计算 求最大三相短路电流选择设备时校验动热稳定性和断流容量 求最小两相短路电流过流保护整定时校验灵敏度。 任务任务 目的目的 22 )2( 2 XR U I av s 22 )3( 3 XR U I av s 2021-7-1 思考题与习题 计算短路电流的任务和目的是什么？ 如何计算最大三相短路电流？ 如何计算最小两相短路电流？ 2021-7-151 2021-7-1 第五节第五节 高压电

35、缆的选择高压电缆的选择 一、高压电缆型号、芯数、长度的选择一、高压电缆型号、芯数、长度的选择 二、高压电缆截面的选择 2021-7-1 一、高压电缆型号、芯数、长度的选择 1.高压电缆的型号确定 据工作电压等级、用途、敷设场所，并符合煤矿安全规程规定选择： （1）必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。 （2）严禁采用铝包电缆。 （3）在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间， 可以采用铝芯电缆；其他地点必须采用铜芯电缆。 （4）在立井井筒或倾角为45及其以上的井巷内，应采用MVV42型聚 氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、MYJV42型交联聚乙烯绝 缘粗钢丝铠装聚

36、氯乙烯护套电力电缆； （5）在水平巷道或倾角在45以下的井巷内，应采用MVV22型聚氯乙 烯绝缘钢带或MVV32型细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、MYJV22型 交联聚乙烯钢带或MYJV32型细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆； （6）向移动变电站供电应选用MYPTJ型矿用高压双屏蔽监视橡套电缆。 2.高压电缆芯线、长度的确定 铠装电缆选择3芯，橡套电缆选择3芯主芯线并带监视芯线和接地芯线。 高压电缆长度的确定与低压电缆选择方法相同。 2021-7-1 二、高压电缆截面的选择 高压电缆截面必须满足下面的条件，选取满足全部条件的最小截面。 1.按正常工作时的经济电流密度选择 供电距离较长、年最大负荷

37、利用小时数不小于1 000 h的高压电缆， 因对供电的经济性有较大影响，应按经济电流密度选择。经济截面 按式（7-38）计算。 （7-38） Ae导线的经济截面，mm2； Ied经济电流密度，Amm2。按表7-12查取 Ica线路正常工作时的最大长时工作电流，A；按按下式计算： （7-39） 其中ST为所供各变压器的计算容量之和，UT1N为变压器一次侧电压， Ks为各变压器组间同时系数，一个工作面时取1，二个工作面时取 0.9,三个工作面取0.85； ed ca e I I A Ks U3 S I 1NT T ca 2021-7-1 2）按长时运行电流选择电缆截面 按IPIca 式要求选取电缆

38、截面。式中的Ica按（7-39）式选取，按所 选电缆型号查表7-8或表7-9取满足（7-8）式的截面。 3）按短路热稳定条件校验电缆截面 （7-40） Am 电缆的最小热稳定截面，mm2； 电缆首端的最大三相短路电流，A，按（7-36）式求取； C 电缆的热稳定系数，见表7-14。 ti 短路电流的假象作用时间, s， 其中ts为实际短路时间，当继电保护装置瞬时动作时，对快速或中速 动作的断路器，取0.15s ；对低速动作的断路器取0.2s 。当继电保护 有动作时限时， 在上述时间的基础上再加上继电保护的动作时间即可。 i s t C I A )3( min )3( s I 0.05tt si

39、 2021-7-1 4）按电压损失校验电缆截面 按电压损失校验电缆截面时，应校验正常状态下的电压损失是否满足 允许电压损失的要求。可根据电缆截面及负荷加权平均功率因数查表 7-15和表7-16，选取每段高压电缆每1MWkm负荷矩的电压损失 ， 再乘以高压电缆的长度，既可求出各段高压电缆的电压损失百分数， 该电压等级下各段高压电缆电压损失百分数之和应不大于5%。 电缆选出后，应将各种电缆的选择结果用表格列出，参考下表。 高低压电缆选择一览表高低压电缆选择一览表 电缆 编号 选择结果负荷情况选择计算情况 型 号 额定 电压 主芯线 截面 长 度 负荷 名称 计算 电流 总电压损 失百分数 机械强度

40、 要求截面 长时允 许电流 经济 截面 最小热稳 定截面 是否满足允 许电压损失 kvmm2mAVmm2Amm2mm2 2021-7-1 本节小结 截 面 选 择 供电距离较长、年最大负荷利用小时数1 000 h按经济截面选 供电距离较短按允许电流选择：IPIca 按照允许电压损失实际电压损失选择校验 按短路条件热稳定校验： 进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间用铝芯电缆； 45井巷采用MVV42型、MYJV42 45井巷采用MVV22型、MVV32型、MYJV22型、MYJV32型 向移动变电站供电采用MYPTJ型 型型 号号 选选 择择 电压选择: 按照所供设备额定电压确

41、定UN 芯线数选择：铠装电缆选择3芯，橡套电缆选择3芯主芯线带监视线、地线 长度选择： 敷设巷道长度弯曲系数 ed ca e I I A i s t C I A )3( min 2021-7-1 思考题与习题 如何确定高压电缆型号、芯线数和长度? 高压电缆和低压干线电缆主芯线的截面选择方法 有何不同？ 2021-7-159 2021-7-1 第第六六节节 采区高低压电器的选择采区高低压电器的选择 一、采区高低压电器型号的选择一、采区高低压电器型号的选择 二、采区高低压电器电气参数选择 2021-7-1 1.按采区的工作环境选择： 高、低压控制开关律采用矿用防爆型。 2.按工作机械对控制的要求选

42、择： 高压配电开关一般选择矿用隔爆高压真空配电箱； 低压供电线路总开关和分路开关，一般选用矿用隔爆真空自动馈电开关；对 于高产高效综采工作面移动变电站的低压可选择动力中心； 需要远方控制、联锁控制的机械，选隔爆真空电磁启动器；对高产高效综采 工作面选用隔爆组合开关； 对需要经常正、反转运行的机械，选用隔爆真空可逆型电磁启动器； 40 kW及以上电动机的控制设备，应使用真空电磁启动器； 根据煤矿安全规程（2010版）第128条规定，局部通风机和备用局部通 风机的控制设备应采用具有双电源自动切换的组合开关； 对于127v的照明、信号、煤电钻设备选择含有干式变压器及其一二次侧开关 和保护的照明或煤电

43、钻综合保护装置； 当电缆长度不够或电路有分支时，选择电缆插销、电缆连接器或电缆接线盒。 一、采区高低压电器型号的选择 2021-7-1 3.开关保护装置要适应电网和工作机械对保护要求 井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、 接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈 电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备， 应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。 变压器二次侧低压总馈电开关应设短路、过负荷和漏电保护； 变电所内其它分路配出开关和配电点的总开关应设短路、过负荷保护； 直接控制电动机的各种起动器，应设短路

44、、过负荷、断相和漏电保护及 远方控制。其中对于控制小功率的起动器，可不设过负荷保护(如回柱绞 车等)； 控制煤电钻的设备，必须选用具有检漏、短路、过负荷、断相、远距离 起动和停止控制的综合保护装置。 一、采区高低压电器型号的选择 2021-7-1 二、采区二、采区高高低压电器电气参数选择低压电器电气参数选择 1.按工作参数选择额定参数 开关的额定电压应不小于电网的额定电压； UNUNW （7-41） UN开关的额定电压，V，查表7-187-20； UNW所接电网的额定电压，也为所控设备额定电压，V。 开关的额定电流应不小于所控设备的最大负荷电流。 INIca （7-42） IN开关的额定电流，

45、A，查表7-187-20； Ica所控设备的最大长时工作电流，A，高压开关按（7-39）式求 取，低压开关按（7-10）式求取。 开关的接线喇叭口数目要满足电网接线的要求，其内径要与电缆的外 径相适应。 2021-7-1 2.按短路电流校验短路参数 1）校验断流能力。高低压配电开关需校验断流能力，满足INbIs（3） INb高低压配电开关的额定分断电流，A，查表7-187-20 Is（3）高低压配电开关出线端的三相短路电流，A，按（7-36）式求取。 2）校验动、热稳定性。满足 iesich 即为合格 ies高压配电箱的极限通过电流峰值，A ，查表7-18 ich高压配电箱出线端的三相短路电流

46、冲击值，A，用下式求得： ich=2.55Is（3） Is（3）按（7-36）式求取。 Its2tsIs2ti （7-46） Its高压配电箱t秒钟的热稳定电流，A，查表7-18 Is高低压配电开关出线端的三相短路电流，A，按（7-36）式求取 ti短路假象作用时间，按下式计算：ti=ts+0.05，ts为短路实际作用时 间为高压配电箱跳闸时间，一般为0.2s。 2021-7-1 本节小结 一、采区高低压电器型号的选择 1.按采区的工作环境选择：高、低压控制开关一律采用矿用防爆型。 2.按工作机械对控制的要求选择： 高压配电选择矿用隔爆高压真空配电箱；低压线路总开关和分路开关 选用矿用隔爆真空

47、自动馈电开关或动力中心；远方控制、联锁控制机械选 隔爆真空电磁启动器或隔爆组合开关；经常正、反转运行的机械选隔爆真 空可逆型电磁启动器； 40 kW电动机控制设备选真空电磁启动器； 局 部通风机控制设备选双电源自动切换的组合开关；127v照明、煤电钻选 照明或煤电钻综合保护装置；电缆分支选电缆插销、连接器或接线盒。 二、采区高低压电器电气参数选择 1.按工作参数选择：UNUNW，INIca ， 2.按短路电流校验：INbIs（3），iesich ，ich=2.55Is（3）Its2tsIs2ti 2021-7-1 思考题与习题 7-7采区有哪些电气设备?用途各是什么?如何选择 其型号和额定参数

48、？ 2021-7-167 2021-7-1 第七节第七节 采区高低压保护装置整定计算采区高低压保护装置整定计算 一、过电流继电器的整定计算一、过电流继电器的整定计算 二、熔断器熔体的选择计算 2021-7-1 第七节第七节 采区采区高高低压保护装置整定计算低压保护装置整定计算 采区高低压过流保护装置主要有过载保护和短路保护两种，因开关的不同而 设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。 过载保护的动作值按照略小于额定电流整定， 短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两 相短路电流进行校验。 一、过电流继电器的整定计算 瞬时动作的过电流继电器或过电流脱扣器作短路保

49、护，只需按短路保护整定 即可。 电子式过电流保护装置具有过载、断相、短路等多种保护功能。短路保护整 定与过载保护整定值有关，因此应先整定过载保护，再整定短路保护。 智能型开关中各种保护的整定值由程序按过载保护动作值自行设定，故只需 设定过载保护的动作值即可。 对于各短路保护还需按实际整定值进行灵敏度校验。 2021-7-1 1.电磁起动器保护装置动作值的整定计算 (1) 过载保护： 求整定值：IaoIN(7-47) 式中Iao过载保护的动作电流值，A； IN单台或同时启动的多台电动机的额定电流，A。 取整定值：查表7-20，选取符合上式的Iao (2) 短路保护： 求整定值：IasINst(7

50、-48) 式中Ias短路保护的动作电流，A； INst单台或同时启动的多台电动机的启动电流，A，无法查取启动电流数据时 可近似取电动机额定电流的6倍。 取整定值：查表7-20，选取符合上式的Ias。 校灵敏度： 式中Ks保护装置的灵敏系数； I(2)sc保护范围末端的最小两相短路电流，A。 Ias根据查表确定的实际整定值，A .51 I I K as (2) SC S 2021-7-1 2.自动馈电开关保护装置动作值的整定计算 1) 保护干线的分路开关整定 (1) 过载保护： 求整定值：IaoIca(7-49) 式中Ica线路的最大长时工作电流，由式(7-10)求得，A； 取整定值：查表7-1

51、9，选取符合上式的Iao (2) 短路保护： 求整定值：IasINst+KdeIN.re(7-50) 式中INst启动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台电动机 启动电流，A； Kde成组负荷需用系数，查表7-4； IN.re其余电动机的额定电流之和，A。 取整定值：查表7-19，选取符合上式的Ias 校灵敏度：同前 .51 I I K as (2) SC S 2021-7-1 2) 变压器二次侧总馈电开关的整定 (1) 过载保护： 求整定值：IaoI2NT(7-51) 式中I2NT变压器二次侧的额定电流，A，由（7-15）求取。 取整定值：查表7-19，选取符合上式的Iao (2) 短路保

52、护： 求整定值：IasINst+KdeIN.re(7-52) 式中Ias短路保护的动作电流值，A； INst变压器所带负荷中启动电流最大的一台或同时起动电流最大的 多台电动机的启动电流，A； IN.Re变压器所带负荷中除启动电动机以外的电动机额定电流之 和 Kde成组负荷需用系数，查表7-4；。 取整定值：查表7-19，选取符合上式的Ias 校灵敏度：同前 2.自动馈电开关保护装置动作值的整定计算 .51 I I K as (2) SC S 2021-7-1 1）变压器一次侧的高压开关整定 （1）过载保护 求IaoI1N （7-53） 式中I1N变压器一次侧额定电流 （2）短路保护 （7-54

53、） 式中KT变压器变比； INQ变压器所带负荷中最大一台电动机的额定启动电流，A； INre除启动电动机外其他电动机的额定电流之和，A； Kde需用系数 查表7-18，选取符合上式的Ias 灵敏度校验 灵敏度 (7-56) 式中Isc（2）变压器二次侧出口发生两相短路电流值，A； KT变压器变比 Ias根据查表确定的实际整定值，A。 2）高压电动机的高压开关整定（略） .51 IK I K asT (2) SC S 3.高压配电箱保护装置动作值的整定计算 )IK(I K 1.41.2 I NredeNQ T as 2021-7-1 二、熔断器熔体的选择计算 1.保护照明变压器一次侧 求额定电流：熔体额定电流按下式选择： (7-57) 式中IN.F熔体的额定电流，A； IN照明负荷的额定电流之和，A； KT变压器的变压比； 1.21.4可靠系数。 查取额定电流：查熔断器参数，取满足（7-57）式的额定电流INF 校验灵敏度： 式中Isc被保护线路末端的最小两相短路电流，A； INF所选熔体的额定电流，A； KS熔体的灵敏系数； 47保证熔体在短路故障出现时能够及时熔断的系数，见表7-21。 74 . ) 2( FN sc s I I K N Tr FN I K I 4 . 12 . 1 . 2021-7-1 二、熔断器熔体的选择计算 2.保护照明变压器二次侧 求额定电流：熔体额