采区供电设计

1、 摘要本设计是继矿井开采与矿井设备选型设计之后对采区供电进行的设计本文通过利用矿井开采和设备选型设计成果对变电所及配电点的位置的确定和供电系统中所需要的各种电气设备及电缆进行选择与校验并对它们的保护装置进行了整定校验最后再根据所选的设备型号及采区条件进行变电所硐室及设备的布置确定硐室的大小绘制变电所设备布置图以及供电系统图本设计从实际出发进行系统分析除满足一般设计规程还满足煤矿安全规程的具体要求和标准设计选用移动变电站一台选变压器俩台且向移动变电站供电的高压电缆选用屏蔽监视型矿用橡套电缆高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防暴真空开关和低压矿用隔爆真空馈电开关其它

2、设备开关均选为矿用隔爆真空自动馈电开关再通过过电流保护装置整定计算使设计可靠性高功能完善组合灵活以及功耗低保证采区供电安全经济高效平稳运行 关键词采区供电 变压器 电缆 开关Mining area power supply designAbstractThis design is the coal mining and mine equipment selection and design of power supply in mining area the design In this paper through the use of the mine and selection of eq

3、uipment and design results the substation and distribution point location and power supply system in need all kinds of electrical equipment and cable selection and calibration and their protection device setting check Finally according to the selected equipment models and mining conditions for subst

4、ation chamber and the equipment layout determine the chamber size drawing substation layout of equipment and power supply system diagramThis design from reality to undertake systems analysis in addition to meet the general design rules also meet the coal mine safety regulations requirements and stan

5、dards Design and selection of a selected mobile substationtransformer two units To the mobile substation power supply of high voltage cable with shielding and surveillance mine india-rubber cable high-voltage switchgear and low-voltage feed switch are selected with advanced technology of intelligent

6、 comprehensive protective device of high voltage and low voltage vacuum switch riot mine flameproof vacuum feed switch Other equipment switch are selected for mining flameproof vacuum feed switch automatically and then through the over current protective device setting calculation so that the design

7、 of high reliability perfect function flexible combination and low power consumption ensure the power supply security economic efficient and stable operation Key WordsMining area power supply Transformer Cable Switch目 录摘要IAbstractII前 言1第一章 采区概况211采区基本参数及巷道布置212工作面供电设备选型2第二章 采区供电设计步骤521采区变电所位置的确定5211

8、供电方式5212采区变电所位置确定原则5213假想方案522工作面配电点的设置723负荷统计及变电所容量选择8231选择的意义8232技术比较924采区供电系统图的拟定1125高压电缆的选择及校验12251井下高压电缆截面的选择及校验12252至移动变电站的高压电缆的选择1526高压配电装置的选择17261选择原则17262移动变电站配电装置选择18263干式变压器配电装置选择19264采区变电所配电箱选择19265短路验算1927低压电缆的选择及校验19271选择原则19272具体电压电缆型号20273低压电缆长度的确定20274低压电缆芯线数的确定21275低压电缆主芯线截面的确定2127

9、6低压电缆支线界面的选择22277采区变电所至配电点的干线电缆选择2328低压电器设备的选择27281变压器总馈电开关的选择27282配电磁力启动器的选择2829过电流保护装置整定计算29291短路电流计算292911变压器供电系统各短路点计算292912型移动变电站的短路电流计算31292采区低压系统过流保护装置的整定32293高压配电装置过流保护整定34第三章 设计成果3631成果内容36311变电所硐室布置图36312采区供电系统图37结 论43参考文献44致 谢45 前 言我国的煤炭事业发展较为迅速也是一个煤业大国这样就要求对煤矿企业要有一个完整且合理的供电系统好的供电系统对于企业来说

10、可以更好的利用和合理分配电力资源促进安全生产和降低生产成本等等煤矿井下供电尤其重要因为它涉及到煤矿企业的生产安全及效率由于井下环境的特殊性这样就对供电系统提出更高的要求所有的设计方案都要以煤矿安全规程煤矿井下供电设计规范煤矿电工手册等为准则本说明书是根据矿井开采和设备选型设计成果以及采区实际条件而制订的在设计的同时除了满足对供电的基本要求外还应当注意电气设备的选择采用煤矿专用设备电气保护装置等等总之所有的供电系统都是以井下安全生产所服务为目的设计一套完整完善的井下供电系统对煤矿安全生产是必不可缺少的由于水平所限本设计中疏漏和错误之处在所难免欢迎读者批评指正第一章 采区概况11采区基本参数及巷道

11、布置采区开拓为中间上山其倾角为分东西俩翼每翼走向长采区分三个阶段每段长工作面长煤层厚度煤质中硬一次采全高本采区采用走向长臂后退式采煤方法两翼开采东翼掘进掘进超前进行两班出煤一班整修掘进三班生产采区巷道布置如图所示12工作面供电设备选型回采工作面采用型采煤机并用型金属交接顶梁与单体液压支柱组成支架支护煤层顶板回采工作面设有型液压安全绞车煤的运输方式为在工作面内采用型刮板输送机及型转载机在采区上山采用轨道上山采用单滚筒绞车煤巷掘进采用打眼爆破装煤机装煤调度绞车调车根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型如表所示 图11采区巷道布置表11采区主要设备选型序号设备名称及使用地点电动机型号

12、设备台数每台设备电动机数额定容量额定电压额定电流额定功率因数 额定效率1型采煤机采煤工作面111706601870865520932型刮板输送机采煤工作面122756608208765250923型带式输送机回采工作面巷道1290106609941008660250914型转载机采煤工作面114066044708665250905型乳化液泵采煤工作面 21255660590926512096喷雾泵站采煤工作面212306603880876520897型液压安全绞车采煤工作面巷道111366013708756-0898上山单滚筒绞车轨道上山11756608208765250919型带式输送机胶带

13、运输上山123017660324187091097121308908910型装煤机掘进工作面212176602008472508811型调度绞车采掘面巷道414114660129087558-08912电钻变压器综合装置采掘面巷道31312660133218 109085-08513局部通风机掘进工作面212116601250887-08814小水泵采掘面巷道41446605607555-08415照明变压器机电硐室212266013321810908-09516设备总容量8902-第二章 采区供电设计步骤21采区变电所位置的确定211供电方式采区变电所是采区的供电枢纽它接受井下中央变电所送来

14、的高压电能待将高压变成低压后分配或直接配给采掘工作面配电点或用电设备但随着采煤机械化特别是综合机械化工作面的大量出现传统的采区供电方式已不能满足要求因此出现了采区配电所将的高压送到靠近用电负荷的移动变电站后变成低压再送至配电点或用电设备的供电方式传统的采区供电方式采区变电所工作面配电点由于这种供电方式以低压向全采区负荷供电故比较安全但由于所用电缆开关较多使供电系统相对比较复杂且电能和电压损失大同时低压电缆长供电容量受到限制这种供电方式仅适用于炮采和一般机械化采煤工作面与传统采区供电方式相比采区变电所移动变电站工作面配电点供电方式由于高压深入工作面固简化了低压供电系统缩短了低压供电距离减少了电能

15、损耗保证了供电质量满足了正常运转和启动的需要低压供电系统的简化使电网的安全可靠程度增加并可减少电缆截面面积和低压开关数量且采用了干式自冷变压器提高了采区的防爆性能有利于安全便于检修但是在这种供电方式中由于高压直接深入到了采区工作面附近巷道对安全不利为克服上述不利因素应在移动变电站高低压两侧均设漏电监视保护装置借以防止漏电事故的发生此外由于采用了移动变电站故需拓宽巷道以便在工作面运输巷中为其铺设轨道同时因地质条件变化不变使移动变电站安装运输和维护都受到空间的限制212采区变电所位置确定原则1位于负荷中心并保证向采区内最远距离最大容量设备供电2一个采区尽量采用一个变电所3尽量设在顶底板稳定无淋水的

16、地方4通风运输方便为了满足上述原则必须适当选择采取低压供电电压参表21213假想方案根据采区变电所供电方式及位置选择原则且对照巷道布置图11有2个位置而考虑到用尽可能少的变电所向全采区供电本采区变电所的位置大体有如下两个方案方案1一个采区变电所向全采区供电方案2一个采区变电所和一个移动变电站联合向全采区供电对于方案1在接近负荷中心处设为变电所向全采区供电然而由于额定电压采区设备总容量为采煤机功率为查表21得知当采用截面为的低压电缆时其干线最大供电距离为实际上由于处至第一区段平巷的距离为第一区段长采区一翼走向长为回采工作面随工作面每推进移动一次下限距离为在计算电缆在变电所内的出线长以及橡套电缆应

17、比实际长的系数则低压干线电缆的实际供电距离这样即使考虑使用两条截面的低压电缆供电这时的最大供电距离仅为不能满足采煤机启动端电压的要求故该方案实际不可取对于第2方案设想先在处建立一个固定采区变电所另外再加一个移动变电站向回采工作面采煤机等设备供电该方案虽有投资增加之缺点但可以将高压深入负荷中心具有提高供电质量的优点因而选定这一方案对于移动变电站通常有三中可供选取的方法1设置在工作面巷道口向平巷输送机供电2设置在运输巷内且在输送机侧敷设供移动变电站专用轨道并将其设在距工作面处3为缩小巷道截面不为移动变电站专设轨道可通过工作面运输巷与下一工作面回风巷的联络巷将移动变电站设在未进行开采的下一工作面此行

18、有轨道鉴于本题给定的是西翼开采东翼掘进故拟参考上述移动变电站布置方式1和2将其设在回采工作面运输巷内若采用采煤机电缆截面为则其低压干线最大供电距离为因计及出采煤机外移动变电站还要向其它设备供电故其实际最大供电距离比由表21查到的值小所以最后考虑将其移动变电站设在距工作面外的回采工作面运输平巷内表21 不同容量采煤机的最大供电距离采煤机功率采煤机电缆截面干线允许供电距离备注380V660V1140V7035232134745805031514704950701003558024705057660255070150351861260502651360701703510196050182105070

19、2302003564050667207011277025035278503507039022工作面配电点的设置1采区用电设备的布置根据采区具体的开采情况首先对题目给定的负荷做全面分析从中了解它们在采区的分布情况及相关关系将各用电设备表明在图11中2采区配电点的配置工作面配电点接受又采区变电所或移动变电站送来的低压电能通过控制开关磁力启动器用软电缆向回采或掘进工作面的机电设备供电同时它还利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置将电压降为供电钻照明和信号等用工作面配电点是低压开关集中处由于其经常要随工作面移动和搬迁故不设专用硐室回采工作面配电点通常设在邻近的运输平巷的一侧距工作面掘进工作面的配电点大多

20、设置在掘进巷的一侧距掘进工作面3配电点控制开关的设置对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种用电设备应用经直接接在该配电点的母线上的专用磁力启动器控制根据上述所述本采区工作面配电点的具体布置为回采工作面配电设在运输平巷内它与工作面相距工作面回风巷配电点距工作面掘进工作面配电点有两个它们分别设在东翼第一区段上下部的平巷内且距掘进头在上山采区绞车房附近设一配电点23负荷统计及变电所容量选择231选择的意义在确定了变电所的位置后接下来就需进行采区用电负荷的统计并据此决定采区变电所变压器容量型号及台数变压器选择是否合适与采区供电技术经济性能关系极大若其容量偏小将会使由它所带的电气设备和工作机械不能正常

21、运转影响供电的安全可靠若其容量偏大则又会导致变电所投资的提高和变压器能量损耗的增加照成浪费因此正确计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分必须予以足够重视根据本采取实际条件提出如下两个方案第一方案一台移动变电站两台变压器组采煤机刮板输送机转载机喷雾泵2台乳化液泵2台调度绞车点钻变压器小水泵总负荷 21 所以依公式21得出 再根据表22取 22 所以依公式21得出 所以选型移动变电站一台组带式输送机液压安全绞车小水泵调度绞车采区上山带式输送机煤电钻 由表22选取需用系数加权平均功率因数则变压器计算负选型变压器一台组装煤机2台小水泵2台局部通风机2台采区上山绞车照明变压器由表22选取需用

22、系数则有选择型变压器一台第二方案一台移动变电站一台电力变压器负荷分组及变压器容量选择组用电设备的选择结果均与第一方案相同组用电设备容量为第一方案的组用电设备容量值和 由表22选取需用系数加权平均功率因素则依据式22变压器计算负荷故据此选择型变压器一台232技术比较变压器功率损耗计算对于方案组的型变压器先从表23中查出上面以计算出选代入公式 23 24由式2324计算出对于第一方案组的变压器依上法计算的方案二组型变压器先从表23中查的上面已经算出来选且计算的上述两个方案的共同处是均含有一台型移动变电站下面就两方案不同部分经行分析第一方案采用两台干式变压器固定于负荷中心硐室的方案特点是对出煤系统与

23、掘进生产环节分别供电相互不干扰满足设计规范要求这样可以得到较高的安全可靠性功率损耗第一方案第二方案二者相当对于第二方案采用一台隔爆干式变压器向回采系统的输送机上山运输系统及掘进工作面供电势必造成相互影响所以考虑采用第一方案根据煤矿安全规程第一百三十条规定在瓦斯矿井中掘进工作面与回采工作面的电器设备应分开供电所以决定采用第一方案即确定为一台型移动变电站和两台型隔爆干式变压器表22 矿井电力负荷计算需用系数及加权平均公功率因数用电设备需用系数加权平均功率因数采煤工作面综合机械化采煤07一般机械化采煤0607缓倾斜煤层040506急倾斜煤层050607掘进工作面采用掘进机的050607非掘进机的03

24、0406电机车架线式设备0506509运输设备0507表23系列低损耗电力变压器技术数据型号额定容量额定电压损耗阻抗压降空载电流连接组高压低压短路空载50606930440060043100606930460010004320060693041000140042531560693041400220042550060693041900310042630606930421004000528006069304230052005515100060693042700610061524采区供电系统图的拟定拟定原则如下在保证供电可靠的前提下力求所拟图中使用的开关电缆等设备最省尽可能由一台变压器向一个生产环节

25、或工作面的机械供电以便缩小事故所引起的停电范围对单电源进线的采区变电所当其变压器不超过两台且无高压馈出线时通常可不设电源断路器反之设置在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时尽量设用双回路高压电源线及两台或两台以上的变压器变压器采用分列运行一个开关只能控制一种用电设备容量越大的开关应排得离电源越近为了防止采用局部通风机通风工作面发生瓦斯爆炸事故根据风电瓦斯闭锁系统技术规范规定对高瓦斯及瓦斯突出矿井局部通风机的供电系统应装设专用变压器专用电缆专用开关以及因停风或因瓦斯超限均需切断掘进工作面的电源闭锁系统对低瓦斯矿井局部通风机仅实行风电瓦斯闭锁由于局部通风机独立于其它供电设备线

26、路故不受其它电器设备故障如漏电短路等跳闸的影响25高压电缆的选择及校验251井下高压电缆截面的选择及校验由于电缆散热条件差而高压线路短路电流又大因此大的短路电流在短时间通过时就会使电缆芯线的温度超过其绝缘材料的短路时允许温度从而使电缆受到损坏所以高压电缆截面选择必须考虑短路时的热稳定性一般高压电缆的截面按经济电流密度选择按长时允许电流或允许电压损失条件选择按其它条件校验高压电缆本身机械强度较高按其它条件选出的电缆截面一般都能满足机械强度的要求所以高压电缆经常不考虑此项条件1按经济电流密度选择电缆截面所谓经济截面是指按降低电能损耗线路投资节约有色金属等因素综合确定出符合总经济效益的导线截面与经济

27、截面相应的电流密度按经济电流密度选择电缆截面的计算公式为 25式中 按经济电流密度选择的电缆截面 正常运行时通过电缆的最大长时负荷电流当线路并行运行时它是指不考虑一条线路故障时的最大负荷电流 经济电流密度其值见表24按经济电流密度选择电缆截面时应先根据负荷性质由表25查出其年最大负荷利用小时数再根据该值及导线材料从表24查出经济电流密度同时求出线路正常运行时最大长时工作电流最后再从标准截面电缆中选取截面并使表24经济电流密度 年最大利用负荷经济电流密度 小时数导线材料 10003000300050005000以上裸导线铜3225175铜铜芯铝线16511509铜04504035铜芯纸绝缘橡胶绝

28、缘电缆252252铝芯电缆192173154表25各类用户年最大负荷利用小时数用户类别室内照明一班制企业二班制企业三班制企业150025002000300030004500450070002按常时允许通过电流选取截面按下式计算 26式中将高压配电装置所带用电装置的总负荷电流折算到高压侧的值该高压配电装置所带用电设备的功率之和变压器的变比同时工作一组设备的加权平均功率按长时允许通过电流选择截面时应当满足下式 27式中环境温度为25时电流的允许载流量对不同绝缘的高压电缆该值可查表26得到 环境温度不同于25时载流量的校正系数可查表27若一个管内敷设24根时还应将所查值乘以系数 通过电缆的最大长时工

29、作电流需要说明的是值在不同情况下有不同的选发对向单台或两台高压电动机电缆一般取诸电动机额定电流之和对单台变压器供电的电缆应取变压器一次侧计算电流对向一个采区供电的电缆应取采区的最大电流对并列运行的电缆线路应按一路故障情况加以考虑3按短路电流热稳定校验电缆截面 28式中 通过电缆的最大短路电流假想时间取电缆芯线热稳定系数铜芯橡套绝缘电缆最高允许温度时的值为4按允许电压损失校验电缆截面 29式中 电缆线路电压损失百分数 负荷功率电缆长度 功率因数角分别为电缆线路的电阻及电抗我国规定电缆线路由电压损失百分数标准为对及以上用允许线路的对及以下的线路为 表26 矿用橡套电缆长时允许载流量主芯线截面长时允

30、许载流量主芯线截面长时允许载流量1000V6000V1000V6000V436-351381486465350173170106472702152051685949526025025113121表27不同环境温度时的校正系数导电芯线最高允许工作温度不同环境温度时的校正系数80117113109104100954090508350798651221171121061009530865079107076012512011310710092608450756066550134126118109100895077506330447252至移动变电站的高压电缆的选择1型号选择向移动变电站供电的高压电缆应

31、选型屏蔽监视型矿用橡套电缆矿用橡套电缆单位长度的电阻和电抗见表28型屏蔽监视型矿用橡套电缆的规格见表292截面选择按长时允许电流选择截面根据公式 26 计算得 由表29中选型屏蔽监视型矿用橡套电缆其长时允许载流量参见表26大于满足发热条件3长度的确定电缆的实际长度应按下式计算式中 电缆的实际长度 电缆辅设的路径长度增长系数对象套电缆为铠装由于本题中在变电所内和变电所至第一区段工作面进风巷电缆的长度分别为及采区一翼走向长度为移动变电站与工作面距离为供货长度为根故每应设一个中间接头共设个且中间防爆接线盒两端又需增加的充裕量并且考虑到软电缆应比巷道长度加长故可算出采区变电所到移动变电站的高压电缆总长

32、度4短路热稳定校验根据公式28且已知所选电缆截面该截面满足热稳定条件允许通过的最大短路电流为 725相应的满足截面热稳定要求的最大短路容量为所以即满足短路电流热稳定要求5按允许电压损失校验假设下井电缆损失为中央变电所采区变电所到移动变电站的电压损失为因为这段电缆为型截面为铜芯长所带负荷为功率因数由表28查得由式29计算的所以符合要求所以选电缆作为向移动变电站供电电缆表28矿用铠装电缆单位长度有效电阻和电抗电缆主芯线截面铜铝及以下及以下102139007336050073161337006751340068225300675225700682508560066205870066144100662

33、14450066350610006370612006410300063710300064500428300625042900630721006250722006370030440061203060061051450061205160061表29我国现行矿用电缆的型号及使用场所型号名称适用场合矿用屏蔽不延燃橡套电缆井下移动变电站的电源线矿用移动屏蔽监视不延燃橡套软电缆井下移动变电站及类似设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下电气设备与动力线采煤机用屏蔽橡套软电缆井下低压动力线路矿用移动橡套软电缆井下各种移动采煤设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下各种移动采煤设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下各种

34、移动采煤设备电源线采煤机橡套软电缆采煤机及类似设备电源线采煤机屏蔽橡套软电缆采煤机及类似设备电源线采煤机屏蔽橡套软电缆采煤机及类似设备电源线矿用电钻电缆井下额定电压电钻电源线矿用屏蔽电钻电缆26高压配电装置的选择261选择原则根据环境条件和供电要求确定其型式和参数是高压配电装置选择的主要内容高压配电装置的型式符合煤矿安全规程等四百四十条规定配电装置电气参数选择应符合下述条件1按正常条件选择额定电压和额定电流井下高压配电装置的额定电流不应小于其所控制的设备或线路的长时间最大工作电流即按式26计算 由于电气设备的额定电流是指当其工作中在由厂家规定的环境温度下我国目前生产的电气设备均规定的长期允许通

35、过最大电流故当装设地点的温度为时为求得在该环境温度下的长期允许工作电流应按下式计算 210式中 环境温度为时长时允许的工作电流最热月份的平均最高规定额定电流时的环境温度通常取40温度校正系数2动稳定按下式校验 2113热稳定按下式校验 2124断流能力校验 213式中 配电装置的额定开断电流配电装置安装处的最大短路电流262移动变电站配电装置选择由于这台配电装置均设于采区变电所内按煤矿安全规程第四百四十条规定应选隔爆型1按额定参数选择煤矿井下设计技术规定中规定井下用移动变电站动力变压器高压侧应有短路过负荷和无压释放保护供给移动变电站的高压馈电线应还有电缆监视保护型高压隔爆配电箱均等符合要求考虑

36、到运行维护方便使用安全可靠我们选用型带真空断路器的隔爆配电装置2配电装置额定电压选定为3额定电流应大于变压器额定电流即最大长时工作电流移动变电站变压器最大长时工作电流即额定电流按式214 214式中 变压器额定容量变压器高压侧额定电压移动变电站额定电流由214计算得所以选型隔爆真空配电箱其主要技术参数列于表210中263干式变压器配电装置选择1额定电压选为2额定电流应大于变压器额定电流即最大长时工作电流变压器额定电流由式214计算得所以选型真空隔爆配电箱两台其主要技术数据列于表210中264采区变电所配电箱选择1额定电压选为2额定电流应大于所带三台变压器总的最大长时工作电流为了简便取三台变压器

37、额定电流之和作为总的最大长时工作电流由214计算的所以选型真空隔爆配电箱其主要技术数据列于表210中265短路验算对所选高压配电箱其断流容量为是国内最大容量无疑比设备安装处短路容量大如果主要变电所母线上最大短路容量超过则在地面变电所下井回路中一定会加限流电抗器我国多数中小型矿井井下中央变电所母线上的短路容量均限制在以下表210采区变电所高压配电箱选择结果控制负荷名称型号额定电流额定电压额定断流容量型移动变电站50 6100型隔爆干式变压器5027低压电缆的选择及校验271选择原则低压电缆的型号及电压等级要在符合煤矿安全规程的前提下根据用电设备的实际要求电缆的用途和敷设场所等情况加以确定在井下采

38、煤机组截煤机回柱绞车调度绞车电钻工作面输送机装岩机装煤机和局部通风机等都是经常移动的工作机械对于此类机械其供电电缆应一律采用轻便易弯的非延燃橡套电缆具体选择为1对向采煤机刨煤机等供电的应选用专用移动型电缆电压等级可选用型采煤机橡套软电缆2向煤电钻供电应选用型矿用电钻电缆或型矿用屏蔽电钻电缆3对待无特殊要求的一般矿井可选用型矿用移动橡套软电缆或或型矿用移动屏蔽橡套软电缆向工作面其它电器设备供电4当上述电缆用于采区和工作面时一律采用铜芯的严禁使用铝芯的我国现行矿用橡套电缆的型号使用地点见表29272具体电压电缆型号1采区变电所硐室内低压电缆采区变压器母线电压电缆均选用2至上山绞车房的干线电缆至上山

39、输送机的干线电缆固考虑采区上山倾角17最大高差小于故选用至掘进配电点的干线电缆至运输平巷带式输送机的干线电缆以及至回采工作面回风巷的干线电缆均选型3又移动变电站供电电缆均选用型屏蔽橡套电缆向采煤机供电的低压电缆选型屏蔽橡套电缆4其它移动电气设备的供电电缆均选用型屏蔽橡套电缆273低压电缆长度的确定1固定敷设的橡套电缆的实际计算长度应比其敷设路径长度增加即按式计算2固定敷设的铠装电缆的实际计算长度应比其敷设路径长度增加即按式计算此外对移动设备用的橡套电缆其实际长度应按使用时的最大距离满足上述规定外并另加的机头活动长度对于半固定机械则由其至电动机的一段支线电缆长度的计为便于维护当电缆有中间接头时其

40、长度应在接线盒两端各增加根据上述原则计算出各段低压电缆的长度下面以采煤机供电支线电缆长度的确定为例说明它们的计算方法3向型采煤机供电支线电缆长度型号为型其实际长度其中为工作面长度为配电点至工作面端的距离274低压电缆芯线数的确定1铠装动力电缆只有条输送电能的主芯线2对于移动设备供电的橡套电缆其芯线数可按后述两种情况分别予以考虑第一对一般移动设备如输送机回柱绞车等因它们的控制按钮不在工作机械上故通常可另设控制电缆次时供电电缆可选芯的其中芯作为向电动机供电的主芯线另一芯作接地用第二对于采煤机组装煤机等移动设备因它们的控制按钮装在工作机械上故一般选芯电缆做动力接地控制用又时也可视具体要求选芯的275

41、低压电缆主芯线截面的确定由于低压电缆截面的选择原则基本上与前述高压电缆相同这里就某些特点扼要说明其选择原则1电缆的正常工作负荷电流计算值应等于小于电网长时允许载流量2在正常运行时低压电缆最远端的电压不应低于电网的额定电压的规定值根据煤矿井下供电设计技术规定条正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压个别特别远的电动机允许偏移将不同电网电压下正常与最大允许电压损失值的关系列在表211中实际应用时可查表选择3电缆机械强度应符合用电设备使用场合的要求为了避免电缆在条件较差并经常移动的环境下由于弯曲过度打结扭伤或砸碰受损而引起断线或短路事故通常对采掘工作面各种用电设备给出了最小电缆截面见表2104对距离

42、最远容量最大的电动机在重载的情况下应保证其启动端电压不低于额定值的以便确定磁力启动器有足够的吸合电压由于采掘机械通常使用鼠笼型异步电动机驱动它在直接启动时启动电流为额定值的几倍故会在电缆回路中造成较大的电压损失从而使电动机端电压急剧下降导致其启动力矩不足或难以启动并且当电动机容量越大时此种现象越严重因此在选择电缆截面时应运按启动条件加以校验5所选电缆截面必须能与保护装置配置适当并且在短路时应具有足够的热稳定性表211不同电网电压下的正常与最大允许电压损失额定电压变压器副边额定电压正常运行时电动机负偏移个别情况下电动机最大负偏移电动机端电压允许电压损失电动机端电压允许电压损失1271331211

43、211914380400361393425866069062763594961140120010831171026174276低压电缆支线界面的选择工作面配电点至各移动机械的支线电缆都属于采区供电系统电缆网路的支线它们均相对较短且通过的电流均不大故在正常运行时网路中的电压损失所占比重小故电压损失不是选择截面的主要依据但是应为这些电缆的工作环境较差加之它们在工作中需要经常移动不可避免的有所弯曲打结遭砸碰或 放炮碰伤故选择截面主要应满足机械强度的要求再按允许载流量加以校验本采区以采煤机支线为例初选截面为再由表27查出允许长时载流量在此情况下以采煤机的额定电流作为长时最大工作电流依式计算出因其大于初

44、选电缆的允许长时载流量故不满足温升条件设选为的截面查表27得满足温升条件故最终将这条电缆选为型根据同样的方法对其它各条支线电缆逐一进行选择选择结果列于表212表212支线电缆选择结果电缆用途电机容量电缆型号与规格主芯线按机械强度选择按温升选择截面最大长时工作电流允许载流量采煤机板输送机7575同左351312138乳化液泵5535523138转载机4035403138喷雾泵301628885带式输送机30171045864上山绞车751648785工作面巷道带式输送机901025498679511336液压安全绞车13同左161185采煤面小水泵4同左452836采煤

45、面电钻12照明设备4277采区变电所至配电点的干线电缆选择1选择校验方法和步骤由于干线电缆的特点是向不经常移动的设备供电固定架设在两帮支架上一般采用铠装电缆因其工作条件相对较好在正常工作时负荷电流大供电距离长线路电压损失相对比较突出故主要不依据机械强度选择截面而应按允许电压损失选择截面再依据长时允许载流量加以校验2确定变压器至电动机间电缆网络的允许电压损失按照正常运行时电缆网络末端不低于额定电压的原则用于下式计算网络中允许电压损失 215 式中 网路中的允许电压损失变压器二次侧的额定电压低压电网的额定电压不同电网电压下正常与最大允许电压损失见表表2113确定采区电压电网的电压损失并使其小于上述

46、通常由三部分组成并应满足下述关系式而井下低压电缆截面一般都限制在以下此时故上式可简化为又因为 而 式中 变压器二次侧额定电压及额定电流命为变压器负荷系数为变压器电抗降压百分数为变压器电阻压降百分数则可得到 216式中可从表24中查得当变压器技术表中只能查到变压器的短路损耗铜损和短路电压阻抗压降百分数时则可用下俩式分别计算 217 218 求出变压器电压损失百分数以后可由式219计算出变压器电压损失 2194按干线铠装的允许电压损失选择截面此时应根据干线电缆的两种供电方式对辐射式带有集中负荷的电缆线路按下述方法计算 220式中 干线电压损失 干线电缆长度干线电缆截面 第台电动机的额定容量变压器所

47、带负荷的需用系数式中的导电系数且求出干线电缆截面之后可从表27中选择大于的标准截面对干线式带有分支负荷的电缆线路应按下式计算计算具有分支负荷的干线电缆的电压损失时假定干线电缆为等截面则干线电缆的电压损失可由式221确定221式中 相应点的分支负荷的额定功率配电点全部负荷的额定功率干线电缆供全部负荷的需用系数干线电缆面积选择标准截面所选干线电缆截面必须满足发热条件要求5按启动条件校验电缆截面所谓启动条件是指采区用电设备中容量最大距电源变压器最远的工作机械如采煤机工作面输送机等正在启动而其他工作机械均在正常运转时的工作条件由于井下采区的电动机多为鼠笼型启动电流可达倍额定电流故启动时将造成较大的电压

48、损失且当损失超过额定值时将使电动机因端电压过低而无法启动按煤矿井下供电设计技术规定可按电动机启动时的端电压不低于额定电压的校验因此电动机启动时电网允许电压损失应为 222式中 电动机启动时电网允许电压损失 变压器二次侧额定电压 电动机额定电压把电动机启动时的电流及启动时的功率因数等有关量代入正常工作时计算变压器电缆的电压损失公式中计算各部分电压损失之和然后与启动时允许电压损失比较如果不符合要求则需增大电缆截面或采取适当措施6本采区以向上山绞车房供电带有集中负荷的干线电缆的主芯截面选择为例按正常工作时允许电压损失确定主截面并按电缆长时允许载流量校验截面第一步先求干线允许电压损失查表所知电网允许电

49、压损失第二步计算支线电缆电压损失经公式计算如下223第三步求出变压器的电压损失由型变压器参数表24知根据公式217218计算得 变压器的负荷率由此可计算出变压器的电压损失由式216计算得 216第四步由式221求出干线电缆的允许电压损失第五步根据干线电缆允许电压损失值由式220求得根据以上计算查表213选择标准截面对应型号为其长时允许载流量符合发热要求有关干线电缆的截面选择结果列于表213表213干线电缆选择结果电缆用途计算电流电缆主芯线截面确定的电缆型号采区变电所电源进线866移动变电站高压侧445325至掘进面上部配电点18834至掘进面下部配电点18334至上山绞车房配电点8536至采煤

50、面上部配电点25134至采煤面输送机95325至采煤机221395至上山带式输送机463628低压电器设备的选择遵循煤矿安全规程采区巷道及采掘工作面的低压开关和电气设备一律应为隔爆本质安全型或隔爆兼本质安全型的这里一律低压开关包括自动馈电开关磁力启动器手动开关及组合开关等低压开关的具体选择原则如下所述1用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流2作馈电用的总开关或分路开关应优先选用等真空隔爆型馈电开关也可选用经过真空化改造的系列自动馈电开关3对综合机械化采区和高当普采工作面均需配电保护齐全的成套电气设备4直接控制电动机或其它动力设备的开关应选

51、用隔爆型磁力启动器其具体结构型号分别根据工作机械方式确定对本题而言供电系统中的各开关电器根据额定电压额定电流进行初选待过流保护整定后再最终确定281变压器总馈电开关的选择由于变压器的总馈电开关的正常实际工作电流分别为所以初选为型矿用隔爆真空自动馈电开关该开关的额定电压为额定电流为符合要求由于开关本身有检漏保护故不需要外接捡漏断路器1分路开关及配电点馈电开关由于干线分路馈电开关的正常实际工作电流为故将其选为一台型矿用隔爆真空自动馈电开关移动变电站低压侧配电点开关俩台即由于本题属高当普采工作面一般需用配电保护齐全的或成套开关设备又两台开关的正常实际工作电流分别为 将它们均选为型矿用隔爆真空自动馈电开关其余分路开关列于表214 中282配电磁力启动器的选择1采煤机组的启动器的选择可从三种中选取但因考虑到型的保护较全面且寿命长又已知电动机的故选型其所控电动机功率2对于刮板输送机的启动器由于电动机的 故选型隔爆真空磁力启动器其所控电动机功率3对于调度绞车的启动器由于故均选为型隔爆真空磁力启动器其所控电动机功率其它所选各种低压开关及磁力启动器均列于表214中表214低压开关部分选择结果表开关代号开关型号开关负荷侧低压总