采区供电系统设计

1、采区供电系统设计采区供电系统设计设计题目:采区供电系统设计自考专业:机电设备与管理姓 名:李琦自考学号:201401068成 绩:指导教师签名:刘 山西煤炭职业技术学 院 2O16 年 10 月 20 日第 I 页摘摘 要要采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。本设计是遵照煤矿安全规程 、矿山供电 、 煤矿井下供电设计指导 、 矿井供电的前提下进行的，根据采区的实际情况，在单位技术员的指导下，深入生产现场，查阅了有关设计资料、规程、规定、规范，听取并收录了现场许多技术员的意见及经验，对采区所需设备的型号及供电线路等

2、进行设计计算，设计时充分考虑到技术经济的合理，安全的可靠。设计内容主要为：采区变电所变压器的选择；采区变电所及工作面配电点位置的确定；采区供电系统的确定；采区低压电缆的选择；采区高压电缆的选择；采区低压控制电器的选择；低压保护装置选择与整定；高压配电箱的选择与整定；井下漏电保护装置的选择与整定；井下保护接地系统。关键词关键词：电缆选择 负荷计算 短路电流 设备选择 变压器保护第 II 页目目 录录摘 要 .11 采区配电点位置的确定 .11.1 采区供电对电能的要求.11.2 环境要求.11.3 变电所位置选择及设备布置.22 采区负荷计算和变压器选择 .42.1 井下电力负荷计算 .42.2

3、 设备负荷计算结果.62.3 变压器的容量、台数和型号的确定.72.4 变压器选择注意事项 .83 电缆选择 .93.1 选择原则.93.2 采区低压电缆的选择 .103.2.1 电缆长度的确定 .103.2.2 低压电缆截面的选择.113.3 采区电缆热稳定校验.153.4 高压电缆的选择 .183.4.1 选择方案 .183.4.2 选择计算 .184 短路电流计算 .214.1 短路电流的原因和形式.214.2 短路电流的计算 .225 电气设备的选择和校验 .265.1 高压断路器的选择 .265.1.1 断路器选择及校验.265.2 高压开关的选择 .285.3 母线的选择计算.29

4、第 III 页5.4 矿用低压隔爆开关选择.326 井下保护装置设计 .356.1 漏电保护 .356.1.1 井下漏电保护装置的作用 .356.1.2 漏电保护装置的选择 .366.3 接地保护系统 .377 课程设计的收获和建议 .408 参考文献 .41第 1 页1 1 采区配电点位置的确定采区配电点位置的确定1.11.1 采区供电对电能的要求采区供电对电能的要求 1、电压允许偏差电能质量供电电压允许偏差（GB 1232590）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：（1）35KV 及以上供电和对电压有特殊要求的用户为额定电压的+5%5%； （2）10KV 及以上高

5、压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的+7%7%；（3）低压照明用户为+5%10%。 2、电网频率：电能质量电力系统频率允许偏差（GB/T 155431995）中规定：电力系统频率偏差允许值为 0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值可放宽到+5% HZ5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限，电网容量在 300 万 KW 以上者为 0.2HZ；电网容量在 300 万 KW 以下者为 0.5HZ。 3、供电可靠性：电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。 1.21.2 环境要求环境要求 （1）采区配电点应设置在便于较大体积的变压器等设备直接通过运输线路运到的地点。

6、（2）同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好。 根据采区巷道布置，要使配电点能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。低压供电距离合理，并且不必移动采区配电点就能对采区的采煤工作面进行供电。 根据供电设备的选型原则及所选设备电动机型号规格，初步设计出如附图所示的综采工作面供电系统，其 6KV 高压电源来自-480 变电所 109 高压盘。 1#（630KVA）移动变电站、2#(1250KVA)与泵站及其工作面配电点设在下顺槽距开切眼约 600 米处，与电缆车组成串车组，在轨道上随工作面的开采向外牵移。 1.31.3 变电所位置选择及设备布置变电所位置选择及设备布置1. 井

7、下主(中央)变电所位置，宜设置在靠近副井的井底车场范围内， 并应符合下列规定：1.经钻孔向井下供电的井下主(中央)变电所，钻孔宜靠近主(中央)变电 所；2.井下主(中央)变电所可与主排水泵房、牵引变流室联合布置，亦可单独设置硐室。当为联合硐室时，应有单独通至井底车场或大巷的通道；3.井下主(中央)变电所不应与空气压缩机站硐室联合或毗连。2. 每个水平宜设置一个主(中央)变电所。当多水平中的某一水平由邻 近水平供电技术经济合理时，该水平可不设主(中央)变电所。当矿井涌水量很大，有几个主排水泵房时，应经过技术经济比较后确定主(中央)变电所的位置和数量。 3. 井下主(中央)变电所内的动力变压器不应

8、少于 2 台，当 1 台停止运 行时，其余变压器应能保证一、二级负荷用电。 第 2 页4. 井下主(中央)变电所硐室，应满足下列要求：1.不得有渗水、滴水现象；2.硐室门的两侧及顶端，预埋穿电缆的钢管。钢管内径不应小于电缆外径的 1.5 倍；3.电缆沟应设有盖板，宜采用花纹钢盖板；4.硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出 0.5m；5.硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门；6.硐室内应设置固定照明及灭火器材。5.主(中央)变电所硐室尺寸应按设备最大数量及布置方式确定，并应 满足下列要求：1.高压配电设备的备用位置，按设计最大数量的 20考虑， 且不少于 2 台；当前期设备较少，

9、后期设备较多时，宜按后期需要预留备用位置；2.低压配电的备用回路，按最多馈出回路数的 20计算；3.主变压器为 2 台及 2 台以上时，不预留备用位置；当为 1 台时，预留 1 台备用位置；4.主(中央)变电所内设备布置时，其通道尺寸不宜小于表 5.1.5-1、5.1.5- 2、5.1.5 -3 的规定。表 1-1 高压开关柜(箱)通道尺寸(mm)操作走廊(正面)维护走廊开关柜(箱)型式单列布置双列布置背面侧面固定式15002000800800手车式18002100800800隔爆型150020005008001000表 1-2 低压配电柜(箱)通道尺寸(mm)操作走廊(正面)维护走廊配电柜(

10、箱)型式单列布置双列布置背面侧面固定式15001800800800抽屉式18002000800800隔爆馈电开关150018005001000表 1-3 变压器通道尺寸(mm)操作走廊(正面)维护走廊变压器布置方式单列布置双列布置背面侧面专用变压器室1500-500800变压器与配电装置并排1500-5001000第 3 页变压器与隔爆馈电开关150018005001000高、低压配电设备同侧布置时，高、低压配电设备之间的距离应按高压维护走廊尺寸考虑。高、低压配电设备互为对面布置时，其中走廊应按高压单列操作走廊尺寸考虑。 第 4 页2 2 采区负荷计算和变压器选择采区负荷计算和变压器选择2.1

11、2.1 井下电力负荷计算井下电力负荷计算井下电力负荷计算应该符合下列规定：1.能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；2.其他设备，一般采用需要系数法计算。 井下设备的需要系数及平均功率因数表 表 2-1 需要系数及平均功率因数表序号名称需要系数 Kx平均功率因数COS1综采工作面按式(3.0.3-2) 计算0.72一般机采工作面按式(3.0.3-3) 计算0.60.73炮采工作面(缓倾斜煤层)0.40.50.64炮采工作面(急倾斜煤 层)0.50.60.75非掘进机的掘进工作面0.30.40.66掘进机的掘进工作面按式(3.0.32)计算0.60.77架线电机车整流0.450

12、.650.80.98蓄电池电机车充电0.80.80.859运输机0.60.70.710井底车场(不包含主排水泵)0.60.70.7注：当有功率因数补偿时，按计算的功率因数。每个回采工作面的电力负荷，可按下列公式计算： S= Kx*Pe/COS (2-1)综采、综掘工作面需要系数可按下式计算： Kx=0.4+0.6*Pd/Pe (2-2)一般机采工作面需要系数可按下式计算： Kx=0.286+0.714*Pd/Pe ) (2-3)式中 S-工作面的电力负荷视在功率(kVA)；Pe-工作面用电设备额定功率之和(kW)；COS-工作面的电力负荷的平均功率因数， Kx-需要系数， Pd-最大一台(套)

13、电动机功率(kW)。 第 5 页采区变电所的电力负荷，可按下式计算： S= Ks*Kx*Pe/ COS (2-4) 式中 Ks-本采区内各工作面的同时系数，见表 2-2表 2-2 井下各级变电所的同时系数序号变电所名称负荷情况同时系数供一个工作面1.00供两个工作面0.901 1采区变电所供三个工作面0.852 2井下各级采区变电所0.800.90注：不包括由地面直接向采区供电的负荷，若为单采区或单盘区矿井，则同时系数取 1。井下主变电所的电力负荷，可按下式计算： Sj=KS1*S+ KS2*Pn/ COS (2-5)式中 Sj-井下总计算负荷视在功率(kVA)；S-除由井下主(中央)变电所直

14、配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之外的井下各变电所计算负荷视在功率之和(kW)；Pn-由井下主(中央)变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之和(kw)；COS-井下主排水泵及其他大型固定设备加权平均功率因数；KS1-井下各级变电所问的同时系数，KS2-井下主排水泵及其他大型固定设备间的同时系数，只有主排水泵时取 1.00，有其他大型固定设备时取 0 900.95。 2.22.2 设备负荷计算结果设备负荷计算结果根据巷道、生产机械的布置情况，查煤矿井下供电设计指导书和矿井供电 ，查找有关技术数据，列出采区电气设备技术特征如表所示。表 2-3 采区电气设备技术特征表采区设备设备名称

15、设备型号额定容量Pe(KW)额定电压Uc(V)额定电流Ie(A)额定起动电流IQe (A)功率因数cos效率j上山绞车JT1600/12241106601212420.860.93电动翻车器J02-5.5-65.56606.639.6照明1.2127煤电钻MZ2-121.21279540.790.795回柱绞车JB3160M-81166014.5870.840.885 第 6 页喷浆机YB112M-45.56607.1460.80.85局部扇风机BKY60-5.55.56606.3440.80.85耙斗装岩机P-15B1166012.173.60.820.84表 2-4 采区机械设备配备表2.

16、32.3 变压器的容量、台数和型号的确定变压器的容量、台数和型号的确定1.+50 水平绞车变电所变压器容量：ST1 =Pe1KxKc /cospj=111.20.41/0.6=74.13KVA式中：cospj 加权平均功率因素，取 cospj =0.6；Kx需要系数，取 Kx=0.4；Kc采区重合系数，分别取 Kc1=1,Kc2=0.9；Pe1由+50 水平变电所供电的所有电动机额定容量之和；Pe1110+1.2=111.2kw2.-130 水平采区变电所变压器容量:ST2 =Pe2KxKc/cospj=143.80.50.9/0.6=107.848KVA式中： cospj 加权平均功率因素，

17、取 cospj =0.6；Kx需要系数，取 Kx=0.4；Pe2由-130 水平采区变电所供电的所有电动机额定容量之和；Pe2(5.5+5.52+11+4+8+5.52+11+1.22+8)2=143.8kw根据 SteSt 原则，选 T1 型号为 KSJ2-75/6 变压器一台，T2 选型号为 KSJ2-135/6 变压器一台，其技术特征如表所示。使 用 数 量序号名称型号规格单位回采掘进合计1煤电钻MSZ-12台4-42电动翻车器FDZ-1 1T台2-23回柱绞车JH-8台2-24耙斗装岩机P-15BII台-225喷浆机FHP-20A台-226局部扇风机JBT51-2台4487电瓶车CDX

18、A1-2.5台224 第 7 页表 2-5 变压器技术数据表阻抗电压（）损耗（W）线圈阻抗（）型号额定容量 Se(KVA)UdUrUx空载短路RX重量（KG）参考价格（元）KSJ2-75/6754.52.503.7449018750.1590.2368152800KSJ2-135/61354.52.273.8883030700.0800.137107043002.42.4 变压器选择注意事项变压器选择注意事项 变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；

19、如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。 二、电压等级的确定 采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。本工作面设计选择两种电压等级，工作面供电采用 1140V 电压等级，主要供工作面采煤机、刮板机、运输顺槽转载机、破碎机、乳化液泵站，其它地点供电均采用 660V 电压等级，供煤流皮带机、溜子、绞车、小水泵及两顺照明、信号用电。上下两顺，工作面的照明、声光信号、打点信号、煤电钻等负荷采用 127V 电压供电，电源分别取自 660（或 1140）V/127

20、V 综保变压器，均可以满足供电的可靠性。 第 8 页3 3 电缆选择电缆选择3.13.1 选择原则选择原则采区供电电缆是根据采区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：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。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。变压器最好不并联运行。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。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。工作面配电点最

21、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。供电系统尽量减少回头供电。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。1）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温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是 65，铠装电缆允许温升是 80，电缆芯线的时间温升决定它所流过的负荷电流，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不得超过它所

22、允许的负荷电流。2）正常运行时，电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的 95%，否则电动机等电气设备将因电压过低而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超过允许值。3）距离电源最远，容量最大的电动机起动时，因起动电流过大而造成电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动机起动大，是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即进行起动条件校验。4）电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。采区常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取时即可，不必进行其他项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电流及起

23、动条件进行校验。5)对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性均能满足其要求，因此可不必再进行短路时的热稳定校验。 第 9 页3.23.2 采区低压电缆的选择采区低压电缆的选择3.2.13.2.1 电缆长度的确定电缆长度的确定根据采区平面布置图和采区剖面图可知：人行上山倾角为 25。以计算上山绞车的电缆长度为例：从剖面图可知+50 中央变电所到+50 水平上山绞车硐室的距离为 280m。考虑实际施工电缆垂度，取其长度为理论长度的 1.05 倍，则实际长度为：Ls=L1.05=294m，取 300 m.同理 其他电缆长度亦可计算出来。矿用电缆型号应符合煤矿安全规程

24、规定，电钻用 UZ 型，上山绞车用 ZQP20 型，装岩机和回柱绞车用 UP 型，固定支线电缆和移动支线均采用 U 型。3.2.23.2.2 低压电缆截面的选择低压电缆截面的选择1.移动支线电缆截面采区常移动的电缆支线的截面选择时考虑有足够的机械强度,初选支线电缆截面即可。2.干线电缆截面的选择：由于干线线路长,电流大,电压损失是主要矛盾,所以干线电缆截面按电压损失计算。（1）-130 水平岩巷掘进配电点根据UZ 值的取值原则,选取配电点中线路最长,容量最大的支线来计算。11KW 耙斗装岩机初选电缆为 U-1000 316+16 100m,用负荷矩电压损失计算支线电缆电压损失：UZ% = Kf

25、PeLZK%=11110010-30.327=0.36式中UZ%支线电缆中电压损失百分比；Kf负荷系数,取 Kf=1；Pe电动机额定功率,KW；LZ支线电缆实际长度,KM；K%千瓦公里负荷电压损失百分数UZ =UZ%Ue/100=0.036660/100=2.4V式中UZ支线电缆中电压损失,V；2) 变压器电压损失为：UB% =(Ur%cospj+Ux%sinpj)= 0.80(2.270.6+3.880.8)=3.57式中UB%变压器电压损失百分比；变压器的负荷系数, =Stj1/Se=107.848/135=0.80； 第 10 页Se变压器额定容量,KVA；Stj1变压器二次侧实际负荷容

26、量之和,KVA. Stj1=107.848 KVA；Se变压器额定容量,KVA；Ur%变压器额定负荷时电阻压降百分数,取 Ur%=2.27；Ux%变压器额定负荷时电抗压降百分数,取 Ur%=3.88；cospj加权平均功率因数,取 cospj =0.6, sinpj=0.8；UB =UB%Ue/100=3.57660/100=23.56V3) 干线电缆允许电压损失为:Ugy =UY-UZ-UB=63-2.4-23.56=37.04V式中：Ugy=干线电缆中允许电压损失，单位 V；UY允许电压损失,单位 V, Ue=660V 时, UY=63V；UZ支线电缆中电压损失,V；UB变压器中电压损失,

27、V；4) .干线电缆截面确定Agy = KxPeLgy/(UerUgypj)=0.7340.6/(66042.537.040.8)=17mm2式中：Agy干线电缆截面积, mm2；Pe干线电缆所带负荷额定功率之和,KW, Pe=5.52+11+4+8=34KW；Lgy干线电缆实际长度,Km；r电缆导体芯线的电导率, m/(mm2)取 r=42.5mm2；Pe允许电压损失,V, Ue=660V 时, UY=63V；Ugy干线电缆中最大允许电压损失,V；pj加权平均效率,V,取 pj=0.8；根据计算选择干线电缆为 U-1000 325 +110 600m2. -130 水平向采区配电点的干线电缆

28、：1) 支线电缆电压损失：UZ% = KfPeLZK%=11115010-30.327=0.54UZ =UZ%Ue/100=0.054660/100=3.564V2) 干线电缆允许电压损失为：Ugy =UY-UZ-UB=63-3.564-23.56 第 11 页=35.876V3) 干线电缆截面确定：Agy = KxPeLgy/(UerUgypj)=0.732.40.7/(66042.535.8760.8)=19.7mm2式中：Pe干线电缆所带负荷额定功率之和,KW, Pe=5.52+11+1.22+8=32.4KW；根据计算选择干线电缆为 U-1000 325+110 700m绞车房供电计算

29、简图（图3）上山绞车照明图 3-1 绞绞车房供电计算图向 110KW 绞车供电的电缆截面的选择：根据所选用 KSJ 2-75/6 型变压器, Ur%=2.5,Ux%=3.74；变压器的电压损失为：UT%=(ST/Se)(Ur%cospj+Ux%sinpj) =(74.13/75)(2.50.6+3.740.8) =4.44 UT =UT%U2e/100 =4.44400/100 =17.76V支线电缆允许电压损失：Ugy=UY-UB=39-17.76=21.24V支线电缆截面确定：Agy = KxPeLgy/(UerUgypj)=0.71100.08/(38042.521.240.8)=10.

30、5mm根据计算选用 ZQP20-1000 325 80m 型电缆。 第 12 页3.33.3 采区电缆热稳定校验采区电缆热稳定校验按起动条件校验电缆截面：11KW 提升绞车是较大负荷起动，也是采区中容量最大、供电距离较远的用电设备，选择的电缆截面需要按起动条件进行校验。 1) 电动机最小起动电压：UQmin= Ue = 6601.22.5 =457.26V式中: Ue 电动机额定电压,V； KQ 电动机最小允许起动转矩 MQmin 与额定转矩 Me 之比值. KQ=1.2；aQ电动机额定电压下的起动转矩 MeQ 与额定转矩 Me 之比值,由电动机技术数据表查得,矿用隔爆电动机 aQ= 2.5。

31、2)起动时工作机械支路电缆中的电压损失： UZQ=（IQLZcosQ103）/（rAZ）3 =（60.30.55103）/(42.525)3 =54V式中:r 支线电缆芯线导体的电导率,m/(mm2)； LZ支线电缆实际长度.KM；IQ电动机实际起动电流,单位 A；IQ=IeQUQmin/Ue=87457.26/660=60.3A； 式中:IeQ 电动机在额定电压下的起动电流,单位 A；UQmin 电动机最小起动电流,V;查表 1-1,取 UQmin=87V；Ue 电动机额定电压,单位 V；AZ支线电缆的芯线截面； cosQ电动机起动时的功率因数，估取 cos=0.55,sin=0.84 3)

32、 起动时电缆中的电压损失： UgQ=（IgQLZcosgQ103）/（rAZ）3 =(101.17000.57)/(42.525)3 =65V式中:r 干线电缆芯线导体的电导率,m/(mm2)； LZ 干线电缆实际长度,Km；AZ支线电缆的芯线截面, mm2；IgQ干线电缆中实际实际起动电流,A；IgQ=(IQ cosQ Ii cospj)2 + (IQ sinQ + Ii sinpj)2 =(60.3 0.55 + 40.6 0.6)2 + (60.3 0.84 + 40.6 0.8)2 第 13 页 =101.1A中: Ii其余电动机正常工作电流，A；Ii =Pe/（Uepjcospj）3

33、 =（22103）/(6600.790.6)3 =40.6AcosgQ干线电缆在起动条件下的功率因数,cosgQ =(IQcosQ+Iicospj)/IgQ =(60.30.55+40.60.6)/101.1 =0.574) 起动时变压器的电压损失： UBQ% = (IBQ/IBe)( Ur% cosBQ+Ux%sinBQ ) =(101.1/113)(2.270.57+3.880.82) =4.004UBQ =UBQ%UBe/100=6904.004/100=27.63V式中: IBQ起动时变压器的负荷电流,A； IBe 变压器负荷额定电流,A；UBe变压器负荷侧额定电压,V；cosBQ起动

34、时变压器负荷功率因数；cosBQ =(IQcosQ+Iicospj)/IgQ =(60.30.55+40.60.6)/101.1 =0.575) 起动状态下供电系统中总的电压损失：UQ =UZQ + UgQ + UBQ =54+65+27.63 =146.63V6) 检验条件：U2e-UQ =690-146.63=543.37V457.26V又因为 543.5V 相对于额定电压的百分数为 543.5/660100%=82.3%，超过磁力起动器吸合线圈要求的电压。所以检验结果可以认为选用 25mm2 的橡套电缆满足了起动条件。3.43.4 高压电缆的选择高压电缆的选择3.4.13.4.1 选择选

35、择方案方案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。 第 14 页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：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

36、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。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。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。6. 移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。3.4.23.4.2 选择选择计算计算1按经济电流密度选择电缆截面:A1 =In/nJ=7.2/11.73=4.2mm2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；33n同时工作的电缆

37、根数，n=1；J经济电流密度，A/mm2,取 J=1.73Amm2；A2 =In/nJ=13.84/11.73 =7.92 mm2式中： In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB2/(Ue) =143.8/( 6) =13.84A；33电缆型号为：L1：ZLQP20-6000 350；L2：ZLQP20-6000 370。2校验方法： （1）按持续允许电流校验电缆截面： KIP=(55.875 167.5)10AIa=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=125；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

38、；Ia持续工作电流, Ia= SB1/(Ue) =74.13/(6) =7.2A ；33KIP=(55.875 167.5)Ia,符合要求。 （2）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,取井下主变电所容量为50MVA,则Id（3） = Sd/(Up) 3 第 15 页 =(50103)/( 6.3)=4582.4A3 Amin = (Id（3）)/Ctj =(4582.4)/900.25 =25.46mm2A1=50 mm2式中： Amin电缆最小截面, mm2；Id（3）主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

39、稳定系数, 由设指表 2-10 查取 C=90； 符合要求。 (3)按电压损失校验电缆截面：U% =KPL/1000=2.498111.20.3/1000=0.08%14.034KA 满足要求esi故选择户外 LW11110 型 SF6 断路器能满足要求，由上述计可列出下表：表 5-1 110KV 断路器计算结果表LW11110 型设备项目产品数据计算数据NUN SU110KV110KVmaxegII1600A262Aesshii80KA14.034KA 第 22 页NbrII30.5KA5.545KANclshii80KA80KA14.034KA2tKI tQ2976.75 KAS36.22

40、9 KAS5.25.2 高压开关的选择高压开关的选择1）额定电压选择： =110KVNUNSUNSU2）考虑到电源进线发生故障，所以相应回路的 gmaxe=2II即： =0.262KAmaxgI2 253 110根据以上数据，可以初步选择户外 GW5-110型，高压开关，其参数如 5-2 表 5-2 110KV 高压开关参数表热稳定电流(kA)型号额定电压UN(kV)最高工作电压额定电流 Ie(A)动稳定电流峰值(kA)4sGW5-110110KV115630100203）校验热稳定：同断路器校验相同 2tKI tQ=36.229 KAS KAS =204=1600 KASKQ2tI t满足要

41、求2tKI tQ4）校验动稳定： esshii=14.034KA =100KA shiesi即： 满足要求esshii由上述计算表明，选择 GW5-110型高压开关能满足要求，列出下表： 第 23 页如表 5-3表 5-3 110KV 高压开关计算结果表GW5-110型设备项目产品数据计算数据NNSUU110KV110KVgmaxeII630A262A2tKI tQ1600KAS36.229KASesshii100KA14.034KA5.35.3 母线的选择计算母线的选择计算1、110KV 侧母线的选择1）按最大负荷持续工作电流选择： =0.262KAmaxgI2 253 110按以上计算选择

42、和设计任务要求可选择 LHBGJ-150 型钢芯铝绞线，最高允许温度为 70，长期允许载流量为 310A，基准环境温度为+25，外径为 d=17mm ，其中钢芯外径 6.6mm。,考虑到环境温度的修正系数：070340.8947025yKy =3100.894=277.14AIgmax25CKIao2）热稳定校验 =36.229KAS222/2( 10)12kkkttKtIIIQ运行时导体最高温度：=34+(70-34)(262/310)=59.760max200()()gyyII2查表得 C =91 =1 满足短路时发热的最小导体截面fK=66.2minKfQ KSSC2mm 第 24 页上

43、式中：小于所选导体截面 ,由以上数据表明，选择 LHBGJ-150 型钢芯铝绞线能满足要求min S2、35kv 母线选择1）按最大负荷持续工作电流选择：=0.433KA maxgI1.05 25335按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBGJQ-300 型钢芯铝合金绞线，最高允许温度为 70，长期允许载流量为 486A，基准环境温度为+25，外径为 d=25.3mm ，其中钢芯外径 10mm。070340.8947025yKy =4860.894 =434.484A Igmax25CKIao满足长期负荷发热的要求。2)热稳定校验： =73.697KAS222/2( 10)12kkkttK

44、tIIIQ运行时导体最高温度：=34+(70-34)(433/486)= 62.55=63max200()()gyyII2查表得 C=90 =1 满足短路时发热的最小导体截面fK=95.4 Igmax满足长期负荷发热的要求。2）热稳定校验： 第 25 页=356.058 KAS222/2( 10)12kkkttKtIIIQ运行时导体最高温度： =34+(70-34)(1516/1920)max200()()gyyII2 = 62.465=63查表得 C =90 Kf=1.08 满足短路时发热的最小导体截面=217.8861000minKfQ KSSC2mm小于所选导体截面能满足要求。3)动稳定

45、校验相间距 a=0.25m冲击电流 ies=36.473KA 单位长度上的相间电动力:7211.73 10()xshfiNa N/M 7211.73 10364731920.5540.25 按弯矩 N/M22920.554 1.2132.561010 xf LM22350.008 0.125()2.08 1066bhWm55132.5663.73 102.08 10phMPAW对于硬铝,满足要求670 10phalpa满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩 max10alphWLf 6510 70 102.08 103.98920.554m 第 26 页而 L=1.2m3.98m 满足求。由以上计

46、算表明，选择 1258mm 的单条矩形铝导体能满足要求。5.45.4 矿用低压隔爆开关选择矿用低压隔爆开关选择 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

47、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。2、根据电缆的长时工作电流选择低压开关。表 5-4 低压隔爆开关的选择表序号名 称型 号长时工作电流 A开关型号电压备注1滚筒采煤机MG300-W152DWKB80-40011402刮板运输机SGZ-730/264133.7DWKB80-20011403转载机ZYC-28115.4DW81-2006604带式输送机SDZ-150131.4DW81-200660顺槽 第 27 页5破碎机PEM98085

48、74.3DW80-1206606乳化液泵站MRB-125/3245.6DWKB80-20011407喷雾泵站XPB-250/5515.2DWKB80-20011408液压绞车XAJ-2219.2DW80-1206609带式输送机SD-80X140DW81-200660上山 第 28 页6 6 井下保护装置设计井下保护装置设计6.16.1 漏电保护漏电保护1.漏电发生时会造成以下危害（1）人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。（2）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。（3）漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。（4）电气设

49、备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。2.漏电的原因（1）电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。（2）运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。（3）电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。（4）电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一项对外壳造成放电而发生接地漏电。（5）橡套电缆受车辆或其他器械挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套损坏，芯线裸露而发生漏电。（6）铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。6.1.16.1.1 井下漏

50、电保护装置的作用井下漏电保护装置的作用1. 工作电表经常监视电网的绝缘电阻，以便进行预防性维修。2. 接地绝缘电阻降低到危险值或人触及一相导体，或电网一相接地时，能很快的使自动开关跳闸，切断电源，防止触电或漏电事故。3. 当人触及电网一相时，可以补偿人身的电容电流，从而减少通过人体的电流，降低触电危险性。当电网一相接地时，也可以减少接地故障电流，防止瓦斯、煤层爆炸。6.1.26.1.2 漏电保护装置的选择漏电保护装置的选择因为采区变压器是采用分列运行的，所以可以采用非选择的简漏继电器，查设指表 285 确定采用检漏继电器 JY823 型 2 台。1. 当电网真的发生可能引起危险的漏电故障时，必

51、须立即将故障电网（或支路）的电源切除，以防止事故范围的扩大。 2. 漏电保护与过电流保护、过电压保护一样，都属于继电保护的范围，所以它应该满足全面、安全、可靠、动作灵敏及具有选择性等基本要求。 3. 无论电气设备或电网处于什么状态（例如开关合闸前和合闸后，或合闸过程中），当发生漏电时应能起相应的保护作用，或者是切断电源，或是闭锁送电开关，使之不能对已经漏电的设备和线路送电。6.26.2 短路保护短路保护 第 29 页电缆线路的短路保护1、电磁式过流继电器的整定1）1200V 及以下馈电开关过流继电器的整定值，按下列规定选择。对保护电缆干线的装置按公式选择： （6-1）式中：IZ -过流保护装置

52、的电流整定值，A。 IQC -容量最大的电动机的额定起动电流，A。 Ie-其余电动机的额定电流之和，A。 KX -需用系数，取 0.51。保护电缆支线的装置按公式选择： IZIQC （6-2）式中：IZ、IQC 的含义同上。目前某些隔爆磁力起动器装有限流热继电器，其热元件按公式整定： IZIe （6-3）式中：IZ、Ie 的含义同上。2）按第 1 条规定选择出来的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合公式的要求： IZ 1.5 (6-4)式中： -被保护电缆干线或支线距变压器最远点 的两相短路电流值，A。 Iz-过流保护装置的电流整定值，A。 1.5-保护装置的可靠动作系数。若线路上串联

53、两台及以上开关时(其间无分支线路)，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的可靠动作系数应满足 1.21.5 的要求，以保证双重保护的可靠性。若经校验，两相短路电流不能满足时，可采取以下措施：加大干线或支线电缆截面。设法减少低压电缆长度。采用相敏保护器或软起动等新技术提高可靠动作系数。换用大容量变压器或采取变压器并联。增设分段保护开关。采用移动变电站或移动变压器。6.36.3 接地保护系统接地保护系统井下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。所谓保护接地，就是用导体将电气设备正常不带电的金属部分与接地体连接起来，它是预防人

54、体触电的一项重要措施。若没有保护接地，一旦电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体与外壳相碰时，人若触及带电金属外壳，则其它两相对地电容电流全部流过人体，造成人身触电事故。有了保护接地，人体触及带电外壳时，电容电流通过的路径是接地装置和人体形成的并联电路，达到分流作用，使流过人体的电流大大减小。IKIIeXQCZ 第 30 页井下各种电气设备虽然都装了单独接地体，但当人体触及带电外壳时，并不能消除触电的危险。为防止不同的电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险，就必须采取共同接地线，不同相同时接地时会在共同的接地线上形成较大的短路电流 ，使短路保护可靠动作，切断电源。煤矿井下的共同接地线是利用铠装电缆的金属钢带和橡套电缆的接地芯线，把井下所有接地装置的和移动设备的外壳连接起来后，再与水仓中的主接地极相连，构成井下总接地网。井下巷道狭窄，人身接触电气设备外壳的机会较多，电气设备的绝缘一旦损坏，发生一相碰壳事故，其金