供电系统毕业设计井下中央变电所供电系统工程设计

1、河北工程大学大专生毕业设计（论文）中文题目： 井下中央变电所供电系统工程设计 英文题目： The design of the main system of power supply under the mine 姓 名： 赵羊只 学 号： 学 院： 成人教育学院 专 业： 机电一体化 班 级： 08级机电一体化班 指导教师： 职 称： 完成日期： 2010 年 11 月 8 日河北工程大学大专生毕业设计（论文）任务书学院 成人教育学院 专业 机电一体化 班级 08级机电一体化 学号 学生姓名 赵羊只 任务下达日期： 10 年 6 月 25 日完成日期： 10 年 11 月 8 日题目：井下中央

2、变电所供电系统工程设计专题题目：井下中央变电所高压供电系统工程设计主要内容和要求：（1）变压器选择：根据某煤矿提供的实际生产资料，结合本设计任务书，分析原始资料与数据，统计井底车场附近及井下中央变电所所内用电负荷，计算变压器容量及台数；（2）设计主结线方案：列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括矿用一般型低压开关柜、

3、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号，数量，汇成设备一览表。（4）主要设备继电保护设计：包括线路的过电流保护、过电压保护、漏电保护等的保护方式选择和整定计算。（5）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（6）设计成果1设计说明书：包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。2设计图纸：（1）电气主结线图。 （2）保护原理接线图。 （3）设备平面布置简图。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学（北京）2003级大专生毕业设计（论文）摘 要长期以来，煤矿井下一般低压采用660V供电，因此煤矿井下中央变电所低压供电系统也是以660V的用电设

4、备为主。煤矿井下中央变电所低压供电系统的设计涉及到很多低压电气设备的选择以及井下防爆措施的设置，比地面的变电所设计更加复杂一点，需要考虑的方面也更多一点。井下中央变电所低压系统的主要负荷有水泵、电机车系统、上仓胶带输送机以及其它一些用电设备。设计的主要内容包括画出变电所的主接线图、选择低压供电系统的电气设备和短路电流计算三部分。这三部分是相辅相成的，画出变电所的主接线图方便我们进行短路电流的计算，算出各段线路的短路电流也方便进行电气设备的选择和校验。本设计以某矿井为例，对中央变电所高压供电系统进行设计。在设计过程中，主要进行了短路电流计算和断路器、隔离开关、电压电流互感器选择等等。针对不同的负

5、荷，设备的型号和参数有所不同，比如线路中电流互感器的型号相同，但是在不同线路中，电流互感器的变比会有所区别。对于这些电气设备的选择，本文根据这些设备的负荷容量、短路电流来选择合适的设备。关键词：低压供电系统；井下中央变电所；短路电流； 1ABSTRACTFor long time, we have been using voltage of 660V to supply power under the well of the coal mine. As a result, the low voltage electric facilities all use the voltage of 66

6、0V. There are many problems about the design of the low voltage system of the main substation in the well, such as how to choose the low voltage electric facilities and set all kinds of facilities to prevent the explosion. So, in my opinion, compared with the design of the supply power upon the grou

7、nd, the design under the well of the coal mine is more complex.The main load of the low voltage system includes water pump, traffic systemt, transporter and some other load. The main content of the design includes the main graph of the circuit diagram, how to choose the main electric facilities and

8、compute the electric current of short circuit.We take the DanHou mine as example when designing the substation, and in the course, we computed the electric current of short circuit, chose circuit-breaker, low voltage switch, current transformer, voltage transformer and so on. With different load, we

9、 must choose different types and different parameter. For example, sometimes the types of the current transformer are the same, but their scales are different. So when we are choosing the electric facilities, we choose proper sets according to the capacity of the load and the electric current of sho

10、rt circuit.Key words: low voltage system of power supply; the main substation in the well; Electric current of short circuit.目 录第一章 概述- 1 -1.1 设计题目- 2 -1.2 井下供电设计的目的- 2 -井下供电的组成- 2 -井下供电设计的目的- 2 -1.3 系统情况如下图- 2 -1.4 负荷情况：- 2 -1.5 设计任务- 3 -1.6 对井下供电设计的要求- 3 -井下供电设计的总体要求- 3 -井下工作条件对电气设备的一般要求- 4 -对电气设备

11、电气性能的要求- 4 -1.7 井下供电设计的有关规定- 4 -煤矿安全规程中有关规定- 4 -煤炭工业设计规范有关规定- 4 -1.8 负荷分析- 5 -第二章变压器的选择- 7 -2.1 变电所容量的计算步骤- 7 -变电所负荷统计- 7 -加权平均效率及加权平均功率因数的计算- 7 -需用系数的确定- 7 -变电所变压器容量计算- 8 -2.2 变压器台数及型号的确定- 8 - 变压器台数的确定- 8 -变压器型号的确定- 8 -2.3 矿用变压器技术数据- 9 -第三章 低压电缆的选择- 10 -3.1 选择原则- 10 -3.2 选择步骤- 10 -电缆长度的确定- 10 -按允许电

12、压损失计算确定电缆截面- 10 -按长期允许负荷电流校验电缆截面- 12 -按启动条件校验电缆截面- 13 -3.3 电缆型号的确定- 14 -第四章 低压电网短路电流的计算- 15 -4.1 计算的目的和要求- 15 -目的- 15 -要求- 15 -4.2 计算特点- 15 -4.3 短路电流的计算方法- 15 -公式计算法- 15 -4.3.2 阻抗计算公式- 15 -4.4 图表法计算短路电流- 16 -第五章 井下电气设备选择- 18 -5.1 开关选择- 18 -选择原则- 18 -选择计算公式及选择条件- 18 -5.1.3 开关型号确定- 18 -5.2 矿用低压隔爆开关选择-

13、 18 -选择原则- 18 - 型号的确定- 19 -5.3 隔爆型磁力起动器选择- 19 -5.4 其他矿用隔爆电气设备的选择- 19 -矿用隔爆型插销式开关- 19 -矿用隔爆型控制按钮- 19 -矿用隔爆型接线盒- 20 -5.5 煤电钻综合保护装置及煤电钻变压器综合控制装置- 20 -第六章 井下过流保护装置的整定- 21 -河北工程大学毕业设计6.1 低压开关继电保护装置的整定- 21 -保护装置选择与整定要求- 21 -低压熔断器的选择计算- 21 -6.2 低压过电流继电器的整定- 22 -6.3 热继电器的整定- 23 -第七章 漏电保护装置的选择- 25 -7.1 井下漏电保

14、护规定及措施- 25 -变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施- 25 -对低压电网漏电保护的要求- 25 -7.2 漏电继电器整定原则- 25 -7.3 电压互感器- 26 -7.4 监控装置: JKH-202和JKH-201- 26 -第八章 井下保护接地系统- 27 -第九章 计算说明部分- 28 -9.1 短路电流计算错误！未定义书签。低压开关电缆选择计算错误！未定义书签。照明选择计算错误！未定义书签。9.2 主电缆及设备的选择计算错误！未定义书签。9.3 主变压器容量校验错误！未定义书签。9.3 工作面设备选择计算错误！未定义书签。参考文献- 43 -致谢- 44 -第一章 概

15、述1.1 设计题目 井下中央变电所低压供电系统工程设计1.2 井下供电设计的目的 井下供电的组成凡是矿井进入井筒的供电设备与供电电缆所组成的供电网络，均为井下供电系统。井下供电系统一般由井下电缆、各水平的主变电所、采区变电所、隔爆移动变电站、采区配电点及各类供配电电缆等组成。井下供电设计由井下主变电所和采区供电设计组成。此次是主变电所的设计，其包括拟定井下主变电所供电系统。计算与选择井下主变电所动力变压器和高压配电装置。 井下供电设计的目的 井下设计的目的是应用煤矿井下供电理论知识具体解决井下供电的技术问题，学会查阅技术资料和各种文献的方法，培养计算、绘制图表、编写技术文献的能力，掌握井下供电

16、设计的技术经济政策及安全规程的规定，完成井下供电设计的内容。 1.3 系统情况如下图 dwdw801.4 负荷情况：地点变压器台数所代负荷数值（KW）备注千米皮带变电所1187.5余127.5 KW一水平坡头变电所2209.9余420.1KW延伸泵房变电所3167.2余777.8 KW治水泵房变电所110.2余304.8 KW703分电站4716.6余543.4 KW东风井底泵房变电所3412.9余532.1 KW六盘区变电所41262.7余627.3 KW703移动站1444余186 KW三水平泵房变电所2161.2余294.8 KW507变电所2240.8余193.2 KW八九盘

17、区变电所81326.4余497.6 KW707移动站1245.3余116.4 KW94804移动站2正在安装92801移动站2（1台备用）394.3余73.9 KW92804移动站21292.5无负荷可加一水平中央泵房变电所1201.9余37.2 KW十盘区变电所6477.8余956.8 KW十一盘区变电所92124余288.8 KW103变电所7486余1137.3 KW106变电所6488.7余945.9 KW92112移动站21016余611KW92106移动站188.5余273.2 KW92116移动站21238余389 KW1.5 设计任务1、 负荷分析及主变压器的选择。2、 电气主

18、接线的设计。3、 变压器的运行方式以及中性点的接地方式。4、 短路电流计算（包括三相、两相、单相短路）5、 各级电压配电装置设计。6、 各种电气设备选择。7、 主变压器的继电保护整定计算。1.6 对井下供电设计的要求 井下供电设计的总体要求1）设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范和煤矿井下供电设计技术规定。2）设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选取最佳方案。3）设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品、积极采取措施减少电能的损耗，节约能源。4）设计质量要确保技术的先进性、经济的合理性、安全的适用性。 井下工作条件对电气设备的一般要求

19、1）煤矿井下，尤其是采、掘工作面的气体中含有沼气和煤尘等具有爆炸危险的成分，遇有适当条件易引起爆炸事故，因此要求井下电气设备应具有良好的隔爆性能。2）井下工作环境潮湿，有滴水和淋水存在，电器设备容易受潮受腐，因此要求井下电器设备具有良好的防潮和防腐性能。3）井下工作环境经常出现冒顶、片帮及底臌等现象，电器设备容易受到机械损伤，因此要求井下电器设备外壳坚固。4）井下通风条件差，温度较高，散热性差，因此要求电器设备应具有良好的耐热性能。5）井下工作空间狭窄，采掘工作面设备经常要移动，同时启动频繁，变化大，容易产生过负荷运行，因此要求井下电器设备的体积尽量小，应具有较大的过载能力。 对电气设备电气性

20、能的要求1）井下采区进风和回风巷道以及工作面内，不论高压或低压电动机，变压器和控制设备、照明灯具、通讯、信号、自动控制装置及仪表等设备一律采用矿用隔爆型和矿用本质安全型电器设备。2)井下低压电器设备严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的变压器。在工作配电点应用的动力、照明变压器必须采用隔爆型干式变压器。3）井下电器设备不应超过额定值运行。井下电器设备应定期检修，经常保持性能良好。1.7 井下供电设计的有关规定 煤矿安全规程中有关规定第408条 对井下各水平中央变（配）电所和主排水泵房的供电线路，不得少于两回路;当任意一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷的供电。主要扇风机、提升人

21、员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回直接由变（配）电所馈出的供电线路；在受条件限制时，其中的一回路，可引自上述同种设备房的配电装置。第409条 井下配电变压器中性点不得直接接地，但专供架线电机车变流设备用的专用变压器不受此限。由地面中性点直接接地的变压器或发电机不得直接向井下供电。第419条 井下电力网的短路电流，不得超过其控制用断路器的井下使用的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。非煤矿用高压油断路器用于井下时，其使用的开断电流不应超过额定值的一半。第420条 井下低压电器设备，严禁用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器，但硐室内的控制器、变压器、整流器、电阻器等不受

22、此限。40kW及以上、启动频繁的低压控制设备，应使用真空接触器。第421条 井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。井下采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装置，或至少应装短路保护装置。低压电动机具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。 煤炭工业设计规范有关规定 第723条 在条件适宜时，下井电缆可沿钻孔敷设。淋雨大的井筒，应选用有外护层的铠装电缆。 第724条 井下主变电所一般采用分段单母线。低压变压器一般设两台。当主排水泵为低压时，变压器台数及容量的选择，应在任一台变压器停止运行时，其余仍保持排出最大涌水量所需容量。 第

23、725条 井下主变电所和供综合机械化采煤的采区变（配）电所的高压进出线以及其他采区变电所的高压馈出线，宜有专门的开关柜。 煤矿井下供电设计技术规定中有关规定第201条 下列负荷的配电装置，必须由两回或两回以上线路供电，并引自不同的变压器目线段。 1.井下主排水泵； 2兼作矿井主排水泵的井下煤水泵； 3暗立井经常升降人员的绞车。第202条 下列负荷的配电装置，必须由两回路供电，并尽量引自不同的变压器母线段。 1暗井主提升设备； 2主井装载设备； 3大巷强力胶带输送机； 4供综合机械化采煤的采区变（配）电所； 5不兼作矿井主排水泵的井下煤水泵； 6井底水窝水泵； 7供地面生活、生产及消防用水的井下

24、水源水泵； 8井下电机车用的整流设备。第301条 井下电力负荷计算，除能够较精确计算出电动机功率的用电设备，如主排水泵、暗井提升机、大型强力胶带输送机等，取其计算功率外，一般采用需用系数法。第525条 当主排水泵为低压且由井下主变电所供电时，井下主变电所的变压器，至少有两台；当其中一台停止供电时，其余变压器必须能担任最大涌水量时期的排水、生产、照明等全部用电。当主排水泵为高压供电时，主变压器一般为两台。主变压器不论几台，一般为同型号、同容量。第616条 由井下主变电所向采区供电的单回电缆供电线路上串接的采区变电所，不得超过三个。 全国供用电规则中的有关规定第43条 无功电力应就地平衡。用户应在

25、提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定： 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上。1.8 负荷分析 负荷分类及定义1、 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。2、 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时

26、（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。3、 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 本设计中的负荷分析煤矿变：煤矿变负责向煤矿供电，煤矿大部分是井下作业，例如：煤矿工人从矿井中的进出等等，中断供电将造成人身伤亡和重大设备损坏，带来较大的经济损失，所以应属一级负荷。第二章 变压器的选择 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，而且变压器空载损耗也将过大，使供电系统中的功率因数直减小；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

27、大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，即不安全也不经济。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。2.1 变电所容量的计算步骤 变电所负荷统计统计该变电所供电的所有设备负荷，分项列入表内。具体统计内容见表21。表21 负荷统计表格式用电设备名称台数电 动 机备注额定功率（kW）额定电压（kV）效 率功率因数总计 加权平均效率及加权平均功率因数的计算1加权平均效率计算加权平均效率即为同时工作的各设备实际（或额定）功率和相对应负荷下的实际（或额定）效率的乘积之和与设备总的实际（或额定）功率之比值。即 式中同时工作各设备的额定功率；-同时工作各设备在对应负荷

28、下的额定效率； 加权平均效率，一般取0.80.9。2加权平均功率因数的计算加权平均功率因数即为各设备的实际功率和相对应负荷下的实际功率因数的乘积之和与设备总的实际功率之比值。即 式中 各设备额定功率因数； 加权平均功率因数。 需用系数的确定 由于用电设备的额定容量往往大于其实际负荷容量；在一组用电设备中，根据生产需要，即使是同时工作的设备，其最大负荷出现的时间也不同。可见变电所实际供电负荷总容量总是小于它所供电的设备额定容量总和，因此存在计算系数，这个系数称为需用系数。井下供电设计的变电所容量计算，一般都采用需用系数法进行。 需用系数的一般计算公式 式中 需用系数； 设备的负荷系数， 同时工作

29、的设备实际功率之和（kW）； 同时工作的设备额定功率之和（kW）； 设备同时系数， 电网效率，一般取0.90.95。2综合机械化采煤工作面需用系数计算 式中 容量最大的那台电动机额定功率（kW）； 工作面用电设备的额定功率之和（kW）。3普通机械化采煤工作面需用系数计算 变电所变压器容量计算1采区变电所变压器容量计算公式 式中 变压器计算容量（kVA）； 采区重合系数。2井下主变电所变压器容量计算公式 式中 由变压器供电的设备额定功率之和（kW）； 由变压器供电的设备加权平均功率因数；由变压器供电的设备的需用系数。2.2 变压器台数及型号的确定 变压器台数的确定井下主变电所在一般情况下，是按变

30、压器计算容量选设两台动力变压器分列运行。如果其中一台变压器停止运行时，另一台变压器应能承担100%负荷用电。若主排水设备为低压设备时，则变压器台数的确定应遵循一台变压器停止运行时，其余变压器能保证排出最大涌水量所需要电量的原则。 变压器型号的确定在确定变压器型号时，应考虑国产矿用变压器的电压等级和容量，同时应根据巷道断面、运输条件及备用容量等因素，对选用方案进行经济比较，选取最佳方案。 1.矿用动力变压器目前我国煤矿井下主变电所及采区变电所内使用的动力变压器主要是KSJ及KSJL系列。均为矿用一般型设备，允许安装在无易燃、易爆炸性气体的环境中。2矿用隔爆型干式变压器KSG及KSGLZ系列矿用隔

31、爆干式变压器主要用于有易燃及易爆危险的场合，如井下采掘工作面等处。将380V或660V电压降为127V后供照明、信号及手持式电煤钻等设备用电。KSGB矿用隔爆型干式变压器用于有甲烷混合气体和煤尘具有爆炸危险的矿井中，作为煤矿井下综合机械化采掘成套设备的主要供配电装置。使用条件：1） 海拔高度不超过1000m；2） 环境温度不高于40；3） 空气相对湿度不超过95%（25时）；4） 无强烈颠簸震动以及与垂直面的斜度不超过15°的环境；5） 无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽。2.3 矿用变压器技术数据 矿用变压器技术数据见矿用电气设备手册。其中K矿用；S三相；J油浸自冷式；L铝线；G

32、干式自冷式。第三章 低压电缆的选择3.1 选择原则 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最高温升，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。电缆芯线的实际温升决定于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超过它所允许的负荷电流。 2）正常运行时电缆网络的实际电压损失必须不大于网络所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于其额定电压的95，否则电动机等电气设备将因电压过低而过流，甚至过热而烧毁。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

33、最大的电动机启动时，因启动电流过大而对电网造成的电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动机启动时是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即进行启动条件校验。 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。根据现场工作经验，对不同用电设备要求电缆机械强度的允许截面见表4-1.表 31 机械强度要求的电缆允许截面用 电 设 备 名 称要求的最小截面() 各种采煤机 可弯曲输送机 一般刮板输送机 回柱绞车 调度绞车 电动装岩机 手持电钻 照明设备355016351025162546162546254 5)对于电压电缆，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和电动力稳

34、定性均能满足要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。3.2 选择步骤 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，橡套电缆按10余量考虑；铠装电缆按5余量考虑。 按允许电压损失计算确定电缆截面1辐射式线路电压损失计算低压电网的电压损失包括变压器电压损失，干线电缆电压损失及支线电缆电压损失三部分。如下图所示。1） 变压器电压损失计算。其公式为 %=%)式中 变压器的负荷系数， 正常运行时变压器二次侧实际负荷电流(A)； 变压器二次侧额定电流(A)； 变压器二次侧实际负荷容量之和(kVA)； 变压器额定容量(kVA)； 变压器额定负荷时电阻压降百分数。可按下式计

35、算 变压器短路损耗（W）。 变压器额定负荷时电压降百分数。变压器电压损失值为 式中 变压器二次侧额定电压（V）。 为了计算方便，现将各种矿用变压器归纳为4.5及5.5两类，按不同的负荷系数及加权平均功率因数，列出相应的电压损失值于表中，查表即可。 2）支路电缆电压损失计算由于电压电缆电路的电抗与电阻相比之下较小，故在计算低压网路电压损失时可忽略不计。又由于各工作面机械功率不同，供电距离不等，所以每条电缆的电压损失也不相同。为确保低压电网正常工作时电压损失不超过允许值，应计算电压损失最大的一条支路。计算公式为 式中 电动机额定功率（kV）； 电网额定电压（kV）； 负荷系数； 支线电缆实际长度（

36、km）； 支线电缆单位长度电阻（/km）。如果已知电动机功率因数及电缆截面（按机械强度选取的电缆最小允许截面），可用负荷矩电压损失计算较为简便。计算公式为 式中 千瓦公里负荷矩电压损失百分数。（可查表） 3）干线电缆电压损失计算已知变压器及支线电缆的电压损失后，可按下式计算干线电缆中的允许电压损失 式中 干线电缆中允许电压损失（V）； 变压器中电压损失（V）； 支线电缆中电压损失（V）； 允许电压损失（V），见表32。表32 采区电压电网允许电压损失值额定电压（V）变压器副侧额定电压（V）电动机最小允许电压（V）允许电压损失（V）38066011404006901200361627108339

37、63117与其相反，如果已知干线电缆所带负荷的加权平均功率因数及干线电缆截面，其负荷矩电压损失也可计算出干线电缆中的电压损失百分数。其计算公式为 式中 需用系数； 干线电缆所带负荷额定功率之和（kW）； 干线电缆实际长度（km）；2干线式线路电压损失干线式供电，为节约电缆和减少投资，在一般情况下均采用不均匀截面。由采区变电所向用电负荷供电至末台电动机，其干线电缆中的电压损失不得超过5。 1）干线电缆中允许电压损失 2）干线电缆中电压损失计算公式为 式中 干线电缆中计算的电压损失（V）； 各支路用电负荷额定功率（kW）； 各段干线电缆电阻()； 3辐射式线路电缆截面按电压损失确定 1）支线橡套电

38、缆长度确定 根据各种不同用电设备对电缆的机械强度要求，查表41选取电缆最小允许截面。电缆选取应考虑敷设时的垂度余量。 2）干线电缆的截面确定 根据允许电压损失确定电缆截面的计算公式为 式中 A电缆截面积()； 电缆导体芯线的电导率（m）/(*)； 干线电缆的实际长度（km）。 干线电缆一般采用低压铠装电缆。4干线式线路电缆截面按电压损失计算干线式供电的干线电缆截面一般是先逐段的按长期允许电流初选，再校验电压损失看是否符合要求，如果不符合要求时，应加大靠近电源一方的电缆截面，而后再进行校验，直至满足要求时为止，校验条件是 如果干线电缆采用均匀截面时，也可用下式进行计算 式中 各段干线电缆实际长度

39、（km）; 电网额定电压（kV）; 加权平均效率。 按长期允许负荷电流校验电缆截面 1电缆中实际工作电流计算 1）向单台或两台电动机供电的电流计算 向单台或两台电动机供电的电缆，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。对于长时容量与小时容量不同的电动机，则需取小时容量所对应的额定电流作为电缆中的实际工作电流。可参考表格数据，也可按下式计算 2）向三台或三台以上的电动机供电的电流计算，计算公式为 式中 需用系数。 3）干线式供电方式干线电缆中允许电流计算 干线式供电方式的电缆因各段所承受的供电负荷不同，每段电缆的工作电流需分别计算。各段电缆中的工作电流可参照向单台或两台电动机供

40、电的电流计算公式进行计算。 2电缆截面校验校验的条件是 式中 电缆中实际通过的工作电流（A）； 环境温度为25时电缆长期允许的负荷电流（A）。 K环境温度校正系数。见表33。表33不同温度时长期允许负电流校正系数环境温度15 20 25 30 35校正系数铠装电缆橡套电缆1.09 1.044 1.0 0.9515 0.90451.12 1.06 1.00 0.94 0.89 按启动条件校验电缆截面 采掘机械的电动机大都是鼠笼型异步电动机，其启动电流较大，是额定电流的47倍，因此在 起动时引起该系统的电压损失最大，使电动机的端电压下降严重。鼠笼电动机的起动转矩与端电压平方成正比变化，如果端电压过

41、分降低，将会使电动机起动困难。另外，控制电动机的磁力起动器的吸和线圈，其电压降至额定值的70以下时，将会自动跳闸断电。所以采区低压电网要按电动机的起动条件进行校验。在校验时选择最严重的起动状态进行，那就是容量最大，供电距离最远的一台电动机起动，其余电动机正常运行时的工作状态最严重。电动机最小允许起动电压可按下式求得 式中 电动机额定电压（V）； 电动机最小允许起动转矩与额定转矩之比值。 电动机在额定电压下的起动转矩与额定转矩之比值。由电动机技术数据表中可查得。如矿用防爆电动机=2.5左右，一般电动机在12之间。表3-4 各种工作机械值用 电 设 备 名 称/联合采煤机与界煤机刮板输送机胶带输送

42、机无极绳绞车通风机及水泵1.01.21.21.41.11.31.21.30.50.61起动时工作机械支路电缆中电压损失 对于机采工作面，机组的电动机容量最大，受电距离最远，因此以计算该机在起动时的电压损失为准。其计算公式为 式中 支路电缆芯线导体的电导率（m）/(); 支路电缆的实际长度（km）； 支路电缆的芯线截面()； 电动机的实际启动电流（A）。2起动时干线电缆中电压损失 在校验干线电缆截面时，是依据供电距离最远，容量最大的负荷电动机起动，其余负荷电动机正常运行状态取值计算，其公式为 式中 干线电缆实际长度（km）; 干线电缆芯线截面()； 干线电缆中实际起动电流（A）。3起动时变压器中

43、电压损失 式中 起动时变压器的负荷电流（A）。 变压器负荷侧额定电流（A）； 起动时变压器负荷功率因数。4起动状态下供电系统中总的电压损失 5.校验条件为 校验结果如不满足最小起动电压要求时，可将变压器的高压输入端改接在5抽头上。这样可以使变压器负荷侧空载电压提高5。对于380V电网，允许电压损失将39V提高到59V；对于660V电网，允许电压损失则由63V提高到97.5V。如果还不满足需要时，则需增大干线电缆的截面。3.3 电缆型号的确定矿用低压电缆型号确定时因符合煤矿安全规程的规定，即 1）固定敷设的干线电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯绝缘电缆或不延燃橡套电缆等。 2）移动式和手

44、持式电气设备应使用不延燃的橡套电缆。3）1140V电气设备应使用带有分相屏蔽的橡套绝缘屏蔽电缆；采掘工作面中660V或380V设备应使用带有分相屏蔽的橡套屏蔽电缆。4）固定敷设的照明、通讯、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。非固定敷设的应使用不延燃橡套电缆。5）低压电缆不应采用铝芯的，井下采区低压电缆严禁用铝芯电缆。第四章 低压电网短路电流的计算4.1 计算的目的和要求 目的 （1）为了正确选择和校验电气设备，满足对短路电流的动稳定性和热稳定性要求。对于低压开关设备和熔断器等，还应按短路电流校验分断能力。 （2）正确整定计算继电保护装置，使在短路故障发生时，能够准

45、确可靠的动作。 要求 （1）计算最大三相短路电流，校验开关设备的分断能力。短路点选择在变压器二次侧端子上。 （2）计算最小两相短路电流，校验继电保护装置整定值的可靠性。短路点选在被保护范围的最远点。 4.2 计算特点 1.低压电网（包括变压器）一般不允许忽略电阻，由于电缆的电感电抗值远远小于电阻值，故电感电抗可忽略不计。 2.低压元件，如不太长的母线电缆、电流互感器一次线圈、自动馈电开关的过流线圈、开关触头的接触电阻以及电弧电阻等，对与低压短路电流值都有影响，但影响不大，可以忽略。 3.计算短路电流时，电缆线路的电容，可以不考虑。 4.低压短路电流计算，用有名值，即电压用V，电流用A,阻抗用表

46、示等。4.3 短路电流的计算方法 井下低压电网短路电流计算方法有公式计算法和图表法两种，其中图表法较为简单，广泛使用。而图表的制作又是以公式计算法为基础，因此应首先熟悉公式计算方法。 公式计算法 1）三相短路电流计算方法 式中 三相短路电流（A）; 变压器二次侧的开路电压（127、380、660、1140V电网，分别取133、400、690、1190V）（V）； 短路回路内一相电阻的总和()； 短路回路内一相电抗的总和()； 2）两相短路电流的计算 式中 两相短路电流（A）。 3）三相短路电流与两相短路电流值的换算 阻抗计算公式 1）系统阻抗 在计算低压电网短路电流时，电源的系统电抗可按下式进

47、行计算 式中 折合至变压器二次侧的系统电抗()； 变压器二次侧额定电压（kV）； 电源一次侧母线上短路容量(MVA)。 系统电抗指的是井下主变电所高压母线以前的电源电抗，为该母线上的三相短路容量，若短路容量数据不祥，可采用变电所高压配电箱的额定断流容量进行近似计算。 2）变压器阻抗 矿用变压器每相电抗和电阻值，可查表得，也可按下式计算 式中 、分别表示变压器每相电阻值和电抗值（）； 变压器绕组电抗压降百分值（）； 变压器短路损耗（W）； 变压器额定容量（kVA）； 变压器二次侧额定电压（kV）。 3）低压电缆阻抗 低压电缆每相每千米的电阻和电抗值可查表得。变压器二次侧出线端短路电流，是整定变压器二次侧总的自动馈电开关和隔爆高压配电箱电流继电器动作电流的依据。为了使计算误差不至于太大，不影响保护装置的灵敏度，在计算变压器二次侧出线端短路电流时必须考虑系统电抗和高压电缆阻抗。 图表法计算短路电流图表法计算两相短路电流是以公式计算为基础。在制作图表时，以变压器容量表示不同的阻抗值，以电缆长度表示电缆相应阻抗。由于电网是由不同截面的电缆所组成，制作图表时要按阻抗相等的原则，将不同截面的电缆换算成同一截面，其长度换算公式为 式中 换算成表中截面以后的电缆长度（m）。对于380V和660V系统以芯线截面50为标准，127V