采区供电设备选择及其计算培训课件

煤矿电工学第七章采区供电设备选择及其计算普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社2023/1/161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。2023/1/162第一节设备选择前的准备第二节采区主变压器的选择第三节

采区供电系统的拟定第四节采区低压电网短路电流的计算第五节高压电缆的选择第六节采区高低压电器的选择第七节采区高低压保护装置整定计算第七章采区供电设备选择及其计算2023/1/163第七章采区供电设备选择

及其计算第一节设备选择前的准备普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社2023/1/164第一节设备选择前的准备一、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、采区供电系统的拟定2023/1/165一、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。2023/1/166二、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。2023/1/167三、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2023/1/168四、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。2023/1/1691.拟定供电系统的原则(3)开关台数选择原则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：①变压器负荷较多，1台变压器容量不能满足要求时；②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；③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、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；④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。2023/1/16101.拟定供电系系统的原则则(5)高高压接线方方式选择原原则。单电源采用用单母线接接线；双电电源一般采采用、单母线接线线，若母线线出线较多多时，可采采用单母线线分段接线线。(6)低压接线方方式选择原原则①由工作作面配电点点到各用电电设备宜用用辐射式。。②上山及及运输平巷巷的输送机机宜用干线线式。③高高瓦斯矿矿井、煤（（岩）与瓦瓦斯（二氧化碳碳）突出矿矿井、低瓦瓦斯矿井中中高瓦斯区区煤巷、半半煤岩巷和和有瓦斯涌涌出岩巷掘进进工作面正正常工作的的局部通风风机须配备备安装同等等能力的备备用局部通通风机，并能能自动切换换。正常工工作局部通通风机须采采用三专（（专用开关关、专用电缆、专用用变压器））接线；备备用局部通通风机须由由同时带电电的另一电电源接线。。④其他掘掘进工作面面和通风地地点正常工工作局部通通风机可不不配备安装装备用局部部通、风机，但正正常工作局局部通风机机必须采用用三专接线线；或正常常工作局部部通风机配备1台同同等能力备备用局部通通风机，两两者电源须须接自同时时带电不同同母线段的的独立电源，，且能自动动切换。⑤⑤供电线线路走最短短路线，但但采煤工作作面(机采采除外)不应敷敷设电缆，，溜放煤、、矸、材料料的溜道中中禁设电缆缆，尽量避避免回头供供电。⑥大容量量设备启动动器应靠近近配电点进进线端，减减小启动器器间电缆截截面。(7)照照明设备选选择原则。。采区变电所所、上山绞绞车房、装装车站及综综采工作面应设照明明灯，并且且设照明变变压器综合合保护装置置。2022/12/28112拟定定采采区区供供电电系系统统根据据上上述述拟拟定定原原则则和和所所选选变变压压器器的的台台数数以以及及采采区区的的实实际际情情况况，，拟拟定定相相应应的的供供电电系系统统，，并并画画出出采采区区供供电电系系统统图图。。当当供供电电系系统统有有多多种种可可行行方方案案时时，，应应经经过过技技术术经经济济比比较较后后择择优优确确定定。。2022/12/2812本节节小小结结原始始资资料料：：矿矿井井瓦瓦斯斯等等级级、、采采区区巷巷道道布布置置图图、、机机械械设设备备布布置置图图、、机机械械设设备备电电气气技技术术数数据据、、电电源源供供电电距距离离所需需资资料料参考考资资料料：：设设计计规规范范、、安安全全规规程程、、整整定定细细则则、、设设计计指指导导书书、、教教材材系统统拟拟定定原原则则电源源线线路路数数：：单单回回路路电电源源————一一般般双回回路路电电源源————高高沼沼矿矿、、高高产产高高效效矿矿设备备台台数数：：保保证证安安全全、、可可靠靠下下尽尽可可能能少少开关关台台数数：：①①一一台台设设备备选选一一台台开开关关；；②②≥≥3台台开开关关设设总总开开关关变压压器器台台数数：：①①高高沼沼矿矿≮≮2台台（（采采变变、、局局变变））②②综综采采≮≮2台台（（固固变变、、移移变变））高压压接接线线方方式式：：单单电电源源————单单母母线线双电电源源单单母母线线————出出线线少少单母母线线分分段段式式————出出线线多多低压压接接线线方方式式：：辐辐射射式式————给给配配电电点点供供电电采采用用干线线式式————给给输输送送机机供供电电采采用用照明明设设备备：：隔隔爆爆照照明明灯灯、、照照明明综综合合保保护护装装置置位置置确确定定：采采区区变变电电所所位位采采区区中中部部，，移移变变、、配配电电点点位位工工作作面面平平巷巷2022/12/2813思考考题题与与习习题题7-1从理理论论上上说说明明提提高高采采区区供供电电电电压压等等级级的的意意义义?7-2简述述采采区区供供电电系系统统的的拟拟定定原原则则？？2022/12/2814第七章采采区区供电设设备选择择

及其其计算第二节采采区主主变压器器的选择择普通高等等教育““十一五五”国家家级规划划教材煤炭工业业出版社社2022/12/2815第二节采采区主主变压器器的选择择一、变变压器器台数数、型型号的的选择择二、变变压器器容量量的选选择2022/12/2816第二节节采采区主主变压压器的的选择择一、变变压器器台数数、型型号的的选择择1.台台数采区主主变压压器的的台数数尽量量要少少，，有一类类负荷荷（如如分区区水泵泵）时时，变变压器器的台台数不不得少少于两两台，，对高沼沼矿按按照““三专专两闭闭锁””要求求，局局部通通风机机使用用专用用变压压器。。2.型型号硐室内内的动动力变变压器器，选选择矿矿用隔爆型变压压器。顺槽及及掘进进巷道道内，，选择择隔爆爆型移移动变变电站站。3.额额定电电压一次侧侧额定定电压压应按照电源电电压确定，二次次侧额额定电电压按照1.05倍倍的用用户额额定电电压确定。2022/12/2817二、变压器器容量的选选择1.采区变电所所变压器容容量计算计算公式如下：：式中：成组组计算负荷荷Pca=KdeΣPN成组额定负负荷之和∑∑PIN=P1N+P2N+P3N+┅PiN、需用系数Kde，查需用系系数表7-4加权功率因因数COSΦTwm,查表7-42022/12/28182.变压器容量量的确定根据所选变变压器型号号和所求变变压器计算容量ST，选变压器即即STN≥ST式中：所选选变压器额额定容量STN：查矿用变压器技技术参数表表7-1。。举例：某高高沼矿井普普采工作面面设备统计计如表，试试选择变压压器型号、、容量。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660v40kW48A12采煤机660v170kw195A13刮板机660v40kw48A14转载机660v40kw48A15乳化液泵660v55kW63A解：1）选择型号号：∵井下下有爆炸危危险的环境境∴选择择隔爆型变变压器2）选择低压压侧额定电电压：∵用用电设备额额定电压为为660v，∴选择UN=660V3）选择容量量：①∑PN=170+3×40+55=345kW②Kde=0.286+0.714××Pm/∑∑PN=0.286+0.714×170/345=0.64③查表7-4选取cosΦ=0.7④⑤查表7-2，选取STN=315kVA2022/12/2819本节小结容量选择1.按照下下式求变压压器计算容容量2.按照下下式查取变变压器额定定容量STN≥ST型号选择：固定变选选择KBSG矿用隔隔爆型，移移变选择KBSGZY矿用隔隔爆型电压选择：一次侧额额定电压应应等于电源源电压，二二次侧额定定电压等于于1.05倍的用户户额定电压压。2022/12/2820思考题与习题题7-3变压器的型号号、台数如何何确定？变压压器容量选择择步骤是什么么？7-4如何用需用系系数计算负荷荷？2022/12/2821第七章采采区供电设备备选择

及其其计算第三节低压压电缆的选择择普通高等教育育“十一五””国家级规划划教材煤炭工业出版版社2022/12/2822第三节低压压电缆的选择择一、低压电缆缆型号、芯数数和长度的确确定二、低压电缆缆主芯线截面面的选择2022/12/2823一、低压电缆缆型号、芯数数和长度确定定1.低压电缆型号号的选择电缆的型号主主要依据其电电压等级、用用途和敷设场场所等条件来来决定。煤矿矿井下所选电电缆的型号必必须符合《煤矿安全规程程》的有关规定。。矿用低压电电缆的型号，，一般按下列列原则确定：：(1)支线一律采用表7-5所列阻燃橡套套电缆。1140V设备及采掘工工作面的660V和380V设备，必须用用MYP、MCP、MZP系列的分相屏屏蔽阻燃橡套套电缆；移动动式和手持式式电气设备，，应使用专用用的橡套电缆缆。(2)固定敷设的干干线应采用MVV系列铠装或非非铠装聚氯乙乙烯绝缘电缆缆；对于半固固定敷设的干干线电缆，为为了移动方便便一般选用阻阻燃橡套电缆缆，也可选用用上述铠装电电缆。(3)采区低压电缆缆严禁采用铝芯芯和铝包电缆缆。(4)电缆应带有供供保护接地用用的足够截面面的导体。(5)照明、通信和和控制用电缆缆，固定敷设时时应采用铠装装电缆、阻燃燃橡套电缆或或矿用塑料电电缆，非固定定敷设时应采采用阻燃橡套套电缆。2022/12/28242.确定电缆的芯芯线数目(1)干线用的铠装装电缆选三芯电电缆，非铠装电缆选用四芯芯电缆。(2)支线用电缆就就地控制时，一般采用用四芯电缆；；远方控制和联联锁控制时，应根据控控制要求增加加控制芯线的的根数。注意意电缆中的接接地芯线，除除用作监测接接地回路外，，不得兼作其其他用途。(3)信号电缆芯线根数要按按控制、信号号、通信系统统的需要决定定，并留有备备用芯线。2022/12/28253.确定电缆长度度就地控制的支支线电缆长度，一一般取5m~10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲曲，所以电缆缆的实际长度度L应按式计算。。Ｌ＝ＫｍＬｍ式中Lｍ——电缆敷设路径径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数数，橡套电缆缆取1.1，铠装电缆取取1.05。为了便于安装装维护和便于于设备移动，，确定电缆长长度时还应考考虑以下两点点：移动设备的电电缆，须增加机头头部分活动长长度3m~5m余量。当电缆有中间接头时时，应在电缆两两端头处各增增加3m余量。2022/12/2826二、低压电缆缆主芯线截面面的选择1、选择原则则低压电缆主芯芯线截面必须须满足以下几几个条件：正常工作时，，电缆芯线的的实际温度应应不超过电缆缆的长时允许许温度，所以以应保证流过过电缆的最大长时工作作电流不得超超过其允许持持续电流。正常工作时，，应保证供电电网所有电动机的端电电压在95％％~105％％的额定电压压范围内，个别特别远远的电动机端端电压允许偏偏移8％~10％。距离远、功率率大的电动机在重载载情况下应保保证能正常起起动，并保证其起动器有足够够的吸持电压压。所选电缆截面面必须满足机械强度度的要求。2022/12/28272.选选择择方法法在按按上上述述条条件件选选择择低低压压电电缆缆主主芯芯线线的的截截面面时时，，支线线电电缆缆一般般按按机机械械强强度度初初选选，，按按允允许许持持续续电电流流校校验验后后，，即即可可确确定定下下来来。。选择择干干线线电电缆缆主主芯芯线线截截面面时时，，如如干线线电电缆缆不不长长，应应先先按按电电缆缆的的允允许许持持续续电电流流初初选选；；当当干线线电电缆缆较较长长时，，应应先先按按正正常常时时的的允允许许电电压压损损失失初初选选；；然然后后再再按按其其他他条条件件校校验验。。1）按机机械械强强度度选选择择根据据不不同同的的机机械械设设备备，，选选择择电电缆缆的的截截面面不不小小于于橡橡套套电电缆缆满满足足机机械械强强度度要要求求的的最最小小截截面面，，见见表表7-7。。用电设备名称最小截面/mm2用电设备名称最小截面/mm2采煤机组35～50调度绞车4～6可弯曲输送机16～35局部通风机4～6一般输送机10～25煤电钻4～6回柱绞车16～25照明设备2.5～4装岩机16～252022/12/28282））按长长时时允允许许电电流流选选择择电缆缆的的长长时时允允许许电电流流IP应不不小小于于通通过过电电缆缆的的最最大大长长时时工工作作电电流流Ica。即即：：IP≥IcaIP———电电缆缆的的长长时时允允许许电电流流，，见见表表7-9~表表7-10。。Ica———通通过过电电缆缆的的最最大大长长时时工工作作电电流流；；按按以以下下方方法法确确定定：：支支线线电电缆缆最最大大长长时时工工作作电电流流可可取取电电动动机机的的额额定定电电流流。。如如果果查查不不到到电电动动机机的的额额定定电电流流，，可可按按下下面面的的经经验验公公式式估估算算：：Ica≈IN=0.76PN/UN（7-9））干线线电电缆缆最最大大长长时时工工作作电电流流可可按按下下式式计计算算：：Ｉｃa＝∑PN———电电缆缆所所带带负负荷荷的的额额定定功功率率之之和和，，kW；UN———电缆缆所所在在电电网网的的额额定定电电压压，V；；Kde———电电缆缆线线路路所所带带负负荷荷的的需需用用系系数数，，由由表表7-4查查取取；；cosφφwm———电电缆缆所所带带负负荷荷的的加加权权平平均均功功率率因因数数，，由由表表7-4查查取取。。2022/12/28293）按正正常常工工作作时时允允许许电电压压损损失失选选择择正常常工工作作时时电电网网的的电电压压损损失失ΔΔＵＵ应应不不超超过过电电网网允允许许的的电电压压损损失失ΔΔＵＵp，，ΔＵＵ≤≤ΔΔＵＵp（1）低压压电电网网的的允允许许电电压压损损失失按要要求求，，正正常常工工作作时时应应保保证证供供电电网网所所有有电电动动机机的的端端电电压压不不低低于于额额定定电电压压的95%。。为为了了保保证证用用电电设设备备的的供供电电质质量量，，低低压压电电网网允允许许电电压压损损失失为为ΔＵＵp＝＝ＵＵ2NT-0.95××ＵＵＮ(7-12)ΔＵＵp———低低压压电电网网的的允允许许电电压压损损失失，，V；；Ｕ2NT———变变压压器器二二次次侧侧额额定定电电压压，，V。。由式式(7-12)可可求求得得：：对于于380V电电网网ΔΔUp=400-0.95××380=39V对于于660V电电网网ΔΔUp=690-0.95××660=63V对于于1140V电电网网ΔΔUp=1200-0.95××1140=117V2022/12/28303）按正正常常工工作作时时允允许许电电压压损损失失选选择择(2)采采区区低低压压电电网网电电压压损损失失采区区低低压压电电网网的的电电压压损损失失包包括括变变压压器器的的电电压压损损失失和和线线路路电电压压损损失失两两部部分分。。线路路一一般般又又包包括括干干线线和和支支线线两两部部分分。。全全部部低低压压电电网网的的总总电电压压损损失失ΔΔU为为ΔU=ΔΔUT+ΔΔUms+ΔΔUbl(7-13)ΔUT———变变压压器器的的电电压压损损失失，，V；ΔUms———干干线线电电缆缆的的电电压压损损失失，，V；ΔUbl———支支线线电电缆缆的的电电压压损损失失，，V。2022/12/28313）按正常常工作作时允允许电电压损损失选选择①变压压器的的电压压损失失ΔUTΔUT=√3IT（RTcosφT+XTsinφT）（7-14）IT——变变压器器的计计算电电流，，（7-15）RT——变变压器器的电电阻，，（7-16）ΔPNT——变变压器器的负负载损损耗，，可查查表7-1或表表7-2，，W；；XT——变压器器的电抗抗，（7-17）ZT——变变压器器的阻阻抗，，US%———变压压器阻阻抗百百分数数，查查表7-1/表表7-2，，%。。ΦT——变变压器器的加加权平平均功功率因因数角角，由由式（（7-5））的反反函数数求得得；ST——变变压器器的计计算容容量，，kV•A；UT2N——变变压器器二次次侧额额定电电压（（按所所选变变压器器的技技术数数据）），V；STN——变变压器器的额额定容容量，，MVA；；2022/12/2832②负荷集集中的的干线线电缆缆线路路的电电压损损失ΔΔUms③负荷沿沿线分分布的的干线线电缆缆线路路的电电压损损失ΔΔUms干线的的电压压损失失应为为各段段电缆缆线路路电压压损失失之和和④支线电缆电电压损失ΔUblΔUbl=PblL×103/(UNγscAbl)(7-20)UN——支线电电缆线路所所在电网的的额定电压压，V；Lbl——支线电电缆的长度度、m；Abl——支线电电缆的截面面积、mm2；γsc——支线电电缆导体的的电导率，，查表7-10，m/(Ω••mm2)；Pbl——支线电电缆所带负负荷的计算算功率值(可近似取取额定功率率)，kW。2022/12/2833(3)按允许电压压损失选择择干线电缆缆截面按允许电压压损失选择择干线电缆缆截面ΔUms≤ΔUpms△Upms=△UP－△UT－△Ubl△Upms——干线电缆的的允许电压压损失，V；式整理后，，得出其满满足电压损损失的最小小截面为根据上式的的计算结果果，选择标标准截面不不小于计算算截面的电电缆即可满满足电压损损失的要求求。2022/12/2834(4)按允许电压压损失校验验电缆截面面如果电缆截截面按其他他条件已经经选出，此此时需按电电压损失的的条件校验验电缆截面面。校验时时需按式ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl计算出整个个低压电网网的电压损损失，然后后按式ΔＵ≤ΔＵp进行校验。。如校验后不不满足，可可采取如下下措施：(1)加大电缆截截面，一般般加大干线线电缆的截截面；(2)分散负荷，，即增加电电缆的根数数；(3)更换大容量量的变压器器，以减小小变压器的的电压损失失；(4)移动变电所所的位置，，使其靠近近工作面；；(5)调整变压器器的分接头头，此方法法在设计中中不考虑。。2022/12/2835(5)按起动时时的电压压损失校校验电缆缆截面由于电动动机起动动电流大大，起动动时电压压损失大大，必须须满足电电动机和和磁力起起动器的的起动条条件的要要求，否否则无法法起动。。一般只只须校验验供电功功率最大大、供电电距离最最远的干干线，如如该干线线满足起起动要求求，其它它干线必必能满足足要求。。①确定电动动机的最最小启动动电压。满足电动动机最小小启动转转矩所需需要的最最小启动动电压Ust.min，可按下式求出：(7-24)UN——电动动机的额额定电压压，V；；K——电动动机的最最小启动动转矩倍倍数，见见表7-11；；α——电动动机额定定电压时时的启动动转矩MstN与电动机机额定转转矩MN之比(αα值可查查电动机机技术数数据)，，矿用隔隔爆型电电动机一一般可取取2～2.5。②起动时支支线电压压损失。应选择起起动时电电压损失失最大的的一条支支线计算算：(7-25)Ist=IstNUst/ＵN(7-26)cosst——支线线所带电电动机起起动时的的功率因因数2022/12/2836③启动时干干线电缆缆的电压压损失。按干线所所带电动动机中最最大一台台启动，其其他正常常工作条条件计算算，即：(7-27)Lms——干线线电缆的的长度，，m；Ams——干线线电缆的的截面积积，mm2γsc——干线线电缆的的电导率率，m/（Ω••mm2）；Ist、cosφst——与式式(7-25)中符号号相同；；Kdere——除启启动电动动机外，，干线中中其他用用电设备备的需用用系数，，查表7-4；；∑PNre——除启启动电动动机外，，干线中中其他用用电设备备额定功功率之和和，kW；UN——用电电设备的的额定电电压，V。④启动时变变压器的的电压损损失。按变压器器所带电电动机中中最大一一台启动动，其他他正常工工作条件件计算，，即ΔUTst=3ITst（RTcosφφTst+XTsinφφTst）(7-28)2022/12/2837⑤按启动条件检检验电缆截面面电动机启动时时，其端电压压不小于电动动机的最小启启动电压。即即Ust≥Ust.minUst=U2N.T-ΔUst≥Ust.min磁力起动器的的起动电压应应不小于起动动器的最小吸吸合电压(为线路额定电电压UN的0.7倍)。即：U2N.T—△UT.st-△Ｕms.st≥0.7UN2022/12/2838本节小结截面选择支线：按照＞＞满足机械强强度最小截面面，按照允许许电流＞额定定电流选择干线：较短时时——按照允允许电流＞最最大长时工作作电流选择较长时——按按照允许电压压损失＞实际际电压损失选选择功率最大、线线路最远———按照启动电电压＞电动机机启动所需最最小电压支线——采用用矿用阻燃橡橡套电缆M型型。工工作面-带分分相屏蔽MP型采掘机-专用用电缆MCP型干线——固固定定敷设用铠装装塑料电缆MVV22型型。配电点-矿用用橡套电缆M型型号选择电压选择:按照所供设备备额定电压确确定UN芯线数选择：：干线和就地控控制支线选择择4芯，远方方控制+2芯芯、联锁控制制+3芯长度选择：支线-就地控控制5-10米，移动敷敷设-增加3-5米干线-敷设巷巷道长度×弯弯曲系数2022/12/2839思考题与习题题7-5如何确定电缆缆型号、芯线线数和长度?低压支线电缆缆、干线电缆缆主芯线的截截面选择方法法有何不同？？7-6按启动条件校校验电缆截面面，若不合格格，可采取哪哪些措施来满满足要求?2022/12/2840第七章章采采区区供电电设备备选择择及及其计计算第四节节采采区低低压电电网短短路电电流的的计算算普通高高等教教育““十一一五””国家家级规规划教教材煤炭工工业出出版社社2022/12/2841第四节节采采区低低压电电网短短路电电流计计算一、概概述二、两两相短短路电电流的的计算算三、三三相短短路电电流的的计算算2022/12/2842第四节采采区区低低压压电电网网短短路路电电流流的的计计算算一、、概概述述1.计算算目目的的为了了正正确确选选择择和和校校验验电电气气设设备备，，使使之之能能满满足足短短路路电电流流的的动动、、热热稳稳定定性性要要求求。。对对于于低低压压开开关关设设备备的的断断路路器器、、熔熔断断器器等等，，主主要要用用于于校校验验其其分分断断能能力力。。为了了正正确确整整定定计计算算短短路路保保护护装装置置，，使使之之在在短短路路故故障障发发生生时时，，能能灵灵敏敏可可靠靠地地动动作作，，确确保保供供电电安安全全。。2022/12/28432.计算算任任务务计算算最最大大三三相相短短路路电电流流值值，，以以校校验验开开关关设设备备等等的的分分断断能能力力和动动热热稳稳定定性性。此此时时短短路路点点应应选选择择在在开开关关设设备备等等负负荷荷侧侧的的端端子子上上，，并并按按最最大大运运行行方方式式计计算算。。计算算最最小小的的两两相相短短路路电电流流值值，，以以校校验验短短路路保保护护装装置置的的灵灵敏敏度度。。此此时时短短路路点点应应选选择择在在保保护护范范围围的的末末端端，，并并按按最最小小运运行行方方式式计计算算。。2022/12/28443计算算特特点点低压压电电网网(包括括变变压压器器)一般般不不允允许许忽忽略略电电阻阻。。由由于于电电缆缆线线路路的的电电感感电电抗抗值值远远小小于于电电阻阻值值。。故故有有时时感感抗抗值值反反而而可可以以忽忽略略。。低压压元元件件如如不不太太长长的的母母线线电电缆缆、、电电流流互互感感器器的的一一次次线线圈圈、、自自动动馈馈电电开开关关的的过过电电流流脱脱扣扣线线圈圈、、开开关关触触头头的的接接触触电电阻阻以以及及短短路路点点的的电电弧弧电电阻阻等等，，对对于于低低压压电电网网的的短短路路电电流流计计算算都都有有影影响响，，但但为为了了简简化化计计算算，，一一般般可可以以忽忽赂赂。。计算算短短路路电电流流时时，，电电缆缆线线路路相相间间电电容容可可以以不不考考虑虑。。为统统一一公公式式，，均均按按星星形形联联结结系系统统分分析析，，对对三三角角形形联联结结的的系系统统，，可可用用星星-三角角等等效效变变换换为为星星形形系系统统进进行行计计算算。。2022/12/2845二、两相相短路电电流的计计算1.两相短路路电流的的计算公公式Is(2)——两相短路路电流A；Uav——短路点所所在电网网中首端端的平均均线电压压(为电网额额定电压压的1.05倍)V；∑R——短路回路路内一相相电阻值值的总和和Ω；∑X——短路回路路内一相相电抗值值的总和和Ω；2022/12/28462.短路回路路的阻抗抗计算（1）系统电抗抗的计算算电源系统统的感抗抗远大于于电阻，，电阻可略，只计算算电源系系统的电电抗Xsy：Xsy——折算算至变压压器低压压侧的电电源系统统电抗，，Ω；U2NT——电源源变压器器或发电电机二次次侧的额额定电压压，kV；Is(3)——电源源母线上上的三相相短路电电流，kA；Ss——电源源母线上上的短路路容量(可按电电源配电电箱的额额定断流流容量计计)，MVA。（2）变压器的的阻抗计计算见变压器器电压损损失计算算（7-16、、7-17）。。（3）电电缆线路路的电抗抗和电阻阻线路电抗抗XW可用下式式计算：：XW=X0L线路电阻阻可用下下式计算算：2022/12/2847三、三相相短路电电流的计计算由于三相相短路为为对称短短路，故故可按单单相电路路计算短短路电流流：公式中的的符号意意义与两两相短路路公式中中的字符符相同。。但Id(3)与Id(2)之间存在在着如下关系系所以，计计算出其其中的一一种短路路电流，，便可得得知另一一短路电电流。2022/12/2848本节小小结两相短短路电电流的的计算算三相短短路电电流的的计算算求最大大三相相短路路电流流———选择择设备备时校校验动动热稳稳定性性和断断流容容量求最小小两相相短路路电流流———过流流保护护整定定时校校验灵灵敏度度。任务目的2022/12/2849思考题题与习习题计算短短路电电流的的任务务和目目的是是什么么？如何计计算最最大三三相短短路电电流？？如何计计算最最小两两相短短路电电流？？2022/12/2850第七章章采采区区供电电设备备选择择及及其计计算第五节节高高压电电缆的的选择择普通高高等教教育““十一一五””国家家级规规划教教材煤炭工工业出出版社社2022/12/2851第五节节高压电电缆的的选择择一、高高压电电缆型型号、、芯数数、长长度的的选择择二、高高压电电缆截截面的的选择择2022/12/2852一、高压电电缆型号、、芯数、长长度的选择择1.高压电缆的的型号确定定据工作电压压等级、用用途、敷设设场所，并并符合《煤矿安全规规程》规定选择：：（1）必须选用用取得煤矿矿矿用产品品安全标志志的阻燃电电缆。（2）严禁采用用铝包电缆缆。（3）在进风斜斜井、井底底车场及其其附近、中中央变电所所至采区变变电所之间间，可以采采用铝芯电电缆；其他他地点必须须采用铜芯芯电缆。（4）在立井井井筒或倾角角为45°及其以上的的井巷内，，应采用MVV42型聚氯乙烯烯绝缘粗钢钢丝铠装聚聚氯乙烯护护套电力电电缆、MYJV42型交联聚乙乙烯绝缘粗粗钢丝铠装装聚氯乙烯烯护套电力力电缆；（5）在水平巷巷道或倾角角在45°以下的井巷巷内，应采采用MVV22型聚氯乙烯烯绝缘钢带带或MVV32型细钢丝铠铠装聚氯乙乙烯护套电电力电缆、、MYJV22型交联聚乙乙烯钢带或或MYJV32型细钢丝铠铠装聚氯乙乙烯护套电电力电缆；；（6）向移动变变电站供电电应选用MYPTJ型矿用高压压双屏蔽监监视橡套电电缆。2.高压电缆芯芯线、长度度的确定铠装电缆选选择3芯，橡套电电缆选择3芯主芯线并并带监视芯芯线和接地地芯线。高高压电缆长长度的确定定与低压电电缆选择方方法相同。。2022/12/2853二、高压电电缆截面的的选择高压电缆截截面必须满满足下面的的条件，选取满足全全部条件的的最小截面面。1.按正常常工作时的的经济电流流密度选择择供电距离较较长、年最最大负荷利利用小时数数不小于1000h的高压电缆缆，因对供供电的经济济性有较大大影响，应应按经济电电流密度选选择。经济济截面按式式（7-38）计算算。（7-38）Ae——导线的的经济截面面，mm2；Ied——经济电电流密度，，A／mm2。按表7-12查取取Ica——线路正常常工作时的的最大长时时工作电流流，A；按按下式式计算：（7-39）其中∑ST为所供各变变压器的计计算容量之之和，UT•1N为变压器一一次侧电压压，Ks为各变压器器组间同时时系数，一一个工作面面时取1，，二个工作作面时取0.9,三三个工作面面取0.85；2022/12/28542）按长时时运行电流流选择电缆缆截面按IP≥Ica式要求选取取电缆截面面。式中的的Ica按（7-39）式选选取，按所所选电缆型型号查表7-8或表表7-9取取满足（7-8）式式的截面。。3）按短路路热稳定条条件校验电电缆截面（7-40）Am——电缆的的最小热稳稳定截面，，mm2；；——电缆首首端的最大大三相短路路电流，A，按（7-36））式求取；；C——电缆的的热稳定系系数，见表表7-14。ti——短路电电流的假象象作用时间间,s，其中ts为实际短路路时间，当当继电保护护装置瞬时时动作时，，对快速或或中速动作作的断路器器，取0.15s；对低速动动作的断路路器取0.2s。当继电保保护有动作作时限时，，在上述述时间的基基础上再加加上继电保保护的动作作时间即可可。2022/12/28554）按电压损失失校验电缆截截面按电压损失校校验电缆截面面时，应校验验正常状态下下的电压损失失是否满足允允许电压损失失的要求。可可根据电缆截截面及负荷加加权平均功率率因数查表7-15和表表7-16，，选取每段高高压电缆每1MW•km负荷矩的电电压损失，，再乘以高压压电缆的长度度，既可求出出各段高压电电缆的电压损损失百分数，，该电压等级级下各段高压压电缆电压损损失百分数之之和应不大于于5%。电缆选出后，，应将各种电电缆的选择结结果用表格列列出，参考下表。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kvmm2mAVmm2Amm2mm22022/12/2856本节小结截面选择供电距离较长长、年最大负负荷利用小时时数≥1000h按按经济截面选选供电距离较短短按允许电流流选择：IP≥Ica按照允许电压压损失＞实际际电压损失选选择校验按短路条件热热稳定校验：：进风斜井、井井底车场及其其附近、中央央变电所至采采区变电所之之间用铝芯电电缆；≥45°井巷采用用MVV42型、MYJV42＜45°井巷巷采用MVV22型、MVV32型型、MYJV22型、MYJV32型向移动变电站站供电采用MYPTJ型型型号选择电压选择:按照所供设备备额定电压确确定UN芯线数选择：：铠装电缆选择择3芯，橡套套电缆选择3芯主芯线带带监视线、地地线长度选择：敷设巷道长度度×弯曲系数数2022/12/2857思考题与习题题如何确定高压电缆型号、芯芯线数和长度度?高压电缆和低低压干线电缆缆主芯线的截截面选择方法法有何不同？？2022/12/2858第七章采采区供电设备备选择

及其其计算第六节采区区高低压电器器的选择普通高等教育育“十一五””国家级规划划教材煤炭工业出版版社2022/12/2859第六节采采区高高低压压电器器的选选择一、采采区高高低压压电器器型号号的选选择二、采采区高高低压压电器器电气气参数数选择择2022/12/28601.按采区区的工工作环环境选选择：高、低低压控控制开开关—律采用用矿用用防爆爆型。。2.按工作作机械械对控控制的的要求求选择择：①高压压配电电开关关一般般选择择矿用用隔爆爆高压压真空空配电电箱；；②低压压供电电线路路总开开关和和分路路开关关，一一般选选用矿矿用隔隔爆真真空自自动馈馈电开开关；；对于于高产产高效效综采采工作作面移移动变变电站站的低低压可可选择择动力力中心心；③需需要远远方控控制、、联锁锁控制制的机机械，，选隔隔爆真真空电电磁启启动器器；对对高产产高效效综采采工作作面选选用隔隔爆组组合开开关；；④对对需要要经常常正、、反转转运行行的机机械，，选用用隔爆爆真空空可逆逆型电电磁启启动器器；⑤40kW及以上上电动动机的的控制制设备备，应应使用用真空空电磁磁启动动器；；⑥根根据《煤矿安安全规规程》（2010版）第第128条规定定，局局部通通风机机和备备用局局部通通风机机的控控制设设备应应采用用具有有双电电源自自动切切换的的组合合开关关；⑦对于于127v的照明明、信信号、、煤电电钻设设备选选择含含有干干式变变压器器及其其一二二次侧侧开关关和保保护的的照明明或煤煤电钻钻综合合保护护装置置；⑧当电电缆长长度不不够或或电路路有分分支时时，选选择电电缆插插销、、电缆缆连接接器或或电缆缆接线线盒。。一、采采区高低压电电器型型号的的选择择2022/12/28613.开开关保保护装装置要要适应应电网网和工工作机机械对对保护护要求求①井井下高高压电电动机机、动动力变变压器器的高高压控控制设设备，，应具具有短短路、、过负负荷、、接地地和欠欠压释释放保保护。。井下下由采采区变变电所所、移移动变变电站站或配配电点点引出出的馈馈电线线上，，应装装设短短路、、过负负荷和和漏电电保护护装置置。低低压电电动机机的控控制设设备，，应具具备短短路、、过负负荷、、单相相断线线、漏漏电闭闭锁保保护装装置及及远程程控制制装置置。②变压器二二次侧低低压总馈馈电开关关应设短短路、过过负荷和和漏电保保护；③变电所内内其它分分路配出出开关和和配电点点的总开开关应设设短路、、过负荷荷保护；；④直接控制制电动机机的各种种起动器器，应设设短路、、过负荷荷、断相相和漏电电保护及及远方控控制。其其中对于于控制小小功率的的起动器器，可不不设过负负荷保护护(如回回柱绞车车等)；；⑤控制煤电电钻的设设备，必必须选用用具有检检漏、短短路、过过负荷、、断相、、远距离离起动和和停止控控制的综综合保护护装置。。一、采区区高低压电器器型号的的选择2022/12/2862二、采区区高低压电器器电气参参数选择择1.按工工作参数数选择额额定参数数开关的额额定电压压应不小于于电网的的额定电电压；UN≥UNW（7-41）UN——开关关的额定定电压，，V，查查表7-18～～7-20；UNW——所接接电网的的额定电电压，也也为所控控设备额额定电压压，V。。开关的额额定电流流应不小于于所控设设备的最最大负荷荷电流。。IN≥Ica（7-42）IN——开关关的额定定电流，，A，查查表7-18～～7-20；Ica——所控控设备的的最大长长时工作作电流，，A，高高压开关关按（7-39）式求求取，低低压开关关按（7-10）式求求取。开关的接接线喇叭叭口数目目要满足电电网接线线的要求求，其内内径要与与电缆的的外径相相适应。。2022/12/28632.按短短路电流流校验短短路参数数1）校验验断流能能力。高低压配配电开关关需校验验断流能能力，满满足INb≥Is（3）INb——高低低压配电电开关的的额定分分断电流流，A，，查表7-18～7-20Is（3）——高低低压配电电开关出出线端的的三相短短路电流流，A，，按（7-36）式求求取。2）校验验动、热热稳定性性。满足ies≥≥ich即为合格格ies——高压压配电箱箱的极限限通过电电流峰值值，A，，查表表7-18ich——高压压配电箱箱出线端端的三相相短路电电流冲击击值，A，用下下式求得得：ich=2.55Is（3）Is（3）按（7-36））式求取取。Its2•ts≥Is2•ti（7-46）Its——高压压配电箱箱t秒钟钟的热稳稳定电流流，A，，查表7-18Is——高低低压配电电开关出出线端的的三相短短路电流流，A，，按（7-36）式求求取ti——短路路假象作作用时间间，按下下式计算算：ti=ts+0.05，ts为短路实实际作用用时间为为高压配配电箱跳跳闸时间间，一般般为0.2s。2022/12/2864本节小结结一、采区区高低压压电器型型号的选选择1.按采采区的工工作环境境选择：：高、低低压控制制开关一一律采用用矿用防防爆型。。2.按工工作机械械对控制制的要求求选择：：①高压配配电—选选择矿用用隔爆高高压真空空配电箱箱；②低低压线路路总开关关和分路路开关——选用矿矿用隔爆爆真空自自动馈电电开关或或动力中中心；③③远方控控制、联联锁控制制机械——选隔爆爆真空电电磁启动动器或隔隔爆组合合开关；；④经常常正、反反转运行行的机械械—选隔隔爆真空空可逆型型电磁启启动器；；⑤≥≥40kW电电动机控控制设备备—选真真空电磁磁启动器器；⑥局局部通通风机控控制设备备—选双双电源自自动切换换的组合合开关；；⑦127v照照明、煤煤电钻选选照明或或煤电钻钻综合保保护装置置；⑧电电缆分支支—选电电缆插销销、连接接器或接接线盒。。二、采区区高低压压电器电电气参数数选择1.按工工作参数数选择：：UN≥UNW，IN≥Ica，2.按短短路电流流校验：：INb≥Is（3），ies≥ich，ich=2.55Is（3）Its2•ts≥Is2•ti2022/12/2865思考题与与习题7-7采区有哪哪些电气气设备?用途各是是什么?如何选择择其型号号和额定定参数？？2022/12/2866第七章采采区供电电设备选择择

及其计计算第七节采采区高低压压保护装置置整定计算算普通高等教教育“十一一五”国家家级规划教教材煤炭工业出出版社2022/12/2867第七节采采区高低压压保护装置置整定计算算一、过电流流继电器的的整定计算算二、熔断器器熔体的选选择计算2022/12/2868第七节采采区高低压保护装装置整定计计算采区高低压压过流保护护装置主要要有过载保保护和短路路保护两种种，因开关关的不同而而设置不同同，需根据据开关内所所设置的保保护装置进进行整定。。过载保护的的动作值按照略小于于额定电流流整定，短路保护的的动作值按照大于最最大工作电电流整定，，并按照保保护范围末末端最小两两相短路电电流进行校校验。一、过电流流继电器的的整定计算算瞬时动作的的过电流继继电器或过过电流脱扣扣器作短路保护护，只需按按短路保护护整定即可可。电子式过电电流保护装装置具有过载载、断相、、短路等多多种保护功功能。短路路保护整定定与过载保保护整定值值有关，因因此应先整整定过载保保护，再整整定短路保保护。智能型开关关中各种保保护的整定定值由程序按过过载保护动动作值自行行设定，故故只需设定定过载保护护的动作值值即可。对于各短路保护护还需按实际际整定值进行灵敏度度校验。2022/12/28691.电磁起动动器保护装置动动作值的整整定计算(1)过过载保护：①求整定值值：Iao≤IN(7-47)式中Iao——过载保保护的动作作电流值，，A；IN——单台或或同时启动动的多台电电动机的额额定电流，，A。②取整定值值：查表7-20，选取取符合上式式的Iao′(2)短短路保护：①求整定值值：Ias≥INst(7-48)式中Ias——短路保保护的动作作电流，A；INst——单台或或同时启动动的多台电电动机的启启动电流，，A，无法法查取启动动电流数据据时可近似似取电动机机额定电流流的6倍。。②取整定值值：查表7-20，选取取符合上式式的Ias′。③校灵敏度：式中Ks——保护装装置的灵敏敏系数；I(2)sc——保护范范围末端的的最小两相相短路电流流，A。Ias′——根据查查表确定的的实际整定定值，A2022/12/28702.自动馈馈电开关保护装置动动作值的整整定计算1)保护干线的分路路开关整定定(1)过过载保护：①求整定值值：Iao≤Ica(7-49)式中Ica——线路的的最大长时时工作电流流，由式(7-10)求得，，A；②取整定值值：查表7-19，选取取符合上式式的Iao′(2)短短路保护：①求整定值值：Ias≥INst+Kde∑IN.re(7-50)式中INst——启动电电流最大的的一台或同同时启动电电流最大的的多台电动动机启动电电流，A；；Kde——成组负负荷需用系系数，查表表7-4；；∑IN.re——其余电电动机的额额定电流之之和，A。。②取整定值值：查表7-19，选取取符合上式式的Ias′③校灵敏度度：同前2022/12/28712)变压器二二次侧总馈电电开关的整定定(1)过载载保护：①求整定值：：Iao≤I2NT(7-51)式中I2NT——变压器二二次侧的额定定电流，A，，由（7-15）求取。。②取整定值：：查表7-19，选取符合合上式的Iao′(2)短路路保护：①求整定值：：Ias≥INst+Kde∑IN.re(7-52)式中Ias——短路保护护的动作电流流值，A；INst——变压器所所带负荷中启启动电流最大大的一台或同同时起动电流流最大的多台台电动机的启启