煤矿供电系统毕业设计

1、毕 业 设 计（论文） （说 明 书） 题 目： 煤煤 矿矿 供供 电电 系系 统统 设设 计计 姓 名： 学 号： 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 姓名 专业班级 任 务 下 达 日 期 年 月 日 设计（论文）开始日期 年 月 日 设计（论文）完成日期 年 月 日 设计（论文）题目： 煤矿供电系统设计 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日 目目 录录 前言前言.1.1 设计原始资料设计原始资料.2 1.1 全矿概貌.2 1.2 采区资料.2 第一章第一章 一般规定一般规定.3.3 第第二二章章 采区变电所的变压器选择采区变电所的变压器选择.4

2、.4 1.1 采区负荷计算.4 1.2 变压器容量计算.4 1.3 变压器的型号、容量、台数的确定.5 第第三三章章 采区变电所及工作面配电所位置的确定采区变电所及工作面配电所位置的确定.6.6 3.1 采区变电所位置.6 3.2 工作面配电点的位置.6 3.3 移动变电站位置确定.6 3.4 工作面配电点位置的确定.7 3.5 采区变电所硐室及设备布置.7 第第四四章章 采区采区负荷统计计算及设备的选择负荷统计计算及设备的选择.8 8 4.1 采区负荷统计计算及移动变电站台数的选择.8 4.2 移动变电站台数的确定.11 4.3 高低压电缆的选择.13 4.3.1 井下高压动力电缆的选择确定

3、.13 4.3.2 采区低压动力电缆的选择.15 第五章第五章 短路电流的计算短路电流的计算.20 5.1 高压电网短路电流的计算.20 5.1.1 计算短路电流的目的.20 5.1.2 画出短路系统计算电路图.20 5.2 低压电网短路电流的计算.22 5.2.1 计算短路电流的目的.22 5.2.2 短路电流的计算.22 第六章第六章 采区采区高高低压低压开关的选择与整定开关的选择与整定.2.25 5 6.1 高压开关的选择.25 6.1.1 选择原则.25 6.1.2 型号与台数的确定.25 6.2 低压隔爆开关选择.26 6.2.1 选择原则.26 6.2.2 型号与台数的确定.26

4、6.3 井下过电流保护的整定.28 6.3.1 保护装置的整定原则.28 6.3.2 保护装置的整定计算.29 第第七七章章 井下漏电保护井下漏电保护及井下保护接地系统及井下保护接地系统.3.31 1 7.1 井下漏电保护目的及要求.31 7.2 漏电继电器的整定动作电阻.32 7.3 井下保护接地系统的目的及要求.32 7.4 井下接地系统.33 结束语结束语.34 参考文献参考文献.3.35 5 前前 言言 在即将毕业之际，根据教学大纲安排，完成毕业论文及设计、做好毕业答辩工作， 我到了大同同煤集团雁崖矿参加毕业实习。 此次实习任务，除了对该煤矿作业过程及对矿井各设备的了解，还须收集矿井原

5、 始资料，并以其为依据，对矿井采区作供电系统的设计。 本设计分为三大部分，第一部分为原始资料，第二部分为设计过程，第三部分为 参考资料，书中着重讲述采区供电系统中各电气设备的设计过程，如高压配电箱、变 压器。电缆的选择方法，并对其的整定及校验，书中详细叙述了电缆及设备的选择原 则，井下供电系统采取各种保护的重要性，简明易懂。 本设计方案符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范，坚持从实际出发、 联系理论知识，在设计过程中，通过各方面的考虑，选用新型产品，应用新技术，满 足供电的可靠性、安全性、经济性及技术合理性。 通过设计，让我了解了矿山的概况,了解了煤矿供电系统运行和供电设备管理情 况和煤矿生产管

6、理的基本知识，使自己具有一定的理论知识的同时，又具有较强的实 际操作能力及解决实际工程问题的能力，根据新采区的实际情况，在老师和单位技术 员的指导下，并深入生产现场，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进行设计计 算与分析。 本次设计承马强老师的指导和大力支持，在此表示深深的谢意！ 编者编者 设计原始资料设计原始资料 一、全矿概貌一、全矿概貌 1、地质储量 1000 万吨； 2、矿井生产能力：设计能力 100 万 t/年，实际数 105 万 t/年； 3、年工作日：300 天，日工作小时：24 小时； 4、矿井电压等级

7、及供电情况：该矿井供电电源进线采用双回路电源电压为 35kv，变 电所内设有 630kva,10/6.3 变压器两台和 400kva，10/0.4 变压器两台，承担井下和地 面低压用电负荷。用两条高压电缆下井，电压等级均为 6kv，经中央变电所供给采区 变电所。 二、采区资料二、采区资料 1、采区概况： 采区设计年产量 6 万吨，水平标高从+830 至+755，下山道两条，一条轨道下山， 一条人行下山，倾角为 25；分 4 个区段开采，方式为炮采，区段高 20-30m。整个采 区现为一掘两采。 2、支护方法： 掘进点向上山，石门及全岩巷道，以锚喷为主，工作面采用木支护。 3、煤炭运输系统： 工

8、作面落煤经溜槽到 1t 矿车，由电车运至井底车场，将煤到入漏煤眼，最后由皮 带拉到地面。 4、采区通风： 新鲜风流由+730 副斜井进风+755 运输大巷轨道上山采区工作面 采区回风巷人行上山+825 回风平峒+875 抽风机房。 5、电压等级及主要设备： 井下中央变电所的配出电压为 6kv，采区主要用电设备采用 660v 电压，煤电钻 和照明采用 127v 电压，主要设备见采区负荷统计表。 第一章第一章 一般规定一般规定 第一条：所有工种在进行作业前，都必须对所使用的工具、机具进行一次详细检 查，对工作环境设备运转情况等情况都应进行检查。 第二条：作业使用的工具、机具若不完好或承载能力不够均

9、应及时更换，或采取 措施后，方可使用。 第三条：作业环境围岩顶帮有零皮、浮矸等必须用长柄工具进行处理。作业过程 可能触及的运转设备或带电设施应将设备停止运转、停电或采取遮挡措施。 第四条：作业人员在作业过程中，工作位置应保证不发生意外，不伤害自己、又不 伤及他人。 第五条：坚持作业过程中的自保、互保、联保、全保制度。 第六条：所有作业人员必须做到持证上岗。 第七条：所有作业人员，入井必须佩带自救器、矿灯、安全帽，严禁携带烟火等易 燃、易爆品，严禁酒后入井。 第二章第二章 采区变电所的变压器选择采区变电所的变压器选择 2.12.1 采区负荷计算采区负荷计算 根据巷道、生产机械的布置情况，查煤矿井

10、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 1-1 所示。 表 2-1 采区电气设备技术特征 采区设备 设备名称设备型号 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 台数 上山绞车jt1600/12241103801212420.860.931 照明1.2127 煤电钻mz2-121.21279540.79 0.79 5 2 回柱绞车yb3160m-41166014.5870.84 0.88 5 2 喷浆机yb112m-446605.0830.50.800.851

11、局部扇风机bky60-446604.732.90.800.856 耙斗装岩机ybb-10-41166012.172.60.750.801 充电机 kgca10- 90/40 16660210.750.883 2.22.2 变压器容量计算变压器容量计算 1.+830 水平绞车变电所变压器容量： st1 =pe1kxkc /cospj =111.20.41/0.6 =74.13 kva 式中：cospj 加权平均功率因素，根据煤矿井下供电设计指导（以下简称 设指）表 1-2 查倾斜炮采工作面，取 cospj =0.6； kx需要系数，参见设指表 1-2，取 kx=0.4； kc采区重合系数，供一个

12、工作面时取 1，供两个工作面时取 0.95，供三个工作面 时取 0.9，此处取 1； pe1+830 绞车电动机与照明的额定容量之和； pe1110+1.2=111.2 kw 2.+830 水平采区变电所变压器容量: st2 =pe2kxkc/cospj =111.40.40.9/0.6 =66.84 kva 式中：cospj 加权平均功率因素，根据煤矿井下供电设计指导表 1-2 查倾斜 炮采工作面，取 cospj =0.6； kx需要系数，参见设指表 1-2，取 kx=0.4； pe2由+830 水平采区变电所供电的+805、+775、+755 水平的所有电动机额定 容量之和； pe246+

13、112+1.22+163+4+11=111.4 kw 2.32.3 变压器的型号、容量、台数的确定变压器的型号、容量、台数的确定 根据 stest原则，查煤矿井下供电的三大保护细则表 3-1 选型号为 ks9- 100/6/0.4 变压器一台，用于绞车与照明的供电，选型号为 ks9-100/6/0.69 变压器一台,用 于三个工作面设备的供电。其技术特征如表 1-2 所示。 表 22 变压器技术数据 第三章第三章 采区变电所及工作面配电所位置的确定采区变电所及工作面配电所位置的确定 3.13.1 采区变电所位置采区变电所位置 根据采区变电所位置确定原则，采区变电所位置选择要依靠低压供电电压，供

14、电 距离，采煤方法，采区巷道布置方式，采煤机械化程度和机械组容量大小等因素确定。 3.23.2 工作面配电点的位置工作面配电点的位置 在工作面附近巷道中设置控制开关和起动器，由这些装置构成的整体就是工作面 配电点。它随工作面的推进定期移动。 根据掘进配电点至掘进设备的电缆长度，设立： p1 配电点：含春第二变电所人行上山+825 采区变电所+830 绞车峒室； p2 配电点：+825 采区变电所+805 水平采区配电点； 额定电压 （v） 阻抗电压（）损耗（w） 线圈阻抗 （） 型号 一次二次 额定 容量 se (kv a) udurux空载短路rx 重量 （kg ） 参考 价格 /元 ks9

15、- 100/6 6000 400/ 690 10041.453.732801450 0.0233 /0.069 0 0.0597 /0.177 5 25004 万 p3 配电点：+825 采区变电所+775 水平采区配电点； p4 配电点：+825 采区变电所+755 水平运输巷掘进配电点。 3.33.3 移动变电站位置确定移动变电站位置确定2 移动变电站是由特制的高压配电箱，干式变压器和低压配电装置组成的整体，安 放在平车上，可在平巷的轨道上移动。采用移动变电站供电的优势是缩短低压供电距 离，减少电压损失，随工作面的移动而移动。一般用于综采工作面供电。 移动变电站一般设置在工作面平巷，距工作

16、面 150m-300m，工作面每向前推进 100m-200m,变电站向前移动一次，使综采工作面的低电压供电距离不超过 500m。移动 变电站的设置原则是靠近负荷中心，同时考虑安全性和经济性。 设置在运输平巷，其优点是靠近负荷中心；缺点是加大巷道断面，增大开拓费用 和维护费用。 设置在回风平巷，其优点是不需要专设轨道和增大巷道断面；缺点是远离运输平 巷的输送机，而且在专用回风巷内不得设置移动变电站。 设置在下一个工作面的回风平巷与本工作面运输平巷的联络巷内，其优点是既能 位于负荷中心，又不需增大巷道断面；缺点是必须在采掘可以衔接的情况下选用。 设置在运输平巷的入口处轨道上山与材料上山的联络巷内，

17、其优点是不需要增大 巷道 断面；缺点是距离工作面较远，在供电质量满足要求的情况下选用。 本设计采用布置方式的第一种，设置在运输平巷中。 3.43.4 工作面配电点位置的确定工作面配电点位置的确定2 工作面配电点是将移动变电站送来的 1140v 或 660v 电能分配给采区工作面或掘 进工作面的用电设备。 1）工作面配电点的位置及设备布置： 为保证安全，采煤工作面配电点一般设在距工作面 50m-70m 处的巷道中，工作面 设备的控制开关应放在工作面配电点，采用远方控制。本次设计把采煤工作面配电点 设置距工作面 70m 处巷道内。 2）配电点开关的设置： 工作面配电点设在控制工作面各种设备的电磁启

18、动器以及煤电钻综合保护装置处。 3 台以及以上开关的配电点都需要设置自动馈电开关。实现断电检修和维护，保证人身 安全。 3.53.5 采区变电所硐室及设备布置采区变电所硐室及设备布置 1）对硐室的要求： 采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近地区 5m 之内的巷道支架 应用耐火材料支护。 硐室出口处必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门 平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门应能自动或手动关闭。 为了通风良好，煤矿安全规程6规定硐室长度超过 6m 时，必须在硐室两端 各设一个出口，硐室内最高温度不得超过巷道中温度的 5。 硐室内敷设的电缆，根据煤矿安全规程6规定要

19、将黄麻外皮剥除掉，同时 应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋，砂箱及干式灭火器材。 2）硐室内设置布置的要求： 硐室内的高低压配电设备应分开设置，其间应留有大于 0.8m 的过道，电缆线路 沿硐室墙壁敷设。 硐室内所有电器设备的外壳要求有良好的接地，接地干线沿硐室内墙壁敷设， 距地面一般 0.5m，接地极埋设在附近水沟硐室中或有潮湿的地段，接地干线与井下主 接地系统相联。 变电所硐室尺寸，按设备数量及布置方式确定，一般不留设备位置。硐室内一 不设电缆沟，电缆沿墙壁挂设。穿过硐室密门处需用 60mm 的 焊接钢管保护。 硐室内照明设备采用 kby-15 型 15w127v 的照明灯，灯

20、距为 4m，采用 v-1000 型电缆沿硐室拱顶敷设。 硐室内高压电气设备必须在明显处挂有“高压危险”的告示牌，在硐室入口处应 挂有类似告示牌，无人值班的硐室必须关门加锁。 安装在巷道内的移动变电站或平车上的综合机械化采煤工作面的机电设备，对 突出部分应根据煤矿安全规程6与巷道支护之间的距离不小于 0.25m，同输送机的 距离应满足设备检查、检修的需要，并不得小于 0.7m。 第四章：采区负荷统计计算及设备的选择第四章：采区负荷统计计算及设备的选择 使用采区变电所负荷统计，根据采区开拓、开采方法、系统的运行方式、负荷原 则 首先确定每台变压器担负的负荷进行负荷统计列表 3-1。 用需要系数法统

21、计： 由于工作条件的变化用电设备实际负荷随时都在变化，又由于生产环节的不同， 在一组电气设备中，同时工作的实际台数可能小于其总台数。所以每组用电设备总的 实际负荷 p，总是小于该组总的额定负荷 pn。将实际负荷与额定负荷的比值用需用 系数 kde 表示。 4.14.1 采区负荷统计计算级移动变电站台数的选择采区负荷统计计算级移动变电站台数的选择 表 4-1 移动变电站的选择结果及负荷统计 计算负荷工作电流 负荷名称 设 备 台 数 用电设 备额定 容量 （kw） 额定 电压 u 需用 系数 功率 因数 有功功 率/kw 无功 功率 kvar 视在功 率 kva 额定 电流 a 计算 电流 a

22、备注 工作面设备 采煤机1170211400.86100.1 2 可弯曲刮板 输送机 1110211400.8568.6 2 乳化泵14511400.8326.8 转载机111011400.8565.5 皮带机142211400.8623.5 2 工作面变压 器计算负荷 79511400.640.7537.6548.5768380 变压器损耗3.4922.14 工作面计算79511400.680.7541.09551.9772.9874.3 选一台 kbsgzy-800/6 型隔爆移动变电 站 kde=0.4+0.6 pn pnmax 式中：pnmax所带负荷中容量最大的一台电动机额定功率 k

23、w pn所带负荷的额定功率之和 根据需用系数即可求出成组负荷，称之为计算负荷 pca,其计算公式为： pca=kedpn 式中：pca成组负荷的计算功率 kw 负荷 顺槽的设备 可伸缩带式 输送机 11256600.8632.9 调度绞车311.436600.8712.9 回柱绞车1176600.8519 喷雾泵站1306600.8431.24 煤电钻11.26600.833.2 顺槽变压器 计算 207.46600.760.7157.6160.7225.1196.8 变压器损耗1.689.5 选一台 kbsgzy-315/6 型隔爆移动变电 站 顺槽的计算 负荷 207.460000.760

24、.7159.3162.7227.521.9 1#综采工作面 负荷计算 1002.46000700.6714.41000.4896.2 1#综采工作面 计算负荷 1002.460000.690.7700.6714.41000.4896.2 kde成组负荷的需用系数 成组负荷的计算： 第一组： kde=0.4+0.6=0.6+0.4=0.64kw pn ps 840 2170 pn= 1702+1102+402+452+110=840kw pca= kdepn=0.64840=537.6kw 第二组计算方法同上，结果为： pca=157.62kw 变压器（移动变电站）型号的选择确定原则： 在确定移

25、动变电站型号时，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。 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，易爆性气体的 环境中。矿用隔爆型干式变压器：ksg 及 ksglz 系列矿用隔爆干式变压器主要用于 有易燃及易爆性危险的场合，如井下采掘工作面等处。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。 隔爆移动变电站：kbsgzy

26、 型矿用隔爆千伏级移动变电站是根据我国煤矿井下采 煤方式，由炮采及普通机械化采煤逐渐向综合机械化发展的需要而研制的一种成套高 档供电设备，该设备即可用于综合机械化采煤工作面，也可在普通机械化 660v 采区推 广。 4.24.2 移动变电站的台数的确定移动变电站的台数的确定 移动变电站的容量选择： 1 移动变电站输出电压为 0.692kv，给 ssj1000/125 型可伸缩带式输送机、jd11.4 # 调度绞车、jh-14j 回柱绞车、xpb250-55 型喷雾泵、b280-2.5 煤电钻供电。 2# 移动变电站输出电压为 1.2kv，给 sml3-340 型采煤机，sgd630/220 可

27、弯曲刮 板输送机，sdj800 型固定带式输送机，顺槽转载机，xr213-45 型乳化泵。 选择向工作面供电的移动变电站（2#移动变电站）: kde=0.4+0.6 计算需用系数 （2-3） n s p p p =1702+1102+402+452+110=840kw n k=0.4+0.6=kw de pn ps 64 . 0 4 . 06 . 0 840 2170 ps容量最大的电动机的额定功率（因两台电动机同时启动故按一台对待） sca mva wm pnkde 768 7 . 0 84064 . 0 cos ica= a un sca 38038/0 1140732 . 1 768 3

28、 wm变压器负载的加权平均功率因数，查表 2-2 得wm=0.7工矿企业coscos 供电7查表选择 kbsgzy-800/6 型隔爆移动变电站 1 台，其额定容量 sn.t=800，额定 电压为 6kv/1.2kv 选择向顺槽供电的移动（1#移动变电站）计算方法同上，查表选择 kbsgzy-315/6 型隔爆移动变电站一台，其额定容量 s=315，额定电压为 6/0.693kv 。 tn. kbsgzy-800/6 型移动变电站的计算 移动变电站的负荷率： 48 . 0 8002 768 2 . tn ca s s 移动变电站的有功损耗： 2 ntitt ppp =2.3+5.20.482

29、=3.49 移动变电站的无功率损耗 : 2 . 0 100 % 100 % tntn s ue s i qt = 2 48 . 0 800 100 5 . 5 800 100 5 . 1 =22.14 kbsgzy-315/6 型移动变电站的计算: 移动变电站的负荷率： 36 . 0 3152 17.225 2 . tn ca s s 移动变电站的有功损耗： 2 .tnitt ppp =1.4+2.20.362 =1.68 移动变电站的无功损耗： 2 . 0 100 % 100 % tntn s ue s i qt = 2 36 . 0 315100 4 5 . 31 100 5 . 2 =7

30、.875+1.632=9.6 4.34.3 高低压电缆的选择高低压电缆的选择 4.3.14.3.1 井下高压动力电缆的选择确定井下高压动力电缆的选择确定 一井下高压电缆选择确定原则 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。 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（馈出变电所母线）选定短路点。 4）按正常负荷及有一条电缆发生故障时，分别校验电缆的电压损失。 5）固定敷设的高

31、压电缆型号应该按以下原则确定： 在立井井筒倾角 45及其以上的井道内，应采取钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电 缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆。 在水平巷道或倾角 45以下的井巷道内，采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆 钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆或钢带铠装铅包纸电缆 在进风斜井下，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 采用铝芯，其他地点必须采用铜芯电缆。 移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。 二 选择计算步骤 1 确定电缆的长度： 根据电缆长度的确定原则，确定电缆的长度： 以采区变电所，移动变电站和采煤机的供电为例。确定电缆的长度。 从采区变电站到移动变电站电缆的长度： l=20+20

32、+1000-150=890m 从中央变电站到配电所的长度是： l=1.16000=6600m 2 采区变电所至第一台变压器之间的电缆选择（1000m） 按工作条件选电缆型号：见工矿企业供电7p157 页表 76，选 myptj 型电缆。 按经济电流密度选定电缆截面 ed mn e i i a (3-1) 式中：a 导线经济截面积 e 线路正常工作时最大长时工作电流/a mn i 经济电流密度 a/ ed i 2 mm (3-2) n mn u s i 3 式中: 负荷统计表总容量 s aimn 8 . 96 100063 48.1000 根据工矿企业供电7p171 取 2.25a/ ed i

33、2 mm =43.5 ed mn e i i a 2 mm 选取标准截面积 50电缆 2 mm 按长时最大工作电流校验:50电缆工作电流 148a=96.8a 2 mm mn i 按允许电压损失校验：高压配电线路允许电压损失取 5%。中取 0.75cos 电压损失为： =6000 0.05=300v yz u 线路实际电压损失为： u=ir=i 3cos3 l cos 式中：i 高压电缆最大长时工作电流/a r 各线段单位长度电阻 /km s 各线段的导线截面 2 mm l 各线段的导线的长度 km 电缆芯线的导电率 /m. 2 mm u=v6075 . 0 5 . 4250 1000 8 .

34、 963 按短路条件校验热稳定性 要求 ss min = mini t c i )3( 式中 i 电缆首端最大运行方式时的三相短路电流为 9.6ka。 )3( c 导体材料的热稳定系数 c=，它与导体的电导率、密度、热 spavsc c . 容量和最大短时允许温升有关。 短路电流的假想作用时间，s。 i t s=42.5 mini t c i )3( 2 mm 故 s=50s=42.5合格满足要求。 2 mm min 2 mm 4.3.24.3.2 采区低压动力电缆的选择采区低压动力电缆的选择 正确的选择低压动力电缆的型号，直接关系到供电的安全性、可靠性和经济性。 一选择确定原则 1）在正常工

35、作时电缆芯线的实际温度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。电缆芯线的实际温升决定它所流过负荷电流， 因此，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）正常运行时电缆线路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失，其端 电压不得底于额定电压的 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。 3）距离电源最远、容量最大的电动机时，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

36、设备供电的电缆。根据现场长期工 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 223。采区经常移动的橡 胶电缆支线的截面选择，一般按机械强度求的最小截面选取即可，不必进行其它项目 的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电压损失计算确定电缆截面，然后再按长 时允许电流及启动条件进行校验。 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 稳定性和电动力稳定性均能满足其要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。 选择计算步骤： 低压支线电缆的选择： 根据煤矿井下供电设计指导21 章 2 节所拟定的供电系统，确定系统中各段的 电缆长度，在确定电缆长度时，橡胶电缆按 10

37、%余量考虑，铠装电缆按 5%余量考虑。 第一台移动变电站到采煤机的电缆的选择 根据工矿企业供电7p172 表 720，选择满足机械强度的最小截面为 75。采煤机的额定电流为 200a，根据工矿企业供电7p165 表 712，选择满 2 mm 足其电流的值选择截面 70，其载流量为 205a额定电流 200a，允许长时允许电 2 mm 流。考虑到用电设备的实际负荷一般均小于其额定负荷，所以选择 70的电流是合 2 mm 适的。再考虑到控制上的要求，最后确定选用 mcp0.66/1.143 70+1 35+3 6 型采 煤机用屏蔽橡套软电缆。 从移动变电站供电的电缆，一般每段长 100m。用插销式

38、电缆连接器连接，这样可 随移动变电站的移动方便的将电缆拆除或接入，所以选 9 段，总长度 900m，考虑到电 缆中间有 8 个接头及其两端与移动变电站的选择 ，电缆所需总长度为 890+6 9=944m。因此选择总长度为 1000m 的电缆满足了供电距离的要求。 二选择计算步骤 向采煤机供电的支线电缆，考虑工作面长度 150m，配电点与工作面的距离 70m， 则电缆长度 l=k=1.1 （150+70）=242m。再增加机头活动长度 5m 和启动器连接 0timl 处 3m，所以确定电缆长度为 250m 刮板输送机的电缆长度： l=1.1（150+70）=242m 带式输送机的电缆长度： l=

39、1.170=77m，最后确定为 80m 转载机电缆的长度为 80m 固定带式输送机的电缆长度为 1000m 乳化泵到配电点的距离为 30m 从第一台变压器到可弯曲的刮板输送机支线电缆的选择 根据工矿企业供电7p172 表 720，选择满足机械强度的最小截面为 16。刮板输送机的额定电流为 137.2a，根据工矿企业供电7p165 表 712， 2 mm 选择满足其电流值，选择面积为 35，其载流量 148a额定电流 137.2a。考虑到 2 mm 用电设备的实际负荷一般均小于其额定负荷，所以选择 35的电流是合适的。再考 2 mm 虑到控制上的要求，最后确定选用 myp0.66/1.14335

40、245m 其他支线电缆截面积 的选择方法同上，见表 3-2 表 4-3 电缆的型号 五、采区电缆热稳定校验五、采区电缆热稳定校验 按起动条件校验电缆截面： 11kw 回柱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 用 电 设 备电 缆 型 号长 度/m 乳化液泵myp-0.66/1.14-31630 刮板输送机myp-0.66/1.14-335242 采煤机myp-0.66.1.14-370-135250 带式输送机myp-0.66/1.14-31070 转载机myp-0.66/1.1

41、4-31680 固定胶带机myp-0.66/1.14-3161000 煤电钻 myp-0.66/1.14-3102200 回柱绞车myp-0.66/1.14-3162170 调度绞车myp-0.66/1.14-31630 = 660 1.2 2.5 =457.26v error! reference source not found.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. 查设指 表 2-38,取 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=erro

42、r! no bookmark name given. 2.5。 2) . 起动时工作机械支路电缆中的电压损失： uzq=（iqlzcosq103）/（raz） 3 =（60.30.150.55103）/(42.525) 3 =8.11 v 式中: cosq电动机起动时的功率因数，估取 cos=0.55,sin=0.84； r 支线电缆芯线导体的电导率,m/(mm2)； az支线电缆的芯线截面, mm2； lz支线电缆实际长度.km； iq电动机实际起动电流,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,a； uqmin

43、 电动机最小起动电压,v; ue 电动机额定电压,v； 3)、 起动时干线电缆中的电压损失： ugq=（igqlgcosgq103）/（rag） 3 =(102.70.60.57103)/(42.525) 3 =57.3 v 式中: r 干线电缆芯线导体的电导率,m/(mm2)； lg 干线电缆实际长度,km； ag干线电缆的芯线截面, mm2； cosgq干线电缆在起动条件下的功率因数, cosgq =(iqcosq+iicospj)/igq =(60.30.55+42.20.6)/102.7 =0.57 igq干线电缆中实际实际起动电流,a； igq= = (iq cosq + ii co

44、spj)2+ (iq sinq + ii sinpj)2 (60.3 0.55 + 42.2 0.6)2+ (60.3 0.84 + 42.2 0.8)2 =102.7 a 中: ii其余电动机正常工作电流，a； ii =pe/（uepjcospj） 3 =（25.2103）/(6600.870.6) 3 =42.2 a 4) . 起动时变压器的电压损失： ubq% = (ibq/ibe)( ur% cosbq+ux%sinbq ) =(102.7/113)(1.450.57+3.730.82) =3.53 ubq =ubq%ube/100 =6903.53/100 =24.36 v 式中:

45、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起动时变压器负荷功率因数； 5) . 起动状态下供电系统中总的电压损失： uq =uzq + ugq + ubq =8.11+57.3+24.36 =89.77 v 6) .检验条件： u2e-uq =690-89.77=600.23v457.26v 又因为 600.23v 相对于额定电压的百分数为 600.23/660100%=90.9%，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。 第五章：短路电流的计算第五章：短路电流的

46、计算 5.15.1 高压电网短路电流的计算高压电网短路电流的计算1 1 5.1.15.1.1 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 供电系统中，故障最多的是短路，尤其以三相短路最为严重，为了校验电气设备 在短路电流作用下的电动力效应和热效应，避免短路事故扩大，因此，在井下供电系 统中应计算三相短路电流，用来对高压配电装置切断电流值、断流容量值、热稳定性 及高压的热稳定值进行校验。 5.1.25.1.2 画出短路系统计算电路图画出短路系统计算电路图 图 51 短路系统计算电路 变电所母线电源系统的电抗： x= = =0.4 s av s u 2 100 3 . 6 2 中央变电所到配电站的电抗：

47、 r1=r0l=60.301=1.806 x1=x0l=0.066=0.36 采区变电所到 1#移动变电站电缆的阻抗值： r2=0.7321=0.732 x2=0.061=0.06 1#移动变电所到 2#移动变电站的阻抗值： r3=0.7320.003=0.0022 x3=0.070.003=0.00021 计算短路电流： ka858 . 1 76 . 0 806 . 1 3 3 . 6 3 2 2 )3( 1 z u id kaid363 . 1 82 . 0 538 . 2 3 3 . 6 22 )3( 2 kaid36 . 1 82 . 0 54 . 2 3 3 . 6 22 3 3 i

48、d1(2)=1.8580.866=1.61ka id1(3)=1.8582.55=4.74ka id2(2)=0.8661.363=1.18ka id2(3)=1.3632.55=3.47ka id3(2)=0.8661.36=1.18ka id3(3)=1.3632.55=3.47ka 计算短路容量： sd1(3)=1.732ueid1(3)=1.7326.31.858=20.27mva sd2(3)=1.7326.31.363=14.87mva sd3(3)sd2(3)=14.87mva 表 52 短路点的计算 短路点 1 d 2 d 3 d )3( d i1.8581.3631.36 )

49、2( d i1.611.181.18 d x 1.962.672.67 )3( d i4.743.473.47 最大 运行 方式 )( )3( mvasd20.2714.8714.87 5.25.2 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算 5.2.15.2.1 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 1）为了正确的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，是在短路故障发生能够准确可靠的运行。 5.2.25.2.2 短路电流的计算短路电流的计算 现在以采煤机三相短路为例计算三相短路电流

50、，计算如图 53。 图 53 短路系统计算电路 短路回路阻抗计算：因变压器容量较大，有因 s 点处于千伏级电网变压比较小， 5 因此高压系统的阻抗不宜忽略。 中央变电所母线的电源系统的电抗： x4 . 0 100 3 . 6 2 2 1 ss u av 中央变电所至采区变电所高压电缆的阻抗： 806 . 1 301 . 0 6 2 r 36 . 0 606 . 0 02 lxx 采区变电所到 1 移动变电站高压电缆的阻抗： # 732 . 0 1732 . 0 03 lrr 06 . 0 106 . 0 03 lxx 1 移动变电站到 2 移动变电站高压电缆的阻抗： # # 0022 . 0

51、003 . 0 7312 . 0 4 r 00021 . 0 003. 007 . 0 4 x 高压系统总阻抗： 5402 . 2 0022 . 0 732 . 0 806 . 1 0 4321 rrrrr 092 . 0 ) 2 . 1 3 . 6 ( 540. 2 2 2 t k r r 029 . 0 ) 2 . 1 3 . 6 ( 82 . 0 2 2 t k x x 2 移动变电站变压器的阻抗： # 117 . 0 . 8 . 0 2 . 1 100 5 . 6 . 100 % 2 . 2 .2 5 tn tnr s uu r 098 . 0 8 . 0 2 . 1 100 46 .

52、 5 . 100 % 2 . 2 .2 5 tn tnx s uu x 低压侧干线电缆的阻抗： 0156 . 0 08 . 0 195 . 0 6 r x =0.070.08=0.0056 6 采煤机支线电缆的阻抗： 0156 . 0 18 . 1 25 . 0 267 . 0 r x=0.00780.25=0.0175 短路回路总阻抗（考虑电弧的电阻=0.01） ea r 3036 . 0 079 . 0 0156 . 0 117 . 0 092 . 0 r 501 . 0 0175 . 0 0056 . 0 098 . 0 029 . 0 x 计算短路电流： a 1850 1141 . 0

53、 3036 . 0 2 1200 2 222 5 2 5 .22 5 xr u i tn s 折算到 1 移动变电站二次侧的阻抗： # 03 . 0 64.82 45 . 2 ) 693 . 0 3 . 6 ( 45 . 2 2 2 t k r r 01 . 0 64.82 8221 . 0 ) 693 . 0 3 . 6 ( 8221 . 0 2 2 t k r x 1 移动变电站变压器的阻抗： # 69 . 0 100 315 2 . 2 100% . . tn tn r s p u 94 . 3 )69 . 0 (4%)(%)(% 2222 rzr uuu 0217 . 0 315 .

54、0 2 . 1 100 69 . 0 . 100 % 2 2 . .2 1 tn tnr s uu r 18 . 0 315 . 0 2 . 1 100 94 . 3 . 100 % 2 . 2 .2 1 tn tnx s uu x 0517 . 0 0217 . 0 03 . 0 r 19 . 0 18 . 0 01 . 0 x a xr u i tn 1758 19 . 0 0517 . 0 2 693 2 22 2 2 .2)2( 其他短路点的计算结果如表 4-2。 根据工矿企业供电7p50页，计算冲击电流： 对于一般高压电网 ts0.05s，此时 kim=1.8，则短路冲击电流为 ii

55、m=2 55 . 2 iikim 对于一般低压电网，则短路冲击电流为84 . 1 iiim 表 54 短路点的计算 短 路 点 名 称 短路方式及参数 s1s2s3s 41 s5s6s7s8s9s10s11 最小 运行 方式 两相短路 电流/a 160 7 118 8 250 0 230 7 185 0 156 3 196 7 150 0 193 5 226 4 175 8 三相短路 电流/a 185 6 137 2 288 6 266 4 203 0 短路容量 /mva 20.2 5 14.9 7 64.82.44最大 运行 方式 短路电流 冲击值 /ka5 4.73.55.34.93.7

56、第六章：采区高低压开关的选择与整定第六章：采区高低压开关的选择与整定 6.16.1 高压开关的选择高压开关的选择 6.1.16.1.1 选择原则选择原则 1）根据煤矿安全规程6规定，矿用一般型高压配电箱适用于煤（岩）与瓦斯 突出的矿井井底车场主变电所及主要通风巷道中，作为配电开关或控制保护高压电动 机及变压器用。 2）根据煤矿安全规程6规定，矿用隔爆型高压配电箱适用于有煤（岩）与瓦 斯突出的矿井井底车场中央变电所及所有采区变电所中，作为配电开关或控制保护高 压电动机及变压器用。 3）在选用高压开关时，除考虑使用场所外，其额定电压必须符合井下高压电网的 额定电压等级；额定电流应不小于所控制负荷的

57、长期工作电流。 4）在选用高压开关时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。如果 缺少实际数据，则变电所母线短路容量可取 s(3)=50mva 6.1.26.1.2 型号与台数的确定型号与台数的确定 1）按工作条件选型式： 根据选择原则及工作环境可采用 bgp66 型矿用隔爆型高压配电箱，其共同的特 点是：采用真空断路器，额定短路开断电流有效值可达 10ka，有的可达 12.5ka，采 用电子综合保护装置及压敏电阻，具有漏电、过流、短路、绝缘监视，失压及过电压 等保护功能。 高压配电箱电气参数的选择和校验，其技术数据见工矿企业供电7： 额定电压选择：根据式（6-1）选择 un=un.w

58、=6kv，合格 额定电流选择：根据式（6-2）选择以 1#综采工作面供电线路的配电箱为 例，选择 =200a =96.2a，合格 n i ca i 额定断流容量校验：根据式（6-4）s br s =100mva20.25mva,合格 br s 短路动稳定校验：根据式（3-50） es i im i =25ka =4.7ka,合格 es i im i 短路热稳定校验：根据式（3-57）其tt 2 ts i 2 ss i =102=200=1.8620.2=0.7 2 ts i 2 2 ss i i t 式中 =0.15+0.05=0.2s i t 所以满足要求。 表 6-1 短路计算结果 ue(

59、kv) (a) ca i d s im i 2 ts i分闸时间 计算值696.220.254.70.70.2 允许值6200100252000.2 6.26.2 低压隔爆开关选择低压隔爆开关选择 6.2.16.2.1 选择原则选择原则55 1）矿用一般型开关适用于无瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井和无瓦斯突出的井底车场 及主要进风巷道中。 2）矿用隔爆型开关可使用在有瓦斯突出矿井的任何地点和有瓦斯及煤尘爆炸危险 矿井的采区进风巷道，回风巷道以及采掘工作面 3）在选用矿用低压隔爆开关时，其额定电压必须大于或等于被控制线路的额定电压。 4）矿用低压隔爆开关的按线喇叭口数目及内容要符合受控线路所选用电缆的

60、条数 及外径要求。 6.2.26.2.2 型号与台数的确定型号与台数的确定 （1）采煤机 按使用环境：工作条件选型号：fyqc300g300/1140 按工作电压：要求 u u pca u = u =1140v 合格 pca 按工作电流：要求 i i pca i =300a i=200a 合格 pca （2）刮板输送机 按使用环境：工作条件选择号：fyqc300g300/1140 按工作电压：要求 u u pca u = u=1140v 合格 pca 按工作电流：要求 i i pca i =300a i=137.2a pca 按此方法，选择其它电气设备的开关： 乳化泵选用：fyqc-150g-