张杰毕业设计说明书 (1)

1、毕业设计说明书毕业设计说明书学校：介休电大班级：12 春数控姓名：张杰 学号：1214001403341二 0 一四年三月二日目 录1 1 前言前言.11.1 河东矿基本情况简介 .11.2.1 地面用电负荷统计.11.2.2 井下采区设计原始资料.22 2 河东矿河东矿 35KV35KV 变电所供电设计方案及论证变电所供电设计方案及论证.52.1 河东矿煤矿总体设计方案 .52.2 方案的可行性论证 .52.2.1 技术方面论证.52.2.2 经济方面论证.63 3 矿井地面变电所设计矿井地面变电所设计.73.1 地面用电负荷计算 .73.2 地面变电所位置选择 .103.3 地面变电所的主

2、接线 .113.3.1 35kV 侧主接线 .113.3.2 10kV 侧主接线 .124 4 井下中央变电所及供电设计井下中央变电所及供电设计.154.1 井下电力负荷计算 .154.1.1 井下负荷的计算方法.154.2.2 井下负荷的计算.164.3 井下中央变电所位置选择原则 .174.4 井下中央变电所主接线 .185 5 短路电流计算短路电流计算.205.1 短路电流计算选择 .205.2 计算短路电流的目的 .205.3 三相短路电流的计算方法 .215.3.1 电源为无限容量时的短路电流计算.215.3.2 电源为有限容量时的短路电流计算.225.4 短路电流计算 .236 6

3、 设备选择设备选择.306.1 一般的选择方法 .306.2 短路动、热稳定性校验原则 .316.3 变压器选择 .316.4 地面设备选择 .316.4.1 35kV 设备的选择 .326.4.2 10kV 设备的选择 .346.5 井下设备选择 .356.5.1 电缆选择计算.356.5.2 井下开关选择.377 7 保护装置保护装置.387.1 继电保护装置 .387.2 防雷保护及接地 .397.2.1 变电所防雷装置.397.2.2 地面变电所保护接地网.407.2.3 井下保护接地网.408 8 结结 论论.43第一章：前言1.1：河东矿基本情况简介：1、地理位置： 河东矿井田位于

4、大运公路和南同蒲线两渡车站的东侧，铁路及公路运输十分便利.2、井田范围;井田由河溪沟井田、崔家沟井田、及崔家沟井田括区三部分组成，井田面积共计 48.37km2。3、自然地理：本矿属于底山丘陵，区内大部分黄土覆盖，本区属于大陆性气候，78 月为雨季，土壤冻结深度为 2 米。4、井田开拓方式，斜井单水平的开拓方式。5、设计能力：本矿设计能力为 240 万吨，服务年限为 25年。6、工作制度：年工作日 300 天，每天三班作业，区长两班生产，一班检修。1.2 矿井布置及开采方法：1、主井：采用斜井提升坡度 16 度，长度 650 米，采用强力皮带机提升。2、副井：垂直深度 90 米，采用罐笼提升。

5、3、风井：长度 460 米，坡度 23 度。1.2.1 地面负荷统计：地面地面包括包括机修车间、室内照明、工业场地照明和其它的一些常规机修车间、室内照明、工业场地照明和其它的一些常规负荷，这些负荷构成了河东煤矿的地面用电系统。负荷，这些负荷构成了河东煤矿的地面用电系统。河东煤矿河东煤矿设计地面用电负荷统计如表设计地面用电负荷统计如表 1-11-1 所示。所示。表 1-1 地面用电负荷统计表序号序号设备名称设备名称型号规格型号规格数量数量容量（单台）容量（单台）（kWkW）电压电压（V V）1 1提升机提升机JK-2.5/20XJK-2.5/20X2 22802803803802 2扇风机扇风机

6、BDK618-8BDK618-82(12(1 台备台备用用) )1601603803803 3机修车间机修车间20203803804 4室内照明室内照明10102202205 5工业场地工业场地照明照明10102202206 6其它其它50501.2.2 井下采区设计原始资料该设计中的下井回路数为两条.由于一、二级负荷由连于不同母线的双回路或环式供电，且应使每段母线上的负荷接近相等。综合考虑 1 矿的各种因素，将各负荷分配到各段母线上。其具体分配方案见图 2.1。河东煤矿河东煤矿采区具体情况如下：采区具体情况如下：1 1、该矿为低瓦斯较高涌水量矿井，年产量技改为、该矿为低瓦斯较高涌水量矿井，年

7、产量技改为 240240 万吨，煤万吨，煤层南北走向，倾角层南北走向，倾角 1111 度（北高南低）度（北高南低） ，斜井开拓，井深，斜井开拓，井深 120120 米；煤米；煤质中硬、厚度为质中硬、厚度为 3.63.6 米，顶，底板中等稳定。米，顶，底板中等稳定。2 2、采区为中间上山开采，采区分三个区段，区段总长度、采区为中间上山开采，采区分三个区段，区段总长度 345345 米，米，工作面长工作面长 100100 米；东翼走向长度米；东翼走向长度 400400 米，采用国产米，采用国产 8080 机组采煤，煤机组采煤，煤巷掘进用放炮落煤、皮带机运输；西翼最大长度走向巷掘进用放炮落煤、皮带机

8、运输；西翼最大长度走向 280280 米，为炮米，为炮采工作面。采工作面。3 3、井下中央变电所配出电压为、井下中央变电所配出电压为 6kV6kV，配出开关的断流容量为，配出开关的断流容量为500MVA500MVA；其到上山巷道下部的距离；其到上山巷道下部的距离 16001600 米，采区主要用电设备采用米，采区主要用电设备采用1140V1140V 电压，煤电钻和照明采用电压，煤电钻和照明采用 127V127V 电压。电压。4 4、采煤方法为长壁后退式综采采和普通机采，三班出煤，一班、采煤方法为长壁后退式综采采和普通机采，三班出煤，一班检修，日产量约检修，日产量约 50005000 吨，本采区

9、服务年限为吨，本采区服务年限为 1515 年。年。其井下采区主要用电设备负荷统计如下表所示：其井下采区主要用电设备负荷统计如下表所示： 采区用电设备负荷统计表序号序号设备名称设备名称型号规格型号规格数量数量容量（单台）容量（单台）（kWkW）电压电压（V V）1 1采煤机采煤机MLQ-80MLQ-801 18080114011402 2机采面运输机机采面运输机SGW-44ASGW-44A1 122+2222+22114011403 3下顺槽运输机下顺槽运输机SGW-40SGW-403 340406606604 4炮采面运输机炮采面运输机SGW-22SGW-221 122226606605 5顺

10、槽皮带机顺槽皮带机SPJ-800SPJ-8001 130306606606 6上山皮带机上山皮带机SDJ-150SDJ-1501 130+3030+306606607 7上山绞车上山绞车JTB-1200JTB-12001 155556606608 8煤电钻煤电钻MZMZ2 2-1.2-1.29 912121271279 9掘进巷局扇掘进巷局扇JBT52-2JBT52-22 211116606601010调度绞车调度绞车JD-11.4JD-11.42 211.411.46606601111回柱绞车回柱绞车JHJH2 2-17-172 217176606601212掘进皮带机掘进皮带机SPJ-80

11、0SPJ-8002 230306606601313运输巷皮带机运输巷皮带机SPJ-800SPJ-8001 130+3030+306606601414水泵水泵3 390+90+3090+90+306606602 河东矿 35kV 变电所供电设计方案及论证河东煤矿河东煤矿 35kV35kV 供电系统设计包括井上和井下两个部分，下面对供电系统设计包括井上和井下两个部分，下面对其供电方案进行选择和论证。其供电方案进行选择和论证。2.1 河东煤矿总体设计方案 本设计进线为本设计进线为 35kV35kV，地面变电所设置在电源进线方向的工业广，地面变电所设置在电源进线方向的工业广场的边缘。将场的边缘。将 1

12、0kV10kV 高压电能经过敷设在副井筒中的电缆送到井下中高压电能经过敷设在副井筒中的电缆送到井下中央变电所，再由井下中央变电所通过电缆将央变电所，再由井下中央变电所通过电缆将 6KV6KV 电能送到井下各用电能送到井下各用电设备。在井底车场附近设置井下中央变电所。电设备。在井底车场附近设置井下中央变电所。 考虑可实现不间断供电，地面变电所用两路考虑可实现不间断供电，地面变电所用两路 35kV35kV 进线电源，经进线电源，经变压器降压后的变压器降压后的 10kV10kV 电能分别接于两段母线上，经配电装置再经变电能分别接于两段母线上，经配电装置再经变压器变压后向地面各个用户如提升、通风、机修

13、、照明等用电设备压器变压后向地面各个用户如提升、通风、机修、照明等用电设备供电。对一类用户分别接在两段母线上形成双回路供电。供电。对一类用户分别接在两段母线上形成双回路供电。 井下供电，是由地面变电所经副井筒中的高压电缆，将井下供电，是由地面变电所经副井筒中的高压电缆，将 10kV10kV 的的电能送到井下中央变电所的母线上，其电源的引线为两条，当一条电能送到井下中央变电所的母线上，其电源的引线为两条，当一条出故障时，其余的一条电缆能承担井下最大涌水量时排水用全部负出故障时，其余的一条电缆能承担井下最大涌水量时排水用全部负荷。为了便于安装和维护，电缆截面一般不超过荷。为了便于安装和维护，电缆截

14、面一般不超过 120mm120mm2 2。为了保证供电可靠，地面变电所和井下中央变电所均采用单母为了保证供电可靠，地面变电所和井下中央变电所均采用单母线分段。井下主排水泵分别联接在变电所母线的两段上。对井底车线分段。井下主排水泵分别联接在变电所母线的两段上。对井底车场附近硐室和巷道低压动力设备和采区场附近硐室和巷道低压动力设备和采区 1140V1140V、127V127V 用电，经电缆用电，经电缆供电。供电。2.2 方案的可行性论证本设计方案主要从技术和经济两个方面来论证设计方案的可行本设计方案主要从技术和经济两个方面来论证设计方案的可行性。总体方面来讲，为保证供电的可靠性，变电所从不同的地方

15、引性。总体方面来讲，为保证供电的可靠性，变电所从不同的地方引进两条进线，设置两台进两条进线，设置两台 35kV35kV 主变压器，采用外桥式接线的室外布置主变压器，采用外桥式接线的室外布置配电；从主变压器出线后的配电；从主变压器出线后的 10kV10kV 侧，采用单母线分段固定式室内高侧，采用单母线分段固定式室内高压配电柜配电，分别对地面和井下进行供电；地面负荷用电利用两压配电柜配电，分别对地面和井下进行供电；地面负荷用电利用两台变压器供电，其进线分别引自台变压器供电，其进线分别引自 10kV10kV 侧单母分段的两个部分，经地侧单母分段的两个部分，经地面变压器配出面变压器配出 0.4kV0.

16、4kV 侧采用低压配电屏配电后，直接将配出电能供侧采用低压配电屏配电后，直接将配出电能供给地面给地面 380V380V 和和 220V220V 的用电负荷；对井下供电设计，是用两条的用电负荷；对井下供电设计，是用两条 10kV10kV电缆经副井口直接下井，在井下设置一处中央变电所，经配电装置电缆经副井口直接下井，在井下设置一处中央变电所，经配电装置配电后分接两台矿用防爆变压器供井下用电。配电后分接两台矿用防爆变压器供井下用电。2.2.1 技术方面论证1 1、供电可靠性：主变压器、地面及井下直接供电的各变压器，、供电可靠性：主变压器、地面及井下直接供电的各变压器，均采用双线两台变压器供电。这样当

17、一台主变压器出现故障或需要均采用双线两台变压器供电。这样当一台主变压器出现故障或需要检修时，另一台主变压器能够保证煤矿负荷用电，使生产正常进行；检修时，另一台主变压器能够保证煤矿负荷用电，使生产正常进行；当供地面用电的一台变压器出现故障或需要检修时，其另一台变压当供地面用电的一台变压器出现故障或需要检修时，其另一台变压器能够承担起煤矿地面用电的一、二级负荷用电（如主扇风机、人器能够承担起煤矿地面用电的一、二级负荷用电（如主扇风机、人员提升机等）员提升机等） ，不至于引起煤矿事故，导致人员伤亡；当供井下用电，不至于引起煤矿事故，导致人员伤亡；当供井下用电的一台变压器出现故障或需要检修时，其另一台

18、井下变压器能够承的一台变压器出现故障或需要检修时，其另一台井下变压器能够承担起煤矿井下最大涌水量时，井下排水泵的负荷，以不至于出现煤担起煤矿井下最大涌水量时，井下排水泵的负荷，以不至于出现煤矿被淹，设备被损坏的情况。矿被淹，设备被损坏的情况。2 2、供电质量：设计采用直接引入、供电质量：设计采用直接引入 35kV35kV 供电方案，有煤矿变电供电方案，有煤矿变电所自身进行由高压到负荷的配送电和对用电的无功补偿，在必要的所自身进行由高压到负荷的配送电和对用电的无功补偿，在必要的时候还可以对时候还可以对 35KV35KV 变压器直接进行空载调节，从而保证了供电质量。变压器直接进行空载调节，从而保证

19、了供电质量。3 3、运行操作的灵活性：对矿用设备均设有单独的磁力起动器，、运行操作的灵活性：对矿用设备均设有单独的磁力起动器，可以方便的对设备频繁操作，并在一组设备送电端设置馈电开关，可以方便的对设备频繁操作，并在一组设备送电端设置馈电开关，作为设备的一级保护。同时，在设备之间装设闭琐保护装置，增加作为设备的一级保护。同时，在设备之间装设闭琐保护装置，增加了设备运行操作的安全性和灵活性。了设备运行操作的安全性和灵活性。4 4、维护与检修：从本设计的接线方式考虑（第三章、第四章中、维护与检修：从本设计的接线方式考虑（第三章、第四章中详细介绍）详细介绍） ，当线路出现故障或需要检修时，可以方便的切

20、除故障或，当线路出现故障或需要检修时，可以方便的切除故障或将重要负荷供电切换到其它线路。将重要负荷供电切换到其它线路。2.2.2 经济方面论证1 1、投资：在对主变压器接线、变电所配电线路接线和有关设备、投资：在对主变压器接线、变电所配电线路接线和有关设备的选用上，均考虑了投资费用，在保证供电可靠和安全的情况下，的选用上，均考虑了投资费用，在保证供电可靠和安全的情况下，尽量选用投资费用较低的设备。尽量选用投资费用较低的设备。2 2、年运行费用：包括各种设备的折旧费、维护费和电费等。由、年运行费用：包括各种设备的折旧费、维护费和电费等。由于设备的折旧费一般是固定不变的，只有从降低维护费和电费的角

21、于设备的折旧费一般是固定不变的，只有从降低维护费和电费的角度考虑。本设计做到了从变电所的位置选址到设备的保护装置，都度考虑。本设计做到了从变电所的位置选址到设备的保护装置，都考虑了能降低维护费的因素。由于电价是固定的，因此降低电费主考虑了能降低维护费的因素。由于电价是固定的，因此降低电费主要从降低电能损耗方面入手，尽量减少损耗。要从降低电能损耗方面入手，尽量减少损耗。3 3、电能损耗：包括有功损耗和无功损耗。由于输电线路固定，、电能损耗：包括有功损耗和无功损耗。由于输电线路固定，主要从变压器、电抗器等耗电设备考虑电能损耗。在变压器选择上主要从变压器、电抗器等耗电设备考虑电能损耗。在变压器选择上

22、尽量接近用电负荷容量，减小空载运行的损耗；在变电所加设无功尽量接近用电负荷容量，减小空载运行的损耗；在变电所加设无功补偿器，补偿无功功率的损耗。补偿器，补偿无功功率的损耗。从技术和经济两个方面论证来看，本设计方案满足论证要求，从技术和经济两个方面论证来看，本设计方案满足论证要求，故在以后各章节对河东煤矿供电系统的设计中均以本设计方案为中故在以后各章节对河东煤矿供电系统的设计中均以本设计方案为中心进行设计。心进行设计。3 矿井地面变电所设计煤矿地面变电所，从设计情况看大体分为两种情况：一种是电煤矿地面变电所，从设计情况看大体分为两种情况：一种是电源进线为源进线为 35kV35kV，经主变压器降压

23、到，经主变压器降压到 10kV10kV 或或 6kV6kV 后，向高压设备供后，向高压设备供电，就是通常所说电，就是通常所说 35kV35kV 变电所；另一种是电源进线为变电所；另一种是电源进线为 10kV10kV 或或 6kV6kV直接引到母线上，通过高压配电装置，直接向高压负荷供电，称为直接引到母线上，通过高压配电装置，直接向高压负荷供电，称为10kV10kV 或或 6kV6kV 配电所。配电所。本矿地面变电所设计采用的是第一种方案，即本矿地面变电所设计采用的是第一种方案，即 35kV35kV 变电所供电。变电所供电。3.1 地面用电负荷计算河东煤矿地面负荷容量计算采用的方法是当前广泛被采

24、用的需河东煤矿地面负荷容量计算采用的方法是当前广泛被采用的需用系数法估算，当然也可用有用功和无功功率的复数计算法。因有用系数法估算，当然也可用有用功和无功功率的复数计算法。因有功和无功功率的复数计算法比较复杂，所以这里不在说明。功和无功功率的复数计算法比较复杂，所以这里不在说明。1 1、根据地面用电负荷及用电设备在煤矿生产中的负荷等级，为、根据地面用电负荷及用电设备在煤矿生产中的负荷等级，为保证当一台变压器受到损害，而另一台变压器能够保证其煤矿所有保证当一台变压器受到损害，而另一台变压器能够保证其煤矿所有一、二级负荷供电，确定此设计地面供电采用两台变压器供电。一、二级负荷供电，确定此设计地面供

25、电采用两台变压器供电。2 2、地面负荷按下式（、地面负荷按下式（3-13-1）进行计算）进行计算 （3-13-1）cosrNKPS式中式中 S S所计算的电力负荷总的视仔功率，所计算的电力负荷总的视仔功率，kVAkVA； 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之NP和，和，kWkW； 参加计算的所有电力负荷的平均功率因数；参加计算的所有电力负荷的平均功率因数；cosK Kr r需用系数，其数值有以下方法计算：需用系数，其数值有以下方法计算：3 3、地面所取的各用电负荷的需用系数及平均功率因数见下表所、地面所取的各用电负荷的需用系数及平均功率因

26、数见下表所示。示。4 4、可以较正确计算出用电功率的设备，如提升机、通风机等的、可以较正确计算出用电功率的设备，如提升机、通风机等的电力负荷，应取其计算负荷。电力负荷，应取其计算负荷。公式公式 中：中：XNPKP最大一台电动机的额定功率；最大一台电动机的额定功率；P电机在相应负荷率时的工作效率；电机在相应负荷率时的工作效率；同一工作面所有用电负荷容量的总合（不包括备用）同一工作面所有用电负荷容量的总合（不包括备用） 。NP5 5、地面用电总负荷的计算，按式（、地面用电总负荷的计算，按式（3-23-2）计算：）计算： （3-23-2）TNSKSSSS*)(21 式中式中 S SS S地面总负荷的

27、视在功率，地面总负荷的视在功率，kVAkVA；、地面各用电计算负荷的视在功率，地面各用电计算负荷的视在功率，kVAkVA；1S2SNS同时系数。同时系数。TK地面总负荷的功率因数应按式（地面总负荷的功率因数应按式（3-23-2）的复数计算，即有功功率）的复数计算，即有功功率和无功功率分别相加后，可求得总负荷的功率因数，这里不再求得。和无功功率分别相加后，可求得总负荷的功率因数，这里不再求得。按地面用电设备负荷统计表按地面用电设备负荷统计表 1-11-1 及地面用电负荷的需用系数及及地面用电负荷的需用系数及平均功率因数表平均功率因数表 3-13-1，具体计算如下：，具体计算如下：表 3-1 地面

28、用电负荷的需用系数及平均功率因数表地面负荷名称地面负荷名称需用系数需用系数 K KX X平均功率因数平均功率因数cos提升机提升机扇风机扇风机机修车间机修车间室内照明室内照明XNPKPXNPKP0.30.30.30.30.40.4根据所选电机的负荷率确定根据所选电机的负荷率确定根据所选电机的负荷率确定根据所选电机的负荷率确定0.650.650.840.84工业场地照明工业场地照明其它其它0.30.30.840.840.80.81 1、提升机工作面、提升机工作面（ =0.87=0.87，=110=110 kWkW）XNPKPP= =（110+25110+25）kWkW =135=135 kWkW

29、（2525 kWkW 为在提升工作面的其它用电负荷）为在提升工作面的其它用电负荷）NP故故 = =0.93=0.93XNPKP87. 0*135110由所选电机的负荷率知：由所选电机的负荷率知： =0.860.86cos =135=135 kVAkVA =146kVA=146kVAcosrNKPS86. 093. 02 2、扇风机工作面、扇风机工作面（ =0.88=0.88，=55=55 kWkW）XNPKPP= =（55+1055+10）kWkW =65=65 kWkW（1010 kWkW 为在扇风机工作面的其它用电负荷）为在扇风机工作面的其它用电负荷）NP故故 = =0.96=0.96XN

30、PKP88. 0*6555由所选电机的负荷率知：由所选电机的负荷率知： =0.870.87cos =65=65 kVAkVA =72kVA=72kVAcosrNKPS87. 096. 03 3、机修车间、机修车间K Kr r=0.3=0.3，=0.650.65，=20=20 kWkW cosNP=20=20 kVAkVA =9.2kVA=9.2kVAcosrNKPS65. 03 . 04 4、室内照明、室内照明K Kr r=0.3=0.3，=0.840.84，=10=10 kWkWcosNP=10=10 kVAkVA =3.6kVA=3.6kVAcosrNKPS84. 03 . 05 5、工业

31、场地照明、工业场地照明K KS S=0.4=0.4，=0.840.84，=10=10 kWkWcosNP=10=10 kVAkVA =4.8kVA=4.8kVAcosSNKPS84. 04 . 06 6、其它负荷、其它负荷K KS S=0.3=0.3，=0.80.8，=15=15 kWkWcosNP=15=15 kVAkVA =5.7kVA=5.7kVAcosSNKPS8 . 03 . 07 7、地面总负荷计算、地面总负荷计算=0.85=0.85TK=（146+72+9.2+3.6+4.8+5.7146+72+9.2+3.6+4.8+5.7）0.85kVA0.85kVATSKSSSS*)(62

32、1 =241.30.85=241.30.85 kVAkVA=206kVA=206kVA根据此计算容量大小选择供地面负荷由高压侧根据此计算容量大小选择供地面负荷由高压侧 10kV10kV 变到变到 0.4kV0.4kV用电的变压器容量和台数。用电的变压器容量和台数。要选择要选择 35kV35kV 侧供电的电力变压器，必须知道矿井的所有负荷侧供电的电力变压器，必须知道矿井的所有负荷( (即地面负荷和井下负荷的总和即地面负荷和井下负荷的总和) )，才能确定，才能确定 35kV35kV 侧变压器的选择。侧变压器的选择。这里暂且不提，本内容在第六章变压器选择里详细介绍。这里暂且不提，本内容在第六章变压器

33、选择里详细介绍。3.2 地面变电所位置选择河东煤矿变电所虽说容量不大河东煤矿变电所虽说容量不大，但它是全矿供电的中心。所址但它是全矿供电的中心。所址选得正确与否，直接影响到供电的可靠、安全与经济运行。因此本选得正确与否，直接影响到供电的可靠、安全与经济运行。因此本矿是在符合以下条件下进行的所址选择：矿是在符合以下条件下进行的所址选择：1 1、接近负荷中心，这样可以减小供电距离、电能损耗、电压损、接近负荷中心，这样可以减小供电距离、电能损耗、电压损失和节约有色金属。失和节约有色金属。2 2、不占或少站农田。、不占或少站农田。3 3、便于各级电压线路的引入和引出。、便于各级电压线路的引入和引出。4

34、 4、交通运输方便。、交通运输方便。5 5、具有适宜的地质条件，例如避开滑坡、塌陷区、溶洞地带等；、具有适宜的地质条件，例如避开滑坡、塌陷区、溶洞地带等；如在煤田上则应避免压煤，躲开采空区。如在煤田上则应避免压煤，躲开采空区。6 6、尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污源、尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污源的上风侧。的上风侧。7 7、因本矿位于山区，故所址选择不应为积水浸淹，山区变电所、因本矿位于山区，故所址选择不应为积水浸淹，山区变电所的防洪措施应满足泄洪要求。的防洪措施应满足泄洪要求。8 8、具有生产和生活用水的可靠水源。、具有生产和生活用水的可靠水源。9

35、9、适当考虑职工生活上的方便。、适当考虑职工生活上的方便。1010、考虑了设计变电所与邻近设施之间的相互影响。、考虑了设计变电所与邻近设施之间的相互影响。1111、由于矿井地面工业广场已统一考虑了压煤的问题以及运输、由于矿井地面工业广场已统一考虑了压煤的问题以及运输、通讯、水暖等设施，所以本所址选择于矿井地面工业场边缘地上。通讯、水暖等设施，所以本所址选择于矿井地面工业场边缘地上。1212、所址位置必将影响矿区供电系统的接线方式，送电线路的、所址位置必将影响矿区供电系统的接线方式，送电线路的规格与布局，电网损失和投资的大小。规格与布局，电网损失和投资的大小。考虑以上因素，将此变电所选在工业广场

36、边缘的上风向区，此考虑以上因素，将此变电所选在工业广场边缘的上风向区，此处环境污染小，又能满足其他方面的要求。处环境污染小，又能满足其他方面的要求。3.3 地面变电所的主接线地面变电所起着接受电能，并将电能地面变电所起着接受电能，并将电能( (或经主变压器降压或经主变压器降压) )再分再分配给全矿用电设备的作用。电源进线和负荷出线之间采用什么设备配给全矿用电设备的作用。电源进线和负荷出线之间采用什么设备和以什么形式进行连接，称接线方式。它与电源进线回路数、电压和以什么形式进行连接，称接线方式。它与电源进线回路数、电压等级、距电源远近、主变压器的台数等因素有关。等级、距电源远近、主变压器的台数等

37、因素有关。3.3.1 35kV 侧主接线由于本矿供电电压为由于本矿供电电压为 35kV35kV，矿井终端变电所采用接线方式有如，矿井终端变电所采用接线方式有如下几种如图下几种如图 3-13-1 所示，现通过比较后选择主接线形式。所示，现通过比较后选择主接线形式。1 1、外桥接线、外桥接线 外桥接线如图外桥接线如图 3-1a3-1a 所示。所示。(1)(1)优点：高压断路器数少、四个回路只需三台断路器。优点：高压断路器数少、四个回路只需三台断路器。(2)(2)缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联络断路器检

38、修时，两个回路需解列运行；一台变压器暂时停运；桥联络断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧的断路器检修时，变压器需较长时间停运。变压器侧的断路器检修时，变压器需较长时间停运。(3)(3)适用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器的切换较适用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短、故障率较少的情况。频繁或线路较短、故障率较少的情况。 a 外桥接线 b 内桥接线 c 全桥接线图 3-1 三种桥型接线方式2 2、内桥接线、内桥接线 内桥形接线如图内桥形接线如图 3-1b3-1b 所示。所示。 (1)(1)优点：高压断路器数少、四个回路只需三台断路器。优点：高压断路器数少

39、、四个回路只需三台断路器。 (2)(2)缺点：变压器的切除和投入较复杂，需两台断路器动作，影缺点：变压器的切除和投入较复杂，需两台断路器动作，影响一回线路的暂时停运；桥联络断路器检修时，两个回路需解列运响一回线路的暂时停运；桥联络断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需校长时间停运。行；出线断路器检修时，线路需校长时间停运。 (3)(3)适用范围：适用于较小容量的变电所，不经常切换或线路较适用范围：适用于较小容量的变电所，不经常切换或线路较长、故障率较高的情况。长、故障率较高的情况。3 3、全桥接线、全桥接线 全桥接线如图全桥接线如图 3-1c3-1c 所示。它适应能力强，运

40、行灵活，操作方便。所示。它适应能力强，运行灵活，操作方便。 综上所述，由于灵北煤矿为综上所述，由于灵北煤矿为 240240 万吨年产量的大型煤矿，本采万吨年产量的大型煤矿，本采区的服务年限为区的服务年限为 5050 年，考虑整个矿区近年，考虑整个矿区近 2020 年的开采能力，从投入年的开采能力，从投入经济和山区少占工业广场面积两个方面考虑，我这里采用全桥式主经济和山区少占工业广场面积两个方面考虑，我这里采用全桥式主接线来完成接线来完成 35kV35kV 侧变电所设计。侧变电所设计。3.3.2 10kV 侧主接线1 1、单母线接线、单母线接线 (1)(1)优点：接线简单清晰，操作方便，设备少，

41、费用低。隔离开优点：接线简单清晰，操作方便，设备少，费用低。隔离开关仅在检修时作隔离电压用，不作任何其他操作，便于扩建。关仅在检修时作隔离电压用，不作任何其他操作，便于扩建。 (2)(2)缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修时，均需使整个缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修时，均需使整个配电装置停电。引出线回路的断路器检修时，该回路要停止供电。配电装置停电。引出线回路的断路器检修时，该回路要停止供电。 (3)(3)适用范围：主要用于小容量特别是只有一个电源的变电所中。适用范围：主要用于小容量特别是只有一个电源的变电所中。2 2、单母线分段接线单母线分段接线单母线接线如图单母线接线如图 3-

42、23-2 所示。所示。 图 3-2 单母线分段接线图(1)(1)优点：用断路器把母线分段后，对重要一、二级用户可以从优点：用断路器把母线分段后，对重要一、二级用户可以从不同段上引出两个回路，有两个电源供电。当一段进线发生故障，不同段上引出两个回路，有两个电源供电。当一段进线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。使重要用户停电。(2)(2)缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在此期间内停电。当出线为双回路时，架空线路

43、会出现的回路都要在此期间内停电。当出线为双回路时，架空线路会出现交叉跨越。另外，在扩建时需向两个方向均衡扩建。交叉跨越。另外，在扩建时需向两个方向均衡扩建。 (3)(3)适用范围：由于单母线分段接线比单母线接线的供电可靠适用范围：由于单母线分段接线比单母线接线的供电可靠性相灵活性有所提高，所以在性相灵活性有所提高，所以在 63kV63kV 以下的变电所中较广泛使用这种以下的变电所中较广泛使用这种接线方式。接线方式。综上所述，不论分段或不分段的单母线接线，在检修任一回路综上所述，不论分段或不分段的单母线接线，在检修任一回路断路器的全部时间内，该回路必须停止工作。这个缺点在某些情况断路器的全部时间

44、内，该回路必须停止工作。这个缺点在某些情况下恃别突出，因此，对于电压为下恃别突出，因此，对于电压为 35kV35kV 及以上的配电装置，当引出线及以上的配电装置，当引出线较多时，应广泛采用单母线分段带旁路母线的接线。较多时，应广泛采用单母线分段带旁路母线的接线。3 3、双母线接线、双母线接线双母接线中有两组母线，每一电源或每条引出线，通过一台或双母接线中有两组母线，每一电源或每条引出线，通过一台或两台断路器，分别接到两组母线上。双母线的两组母线同时工作，两台断路器，分别接到两组母线上。双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配到两组母线并通过母线联络断路器并联运

45、行，电源与负荷平均分配到两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某组母线连组母线连接，以固定连接方式运行。接，以固定连接方式运行。1 1优点优点 (1)(1)供电可靠：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检供电可靠：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路。检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路。 (2)(2)调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一母线调度灵

46、活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 (3)(3)扩建方便：向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两扩建方便：向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。2 2缺点缺点 (1)(1)增加一组母线，每回路就要增加一组母线隔离开关。增加一组母线，每回路就要增加一组母线隔离开关。 (2)(2)当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，开关误当母线故障或检修时，隔离开关作为倒

47、换操作电器，开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3 3适用范围适用范围当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电。母线和母线设备检修时，不允许影响对故障后要求迅速恢复供电。母线和母线设备检修时，不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时，采用双用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时，采用双母线接线较合适。母线接线较合适。综上所述，在本设计中考虑经济和满足供电要求的需要，综上所述，在本设计中考虑经济和满足供电要求的

48、需要，10kV10kV母线侧采用双母线的接线方式，单母线接线图如母线侧采用双母线的接线方式，单母线接线图如 3-23-2 所示。所示。4 井下中央变电所及供电设计井下中央变电所，是全矿井下的供电中心，接受从地面变电所井下中央变电所，是全矿井下的供电中心，接受从地面变电所送来的高压电能之后，向采区变电所及主排水泵的电动机供电，通送来的高压电能之后，向采区变电所及主排水泵的电动机供电，通过降压后供给井底车场附近的低压动力设备、照明及电机车的变流过降压后供给井底车场附近的低压动力设备、照明及电机车的变流设备等用电。设备等用电。4.1 井下电力负荷计算井下中央变电所变压器的容量、台数取决于由该变电所供

49、电的井下中央变电所变压器的容量、台数取决于由该变电所供电的用电设备负荷。煤矿井下的机电设备，由于井下工作条件比较复杂，用电设备负荷。煤矿井下的机电设备，由于井下工作条件比较复杂，使其负荷变化较大，而且对矿井不同的采煤方法、机械化程度、供使其负荷变化较大，而且对矿井不同的采煤方法、机械化程度、供电接线方式，其总负荷也是各不相同的。因此，要想准确地计算井电接线方式，其总负荷也是各不相同的。因此，要想准确地计算井下低压供电系统的负荷是十分困难的。下低压供电系统的负荷是十分困难的。我这里采用的方法是当前广泛被采用的需用系数法估算井下变我这里采用的方法是当前广泛被采用的需用系数法估算井下变电所容量，根据

50、此计算容量大小选择变压器容量和台数电所容量，根据此计算容量大小选择变压器容量和台数。4.1.1 井下负荷的计算方法1 1、根据井下用电设备布置及用电设备的单台容量可大致确定此、根据井下用电设备布置及用电设备的单台容量可大致确定此设计设置一个井下变电所（两台变压器）即可。设计设置一个井下变电所（两台变压器）即可。2 2、井下采区负荷按下式进行计算、井下采区负荷按下式进行计算 （4-14-1）cosrNKPS式中式中 S S所计算的电力负荷总的视在功率，所计算的电力负荷总的视在功率，kVAkVA； 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，

51、NPkWkW； 参加计算的所有电力负荷的平均功率因数；参加计算的所有电力负荷的平均功率因数；cosK Kr r需用系数，其数值有以下方法计算：需用系数，其数值有以下方法计算：由于本设计井下使用为单体支架，各用电设备无一定顺序起动由于本设计井下使用为单体支架，各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数：的一般机组工作面，按下式计算需用系数：K Kr r=0.286+0.714=0.286+0.714 （4-24-2）NSPP式中式中 最大电动机的功率，最大电动机的功率，kWkW。SP3 3、井下井底车场等负荷，可按式（、井下井底车场等负荷，可按式（4-14-1）计算。其所取的各

52、用）计算。其所取的各用电设备的需用系数及平均功率因数见下表所示。电设备的需用系数及平均功率因数见下表所示。4 4、可以较正确计算出用电功率的设备，如提升机、水泵、空压、可以较正确计算出用电功率的设备，如提升机、水泵、空压机、通风机及大型胶带输送机等的电力负荷，应取其计算负荷。机、通风机及大型胶带输送机等的电力负荷，应取其计算负荷。其井下用电设备的需用系数及平均功率因数如表其井下用电设备的需用系数及平均功率因数如表 4-14-1 所示。所示。表 4-1 井下用电设备的需用系数及平均功率因数表井下负荷名称井下负荷名称需用系需用系数数 K Kr r平均功率因数平均功率因数cos备注备注一般机械化工作

53、面一般机械化工作面炮采工作面（缓倾炮采工作面（缓倾斜煤层）斜煤层）炮采工作面（急倾炮采工作面（急倾斜煤层）斜煤层）掘进工作面掘进工作面输送机输送机井底车场：井底车场：无主排水设备无主排水设备有主排水设备有主排水设备0.4-0.50.4-0.50.5-0.60.5-0.60.3-0.40.3-0.40.50.50.6-0.70.6-0.70.6-0.70.6-0.70.60.60.70.70.60.60.70.70.70.7K Kr r值按值按式（式（2 2）计算计算取计算取计算功率功率5 5、井下总负荷的计算，考虑到负荷变化较大的采区与负荷较稳、井下总负荷的计算，考虑到负荷变化较大的采区与负荷

54、较稳定的主排水泵等井下固定设备的区别，为更接近实际，按下式（定的主排水泵等井下固定设备的区别，为更接近实际，按下式（4-4-3 3）计算：）计算： （4-34-3）TSNSKKPSS*)*cos(式中式中 S SS S井下总负荷的视在功率，井下总负荷的视在功率，kVAkVA；井下各用电设备计算负荷的视在功率之和，井下各用电设备计算负荷的视在功率之和，kVAkVA；S 井下主排水泵计算功率之和，井下主排水泵计算功率之和，kWkW；NP 井下主排水泵的加权平均功率因数；井下主排水泵的加权平均功率因数；cosK Ks s井下主排水泵的同时系数，只有排水设备时取井下主排水泵的同时系数，只有排水设备时取

55、 1 1，有其他，有其他固定设备时取固定设备时取 0.9-0.950.9-0.95；同时系数。同时系数。TK井下总负荷的功率因数应按式（井下总负荷的功率因数应按式（4-34-3）的复数计算，即有功功率）的复数计算，即有功功率和无功功率分别相加后，可求得总负荷的功率因数。和无功功率分别相加后，可求得总负荷的功率因数。4.2.2 井下负荷的计算按井下用电设备负荷统计表按井下用电设备负荷统计表 1-21-2 和需用系数及平均功率因数如和需用系数及平均功率因数如表表 4-14-1 所示，具体计算如下：所示，具体计算如下：1 1、一般机械化工作面、一般机械化工作面K Kr r=0.286+0.714=0

56、.286+0.714NSPPP PS S=80=80 kWkW，= =（80+24+11.4+17+4480+24+11.4+17+44）kWkW =176.4=176.4 kWkWNP故故 K Kr r=0.6=0.6，=0.70.7cos=151.2kVA=151.2kVAcos*rNKPS2 2、输送机、绞车、输送机、绞车K Kr r=0.5=0.5，=0.70.7，= =（120+55+105+60120+55+105+60）kWkW =340=340 kWkWcosNP= = =242.86kVA=242.86kVAcos*rNKPS3 3、炮采工作面（缓倾斜煤层）、炮采工作面（缓倾

57、斜煤层）K Kr r=0.5=0.5，=0.60.6，= =（17+11.4+36+2217+11.4+36+22）kWkW =86.4=86.4 kWkWcosNP =72kVA=72kVAcos*rNKPS4 4、掘进工作面、掘进工作面K Kr r=0.4=0.4，=0.60.6，= =（48+22+6048+22+60）kWkW =130=130 kWkWcosNP =86.67kVA=86.67kVAcos*rNKPS5 5、主排水设备、主排水设备K KS S=1=1，=0.850.85，=90=90 kWkWcosNP =105.88kVA=105.88kVAcos*sNKPS6 6

58、、井下总负荷计算井下总负荷计算TSSKPKSS*)cos*(=（151.2+242.86+72+86.67+105.88151.2+242.86+72+86.67+105.88）0.9kVA=620kVA0.9kVA=620kVA ( (=0.9)=0.9)TK4.3 井下中央变电所位置选择原则 (1)(1)尽量位于负荷中心，保证一类负荷主排水泵电动机的供电，尽量位于负荷中心，保证一类负荷主排水泵电动机的供电，通常将中央变电所洞室与水泵房建在一起；通常将中央变电所洞室与水泵房建在一起； (2)(2)地质条件好，顶、底板稳定，无淋水；地质条件好，顶、底板稳定，无淋水； (3)(3)变电所要求通风

59、良好，运输方便；变电所要求通风良好，运输方便； (4)(4)电缆进出线方便。电缆进出线方便。一般井下中央变电所的位置如图一般井下中央变电所的位置如图 4-14-1 所示。所示。图 4-1 井下中央变电所位置1 一主井；2 一副井；3 一中央变电所；4 一水泵房4.4 井下中央变电所主接线1主接线原则常见的主接线原则如下：常见的主接线原则如下：1)1) 高压电源进线与馈出线同时控制；高压电源进线与馈出线同时控制；2)2) 高压母线用单母线分段，两段母线之问设联络开关，正常时母线高压母线用单母线分段，两段母线之问设联络开关，正常时母线分列运行；分列运行；3)3) 一类负荷分别接于两段母线上，其它高

60、压负荷尽量均一类负荷分别接于两段母线上，其它高压负荷尽量均匀地分配在两段母线上；匀地分配在两段母线上；4)4) 高压电缆进线数目与母线段数相对应，高压电缆进线数目与母线段数相对应，并分别接于备段上。并分别接于备段上。2井下中央变电所主接线方式井下中央变电所，井下中央变电所，10kV10kV 高压电源进线为两条电缆，其接线方式高压电源进线为两条电缆，其接线方式如图如图 4-24-2 所示。所示。图 4-2 两台变压器低压侧有联络开关的接线方式 DW 一 DW80 型馈电开关灵北煤矿井下设计如图灵北煤矿井下设计如图 4-24-2，具有系统简单、可靠的特点。因，具有系统简单、可靠的特点。因为下井电缆