矿山供电教案

矿山供电教案第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一供电设计（设备选型）采区低压网络的有关规定变压器选择电缆的截面、芯数、长度回路短路电流计算、正常和启动电压损失校验开关整定第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下供电设备的特殊工作条件井下空气中含有易燃易爆的瓦斯和煤尘设备对地泄漏电流可能引爆电雷管井下空间狭窄人体易触电冒顶、片帮事故可损害电缆等电气设备井下的条件使设备易受潮有些硐室、巷道温度高，设备散热条件差采掘设备移动、启动频繁常产生短时过载为防出水事故，排水设备对供电要求高井下停电可导致水淹、瓦斯聚集……第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下供电的要求严格遵守煤炭部颁发的《煤矿安全规程》及《煤炭工业矿井设计规范》中有关的规定注意安全可靠、经济合理性第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一设计原则（1）在保证供电可靠的前提下，力求所拟图中使用的开关、电缆等设备最省。（2）尽可能由一台变压器向一个生产环节或工作面的机械供电，以便缩小事故所引起的停电范围。（3）对单电源进线的采区变电所，当其变压器不超过两台且无高压馈出线时，通常可不设电源断路器；而当其变压器超过两台并有高压馈出线时，则应设进线断路器。（4）在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时，应尽量采用双回路高压电源进线及两台或两台以上的变压器，使得当一回线路或一台变压器发生故障时，另一回线路或另一台变压器仍能保证工作面正常生产及排水供电。第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一设计原则（5）对第一类负荷为高压设备（如高压水泵）或变压器在四台以上（即采掘工作面较集中的盘区）的采区变电所，因其已处于能影响矿井安全的地位，故应按前述井下主要变电所的接线原则加以考虑。（6）变压器尽量采用分列运行。这是由于当采用并列运行时，线路对地电流的增加会对安全造成威胁；电网绝缘电阻的下降可使漏电继电器的运行条件恶化，在发生漏电事故时又会因一台检漏继电器控制两台变压器的馈电开关，而使停电范围加大，从而使可靠性降低之故。（7）一个开关只能控制一种用电设备，容量愈大的开关，应排得离电源愈近。第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一设计原则（8）为了防止采用局扇通风的工作面的沼气爆炸事故，根据《风电沼气闭锁系统技术规范》规定，对高沼气及沼气突出的矿井，局扇的供电系统应装设专用变压器、专用电缆、专用高低压开关配检漏继电器、以及因停风或因沼气超限均需切断掘进工作面的电源的闭锁系统。对低沼气矿井局扇，仅实行风电沼气闭锁。由于局扇独立于其它供电设备线路，故不受其它电气设备故障（如漏电，短路等）跳闸的影响。第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器选择与校验视在功率计算公式（见《手册》348页）式中：:所计算的电力负荷总的视在功率，kVA第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器选择与校验需用系数（取0.3~1），按以下两种情况计算：A：单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面B：自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压网络的设备选择计算井下高压电缆的选型与计算井下高压开关选择第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的选型与计算井下高压电缆的选型与敷设要求（参考《规程》）井下高压电缆的截面选择按允许持续电流选择截面按经济电流密度选择截面井下高压电缆的截面校验按短路时的热稳定性校验按正常负荷和发生事故时的电压损失校验第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的选型与计算固定敷设的动力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燃性橡胶电缆移动式和手持式设备应使用专用的不燃性橡胶电缆使用带有分相屏蔽的橡胶绝缘屏蔽电缆低压电缆严禁采用铝芯第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择下井主电缆的截面选择条件考虑一回停止供电时其它下井主电缆应满足最大涌水量时的需要：按允许持续电流选择考虑在正常涌水量，全部电缆投入运行时的需要：按经济电流密度选择校验地面变电所母线（或下井电抗器的负荷端）发生三相短路时的热稳定性校验正常负荷时的电压损失校验当一回路发生事故时的电压损失第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择供采区变电所及单台设备电缆的截面选择按允许持续电流选择：采区以最大持续负荷电流计算；单台设备以额定电流计算校验电缆首端（即馈出变电所母线）发生三相短路时的热稳定性校验正常负荷时的电压损失校验当一电缆发生事故时的电压损失第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按允许持续电流选择（同低压部分）：空气温度为25℃时电缆允许载流量，A：环境温度校正系数，25℃时取1，温度越高值越小，温度越低值越大：通过电缆的最大持续工作电流，A第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按经济电流密度选择（见《手册》下册P349）：通过电缆的最大持续工作电流，A：同时工作电缆的根数（不考虑损坏）：经济电流密度，A/mm2第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按经济电流密度选择（见《手册》下册P349）年最大负荷利用小时（h）经济电流密度（A/mm2）铜芯电缆铝芯电缆1000~30002.51.933000~50002.251.73≥500021.54第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按电缆短路时的热稳定性1）热稳定系数法，适用于纸绝缘电缆（见《手册》下册P350）：三相最大稳态短路电流，A：短路电流作用的假想时间，s：热稳定系数第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择假想时间t的选取：电力系统容量超过150MVA，瞬时动作的井下中央变电所井下可取0.25s地面馈出为0.5s时，井下中央变电所可取0.65s按电缆短路时的热稳定性1）热稳定系数法，适用于纸绝缘电缆（见《手册》下册P350）第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择导体种类铜铝电缆种类有中间接头油浸纸绝缘有中间接头油浸纸绝缘额定电压（KV）短路允许最高温度（℃）1202501202003~1093.415960.490按电缆短路时的热稳定性1）热稳定系数法，适用于纸绝缘电缆（见《手册》下册P350）第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按电缆短路时的热稳定性2）电缆的允许短路电流法，适用于交联聚乙烯电缆（见《手册》下册P350）线芯长期允许工作温度6~10KV电缆不得超过90℃35KV不得超过80℃（聚乙烯为70℃）线芯短期过载温度不得超过130℃，短期过载温度下运行时间全年不得超过100h线芯短路温度不得超过250℃（聚乙烯为130℃），持续时间最长不超过2s第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压电缆的截面选择按电缆的电压损失校验电缆截面（见《手册》下册P352）公式同低压部分电压损失不得超过10%计算应从地面变电所算起至采区变电所母线止第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一井下高压开关选择断流容量，MVA

：由高开保护的最大三相短路电流计算的短路容量应小于矿用高开的额定断流容量非矿用高开井下使用应取额定断流容量折半：工作电压，kV：三相最大稳态短路电流，kA第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一说明短路保护整定值过载保护整定值有的短路保护与过载有关，取倍数关系以下资料总结了目前所见到的所有的整定方式，但尚未完全总结出规律：同样的保护方式下，瞬时的、反时限的、感应式(GL)、电子式(DL)、微电脑控制等几种样式如何在程序中区别开来第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器短路保护1瞬时动作的过电流继电器短路保护（见《手册》下册952页并参考《细则》第13条）：可靠系数，1.2~1.4：其余电机额定电流之和，A：起动电流最大的电机的起动电流，A：电流互感器变流比：躲过变压器二次侧启动电流或变压器二次侧短路电流（见大柳塔），A第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器短路保护2过电流继电器速断保护：变压器二次侧最大三相短路电流，A过电流继电器短路保护的过电流速断倍数：对于Y/Y接线的变压器取1；对于Y/△接线的变压器取第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器短路保护2资料第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器短路保护灵敏度校验：变压器低压侧母线上的最小两相短路电流，A：对于Y/Y接线的变压器取1；对于Y/△接线的变压器取第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器过负荷保护1电子式的过电流继电器过负荷保护（见《细则》第14条）按变压器额定电流整定问题：是否需要除以变流比？是否也需要可靠系数、返回系数？：返回系数，一般为0.85：可靠系数，取1.05电磁式的过电流继电器过负荷保护（见《细则》第14条）按躲过变压器一次侧额定电流整定，动作时间为10~15s第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器过负荷保护2过负荷保护：可靠系数，1.2~1.4：电流互感器变流比：接线系数，Y/Y接线取1，Y/△接线取：返回系数GL-13~16取0.8，其余为0.85时限：第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一变压器过负荷保护2过负荷保护灵敏度第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一高压电动机短路保护瞬时动作、电子式的过电流继电器：电机的起动电流，A：电流互感器变流比灵敏度校验：可靠系数，1.2~1.4第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一高压电动机短路保护过电流继电器两端并联有分流器时：可靠系数：电机的额定电流，A：电流互感器变流比：分流器分流比灵敏度校验（见《手册》下册P955）第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一高压电动机过负荷保护GL型感应式与电子式继电器过负荷保护：接于两相电流时取1

接于两相电流差时取：可靠系数，一般取1.2：返回系数，GL-13~16取0.8，其余为0.85动作时间，一般取10~15s，公式：：电机的起动时间，s第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一高压电动机保护GL型感应式继电器短路保护：可靠系数