[毕业设计精品]采区变电所供电设计.doc

XXX 物理与机电工程学院 1 目录目录 前前 言言.3 设计原始资料设计原始资料.4 一、全矿概貌.4 二、采区资料.4 第一章第一章 采区变电所的变压器选择采区变电所的变压器选择.5 一、采区负荷计算.5 二、变压器容量计算.5 三、变压器的型号、容量、台数的确定.6 第二章第二章 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.7 一、采区变电所位置.7 二、工作面配电点的位置.7 第三章第三章 采区供电电缆的确定采区供电电缆的确定.8 一、拟定原则.8 二、按照采区供电系统的拟定原则确定供电系统图.8 第四章第四章 采区低压电缆的选择采区低压电缆的选择.10 一、电缆长度的确定.10 二、电缆型号的确定.10 三、电缆选择原则.10 四、低压电缆截面的选择.10 五、采区电缆热稳定校验.14 第五章第五章 采区高压电缆的选择采区高压电缆的选择.17 一、选择原则.17 二、选择步骤.17 第六章第六章 采区低压控制电器的选择采区低压控制电器的选择.19 一、电器选择按照下列一般原则进行.19 二、据已选定的电缆截面、长度来选择开关、起动器容量及整定计算.19 第七章第七章 低压保护装置的选择和整定低压保护装置的选择和整定.21 一、低压电网短路保护装置整定细则规定.21 二、保护装置的整定与校验.21 XXX 物理与机电工程学院 2 第八章第八章 高压配电箱的选择和整定高压配电箱的选择和整定.26 一、高压配电箱的选择原则.26 二、高压配电箱的选择.26 三、高压配电箱的整定和灵敏度的校验.27 第九章第九章 井下漏电保护装置的选择井下漏电保护装置的选择.28 一、井下漏电保护装置的作用.28 二、漏电保护装置的选择.28 三、井下检漏保护装置的整定.28 第十章第十章 井下保护接地系统井下保护接地系统.29 结束语结束语.31 参考文献参考文献.32 XXX 物理与机电工程学院 3 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， 我到了福建省天湖山能源实业有限公司天湖岩矿参加毕业实习。 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 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。 本次设计承李斌勋老师的指导及天湖岩矿机电副矿长林金强的大力支持，在此表 示深深的谢意！ 编者编者 20112011 年年 5 5 月月 XXX 物理与机电工程学院 4 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 600 万吨； 2、矿井生产能力：设计能力 12 万 t/年，实际数 11 万 t/年； 3、年工作日：300 天，日工作小时：14 小时； 4、矿井电压等级及供电情况：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： 工作面落煤经溜槽到 1T 矿车，由电瓶车运至井底车场，再由绞车提到+830 车场， 最后由电机车拉到地面。 5. 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。 6. 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。 XXX 物理与机电工程学院 5 第一章第一章 采区变电所的变压器选择采区变电所的变压器选择 一、采区负荷计算一、采区负荷计算 根据巷道、生产机械的布置情况，查煤矿井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 1-1 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MZ2-121.21279540.790.7952 回柱绞车YB3160M-41166014.5870.840.8852 喷浆机YB112M-446605.0830.50.800.851 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KGCA10-90/4016660210.750.883 二、变压器容量计算二、变压器容量计算 1.+830 水平绞车变电所变压器容量： ST1 =Pe1×Kx×Kc /cospj =111.2×0.4×1/0.6 =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 =Pe2×Kx×Kc/cospj =111.4×0.4×0.9/0.6 =66.84 KVA XXX 物理与机电工程学院 6 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； Pe24×6+11×2+1.2×2+16×3+4+11=111.4 kw 三、变压器的型号、容量、台数的确定三、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 12 变压器技术数据 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 (KVA) UdUrUx空载短路 RX 重量 （KG ） 参 考 价 格 /元 KS9- 100/6 6000 400/ 690 10041.453.732801450 0.0233/ 0.0690 0.0597/ 0.1775 2500 4 万 XXX 物理与机电工程学院 7 第二章第二章 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 一、采区变电所位置一、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。 二、工作面配电点的位置二、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； 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。 XXX 物理与机电工程学院 8 第三章第三章 采区供电电缆的确定采区供电电缆的确定 一、拟定原则一、拟定原则 采区供电电缆是根据采区机械设备配置图拟定，应符合安全、经济、操作灵活、 系统简单、保护完善、便于检修等项要求。 原则如下： 1）保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。 原则上一台起动器控制一台设备。 2）采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器 担负一个工作面用电设备。 3）变压器最好不并联运行。 4）采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上 山及顺槽输送机宜采用干线式供电。 5）配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关。 6）工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间 连接电缆的截面。 7）供电系统尽量减少回头供电。 8）低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实 行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有 掘进工作面的局扇机械装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）二闭锁 设施即风、电、沼气闭锁。 二、按照采区供电系统的拟定原则确定供电系统图二、按照采区供电系统的拟定原则确定供电系统图 采区变电所供电系统拟定图如附图 1 所示。 XXX 物理与机电工程学院 9 M MM MMMM M M M MMM XXX 物理与机电工程学院 10 附图 1 第四章第四章 采区低压电缆的选择采区低压电缆的选择 一、电缆长度的确定一、电缆长度的确定 根据采区平面布置图和采区剖面图可知：人行上山倾角为 25°。 以计算上山绞车的电缆长度为例： 从剖面图可知+825 采区变电所到+830 水平上山绞车硐室的距离为 50m。 考虑实际施工电缆垂度，取其长度为理论长度的 1.05 倍 则实际长度为：Ls=L×1.05=52.5 m，取 55 m. 同理 其他电缆长度亦可计算出来，如附图 1 所示。 二、电缆型号的确定二、电缆型号的确定 矿用电缆型号应符合煤矿安全规程规定，所有井下低压电缆匀采用 MY 型。 三、电缆选择原则三、电缆选择原则 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°，电缆芯线的时间温升决定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得超过它所允许的负荷电 流。 2） 、正常运行时，电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。为 保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的 95%，否则电动机等电气设 备将因电压过低而烧毁。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，容量最大的电动机起动时，因起动电流过大而造成电压损失也 最大。因此，必须校验大容量电动机起动大，是否能保证其他用电设备所必须的最 低电压。即进行起动条件校验。 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。采区常移动的橡 套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取时即可，不必进行其他 项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电流及起动条件进行校验。 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 稳定性均能满足其要求，因此可不必再进行短路时的热稳定校验。 四、低压电缆截面的选择四、低压电缆截面的选择 1.移动支线电缆截面 采区常移动的电缆支线的截面选择时考虑有足够的机械强度,根据经验按设 指表 2-23 初选支线电缆截面即可.具体如附图 1 所示。 2.干线电缆截面的选择： 由于干线线路长,电流大,电压损失是主要矛盾,所以干线电缆截面按电压损失 XXX 物理与机电工程学院 11 计算。 采区变电所供电拟定图如附图 1 所示。 (1) +755 水平岩巷掘进配电点 根据UZ值的取值原则,选取配电点中线路最长,电动机额定功率最大的支线 来计算。 1) .根据设指表 2-23,11KW 耙斗装岩机初选电缆为 MY 3×16+1×6 100m, 用负荷矩电压损失计算支线电缆电压损失： UZ% = Kf×Pe×LZ×K% =1×11×100×10-3×0.333 =0.366 式中： UZ%支线电缆中电压损失百分比； Kf负荷系数,取 Kf=1； Pe电动机额定功率,KW； LZ支线电缆实际长度,KM； K%千瓦公里负荷电压损失百分数, 查设指表 2-28,取 K%=0.333 UZ =UZ%×Ue/100 =0.366×660/100 =2.4 V 式中： UZ支线电缆中电压损失,V； 2) .变压器电压损失为： UB% =×(Ur%×cospj+Ux%×sinpj) = 0.67×(1.45×0.6+3.73×0.8) =2.58 式中：UB%变压器电压损失百分比； 变压器的负荷系数, =Stj1/Se=66.84/100=0.67； Se变压器额定容量,KVA； Stj1变压器二次侧实际负荷容量之和,KVA. Stj1=66.84 KVA； Ur%变压器额定负荷时电阻压降百分数, 查表 1-2,取 Ur%=1.45； Ux%变压器额定负荷时电抗压降百分数, 查表 1-2,取 Ux%=3.73； cospj加权平均功率因数, 查设指表 1-2,取 cospj =0.6, sinpj=0.8； UB =UB%×U2e/100=2.58×660/100=17.03 V XXX 物理与机电工程学院 12 3) .干线电缆允许电压损失为: Ugy =UY-UZ-UB =63-2.4-17.03 =43.57 V 式中：Ugy干线电缆中允许电压损失,V； UY允许电压损失,V, 查设指表 2-33, Ue=660V 时, UY=63V； UZ支线电缆中电压损失,V； UB变压器中电压损失,V； 4) .干线电缆截面确定 Agy = Kx×Pe×Lgy×103/(Ue×r×Ugy×pj) =0.7×39×650×103/(660×42.5×43.57×0.85) =17.1 mm2 式中： Agy干线电缆截面积, mm2； Kx需用系数，取 Kx=0.7； Pe干线电缆所带负荷额定功率之和,KW, Pe=4×2+11+4+16=39 KW； Lgy干线电缆实际长度,m； r电缆导体芯线的电导率, m/(·mm2)取 r=42.5·mm2； Ugy干线电缆中最大允许电压损失,V； pj加权平均效率,pj=（16×0.88+4×0.85+11×0.8+4×2×0.85） /39=0.85； 根据计算选择干线电缆为 MY 3×25 +1×10 650m (2)+775 水平采区配电点的干线电缆： 1) .支线电缆电压损失： UZ% = Kf×Pe×LZ×K% =1×11×150×10-3×0.211 XXX 物理与机电工程学院 13 =0.35 式中：K%查设指表 2-28,取 K%=0.211 UZ =UZ%×Ue/100 =0.35×660/100 =2.31 V 2) .干线电缆允许电压损失为： Ugy =UY-UZ-UB =63-2.31-17.03 =43.66 V 3) .干线电缆截面确定： Agy = Kx×Pe×Lgy×103/(Ue×r×Ugy×pj) =0.7×36.2×600×103/(660×42.5×43.66×0.87) =14.3 mm2 式中：Pe干线电缆所带负荷额定功率之和,KW, Pe=4×2+11+1.2+16=36.2 KW； pj 加权平均效率， pj=(4×2×0.85+11×0.885+1.2×0.795+16×0.88)/36.2=0.8 7 根据计算选择干线电缆为 MY 3×25+1×10 600m (3) +805 水平采区配电点的干线电缆： 由于+805 水平与+775 水平的设备完全相同，故两者的干线电缆允许电压损 失相同，均为 43.66 V. Agy = Kx×Pe×Lgy×103/(Ue×r×Ugy×pj) =0.7×36.2×520×103/(660×42.5×43.66×0.87) =12.4 mm2 根据计算选择干线电缆为 MY 3×25+1×10 520m XXX 物理与机电工程学院 14 (4) +830 绞车房供电计算图如图 4-1 所示。 图 4-1 +830 绞车房供电计算图 向 110KW 绞车供电的电缆截面的选择： 根据所选用 KS9-100/6 型变压器, 查表 1-2 得, Ur%=1.45,Ux%=3.73； 变压器的电压损失为： UT%=(ST/Se)×(Ur%×cospj+Ux%×sinpj) =(74.13/100)×(1.45×0.6+3.73×0.8) =2.86 UT =UT%×U2e/100 =2.86×400/100 =11.44 V 绞车支线电缆允许电压损失： Ugy=UY-UB=39-11.44=27.56 V 式中：UY 允许电压损失，V,查设指表 2- 33，Ue=380V 时UY =39 V. 绞车支线电缆截面确定： Agy = Kx×Pe×Lgy×103/(Ue×r×Ugy×pj) =0.7×110×55×103/(380×42.5×27.56×0.8) =11.9 mm2 根据计算选用 MY 3×50+1×16 55m 型电缆. 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 XXX 物理与机电工程学院 15 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 = ×660 1.2 2.5 =457.26V Error!Error! ReferenceReference sourcesource notnot found.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=Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given. 2.5。 2) . 起动时工作机械支路电缆中的电压损失： UZQ=（×IQ×LZ×cosQ×103）/（r×AZ） 3 =（×60.3×0.15×0.55×103）/(42.5×25) 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=IeQ×UQmin/Ue=87×457.26/660=60.3A； 式中: IeQ 电动机在额定电压下的起动电流,A； UQmin 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=（×IgQ×Lg×cosgQ×103）/（r×Ag） 3 =(×102.7×0.6×0.57×103)/(42.5×25) 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 =(IQ×cosQ+Ii×cospj)/IgQ =(60.3×0.55+42.2×0.6)/102.7 =0.57 XXX 物理与机电工程学院 16 IgQ干线电缆中实际实际起动电流,A； IgQ= (IQ × cosQ + Ii × cospj)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/（×Ue×pj×cospj） 3 =（25.2×103）/(×660×0.87×0.6) 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)×(1.45×0.57+3.73×0.82) =3.53 UBQ =UBQ%×UBe/100 =690×3.53/100 =24.36 V 式中: 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 600.23/660×100%=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。 XXX 物理与机电工程学院 17 第五章第五章 采区高压电缆的选择采区高压电缆的选择 一、选择原则一、选择原则 1、按经济电流密度计算选定电缆截面，对于输送容量较大，年最大负荷利用的小时数 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 选定短路点。井下主变电所馈出线的最小截面，如果采用的铝芯电缆时，应该不小于 50mm2 。 4、按正常负荷及有一条井下电缆发生故障时，分别校验电缆的电缆的电压损失。 5、固定敷设的高压电缆型号按以下原则确定： 1）在立井井筒或倾角 45°及其以上的井筒内，应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，钢丝铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢丝铠装铅包纸绝缘 电缆。 2）在水平巷道或倾角 45°以下的井巷内，采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢带 铠装聚氯乙稀绝缘电缆或钢带铠装铅包纸绝缘电缆。 3）在进风斜井，井底车场及其附近，主变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铅 芯电缆，其它地点必须采用铜芯电缆。 6、移动变电站应采用监视型屏蔽橡胶电缆。 二、选择步骤二、选择步骤 1、按经济电流密度选择电缆截面: A1=In/nJ =7.2/1×2.25 =3.2 mm2 式中： A电缆的计算截面, mm2； In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB1/(×Ue) =74.13/( ×6) 33 =7.2A； XXX 物理与机电工程学院 18 n同时工作的电缆根数，n=1； J经济电流密度，A/mm2,见设指表 2-18，铜芯电缆取 J=2.25 A/mm2； A2 =In/nJ =6.43/1×2.25 =2.86 mm2 式中：In电缆中正常负荷时持续电流，In=SB2/(×Ue) =66.84/( ×6) 33 =6.43 A； 由设指表 2-9 查取电缆型号为：MYJV22-6000 3×35 1000m 2、校验方法： （1） 、按持续允许电流校验电缆截面： KIP=(60.345 180.9)AIa=7.2A 式中： IP环境温度为 25 度时电缆允许载流量,A,由设指表 2-8 查取 IP=135； K环境温度不同时载流量的校正系数,由设指表 2-6 查取： 0.447K1.34； Ia持续工作电流, Ia= SB1/(×Ue) =74.13/(×6) =7.2A ； 33 KIp =(60.345 180.9)AIa,符合要求。 （2）电缆短路时的热稳定条件检验电缆截面,取短路点在电缆首端,取井下主变 电所容量为 50MVA,则 Id（3） = Sd/(×Up) 3 =(50×103)/( ×6.3) 3 =4582.1 A Amin = (Id（3）×)/C tj =(4582.1×)/159 0.25 =14.41mm27 ， 符合要求。 式中：Id(2) 被保护线路末端最小两相短路电流，A； 7灵敏度系数，可参考工矿企业供电设计指导书表 3-39； Idz所选熔体的额定电流，A。 XXX 物理与机电工程学院 24 其余各开关短路点、短路电流及灵敏度校验，如附图 2 和表 7-1 所示。 XXX 物理与机电工程学院 25 附图 2 M MM MMMM M M M MMM XXX 物理与机电工程学院 26 表 7-1 供电系统中各点短路电流值及灵敏度校验表 短路点两相短路电流（A）开关保护整定值（A）灵敏系数 B1 2595 B2 1623 G1538 继电器 100A 5.361.5 G2572 继电器 100A 5.721.5 G3636 继电器 100A 6.361.5 Z12192 继电器 200A 10.961.5 Z2161.68 熔断器 15A 10.784 Z3490.26 熔断器 20A 24.517 Z4348.24 熔断器 20A 17.417 Z5525.11 熔断器 40A 13.137 Z6580.47 熔断器 60A 9.677 Z767.43 熔断器 15A 4.504 Z8497 熔断器 60A 8.287 Z9420.75 熔断器 20A 21.047 Z10453.04 熔断器 40A 11.337 Z11315.49 熔断器 20A 15.777 Z12428.59 熔断器 20A 21.437 Z13450.44 熔断器 20A 22.527 Z14327.34 熔断器 20A 16.377 Z15480.08 熔断器 40A 127 Z16526.24 熔断器 60A 8.777 Z1763.36 熔断器 15A 4.224 XXX 物理与机电工程学院 27 第八章第八章 高压配电箱的选择和整定高压配电箱的选择和整定 一、高压配电箱的选择原则一、高压配电箱的选择原则 1、配电装置的额定电压应符合井下高压网络的额定电压等级。 2、配电装置的额定开断电流应不小于其母线上的三相短路电流。 3、配电装置的额定电流应不小于所控设备的额定电流。 4、动作稳定性应满足母线上最大三相短路电流的要求。 二、高压配电箱的选择二、高压配电箱的选择 1、T1负荷长期工作电流： In=Sn/(×Ue) 3 =74.13/(×6) 3 =7.13 A UseUx=6kv IseIg=7.13A SseSd(3)=50MVA 式中： Sn受控制负荷的计算容量，KVA Ue电网额定电压，KV Use高压开关额定电压，KV Ise高压开关额定电流，KA Sse 高压开关铭牌上标示的额定断流容量，KVA 根据以上这些计算结果，按煤矿安全规程的规定选用，查设指表 2-62， 选择高压配电箱型号为 PB3-6GA，其技术数据如表 8-1 所示。 2、T2负荷长期工作电流： In=Sn/(×Ue) 3 =66.84/(×6) 3 =6.43 A UseUx=6kv IseIg=10.37A SseSd(3)=50MVA 根据以上这些计算结果，按煤矿安全规程的规定选用，查设指表 2-62，选择 高压配电箱型号为 PB3-6GA，其技术数据如表 8-1 所示。 表 8-1 高压配电箱技术数据表 极限通过电流 （KVA） 型号 额定电压 （KV） 最高工作 电压 （KV） 额定电流 （A） 断流容量 （MVA） 额定断流电 流（KA） 峰值有效值 10S 热稳 定电流 （KA） PB3-6 GA66.920201.924.812.780.50 XXX 物理与机电工程学院 28 三、高压配电箱的整定和灵敏度的校验三、高压配电箱的整定和灵敏度的校验 1、T1的整定 Idz =(1.21.4) ×（IQD +Ie）/(KT×Ki) =1.3×(660+2.4)/(9.1×10) =9.46 A 查设指表 2-83，取 Idz=10A； 式中： Ki电流互感器的变流比，Ki=50/5=10； 1.21.4可靠系数； KT变压比，KT=6300/690=9.1。 灵敏度校验： Id(2)= 2299A Km = Id(2)/(KT×Ki×Idz) =2299/(9.1×10×10) =2.531.5 符合要求。 2、T2的整定 Idz=(1.21.4) ×（IQD +Ie）/(KT×Ki) =1.3×(37.95+49.2)/(9.1 ×10) =1.25 A 查设指表 2-83，取 Idz=5A 灵敏度校验： Id(2)= 3750A Km = Id(2)/(KT×Ki×Idz) =3750/(9.1×10×5) =8.241.5 符合要求。 XXX 物理与机电工程学院 29 第九章第九章 井下漏电保护装置的选择井下漏电保护装置的选择 一、井下漏电保护装置的作用一、井下漏电保护装置的作用 1、工作电表经常监视电网的绝缘电阻，以便进行预防性维修。 2、接地绝缘电阻降低到危险值或人触及一相导体，或电网一相接地时，能很快的 使自动开关跳闸，切断电源，防止触电或漏电事故。 3、当人触及电网一相时，可以补偿人身的电容电流，从而减少通过人体的电流， 降低触电危险性。当电网一相接地时，也可以减少接地故障电流，防止瓦斯、煤层爆 炸。 二、漏电保护装置的选择二、漏电保护装置的选择 由于选用 KBZ 型馈电开关，其自带漏电保护，无需再外设检漏继电器。 三、井下检漏保护装置的整定三、井下检漏保护装置的整定 检漏继电器动作电阻值，是根据保护人身触电的安全确定的。人触电安全电 流规定为 30mA，在不考虑电网电容情况下，通过人体的电流根据下式计算，即 In3Uq/3Rn+r 在给定电网电压下，人体电流 30mA 计算，则可确定出允许的电网最低对地绝 缘电阻值 rmin，以井下 660V 电网为例计算如下： rmin=(3×UQ/In)-3×Rn =3×(660/)/30×103-3×1000 3 =35000 计算检漏继电器的动作电阻值 Rdz时，应考虑三相电网对地绝缘电阻值时并联 通路，其整定值为： Rdz= rmin/3 =35000/3 =11700 井下低压电网的最低允许对地电阻值及简漏继电器的动作值如表 9-1 所示。 表 9-1（对地电阻值及简漏继电器的动作值） 电压 （V） 每相允许最 低电阻值 （K） 动作电阻计 算值 （K） 动作电阻整 定值 （K） 漏电闭锁动作 电阻值 （K） 1274.31.431.1 38010.23.43.57 6603511.71122 114063212040 保护 660V 电网： 单相接地漏电电阻：RZ(单)=11 K 两相接地漏电电阻：RZ(两)=22 K 三相接地漏电电阻：RZ(三)=33 K XXX 物理与机电工程学院 30 第十章第十章 井下保护接地系统井下保护接地系统 井下接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组 成。 所谓保护接地，就是用导体将电气设备正常不带电的金属部分与接地体连接起来， 它是预防人体触电的一项重要措施。 若没有保护接地，一旦电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体与外壳相碰时，人 若触及带电金属外壳，则其它两相对地电容电流全部流过人体，造成人身触电事故。 有了保护接地，人体触及带电外壳时，电容电流通过的路径是接地装置和人体形 成的并联电路，达到分流作用，使流过人体的电流大大减小。 井下各种电气设备虽然都装了单独接地体，但当人体触及带电外壳时，并不能消 除触电的危险。为防止不同的电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险，就必须采取 共同接地线，不同相同时接地时会在共同的接地线上形成较大的短路电流 ，使短路保 护可靠动作，切断电源。 煤矿安全规程规定：矿井总接地网要定期测定。 井下保护接地系统图如附图 3 所示。 XXX 物理与机电工程学院 31 附图 3 XXX 物理与机电工程学院 32 结束语结束语 本设计是根据天湖山能源公司天湖岩矿新一采区现场的实际情况，对采区供电系 统进行设计。设计主要包括了采区负荷计算、供电系统的确定，采区高低压电缆的选 择和电气设备的选择与整定，该采区设计充分做到了安全、可靠、经济、合理，满足 现场生产的需要，此设计得到矿里机电副矿长林金强的肯定。 通过设计让我对矿山供电系统有了更加深入的了解，让我学会应用煤矿供电理论 知识具体解决井下供电的技术问题，让我能熟练的查阅技术资料和各种文献，培养了 设备的负荷计算、选型及绘图能力，掌握了采区的设计步骤及采区设备的选型、整定 及校验，掌握了井下的技术经济政策及矿井安全的基本知识，让我增强了事业心和责 任感，树立了为煤炭事业服务的专业思想，对我以后走向工作岗位，有很大的帮助， 今后还要掌握更多更好更全面的矿山专业知识，才能更好的为矿山服务。 XXX 物理与机电工程学院 33 参考文献参考文献 1 邢邦圣，机械制图与计算机绘图，北京：化学工业出版社，2008 2 李树伟，矿山供电，徐州：中国矿业大学出版社，2006 3 佟熙田、雷芳清，煤矿井下供电设计