煤礦采區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計

1、陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7/6/2021 7/6/2021陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文班級：電氣081學(xué)號：080433141指導(dǎo)老師：姓名：摘要 采區(qū)變電所是采區(qū)供電的中心,它主要任務(wù)是將井下中央變電所送來的高壓電能變成低壓電能,配送到采掘工作面及附近用電設(shè)備采區(qū)變電所的基本組成:高壓配電箱,礦用變壓器高低壓隔爆饋電開關(guān)和移動變電站.本次設(shè)計的是采區(qū)變電所及采掘工作面位置的確定,負荷的統(tǒng)計,變壓器型號,容量和臺數(shù)的選擇.斷路電流的計算,高低壓電纜的選擇,高低壓開關(guān)和繼電保護裝置的選擇.最后來設(shè)計整個采區(qū)的供電系統(tǒng). 關(guān)鍵詞:供電系統(tǒng) 移動變電站 電纜電纜采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計的概述采區(qū)供電系統(tǒng)

2、設(shè)計的目的,要求及任務(wù) 采區(qū)供電是整個井下供電系統(tǒng)的重要組成部分.同時是井下采煤機械化,電氣化的物質(zhì)基礎(chǔ),它對整個采區(qū)的正常生產(chǎn)和安全影響極大.因此,正確的進行采區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計是十分必要的.采區(qū)供電設(shè)計的目的 采區(qū)供電設(shè)計的目的是應(yīng)用煤礦系統(tǒng)具體的理論知識來解決井下供電的技術(shù)問題.使我們學(xué)會查閱資料和各種參考文獻的方法.培養(yǎng)計算數(shù)據(jù),繪制圖表,編算資料的能力.并掌握井下供電設(shè)計的技術(shù),經(jīng)濟政策及安全規(guī)程的規(guī)定,完成井下寫計供電設(shè)計的內(nèi)容.對井下采區(qū)供電設(shè)計的基本要求 設(shè)計要符合和設(shè)計遵循煤礦工業(yè)建設(shè)的方針政策,在保證供電安全可靠的基礎(chǔ)上進行技術(shù),經(jīng)濟比較,選擇最佳方案.設(shè)備選型時,應(yīng)采用成套

3、設(shè)備,盡量采用新技術(shù)新產(chǎn)品,國產(chǎn)設(shè)備,應(yīng)積極采取措施,減少電能損耗,節(jié)約能源.設(shè)計質(zhì)量確保技術(shù)的先進性,經(jīng)濟的合理性,安全的適應(yīng)性.一、供電的重要性及基本要求（一）井下特殊的環(huán)境（二）煤礦企業(yè)對供電的基本要求1、供電可靠：1）要求供電不間斷。2）對重要負荷供電應(yīng)絕對可靠：如主排水泵、副井提升機等。3）采用雙回獨立線路供電。2、供電安全：（1）供電安全就是包括人身和設(shè)備安全。（2）我們依煤礦安全規(guī)程和有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，進行工作，確保供電安全。3、供電質(zhì)量（1）要求用電設(shè)備在額定參數(shù)下運行，因為此時性能最好。（2）反映供電質(zhì)量指標(biāo)主要有兩個：頻率和電壓。頻率50hz，要求偏差小于0.5hz，即額定

4、頻率的1%，一般由發(fā)電廠決定。電壓，各種電氣設(shè)備要求電壓偏差也不一樣，一般工作情況下電動機允許電壓偏差5%，過高或過低都有燒壞電動機的可能。供電經(jīng)濟：在保證供電安全、可靠，質(zhì)量的前提下（）盡量降低基本建設(shè)投資。（）盡可能降低設(shè)備、材料、有色金屬的消耗。（）盡量降低電能消耗和維修費用等。設(shè)計資料的收集 一、采區(qū)供電設(shè)計所需原始資料 在進行采區(qū)供電設(shè)計時，必須首先收集以下原始資料，作為設(shè)計的依據(jù)。 1礦井的瓦斯等級，采區(qū)煤層走向、傾角，煤層厚度、煤質(zhì)硬度、頂?shù)装迩闆r、支護方式。 2采區(qū)巷道布置，采區(qū)區(qū)段數(shù)目、區(qū)段長度、走向長度、采煤工作面長度，采煤工作面數(shù)目，巷道斷面尺寸。 3采煤方法，煤、矸、材

5、料的運輸方式，通風(fēng)方式。 4采區(qū)機械設(shè)備的布置；各用電設(shè)備的詳細技術(shù)特征。 5電源情況。了解采區(qū)附近現(xiàn)有變電所及中央變電所的分布情況，供電能力及高壓母線上的短路容量等情況。6采區(qū)年產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年工作時數(shù)，電氣設(shè)備的價格、當(dāng)?shù)仉妰r、硐室開拓費用、職工人數(shù)及平均工資等資料。進行采區(qū)供電設(shè)計時所需原始資料一般由指導(dǎo)教師提供 二、采區(qū)供電設(shè)計所需參考資料 、煤礦電工手冊第二分冊下、煤礦井下檢漏繼電器安裝、運行、維護與檢修細則、各類有關(guān)的電氣設(shè)備產(chǎn)品樣本、各類供電教材。采區(qū)變電所及配電點位置的確定 一、采區(qū)變電所位置的確定 (1)盡量位于負荷中心，以減少低壓線路長度和電壓損失，保證采區(qū)設(shè)備的供電質(zhì)量。

6、 (2)每個采區(qū)最好只設(shè)一個變電所，對整個采區(qū)和掘進工作面供電，并且盡量不遷移或少遷移變電所，減少變電所硐室的開拓費用。如一個變電所不能滿足要求時，可在下一區(qū)段增設(shè)變電所，初期向掘進供電，后期向回采供電。 (3)變電所內(nèi)要求通風(fēng)良好，溫度不得超過附近巷道溫度5。 (4)設(shè)備運輸要方便，便于電纜進出，地質(zhì)條件好，頂?shù)装宸€(wěn)定，無淋水。 分析上述四項要求可見，后兩個要求容易滿足，但前兩個要求相互矛盾因此，在確定采區(qū)變電所的位置時，應(yīng)全面分析，綜合考慮。一般先根據(jù)后兩個要求確定變電所的位置范圍，然后再根據(jù)前兩個要求確定變電所的位置。在確定變電所的位置時，一般要列出幾種可行方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選

7、用。方案比較應(yīng)列表表示。 按后兩個要求確定采區(qū)變電所的位置時，可根據(jù)下列原則確定： (1)采區(qū)變電所的位置一般設(shè)在上(下)山的運輸斜巷和軌道斜巷的橫貫內(nèi)，或在甩車場附近的巷道內(nèi)。當(dāng)采用礦用一般型變壓器時，不得設(shè)在回風(fēng)巷或工作面進風(fēng)順槽內(nèi)。 (2)在多煤層的采區(qū)中，各分層是否分別設(shè)置或集中設(shè)置變電所，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后決定。 (3)當(dāng)附近變電所不能滿足大巷掘進供電要求時，可利用大巷橫貫巷道設(shè)置掘進變電所。如大巷為單巷而無橫貫巷道利用時，可采用移動變電站。 二、移動變電站位置的確定 1，采用移動變電站供電的條件 隨著采掘機械化的發(fā)展，工作面的電氣設(shè)備多、容量大，工作面走向長，如仍采用固定的采區(qū)變

8、電所供電，既不經(jīng)濟，又滿足不了電壓質(zhì)量的要求。因此，屬下列情況的采區(qū)供電宜采用移動變電站： (1)綜采工作面的供電。 (2)普采工作面由采區(qū)固定變電所供電困難或不經(jīng)濟時。 (3)大巷單巷掘進附近無變電所可利用時。 2移動變電站位置的確定 移動變電站的位置一般按下列原則確定： (1)向回采工作面供電的移動變電站位置，一般設(shè)在距工作面100 m150 m的巷道中。 (2)當(dāng)下一個工作面尚未開采，而其回風(fēng)巷已經(jīng)掘進完畢，可將上工作面的移動變電站設(shè)置在下一個工作面的回風(fēng)巷內(nèi)，經(jīng)過聯(lián)絡(luò)巷、運輸巷向上工作面供電。 (3)低瓦斯礦井的回采工作面移動變電站，可設(shè)置在該回采工作面的回風(fēng)巷內(nèi)。 三、工作面配電點位

9、置的確定 (1)回采工作面配電點一般設(shè)在距工作面50m-70m處的巷道中。 (2)掘進工作面配電點距掘進頭80m-100m，一般配電點至掘進設(shè)備的電纜長度以不超過100m為宜。 (3)在電纜分叉點應(yīng)設(shè)有配電點，此配電點在巷道交匯處附近。 (4)壓入式局部扇風(fēng)機和啟動裝置必須安裝在進風(fēng)巷道中，距回風(fēng)口不得小于10m。采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定 一、井下電壓等級的確定 井下各級配電電壓和各種電氣設(shè)備的額定屯壓等級應(yīng)符合下列要求： (1)高壓不應(yīng)超過10kv，一般為6kv。(2)低壓不應(yīng)超過1140v。炮采工作面一般采用660v，高檔普采和綜采根據(jù)具體情況和采用的機械設(shè)備可采用660v或1140v。井低車場

10、一般采用660v。手持電氣設(shè)備、固定照明采用127v，亦可采用220v。二、采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定高壓供電系統(tǒng)的擬定1)電源回路數(shù)的確定供綜合機械化采煤的采區(qū)變電所及有下山排水設(shè)備的采區(qū)變電所,應(yīng)采用雙電源進線。一般的采區(qū)變電所,應(yīng)采用單電源進線。 2)高壓開關(guān)的配置 (1)單電源進線的采區(qū)變電所，當(dāng)變壓器不超過兩臺且無高壓出線時，可不設(shè)電源進線開關(guān)；當(dāng)變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應(yīng)設(shè)置進線開關(guān)。(2)雙電源進線的采區(qū)變電所，應(yīng)設(shè)置電源進線開關(guān)。當(dāng)其經(jīng)常為一回路供電，一回路備用時，母線可不分段；當(dāng)兩回路電源同時供電時，母線應(yīng)分段并設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常分列運行。 (3)采區(qū)變電所的高壓饋出線，宜用專用

11、的開關(guān)柜。 2. 低壓供電系統(tǒng)的擬定 在擬定供電系統(tǒng)時，應(yīng)將采區(qū)內(nèi)的用電設(shè)備按電壓等級、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和安裝地點分組，各組盡量分開供電。在用電設(shè)備分組時，還應(yīng)考慮到各組用電負荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設(shè)的路線。各組用電負荷不能過大，以保證受電端的電壓質(zhì)量。巷道有分叉點時，應(yīng)裝有開關(guān)或電纜接線盒。確定電纜的敷設(shè)路線時，應(yīng)注意回采工作面(機采除外)、軌道上下山等處不應(yīng)敷設(shè)電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴(yán)禁敷設(shè)電纜。 在具體擬定供電系統(tǒng)時還應(yīng)考慮以下原則： (1)在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的開關(guān)、啟動器和電纜等設(shè)備最少。 (2)原則上一臺啟動器只控制一臺設(shè)備。 (3)當(dāng)采區(qū)變電所的動力變壓器

12、多于一臺時，應(yīng)合理分配變壓器的負荷，原則上一臺變壓器負擔(dān)一個工作面的用電設(shè)備。 (4)變壓器最好不并聯(lián)運行。 (5)由工作面配電點到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電，上山及順槽的輸送機宜采用干線式供電。 (6)供電線路應(yīng)走最短的路線，并盡量避免回頭供電。 (7)如配電點距電源供電點較近或啟動器數(shù)量少于三臺時，一般不設(shè)配電點進線自動饋電開關(guān)。 (8)大容量設(shè)備的啟動器應(yīng)靠近配電點的進線端，以減小啟動器間電纜的截面。 (9)低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風(fēng)機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或采用掘進與采煤工作面分開供電。 (10)瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中

13、，掘進工作面的局部通風(fēng)機都應(yīng)實行三專(專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路)供電。 (11)局部通風(fēng)機與掘進工作面的電氣設(shè)備，必須裝有風(fēng)電閉鎖裝置。瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中的所有掘進工作面應(yīng)裝設(shè)兩閉鎖(風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖)設(shè)施。因此，為了實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖，在掘進工作面的供電線路上應(yīng)設(shè)一臺閉鎖用的磁力啟動器。 (12)局部通風(fēng)機無論在工作面或交接班時，都不準(zhǔn)停風(fēng)。因此要在專用變壓器與采區(qū)變電所內(nèi)其他任意一臺變壓器之間加設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時斷開，在試驗局部通風(fēng)機線路的漏電保護時，合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，以防局部通風(fēng)機停電。 (13)采區(qū)變電所、上山絞車房、裝車站及綜采工作面應(yīng)設(shè)照明

14、燈。 井下中央變電所、采區(qū)變屯所的電源進線以及變電所的供配電系統(tǒng)，當(dāng)有多種可行方案時，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選擇。供電方案確定后，應(yīng)畫出供電系統(tǒng)草圖，并在圖上標(biāo)出開關(guān)、啟動器、變壓器的設(shè)置情和電纜所帶設(shè)備的名稱、功率和電纜的長度等。負荷計算負荷計算是為電氣設(shè)備、輸電導(dǎo)線選擇，繼電保護裝置整定提供重要的計算依據(jù)。一、用電設(shè)備功率的確定1、長時連續(xù)工作制用電設(shè)備：（補：解釋：熱平衡、30分鐘、導(dǎo)體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為（34），為發(fā)熱時間常數(shù)。 10min。（34）大約就是30min。）銘牌值。舉例：礦山通風(fēng)機、壓風(fēng)機、照明燈負荷功率：等于銘牌下的額定功率2、短時工作制用電設(shè)備：（補：

15、解釋：運行時間短，停歇時間長。）容量小可不考慮；容量大的適當(dāng)考慮。舉例：絞車、電動車負荷性質(zhì)3、斷續(xù)周期工作制用電設(shè)備：*（1）斷續(xù)周期工作制：周期性地時而工作，時而停歇，如此反復(fù)運行，工作周期一般不超過10分鐘。（2）舉例:吊車、電焊機。* （3）負荷持續(xù)率：為一個工作周期內(nèi)時間與工作周期的百分比,用“”,即。*（4）斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌功率）pn，是對應(yīng)于某一標(biāo)準(zhǔn)負荷持續(xù)率n的。 電焊機：二、需用系數(shù)法計算負荷需用系數(shù)：用電設(shè)備的實際負荷總?cè)萘颗c其額定總?cè)萘康陌俜直戎?。同時系數(shù)、負荷系數(shù)、線路效率、設(shè)備效率。1、單臺用電設(shè)備的需用系數(shù)： 2、成組用電設(shè)備的需用系數(shù)： 加權(quán)平均

16、效率3、單臺用電設(shè)備的計算負荷 4、成組用電設(shè)備的計算負荷 煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù) 用電設(shè)備名稱需用系數(shù)kd功率因數(shù)cos備注壓風(fēng)機房主電動機0.8 0.85 0.8 0.85 同步機時一般cos為0.9超前斜井膠帶提升機0.750.7地面綜合運輸0.70.7絞車房輔助設(shè)備0.70.7主、副井提升輔助設(shè)備0.70.7扇風(fēng)機輔助設(shè)備0.50.7空氣壓縮機輔助設(shè)備0.750.8空氣加熱房0.750.80.8機修廠0.350.400.60.65支柱加工廠0.40.50.65煤樣室0.40.50.6化驗室0.50.60.8礦燈房0.70

17、.7變電所所用電0.70.7地面建筑內(nèi)部照明0.851高壓水銀燈與日光燈cos取0.6工業(yè)廣場外部區(qū)間照明0.91主通風(fēng)機房輔助電動機0.350.50.7多臺風(fēng)門絞車不同時工作污水泵站0.70.75架空索道0.60.7排礦系統(tǒng)0.650.75副井井口0.50.6臟煤處理系統(tǒng)0.60.7地面小負荷0.650.7采區(qū)無機組緩傾斜工作面0.40.60.6綜采工作面cos取0.7；有掘進機時kd=0.5；cos=0.60.7有機組緩傾斜工作面0.60.750.60.7急緩傾斜工作面0.60.650.60.7煤巷掘進工作面0.30.40.6井下運輸架線式電機車0.40.70.9日光燈cos=0.6蓄電池

18、電機車0.80.9輸送機和絞車0.60.70.7井下照明11*三、單相用電設(shè)備的計算負荷負荷盡量對稱；單相設(shè)備總?cè)萘?5%按三相平衡負荷。*1、如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。*2、確定計算負荷的目的：選擇設(shè)備和線路。*3、計算負荷：最大負荷相有功負荷的3倍作為等效三相有功負荷，以滿足安全運行的要求。、單相設(shè)備接于相電壓時的負荷計算計算負荷：最大負荷相的計算負荷的3倍作為等效三相計算負荷，以滿足安全運行的要求。、單相設(shè)備接于線電壓時的負荷計算計算負荷：最大負荷線的計算負荷的倍作為等效三相計算負荷，以滿足安全運行的要求。、

19、單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時的負荷計算1）步驟：（1） 線相折算。（2）各相相加。（3）最大相乘以3。四、變電所總負荷的計算計算原則：、按逐級計算法確定計算負荷：末首?？紤]同時系數(shù)、線路損耗、變壓器損耗。、分組原則：按生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設(shè)置地點分。、分組計算：負荷系數(shù)原則按需用系數(shù)法確定計算負荷總?cè)萘?、需用系?shù) 小結(jié)： 1電設(shè)備容量的確定,長時、短時斷續(xù)工作周期設(shè)備2 需用系數(shù)法:定義、用電設(shè)備的負荷計算.3變電所總負荷的計算:統(tǒng)計原則,函數(shù)計算原則,分組原則,最大負荷計算原則 功率因數(shù)的提高本課主要講提高功率因數(shù)的目的、意義及方法，并聯(lián)補償電容器的選擇及接線方法。一、提高功率因數(shù)的意義 1、提高

20、電力系統(tǒng)的供電能力2、減少供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量。3、降低供電網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗。4、降低企業(yè)產(chǎn)品的成本電費的收取方法：“兩部電價制”：基本電價、電度電價（包括調(diào)整電價）。cos大于等于0.9 獎，低于此值罰。二、提高功率因數(shù)的方法1、提高負荷的自然功率因數(shù)：1選、2調(diào)、3換。1）選：正確的選擇、合理的使用電動機和變壓器，在條件允許的條件下，盡量選擇鼠籠型電動機。避免：空載、輕載運行。2）調(diào)：合理選擇變壓器的容量，盡量空載、輕載運行。3）換：更換設(shè)備為節(jié)能設(shè)備，對大容量，長時工作的礦井通風(fēng)機采用同步電動機，使其工作在過激狀態(tài)。2、人工補償提高功率因數(shù)引入：當(dāng)cos0.9時，采用人工補

21、償法來提高功率因數(shù)，廣泛采用并聯(lián)電容器進行補償。三、電容器的選擇1、電容器無功容量的計算 圖21qc=pi(tananttanac)2、電容器（柜）臺數(shù)的確定需電容器臺數(shù)：式2-10：每相所需電容器臺數(shù)：取其相等或稍大的偶數(shù)，因為變電所采用單母線分段式結(jié)線。3、電容器的補償方式和聯(lián)接方式1）電容器的補償方式（1）單獨就地補償方式：接線、優(yōu)缺點、適用對象。（2）分散補償方式：接線、優(yōu)缺點、適用對象。（3）集中補償方式：接線、優(yōu)缺點、適用對象：610kv 大中型煤礦主要補償方式，如：平煤各礦2）電容器的聯(lián)接方式三角形接法：優(yōu)缺點星形接法：優(yōu)缺點或y（雙y） 優(yōu)選，因為容量為y的1/3且電壓低，放電

22、1分鐘，殘壓50v以下。1000v以上的電容器應(yīng)采用電壓互感器放電。電容器放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)，以免放電回路斷開，危及人身安全。變壓器的選擇 一、變電所主變壓器的選擇1、主變壓器臺數(shù)的確定1）具有一類負荷的變電所：兩臺： 礦山負荷的80% 2）只有二、三類負荷的變電所：兩臺或1臺（備用電源）。3)變電所主變壓器容量的確定 兩臺變壓器同時工作： 式2-11兩臺，一臺工作，一臺備用。 式2-12 1變壓器型號的確定 在確定變壓器型號時，應(yīng)考慮變壓器的使用場所、電壓等級和容量等級，還應(yīng)考慮巷道斷面、運輸條件、備品配件來源等因素。一般在變電硐室內(nèi)的動力變壓器，選擇礦用一般型油浸變壓器；在采煤

23、工作面順槽及掘進巷道內(nèi)，應(yīng)選擇隔爆型干式動力變壓器或移動變電站。為了供電的經(jīng)濟性，應(yīng)盡量選用低損耗變壓器。常用低損耗礦用變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)見教材 2變壓器臺數(shù)的確定 在確定變壓器的臺數(shù)時，應(yīng)根據(jù)巷道斷面、運輸條件和低壓總饋電開關(guān)的額定電流綜合考慮。 1)采區(qū)變電所變壓器臺數(shù)的確定 對采區(qū)變電所一臺變壓器滿足要求時盡量選一臺。如需采用多臺變壓器時，最好不采用幾個工作面共用一臺變壓器的供電方式。如采區(qū)變電所的供電負荷中有一類負荷，變壓器的臺數(shù)不得少于兩臺，當(dāng)一臺停止運行時，其余變壓器應(yīng)保證低壓一類負荷用電。 此外，在確定變壓器的臺數(shù)時，還應(yīng)考慮變壓器的電壓等級、局部通風(fēng)機使用專用變壓器，掘進工作面和

24、采煤工作面盡量分開供電等問題(在擬定供電系統(tǒng)時統(tǒng)籌考慮)。 3。變壓器容量的選擇 當(dāng)在變壓器低壓側(cè)進行了無功功率補償后，變壓器的容量應(yīng)按補償后的視在容量選擇。 1)采區(qū)變電所變壓器容量的選擇 根據(jù)已擬定的供電系統(tǒng)，將補償后變壓器二次負荷的總計算容量計算出來以后，可按下式選擇變壓器的容量。sn.tsa.c式中 sn.t變壓器的額定容量，kva； sa.c補償后變壓器二次負荷的計算容量，kva。 當(dāng)未在變壓器低壓側(cè)進行無功功率補償時，變壓器的計算容量可按下式計算： 式中 st變壓器的計算容量，kva； pn由變壓器供電的用電設(shè)備的額定功率之和，kw。kde、-由變壓器供電的用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)

25、平均功率因數(shù)。查變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)選擇額定容量不小于計算容量的變壓器二、變壓器的損耗計算包括；有功功率損耗、無功功率損耗。1、變壓器的有功功率損耗（1）空載損耗（鐵損pt）：與變壓器的負荷無關(guān)?？捎煽蛰d實驗測定。（2）銅損pcu：與負荷電流（或功率）的平方成正比。由短路實驗測得。有功損耗： 式 2-142、變壓器的無功功率損耗（1）產(chǎn)生主磁通（產(chǎn)生勵磁電流）qu：與負荷無關(guān)。與勵磁電流（或近似地與空載電流）成正比。（2）消耗在一、二次繞組電抗上的無功功率qn：與負荷電流（或功率）的平方成正比。解釋式2-15。如果缺少參數(shù)，變壓器的功率損耗可估算如下：式2-16。pt= 0.02pt qt=0.1q

26、t三、變壓器經(jīng)濟運行分析1、無功功率經(jīng)濟當(dāng)量的概念（1）定義：無功功率經(jīng)濟當(dāng)量kec，電力系統(tǒng)每輸送1kvar的無功功率，在系統(tǒng)中所產(chǎn)生的有功功率損耗的千瓦數(shù)之比, （2）有關(guān)因素：kec與輸電距離、電壓變換次數(shù)等因素有關(guān)。（3）參考值：0.020.15（平均取0.1）。對于發(fā)電機直配用戶 kec=0.020.04；對于經(jīng)兩級變壓的用戶 kec=0.050.07；對于經(jīng)三級以上變壓的用戶；kec=0.080.15。2、變壓器運行損耗的計算（1）包括變壓器的有功損耗和無功損耗兩部分。（2）有關(guān)計算（了解）3、變壓器的經(jīng)濟運行1）變壓器經(jīng)濟損耗的計算（1）經(jīng)濟運行方式。（2）單臺變壓器運行時其功率

27、損耗的計算：經(jīng)濟負荷: 經(jīng)濟負荷率: 兩臺同容量變壓器并列運行時其功率損耗的計算： 臨界負荷： 電纜的選擇一、低壓電纜的選擇1低壓電纜型號、芯數(shù)和長度的確定1)低壓電纜型號的選擇電纜的型號主要依據(jù)其電壓等級、用途和敷設(shè)場所等條件來決定。煤礦井下所選電纜，的型號必須符合煤礦安全規(guī)程)的有關(guān)規(guī)定。礦用低壓電纜的型號，一般按下列原則確定：(1)從啟動器到電動機的電纜一律采用不延燃橡套電纜。1 140 v設(shè)備及采掘工作面的660v和380v設(shè)備，必須用分相屏蔽不延燃橡套電纜；移動式和手持式電氣設(shè)備，都應(yīng)使用專用的分相屏蔽不延燃橡套電纜。(2)固定敷設(shè)的應(yīng)采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜或鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜，也

28、可采用不延燃橡套電纜；對于半固定敷設(shè)的電纜，為了移動方便一般選用不延燃橡套電纜，也可選用上述鎧裝電纜。 (3)低壓電纜不應(yīng)采用鋁芯，采區(qū)低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯。 (4)電纜應(yīng)帶有供保護接地用的足夠截面的導(dǎo)體。 (5)固定敷設(shè)的照明、通信和控制用電纜，應(yīng)采用鎧裝電纜、不延燃橡套電纜或礦用塑料電纜；非固定敷設(shè)的電纜，應(yīng)采用不延燃橡套電纜。 2)確定電纜的芯線數(shù)目(1)動力用的紙絕緣鎧裝電纜選三芯電纜。(2)動力用的橡套電纜，當(dāng)控制按鈕不在工作機械上時，一般采用四芯電纜；對控制按鈕在工作機械上的，應(yīng)根據(jù)控制要求增加控制芯線的根數(shù)。(3)信號電纜芯線根數(shù)要按控制、信號、通訊系統(tǒng)的需要決定，并留有備用芯線

29、。(4)電纜中的接地芯線，除用作監(jiān)測接地回路外，不得兼作其他用途。3)確定電纜長度電纜有一定柔性，敷設(shè)時會出現(xiàn)彎曲，所以電纜的實際長度l應(yīng)按下式計算。即 l=kinlto式中 lto電纜敷設(shè)路徑的長度，m； kin電纜增長系數(shù)，橡套電纜取1.1，鎧裝電纜取1.05。 為了便于安裝維護和便于設(shè)備移動，確定電纜長度時還應(yīng)考慮以下幾點：(1)移動設(shè)備的電纜，須增加機頭部分活動長度3 m-5m。(2)當(dāng)電纜有中間接頭時，應(yīng)在電纜兩端頭處各增加3m。(3)半固定設(shè)備的電動機至就地控制器的電纜長度，一般取5m-10m。(4)掘進配電點的電源電纜長度，一般按設(shè)計礦井投產(chǎn)時的標(biāo)準(zhǔn)再加100m配備。(5)掘進配

30、電點至掘進設(shè)備的電纜長度，按配電點移動距離考慮，但電纜長度以不超過100m為宜。2低壓電纜主芯線截面的選擇電纜主芯線截面必須滿足以下幾個條件：(1)正常工作時，電纜芯線的實際溫度應(yīng)不超過電纜的長時允許溫度，所以應(yīng)保證流過電纜的最大長時工作電流不得超過其允許持續(xù)電流。(2)正常工作時，應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動機的端電壓在95一105的額定電壓范圍內(nèi)，個別特別遠的電動機端電壓允許偏移810。(3)距離遠、功率大的電動機時，在重載情況下應(yīng)保證能正常啟動，并保證其啟動器有足夠的吸持電壓。(4)電纜短路時，應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定截面。(5)所選電纜截面必須滿足機械強度的要求。在按上述條件選擇低壓電纜主芯線的截面

31、時，從啟動器到采掘運設(shè)備的支線電纜，一般按機械強度初選，按允許持續(xù)電流校驗后，即可確定下來。選擇干線電纜主芯線截面時，如干線電纜不長，應(yīng)先按電纜的允許持續(xù)電流初選；當(dāng)干線電纜較長時，應(yīng)先按正常時的允許電壓損失初選；然后再按其他條件校驗。具體計算方法參考教材二、高壓電纜的選擇 1高壓電纜型號、芯數(shù)、長度的確定1)高壓電纜型號的確定高壓電纜的型號應(yīng)按下述原則確定： (1)固定敷設(shè)的高壓電纜應(yīng)選用鎧裝電纜。立井井筒或傾角450及其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用鋼絲鎧裝電纜；水平或傾角450以下的井巷內(nèi)，應(yīng)采用鋼帶鎧裝電纜。 (2)在進風(fēng)斜井、井底車場及附近、中央變電所至采區(qū)變電所的電纜可采用鋁芯電纜，其他地點

32、必須采用銅芯電纜。 (3)移動變電站必須采用監(jiān)視型屏蔽橡套電纜。 (4)井下嚴(yán)禁使用鋁包電纜。 (5)電纜應(yīng)帶有供保護接地用的足夠的截面的導(dǎo)體。 (6)硐室內(nèi)和木支架的井巷中敷設(shè)的電纜，不得使用麻外被層電纜。 (7)電纜敷設(shè)水平差應(yīng)符合教材工礦企業(yè)供電表68的規(guī)定，對橡套電纜、塑料電纜和紙絕緣不滴流電纜敷設(shè)高差不受限制。 2)高壓電纜芯數(shù)的確定 鉛包鎧裝電力電纜可采用三芯，沒有鉛包及鎧裝層的電力電纜最少應(yīng)為四芯電纜。3)確定高壓電纜的長度(1)高壓橡套電纜和鎧裝電纜，其長度按式l=kinlto計算。(2)敷設(shè)在立井井筒中的電纜的長度按所經(jīng)井筒深度的102倍計算。(3)入井電纜應(yīng)在地面和井下兩端

33、各留8m10m的裕量。(4)電纜中間有接頭時，應(yīng)在電纜的兩端頭處各增加3m。 2高壓電纜主芯線截面的選擇 高壓電纜主芯線截面應(yīng)按下述條件進行選擇： (1)按正常工作時的經(jīng)濟電流密度選擇。(2)按允許持續(xù)電流選擇。(3)按電纜首端的最大三相短路電流校驗其熱穩(wěn)定。(4)按正常和故障狀態(tài)時，分別校驗電壓損失。 短路電流概述短路故障是電氣設(shè)備最嚴(yán)重的故障，對電氣設(shè)備的危害性最大。所以我們要研究其種類、產(chǎn)生的原因。并采取相應(yīng)的措施來預(yù)防或減輕其危害程度。一、短路的種類及產(chǎn)生短路的原因1、短路：供電系統(tǒng)中不等電位的點沒有經(jīng)過用電器而直接相連通。2、類型(表3-1)：三相、兩相、兩相接地、單相、單相接地。*

34、分對稱性短路和非對稱性短路。 對稱短路：za=zb=zc、ua=ub=uc、ia=ib=ic*最關(guān)鍵的兩個短路電流：最大短路電流-選擇設(shè)備、導(dǎo)線，最小短路電流-繼電保護裝置校驗 短路的電壓與電流的相位差較正常時增大，接近于90度。 單相短路只發(fā)生在中性點直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中。 其他：層間、層間短路。主要指電動機、變壓器和線圈等。3、造成短路原因：絕緣損壞、設(shè)備老化、使用不當(dāng)、外力作用、誤操作、鳥獸觸及等。二、短路的危害1、特點：(1)電流劇增至正常電流的幾十甚至幾百倍（電流大）。(2)系統(tǒng)電壓驟降。2、后果：（1）損害設(shè)備和線路。（2）設(shè)備不能正常工作。（3）影響電力系統(tǒng)運行。（4）

35、通信線路、電子設(shè)備干擾、產(chǎn)生誤動作。*3、保護措施：限制、裝設(shè)熔斷器、繼電保護裝置等。三、計算短路電流的目的和任務(wù)1、選擇導(dǎo)線和設(shè)備。2、選擇和整定繼電保護裝置。3、確定接線和運行方式。4、選擇限流電抗器。供電系統(tǒng)中短路電流的兩種計算方法:有名值法和相對值法。一、有名值法（絕對值法、歐姆法）1、低壓電網(wǎng)短路電流的計算：*計算電壓取比線電壓高5%。*對于高壓電路，一般只計電抗，不計電阻。*對于低壓短路時，當(dāng)時才需計算電阻。2、短路電流計算步驟：1）求短路回路中各元件阻抗。（1）電源系統(tǒng)的阻抗（一般可不考慮電阻?？捎筛邏吼侂娋€出口斷路器的斷流容量（極限短路容量）來估算,。由開斷電流ioc來計算其斷

36、流容量，）：（2）變壓器的阻抗： 式3-12 式3-13式3-14（3）輸電線路的阻抗：（*1、線路的電阻rwl?？捎蓪?dǎo)線電纜的單位長度電阻r0值求得。rwl=r0l。2、線路的電抗xwl?？捎蓪?dǎo)線電纜的單位長度電抗xwl值求得。xw=x0l。）（4）限流電抗器的電抗：2）短路回路總阻抗的計算、折算。（注意：等效阻抗的換算）。 3）短路電流的計算：（1）繪制短路計算電路圖：標(biāo)參數(shù)、找短路點。（2）繪制等效電路圖，標(biāo)出各元件阻抗值。（3）計算短路回路的阻抗。（4）計算短路電流。二、相對值法（標(biāo)幺值法）1）相對值（標(biāo)幺值法、相對單位制法）（*選基本容量，工程設(shè)計通常取sd=100mva。基本電壓選

37、各元件及短路點線路的平均電壓uav）：計算電壓個元件線電壓，公式3-24、25、26、27、28、29、30、31、32。 2）系統(tǒng)各元件相對基準(zhǔn)電抗值的計算：（1）電源系統(tǒng)的相對基準(zhǔn)電抗：式3-28、29。（2）變壓器的相對基準(zhǔn)電抗：式3-30：（3）電抗器的相對基準(zhǔn)電抗：式3-31。x（4）線路的相對基準(zhǔn)電抗：式3-32、33。3、短路電流的計算：1）短路電流的相對基準(zhǔn)值：式3-35。2）短路電流的計算：式3-36。3）三相短路容量：式3-37、38。 例3-2三、不對稱短路電流的計算兩相短路、單相短路。1、兩相短路電流的計算： 1）解析法計算兩相短路電流：圖38、式3-39、40、41。

38、忽略電阻。 *2）查表法計算井下低壓電網(wǎng)兩相短路電流：（1）鋁銅：將鋁芯電纜化為銅芯電纜：lcu=1.68la1（2）標(biāo)準(zhǔn)截面：將非標(biāo)準(zhǔn)截面銅芯電纜化為標(biāo)準(zhǔn)截面電纜.動力：50mm2 照明：4mm2。（3）求總長度。l1la+lb+ln（4）查表。is=f(l)2、單相短路電流的計算：式3-50、51、52、53。適用于三相四線制供電系統(tǒng)。例3-31)對稱分量法：式344、45。2)相一零回路法： 式346、47 電氣設(shè)備的選擇 一、按使用場所選擇電氣設(shè)備的類型 井下電氣設(shè)備類型的選擇應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程)的規(guī)定，各類礦用電氣設(shè)備的使用場所見教材工礦企業(yè)供電 二、高壓配電箱的選擇 1高壓配電箱型

39、號的選擇 礦用高壓配電箱的型號應(yīng)根據(jù)下述情況，并結(jié)合礦井的實際條件選擇。 (1)礦用高壓配電箱有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器三種。根據(jù)礦井設(shè)備真空化的要求，應(yīng)優(yōu)先選用真空斷路器的高壓配電箱。 (2)礦用一般型高壓配電箱(又稱高壓開關(guān)柜)有固定式和手車式兩種。固定式價格較低，但維護檢修不如手車式方便；手車式維護檢修方便，故障時可更換備用手車迅速恢復(fù)供電，但價格較固定式高。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件進行選擇。 (3)考慮到設(shè)備對保護的要求，根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，所選高壓配電箱應(yīng)具有下述保護： 井下高壓電動機、動力變壓器的高壓側(cè)，應(yīng)有短路、過負荷和欠電壓釋放保護。 供移動變電站的高壓饋電

40、線，應(yīng)有短路、過負荷、欠電壓釋放和高壓電纜監(jiān)視保護,此外，還必須裝設(shè)有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護。 選擇方案時，應(yīng)首先根據(jù)其用途確定選擇哪種形式的開關(guān)柜，然后根據(jù)負荷的種類、負荷的重要性和饋出線的數(shù)量等，本著安全、可靠、操作方便、經(jīng)濟的原則，根據(jù)變電所接線的需要進行合理地組合，選擇出合適的一次接線方案。具體選擇時一般應(yīng)遵循以下幾點原則：(1)井下變電所的饋出線必須選擇裝有斷路器的開關(guān)柜。對雙回路供電的重要負荷，斷路器兩側(cè)均應(yīng)裝有隔離開關(guān)。 (2)當(dāng)開關(guān)柜直接控制高壓電動機時，可根據(jù)其啟動的頻繁程度選擇帶真空接觸器的開關(guān)柜或帶有斷路器的開關(guān)柜。當(dāng)高壓電動機需串電抗器啟動時，還應(yīng)選擇啟動電抗

41、器柜；當(dāng)電動機容量不大時，啟動電抗器可與其控制開關(guān)安裝在一個柜子中。(3)對進線開關(guān)柜一般應(yīng)裝有斷路器。對饋出線少(一般不超過8條)、進線總數(shù)不超過二回路的中央變電所，且上一級變電所屬本企業(yè)管理時，亦可只用隔離開關(guān)。(4)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)一般也采用斷路器，對中央變電所當(dāng)饋出回路數(shù)不超過8條時，也只用隔離開關(guān)聯(lián)絡(luò)。(5)當(dāng)變電所采用電動操作時，為了保證有足夠的所用電能，應(yīng)選擇所用變壓器柜。(6)為了測量和保護的需要，開關(guān)柜中還應(yīng)有足夠的電流互感器；變電所每段母線上還應(yīng)裝有電壓互感器。 2)二次接線方案的確定 開關(guān)柜的二次接線方案可根據(jù)保護和測量的要求及所選一次接線方案來選擇。(1)對需要裝設(shè)過負荷保

42、護或具有動作時限的過電流保護的線路，應(yīng)選擇具有反時限過流保護裝置的二次接線方案。對只裝設(shè)瞬時過電流保護的線路，可選用只有瞬時過電流脫扣器的二次接線。需進行失壓保護的，還應(yīng)裝有失壓脫扣線圈。(2)進線開關(guān)柜中一般應(yīng)裝設(shè)電流表和有功、無功電度表。對饋出線一般應(yīng)裝設(shè)電流表；對用電負荷較大的線路一般還應(yīng)苯設(shè)有功電度表；需要了解其功率因數(shù)等情況時，還應(yīng)裝設(shè)無功電度表。變電所的每段母線上均應(yīng)裝設(shè)電壓表。，三、低壓電氣設(shè)備的選擇 1低壓電氣設(shè)備型號的選擇 低壓電氣設(shè)備的型號除按使用場所選擇外，還應(yīng)考慮以下幾點： 1)按工作機械對控制的要求選擇 1)供電線路用總開關(guān)、分路開關(guān)和配電點進線開關(guān)，應(yīng)選用隔爆型真空

43、譚電開關(guān)。 (2)不需要進行遠方控制及不經(jīng)常啟動的小型機械，一般選用手動啟動器或插銷式開關(guān)(3)需要進行遠方控制集中聯(lián)鎖控制或頻繁啟動的機械，應(yīng)選用磁力啟動器。 (4)需要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機械，應(yīng)選用可逆磁力啟動器。 (5)40kw及以上的啟動頻繁的低壓設(shè)備，應(yīng)選用真空磁力啟動器。 2)按電網(wǎng)和用電設(shè)備對保護的要求選擇 (1)變壓器二次側(cè)低壓總開關(guān)應(yīng)有短路、過負荷、失壓、漏電跳閘和漏電閉鎖保護，至少必須有短路和漏電跳閘保護。 (2)各分路配電開關(guān)應(yīng)有短路、過負荷、失壓、漏電閉鎖保護(或選擇型漏電保護)，至少必須有短路保護。 (3)大型設(shè)備的啟動器應(yīng)有短路、過負荷、失壓、斷相和漏電閉鎖保護，至少必須

44、有短路、失壓和過負荷保護。 (4)小型設(shè)備的啟動器應(yīng)有短路、過負荷和斷相保護，至少必須有短路保護。 (5)控制煤電鉆的設(shè)備必須選用具有短路、過負荷、漏電跳閘保護和遠距離停送電控制的綜合保護裝置。 3)考慮電纜的外徑和根數(shù) 所選電器的電纜接線喇叭口的數(shù)目不得少于接線電纜的根數(shù)，喇叭口的內(nèi)徑要適應(yīng)電纜接線的要求。2低壓電氣設(shè)備電氣參數(shù)的選擇 低壓電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓。電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于其所控制線路的最大長時工作電流；開關(guān)設(shè)備的極限分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)不小于通過該設(shè)備的最大三相短路電流。選擇時所用計算公式與高壓配電箱相同。當(dāng)?shù)蛪洪_關(guān)按極限分?jǐn)嚯娏鬟x擇合格后，一般不再校驗動、熱穩(wěn)定性。 保護裝置的整定計算 一、井下對保護裝置的要求 為了可靠地切除短路故障，應(yīng)設(shè)有后備保護。在井下供電系統(tǒng)中，一般都以前一級線路始端的短路保護作為后備保護。在煤礦井下按防火防爆的要求，保護裝置采取延遲動作時間實現(xiàn)選擇性是不合適的。為此要犧牲保護動作的選擇性，而采用瞬時動作的短路保護裝置。短路保護裝置還應(yīng)有足夠的靈敏度，以便將短路故障迅速可靠地切除。所以井下對短路保護裝置的要求主要是可靠性、速動性和靈敏性，在保證這些要求的基礎(chǔ)上盡量實現(xiàn)有選擇性地