采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自考專業(yè):機(jī)電設(shè)備與管理姓 名:李琦自考學(xué)號(hào):201401068成 績(jī):指導(dǎo)教師簽名:劉山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2O16 年 10月 20 日摘 要采區(qū)是井下動(dòng)力負(fù)荷集中的地方，采區(qū)供電是否安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理，將直接關(guān)系到人身、礦井和設(shè)備安全及采區(qū)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)是遵照煤礦安全規(guī)程、礦山供電、煤礦井下供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)、礦井供電的前提下進(jìn)行的，根據(jù)采區(qū)的實(shí)際情況，在單位技術(shù)員的指導(dǎo)下，深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，查閱了有關(guān)設(shè)計(jì)資料、規(guī)程、規(guī)定、規(guī)范，聽取并收錄了現(xiàn)場(chǎng)許多技術(shù)員的意見及經(jīng)驗(yàn)，對(duì)采區(qū)所需設(shè)備的型號(hào)及供電線路等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理

2、，安全的可靠。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為：采區(qū)變電所變壓器的選擇；采區(qū)變電所及工作面配電點(diǎn)位置的確定；采區(qū)供電系統(tǒng)的確定；采區(qū)低壓電纜的選擇；采區(qū)高壓電纜的選擇；采區(qū)低壓控制電器的選擇；低壓保護(hù)裝置選擇與整定；高壓配電箱的選擇與整定；井下漏電保護(hù)裝置的選擇與整定；井下保護(hù)接地系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電纜選擇 負(fù)荷計(jì)算 短路電流 設(shè)備選擇 變壓器保護(hù)第 I 頁(yè)目 錄摘 要 . 11 采區(qū)配電點(diǎn)位置的確定 . 11.1采區(qū)供電對(duì)電能的要求 . 11.2環(huán)境要求 . 11.3變電所位置選擇及設(shè)備布置 . 12 采區(qū)負(fù)荷計(jì)算和變壓器選擇 . 42.1 井下電力負(fù)荷計(jì)算 . 42.2設(shè)備負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 . 52.3變壓器的容量

3、、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的確定 . 62.4 變壓器選擇注意事項(xiàng) . 73 電纜選擇 . 83.1選擇原則 . 83.2 采區(qū)低壓電纜的選擇 . 93.2.1電纜長(zhǎng)度的確定 . 93.2.2 低壓電纜截面的選擇 . 93.3采區(qū)電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn) . 123.4 高壓電纜的選擇 . 133.4.1選擇方案 . 133.4.2選擇計(jì)算 . 144 短路電流計(jì)算 . 164.1短路電流的原因和形式 . 164.2 短路電流的計(jì)算 . 165 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn) . 205.1 高壓斷路器的選擇 . 205.1.1 斷路器選擇及校驗(yàn) . 205.2 高壓開關(guān)的選擇 . 225.3母線的選擇計(jì)算 . 23第 II

4、頁(yè)5.4 礦用低壓隔爆開關(guān)選擇 . 266 井下保護(hù)裝置設(shè)計(jì) . 286.1 漏電保護(hù) . 286.1.1井下漏電保護(hù)裝置的作用 . 286.1.2漏電保護(hù)裝置的選擇 . 286.3 接地保護(hù)系統(tǒng) . 297 課程設(shè)計(jì)的收獲和建議 . 328 參考文獻(xiàn) . 33第 III 頁(yè)1 采區(qū)配電點(diǎn)位置的確定1.1采區(qū)供電對(duì)電能的要求1、電壓允許偏差電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB 1232590）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，用戶受電端供電電壓允許偏差值為：（1）35KV及以上供電和對(duì)電壓有特殊要求的用戶為額定電壓的+5%5%；（2）10KV及以上高壓供電和低壓電力用戶的電壓允許偏差為用戶額定電壓的+7

5、%7%；（3）低壓照明用戶為+5%10%。2、電網(wǎng)頻率：電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T 155431995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為0.2HZ，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差值可放寬到+5% HZ5% HZ，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明容量大小的界限，電網(wǎng)容量在300萬(wàn)KW以上者為0.2HZ；電網(wǎng)容量在300萬(wàn)KW以下者為0.5HZ。3、供電可靠性：電可靠性是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，必須保證供電的可靠性。1.2環(huán)境要求（1）采區(qū)配電點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在便于較大體積的變壓器等設(shè)備直接通過運(yùn)輸線路運(yùn)到的地點(diǎn)。（2）同時(shí)還要滿足頂板堅(jiān)固，無(wú)淋水且通風(fēng)良好。 根據(jù)采區(qū)巷道布置，要使配電點(diǎn)能順利的通過運(yùn)輸平巷向整個(gè)

6、采區(qū)的負(fù)荷中心（采煤工作面）進(jìn)行供電。低壓供電距離合理，并且不必移動(dòng)采區(qū)配電點(diǎn)就能對(duì)采區(qū)的采煤工作面進(jìn)行供電。 根據(jù)供電設(shè)備的選型原則及所選設(shè)備電動(dòng)機(jī)型號(hào)規(guī)格，初步設(shè)計(jì)出如附圖所示的綜采工作面供電系統(tǒng)，其6KV高壓電源來(lái)自-480變電所109高壓盤。 1#（630KVA）移動(dòng)變電站、2#(1250KVA)與泵站及其工作面配電點(diǎn)設(shè)在下順槽距開切眼約600米處，與電纜車組成串車組，在軌道上隨工作面的開采向外牽移。1.3變電所位置選擇及設(shè)備布置1. 井下主(中央)變電所位置，宜設(shè)置在靠近副井的井底車場(chǎng)范圍內(nèi)， 并應(yīng)符合下列規(guī)定：1.經(jīng)鉆孔向井下供電的井下主(中央)變電所，鉆孔宜靠近主(中央)變電 所

7、；2.井下主(中央)變電所可與主排水泵房、牽引變流室聯(lián)合布置，亦可單獨(dú)設(shè)置硐室。當(dāng)為聯(lián)合硐室時(shí)，應(yīng)有單獨(dú)通至井底車場(chǎng)或大巷的通道；3.井下主(中央)變電所不應(yīng)與空氣壓縮機(jī)站硐室聯(lián)合或毗連。2. 每個(gè)水平宜設(shè)置一個(gè)主(中央)變電所。當(dāng)多水平中的某一水平由鄰 近水平供電技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，該水平可不設(shè)主(中央)變電所。當(dāng)?shù)V井涌水量很大，有幾個(gè)主排水泵房時(shí)，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定主(中央)變電所的位置和數(shù)量。3. 井下主(中央)變電所內(nèi)的動(dòng)力變壓器不應(yīng)少于2 臺(tái)，當(dāng)1臺(tái)停止運(yùn) 行時(shí)，其余變壓器應(yīng)能保證一、二級(jí)負(fù)荷用電。第1頁(yè)4. 井下主(中央)變電所硐室，應(yīng)滿足下列要求：1.不得有滲水、滴水現(xiàn)象；2.

8、硐室門的兩側(cè)及頂端，預(yù)埋穿電纜的鋼管。鋼管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍；3.電纜溝應(yīng)設(shè)有蓋板，宜采用花紋鋼蓋板；4.硐室的地面應(yīng)比其出口處井底車場(chǎng)或大巷的底板高出0.5m；5.硐室通道上必須裝設(shè)向外開的柵欄防火兩用鐵門；6.硐室內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定照明及滅火器材。5.主(中央)變電所硐室尺寸應(yīng)按設(shè)備最大數(shù)量及布置方式確定，并應(yīng) 滿足下列要求：1.高壓配電設(shè)備的備用位置，按設(shè)計(jì)最大數(shù)量的20考慮， 且不少于2臺(tái)；當(dāng)前期設(shè)備較少，后期設(shè)備較多時(shí)，宜按后期需要預(yù)留備用位置；2.低壓配電的備用回路，按最多饋出回路數(shù)的20計(jì)算；3.主變壓器為2臺(tái)及2臺(tái)以上時(shí)，不預(yù)留備用位置；當(dāng)為1臺(tái)時(shí)，預(yù)留1臺(tái)備用位置；4.

9、主(中央)變電所內(nèi)設(shè)備布置時(shí)，其通道尺寸不宜小于表5.1.5-1、5.1.5- 2、5.1.5 -3 的規(guī)定。表1-1 高壓開關(guān)柜(箱)通道尺寸(mm)表1-2 低壓配電柜(箱)通道尺寸(mm)表1-3 變壓器通道尺寸(mm) 第2頁(yè)高、低壓配電設(shè)備同側(cè)布置時(shí)，高、低壓配電設(shè)備之間的距離應(yīng)按高壓維護(hù)走廊尺寸考慮。高、低壓配電設(shè)備互為對(duì)面布置時(shí)，其中走廊應(yīng)按高壓?jiǎn)瘟胁僮髯呃瘸叽缈紤]。第3頁(yè)2 采區(qū)負(fù)荷計(jì)算和變壓器選擇2.1 井下電力負(fù)荷計(jì)算井下電力負(fù)荷計(jì)算應(yīng)該符合下列規(guī)定：1.能夠較精確計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率的用電設(shè)備，直接取其計(jì)算功率；2.其他設(shè)備，一般采用需要系數(shù)法計(jì)算。井下設(shè)備的需要系數(shù)及平均功

10、率因數(shù)表表2-1 需要系數(shù)及平均功率因數(shù)表注：當(dāng)有功率因數(shù)補(bǔ)償時(shí)，按計(jì)算的功率因數(shù)。 每個(gè)回采工作面的電力負(fù)荷，可按下列公式計(jì)算：S= Kx*Pe/COS (2-1) 綜采、綜掘工作面需要系數(shù)可按下式計(jì)算：Kx=0.4+0.6*Pd/Pe (2-2) 一般機(jī)采工作面需要系數(shù)可按下式計(jì)算：Kx=0.286+0.714*Pd/Pe ) (2-3) 式中 S-工作面的電力負(fù)荷視在功率(kVA)； Pe-工作面用電設(shè)備額定功率之和(kW)； COS-工作面的電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)， Kx-需要系數(shù)，Pd-最大一臺(tái)(套)電動(dòng)機(jī)功率(kW)。第4頁(yè)采區(qū)變電所的電力負(fù)荷，可按下式計(jì)算：S= Ks*Kx*Pe

11、/ COS (2-4) 式中Ks-本采區(qū)內(nèi)各工作面的同時(shí)系數(shù)，見表2-2表2-2 井下各級(jí)變電所的同時(shí)系數(shù)注：不包括由地面直接向采區(qū)供電的負(fù)荷，若為單采區(qū)或單盤區(qū)礦井，則同時(shí)系數(shù)取1。 井下主變電所的電力負(fù)荷，可按下式計(jì)算：Sj=KS1*S+ KS2*Pn/ COS (2-5) 式中 Sj-井下總計(jì)算負(fù)荷視在功率(kVA)；S-除由井下主(中央)變電所直配的主排水泵及其他大型固定設(shè)備計(jì)算功率之外的井下各變電所計(jì)算負(fù)荷視在功率之和(kW)；Pn-由井下主(中央)變電所直配的主排水泵及其他大型固定設(shè)備計(jì)算功率之和(kw)； COS-井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備加權(quán)平均功率因數(shù)； KS1-井下各級(jí)

12、變電所問的同時(shí)系數(shù)，KS2-井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備間的同時(shí)系數(shù)，只有主排水泵時(shí)取1.00，有其他大型固定設(shè)備時(shí)取0 900.95。2.2設(shè)備負(fù)荷計(jì)算結(jié)果根據(jù)巷道、生產(chǎn)機(jī)械的布置情況，查煤礦井下供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和礦井供電，查找有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，列出采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)特征如表所示。表2-3 采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)特征表第5頁(yè)表2-4 采區(qū)機(jī)械設(shè)備配備表2.3變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的確定1.+50水平絞車變電所變壓器容量： ST1 =Pe1×Kx×Kc /cospj =111.2×0.4×1/0.6 =74.13KVA式中：cospj 加權(quán)平均功率因素，取cosp

13、j =0.6； Kx需要系數(shù)，取Kx=0.4；Kc采區(qū)重合系數(shù)，分別取Kc1=1,Kc2=0.9；Pe1由+50水平變電所供電的所有電動(dòng)機(jī)額定容量之和； Pe1110+1.2=111.2kw2.-130水平采區(qū)變電所變壓器容量: ST2 =Pe2×Kx×Kc/cospj =143.8×0.5×0.9/0.6 =107.848KVA式中： cospj 加權(quán)平均功率因素，取cospj =0.6； Kx 需要系數(shù)，取Kx=0.4；Pe2 由-130水平采區(qū)變電所供電的所有電動(dòng)機(jī)額定容量之和； Pe2(5.5+5.5×2+11+4+8+5.5×

14、;2+11+1.2×2+8)×2=143.8kw根據(jù)Ste>St原則，選T1型號(hào)為 KSJ2-75/6 變壓器一臺(tái)，T2選型號(hào)為KSJ2-135/6變壓器一臺(tái)，其技術(shù)特征如表所示。第6頁(yè)表2-5變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表2.4 變壓器選擇注意事項(xiàng)變壓器是供電系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，對(duì)供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減??；如果變壓器容量選擇過小，在長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行情況下，銅損耗將增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命。既不安全又不經(jīng)濟(jì)。 二、電壓等級(jí)的確定 采區(qū)變電所變壓器

15、在一般情況下是按計(jì)算容量選設(shè)，不留備用量。其原因是為了盡力減少變電所硐室開拓量，降低供電成本。本工作面設(shè)計(jì)選擇兩種電壓等級(jí)，工作面供電采用1140V電壓等級(jí)，主要供工作面采煤機(jī)、刮板機(jī)、運(yùn)輸順槽轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵站，其它地點(diǎn)供電均采用660V電壓等級(jí)，供煤流皮帶機(jī)、溜子、絞車、小水泵及兩順照明、信號(hào)用電。上下兩順，工作面的照明、聲光信號(hào)、打點(diǎn)信號(hào)、煤電鉆等負(fù)荷采用127V電壓供電，電源分別取自660（或1140）V/127V綜保變壓器，均可以滿足供電的可靠性。第7頁(yè)3 電纜選擇3.1選擇原則采區(qū)供電電纜是根據(jù)采區(qū)機(jī)械設(shè)備配置圖擬定，應(yīng)符合安全、經(jīng)濟(jì)、操作靈活、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、保護(hù)完善、便于檢修

16、等項(xiàng)要求。原則如下：保證供電可靠，力求減少使用開關(guān)、起動(dòng)器、使用電纜的數(shù)量應(yīng)最少。原則上一臺(tái)起動(dòng)器控制一臺(tái)設(shè)備。采區(qū)變電所動(dòng)力變壓器多于一臺(tái)時(shí)，應(yīng)合理分配變壓器負(fù)荷，通常一臺(tái)變壓器擔(dān)負(fù)一個(gè)工作面用電設(shè)備。變壓器最好不并聯(lián)運(yùn)行。采煤機(jī)宜采用單獨(dú)電纜供電，工作面配電點(diǎn)到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機(jī)宜采用干線式供電。配電點(diǎn)起動(dòng)器在三臺(tái)以下，一般不設(shè)配電點(diǎn)進(jìn)線自動(dòng)饋電開關(guān)。工作面配電點(diǎn)最大容量電動(dòng)機(jī)用的起動(dòng)器應(yīng)靠近配電點(diǎn)進(jìn)線，以減少起動(dòng)器間連接電纜的截面。供電系統(tǒng)盡量減少回頭供電。低沼氣礦井、掘進(jìn)工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電，局部扇風(fēng)機(jī)實(shí)行風(fēng)電沼氣閉鎖，沼氣噴出區(qū)域、高壓沼氣礦

17、井、煤與沼氣突出礦井中，所有掘進(jìn)工作面的局扇機(jī)械裝設(shè)三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）二閉鎖設(shè)施即風(fēng)、電、沼氣閉鎖。1）在正常工作時(shí)電纜芯線的實(shí)際溫升不得超過絕緣所允許的溫升，否則電纜將因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65°，鎧裝電纜允許溫升是80°，電纜芯線的時(shí)間溫升決定它所流過的負(fù)荷電流，因此，為保證電纜的正常運(yùn)行，必須保證實(shí)際流過電纜的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流不得超過它所允許的負(fù)荷電流。2）正常運(yùn)行時(shí)，電纜網(wǎng)路的實(shí)際電壓損失必須不大于網(wǎng)路所允許的電壓損失。為保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，其端電壓不得低于額定電壓的95%，否則電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備將因電壓過低而燒毀。

18、所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。3）距離電源最遠(yuǎn)，容量最大的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，因起動(dòng)電流過大而造成電壓損失也最大。因此，必須校驗(yàn)大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)大，是否能保證其他用電設(shè)備所必須的最低電壓。即進(jìn)行起動(dòng)條件校驗(yàn)。4）電纜的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)滿足要求，特別是對(duì)移動(dòng)設(shè)備供電的電纜。采區(qū)常移動(dòng)的橡套電纜支線的截面選擇一般按機(jī)械強(qiáng)度要求的最小截面選取時(shí)即可，不必進(jìn)行其他項(xiàng)目的校驗(yàn)。對(duì)于干線電纜，則必須首先按允許電流及起動(dòng)條件進(jìn)行校驗(yàn)。5)對(duì)于低壓電纜，由于低壓網(wǎng)路短路電流較小，按上述方法選擇的電纜截面的熱穩(wěn)定性均能滿足其要求，因此可不必再進(jìn)行短路時(shí)的熱穩(wěn)定校驗(yàn)。第8頁(yè)3.2 采區(qū)低壓電纜的選擇3.2.

19、1電纜長(zhǎng)度的確定根據(jù)采區(qū)平面布置圖和采區(qū)剖面圖可知：人行上山傾角為25°。以計(jì)算上山絞車的電纜長(zhǎng)度為例：從剖面圖可知+50中央變電所到+50水平上山絞車硐室的距離為280m?？紤]實(shí)際施工電纜垂度，取其長(zhǎng)度為理論長(zhǎng)度的1.05倍，則實(shí)際長(zhǎng)度為：Ls=L×1.05=294m，取300 m.同理 其他電纜長(zhǎng)度亦可計(jì)算出來(lái)。礦用電纜型號(hào)應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定，電鉆用UZ型，上山絞車用ZQP20型，裝巖機(jī)和回柱絞車用UP型，固定支線電纜和移動(dòng)支線均采用U型。3.2.2 低壓電纜截面的選擇1.移動(dòng)支線電纜截面采區(qū)常移動(dòng)的電纜支線的截面選擇時(shí)考慮有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,初選支線電纜截面即可。2

20、.干線電纜截面的選擇：由于干線線路長(zhǎng),電流大,電壓損失是主要矛盾,所以干線電纜截面按電壓損失計(jì)算。（1）-130水平巖巷掘進(jìn)配電點(diǎn)根據(jù)UZ值的取值原則,選取配電點(diǎn)中線路最長(zhǎng),容量最大的支線來(lái)計(jì)算。11KW耙斗裝巖機(jī)初選電纜為U-1000 3×16+1×6 100m,用負(fù)荷矩電壓損失計(jì)算支線電纜電壓損失：UZ% = Kf×Pe×LZ×K%=1×11×100×10-3×0.327=0.36式中UZ%支線電纜中電壓損失百分比；Kf負(fù)荷系數(shù),取Kf=1；Pe電動(dòng)機(jī)額定功率,KW；LZ支線電纜實(shí)際長(zhǎng)度,KM；K%千

21、瓦公里負(fù)荷電壓損失百分?jǐn)?shù)UZ =UZ%×Ue/100=0.036×660/100=2.4V式中UZ支線電纜中電壓損失,V；2) 變壓器電壓損失為：UB% =×(Ur%×cospj+Ux%×sinpj)= 0.80×(2.27×0.6+3.88×0.8)=3.57式中UB%變壓器電壓損失百分比；第9頁(yè)變壓器的負(fù)荷系數(shù), =Stj1/Se=107.848/135=0.80；Se變壓器額定容量,KVA；Stj1變壓器二次側(cè)實(shí)際負(fù)荷容量之和,KVA. Stj1=107.848 KVA；Se變壓器額定容量,KVA；Ur%變壓

22、器額定負(fù)荷時(shí)電阻壓降百分?jǐn)?shù),取Ur%=2.27；Ux%變壓器額定負(fù)荷時(shí)電抗壓降百分?jǐn)?shù),取Ur%=3.88；cospj加權(quán)平均功率因數(shù),取cospj =0.6,sinpj=0.8；UB =UB%×Ue/100=3.57×660/100=23.56V3) 干線電纜允許電壓損失為:Ugy =UY-UZ-UB=63-2.4-23.56=37.04V式中：Ugy=干線電纜中允許電壓損失，單位V；UY允許電壓損失,單位V, Ue=660V時(shí), UY=63V；UZ支線電纜中電壓損失,V；UB變壓器中電壓損失,V；4) .干線電纜截面確定Agy = Kx×Pe×Lgy/

23、(Ue×r×Ugy×pj)=0.7×34×0.6/(660×42.5×37.04×0.8)=17mm2式中：Agy干線電纜截面積, mm2；Pe干線電纜所帶負(fù)荷額定功率之和,KW, Pe=5.5×2+11+4+8=34KW；Lgy干線電纜實(shí)際長(zhǎng)度,Km；r電纜導(dǎo)體芯線的電導(dǎo)率, m/(·mm2)取r=42.5·mm2；Pe允許電壓損失,V, Ue=660V時(shí), UY=63V；Ugy干線電纜中最大允許電壓損失,V；pj加權(quán)平均效率,V,取pj=0.8；根據(jù)計(jì)算選擇干線電纜為U-1000

24、3×25 +1×10 600m2. -130水平向采區(qū)配電點(diǎn)的干線電纜：1) 支線電纜電壓損失：UZ% = Kf×Pe×LZ×K%=1×11×150×10-3×0.327=0.54UZ =UZ%×Ue/100=0.054×660/100=3.564V2) 干線電纜允許電壓損失為：Ugy =UY-UZ-UB第10頁(yè)=63-3.564-23.56=35.876V3) 干線電纜截面確定：Agy = Kx×Pe×Lgy/(Ue×r×Ugy×pj

25、)=0.7×32.4×0.7/(660×42.5×35.876×0.8)=19.7mm2式中：Pe干線電纜所帶負(fù)荷額定功率之和,KW,Pe=5.5×2+11+1.2×2+8=32.4KW； 根據(jù)計(jì)算選擇干線電纜為U-1000 3×25+1×10 700m上山絞車照明圖3-1 絞絞車房供電計(jì)算圖向110KW絞車供電的電纜截面的選擇：根據(jù)所選用KSJ 2-75/6 型變壓器, Ur%=2.5,Ux%=3.74；變壓器的電壓損失為：UT%=(ST/Se)×(Ur%×cospj+Ux%

26、5;sinpj)=(74.13/75)×(2.5×0.6+3.74×0.8)=4.44UT =UT%×U2e/100=4.44×400/100=17.76V支線電纜允許電壓損失：Ugy=UY-UB=39-17.76=21.24V支線電纜截面確定：Agy = Kx×Pe×Lgy/(Ue×r×Ugy×pj)=0.7×110×0.08/(380×42.5×21.24×0.8)=10.5mm根據(jù)計(jì)算選用ZQP20-1000 3×25 80m 型

27、電纜。第11頁(yè) 絞車房供電計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖3）3.3采區(qū)電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)按起動(dòng)條件校驗(yàn)電纜截面：11KW提升絞車是較大負(fù)荷起動(dòng)，也是采區(qū)中容量最大、供電距離較遠(yuǎn)的用電設(shè)備，選擇的電纜截面需要按起動(dòng)條件進(jìn)行校驗(yàn)。1) 電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)電壓：UQmin= = KQ×Ue aQ 1.2 ×660 2.5=457.26V式中: Ue 電動(dòng)機(jī)額定電壓,V；KQ 電動(dòng)機(jī)最小允許起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MQmin 與額定轉(zhuǎn)矩Me之比值. KQ=1.2；aQ電動(dòng)機(jī)額定電壓下的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MeQ與額定轉(zhuǎn)矩Me之比值,由電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表查得,礦用隔爆電動(dòng)機(jī)aQ= 2.5。2)起動(dòng)時(shí)工作機(jī)械支路電纜中的電壓損失：UZQ=（

28、=（=54V式中:r 支線電纜芯線導(dǎo)體的電導(dǎo)率,m/(·mm2)；LZ支線電纜實(shí)際長(zhǎng)度.KM；IQ電動(dòng)機(jī)實(shí)際起動(dòng)電流,單位A；IQ=IeQ×UQmin/Ue=87×457.26/660=60.3A；式中:IeQ 電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的起動(dòng)電流,單位A；UQmin 電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)電流,V;查表1-1,取UQmin=87V；Ue 電動(dòng)機(jī)額定電壓,單位V；AZ 支線電纜的芯線截面；cosQ電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)，估取cos=0.55,sin=0.843) 起動(dòng)時(shí)電纜中的電壓損失：UgQ=（=65V式中:r 干線電纜芯線導(dǎo)體的電導(dǎo)率,m/(·mm2)；LZ 干線電

29、纜實(shí)際長(zhǎng)度,Km；AZ支線電纜的芯線截面, mm2；IgQ干線電纜中實(shí)際實(shí)際起動(dòng)電流,A； IgQ=(IQ ×cosQ×Ii×cospj)2+(IQ×sinQ+Ii×sinpj)2(60.3×0.55+40.6×0.6)2+(60.3×0.84+40.6×0.8)2 =3×IgQ×LZ×cosgQ×103）/（r×AZ） =(3×101.1×700×0.57)/(42.5×25) 3×IQ×LZ&

30、#215;cosQ×103）/（r×AZ） 3×60.3×0.55×103）/(42.5×25)第12頁(yè)=101.1A中: Ii其余電動(dòng)機(jī)正常工作電流，A；Ii =Pe/（3×Ue×pj×cospj）=（22×103）/(3×660×0.79×0.6)=40.6AcosgQ干線電纜在起動(dòng)條件下的功率因數(shù),cosgQ =(IQ×cosQ+Ii×cospj)/IgQ=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1=0.574

31、) 起動(dòng)時(shí)變壓器的電壓損失：UBQ% = (IBQ/IBe)×( Ur% ×cosBQ+Ux%×sinBQ )=(101.1/113)×(2.27×0.57+3.88×0.82)=4.004UBQ =UBQ%×UBe/100=690×4.004/100=27.63V式中: IBQ起動(dòng)時(shí)變壓器的負(fù)荷電流,A；IBe 變壓器負(fù)荷額定電流,A；UBe變壓器負(fù)荷側(cè)額定電壓,V；cosBQ起動(dòng)時(shí)變壓器負(fù)荷功率因數(shù)；cosBQ =(IQ×cosQ+Ii×cospj)/IgQ=(60.3×0.55+

32、40.6×0.6)/101.1=0.575) 起動(dòng)狀態(tài)下供電系統(tǒng)中總的電壓損失：UQ =UZQ + UgQ + UBQ=54+65+27.63=146.63V6) 檢驗(yàn)條件：U2e-UQ =690-146.63=543.37V>457.26V又因?yàn)?43.5V相對(duì)于額定電壓的百分?jǐn)?shù)為543.5/660×100%=82.3%，超過磁力起動(dòng)器吸合線圈要求的電壓。所以檢驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為選用25mm2的橡套電纜滿足了起動(dòng)條件。3.4 高壓電纜的選擇3.4.1選擇方案1按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算選定電纜截面，對(duì)于輸送容量較大，年最大負(fù)荷利用的小時(shí)數(shù)較高的高壓電纜尤其應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度對(duì)其截

33、面進(jìn)行計(jì)算。第13頁(yè)2按最大持續(xù)負(fù)荷電流校驗(yàn)電纜截面，如果向單臺(tái)設(shè)備供電時(shí)，則可按設(shè)備的額定電流校驗(yàn)電纜截面。3按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)發(fā)生的三相短路電流校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定性，一般在電纜首端選定短路點(diǎn)。井下主變電所饋出線的最小截面，如果采用的鋁芯電纜時(shí)，應(yīng)該不小于50mm2 。4按正常負(fù)荷及有一條井下電纜發(fā)生故障時(shí)，分別校驗(yàn)電纜的電纜的電壓損失。5固定敷設(shè)的高壓電纜型號(hào)按以下原則確定：在立井井筒或傾角45°及其以上的井筒內(nèi)，應(yīng)采用鋼絲鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼絲鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，鋼絲鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼絲鎧裝鉛包紙絕緣電纜。在水平巷道或傾角45°以下的井巷內(nèi)，采用鋼帶

34、鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼帶鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼帶鎧裝鉛包紙絕緣電纜。在進(jìn)風(fēng)斜井，井底車場(chǎng)及其附近，主變電所至采區(qū)變電所之間的電纜，可以采用鉛芯電纜，其它地點(diǎn)必須采用銅芯電纜。6. 移動(dòng)變電站應(yīng)采用監(jiān)視型屏蔽橡膠電纜。3.4.2選擇計(jì)算1按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面:A1 =In/nJ=7.2/1×1.73=4.2mm2式中：A電纜的計(jì)算截面, mm2；In電纜中正常負(fù)荷時(shí)持續(xù)電流， In=SB1/(3×Ue) =74.13/( 3×6) =7.2A；n同時(shí)工作的電纜根數(shù)，n=1；J經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2,取J=1.73Amm2；A2 =In/nJ=13.8

35、4/1×1.73 =7.92 mm2式中： In電纜中正常負(fù)荷時(shí)持續(xù)電流，In=SB2/(3×Ue) =143.8/(=13.84A；電纜型號(hào)為：L1：ZLQP20-6000 3×50；L2：ZLQP20-6000 3×70。2校驗(yàn)方法：（1）按持續(xù)允許電流校驗(yàn)電纜截面：KIP=(55.875167.5)×10AIa=7.2A式中： IP環(huán)境溫度為25度時(shí)電纜允許載流量,A由設(shè)指表2-8查取IP=125；K環(huán)境溫度不同時(shí)載流量的校正系數(shù),由設(shè)指表2-6查?。?.447K1.34；Ia持續(xù)工作電流, Ia= SB1/(3×Ue) =74

36、.13/(3×6) =7.2A ；KIP=(55.875167.5)Ia,符合要求。 3×6)第14頁(yè)（2）電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定條件檢驗(yàn)電纜截面,取短路點(diǎn)在電纜首端,取井下主變電所容量為50MVA,則Id（3） = Sd/(3×Up)=(50×103)/(3 ×6.3)=4582.4AAmin = (Id（3）×tj )/C=(4582.4×0.25 )/90=25.46mm2<A1=50 mm2式中： Amin電纜最小截面, mm2；Id（3）主變電所母線最大運(yùn)行方式時(shí)的短路電流,A；tj短路電流作用假想時(shí)間,S；對(duì)井

37、下開關(guān)取0.25S；C 熱穩(wěn)定系數(shù), 由設(shè)指表2-10查取C=90；符合要求。(3)按電壓損失校驗(yàn)電纜截面：U% =KPL/1000=2.498×111.2×0.3/1000=0.08%<7%式中：U%電纜電纜中電壓損失的百分?jǐn)?shù)；K兆瓦公里負(fù)荷矩電纜中電壓損失百分?jǐn)?shù),取6KV鋁芯電纜兆瓦公里負(fù)荷矩電纜中電壓損失K=2.498；PL電纜輸送的有功功率；7%允許電壓損失百分?jǐn)?shù)；故滿足要求。因此所選ZLQP20-6000 3×50 的高壓電纜符合要求。第15頁(yè)4 短路電流計(jì)算4.1短路電流的原因和形式選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護(hù)、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流

38、的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計(jì)算的最終目的。所謂短路是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線）。一、短路的原因短路是指不同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是最嚴(yán)重的一種故障。電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障，究其原因，主要有以下三個(gè)方面：（1）電氣絕緣損壞這可能是由于電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，其絕緣自然老化而損壞；頁(yè)可能是由于設(shè)備本身質(zhì)量不好，絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；也可能是設(shè)備絕緣受到外力損傷而導(dǎo)致短路。(2)誤操作例如帶負(fù)荷誤拉高壓隔離開關(guān)，很可能導(dǎo)致三相弧光短路。

39、又如誤將較低電壓的設(shè)備投入較高電壓的電路中而造成設(shè)備的擊穿短路。（3）鳥獸害例如鳥類及蛇鼠等小動(dòng)物跨越的裸露的不同電位的導(dǎo)體之間，或者被鼠類咬壞設(shè)備或?qū)w的絕緣，都會(huì)引起短路的故障。二、在三相系統(tǒng)中，可有下列短路形式：（1）三相短路（2）兩相短路（3）單相短路（4）兩相接地短路上述三相短路，屬于“對(duì)稱性短路”。其他形式的短路，均屬“非對(duì)稱性短路”。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般是三相短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，非對(duì)稱性

40、短路也可按對(duì)稱分量法分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序和零序分量來(lái)研究，所以對(duì)稱性的三相短路分析也是分析非對(duì)稱性短路的基礎(chǔ)。4.2 短路電流的計(jì)算在短路計(jì)算的基本假設(shè)前提下，選取SB=100MVA，UB=UAV (4-1)"X1=X2=X3=Xd*SSN=0.135100=0.432 250.8各繞組等值電抗US(1-2)%取17，US(2-3)%取6，US(3-1)%取10.5 (4-2)第16頁(yè)1US1% =US(1-2)% + US(3-1)%-US(2-3)%）2 1 =17+10.5-6)=10.7521US2% =US(1-2)% + US(2-3)%-US(3-1)%）2 1 =1

41、7+6-10.5)=6.2521US3% =US(2-3)% + US(3-1)%-US(1-2)%）2 1 =(6+10.5-17)=-0.252X4=X5=X6=X7=10.75100Us1%SB=0.179 = 10060100SNUS1%SB-0.25100 = =-0.004 100SN10060X8=X1/X2/X3=0.144X9=(X4+X6)/(X5+X7)=0.0875X10=X9+X8=0.232即火電廠的阻抗為0.232。2)又根據(jù)資料所得,可將變電所視為無(wú)限大電源所以取”SB E"=1 S變110=I*”I*=S變110650=6.5 SB100E"

42、;1=”=0.154 I*6.5S變35250=2.5KA SB100X變110同理:因35KU變電所的短路容量為250MVA 所以 ”I*=第17頁(yè)X變35E"1=”=0.4 I*2.5SB100=120.4=0.032 22U115SBSB100 = X=90.4=0.027 l222UU115S100=7.50.4=0.219 22U37火電廠到待設(shè)計(jì)的變電所距離12KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl110KV變電所到到待設(shè)計(jì)的變電所距離9KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl35KV變電所到到待設(shè)計(jì)的變電所距離7.5KM，阻抗為每千米0.4歐 X= Xl待設(shè)計(jì)變電所中各繞

43、組等值電抗1US1% =US(1-2)% + US(3-1)%-US(2-3)%）2 1 =6.5+17-10.5)=6.521US2% =US(1-2)% + US(2-3)%-US(3-1)%）2 1 =6.5+10.5-17)=021US3% =US(2-3)% + US(3-1)%-US(1-2)%）2 1 =(10.5+17-6.5)=10.52XT1=XT2=XT3=Us1%SB10.5100= =0.525 100SN10020Us2%SB0100 = =0 100SN10020Us3%SB6.5100 = =0.325 100SN10020該變電所的兩臺(tái)型號(hào)規(guī)格一樣所以另一個(gè)變

44、壓器的阻抗和XT1，XT2，XT3相同。第18頁(yè)X13=X1+X3=0.232+0.032=0.264X14=X2+X4=0.154+0.027=0.181X15=X5/X6=0.263X16=X7/X8=0.163X17=X9/X10=0X18=X11+X12=0.219+0.4=0.619又因?yàn)镋1是有限大電源(將0.263改為0.264)所以 25Xjs=0.264=10030.2 48"查短路電流周期分量運(yùn)算曲線取T=0S ,可得I1*"E21I=5.525 X140.181"2*=4.324"E31I=1.134 X15+X17+X180.26

45、3+0+0.619"3*""I"f=(I1"*+I2*+I3*)IB=(4.324+5.525+1.134)=5.514KA 沖擊系數(shù)取1.8Iim=I"fkim=×5.514×1.8=14.034KA"""S=(I1*+I2*+I3*)SB=(4.324+5.525+1.134) ×100=1098.3MV.A第19頁(yè)5 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)5.1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。 由于高壓開斷器沒有連續(xù)過載的能力，

46、在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流3)開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流Igmax。 INbr，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt即 IPtINbr當(dāng)斷路器的短路電流值。4)短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流電流最大沖擊電流值ish即 INbr較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算可用INbrI"進(jìn)行選擇，I"為INcl不應(yīng)小于短路INclish5.1.1 斷路器選擇及校驗(yàn)1、110KV進(jìn)線側(cè)斷路器選擇1）額定電壓選擇：UN2）額定電流選擇：UNS UN=110KV IeI

47、gmaxIgmax=2Ie 考慮到電源進(jìn)線發(fā)生故障，所以相應(yīng)回路的即： Igmax=3）按開斷電流選擇：INbrI"=5.514 KA 即INbr>5.514KA第20頁(yè)4）按短路關(guān)合電流選擇：iNclish=14.034KA 即iNcl14.034KA5）校驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為1.5S,全開斷時(shí)間0.07stk =tpr + tbr=1.5+0.07=1.57SIt2tQK QK=tk(I"2+10It2+It2)k/2k12=36.229 KA²S×3=2976.75 KA²S It2t=31.5²即It2tQK滿足要求i

48、esish6）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ies=80kA>14.034KA滿足要求故選擇戶外LW11110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計(jì)可列出下表：表5-1 110KV斷路器計(jì)算結(jié)果表第21頁(yè)5.2 高壓開關(guān)的選擇1）額定電壓選擇：UNUNS UNS=110KVIgmax=2Ie2）考慮到電源進(jìn)線發(fā)生故障，所以相應(yīng)回路的即：Igmax=根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GW5-110型，高壓開關(guān)，其參數(shù)如5-2表 5-2 110KV高壓開關(guān)參數(shù)表型號(hào) 額定電壓UN(kV)最工高作額定電流Ie(A)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA)熱穩(wěn)定電(kA)4s流電壓GW5-110 110KV 115 630 100 203

49、）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：同斷路器校驗(yàn)相同 It2tQK S KA²S It2t=20²×4=1600 KA²S QK=36.229 KA²It2t>QK滿足要求4）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： iesishish=14.034KA ies=100KA第22頁(yè)即：iesish 滿足要求由上述計(jì)算表明，選擇GW5-110型高壓開關(guān)能滿足要求，列出下表： 如表5-3表5-3 110KV高壓開關(guān)計(jì)算結(jié)果表設(shè)備項(xiàng)目 GW5-110型產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)110KV262A36.229KA²S14.034KA 110KV 630A 1600KA²S 100KA

50、 UNUNS IeIgmax It2tQKiesish5.3母線的選擇計(jì)算1、110KV側(cè)母線的選擇1）按最大負(fù)荷持續(xù)工作電流選擇：Igmax=按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇LHBGJ-150型鋼芯鋁絞線，最高允許溫度為70，長(zhǎng)期允許載流量為310A，基準(zhǔn)環(huán)境溫度為+25，外徑為 d=17mm ，其中鋼芯外徑6.6mm。,考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：K=0.894 KIa25Co=310×0.894=277.14A>Igmax2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)QK=2tk(I"2+10Itk2/2+Itk)12IgmaxIy=36.229KA²S 運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體最高溫度： 

51、9;=0+(y-0)(查表得C =91 )2=34+(70-34)(262/310)2=59.760 Kf=1 滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面第23頁(yè)SSmin=上式中：線能滿足要求 =66.2mm 2 Smin小于所選導(dǎo)體截面 ,由以上數(shù)據(jù)表明，選擇LHBGJ-150型鋼芯鋁絞2、35kv母線選擇1）按最大負(fù)荷持續(xù)工作電流選擇：Igmax=0.433KA 按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇LHBGJQ-300型鋼芯鋁合金絞線，最高允許溫度為70，長(zhǎng)期允許載流量為486A，基準(zhǔn)環(huán)境溫度為+25，外徑為 d=25.3mm ，其中鋼芯外徑10mm。K=0.894 KIa25Co=486×0

52、.894 =434.484A >Igmax滿足長(zhǎng)期負(fù)荷發(fā)熱的要求。2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：QK=2tk(I"2+10Itk2/2+Itk)12IgmaxIy=73.697KA²S 運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體最高溫度： =0+(y-0)(查表得C=90 ')2=34+(70-34)(433/486)2= 62.55=63 Kf=1滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面=95.4<300mm 2SSmin=小于所選導(dǎo)體截面,能滿足要求3、10kv母線選擇1)按最大工作持續(xù)電流：Igmax=1.516KA第24頁(yè)選125×8的單條矩形鋁母線平放,總截面S=125×8 =1000mm額定載流為1920A，溫度修正系數(shù)取0.894，修正后的載流量為：1820×0.894 =1716.48 > Igmax滿足長(zhǎng)期負(fù)荷發(fā)熱的要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 2QK=2tk(I"2+10It2+I)/2tkk12=356.058 KA²S運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體最高溫度：Igmax22=0+(y-0)()=34