第七章采區(qū)供電設(shè)備選擇及其計算

1、2022-2-2412022-2-24第七章 采區(qū)供電設(shè)備選擇及其計算 采區(qū)供電設(shè)備選擇及計算是采區(qū)供電設(shè)計的主要內(nèi)容。采區(qū)供電設(shè)備的選擇包括主變壓器的選擇、采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定、高低壓電纜的選擇和高低壓開關(guān)的選擇。相關(guān)計算有負(fù)荷容量和負(fù)荷電流的計算、電壓損失的計算、短路電流的計算和過流保護的整定計算。2022-2-24第七章 采區(qū)供電設(shè)備選擇及其計算2022-2-2442022-2-24第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)備選擇前的準(zhǔn)備設(shè)備選擇前的準(zhǔn)備一、采區(qū)供電設(shè)計所需原始資料一、采區(qū)供電設(shè)計所需原始資料二、參考資料三、采區(qū)變電所、移動變電站位置以及工作面配電點的位置確定四、采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定2022-2-24

2、一、采區(qū)供電設(shè)計所需原始資料一、采區(qū)供電設(shè)計所需原始資料 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(xì)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，供電距離、供電能力及高壓母線上的短路容量等。 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。 2022-2-24二、參考資料二、參考資料煤礦安全

3、規(guī)程煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范煤礦井下供電設(shè)計技術(shù)規(guī)定礦井低壓電網(wǎng)短路保護裝置整定細(xì)則礦井保護接地裝置安裝、檢查、測定工作細(xì)則煤礦井下檢漏繼電器安裝、運行、維護與檢修細(xì)則煤礦電工手冊第二分冊(下)工礦企業(yè)供電設(shè)計指導(dǎo)書 各類有關(guān)的煤礦電氣設(shè)備產(chǎn)品樣本、各類供電教材。 2022-2-24三、采區(qū)變電所、移動變電站位置以及工作面配電點的位置確定 詳見第一章第三節(jié)2022-2-24四、四、采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定1.擬定供電系統(tǒng)的原則：基本原則就是保證供電的安全、可靠、質(zhì)量和經(jīng)濟。具體要求如下：(1) 電源電纜路數(shù)選擇原則。一般采區(qū)變電所可采用單回路電源電纜，由采區(qū)變電所向移動變電站供電的單回電纜

4、供電線路上，串接的移動變電站數(shù)不宜超過3個。不同工作面的移動變電站不應(yīng)共用電源電纜。按煤礦井下供配電設(shè)計規(guī)范（GB50417-2007）規(guī)定：煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井的采區(qū)、下山采區(qū)、高產(chǎn)高效和綜合機械化開采的采(盤)區(qū)；供電時，電源電纜不應(yīng)少于兩個回路，且當(dāng)任一回路停止供電時，其余回路的供電能力應(yīng)能承擔(dān)該采(盤)區(qū)負(fù)荷的用電要求。(2) 設(shè)備臺數(shù)選擇原則。在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的開關(guān)、啟動器和電纜等最少。2022-2-241.擬定供電系統(tǒng)的原則擬定供電系統(tǒng)的原則(3) 開關(guān)臺數(shù)選擇原則1臺啟動器只控制1臺低壓用電設(shè)備；1臺高壓配電箱只控制1臺變壓器。當(dāng)高壓配電箱或低壓

5、啟動器有3臺及以上時，應(yīng)設(shè)置進線開關(guān)；采區(qū)為雙電源供電時，應(yīng)設(shè)置2臺進線高壓配電箱。當(dāng)雙母線出線負(fù)荷較多時，可設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)高壓配電箱。(4) 變壓器臺數(shù)選擇原則采區(qū)主變壓器的臺數(shù)要盡量少，1臺變壓器滿足要求時盡量選1臺，這樣可以減少高低壓設(shè)備的數(shù)量及變電所硐室的開拓費用。下列情況需增加變壓器臺數(shù)： 變壓器負(fù)荷較多，1臺變壓器容量不能滿足要求時； 當(dāng)工作面負(fù)荷較大，供電電壓損失超過允許值，需采用移動變電站供電時； 向高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作供電，要求專用變壓器供電時，專用變壓器最多可向4套不同掘進工面的局部通風(fēng)

6、機供電； 不同電壓等級的設(shè)備需要不同的變壓器，當(dāng)采區(qū)變電所的動力變壓器多于1臺時，應(yīng)合理分配變壓器的負(fù)荷。2022-2-241.擬定供電系統(tǒng)的原則擬定供電系統(tǒng)的原則(5) 高壓接線方式選擇原則。單電源采用單母線接線；雙電源一般采用、單母線接線，若母線出線較多時，可采用單母線分段接線。(6)低壓接線方式選擇原則 由工作面配電點到各用電設(shè)備宜用輻射式。 上山及運輸平巷的輸送機宜用干線式。 高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷掘進工作面正常工作的局部通風(fēng)機須配備安裝同等能力的備用局部通風(fēng)機，并能自動切換。正常工作局部通風(fēng)機須采用三專（專用

7、開關(guān)、專用電纜、專用變壓器）接線；備用局部通風(fēng)機須由同時帶電的另一電源接線。 其他掘進工作面和通風(fēng)地點正常工作局部通風(fēng)機可不配備安裝備用局部通、風(fēng)機，但正常工作局部通風(fēng)機必須采用三專接線；或正常工作局部通風(fēng)機配備1臺同等能力備用局部通風(fēng)機，兩者電源須接自同時帶電不同母線段的獨立電源，且能自動切換。 供電線路走最短路線，但采煤工作面(機采除外)不應(yīng)敷設(shè)電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中禁設(shè)電纜，盡量避免回頭供電。 大容量設(shè)備啟動器應(yīng)靠近配電點進線端，減小啟動器間電纜截面。(7) 照明設(shè)備選擇原則。 采區(qū)變電所、上山絞車房、裝車站及綜采工作面應(yīng)設(shè)照明燈，并且設(shè)照明變壓器綜合保護裝置。2022-2-24

8、2擬定采區(qū)供電系統(tǒng)根據(jù)上述擬定原則和所選變壓器的臺數(shù)以及采區(qū)的實際情況，擬定相應(yīng)的供電系統(tǒng)，并畫出采區(qū)供電系統(tǒng)圖。當(dāng)供電系統(tǒng)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)確定。2022-2-24本節(jié)小結(jié)原始資料：礦井瓦斯等級、采區(qū)巷道布置圖、機械設(shè)備布置圖、機械設(shè)備電氣技術(shù)數(shù)據(jù)、電源供電距離所需資料參考資料：設(shè)計規(guī)范、安全規(guī)程、整定細(xì)則、設(shè)計指導(dǎo)書、教材系統(tǒng)擬定原則電源線路數(shù)：單回路電源一般 雙回路電源高沼礦、高產(chǎn)高效礦設(shè)備臺數(shù)：保證安全、可靠下盡可能少開關(guān)臺數(shù)：一臺設(shè)備選一臺開關(guān)；3臺開關(guān)設(shè)總開關(guān)變壓器臺數(shù)：高沼礦 2臺（采變、局變）綜采 2臺（固變、移變）高壓接線方式：單電源單母線 雙電源 單

9、母線出線少 單母線分段式出線多低壓接線方式：輻射式給配電點供電采用 干線式給輸送機供電采用照明設(shè)備：隔爆照明燈、照明綜合保護裝置位置確定位置確定：采區(qū)變電所位采區(qū)中部，移變、配電點位工作面平巷2022-2-24思考題與習(xí)題 7-1 從理論上說明提高采區(qū)供電電壓等級的意義? 7-2 簡述采區(qū)供電系統(tǒng)的擬定原則？2022-2-24152022-2-24第二節(jié)第二節(jié) 采區(qū)主變壓器的選擇采區(qū)主變壓器的選擇一、變壓器臺數(shù)、型號的選擇一、變壓器臺數(shù)、型號的選擇二、變壓器容量的選擇2022-2-24第二節(jié)第二節(jié) 采區(qū)主變壓器的選擇采區(qū)主變壓器的選擇一、變壓器臺數(shù)、型號的選擇一、變壓器臺數(shù)、型號的選擇1.臺數(shù)

10、臺數(shù)采區(qū)主變壓器的臺數(shù)盡量要少 ，有一類負(fù)荷（如分區(qū)水泵）時，變壓器的臺數(shù)不得少于兩臺，對高沼礦按照“三專兩閉鎖”要求，局部通風(fēng)機使用專用變壓器。2.型號型號 硐室內(nèi)的動力變壓器，選擇礦用隔爆型變壓器。 順槽及掘進巷道內(nèi)，選擇隔爆型移動變電站。3.額定電壓一次側(cè)額定電壓應(yīng)按照電源電壓確定，二次側(cè)額定電壓按照1.05倍的用戶額定電壓確定。2022-2-24二、變壓器容量的選擇二、變壓器容量的選擇1.采區(qū)變電所變壓器容量計算計算公式如下：式中：成組計算負(fù)荷Pca= KdePN 成組額定負(fù)荷之和PIN=P1N+P2N+P3N+PiN、 需用系數(shù)Kde，查需用系數(shù)表7-4 加權(quán)功率因數(shù)COSTwm,查

11、表7-4STwmcaTKPScoscaicacawmicaiwmcawmcaTwmPPPPPP212211coscoscoscos2022-2-242.變壓器容量的確定變壓器容量的確定根據(jù)所選變壓器型號和所求變壓器計算容量ST ，選變壓器即STNST 式中：所選變壓器額定容量STN：查礦用變壓器技術(shù)參數(shù)表7-1。舉例：某高沼礦井普采工作面設(shè)備統(tǒng)計如表，試選擇變壓器型號、容量。采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)采區(qū)電氣設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)序號設(shè)備名稱額定電壓額定功率額定電流11膠帶機660v40kW48A12采煤機660v170kw195A13刮板機660v40kw48A14轉(zhuǎn)載機660v40kw48A15乳化液泵6

12、60v55kW63A解：1）選擇型號：井下有爆炸危險的環(huán)境 選擇隔爆型變壓器2）選擇低壓側(cè)額定電壓：用電設(shè)備額定電壓為660v，選擇UN=660V3）選擇容量：PN=170+340+55=345kWKde=0.286+0.714Pm/PN=0.286+0.714170/345=0.64查表7-4選取cos=0.7 查表7-2，選取STN=315kVAKVA3157 . 0345.640cosPKSNdeT2022-2-24本節(jié)小結(jié)容量選擇1.按照下式求變壓器計算容量2.按照下式查取變壓器額定容量 STNST 型號選擇型號選擇：固定變選擇KBSG礦用隔爆型，移變選擇KBSGZY礦用隔爆型電壓選擇

13、電壓選擇：一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于電源電壓，二次側(cè)額定電壓等于1.05倍的用戶額定電壓。STwmcaTKPScos2022-2-24思考題與習(xí)題 7-3變壓器的型號、臺數(shù)如何確定？變壓器容量選擇步驟是什么？ 7-4如何用需用系數(shù)計算負(fù)荷？2022-2-24222022-2-24第三節(jié)第三節(jié) 低壓電纜的選擇低壓電纜的選擇一、低壓電纜型號、芯數(shù)和長度的確定一、低壓電纜型號、芯數(shù)和長度的確定二、低壓電纜主芯線截面的選擇2022-2-24一、低壓電纜型號、芯數(shù)和長度確定一、低壓電纜型號、芯數(shù)和長度確定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

14、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) 支線一律采用表7-5所列阻燃橡套電纜。1 140 V設(shè)備及采掘工作面的660 V和380 V設(shè)備，必須用MYP、MCP、MZP系列的分相屏蔽阻燃橡套電纜；移動式和手持式電氣設(shè)備，應(yīng)使用專用的橡套電纜。(2) 固定敷設(shè)的干線應(yīng)采用MVV系列鎧裝或非鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜；對于半固定敷設(shè)的干線電纜，為了移動方便一般選用阻燃橡套電纜，也可選用上述鎧裝電纜。(3) 采區(qū)低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯和鋁包電纜。(4) 電纜應(yīng)帶有供保護接地用的足夠截面的導(dǎo)體。(5) 照明、通信和控制用電纜，固定敷設(shè)時應(yīng)采用鎧裝電纜、阻燃橡套電纜或礦用塑料電

15、纜，非固定敷設(shè)時應(yīng)采用阻燃橡套電纜。2022-2-242.確定電纜的芯線數(shù)目確定電纜的芯線數(shù)目(1) 干線用的鎧裝電纜選三芯電纜，非鎧裝電纜選用四芯電纜。(2) 支線用電纜就地控制時，一般采用四芯電纜；遠方控制和聯(lián)鎖控制時，應(yīng)根據(jù)控制要求增加控制芯線的根數(shù)。注意電纜中的接地芯線，除用作監(jiān)測接地回路外，不得兼作其他用途。(3) 信號電纜芯線根數(shù)要按控制、信號、通信系統(tǒng)的需要決定，并留有備用芯線。2022-2-243.確定電纜長度確定電纜長度就地控制的支線電纜長度，一般取5m10m。其它電纜因吊掛敷設(shè)時會出現(xiàn)彎曲，所以電纜的實際長度L應(yīng)按式計算。 式中 L電纜敷設(shè)路徑的長度，m； K電纜彎曲系數(shù)，

16、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)考慮以下兩點：移動設(shè)備的電纜，須增加機頭部分活動長度3m5m余量。當(dāng)電纜有中間接頭時，應(yīng)在電纜兩端頭處各增加3m余量。2022-2-24二、低壓電纜主芯線截面的選擇二、低壓電纜主芯線截面的選擇1、選擇原則低壓電纜主芯線截面必須滿足以下幾個條件：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。正常工作時，應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動機的端電壓在95105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。距離遠、功率大的電動機在重載情況下應(yīng)保

17、證能正常起動，并保證其起動器有足夠的吸持電壓。所選電纜截面必須滿足機械強度的要求。2022-2-242.選擇方法 在按上述條件選擇低壓電纜主芯線的截面時，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。 1）按機械強度選擇根據(jù)不同的機械設(shè)備，選擇電纜的截面不小于橡套電纜滿足機械強度要求的最小截面，見表7-7。用電設(shè)備名稱用電設(shè)備名稱最小截面最小截面/mm2用電設(shè)備名用電設(shè)備名稱最小截面稱最小截面/mm2采煤機組3550調(diào)度絞車46可彎曲

18、輸送機1635局部通風(fēng)機46一般輸送機1025煤電鉆46回柱絞車1625照明設(shè)備2.54裝巖機16252022-2-242）按長時允許電流選擇電纜的長時允許電流IP應(yīng)不小于通過電纜的最大長時工作電流Ica。即：IPIca IP 電纜的長時允許電流，見表7-9表7-10。Ica通過電纜的最大長時工作電流；按以下方法確定：支線電纜最大長時工作電流可取電動機的額定電流。如果查不到電動機的額定電流，可按下面的經(jīng)驗公式估算：IcaIN=0.76PN/UN（7-9）干線電纜最大長時工作電流可按下式計算：a PN電纜所帶負(fù)荷的額定功率之和，kW；UN電纜所在電網(wǎng)的額定電壓，V；Kde電纜線路所帶負(fù)荷的需用系

19、數(shù)，由表7-4查取；coswm電纜所帶負(fù)荷的加權(quán)平均功率因數(shù)，由表7-4查取。wmNNdeUPKcos31032022-2-243）按正常工作時允許電壓損失選擇按正常工作時允許電壓損失選擇正常工作時電網(wǎng)的電壓損失應(yīng)不超過電網(wǎng)允許的電壓損失p ，p （1） 低壓電網(wǎng)的允許電壓損失按要求，正常工作時應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動機的端電壓不低于額定電壓的95%。為了保證用電設(shè)備的供電質(zhì)量，低壓電網(wǎng)允許電壓損失為p2NT-0.95(7-12)p低壓電網(wǎng)的允許電壓損失，V；2NT變壓器二次側(cè)額定電壓，V。由式(7-12)可求得：對于380 V電網(wǎng)Up=400-0.95380=39 V對于660 V電網(wǎng)Up= 6

20、90-0.95660=63 V對于1 140 V電網(wǎng)Up=1200-0.951140=117 V2022-2-243）按正常工作時允許電壓損失選擇按正常工作時允許電壓損失選擇(2) 采區(qū)低壓電網(wǎng)電壓損失采區(qū)低壓電網(wǎng)的電壓損失包括變壓器的電壓損失和線路電壓損失兩部分。線路一般又包括干線和支線兩部分。全部低壓電網(wǎng)的總電壓損失U為 U=UU=UT T+U+Umsms+U+Ublbl (7-13)UT變壓器的電壓損失，V；Ums干線電纜的電壓損失，V；Ubl支線電纜的電壓損失，V。 2022-2-243）按正常工作時允許電壓損失選擇按正常工作時允許電壓損失選擇變壓器的電壓損失UTUT=3IT（RTco

21、sT+XTsinT） （7-14）IT變壓器的計算電流， （7-15）RT變壓器的電阻， （7-16）PNT變壓器的負(fù)載損耗，可查表7-1或表7-2，W；XT變壓器的電抗， （7-17）ZT變壓器的阻抗，US%變壓器阻抗百分?jǐn)?shù)，查表7-1/表7-2，%。T變壓器的加權(quán)平均功率因數(shù)角，由式（7-5）的反函數(shù)求得；ST變壓器的計算容量，kVA；UT2N變壓器二次側(cè)額定電壓（按所選變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)），V；STN變壓器的額定容量，MVA；T2NTTU3S=I22TTTRZXNTTNSU22.2NTTP=RTNTNSU.2.2ST%U=Z 2022-2-24負(fù)荷集中的干線電纜線路的電壓損失Ums負(fù)荷沿線

22、分布的干線電纜線路的電壓損失Ums干線的電壓損失應(yīng)為各段電纜線路電壓損失之和支線電纜電壓損失UblUbl=PblL103/(UNscAbl)(7-20)UN支線電纜線路所在電網(wǎng)的額定電壓，V；Lbl支線電纜的長度、m；Abl支線電纜的截面積、mm2；sc支線電纜導(dǎo)體的電導(dǎo)率，查表7-10，m/(mm2)；Pbl支線電纜所帶負(fù)荷的計算功率值(可近似取額定功率)，kW。 ms3msms10AULPUSCNca AULPUSCNiini)10(3ms1ms 2022-2-24(3)按允許電壓損失選擇干線電纜截面按允許電壓損失選擇干線電纜截面UUmsmsUUpmspms U Upmspms= =U U

23、P PU UT TU Ublbl Upms干線電纜的允許電壓損失，V；式整理后，得出其滿足電壓損失的最小截面為 根據(jù)上式的計算結(jié)果，選擇標(biāo)準(zhǔn)截面不小于計算截面的電纜即可滿足電壓損失的要求。 mspscNmsNdemsUULPKA.3min.10 2022-2-24(4)按允許電壓損失校驗電纜截面如果電纜截面按其他條件已經(jīng)選出，此時需按電壓損失的條件校驗電纜截面。校驗時需按式 U=UT+Ums+Ubl 計算出整個低壓電網(wǎng)的電壓損失，然后按式p 進行校驗。如校驗后不滿足，可采取如下措施：(1) 加大電纜截面，一般加大干線電纜的截面；(2) 分散負(fù)荷，即增加電纜的根數(shù)；(3) 更換大容量的變壓器，以

24、減小變壓器的電壓損失；(4) 移動變電所的位置，使其靠近工作面；(5) 調(diào)整變壓器的分接頭，此方法在設(shè)計中不考慮。 2022-2-24(5)按起動時的電壓損失校驗電纜截面按起動時的電壓損失校驗電纜截面由于電動機起動電流大，起動時電壓損失大，必須滿足電動機和磁力起動器的起動條件的要求，否則無法起動。一般只須校驗供電功率最大、供電距離最遠的干線，如該干線滿足起動要求，其它干線必能滿足要求。確定電動機的最小啟動電壓。滿足電動機最小啟動轉(zhuǎn)矩所需要的最小啟動電壓Ust.min，可按下式求出： (7-24)UN電動機的額定電壓，V；K電動機的最小啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，見表7-11；電動機額定電壓時的啟動轉(zhuǎn)矩Mst

25、N與電動機額定轉(zhuǎn)矩MN之比(值可查電動機技術(shù)數(shù)據(jù))，礦用隔爆型電動機一般可取22.5。 起動時支線電壓損失。應(yīng)選擇起動時電壓損失最大的一條支線計算： (7-25) Ist=IstNUst/N (7-26) cosst支線所帶電動機起動時的功率因數(shù)KNstminU=UstblscblstALIcos3=Ubl.st2022-2-24啟動時干線電纜的電壓損失。按干線所帶電動機中最大一臺啟動，其他正常工作條件計算，即： (7-27)Lms干線電纜的長度，m；Ams干線電纜的截面積，mm2sc干線電纜的電導(dǎo)率，m/（mm2）；Ist、cosst與式(7-25)中符號相同；Kdere除啟動電動機外，干線

26、中其他用電設(shè)備的需用系數(shù)，查表7-4；PNre除啟動電動機外，干線中其他用電設(shè)備額定功率之和，kW；UN用電設(shè)備的額定電壓，V。啟動時變壓器的電壓損失。按變壓器所帶電動機中最大一臺啟動，其他正常工作條件計算，即UTst=3ITst（RTcosTst+XTsinTst） (7-28)2wmreN.restst2mrewNreststTst)sin+sin(+)cos+cos(I= )U10PK+cos(L3=UN3N.rede.reststmsscmsstms2022-2-24按啟動條件檢驗電纜截面 電動機啟動時，其端電壓不小于電動機的最小啟動電壓。即UstUst.minUst=U2N.T-Us

27、tUst.min磁力起動器的起動電壓應(yīng)不小于起動器的最小吸合電壓(為線路額定電壓UN的0.7倍)。即：U2N.TUT.st-ms.st0.7UN 2022-2-24本節(jié)小結(jié)截面選擇支線：按照滿足機械強度最小截面，按照允許電流額定電流選擇干線：較短時按照允許電流最大長時工作電流選擇 較長時按照允許電壓損失實際電壓損失選擇 功率最大、線路最遠按照啟動電壓電動機啟動所需最小電壓 支線采用礦用阻燃橡套電纜M型。 工作面-帶分相屏蔽MP型 采掘機-專用電纜MCP型 干線 固定敷設(shè)用鎧裝塑料電纜MVV22型。 配電點-礦用橡套電纜M型 型號型號選擇選擇電壓選擇: 按照所供設(shè)備額定電壓確定UN芯線數(shù)選擇：干

28、線和就地控制支線選擇4芯，遠方控制+2芯、聯(lián)鎖控制+3芯長度選擇：支線-就地控制5-10米，移動敷設(shè)-增加3-5米 干線-敷設(shè)巷道長度彎曲系數(shù)2022-2-24思考題與習(xí)題 7-5如何確定電纜型號、芯線數(shù)和長度?低壓支線電纜、干線電纜主芯線的截面選擇方法有何不同？ 7-6按啟動條件校驗電纜截面，若不合格，可采取哪些措施來滿足要求?2022-2-24412022-2-24第四節(jié)第四節(jié) 采區(qū)低壓電網(wǎng)短路電流計算采區(qū)低壓電網(wǎng)短路電流計算一、概述一、概述二、兩相短路電流的計算三、三相短路電流的計算2022-2-24第第四四節(jié)節(jié) 采區(qū)低壓電網(wǎng)短路電流的計算采區(qū)低壓電網(wǎng)短路電流的計算一、概 述1.計算目的

29、為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，使之能滿足短路電流的動、熱穩(wěn)定性要求。對于低壓開關(guān)設(shè)備的斷路器、熔斷器等，主要用于校驗其分?jǐn)嗄芰Α榱苏_整定計算短路保護裝置，使之在短路故障發(fā)生時，能靈敏可靠地動作，確保供電安全。2022-2-242.計算任務(wù)計算任務(wù)計算最大三相短路電流值，以校驗開關(guān)設(shè)備等的分?jǐn)嗄芰蛣訜岱€(wěn)定性。此時短路點應(yīng)選擇在開關(guān)設(shè)備等負(fù)荷側(cè)的端子上，并按最大運行方式計算。計算最小的兩相短路電流值，以校驗短路保護裝置的靈敏度。此時短路點應(yīng)選擇在保護范圍的末端，并按最小運行方式計算。2022-2-243 計算特點計算特點低壓電網(wǎng)(包括變壓器)一般不允許忽略電阻。由于電纜線路的電感電抗值遠小于電

30、阻值。故有時感抗值反而可以忽略。低壓元件如不太長的母線電纜、電流互感器的一次線圈、自動饋電開關(guān)的過電流脫扣線圈、開關(guān)觸頭的接觸電阻以及短路點的電弧電阻等，對于低壓電網(wǎng)的短路電流計算都有影響，但為了簡化計算，一般可以忽賂。計算短路電流時，電纜線路相間電容可以不考慮。為統(tǒng)一公式，均按星形聯(lián)結(jié)系統(tǒng)分析，對三角形聯(lián)結(jié)的系統(tǒng)，可用星-三角等效變換為星形系統(tǒng)進行計算。2022-2-24二、兩相短路電流的計算二、兩相短路電流的計算1.兩相短路電流的計算公式 Is(2)兩相短路電流A；Uav短路點所在電網(wǎng)中首端的平均線電壓(為電網(wǎng)額定電壓的1.05倍)V；R短路回路內(nèi)一相電阻值的總和；X短路回路內(nèi)一相電抗值的

31、總和； 22)2(2XRUIavs 2022-2-242.短路回路的阻抗計算（1）系統(tǒng)電抗的計算 電源系統(tǒng)的感抗遠大于電阻，電阻可略，只計算電源系統(tǒng)的電抗Xsy： Xsy折算至變壓器低壓側(cè)的電源系統(tǒng)電抗，；U2NT電源變壓器或發(fā)電機二次側(cè)的額定電壓，kV；Is(3)電源母線上的三相短路電流，kA；Ss電源母線上的短路容量(可按電源配電箱的額定斷流容量計)，MVA。（2）變壓器的阻抗計算見變壓器電壓損失計算（7-16、7-17）。（3）電纜線路的電抗和電阻線路電抗XW可用下式計算： XW=X0L 線路電阻可用下式計算： sTNsTNSUIU2.2)3(.2sy3X ALRW2022-2-24三、

32、三相短路電流的計算三、三相短路電流的計算由于三相短路為對稱短路，故可按單相電路計算短路電流： 公式中的符號意義與兩相短路公式中的字符相同。但Id(3)與Id(2)之間存在著如下關(guān)系 32)2()3(ssII 所以，計算出其中的一種短路電流，便可得知另一短路電流。22) 3(3XRUIavs2022-2-24本節(jié)小結(jié)兩相短路電流的計算三相短路電流的計算 求最大三相短路電流選擇設(shè)備時校驗動熱穩(wěn)定性和斷流容量 求最小兩相短路電流過流保護整定時校驗靈敏度。 任務(wù)任務(wù)目的目的22)2(2XRUIavs22)3(3XRUIavs2022-2-24思考題與習(xí)題 計算短路電流的任務(wù)和目的是什么？ 如何計算最大

33、三相短路電流？ 如何計算最小兩相短路電流？2022-2-24512022-2-24第五節(jié)第五節(jié) 高壓電纜的選擇高壓電纜的選擇一、高壓電纜型號、芯數(shù)、長度的選擇一、高壓電纜型號、芯數(shù)、長度的選擇二、高壓電纜截面的選擇2022-2-24一、高壓電纜型號、芯數(shù)、長度的選擇 1.高壓電纜的型號確定據(jù)工作電壓等級、用途、敷設(shè)場所，并符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定選擇：（1）必須選用取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜。（2）嚴(yán)禁采用鋁包電纜。（3）在進風(fēng)斜井、井底車場及其附近、中央變電所至采區(qū)變電所之間，可以采用鋁芯電纜；其他地點必須采用銅芯電纜。（4）在立井井筒或傾角為45及其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用MVV42型聚氯

34、乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜、MYJV42型交聯(lián)聚乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜；（5）在水平巷道或傾角在45以下的井巷內(nèi)，應(yīng)采用MVV22型聚氯乙烯絕緣鋼帶或MVV32型細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜、MYJV22型交聯(lián)聚乙烯鋼帶或MYJV32型細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜；（6）向移動變電站供電應(yīng)選用MYPTJ型礦用高壓雙屏蔽監(jiān)視橡套電纜。 2.高壓電纜芯線、長度的確定鎧裝電纜選擇3芯，橡套電纜選擇3芯主芯線并帶監(jiān)視芯線和接地芯線。高壓電纜長度的確定與低壓電纜選擇方法相同。2022-2-24二、高壓電纜截面的選擇高壓電纜截面必須滿足下面的條件，選取滿足全部條件的最小截面

35、。1.按正常工作時的經(jīng)濟電流密度選擇供電距離較長、年最大負(fù)荷利用小時數(shù)不小于1 000 h的高壓電纜，因?qū)╇姷慕?jīng)濟性有較大影響，應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇。經(jīng)濟截面按式（7-38）計算。 （7-38）Ae導(dǎo)線的經(jīng)濟截面，mm2；Ied經(jīng)濟電流密度，Amm2。按表7-12查取Ica線路正常工作時的最大長時工作電流，A；按按下式計算： （7-39）其中ST為所供各變壓器的計算容量之和，UT1N為變壓器一次側(cè)電壓，Ks為各變壓器組間同時系數(shù)，一個工作面時取1，二個工作面時取0.9,三個工作面取0.85；edcaeIIA KsU3SI1NTTca2022-2-24 2）按長時運行電流選擇電纜截面按IPIc

36、a 式要求選取電纜截面。式中的Ica按（7-39）式選取，按所選電纜型號查表7-8或表7-9取滿足（7-8）式的截面。 3）按短路熱穩(wěn)定條件校驗電纜截面 （7-40）Am 電纜的最小熱穩(wěn)定截面，mm2； 電纜首端的最大三相短路電流，A，按（7-36）式求??；C 電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)，見表7-14。ti 短路電流的假象作用時間, s， 其中ts為實際短路時間，當(dāng)繼電保護裝置瞬時動作時，對快速或中速動作的斷路器，取0.15s ；對低速動作的斷路器取0.2s 。當(dāng)繼電保護有動作時限時， 在上述時間的基礎(chǔ)上再加上繼電保護的動作時間即可。istCIA)3(min)3(sI0.05ttsi2022-2-244

37、）按電壓損失校驗電纜截面按電壓損失校驗電纜截面時，應(yīng)校驗正常狀態(tài)下的電壓損失是否滿足允許電壓損失的要求?？筛鶕?jù)電纜截面及負(fù)荷加權(quán)平均功率因數(shù)查表7-15和表7-16，選取每段高壓電纜每1MWkm負(fù)荷矩的電壓損失 ，再乘以高壓電纜的長度，既可求出各段高壓電纜的電壓損失百分?jǐn)?shù)，該電壓等級下各段高壓電纜電壓損失百分?jǐn)?shù)之和應(yīng)不大于5%。電纜選出后，應(yīng)將各種電纜的選擇結(jié)果用表格列出，參考下表。 高低壓電纜選擇一覽表高低壓電纜選擇一覽表電纜編號選擇結(jié)果負(fù)荷情況選擇計算情況型號額定電壓主芯線截面長度負(fù)荷名稱計算電流總電壓損失百分?jǐn)?shù)機械強度要求截面長時允許電流經(jīng)濟截面最小熱穩(wěn)定截面是否滿足允許電壓損失kvmm

38、2mAVmm2Amm2mm22022-2-24本節(jié)小結(jié)截面選擇供電距離較長、年最大負(fù)荷利用小時數(shù)1 000 h按經(jīng)濟截面選供電距離較短按允許電流選擇：IPIca按照允許電壓損失實際電壓損失選擇校驗按短路條件熱穩(wěn)定校驗：進風(fēng)斜井、井底車場及其附近、中央變電所至采區(qū)變電所之間用鋁芯電纜；45井巷采用MVV42型、MYJV4245井巷采用MVV22型、MVV32型、MYJV22型、MYJV32型向移動變電站供電采用MYPTJ型 型型號號選選擇擇電壓選擇: 按照所供設(shè)備額定電壓確定UN芯線數(shù)選擇：鎧裝電纜選擇3芯，橡套電纜選擇3芯主芯線帶監(jiān)視線、地線長度選擇： 敷設(shè)巷道長度彎曲系數(shù)edcaeIIA i

39、stCIA)3(min2022-2-24思考題與習(xí)題 如何確定高壓電纜型號、芯線數(shù)和長度? 高壓電纜和低壓干線電纜主芯線的截面選擇方法有何不同？2022-2-24592022-2-24第第六六節(jié)節(jié) 采區(qū)高低壓電器的選擇采區(qū)高低壓電器的選擇一、采區(qū)高低壓電器型號的選擇一、采區(qū)高低壓電器型號的選擇二、采區(qū)高低壓電器電氣參數(shù)選擇2022-2-24 1.按采區(qū)的工作環(huán)境選擇：高、低壓控制開關(guān)律采用礦用防爆型。2.按工作機械對控制的要求選擇：高壓配電開關(guān)一般選擇礦用隔爆高壓真空配電箱；低壓供電線路總開關(guān)和分路開關(guān)，一般選用礦用隔爆真空自動饋電開關(guān)；對于高產(chǎn)高效綜采工作面移動變電站的低壓可選擇動力中心；

40、需要遠方控制、聯(lián)鎖控制的機械，選隔爆真空電磁啟動器；對高產(chǎn)高效綜采工作面選用隔爆組合開關(guān)； 對需要經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的機械，選用隔爆真空可逆型電磁啟動器； 40 kW及以上電動機的控制設(shè)備，應(yīng)使用真空電磁啟動器； 根據(jù)煤礦安全規(guī)程（2010版）第128條規(guī)定，局部通風(fēng)機和備用局部通風(fēng)機的控制設(shè)備應(yīng)采用具有雙電源自動切換的組合開關(guān)；對于127v的照明、信號、煤電鉆設(shè)備選擇含有干式變壓器及其一二次側(cè)開關(guān)和保護的照明或煤電鉆綜合保護裝置；當(dāng)電纜長度不夠或電路有分支時，選擇電纜插銷、電纜連接器或電纜接線盒。一、采區(qū)高低壓電器型號的選擇2022-2-24 3.開關(guān)保護裝置要適應(yīng)電網(wǎng)和工作機械對保護要求 井

41、下高壓電動機、動力變壓器的高壓控制設(shè)備，應(yīng)具有短路、過負(fù)荷、接地和欠壓釋放保護。井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上，應(yīng)裝設(shè)短路、過負(fù)荷和漏電保護裝置。低壓電動機的控制設(shè)備，應(yīng)具備短路、過負(fù)荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置及遠程控制裝置。變壓器二次側(cè)低壓總饋電開關(guān)應(yīng)設(shè)短路、過負(fù)荷和漏電保護；變電所內(nèi)其它分路配出開關(guān)和配電點的總開關(guān)應(yīng)設(shè)短路、過負(fù)荷保護；直接控制電動機的各種起動器，應(yīng)設(shè)短路、過負(fù)荷、斷相和漏電保護及遠方控制。其中對于控制小功率的起動器，可不設(shè)過負(fù)荷保護(如回柱絞車等)；控制煤電鉆的設(shè)備，必須選用具有檢漏、短路、過負(fù)荷、斷相、遠距離起動和停止控制的綜合保護裝置。一、采區(qū)

42、高低壓電器型號的選擇2022-2-24二、采區(qū)二、采區(qū)高高低壓電器電氣參數(shù)選擇低壓電器電氣參數(shù)選擇 1.按工作參數(shù)選擇額定參數(shù)開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電網(wǎng)的額定電壓；UNUNW （7-41）UN開關(guān)的額定電壓，V，查表7-187-20； UNW所接電網(wǎng)的額定電壓，也為所控設(shè)備額定電壓，V。開關(guān)的額定電流應(yīng)不小于所控設(shè)備的最大負(fù)荷電流。INIca （7-42）IN開關(guān)的額定電流，A，查表7-187-20；Ica所控設(shè)備的最大長時工作電流，A，高壓開關(guān)按（7-39）式求取，低壓開關(guān)按（7-10）式求取。開關(guān)的接線喇叭口數(shù)目要滿足電網(wǎng)接線的要求，其內(nèi)徑要與電纜的外徑相適應(yīng)。 2022-2-24 2.按

43、短路電流校驗短路參數(shù) 1）校驗斷流能力。高低壓配電開關(guān)需校驗斷流能力，滿足INbIs（3） INb高低壓配電開關(guān)的額定分?jǐn)嚯娏?，A，查表7-187-20 Is（3）高低壓配電開關(guān)出線端的三相短路電流，A，按（7-36）式求取。 2）校驗動、熱穩(wěn)定性。滿足 iesich 即為合格ies高壓配電箱的極限通過電流峰值，A ，查表7-18ich高壓配電箱出線端的三相短路電流沖擊值，A，用下式求得：ich=2.55Is（3） Is（3）按（7-36）式求取。Its2tsIs2ti （7-46）Its高壓配電箱t秒鐘的熱穩(wěn)定電流，A，查表7-18Is高低壓配電開關(guān)出線端的三相短路電流，A，按（7-36）式

44、求取ti短路假象作用時間，按下式計算：ti=ts+0.05，ts為短路實際作用時間為高壓配電箱跳閘時間，一般為0.2s。 2022-2-24本節(jié)小結(jié)一、采區(qū)高低壓電器型號的選擇1.按采區(qū)的工作環(huán)境選擇：高、低壓控制開關(guān)一律采用礦用防爆型。2.按工作機械對控制的要求選擇：高壓配電選擇礦用隔爆高壓真空配電箱；低壓線路總開關(guān)和分路開關(guān)選用礦用隔爆真空自動饋電開關(guān)或動力中心；遠方控制、聯(lián)鎖控制機械選隔爆真空電磁啟動器或隔爆組合開關(guān)；經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的機械選隔爆真空可逆型電磁啟動器； 40 kW電動機控制設(shè)備選真空電磁啟動器； 局部通風(fēng)機控制設(shè)備選雙電源自動切換的組合開關(guān)；127v照明、煤電鉆選照明或煤

45、電鉆綜合保護裝置；電纜分支選電纜插銷、連接器或接線盒。二、采區(qū)高低壓電器電氣參數(shù)選擇1.按工作參數(shù)選擇：UNUNW，INIca ，2.按短路電流校驗：INbIs（3），iesich ，ich=2.55Is（3）Its2tsIs2ti 2022-2-24思考題與習(xí)題 7-7采區(qū)有哪些電氣設(shè)備?用途各是什么?如何選擇其型號和額定參數(shù)？2022-2-24672022-2-24第七節(jié)第七節(jié) 采區(qū)高低壓保護裝置整定計算采區(qū)高低壓保護裝置整定計算一、過電流繼電器的整定計算一、過電流繼電器的整定計算二、熔斷器熔體的選擇計算2022-2-24第七節(jié)第七節(jié) 采區(qū)采區(qū)高高低壓保護裝置整定計算低壓保護裝置整定計算

46、采區(qū)高低壓過流保護裝置主要有過載保護和短路保護兩種，因開關(guān)的不同而設(shè)置不同，需根據(jù)開關(guān)內(nèi)所設(shè)置的保護裝置進行整定。 過載保護的動作值按照略小于額定電流整定， 短路保護的動作值按照大于最大工作電流整定，并按照保護范圍末端最小兩相短路電流進行校驗。 一、過電流繼電器的整定計算 瞬時動作的過電流繼電器或過電流脫扣器作短路保護，只需按短路保護整定即可。 電子式過電流保護裝置具有過載、斷相、短路等多種保護功能。短路保護整定與過載保護整定值有關(guān)，因此應(yīng)先整定過載保護，再整定短路保護。 智能型開關(guān)中各種保護的整定值由程序按過載保護動作值自行設(shè)定，故只需設(shè)定過載保護的動作值即可。 對于各短路保護還需按實際整定

47、值進行靈敏度校驗。 2022-2-241.電磁起動器保護裝置動作值的整定計算(1) 過載保護： 求整定值：IaoIN(7-47)式中Iao過載保護的動作電流值，A；IN單臺或同時啟動的多臺電動機的額定電流，A。取整定值：查表7-20，選取符合上式的Iao(2) 短路保護：求整定值：IasINst(7-48)式中Ias短路保護的動作電流，A；INst單臺或同時啟動的多臺電動機的啟動電流，A，無法查取啟動電流數(shù)據(jù)時可近似取電動機額定電流的6倍。取整定值：查表7-20，選取符合上式的Ias。校靈敏度：式中Ks保護裝置的靈敏系數(shù)；I(2)sc保護范圍末端的最小兩相短路電流，A。Ias根據(jù)查表確定的實際

48、整定值，A.51IIKas(2)SCS2022-2-242.自動饋電開關(guān)保護裝置動作值的整定計算 1) 保護干線的分路開關(guān)整定(1) 過載保護：求整定值：IaoIca(7-49)式中Ica線路的最大長時工作電流，由式(7-10)求得，A；取整定值：查表7-19，選取符合上式的Iao(2) 短路保護：求整定值：IasINst+KdeIN.re(7-50)式中INst啟動電流最大的一臺或同時啟動電流最大的多臺電動機啟動電流，A； Kde成組負(fù)荷需用系數(shù)，查表7-4；IN.re其余電動機的額定電流之和，A。取整定值：查表7-19，選取符合上式的Ias校靈敏度：同前.51IIKas(2)SCS2022

49、-2-24 2) 變壓器二次側(cè)總饋電開關(guān)的整定(1) 過載保護：求整定值：IaoI2NT(7-51)式中I2NT變壓器二次側(cè)的額定電流，A，由（7-15）求取。取整定值：查表7-19，選取符合上式的Iao(2) 短路保護：求整定值：IasINst+KdeIN.re(7-52)式中Ias短路保護的動作電流值，A；INst變壓器所帶負(fù)荷中啟動電流最大的一臺或同時起動電流最大的多臺電動機的啟動電流，A；IN.Re變壓器所帶負(fù)荷中除啟動電動機以外的電動機額定電流之和Kde成組負(fù)荷需用系數(shù)，查表7-4；。取整定值：查表7-19，選取符合上式的Ias校靈敏度：同前2.自動饋電開關(guān)保護裝置動作值的整定計算.

50、51IIKas(2)SCS2022-2-24 1）變壓器一次側(cè)的高壓開關(guān)整定（1）過載保護求IaoI1N （7-53）式中I1N變壓器一次側(cè)額定電流（2）短路保護 （7-54）式中KT變壓器變比； INQ變壓器所帶負(fù)荷中最大一臺電動機的額定啟動電流，A；INre除啟動電動機外其他電動機的額定電流之和，A；Kde需用系數(shù)查表7-18，選取符合上式的Ias靈敏度校驗靈敏度 (7-56)式中Isc（2）變壓器二次側(cè)出口發(fā)生兩相短路電流值，A；KT變壓器變比Ias根據(jù)查表確定的實際整定值，A。 2）高壓電動機的高壓開關(guān)整定（略）.51IKIKasT(2)SCS3.高壓配電箱保護裝置動作值的整定計算)IK(IK1.41.2INredeNQTas2022-2-24二、熔斷器熔體的選擇計算 1.保護照明變壓器一次側(cè)求額定電流：熔體額定電流按下式選擇： (7-57)式中IN.F熔體的額定電流，A；IN照明負(fù)荷的額定電流之和，A；KT變壓器的變壓比；1.21.4可靠系數(shù)。查取額定電流：查熔斷器參數(shù)，取滿足（7-57）式的額定電流INF校驗靈敏度：式中Isc被保護線路末端的最小兩相短路電流，A；INF所選熔體的額定電流，A；KS熔體的靈敏系數(shù)；47保證熔體在短路故障出現(xiàn)時能夠及時熔斷的系數(shù)，見表7-21。74.) 2(FNscsIIK NTrFNIKI4 . 1