梅林廟地面供電系統(tǒng)的設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書（2016 /2017 學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱 ： 企業(yè)供電系統(tǒng)工程設(shè)計 題 目 ： 梅林廟煤礦地面供配電系統(tǒng)的設(shè)計 專業(yè)班級 ： 自動化五班 學(xué)生姓名 ： 劉強 學(xué) 號： 130412508 指導(dǎo)教師 ： 何明星 王書強 耿華 設(shè)計周數(shù) ： 1周 設(shè)計成績 ： 2016年12月16日目錄1 概 述11.1 設(shè)計依據(jù)11.2 設(shè)計目的及范圍11.3 礦井基本資料12 負荷計算22.1 負荷計算的目的22.2 負荷計算方法22.3 負荷計算過程43電氣主接線設(shè)計63.1 對主接線的基本要求63.2 本所電氣主接線方案的確定73.2.1 確定礦井35kV進線回路73.2.2 35kV

2、主接線的確定73.2.3供電系統(tǒng)線路圖74 短路電流計算94.1 短路電流計算的目的94.2 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值94.3 三相短路電流計算計算的步驟94.4短路電流計算過程105設(shè)備選擇125.1 一般的選擇方法125.2 短路動、熱穩(wěn)定性校驗原則135.3 變壓器選擇135.3.1 35kV設(shè)備的選擇145.4 井下設(shè)備選擇145.4.1 電纜選擇計算145.4.2 井下開關(guān)選擇166 保護裝置176.1 繼電保護裝置176.2 防雷保護及接地186.2.1 變電所防雷裝置186.2.2 地面變電所保護接地網(wǎng)186.2.3 井下保護接地網(wǎng)187 結(jié) 論198 參考文獻19附表20前

3、言本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力及實際工程設(shè)計的基本技能。電力是現(xiàn)代煤礦的動力，首先應(yīng)該保證供電的可靠和安全，并做到技術(shù)和經(jīng)濟方面合理的滿足生產(chǎn)的需要。由于煤礦生產(chǎn)條件的特殊性，對供電系統(tǒng)有特殊的要求，尤其是煤礦地面供電系統(tǒng)作為整個煤礦供電開端，對整個煤礦供電的安全，可靠，經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。本論文根據(jù)變電所的設(shè)計原則，圍繞某礦井35KV變電所設(shè)計這一課題展開了全面的設(shè)計與研究，主要完成以下工作： 針對礦井負荷的用電要求，根據(jù)需要系數(shù)法進行了負荷計算。據(jù)此對主變壓器進行選擇，并進行無功補償。根據(jù)變電所主接線的設(shè)計原則，對變電所的主接線進行設(shè)計：高

4、壓35kV采用全橋接法,6kV母線采用單母分段接線形式。采用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路計算。按安裝地點、運行環(huán)境和使用要求對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇，并對它們進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠自動地、迅速地、有選擇地將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，以免事故的擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了設(shè)計。防雷保護是變電所保護中不可缺少的一項保護措施，本文采用了在線路上安裝閥型避雷器對其進行防雷保護，并在變電所裝設(shè)避雷針。1 概 述1.1 設(shè)計依據(jù)1、電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）。2、煤礦電工手冊（地面供電部分）。3、按照國家標準GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB5

5、0053-9410kV及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則： （1）工廠供電設(shè)計必須要遵守國家的有關(guān)法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源和有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。 （2）工廠供電設(shè)計應(yīng)做到保證人身和設(shè)備安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。設(shè)計中應(yīng)采用負荷國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3）工廠供電設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等合理確定設(shè)計方案。 （4）工廠供電設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做

6、到遠近期結(jié)合，以近期為主，適當?shù)目紤]擴建可能性。1.2 設(shè)計目的及范圍本設(shè)計的目的是通過本次設(shè)計鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。本論文的設(shè)計范圍包括：（1）對變電所的主接線進行設(shè)計； （2）對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進行選擇；（3）變電所繼電保護設(shè)計；（4）變電所防雷保護設(shè)計。1.3 礦井基本資料1、本礦概況本礦井為年產(chǎn)300萬噸的高瓦斯礦井，三班工作制，年最大利用負荷小時6000h.立井井深0.38km,預(yù)期服役年限為90年。電費收取為兩部電價制，固定部分按變壓器安裝容量收費18元/kva月。2、電源情況 礦井地面變電所距上級變電所8km，采用雙回路架空線供電，已知電源過電流保護

7、動作時間2.5s，短路電容1000MVA1500MVA。3、自然條件（1）月最高室溫42，月最低室溫32。（2）最熱月土壤溫度27。（3）凍土層厚度為0.45m，變電所土質(zhì)為黃土。 4、原始負荷資料負荷資料見表1-1 全礦電力負荷統(tǒng)計表。2 負荷計算2.1 負荷計算的目的為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和

8、載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。2.2 負荷計算方法供電設(shè)計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且編號設(shè)備名稱電壓（kV）電機容量(kW)需要系數(shù) kd 功率因數(shù)cos1地面高壓主提升機620000.900.85副提升機620000.800.85壓風(fēng)機616000.800.902南風(fēng)井通風(fēng)機610000.700.80壓風(fēng)機65000.

9、700.80低壓設(shè)備65390.700.803北風(fēng)井通風(fēng)機610000.700.80壓風(fēng)機65000.700.80低壓設(shè)備65390.700.804地面低壓地面工業(yè)工場618000.700.77立井鍋爐房61000.600.70機修廠68000.400.65坑木廠62000.400.70選煤廠632000.600.80水源井62000.800.80工人村68000.500.70其他用電設(shè)備66000.500.705井下高壓主排水泵高638000.900.85主排水泵正626000.900.856井下低壓井底車場66000.600.80111采區(qū)69000.600.70113采區(qū)612000.6

10、00.70124采區(qū)61000.600.70156采區(qū)618000.870.75負荷資料見表1-1 全礦電力負荷統(tǒng)計表計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。本設(shè)計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：1、用電設(shè)備組計算負荷的確定 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計

11、算各用電設(shè)備組的計算負荷。其計算公式為： ，kW , kvar （2-1） ，kVA 式中、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷；該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW；功率因數(shù)角的正切值；需要系數(shù)，由表1-1查得。2、多組用電設(shè)備組的計算負荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： （2-2）式中、為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；同時系數(shù)；m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；分別對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需要

12、系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；2.3 負荷計算過程1、用電設(shè)備分組，由表2-1確定各組用電設(shè)備的總額定容量。 2、由表1-1查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設(shè)備組的計算負荷。（1）對主提升機 =0.90，=0.85，=0.62 則;有功功率 kW；無功功率 kvar；視在功率 kVA；用同樣方法可計算出其它各用電設(shè)備組的計算負荷，結(jié)果記入表2-1全礦電力負荷計算負荷表中。 表2-1 全礦電力負荷計算負荷表用戶名稱設(shè)備容量kw需要系數(shù) 功率因數(shù)計算負荷kwkvarkVA1地面高壓主提升機20000.900.850.62180011162117副提升機2000

13、0.800.850.6216009561862壓風(fēng)機16000.800.900.4812807681360南風(fēng)井通風(fēng)機10000.700.800.65700360842壓風(fēng)機5000.700.800.65350183421低壓設(shè)備5390.700.800.653781894352北風(fēng)井通風(fēng)機10000.700.800.65700360842壓風(fēng)機5000.700.800.65350183421低壓設(shè)備5390.700.800.653781894353地面低壓地面工業(yè)工場18000.700.770.6912608421530立井鍋爐房1000.600.700.72604684機修廠8000.40

14、0.650.79320248463坑木廠2000.400.700.72805786選煤廠32000.600.800.65192012402760水源井2000.800.800.6516096186工人村8000.500.700.72400292563其他用電設(shè)備6000.500.700.723002164084井下高壓主排水泵高38000.900.850.62376235605321主排水泵正26000.900.850.622574231043205井下低壓井底車場6000.600.800.65360198395111采區(qū)9000.600.700.72540378562113采區(qū)12000.6

15、00.700.72720521865124采區(qū)1000.600.700.72604378156采區(qū)18000.870.750.70156089617863電氣主接線設(shè)計變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運行的可靠性與經(jīng)濟性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計的主要任務(wù)之一。3.1 對主接線的基本要求在確定變電所主接線前，應(yīng)首先明確其基本要求：（1）安全可靠。應(yīng)

16、符合國家標準和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。此外，還應(yīng)負荷等級的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費。（2）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。（3）經(jīng)濟合理。接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少設(shè)備投資和運行費用。（4）便于發(fā)展。接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的要求。3.2 本所電氣主接線方案的確定3.2.1 確定礦井35kV進線回路35kV礦井變電所距上級供電電源6km，對上一級供電部門來說是一級

17、負荷，故上級礦井變電所對礦井采用有備用的雙回路供電，即35kV進線為兩路架空線進線。3.2.2 35kV主接線的確定為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源受電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。3.2.3供電系統(tǒng)線路圖檢修母線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。規(guī)程規(guī)定，下井電纜必須采用銅芯，又因為井下開關(guān)的額定電流有限且當一回電纜因故障停止供電時，其它電纜應(yīng)能滿足井下全部負荷的供電任務(wù)，由此確定下井電纜回數(shù)為4。4 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的研究供電系統(tǒng)的短路并計算各種

18、情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設(shè)計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術(shù)問題。(1) 選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。(2) 設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。(3) 確定限流措施，當短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。(4) 確定合理的主接線方案和主要運行方式等。4.2 短路電流計算中應(yīng)計算的數(shù)值1、 短路電流,即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計算繼電保護裝置的整

19、定值和計算短路沖擊電流及短路全電流最大有效值之用。 2、三相短路容量，用來判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值、作為選擇限流電抗器的依據(jù)，并可供下一級變電所計算短路電流之用；3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗設(shè)備、母線及電纜的熱穩(wěn)定性；4、短路沖擊電流及短路全電流最大有效值，可用來校驗電器設(shè)備、載流導(dǎo)體及母線的動穩(wěn)定性。4.3 三相短路電流計算計算的步驟1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值網(wǎng)絡(luò)（1）選取基準容量Sj和基準電壓Uj，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準電流值Ij。（2）求出系統(tǒng)各元件的標么基準電抗，將計算結(jié)果標注在等值網(wǎng)絡(luò)圖上。（3）按等值網(wǎng)絡(luò)各元件的聯(lián)接情況，求出由電源到短路點的總阻抗。（4）按歐姆定律求短路電流

20、標么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標么值可按公式5-1求出： （5-1）且短路后各種時間的短路電流標么值與短路容量標么值都相等，即（5）求短路電流和短路容量；為了向供電設(shè)計提供所需的資料，應(yīng)下列短路電流和短路容量： 求出次暫態(tài)短路電流和短路容量； 求出短路沖擊電流和短路全電流最大有效值 kA MVA (5-2) kA kA4.4短路電流計算過程短路電流計算系統(tǒng)如圖4-5所示，短路點選取35kV母線側(cè)，各元件參數(shù)可由表1-1中獲得。1、選取基準容量=100MVA 計算點時，選取=37kV， kA 計算點時，選取=6.3kV， kA2、計算各元件的電抗標幺值（1）35kV進線（架空線）

21、: （2）主變壓器：=0.376（2）主提升機、副提升機(電纜):=0.19（3）壓風(fēng)機（電纜）：=0.19（4）其它用電設(shè)備（架空線）：=0.5（5）機修廠（電纜）：=0.24（6）選煤廠（電纜）：=0.43（7）地面設(shè)備（兩臺分列運行）：由于變壓器在所內(nèi)，只計算變壓器阻抗，不計線路=0.56（8）工人村（架空線）：=1.5（9）地面工業(yè)工廠（架空線）：=2.5（10）下井電纜：=0.1（12）井下高壓（電纜）：=0.19（13）井下低壓（電纜）：=0.19（14）坑木廠（架空線）：=0.15（15）立井鍋爐房（電纜）：=0.24（16）主提升機（異步電動機）：式中 異步電動機啟動電流標么值

22、，一般取=5。短路等效電路圖5設(shè)備選擇設(shè)備選擇包括地面和井下配電設(shè)備兩個部分，由于本設(shè)計中的配電設(shè)備較多，逐一進行說明選擇比較的過程較為繁瑣，因此本設(shè)計中只是分別對地面和井下配電設(shè)備部分設(shè)備選擇的過程進行舉例說明。電氣設(shè)備在使用中，不但要求在正常工作條件下能安全可靠地運行，而且還要求在發(fā)生嚴重短路故障時，設(shè)備流過短路電流后，不致于受到破壞。為此在選擇設(shè)備時，不但要根據(jù)設(shè)備的正常工作條件所給的參數(shù)(如工作電壓、工作電流、使用條件等參數(shù))來選擇，而且還要根據(jù)設(shè)備安裝地點，在短路故障時所產(chǎn)生短路效應(yīng)來校驗設(shè)備。5.1 一般的選擇方法1、按工作電壓選擇高壓電器的額定電壓是指電器銘牌上標明的相間電壓(線

23、電壓)。電器的最高工作電壓是制造廠保證可以長期處在超過額定電壓10%-15%下可靠工作的電壓。選擇電器時，所選電器的最高工作電壓應(yīng)不小于電器正常運行的工作電壓，即: (1.11.15)UNUn式中 UN電器的額定電壓，kV； Un電器安裝處正常運行的工作電壓，kV；2、按工作電流選擇電器的額定電流是指在實際環(huán)境溫度不超過電器計算溫度的條件下，電器所能允許長期連續(xù)通過的最大工作電流。這時電器所有部分的發(fā)熱溫度都不超過允許值。在選擇電器時，必須使電器的額定電流不小于電器所在電路中的最大正常工作電流，即：INIn式中 IN電器的額定電流，A；In電器所在電路中的最大正常工作電流。3、按裝置種類型式選

24、擇電器常被制成屋內(nèi)和屋外兩種類型：屋內(nèi)型不受任何特殊的大氣影響；屋外型可以經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、露、積雪、覆冰、灰塵和有害氣體等的影響。當屋外配電裝置處在塵穢很嚴重或空氣中含有有害于絕緣氣體的地區(qū)時，必須加強電器的絕緣，選用特殊絕緣結(jié)構(gòu)的加強型電器或選用額定電壓高一級的電器。4、按斷路容量選擇斷路器的額定斷流量IrN或額定斷流容量SrN是指斷路器在額定電壓時的斷流能力。斷路器斷開的實際電流是斷路器的滅弧觸頭開始分離瞬間，電路內(nèi)短路電流的有效值。因此按斷流能力選擇斷路器時，必須滿足下列條件：IrNI ，SrNS式中 IrN電器的額定斷流量，kA；SRn電器的額定斷流容量，MVA；I次暫態(tài)短路電路，kA

25、；S一次暫態(tài)三相短路容量，MVA。5.2 短路動、熱穩(wěn)定性校驗原則(1)當電器選定之后，應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗所用的短路電流一般取三相短路時的短路電流。(2)用熔斷器保護的導(dǎo)體和電器，可不進行熱穩(wěn)定校驗。當熔斷器具有限流作用時，可不校驗其動穩(wěn)定。(3)用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不進行動、熱穩(wěn)定的校驗。(4)懸式絕緣子可不校驗動穩(wěn)定。5.3 變壓器選擇根據(jù)變電所變壓器的計算容量，選擇變壓器的型號、容量、臺數(shù)。1、選型：地面高壓為35kV、10kV側(cè)的變壓器選用普通變壓器SL7-1250/35、S9-160/10；10kV側(cè)的井下變壓器選用礦用型動力變壓器KSB-

26、400/10。二次側(cè)電壓660V以下的變壓器選用防爆型干式變壓器。井下照明為127V電壓供電，變壓器設(shè)兩臺防爆型干式變壓器。2、變壓器臺數(shù)的確定：35kV主變壓器、地面供電變壓器、井下中央變電所的變壓器均設(shè)為兩臺。井上部分當任一臺變壓器故障或需要檢修時，能夠保證另一臺變壓器承擔起全部負荷。井下任一臺變壓器停止運行時，其余一臺能夠保證排出最大涌水量時所需的負荷容量。其所選變壓器容量及型號均標于所畫大圖中，這里不在闡述。5.3.1 35kV設(shè)備的選擇1、35kV母線的選型1）按持續(xù)工作電流選擇In=21.7A 對電壓為35kV的屋外配電裝置采用鋼芯鋁絞線作母線，選取LGJ-300，其載流量在環(huán)境溫

27、度為320C 時為735A，由于所處環(huán)境最高溫度為420C，其載流量為： 547.8（A）21.7（A）考慮到動穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再降低8，故為： （A）>21.7（A）故載流量和長時允許電流符合要求，但還需要進行熱穩(wěn)定校驗。2）熱穩(wěn)定校驗由tf=1.255s，Ik=21720A，C=95，Ksk=1按式 A=254（mm2） 該截面小于所選導(dǎo)線截面，故所選LGJ-300截面能滿足熱穩(wěn)定要求。由以上計算，所選LGJ-300滿足母線要求。5.4 井下設(shè)備選擇下面以下井電纜和開關(guān)為例說明其選擇方法，其他電纜和開關(guān)的選擇方法相同。對于電鉆綜合保護裝置和照明綜合保護裝置這里也不

28、再說明。5.4.1 電纜選擇計算電纜截面通常按允許負荷電流、允許電壓損失、電纜的機械強度選擇。實際上并不需要對每條電纜均用上述各種方法選擇，而是抓住每個電纜段(或每條電纜)的主要問題選擇該段(條)電纜截面即可滿足其它條件要求。例如供電容量較大長度較長的干線電纜和單機容量較大(如掘進機械、絞車等)且供電距離較長的主線電纜，主要按允許電壓損失選擇纜線截面即可滿足其它條件的要求；供電容量較小長度較短的支線電纜主要按允許負荷電流選擇導(dǎo)線截面即對滿足其它條件要求；移動機械所用電纜主要按機械強度選擇主芯線截面即可滿足其他條件要求。1、按持續(xù)允許電流選擇截面KIPIa式中 IP空氣溫度為25時，電纜允許載流

29、量，A； K環(huán)境溫度不同時載流量的修正系數(shù)；Ia通過電纜的最大持續(xù)工作電流，A。2、按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面A=式中 A電纜截面，mm2； 正常負荷時，井下總的持續(xù)工作電流，A； n不考慮下井電纜損壞時，同時工作電纜的根數(shù)； J經(jīng)濟電流密度（A/mm2），見下表。下井主電纜的年運行小時，一般取3000-5000h。3、按電纜短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面按電纜短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面有以下兩種方法：熱穩(wěn)定系數(shù)法和允許短路電流法。這里主要介紹熱穩(wěn)定系數(shù)法：這種方法比較簡單，一般在紙絕緣電纜的熱穩(wěn)定計算都采用此法。式中 電纜短路時熱穩(wěn)定要求的最小截面，mm2； 三相最大穩(wěn)定短路電流，A； 短路電流

30、作用的假想時間，s； C熱穩(wěn)定系數(shù)，查相關(guān)手冊。4、按電壓損失校驗電纜截面此種電壓損失校驗電纜截面有計算法和查表法，這里主要介紹計算法： 也可寫成 式中 電壓損失百分數(shù)； 電纜中的負荷電流，A； 額定電壓，kV；、電纜線路單位長度的電阻及電抗，/km； 電纜線路長度，km；、功率因數(shù)及與功率因數(shù)相對應(yīng)的正弦、正切值。高壓系統(tǒng)中的電壓損失按全國供用電規(guī)則的規(guī)定，在正常情況下不得超過7%，故障狀態(tài)下不得超過10%。電壓損失從地面變電所算起至采區(qū)變電所母線止。5、電纜截面選擇計算舉例為短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面，當供電系統(tǒng)在最大運行方式時，地面變電所下井電纜首端發(fā)生三相短路電流，其電流= 1.683

31、 kA，按式校驗下井電纜截面，即：查電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)表C=93.4, 假想時間=0.65s故 = 1683×=14.5 mm2故下井電纜最小截面應(yīng)不小于14.5 mm2,又考慮其他方面校驗的影響，這里選用70mm2做為下井電纜。5.4.2 井下開關(guān)選擇嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地，嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機向井下供電。額定電壓與額定電流的選擇與地面高壓開關(guān)選擇相同，斷流容量的選擇也按地面開關(guān)的選擇方法，井下主要選用DW80型饋電開關(guān)和QC83型磁力起動器，對電鉆和照明采用綜合保護裝置。其它設(shè)備的選擇方法與井上選擇基本相同，這里不在說明，其所選設(shè)備型號均標于設(shè)備選擇或

32、所畫大圖中。6 保護裝置靈北煤礦供電系統(tǒng)井上、井下的保護裝置包括繼電保護和防雷、接地等，本章只對這些保護作簡單的介紹。6.1 繼電保護裝置煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護是保證煤礦安全供電的重要工具。裝設(shè)繼電保護裝置是根據(jù)靈北煤礦電力系統(tǒng)的接線和運行的特點，適當考慮其發(fā)展，選擇設(shè)備力求技術(shù)先進經(jīng)濟合理。 本設(shè)計中的電力設(shè)備和線路有主保護和后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。 主保護滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求，有選擇地切除被保護設(shè)備和全線路故障的保護。后備保護一應(yīng)在主保護或斷路器拒絕動作時切除故障。后備保護可分為遠后備和近后備兩種形式： 遠后備當主保護或斷路器拒絕動作時，由相鄰設(shè)備或線路的保護實現(xiàn)后備。 近后

33、備當主保護拒絕動作時，由本設(shè)備或線路的另套保護實現(xiàn)后備；當斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。 輔助保護為補充主保護和后備保護的不足而增設(shè)的簡單保護。 本設(shè)計在考慮下列因素的情況下裝設(shè)保護裝置： (1)當被保護元件發(fā)生短路或足以破壞系統(tǒng)正常運行的情況時，保護裝置應(yīng)動作于掉閘；在發(fā)生不正常運行時，保護裝置應(yīng)動作于信號。 (2)礦井變電所的高壓饋電線上，裝設(shè)有選擇性的檢漏保護裝置。(3)保護裝置應(yīng)以足夠小的動作時限去切除故障，保證系統(tǒng)剩余部分仍能可靠運行。 (4)動作于掉閘的保護裝置一般應(yīng)保證選擇性，在必須加快動作時，應(yīng)考慮由自動重合閘來補救保護的無選擇性動作。 (5)選擇保護方式時，不考

34、慮考慮可能性很小的放障類型和運行方式。力求使用最少數(shù)量的繼電器和觸點，使其接線簡單可靠。 (6)保護裝置的電壓回路斷線時如能造成誤動作，則裝設(shè)防止這種誤動作的閉鎖裝置并發(fā)出信號。 (7)表示保護裝置動作的必要回路內(nèi)裝設(shè)信號繼電器。 (8)保護裝置除作為被保護元件的主保護外，如有可能還作相鄰元件的后備保護。 (9)在實際可能出現(xiàn)的最不利方式或故障類型下，保護裝置應(yīng)對計算點有足夠的靈敏度。保護裝置的靈敏系數(shù)為：對反應(yīng)電氣量上升的保護裝置對反應(yīng)電氣量下降的保護裝置 (10)保護裝置的靈敏度應(yīng)該互相配臺，從故障點向電源側(cè)方向逐步降低保護裝置的靈敏度。(11)保護裝置所用的電流互感器，對最大負載和最大整定的故障電流，其誤差小于10%。6.2 防雷保護及接地6.2.1 變電所防雷裝置（1）避雷針 為防止直擊雷對變電所電氣設(shè)備、線路及建筑物等侵害，本設(shè)計變電所采用避雷針。避雷針高于被保護設(shè)備，并具有良好的接地，所以能起到保護作用。上圖為地面變電所防雷保護的平面布置圖，避雷針接地線與保護接地線在土壤中距離大于3米。（2）避雷器 避雷器是防護感應(yīng)雷對電氣設(shè)備