梅林廟地面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考模板

1、課程設(shè)計(jì)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(jì) 題 目 ： 梅林廟煤礦地面供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 ： 自動化五班 學(xué)生姓名 ： 劉強(qiáng) 學(xué) 號： 130412508 指導(dǎo)教師 ： 何明星 王書強(qiáng) 耿華 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 1周 設(shè)計(jì)成績 ： 2016年12月16日0 / 26目錄1 概 述11.1 設(shè)計(jì)依據(jù)11.2 設(shè)計(jì)目的及范圍11.3 礦井基本資料12 負(fù)荷計(jì)算22.1 負(fù)荷計(jì)算的目的22.2 負(fù)荷計(jì)算方法22.3 負(fù)荷計(jì)算過程43電氣主接線設(shè)計(jì)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(jìn)線回路73.2.

2、2 35kV主接線的確定73.2.3供電系統(tǒng)線路圖74 短路電流計(jì)算94.1 短路電流計(jì)算的目的94.2 短路電流計(jì)算中應(yīng)計(jì)算的數(shù)值94.3 三相短路電流計(jì)算計(jì)算的步驟94.4短路電流計(jì)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(yàn)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(jì)算145.4.2 井下開關(guān)選擇166 保護(hù)裝置176.1 繼電保護(hù)裝置176.2 防雷保護(hù)及接地186.2.1 變電所防雷裝置186.2.2 地面變電所保護(hù)接地網(wǎng)186.2.3 井下保護(hù)接地網(wǎng)187 結(jié) 論198 參考文獻(xiàn)19

3、附表20前 言本設(shè)計(jì)的目的是通過本次設(shè)計(jì)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(shí)際工程設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)具有舉足輕重的作用。本論文根據(jù)變電所的設(shè)計(jì)原則，圍繞某礦井35KV變電所設(shè)計(jì)這一課題展開了全面的設(shè)計(jì)與研究，主要完成以下工作： 針對礦井負(fù)荷的用電要求，根據(jù)需要系數(shù)法進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算。據(jù)此對主變壓器進(jìn)行選擇，并進(jìn)行無功補(bǔ)償。根據(jù)變電所主接線的設(shè)計(jì)原則，對變電所的主接線

4、進(jìn)行設(shè)計(jì)：高壓35kV采用全橋接法,6kV母線采用單母分段接線形式。采用標(biāo)幺值法對供電系統(tǒng)進(jìn)行了短路計(jì)算。按安裝地點(diǎn)、運(yùn)行環(huán)境和使用要求對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進(jìn)行選擇，并對它們進(jìn)行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。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(kuò)大，在論文中對變電所繼電保護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。防雷保護(hù)是變電所保護(hù)中不可缺少的一項(xiàng)保護(hù)措施，本文采用了在線路上安裝閥型避雷器對其進(jìn)行防雷保護(hù)，并在變電所裝設(shè)避雷針。1 概 述1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1、電力工程電氣設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、規(guī)范、GB50053-9410kV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則： （1）工廠供電設(shè)計(jì)必須要遵守國家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)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(jì)政策。 （2）工廠供電設(shè)計(jì)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(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。設(shè)計(jì)中應(yīng)采用負(fù)荷國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 （3）工廠供電設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等合理確定設(shè)計(jì)方案。 （4）工廠供電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)

6、展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)?shù)目紤]擴(kuò)建可能性。1.2 設(shè)計(jì)目的及范圍本設(shè)計(jì)的目的是通過本次設(shè)計(jì)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(jì)范圍包括：（1）對變電所的主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)； （2）對電氣設(shè)備的規(guī)格型號進(jìn)行選擇；（3）變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；（4）變電所防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。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(fù)荷小時6000h.立井井深0.38km,預(yù)期服役年限為90年。電費(fèi)收取為兩部電價制，固定部分按變壓器安裝容量收費(fèi)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

7、源過電流保護(hù)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(fù)荷資料負(fù)荷資料見表1-1 全礦電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表。2 負(fù)荷計(jì)算2.1 負(fù)荷計(jì)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(jìn)行負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)合計(jì)算，為正確地選擇變壓器容量與無功補(bǔ)償裝置、選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護(hù)的整定等提供技術(shù)參數(shù)。負(fù)荷計(jì)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(fù)荷計(jì)算過小，則依此

8、選用的設(shè)備和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(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確的負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。2.2 負(fù)荷計(jì)算方法供電設(shè)計(jì)常用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法、二項(xiàng)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(jì)算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且編號設(shè)備名稱電壓（kV）電機(jī)容量(kW)需要系數(shù) kd 功率因數(shù)cos1地面高壓主提升機(jī)620000.900.85副提升機(jī)620000.800.85壓風(fēng)機(jī)616000.800.902南風(fēng)井通風(fēng)機(jī)610000.700.80壓風(fēng)機(jī)

9、65000.700.80低壓設(shè)備65390.700.803北風(fēng)井通風(fēng)機(jī)610000.700.80壓風(fēng)機(jī)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(jī)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)61

10、2000.600.70124采區(qū)61000.600.70156采區(qū)618000.870.75負(fù)荷資料見表1-1 全礦電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表計(jì)算結(jié)果基本上符合實(shí)際。公式簡單，計(jì)算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計(jì)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(fù)荷計(jì)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(jì)和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因而為我國設(shè)計(jì)部門廣泛采用。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，步驟如下：1、用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)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

11、組，在分別計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。其計(jì)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(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)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(fù)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(jì)算負(fù)荷時，應(yīng)再計(jì)入一個同時系數(shù)。具體計(jì)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(jì)算負(fù)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

12、設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；2.3 負(fù)荷計(jì)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(jì)算出各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。（1）對主提升機(jī) =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(jì)算出其它各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，結(jié)果記入表2-1全礦電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷表中。 表2-1 全礦電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷表用戶名稱設(shè)備容量kw需要系數(shù) 功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷kwkvarkVA1地面高壓主提升機(jī)20000.900.850.62180011162117副提

13、升機(jī)20000.800.850.6216009561862壓風(fēng)機(jī)16000.800.900.4812807681360南風(fēng)井通風(fēng)機(jī)10000.700.800.65700360842壓風(fēng)機(jī)5000.700.800.65350183421低壓設(shè)備5390.700.800.653781894352北風(fēng)井通風(fēng)機(jī)10000.700.800.65700360842壓風(fēng)機(jī)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(jī)修廠8

14、000.400.650.79320248463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)1

15、2000.600.700.72720521865124采區(qū)1000.600.700.72604378156采區(qū)18000.870.750.70156089617863電氣主接線設(shè)計(jì)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(fù)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(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計(jì)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）

16、安全可靠。應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(qiáng)調(diào)其安全可靠性而造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。（2）操作方便，運(yùn)行靈活。供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運(yùn)行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運(yùn)行靈活，倒閘方便。（3）經(jīng)濟(jì)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(yùn)行費(fèi)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(jìn)線回路35kV礦井變電所距上級供電電源6km，對上一級供電部

17、門來說是一級負(fù)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(jìn)線為兩路架空線進(jìn)線。3.2.2 35kV主接線的確定為了保證對一、二級負(fù)荷進(jìn)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(yùn)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?yàn)榫麻_關(guān)的額定電流有限且當(dāng)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(fù)荷的供電任務(wù)，由此確定下井電纜回?cái)?shù)為4。4 短路電流計(jì)算4.1 短路電流計(jì)算的目的研究供電系統(tǒng)的短

18、路并計(jì)算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運(yùn)行方式的比較、電氣設(shè)備的選擇及繼電保護(hù)整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)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(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)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(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。(2) 設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。(3) 確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟(jì)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(yùn)行方式等。4.2 短路電流計(jì)算中應(yīng)計(jì)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(jì)算繼電

19、保護(hù)裝置的整定值和計(jì)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(jì)算短路電流之用；3、短路電流穩(wěn)態(tài)有效值,可用來校驗(yàn)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(yàn)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(jì)算計(jì)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(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準(zhǔn)電流值Ij。（2）求出系統(tǒng)各元件的標(biāo)么基準(zhǔn)電抗，將計(jì)算結(jié)果標(biāo)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(diǎn)的總阻抗。（4）按歐姆定

20、律求短路電流標(biāo)么值：對于電源是無限大容量的系統(tǒng)，其短路電流標(biāo)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(biāo)么值與短路容量標(biāo)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(jì)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(jì)算過程短路電流計(jì)算系統(tǒng)如圖4-5所示，短路點(diǎn)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(zhǔn)容量=100MVA 計(jì)算點(diǎn)時，選取=37kV， kA 計(jì)算點(diǎn)時，選取=6.3kV， kA2、計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值（1）35kV進(jìn)

21、線（架空線）: （2）主變壓器：=0.376（2）主提升機(jī)、副提升機(jī)(電纜):=0.19（3）壓風(fēng)機(jī)（電纜）：=0.19（4）其它用電設(shè)備（架空線）：=0.5（5）機(jī)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(yùn)行）：由于變壓器在所內(nèi)，只計(jì)算變壓器阻抗，不計(jì)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(jī)（異步電動機(jī)）：式中 異步電動機(jī)啟

22、動電流標(biāo)么值，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(jì)中的配電設(shè)備較多，逐一進(jìn)行說明選擇比較的過程較為繁瑣，因此本設(shè)計(jì)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(jìn)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(yùn)行，而且還要求在發(fā)生嚴(yán)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(diǎn)，在短路故障時所產(chǎn)生短路效應(yīng)來校驗(yàn)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(biāo)明的

23、相間電壓(線電壓)。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(yùn)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(yùn)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(shí)際環(huán)境溫度不超過電器計(jì)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

24、置種類型式選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(dāng)屋外配電裝置處在塵穢很嚴(yán)重或空氣中含有有害于絕緣氣體的地區(qū)時，必須加強(qiáng)電器的絕緣，選用特殊絕緣結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)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(shí)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

25、路電路，kA；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(yàn)原則(1)當(dāng)電器選定之后，應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)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(hù)的導(dǎo)體和電器，可不進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。當(dāng)熔斷器具有限流作用時，可不校驗(yàn)其動穩(wěn)定。(3)用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。(4)懸式絕緣子可不校驗(yàn)動穩(wěn)定。5.3 變壓器選擇根據(jù)變電所變壓器的計(jì)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

26、壓器KSB-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(dāng)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(dān)起全部負(fù)荷。井下任一臺變壓器停止運(yùn)行時，其余一臺能夠保證排出最大涌水量時所需的負(fù)荷容量。其所選變壓器容量及型號均標(biāo)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

27、流量在環(huán)境溫度為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(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(jì)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(hù)裝置和照明綜合保護(hù)

28、裝置這里也不再說明。5.4.1 電纜選擇計(jì)算電纜截面通常按允許負(fù)荷電流、允許電壓損失、電纜的機(jī)械強(qiáng)度選擇。實(shí)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(jī)容量較大(如掘進(jìn)機(jī)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(fù)荷電流選擇導(dǎo)線截面即對滿足其它條件要求；移動機(jī)械所用電纜主要按機(jī)械強(qiáng)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，

29、電纜允許載流量，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(jì)電流密度選擇電纜截面A=式中 A電纜截面，mm2； 正常負(fù)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(jì)電流密度（A/mm2），見下表。下井主電纜的年運(yùn)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(jì)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

30、； 短路電流作用的假想時間，s； C熱穩(wěn)定系數(shù)，查相關(guān)手冊。4、按電壓損失校驗(yàn)電纜截面此種電壓損失校驗(yàn)電纜截面有計(jì)算法和查表法，這里主要介紹計(jì)算法： 也可寫成 式中 電壓損失百分?jǐn)?shù)； 電纜中的負(fù)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(jì)算舉例為短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面，當(dāng)供電系統(tǒng)在最大運(yùn)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=

31、 1.683 kA，按式校驗(yàn)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(yàn)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(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地，嚴(yán)禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)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(hù)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(biāo)

32、于設(shè)備選擇或所畫大圖中。6 保護(hù)裝置靈北煤礦供電系統(tǒng)井上、井下的保護(hù)裝置包括繼電保護(hù)和防雷、接地等，本章只對這些保護(hù)作簡單的介紹。6.1 繼電保護(hù)裝置煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)是保證煤礦安全供電的重要工具。裝設(shè)繼電保護(hù)裝置是根據(jù)靈北煤礦電力系統(tǒng)的接線和運(yùn)行的特點(diǎn)，適當(dāng)考慮其發(fā)展，選擇設(shè)備力求技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理。 本設(shè)計(jì)中的電力設(shè)備和線路有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可增設(shè)輔助保護(hù)。 主保護(hù)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(hù)設(shè)備和全線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)一應(yīng)在主保護(hù)或斷路器拒絕動作時切除故障。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種形式： 遠(yuǎn)后備當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動作時，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)

33、后備。 近后備當(dāng)主保護(hù)拒絕動作時，由本設(shè)備或線路的另套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備；當(dāng)斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 輔助保護(hù)為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)。 本設(shè)計(jì)在考慮下列因素的情況下裝設(shè)保護(hù)裝置： (1)當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生短路或足以破壞系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況時，保護(hù)裝置應(yīng)動作于掉閘；在發(fā)生不正常運(yùn)行時，保護(hù)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(hù)裝置。(3)保護(hù)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(yùn)行。 (4)動作于掉閘的保護(hù)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(bǔ)救保護(hù)的無選擇性動作。 (5)選擇保護(hù)

34、方式時，不考慮考慮可能性很小的放障類型和運(yùn)行方式。力求使用最少數(shù)量的繼電器和觸點(diǎn)，使其接線簡單可靠。 (6)保護(hù)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(hù)裝置動作的必要回路內(nèi)裝設(shè)信號繼電器。 (8)保護(hù)裝置除作為被保護(hù)元件的主保護(hù)外，如有可能還作相鄰元件的后備保護(hù)。 (9)在實(shí)際可能出現(xiàn)的最不利方式或故障類型下，保護(hù)裝置應(yīng)對計(jì)算點(diǎn)有足夠的靈敏度。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)為：對反應(yīng)電氣量上升的保護(hù)裝置對反應(yīng)電氣量下降的保護(hù)裝置 (10)保護(hù)裝置的靈敏度應(yīng)該互相配臺，從故障點(diǎn)向電源側(cè)方向逐步降低保護(hù)裝置的靈敏度。(11)保護(hù)裝置所用的電流互感器，對最大負(fù)載和最大整定的故障電流，其誤差小于10%。6.2 防雷保護(hù)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(jì)變電所采用避雷針。避雷針高于被保護(hù)設(shè)備，并具有良好的接地，所以能起到保護(hù)作用。上圖為地面變電所防雷保護(hù)的平面布置圖，避雷針接地線與保護(hù)接地線在土壤中距離大于3米。（2）避雷器 避雷器是防護(hù)感應(yīng)雷對電氣設(shè)備