張杰畢業(yè)設計說明書 (1)

1、畢業(yè)設計說畢業(yè)設計說明明書書學校：介休電大班級：12 春數控姓名：張杰 學號：1214001403341二 0 一四年三月二日目 錄1 1 前言前言.11.1 河東礦基本情況簡介 .11.2.1 地面用電負荷統(tǒng)計.11.2.2 井下采區(qū)設計原始資料.22 2 河東礦河東礦 35KV35KV 變電所供電設計方案及論證變電所供電設計方案及論證.52.1 河東礦煤礦總體設計方案 .52.2 方案的可行性論證 .52.2.1 技術方面論證.52.2.2 經濟方面論證.63 3 礦井地面變電所設計礦井地面變電所設計.73.1 地面用電負荷計算 .73.2 地面變電所位置選擇 .103.3 地面變電所的主

2、接線 .113.3.1 35kV 側主接線 .113.3.2 10kV 側主接線 .124 4 井下中央變電所及供電設計井下中央變電所及供電設計.154.1 井下電力負荷計算 .154.1.1 井下負荷的計算方法.154.2.2 井下負荷的計算.164.3 井下中央變電所位置選擇原則 .174.4 井下中央變電所主接線 .185 5 短路電流計算短路電流計算.205.1 短路電流計算選擇 .205.2 計算短路電流的目的 .205.3 三相短路電流的計算方法 .215.3.1 電源為無限容量時的短路電流計算.215.3.2 電源為有限容量時的短路電流計算.225.4 短路電流計算 .236 6

3、 設備選擇設備選擇.306.1 一般的選擇方法 .306.2 短路動、熱穩(wěn)定性校驗原則 .316.3 變壓器選擇 .316.4 地面設備選擇 .316.4.1 35kV 設備的選擇 .326.4.2 10kV 設備的選擇 .346.5 井下設備選擇 .356.5.1 電纜選擇計算.356.5.2 井下開關選擇.377 7 保護裝置保護裝置.387.1 繼電保護裝置 .387.2 防雷保護及接地 .397.2.1 變電所防雷裝置.397.2.2 地面變電所保護接地網.407.2.3 井下保護接地網.408 8 結結 論論.43第一章：前言1.1：河東礦基本情況簡介：1、地理位置： 河東礦井田位于

4、大運公路和南同蒲線兩渡車站的東側，鐵路及公路運輸十分便利.2、井田范圍;井田由河溪溝井田、崔家溝井田、及崔家溝井田括區(qū)三部分組成，井田面積共計 48.37km2。3、自然地理：本礦屬于底山丘陵，區(qū)內大部分黃土覆蓋，本區(qū)屬于大陸性氣候，78 月為雨季，土壤凍結深度為 2 米。4、井田開拓方式，斜井單水平的開拓方式。5、設計能力：本礦設計能力為 240 萬噸，服務年限為 25年。6、工作制度：年工作日 300 天，每天三班作業(yè)，區(qū)長兩班生產，一班檢修。1.2 礦井布置及開采方法：1、主井：采用斜井提升坡度 16 度，長度 650 米，采用強力皮帶機提升。2、副井：垂直深度 90 米，采用罐籠提升。

5、3、風井：長度 460 米，坡度 23 度。1.2.1 地面負荷統(tǒng)計：地面地面包括包括機修車間、室內照明、工業(yè)場地照明和其它的一些常規(guī)機修車間、室內照明、工業(yè)場地照明和其它的一些常規(guī)負荷，這些負荷構成了河東煤礦的地面用電系統(tǒng)。負荷，這些負荷構成了河東煤礦的地面用電系統(tǒng)。河東煤礦河東煤礦設計地面用電負荷統(tǒng)計如表設計地面用電負荷統(tǒng)計如表 1-11-1 所示。所示。表 1-1 地面用電負荷統(tǒng)計表序號序號設備名稱設備名稱型號規(guī)格型號規(guī)格數量數量容量（單臺）容量（單臺）（kWkW）電壓電壓（V V）1 1提升機提升機JK-2.5/20XJK-2.5/20X2 22802803803802 2扇風機扇風機

6、BDK618-8BDK618-82(12(1 臺備臺備用用) )1601603803803 3機修車間機修車間20203803804 4室內照明室內照明10102202205 5工業(yè)場地工業(yè)場地照明照明10102202206 6其它其它50501.2.2 井下采區(qū)設計原始資料該設計中的下井回路數為兩條.由于一、二級負荷由連于不同母線的雙回路或環(huán)式供電，且應使每段母線上的負荷接近相等。綜合考慮 1 礦的各種因素，將各負荷分配到各段母線上。其具體分配方案見圖 2.1。河東煤礦河東煤礦采區(qū)具體情況如下：采區(qū)具體情況如下：1 1、該礦為低瓦斯較高涌水量礦井，年產量技改為、該礦為低瓦斯較高涌水量礦井，年

7、產量技改為 240240 萬噸，煤萬噸，煤層南北走向，傾角層南北走向，傾角 1111 度（北高南低）度（北高南低） ，斜井開拓，井深，斜井開拓，井深 120120 米；煤米；煤質中硬、厚度為質中硬、厚度為 3.63.6 米，頂，底板中等穩(wěn)定。米，頂，底板中等穩(wěn)定。2 2、采區(qū)為中間上山開采，采區(qū)分三個區(qū)段，區(qū)段總長度、采區(qū)為中間上山開采，采區(qū)分三個區(qū)段，區(qū)段總長度 345345 米，米，工作面長工作面長 100100 米；東翼走向長度米；東翼走向長度 400400 米，采用國產米，采用國產 8080 機組采煤，煤機組采煤，煤巷掘進用放炮落煤、皮帶機運輸；西翼最大長度走向巷掘進用放炮落煤、皮帶機

8、運輸；西翼最大長度走向 280280 米，為炮米，為炮采工作面。采工作面。3 3、井下中央變電所配出電壓為、井下中央變電所配出電壓為 6kV6kV，配出開關的斷流容量為，配出開關的斷流容量為500MVA500MVA；其到上山巷道下部的距離；其到上山巷道下部的距離 16001600 米，采區(qū)主要用電設備采用米，采區(qū)主要用電設備采用1140V1140V 電壓，煤電鉆和照明采用電壓，煤電鉆和照明采用 127V127V 電壓。電壓。4 4、采煤方法為長壁后退式綜采采和普通機采，三班出煤，一班、采煤方法為長壁后退式綜采采和普通機采，三班出煤，一班檢修，日產量約檢修，日產量約 50005000 噸，本采區(qū)

9、服務年限為噸，本采區(qū)服務年限為 1515 年。年。其井下采區(qū)主要用電設備負荷統(tǒng)計如下表所示：其井下采區(qū)主要用電設備負荷統(tǒng)計如下表所示： 采區(qū)用電設備負荷統(tǒng)計表序號序號設備名稱設備名稱型號規(guī)格型號規(guī)格數量數量容量（單臺）容量（單臺）（kWkW）電壓電壓（V V）1 1采煤機采煤機MLQ-80MLQ-801 18080114011402 2機采面運輸機機采面運輸機SGW-44ASGW-44A1 122+2222+22114011403 3下順槽運輸機下順槽運輸機SGW-40SGW-403 340406606604 4炮采面運輸機炮采面運輸機SGW-22SGW-221 122226606605 5順

10、槽皮帶機順槽皮帶機SPJ-800SPJ-8001 130306606606 6上山皮帶機上山皮帶機SDJ-150SDJ-1501 130+3030+306606607 7上山絞車上山絞車JTB-1200JTB-12001 155556606608 8煤電鉆煤電鉆MZMZ2 2-1.2-1.29 912121271279 9掘進巷局扇掘進巷局扇JBT52-2JBT52-22 211116606601010調度絞車調度絞車JD-11.4JD-11.42 211.411.46606601111回柱絞車回柱絞車JHJH2 2-17-172 217176606601212掘進皮帶機掘進皮帶機SPJ-80

11、0SPJ-8002 230306606601313運輸巷皮帶機運輸巷皮帶機SPJ-800SPJ-8001 130+3030+306606601414水泵水泵3 390+90+3090+90+306606602 河東礦 35kV 變電所供電設計方案及論證河東煤礦河東煤礦 35kV35kV 供電系統(tǒng)設計包括井上和井下兩個部分，下面對供電系統(tǒng)設計包括井上和井下兩個部分，下面對其供電方案進行選擇和論證。其供電方案進行選擇和論證。2.1 河東煤礦總體設計方案 本設計進線為本設計進線為 35kV35kV，地面變電所設置在電源進線方向的工業(yè)廣，地面變電所設置在電源進線方向的工業(yè)廣場的邊緣。將場的邊緣。將 1

12、0kV10kV 高壓電能經過敷設在副井筒中的電纜送到井下中高壓電能經過敷設在副井筒中的電纜送到井下中央變電所，再由井下中央變電所通過電纜將央變電所，再由井下中央變電所通過電纜將 6KV6KV 電能送到井下各用電能送到井下各用電設備。在井底車場附近設置井下中央變電所。電設備。在井底車場附近設置井下中央變電所。 考慮可實現不間斷供電，地面變電所用兩路考慮可實現不間斷供電，地面變電所用兩路 35kV35kV 進線電源，經進線電源，經變壓器降壓后的變壓器降壓后的 10kV10kV 電能分別接于兩段母線上，經配電裝置再經變電能分別接于兩段母線上，經配電裝置再經變壓器變壓后向地面各個用戶如提升、通風、機修

13、、照明等用電設備壓器變壓后向地面各個用戶如提升、通風、機修、照明等用電設備供電。對一類用戶分別接在兩段母線上形成雙回路供電。供電。對一類用戶分別接在兩段母線上形成雙回路供電。 井下供電，是由地面變電所經副井筒中的高壓電纜，將井下供電，是由地面變電所經副井筒中的高壓電纜，將 10kV10kV 的的電能送到井下中央變電所的母線上，其電源的引線為兩條，當一條電能送到井下中央變電所的母線上，其電源的引線為兩條，當一條出故障時，其余的一條電纜能承擔井下最大涌水量時排水用全部負出故障時，其余的一條電纜能承擔井下最大涌水量時排水用全部負荷。為了便于安裝和維護，電纜截面一般不超過荷。為了便于安裝和維護，電纜截

14、面一般不超過 120mm120mm2 2。為了保證供電可靠，地面變電所和井下中央變電所均采用單母為了保證供電可靠，地面變電所和井下中央變電所均采用單母線分段。井下主排水泵分別聯接在變電所母線的兩段上。對井底車線分段。井下主排水泵分別聯接在變電所母線的兩段上。對井底車場附近硐室和巷道低壓動力設備和采區(qū)場附近硐室和巷道低壓動力設備和采區(qū) 1140V1140V、127V127V 用電，經電纜用電，經電纜供電。供電。2.2 方案的可行性論證本設計方案主要從技術和經濟兩個方面來論證設計方案的可行本設計方案主要從技術和經濟兩個方面來論證設計方案的可行性?？傮w方面來講，為保證供電的可靠性，變電所從不同的地方

15、引性?？傮w方面來講，為保證供電的可靠性，變電所從不同的地方引進兩條進線，設置兩臺進兩條進線，設置兩臺 35kV35kV 主變壓器，采用外橋式接線的室外布置主變壓器，采用外橋式接線的室外布置配電；從主變壓器出線后的配電；從主變壓器出線后的 10kV10kV 側，采用單母線分段固定式室內高側，采用單母線分段固定式室內高壓配電柜配電，分別對地面和井下進行供電；地面負荷用電利用兩壓配電柜配電，分別對地面和井下進行供電；地面負荷用電利用兩臺變壓器供電，其進線分別引自臺變壓器供電，其進線分別引自 10kV10kV 側單母分段的兩個部分，經地側單母分段的兩個部分，經地面變壓器配出面變壓器配出 0.4kV0.

16、4kV 側采用低壓配電屏配電后，直接將配出電能供側采用低壓配電屏配電后，直接將配出電能供給地面給地面 380V380V 和和 220V220V 的用電負荷；對井下供電設計，是用兩條的用電負荷；對井下供電設計，是用兩條 10kV10kV電纜經副井口直接下井，在井下設置一處中央變電所，經配電裝置電纜經副井口直接下井，在井下設置一處中央變電所，經配電裝置配電后分接兩臺礦用防爆變壓器供井下用電。配電后分接兩臺礦用防爆變壓器供井下用電。2.2.1 技術方面論證1 1、供電可靠性：主變壓器、地面及井下直接供電的各變壓器，、供電可靠性：主變壓器、地面及井下直接供電的各變壓器，均采用雙線兩臺變壓器供電。這樣當

17、一臺主變壓器出現故障或需要均采用雙線兩臺變壓器供電。這樣當一臺主變壓器出現故障或需要檢修時，另一臺主變壓器能夠保證煤礦負荷用電，使生產正常進行；檢修時，另一臺主變壓器能夠保證煤礦負荷用電，使生產正常進行；當供地面用電的一臺變壓器出現故障或需要檢修時，其另一臺變壓當供地面用電的一臺變壓器出現故障或需要檢修時，其另一臺變壓器能夠承擔起煤礦地面用電的一、二級負荷用電（如主扇風機、人器能夠承擔起煤礦地面用電的一、二級負荷用電（如主扇風機、人員提升機等）員提升機等） ，不至于引起煤礦事故，導致人員傷亡；當供井下用電，不至于引起煤礦事故，導致人員傷亡；當供井下用電的一臺變壓器出現故障或需要檢修時，其另一臺

18、井下變壓器能夠承的一臺變壓器出現故障或需要檢修時，其另一臺井下變壓器能夠承擔起煤礦井下最大涌水量時，井下排水泵的負荷，以不至于出現煤擔起煤礦井下最大涌水量時，井下排水泵的負荷，以不至于出現煤礦被淹，設備被損壞的情況。礦被淹，設備被損壞的情況。2 2、供電質量：設計采用直接引入、供電質量：設計采用直接引入 35kV35kV 供電方案，有煤礦變電供電方案，有煤礦變電所自身進行由高壓到負荷的配送電和對用電的無功補償，在必要的所自身進行由高壓到負荷的配送電和對用電的無功補償，在必要的時候還可以對時候還可以對 35KV35KV 變壓器直接進行空載調節(jié)，從而保證了供電質量。變壓器直接進行空載調節(jié)，從而保證

19、了供電質量。3 3、運行操作的靈活性：對礦用設備均設有單獨的磁力起動器，、運行操作的靈活性：對礦用設備均設有單獨的磁力起動器，可以方便的對設備頻繁操作，并在一組設備送電端設置饋電開關，可以方便的對設備頻繁操作，并在一組設備送電端設置饋電開關，作為設備的一級保護。同時，在設備之間裝設閉瑣保護裝置，增加作為設備的一級保護。同時，在設備之間裝設閉瑣保護裝置，增加了設備運行操作的安全性和靈活性。了設備運行操作的安全性和靈活性。4 4、維護與檢修：從本設計的接線方式考慮（第三章、第四章中、維護與檢修：從本設計的接線方式考慮（第三章、第四章中詳細介紹）詳細介紹） ，當線路出現故障或需要檢修時，可以方便的切

20、除故障或，當線路出現故障或需要檢修時，可以方便的切除故障或將重要負荷供電切換到其它線路。將重要負荷供電切換到其它線路。2.2.2 經濟方面論證1 1、投資：在對主變壓器接線、變電所配電線路接線和有關設備、投資：在對主變壓器接線、變電所配電線路接線和有關設備的選用上，均考慮了投資費用，在保證供電可靠和安全的情況下，的選用上，均考慮了投資費用，在保證供電可靠和安全的情況下，盡量選用投資費用較低的設備。盡量選用投資費用較低的設備。2 2、年運行費用：包括各種設備的折舊費、維護費和電費等。由、年運行費用：包括各種設備的折舊費、維護費和電費等。由于設備的折舊費一般是固定不變的，只有從降低維護費和電費的角

21、于設備的折舊費一般是固定不變的，只有從降低維護費和電費的角度考慮。本設計做到了從變電所的位置選址到設備的保護裝置，都度考慮。本設計做到了從變電所的位置選址到設備的保護裝置，都考慮了能降低維護費的因素。由于電價是固定的，因此降低電費主考慮了能降低維護費的因素。由于電價是固定的，因此降低電費主要從降低電能損耗方面入手，盡量減少損耗。要從降低電能損耗方面入手，盡量減少損耗。3 3、電能損耗：包括有功損耗和無功損耗。由于輸電線路固定，、電能損耗：包括有功損耗和無功損耗。由于輸電線路固定，主要從變壓器、電抗器等耗電設備考慮電能損耗。在變壓器選擇上主要從變壓器、電抗器等耗電設備考慮電能損耗。在變壓器選擇上

22、盡量接近用電負荷容量，減小空載運行的損耗；在變電所加設無功盡量接近用電負荷容量，減小空載運行的損耗；在變電所加設無功補償器，補償無功功率的損耗。補償器，補償無功功率的損耗。從技術和經濟兩個方面論證來看，本設計方案滿足論證要求，從技術和經濟兩個方面論證來看，本設計方案滿足論證要求，故在以后各章節(jié)對河東煤礦供電系統(tǒng)的設計中均以本設計方案為中故在以后各章節(jié)對河東煤礦供電系統(tǒng)的設計中均以本設計方案為中心進行設計。心進行設計。3 礦井地面變電所設計煤礦地面變電所，從設計情況看大體分為兩種情況：一種是電煤礦地面變電所，從設計情況看大體分為兩種情況：一種是電源進線為源進線為 35kV35kV，經主變壓器降壓

23、到，經主變壓器降壓到 10kV10kV 或或 6kV6kV 后，向高壓設備供后，向高壓設備供電，就是通常所說電，就是通常所說 35kV35kV 變電所；另一種是電源進線為變電所；另一種是電源進線為 10kV10kV 或或 6kV6kV直接引到母線上，通過高壓配電裝置，直接向高壓負荷供電，稱為直接引到母線上，通過高壓配電裝置，直接向高壓負荷供電，稱為10kV10kV 或或 6kV6kV 配電所。配電所。本礦地面變電所設計采用的是第一種方案，即本礦地面變電所設計采用的是第一種方案，即 35kV35kV 變電所供電。變電所供電。3.1 地面用電負荷計算河東煤礦地面負荷容量計算采用的方法是當前廣泛被采

24、用的需河東煤礦地面負荷容量計算采用的方法是當前廣泛被采用的需用系數法估算，當然也可用有用功和無功功率的復數計算法。因有用系數法估算，當然也可用有用功和無功功率的復數計算法。因有功和無功功率的復數計算法比較復雜，所以這里不在說明。功和無功功率的復數計算法比較復雜，所以這里不在說明。1 1、根據地面用電負荷及用電設備在煤礦生產中的負荷等級，為、根據地面用電負荷及用電設備在煤礦生產中的負荷等級，為保證當一臺變壓器受到損害，而另一臺變壓器能夠保證其煤礦所有保證當一臺變壓器受到損害，而另一臺變壓器能夠保證其煤礦所有一、二級負荷供電，確定此設計地面供電采用兩臺變壓器供電。一、二級負荷供電，確定此設計地面供

25、電采用兩臺變壓器供電。2 2、地面負荷按下式（、地面負荷按下式（3-13-1）進行計算）進行計算 （3-13-1）cosrNKPS式中式中 S S所計算的電力負荷總的視仔功率，所計算的電力負荷總的視仔功率，kVAkVA； 參加計算的所有用電設備（不包括備用）額定功率之參加計算的所有用電設備（不包括備用）額定功率之NP和，和，kWkW； 參加計算的所有電力負荷的平均功率因數；參加計算的所有電力負荷的平均功率因數；cosK Kr r需用系數，其數值有以下方法計算：需用系數，其數值有以下方法計算：3 3、地面所取的各用電負荷的需用系數及平均功率因數見下表所、地面所取的各用電負荷的需用系數及平均功率因

26、數見下表所示。示。4 4、可以較正確計算出用電功率的設備，如提升機、通風機等的、可以較正確計算出用電功率的設備，如提升機、通風機等的電力負荷，應取其計算負荷。電力負荷，應取其計算負荷。公式公式 中：中：XNPKP最大一臺電動機的額定功率；最大一臺電動機的額定功率；P電機在相應負荷率時的工作效率；電機在相應負荷率時的工作效率；同一工作面所有用電負荷容量的總合（不包括備用）同一工作面所有用電負荷容量的總合（不包括備用） 。NP5 5、地面用電總負荷的計算，按式（、地面用電總負荷的計算，按式（3-23-2）計算：）計算： （3-23-2）TNSKSSSS*)(21 式中式中 S SS S地面總負荷的

27、視在功率，地面總負荷的視在功率，kVAkVA；、地面各用電計算負荷的視在功率，地面各用電計算負荷的視在功率，kVAkVA；1S2SNS同時系數。同時系數。TK地面總負荷的功率因數應按式（地面總負荷的功率因數應按式（3-23-2）的復數計算，即有功功率）的復數計算，即有功功率和無功功率分別相加后，可求得總負荷的功率因數，這里不再求得。和無功功率分別相加后，可求得總負荷的功率因數，這里不再求得。按地面用電設備負荷統(tǒng)計表按地面用電設備負荷統(tǒng)計表 1-11-1 及地面用電負荷的需用系數及及地面用電負荷的需用系數及平均功率因數表平均功率因數表 3-13-1，具體計算如下：，具體計算如下：表 3-1 地面

28、用電負荷的需用系數及平均功率因數表地面負荷名稱地面負荷名稱需用系數需用系數 K KX X平均功率因數平均功率因數cos提升機提升機扇風機扇風機機修車間機修車間室內照明室內照明XNPKPXNPKP0.30.30.30.30.40.4根據所選電機的負荷率確定根據所選電機的負荷率確定根據所選電機的負荷率確定根據所選電機的負荷率確定0.650.650.840.84工業(yè)場地照明工業(yè)場地照明其它其它0.30.30.840.840.80.81 1、提升機工作面、提升機工作面（ =0.87=0.87，=110=110 kWkW）XNPKPP= =（110+25110+25）kWkW =135=135 kWkW

29、（2525 kWkW 為在提升工作面的其它用電負荷）為在提升工作面的其它用電負荷）NP故故 = =0.93=0.93XNPKP87. 0*135110由所選電機的負荷率知：由所選電機的負荷率知： =0.860.86cos =135=135 kVAkVA =146kVA=146kVAcosrNKPS86. 093. 02 2、扇風機工作面、扇風機工作面（ =0.88=0.88，=55=55 kWkW）XNPKPP= =（55+1055+10）kWkW =65=65 kWkW（1010 kWkW 為在扇風機工作面的其它用電負荷）為在扇風機工作面的其它用電負荷）NP故故 = =0.96=0.96XN

30、PKP88. 0*6555由所選電機的負荷率知：由所選電機的負荷率知： =0.870.87cos =65=65 kVAkVA =72kVA=72kVAcosrNKPS87. 096. 03 3、機修車間、機修車間K Kr r=0.3=0.3，=0.650.65，=20=20 kWkW cosNP=20=20 kVAkVA =9.2kVA=9.2kVAcosrNKPS65. 03 . 04 4、室內照明、室內照明K Kr r=0.3=0.3，=0.840.84，=10=10 kWkWcosNP=10=10 kVAkVA =3.6kVA=3.6kVAcosrNKPS84. 03 . 05 5、工業(yè)

31、場地照明、工業(yè)場地照明K KS S=0.4=0.4，=0.840.84，=10=10 kWkWcosNP=10=10 kVAkVA =4.8kVA=4.8kVAcosSNKPS84. 04 . 06 6、其它負荷、其它負荷K KS S=0.3=0.3，=0.80.8，=15=15 kWkWcosNP=15=15 kVAkVA =5.7kVA=5.7kVAcosSNKPS8 . 03 . 07 7、地面總負荷計算、地面總負荷計算=0.85=0.85TK=（146+72+9.2+3.6+4.8+5.7146+72+9.2+3.6+4.8+5.7）0.85kVA0.85kVATSKSSSS*)(62

32、1 =241.30.85=241.30.85 kVAkVA=206kVA=206kVA根據此計算容量大小選擇供地面負荷由高壓側根據此計算容量大小選擇供地面負荷由高壓側 10kV10kV 變到變到 0.4kV0.4kV用電的變壓器容量和臺數。用電的變壓器容量和臺數。要選擇要選擇 35kV35kV 側供電的電力變壓器，必須知道礦井的所有負荷側供電的電力變壓器，必須知道礦井的所有負荷( (即地面負荷和井下負荷的總和即地面負荷和井下負荷的總和) )，才能確定，才能確定 35kV35kV 側變壓器的選擇。側變壓器的選擇。這里暫且不提，本內容在第六章變壓器選擇里詳細介紹。這里暫且不提，本內容在第六章變壓器

33、選擇里詳細介紹。3.2 地面變電所位置選擇河東煤礦變電所雖說容量不大河東煤礦變電所雖說容量不大，但它是全礦供電的中心。所址但它是全礦供電的中心。所址選得正確與否，直接影響到供電的可靠、安全與經濟運行。因此本選得正確與否，直接影響到供電的可靠、安全與經濟運行。因此本礦是在符合以下條件下進行的所址選擇：礦是在符合以下條件下進行的所址選擇：1 1、接近負荷中心，這樣可以減小供電距離、電能損耗、電壓損、接近負荷中心，這樣可以減小供電距離、電能損耗、電壓損失和節(jié)約有色金屬。失和節(jié)約有色金屬。2 2、不占或少站農田。、不占或少站農田。3 3、便于各級電壓線路的引入和引出。、便于各級電壓線路的引入和引出。4

34、 4、交通運輸方便。、交通運輸方便。5 5、具有適宜的地質條件，例如避開滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶等；、具有適宜的地質條件，例如避開滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶等；如在煤田上則應避免壓煤，躲開采空區(qū)。如在煤田上則應避免壓煤，躲開采空區(qū)。6 6、盡量不設在空氣污穢地區(qū)，否則應采取防污措施或設在污源、盡量不設在空氣污穢地區(qū)，否則應采取防污措施或設在污源的上風側。的上風側。7 7、因本礦位于山區(qū)，故所址選擇不應為積水浸淹，山區(qū)變電所、因本礦位于山區(qū)，故所址選擇不應為積水浸淹，山區(qū)變電所的防洪措施應滿足泄洪要求。的防洪措施應滿足泄洪要求。8 8、具有生產和生活用水的可靠水源。、具有生產和生活用水的可靠水源。9

35、9、適當考慮職工生活上的方便。、適當考慮職工生活上的方便。1010、考慮了設計變電所與鄰近設施之間的相互影響。、考慮了設計變電所與鄰近設施之間的相互影響。1111、由于礦井地面工業(yè)廣場已統(tǒng)一考慮了壓煤的問題以及運輸、由于礦井地面工業(yè)廣場已統(tǒng)一考慮了壓煤的問題以及運輸、通訊、水暖等設施，所以本所址選擇于礦井地面工業(yè)場邊緣地上。通訊、水暖等設施，所以本所址選擇于礦井地面工業(yè)場邊緣地上。1212、所址位置必將影響礦區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，送電線路的、所址位置必將影響礦區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，送電線路的規(guī)格與布局，電網損失和投資的大小。規(guī)格與布局，電網損失和投資的大小。考慮以上因素，將此變電所選在工業(yè)廣場

36、邊緣的上風向區(qū)，此考慮以上因素，將此變電所選在工業(yè)廣場邊緣的上風向區(qū)，此處環(huán)境污染小，又能滿足其他方面的要求。處環(huán)境污染小，又能滿足其他方面的要求。3.3 地面變電所的主接線地面變電所起著接受電能，并將電能地面變電所起著接受電能，并將電能( (或經主變壓器降壓或經主變壓器降壓) )再分再分配給全礦用電設備的作用。電源進線和負荷出線之間采用什么設備配給全礦用電設備的作用。電源進線和負荷出線之間采用什么設備和以什么形式進行連接，稱接線方式。它與電源進線回路數、電壓和以什么形式進行連接，稱接線方式。它與電源進線回路數、電壓等級、距電源遠近、主變壓器的臺數等因素有關。等級、距電源遠近、主變壓器的臺數等

37、因素有關。3.3.1 35kV 側主接線由于本礦供電電壓為由于本礦供電電壓為 35kV35kV，礦井終端變電所采用接線方式有如，礦井終端變電所采用接線方式有如下幾種如圖下幾種如圖 3-13-1 所示，現通過比較后選擇主接線形式。所示，現通過比較后選擇主接線形式。1 1、外橋接線、外橋接線 外橋接線如圖外橋接線如圖 3-1a3-1a 所示。所示。(1)(1)優(yōu)點：高壓斷路器數少、四個回路只需三臺斷路器。優(yōu)點：高壓斷路器數少、四個回路只需三臺斷路器。(2)(2)缺點：線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有缺點：線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運；橋聯絡斷路器檢

38、修時，兩個回路需解列運行；一臺變壓器暫時停運；橋聯絡斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；變壓器側的斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。變壓器側的斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。(3)(3)適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器的切換較適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短、故障率較少的情況。頻繁或線路較短、故障率較少的情況。 a 外橋接線 b 內橋接線 c 全橋接線圖 3-1 三種橋型接線方式2 2、內橋接線、內橋接線 內橋形接線如圖內橋形接線如圖 3-1b3-1b 所示。所示。 (1)(1)優(yōu)點：高壓斷路器數少、四個回路只需三臺斷路器。優(yōu)點：高壓斷路器數少

39、、四個回路只需三臺斷路器。 (2)(2)缺點：變壓器的切除和投入較復雜，需兩臺斷路器動作，影缺點：變壓器的切除和投入較復雜，需兩臺斷路器動作，影響一回線路的暫時停運；橋聯絡斷路器檢修時，兩個回路需解列運響一回線路的暫時停運；橋聯絡斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時，線路需校長時間停運。行；出線斷路器檢修時，線路需校長時間停運。 (3)(3)適用范圍：適用于較小容量的變電所，不經常切換或線路較適用范圍：適用于較小容量的變電所，不經常切換或線路較長、故障率較高的情況。長、故障率較高的情況。3 3、全橋接線、全橋接線 全橋接線如圖全橋接線如圖 3-1c3-1c 所示。它適應能力強，運

40、行靈活，操作方便。所示。它適應能力強，運行靈活，操作方便。 綜上所述，由于靈北煤礦為綜上所述，由于靈北煤礦為 240240 萬噸年產量的大型煤礦，本采萬噸年產量的大型煤礦，本采區(qū)的服務年限為區(qū)的服務年限為 5050 年，考慮整個礦區(qū)近年，考慮整個礦區(qū)近 2020 年的開采能力，從投入年的開采能力，從投入經濟和山區(qū)少占工業(yè)廣場面積兩個方面考慮，我這里采用全橋式主經濟和山區(qū)少占工業(yè)廣場面積兩個方面考慮，我這里采用全橋式主接線來完成接線來完成 35kV35kV 側變電所設計。側變電所設計。3.3.2 10kV 側主接線1 1、單母線接線、單母線接線 (1)(1)優(yōu)點：接線簡單清晰，操作方便，設備少，

41、費用低。隔離開優(yōu)點：接線簡單清晰，操作方便，設備少，費用低。隔離開關僅在檢修時作隔離電壓用，不作任何其他操作，便于擴建。關僅在檢修時作隔離電壓用，不作任何其他操作，便于擴建。 (2)(2)缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需使整個缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。引出線回路的斷路器檢修時，該回路要停止供電。配電裝置停電。引出線回路的斷路器檢修時，該回路要停止供電。 (3)(3)適用范圍：主要用于小容量特別是只有一個電源的變電所中。適用范圍：主要用于小容量特別是只有一個電源的變電所中。2 2、單母線分段接線單母線分段接線單母線接線如圖單母線接線如圖 3-

42、23-2 所示。所示。 圖 3-2 單母線分段接線圖(1)(1)優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要一、二級用戶可以從優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要一、二級用戶可以從不同段上引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段進線發(fā)生故障，不同段上引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段進線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。使重要用戶停電。(2)(2)缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在此期間內停電。當出線為雙回路時，架空線路

43、會出現的回路都要在此期間內停電。當出線為雙回路時，架空線路會出現交叉跨越。另外，在擴建時需向兩個方向均衡擴建。交叉跨越。另外，在擴建時需向兩個方向均衡擴建。 (3)(3)適用范圍：由于單母線分段接線比單母線接線的供電可靠適用范圍：由于單母線分段接線比單母線接線的供電可靠性相靈活性有所提高，所以在性相靈活性有所提高，所以在 63kV63kV 以下的變電所中較廣泛使用這種以下的變電所中較廣泛使用這種接線方式。接線方式。綜上所述，不論分段或不分段的單母線接線，在檢修任一回路綜上所述，不論分段或不分段的單母線接線，在檢修任一回路斷路器的全部時間內，該回路必須停止工作。這個缺點在某些情況斷路器的全部時間

44、內，該回路必須停止工作。這個缺點在某些情況下恃別突出，因此，對于電壓為下恃別突出，因此，對于電壓為 35kV35kV 及以上的配電裝置，當引出線及以上的配電裝置，當引出線較多時，應廣泛采用單母線分段帶旁路母線的接線。較多時，應廣泛采用單母線分段帶旁路母線的接線。3 3、雙母線接線、雙母線接線雙母接線中有兩組母線，每一電源或每條引出線，通過一臺或雙母接線中有兩組母線，每一電源或每條引出線，通過一臺或兩臺斷路器，分別接到兩組母線上。雙母線的兩組母線同時工作，兩臺斷路器，分別接到兩組母線上。雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯絡斷路器并聯運行，電源與負荷平均分配到兩組母線并通過母線聯絡斷路器并聯運

45、行，電源與負荷平均分配到兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路固定與某上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路固定與某組母線連組母線連接，以固定連接方式運行。接，以固定連接方式運行。1 1優(yōu)點優(yōu)點 (1)(1)供電可靠：通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢供電可靠：通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只停該回路。檢修任一回路的母線隔離開關時，只停該回路。 (2)(2)調度靈活：各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一母線調度靈

46、活：各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。 (3)(3)擴建方便：向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩擴建方便：向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。2 2缺點缺點 (1)(1)增加一組母線，每回路就要增加一組母線隔離開關。增加一組母線，每回路就要增加一組母線隔離開關。 (2)(2)當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，開關誤當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒

47、換操作電器，開關誤操作，需要在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。操作，需要在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。 3 3適用范圍適用范圍當出線回路數或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線當出線回路數或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢復供電。母線和母線設備檢修時，不允許影響對故障后要求迅速恢復供電。母線和母線設備檢修時，不允許影響對用戶的供電，系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時，采用雙用戶的供電，系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時，采用雙母線接線較合適。母線接線較合適。綜上所述，在本設計中考慮經濟和滿足供電要求的需要，綜上所述，在本設計中考慮經濟和滿足供電要求的

48、需要，10kV10kV母線側采用雙母線的接線方式，單母線接線圖如母線側采用雙母線的接線方式，單母線接線圖如 3-23-2 所示。所示。4 井下中央變電所及供電設計井下中央變電所，是全礦井下的供電中心，接受從地面變電所井下中央變電所，是全礦井下的供電中心，接受從地面變電所送來的高壓電能之后，向采區(qū)變電所及主排水泵的電動機供電，通送來的高壓電能之后，向采區(qū)變電所及主排水泵的電動機供電，通過降壓后供給井底車場附近的低壓動力設備、照明及電機車的變流過降壓后供給井底車場附近的低壓動力設備、照明及電機車的變流設備等用電。設備等用電。4.1 井下電力負荷計算井下中央變電所變壓器的容量、臺數取決于由該變電所供

49、電的井下中央變電所變壓器的容量、臺數取決于由該變電所供電的用電設備負荷。煤礦井下的機電設備，由于井下工作條件比較復雜，用電設備負荷。煤礦井下的機電設備，由于井下工作條件比較復雜，使其負荷變化較大，而且對礦井不同的采煤方法、機械化程度、供使其負荷變化較大，而且對礦井不同的采煤方法、機械化程度、供電接線方式，其總負荷也是各不相同的。因此，要想準確地計算井電接線方式，其總負荷也是各不相同的。因此，要想準確地計算井下低壓供電系統(tǒng)的負荷是十分困難的。下低壓供電系統(tǒng)的負荷是十分困難的。我這里采用的方法是當前廣泛被采用的需用系數法估算井下變我這里采用的方法是當前廣泛被采用的需用系數法估算井下變電所容量，根據

50、此計算容量大小選擇變壓器容量和臺數電所容量，根據此計算容量大小選擇變壓器容量和臺數。4.1.1 井下負荷的計算方法1 1、根據井下用電設備布置及用電設備的單臺容量可大致確定此、根據井下用電設備布置及用電設備的單臺容量可大致確定此設計設置一個井下變電所（兩臺變壓器）即可。設計設置一個井下變電所（兩臺變壓器）即可。2 2、井下采區(qū)負荷按下式進行計算、井下采區(qū)負荷按下式進行計算 （4-14-1）cosrNKPS式中式中 S S所計算的電力負荷總的視在功率，所計算的電力負荷總的視在功率，kVAkVA； 參加計算的所有用電設備（不包括備用）額定功率之和，參加計算的所有用電設備（不包括備用）額定功率之和，

51、NPkWkW； 參加計算的所有電力負荷的平均功率因數；參加計算的所有電力負荷的平均功率因數；cosK Kr r需用系數，其數值有以下方法計算：需用系數，其數值有以下方法計算：由于本設計井下使用為單體支架，各用電設備無一定順序起動由于本設計井下使用為單體支架，各用電設備無一定順序起動的一般機組工作面，按下式計算需用系數：的一般機組工作面，按下式計算需用系數：K Kr r=0.286+0.714=0.286+0.714 （4-24-2）NSPP式中式中 最大電動機的功率，最大電動機的功率，kWkW。SP3 3、井下井底車場等負荷，可按式（、井下井底車場等負荷，可按式（4-14-1）計算。其所取的各

52、用）計算。其所取的各用電設備的需用系數及平均功率因數見下表所示。電設備的需用系數及平均功率因數見下表所示。4 4、可以較正確計算出用電功率的設備，如提升機、水泵、空壓、可以較正確計算出用電功率的設備，如提升機、水泵、空壓機、通風機及大型膠帶輸送機等的電力負荷，應取其計算負荷。機、通風機及大型膠帶輸送機等的電力負荷，應取其計算負荷。其井下用電設備的需用系數及平均功率因數如表其井下用電設備的需用系數及平均功率因數如表 4-14-1 所示。所示。表 4-1 井下用電設備的需用系數及平均功率因數表井下負荷名稱井下負荷名稱需用系需用系數數 K Kr r平均功率因數平均功率因數cos備注備注一般機械化工作

53、面一般機械化工作面炮采工作面（緩傾炮采工作面（緩傾斜煤層）斜煤層）炮采工作面（急傾炮采工作面（急傾斜煤層）斜煤層）掘進工作面掘進工作面輸送機輸送機井底車場：井底車場：無主排水設備無主排水設備有主排水設備有主排水設備0.4-0.50.4-0.50.5-0.60.5-0.60.3-0.40.3-0.40.50.50.6-0.70.6-0.70.6-0.70.6-0.70.60.60.70.70.60.60.70.70.70.7K Kr r值按值按式（式（2 2）計算計算取計算取計算功率功率5 5、井下總負荷的計算，考慮到負荷變化較大的采區(qū)與負荷較穩(wěn)、井下總負荷的計算，考慮到負荷變化較大的采區(qū)與負荷

54、較穩(wěn)定的主排水泵等井下固定設備的區(qū)別，為更接近實際，按下式（定的主排水泵等井下固定設備的區(qū)別，為更接近實際，按下式（4-4-3 3）計算：）計算： （4-34-3）TSNSKKPSS*)*cos(式中式中 S SS S井下總負荷的視在功率，井下總負荷的視在功率，kVAkVA；井下各用電設備計算負荷的視在功率之和，井下各用電設備計算負荷的視在功率之和，kVAkVA；S 井下主排水泵計算功率之和，井下主排水泵計算功率之和，kWkW；NP 井下主排水泵的加權平均功率因數；井下主排水泵的加權平均功率因數；cosK Ks s井下主排水泵的同時系數，只有排水設備時取井下主排水泵的同時系數，只有排水設備時取

55、 1 1，有其他，有其他固定設備時取固定設備時取 0.9-0.950.9-0.95；同時系數。同時系數。TK井下總負荷的功率因數應按式（井下總負荷的功率因數應按式（4-34-3）的復數計算，即有功功率）的復數計算，即有功功率和無功功率分別相加后，可求得總負荷的功率因數。和無功功率分別相加后，可求得總負荷的功率因數。4.2.2 井下負荷的計算按井下用電設備負荷統(tǒng)計表按井下用電設備負荷統(tǒng)計表 1-21-2 和需用系數及平均功率因數如和需用系數及平均功率因數如表表 4-14-1 所示，具體計算如下：所示，具體計算如下：1 1、一般機械化工作面、一般機械化工作面K Kr r=0.286+0.714=0

56、.286+0.714NSPPP PS S=80=80 kWkW，= =（80+24+11.4+17+4480+24+11.4+17+44）kWkW =176.4=176.4 kWkWNP故故 K Kr r=0.6=0.6，=0.70.7cos=151.2kVA=151.2kVAcos*rNKPS2 2、輸送機、絞車、輸送機、絞車K Kr r=0.5=0.5，=0.70.7，= =（120+55+105+60120+55+105+60）kWkW =340=340 kWkWcosNP= = =242.86kVA=242.86kVAcos*rNKPS3 3、炮采工作面（緩傾斜煤層）、炮采工作面（緩傾

57、斜煤層）K Kr r=0.5=0.5，=0.60.6，= =（17+11.4+36+2217+11.4+36+22）kWkW =86.4=86.4 kWkWcosNP =72kVA=72kVAcos*rNKPS4 4、掘進工作面、掘進工作面K Kr r=0.4=0.4，=0.60.6，= =（48+22+6048+22+60）kWkW =130=130 kWkWcosNP =86.67kVA=86.67kVAcos*rNKPS5 5、主排水設備、主排水設備K KS S=1=1，=0.850.85，=90=90 kWkWcosNP =105.88kVA=105.88kVAcos*sNKPS6 6

58、、井下總負荷計算井下總負荷計算TSSKPKSS*)cos*(=（151.2+242.86+72+86.67+105.88151.2+242.86+72+86.67+105.88）0.9kVA=620kVA0.9kVA=620kVA ( (=0.9)=0.9)TK4.3 井下中央變電所位置選擇原則 (1)(1)盡量位于負荷中心，保證一類負荷主排水泵電動機的供電，盡量位于負荷中心，保證一類負荷主排水泵電動機的供電，通常將中央變電所洞室與水泵房建在一起；通常將中央變電所洞室與水泵房建在一起； (2)(2)地質條件好，頂、底板穩(wěn)定，無淋水；地質條件好，頂、底板穩(wěn)定，無淋水； (3)(3)變電所要求通風

59、良好，運輸方便；變電所要求通風良好，運輸方便； (4)(4)電纜進出線方便。電纜進出線方便。一般井下中央變電所的位置如圖一般井下中央變電所的位置如圖 4-14-1 所示。所示。圖 4-1 井下中央變電所位置1 一主井；2 一副井；3 一中央變電所；4 一水泵房4.4 井下中央變電所主接線1主接線原則常見的主接線原則如下：常見的主接線原則如下：1)1) 高壓電源進線與饋出線同時控制；高壓電源進線與饋出線同時控制；2)2) 高壓母線用單母線分段，兩段母線之問設聯絡開關，正常時母線高壓母線用單母線分段，兩段母線之問設聯絡開關，正常時母線分列運行；分列運行；3)3) 一類負荷分別接于兩段母線上，其它高

60、壓負荷盡量均一類負荷分別接于兩段母線上，其它高壓負荷盡量均勻地分配在兩段母線上；勻地分配在兩段母線上；4)4) 高壓電纜進線數目與母線段數相對應，高壓電纜進線數目與母線段數相對應，并分別接于備段上。并分別接于備段上。2井下中央變電所主接線方式井下中央變電所，井下中央變電所，10kV10kV 高壓電源進線為兩條電纜，其接線方式高壓電源進線為兩條電纜，其接線方式如圖如圖 4-24-2 所示。所示。圖 4-2 兩臺變壓器低壓側有聯絡開關的接線方式 DW 一 DW80 型饋電開關靈北煤礦井下設計如圖靈北煤礦井下設計如圖 4-24-2，具有系統(tǒng)簡單、可靠的特點。因，具有系統(tǒng)簡單、可靠的特點。因為下井電纜