采區(qū)供電設(shè)計

1、摘要本設(shè)計是繼礦井開采與礦井設(shè)備選型設(shè)計之后，對采區(qū)供電進(jìn)行的設(shè)計。本文通過利用礦井開采和設(shè)備選型設(shè)計成果，對變電所及配電點(diǎn)的位置的確定和供電系統(tǒng)中所需要的各種電氣設(shè)備及電纜進(jìn)行選擇與校驗，并對它們的保護(hù)裝置進(jìn)行了整定校驗。最后再根據(jù)所選的設(shè)備、型號及采區(qū)條件，進(jìn)行變電所硐室及設(shè)備的布置，確定硐室的大小，繪制變電所設(shè)備布置圖以及供電系統(tǒng)圖。本設(shè)計從實際出發(fā)進(jìn)行系統(tǒng)分析，除滿足一般設(shè)計規(guī)程，還滿足煤礦安全規(guī)程的具體要求和標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計選用移動變電站一臺、選變壓器倆臺。且向移動變電站供電的高壓電纜選用屏蔽監(jiān)視型礦用橡套電纜，高壓開關(guān)與低壓饋電開關(guān)都選用具有技術(shù)先進(jìn)的智能化綜合保護(hù)裝置的高壓防暴真空開關(guān)

2、和低壓礦用隔爆真空饋電開關(guān)。其它設(shè)備開關(guān)均選為礦用隔爆真空自動饋電開關(guān)，再通過過電流保護(hù)裝置整定計算，使設(shè)計可靠性高、功能完善、組合靈活，以及功耗低，保證采區(qū)供電安全、經(jīng)濟(jì)、高效平穩(wěn)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：采區(qū)供電 變壓器 電纜 開關(guān)Mining area power supply designAbstractThis design is the coal mining and mine equipment selection and design of power supply in mining area, the design. In this paper, through the use of

3、the mine and selection of equipment and design results, the substation and distribution point location and power supply system in need all kinds of electrical equipment and cable selection and calibration, and their protection device setting check. Finally, according to the selected equipment, model

4、s and mining conditions, for substation chamber and the equipment layout, determine the chamber size, drawing substation layout of equipment and power supply system diagram.This design from reality to undertake systems analysis, in addition to meet the general design rules, also meet the coal mine s

5、afety regulations requirements and standards. Design and selection of a selected mobile substation,transformer two units. To the mobile substation power supply of high voltage cable with shielding and surveillance mine india-rubber cable, high-voltage switchgear and low-voltage feed switch are selec

6、ted with advanced technology of intelligent comprehensive protective device of high voltage and low voltage vacuum switch riot mine flameproof vacuum feed switch. Other equipment switch are selected for mining flameproof vacuum feed switch automatically, and then through the overcurrent protective d

7、evice setting calculation, so that the design of high reliability, perfect function, flexible combination, and low power consumption, ensure the power supply security, economic, efficient and stable operation.Key Words：Mining area power supply Transformer Cable Switch目錄摘要IAbstractII前言1第一章采區(qū)概況21.1采區(qū)基

8、本參數(shù)及巷道布置21.2工作面供電設(shè)備選型2第二章采區(qū)供電設(shè)計步驟52.1采區(qū)變電所位置的確定5供電方式5采區(qū)變電所位置確定原則5假想方案52.2工作面配電點(diǎn)的設(shè)置72.3負(fù)荷統(tǒng)計及變電所容量選擇8選擇的意義8技術(shù)比較92.4采區(qū)供電系統(tǒng)圖的擬定112.5高壓電纜的選擇及校驗12井下高壓電纜截面的選擇及校驗12至移動變電站的高壓電纜的選擇152.6高壓配電裝置的選擇17選擇原則17移動變電站配電裝置選擇18干式變壓器配電裝置選擇。19采區(qū)變電所配電箱選擇。19短路驗算192.7低壓電纜的選擇及校驗19選擇原則19具體電壓電纜型號20低壓電纜長度的確定20低壓電纜芯線數(shù)的確定21低壓電纜主芯線截

9、面的確定21低壓電纜支線界面的選擇22采區(qū)變電所至配電點(diǎn)的干線電纜選擇232.8低壓電器設(shè)備的選擇27變壓器總饋電開關(guān)的選擇27配電磁力啟動器的選擇282.9過電流保護(hù)裝置整定計算29短路電流計算29變壓器供電系統(tǒng)各短路點(diǎn)計算29型移動變電站的短路電流計算31采區(qū)低壓系統(tǒng)過流保護(hù)裝置的整定32高壓配電裝置過流保護(hù)整定34第三章設(shè)計成果363.1成果內(nèi)容36變電所硐室布置圖36采區(qū)供電系統(tǒng)圖37結(jié)論43參考文獻(xiàn)44致謝45前言我國的煤炭事業(yè)發(fā)展較為迅速，也是一個煤業(yè)大國。這樣就要求對煤礦企業(yè)要有一個完整、且合理的供電系統(tǒng)。好的供電系統(tǒng)，對于企業(yè)來說，可以更好的利用和合理分配電力資源，促進(jìn)安全生產(chǎn)

10、和降低生產(chǎn)成本等等。煤礦井下供電尤其重要。因為它涉及到煤礦企業(yè)的生產(chǎn)、安全及效率。由于井下環(huán)境的特殊性，這樣就對供電系統(tǒng)提出更高的要求。所有的設(shè)計方案都要以煤礦安全規(guī)程、煤礦井下供電設(shè)計規(guī)范、煤礦電工手冊等為準(zhǔn)則。本說明書是根據(jù)礦井開采和設(shè)備選型設(shè)計成果以及采區(qū)實際條件而制訂的，在設(shè)計的同時，除了滿足對供電的基本要求外，還應(yīng)當(dāng)注意電氣設(shè)備的選擇（采用煤礦專用設(shè)備）電氣保護(hù)裝置等等?？傊械墓╇娤到y(tǒng)都是以井下安全生產(chǎn)所服務(wù)為目的。設(shè)計一套完整、完善的井下供電系統(tǒng)，對煤礦安全生產(chǎn)是必不可缺少的。由于水平所限，本設(shè)計中疏漏和錯誤之處在所難免，歡迎讀者批評指正。第一章 采區(qū)概況1.1采區(qū)基本參數(shù)及

11、巷道布置采區(qū)開拓為中間上山，其傾角為，分東西倆翼，每翼走向長，采區(qū)分三個階段，每段長，工作面長，煤層厚度，煤質(zhì)中硬，一次采全高。本采區(qū)采用走向長臂后退式采煤方法，兩翼開采，東翼掘進(jìn)，掘進(jìn)超前進(jìn)行，兩班出煤，一班整修，掘進(jìn)三班生產(chǎn)，采區(qū)巷道布置如圖.所示。1.2工作面供電設(shè)備選型回采工作面采用型采煤機(jī)，并用型金屬交接頂梁與單體液壓支柱組成支架，支護(hù)煤層頂板，回采工作面設(shè)有型液壓安全絞車煤的運(yùn)輸方式為：在工作面內(nèi)，采用型刮板輸送機(jī)及型轉(zhuǎn)載機(jī)；在采區(qū)上山，采用軌道上山，采用單滾筒絞車。煤巷掘進(jìn)采用打眼爆破，裝煤機(jī)裝煤，調(diào)度絞車調(diào)車。根據(jù)采區(qū)巷道的布置和采區(qū)的實際情況將采區(qū)的主要設(shè)備選型如表.所示。圖

12、1.1采區(qū)巷道布置表1.1采區(qū)主要設(shè)備選型序號設(shè)備名稱及使用地點(diǎn)電動機(jī)型號設(shè)備臺數(shù)每臺設(shè)備電動機(jī)數(shù)額定容量額定電壓額定電流額定功率因數(shù)額定效率1型采煤機(jī)（采煤工作面）111706601870.865.520.932型刮板輸送機(jī)（采煤工作面）12275660820.876.52.50.923型帶式輸送機(jī)（回采工作面巷道）12901066099.4100.866.02.50.914型轉(zhuǎn)載機(jī)（采煤工作面）114066044.70.866.52.50.905型乳化液泵（采煤工作面） 21255660590.926.51.20.96噴霧泵站（采煤工作面）2123066038.80.876.520.897

13、型液壓安全絞車（采煤工作面巷道）111366013.70.875.6-0.898上山單滾筒絞車（軌道上山）1175660820.876.52.50.919型帶式輸送機(jī)（膠帶運(yùn)輸上山）12301766032.418.70.910.971.21.30.890.8910型裝煤機(jī)（掘進(jìn)工作面）21217660200.8472.50.8811型調(diào)度絞車（采掘面巷道）41411.466012.90.875.58-0.8912電鉆變壓器綜合裝置（采掘面巷道）31312660/1332.18/ 10.90.85-0.8513局部通風(fēng)機(jī)（掘進(jìn)工作面）2121166012.50.887-0.8814小水泵（采掘面

14、巷道）41446605.60.755.5-0.8415照明變壓器（機(jī)電硐室）2122660/1332.18/10.90.8-0.9516設(shè)備總?cè)萘?90.2-第二章 采區(qū)供電設(shè)計步驟2.1采區(qū)變電所位置的確定2.1.1供電方式采區(qū)變電所是采區(qū)的供電樞紐，它接受井下中央變電所送來的高壓電能，待將高壓變成低壓后，分配或直接配給采掘工作面配電點(diǎn)或用電設(shè)備，但隨著采煤機(jī)械化特別是綜合機(jī)械化工作面的大量出現(xiàn)，傳統(tǒng)的采區(qū)供電方式已不能滿足要求，因此出現(xiàn)了采區(qū)配電所將的高壓送到靠近用電負(fù)荷的移動變電站后變成低壓，再送至配電點(diǎn)或用電設(shè)備的供電方式。傳統(tǒng)的采區(qū)供電方式：采區(qū)變電所工作面配電點(diǎn)，由于這種供電方式以

15、低壓向全采區(qū)負(fù)荷供電，故比較安全，但由于所用電纜、開關(guān)較多，使供電系統(tǒng)相對比較復(fù)雜且電能和電壓損失大，同時，低壓電纜長，供電容量受到限制，這種供電方式僅適用于炮采和一般機(jī)械化采煤工作面。與傳統(tǒng)采區(qū)供電方式相比，采區(qū)變電所移動變電站工作面配電點(diǎn)供電方式，由于高壓深入工作面，固簡化了低壓供電系統(tǒng)，縮短了低壓供電距離，減少了電能損耗，保證了供電質(zhì)量滿足了正常運(yùn)轉(zhuǎn)和啟動的需要，低壓供電系統(tǒng)的簡化使電網(wǎng)的安全可靠程度增加，并可減少電纜截面面積和低壓開關(guān)數(shù)量且采用了干式自冷變壓器，提高了采區(qū)的防爆性能，有利于安全，便于檢修。但是，在這種供電方式中由于高壓直接深入到了采區(qū)工作面附近巷道對安全不利，為克服上述

16、不利因素，應(yīng)在移動變電站高、低壓兩側(cè)均設(shè)漏電、監(jiān)視保護(hù)裝置，借以防止漏電事故的發(fā)生，此外，由于采用了移動變電站，故需拓寬巷道，以便在工作面運(yùn)輸巷中為其鋪設(shè)軌道，同時因地質(zhì)條件變化不變，使移動變電站安裝、運(yùn)輸和維護(hù)都受到空間的限制。2.1.2采區(qū)變電所位置確定原則（1）位于負(fù)荷中心，并保證向采區(qū)內(nèi)最遠(yuǎn)距離，最大容量設(shè)備供電（2）一個采區(qū)盡量采用一個變電所（3）盡量設(shè)在頂?shù)装宸€(wěn)定，無淋水的地方（4）通風(fēng)、運(yùn)輸方便為了滿足上述原則；必須適當(dāng)選擇采取低壓供電電壓，參表2.1.2.1.3假想方案根據(jù)采區(qū)變電所供電方式及位置選擇原則，且對照巷道布置圖1.1有、2個位置，而考慮到用盡可能少的變電所向全采區(qū)供

17、電，本采區(qū)變電所的位置大體有如下兩個方案：方案1：一個采區(qū)變電所向全采區(qū)供電方案2：一個采區(qū)變電所和一個移動變電站聯(lián)合向全采區(qū)供電對于方案1，在接近負(fù)荷中心處設(shè)為變電所向全采區(qū)供電，然而由于額定電壓，采區(qū)設(shè)備總?cè)萘繛?，采煤機(jī)功率為，查表2.1得知，當(dāng)采用截面為的低壓電纜時，其干線最大供電距離為。實際上，由于處至第一區(qū)段平巷的距離為；第一區(qū)段長，采區(qū)一翼走向長為，回采工作面隨工作面每推進(jìn)移動一次下限距離為，在計算電纜在變電所內(nèi)的出線長以及橡套電纜應(yīng)比實際長的系數(shù)，則低壓干線電纜的實際供電距離：這樣即使考慮使用兩條截面的低壓電纜供電，這時的最大供電距離僅為：，不能滿足采煤機(jī)啟動端電壓的要求，故該方

18、案實際不可取。對于第2方案，設(shè)想先在處建立一個固定采區(qū)變電所，另外再加一個移動變電站向回采工作面采煤機(jī)等設(shè)備供電，該方案雖有投資增加之缺點(diǎn)，但可以將高壓深入負(fù)荷中心，具有提高供電質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，因而選定這一方案。對于移動變電站通常有三中可供選取的方法：（1）設(shè)置在工作面巷道口，向平巷輸送機(jī)供電（2）設(shè)置在運(yùn)輸巷內(nèi)，且在輸送機(jī)側(cè)敷設(shè)供移動變電站專用軌道，并將其設(shè)在距工作面處（3）為縮小巷道截面，不為移動變電站專設(shè)軌道，可通過工作面運(yùn)輸巷與下一工作面回風(fēng)巷的聯(lián)絡(luò)巷，將移動變電站設(shè)在未進(jìn)行開采的下一工作面（此行有軌道）鑒于本題給定的是西翼開采，東翼掘進(jìn)，故擬參考上述移動變電站布置方式（1）和（2）將其設(shè)

19、在回采工作面運(yùn)輸巷內(nèi)，若采用采煤機(jī)電纜截面為，則其低壓干線最大供電距離為，因計及出采煤機(jī)外，移動變電站還要向其它設(shè)備供電，故其實際最大供電距離比由表2.1查到的值小，所以，最后考慮將其移動變電站設(shè)在距工作面外的回采工作面運(yùn)輸平巷內(nèi)。表2.1 不同容量采煤機(jī)的最大供電距離采煤機(jī)功率采煤機(jī)電纜截面干線允許供電距離備注380V660V1140V7035232134745805031514704950701003558024705057660255070150351861260502651360701703510196050182105070230200356405066720701127702503

20、527850350703902.2工作面配電點(diǎn)的設(shè)置（1）采區(qū)用電設(shè)備的布置根據(jù)采區(qū)具體的開采情況，首先對題目給定的負(fù)荷做全面分析，從中了解它們在采區(qū)的分布情況及相關(guān)關(guān)系，將各用電設(shè)備表明在圖1.1中。（2）采區(qū)配電點(diǎn)的配置工作面配電點(diǎn)接受又采區(qū)變電所或移動變電站送來的低壓電能，通過控制開關(guān)、磁力啟動器，用軟電纜向回采或掘進(jìn)工作面的機(jī)電設(shè)備供電，同時，它還利用干式變壓器或煤電鉆變壓器綜合裝置，將電壓降為，供電鉆、照明和信號等用。工作面配電點(diǎn)是低壓開關(guān)集中處，由于其經(jīng)常要隨工作面移動和搬遷，故不設(shè)專用硐室，回采工作面配電點(diǎn)通常設(shè)在鄰近的運(yùn)輸平巷的一側(cè)，距工作面。掘進(jìn)工作面的配電點(diǎn)大多設(shè)置在掘進(jìn)巷

21、的一側(cè)，距掘進(jìn)工作面。（3）配電點(diǎn)控制開關(guān)的設(shè)置對由工作面配電點(diǎn)直接控制的工作面上的各種用電設(shè)備，應(yīng)用經(jīng)直接接在該配電點(diǎn)的母線上的專用磁力啟動器控制。根據(jù)上述所述本采區(qū)工作面配電點(diǎn)的具體布置為：回采工作面配電設(shè)在運(yùn)輸平巷內(nèi)，它與工作面相距；工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)距工作面；掘進(jìn)工作面配電點(diǎn)有兩個，它們分別設(shè)在東翼第一區(qū)段上、下部的平巷內(nèi)，且距掘進(jìn)頭；在上山采區(qū)絞車房附近設(shè)一配電點(diǎn)。2.3負(fù)荷統(tǒng)計及變電所容量選擇2.3.1選擇的意義在確定了變電所的位置后，接下來就需進(jìn)行采區(qū)用電負(fù)荷的統(tǒng)計，并據(jù)此決定采區(qū)變電所變壓器容量、型號及臺數(shù)。變壓器選擇是否合適，與采區(qū)供電技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能關(guān)系極大，若其容量偏小，將

22、會使由它所帶的電氣設(shè)備和工作機(jī)械不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響供電的安全、可靠。若其容量偏大則又會導(dǎo)致變電所投資的提高和變壓器能量損耗的增加，照成浪費(fèi)。因此，正確計算負(fù)荷和選用變壓器是井下供電設(shè)計中的重要組成部分，必須予以足夠重視。根據(jù)本采取實際條件，提出如下兩個方案：第一方案：一臺移動變電站、兩臺變壓器組：采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、噴霧泵2臺、乳化液泵2臺、調(diào)度絞車、點(diǎn)鉆變壓器、小水泵?？傌?fù)荷： （2.1） 所以依公式（2.1）得出：再根據(jù)表2.2取 （2.2）所以依公式（2.1）得出：所以選型移動變電站一臺組：帶式輸送機(jī)、液壓安全絞車、小水泵、調(diào)度絞車、采區(qū)上山帶式輸送機(jī)、煤電鉆。由表2.2選取需用

23、系數(shù)，加權(quán)平均功率因數(shù)。則變壓器計算負(fù)選型變壓器一臺。組、裝煤機(jī)（2臺）、小水泵（2臺）、局部通風(fēng)機(jī)（2臺）、采區(qū)上山絞車、照明變壓器，由表2.2選取需用系數(shù)、；則有：選擇型變壓器一臺第二方案：一臺移動變電站、一臺電力變壓器。負(fù)荷分組及變壓器容量選擇組、用電設(shè)備的選擇結(jié)果均與第一方案相同，組、用電設(shè)備容量為第一方案的、組用電設(shè)備容量值和；由表2.2選取需用系數(shù)，加權(quán)平均功率因素，則依據(jù)式（2.2）變壓器計算負(fù)荷故據(jù)此選擇型變壓器一臺2.3.2技術(shù)比較變壓器功率損耗計算對于方案組的型變壓器，先從表2.3中查出；、，上面以計算出,選。代入公式： （2.3） （2.4）由式（2.3）、（2.4）計算

24、出：、對于第一方案組的變壓器依上法計算的：、方案二組型變壓器，先從表2.3中查的，、。上面已經(jīng)算出來，選。且計算的：、上述兩個方案的共同處是均含有一臺型移動變電站，下面就兩方案不同部分經(jīng)行分析，第一方案，采用兩臺干式變壓器固定于負(fù)荷中心硐室的方案特點(diǎn)是：對出煤系統(tǒng)與掘進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)分別供電相互不干擾，滿足設(shè)計規(guī)范要求這樣可以得到較高的安全可靠性；功率損耗第一方案；第二方案，二者相當(dāng)，對于第二方案采用一臺隔爆干式變壓器向回采系統(tǒng)的輸送機(jī)上山運(yùn)輸系統(tǒng)及掘進(jìn)工作面供電勢必造成相互影響，所以考慮采用第一方案。根據(jù)煤礦安全規(guī)程第一百三十條規(guī)定：“在瓦斯礦井中”，掘進(jìn)工作面與回采工作面的電器設(shè)備應(yīng)分開供電，所

25、以決定采用第一方案，即確定為一臺型移動變電站和兩臺型隔爆干式變壓器。表2.2 礦井電力負(fù)荷計算需用系數(shù)及加權(quán)平均公功率因數(shù)用電設(shè)備需用系數(shù)加權(quán)平均功率因數(shù)采煤工作面綜合機(jī)械化采煤0.7一般機(jī)械化采煤0.60.7緩傾斜煤層0.40.50.6急傾斜煤層0.50.60.7掘進(jìn)工作面采用掘進(jìn)機(jī)的0.50.60.7非掘進(jìn)機(jī)的0.30.40.6電機(jī)車架線式設(shè)備0.50.650.9運(yùn)輸設(shè)備0.50.7表23系列低損耗電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量額定電壓損耗阻抗壓降空載電流連接組高壓低壓短路空載5060.6930.44006004310060.6930.460010004320060.6930.410001

26、40042.531560.6930.41400220042.550060.6930.4190031004263060.6930.4210040005280060.6930.4230052005.51.5100060.6930.42700610061.52.4采區(qū)供電系統(tǒng)圖的擬定擬定原則如下：在保證供電可靠的前提下，力求所擬圖中使用的開關(guān)、電纜等設(shè)備最省。盡可能由一臺變壓器向一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)或工作面的機(jī)械供電，以便縮小事故所引起的停電范圍。對單電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，當(dāng)其變壓器不超過兩臺且無高壓饋出線時，通常可不設(shè)電源斷路器；反之設(shè)置。在對生產(chǎn)量較大的綜合機(jī)械化工作面或下山排水設(shè)備進(jìn)行低壓供電時，盡量

27、設(shè)用雙回路高壓電源線及兩臺或兩臺以上的變壓器。變壓器采用分列運(yùn)行。一個開關(guān)只能控制一種用電設(shè)備，容量越大的開關(guān)，應(yīng)排得離電源越近。為了防止采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)工作面發(fā)生瓦斯爆炸事故，根據(jù)風(fēng)電瓦斯閉鎖系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對高瓦斯及瓦斯突出礦井，局部通風(fēng)機(jī)的供電系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)專用變壓器、專用電纜、專用開關(guān)以及因停風(fēng)或因瓦斯超限均需切斷掘進(jìn)工作面的電源閉鎖系統(tǒng)。對低瓦斯礦井局部通風(fēng)機(jī)，僅實行風(fēng)電瓦斯閉鎖。由于局部通風(fēng)機(jī)獨(dú)立于其它供電設(shè)備線路，故不受其它電器設(shè)備故障（如漏電、短路等）跳閘的影響。2.5高壓電纜的選擇及校驗2.5.1井下高壓電纜截面的選擇及校驗由于電纜散熱條件差，而高壓線路短路電流又大，因此大的

28、短路電流在短時間通過時，就會使電纜芯線的溫度超過其絕緣材料的短路時允許溫度，從而使電纜受到損壞，所以高壓電纜截面選擇必須考慮短路時的熱穩(wěn)定性，一般高壓電纜的截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按長時允許電流或允許電壓損失條件選擇，按其它條件校驗。高壓電纜本身機(jī)械強(qiáng)度較高，按其它條件選出的電纜截面一般都能滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，所以高壓電纜經(jīng)常不考慮此項條件。（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面所謂經(jīng)濟(jì)截面，是指按降低電能損耗，線路投資節(jié)約有色金屬等因素。綜合確定出符合總經(jīng)濟(jì)效益的導(dǎo)線截面與經(jīng)濟(jì)截面相應(yīng)的電流密度。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面的計算公式為： （2.5）式中 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜截面，正常運(yùn)行時，通

29、過電纜的最大長時負(fù)荷電流，當(dāng)線路并行運(yùn)行時，它是指不考慮一條線路故障時的最大負(fù)荷電流，經(jīng)濟(jì)電流密度，其值見表2.4，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面時，應(yīng)先根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，由表2.5查出其年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，再根據(jù)該值及導(dǎo)線材料，從表2.4查出經(jīng)濟(jì)電流密度，同時求出線路正常運(yùn)行時最大長時工作電流，最后再從標(biāo)準(zhǔn)截面電纜中選取截面，并使。表2.4經(jīng)濟(jì)電流密度 年最大利用負(fù)荷經(jīng)濟(jì)電流密度 小時數(shù)導(dǎo)線材料 10003000300050005000以上裸導(dǎo)線銅32.251.75銅（銅芯鋁線）1.651.150.9銅0.450.40.35銅芯紙絕緣、橡膠絕緣電纜2.52.252鋁芯電纜1.921.731.54表

30、2.5各類用戶年最大負(fù)荷利用小時數(shù)用戶類別室內(nèi)照明一班制企業(yè)二班制企業(yè)三班制企業(yè)15002500200030003000450045007000（2）按常時允許通過電流選取截面按下式計算： （2.6）式中：將高壓配電裝置所帶用電裝置的總負(fù)荷電流折算到高壓側(cè)的值，；該高壓配電裝置所帶用電設(shè)備的功率之和，；變壓器的變比；同時工作一組設(shè)備的加權(quán)平均功率；按長時允許通過電流選擇截面時，應(yīng)當(dāng)滿足下式 （2.7）式中：環(huán)境溫度為+25時，電流的允許載流量對不同絕緣的高壓電纜，該值可查表2.6得到，環(huán)境溫度不同于+25時，載流量的校正系數(shù)，可查表2.7，若一個管內(nèi)敷設(shè)24根時，還應(yīng)將所查值乘以系數(shù)通過電纜的

31、最大長時工作電流，需要說明的是，值在不同情況下有不同的選發(fā)，對向單臺或兩臺高壓電動機(jī)電纜，一般取諸電動機(jī)額定電流之和；對單臺變壓器供電的電纜，應(yīng)取變壓器一次側(cè)計算電流；對向一個采區(qū)供電的電纜，應(yīng)取采區(qū)的最大電流；對并列運(yùn)行的電纜線路，應(yīng)按一路故障情況加以考慮。（3）按短路電流熱穩(wěn)定校驗電纜截面 （2.8）式中 通過電纜的最大短路電流，;假想時間。??；電纜芯線熱穩(wěn)定系數(shù)，銅芯橡套絕緣電纜最高允許溫度時的值為；（4）按允許電壓損失校驗電纜截面 （2.9）式中：電纜線路電壓損失百分?jǐn)?shù)；負(fù)荷功率，；電纜長度，；功率因數(shù)角。、分別為電纜線路的電阻及電抗，。我國規(guī)定，電纜線路由電壓損失百分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)為對及以上

32、用允許線路的；對及以下的線路為表2.6 礦用橡套電纜長時允許載流量主芯線截面長時允許載流量主芯線截面長時允許載流量1000V6000V1000V6000V436-351381486465350173170106472702152051685949526025025113121表2.7不同環(huán)境溫度時的校正系數(shù)導(dǎo)電芯線最高允許工作溫度不同環(huán)境溫度時的校正系數(shù)801.171.131.091.041.00.9540.9050.8350.798651.221.171.121.061.00.9530.8650.7910.707601.251.201.131.071.00.9260.8450.7560.66

33、5501.341.261.181.091.00.8950.7750.6330.4472.5.2至移動變電站的高壓電纜的選擇（1）型號選擇向移動變電站供電的高壓電纜，應(yīng)選型屏蔽監(jiān)視型礦用橡套電纜，礦用橡套電纜單位長度的電阻和電抗見表2.8，型屏蔽監(jiān)視型礦用橡套電纜的規(guī)格見表2.9。（2）截面選擇按長時允許電流選擇截面，根據(jù)公式(2.6)計算得：由表2.9中選，型屏蔽監(jiān)視型礦用橡套電纜，其長時允許載流量，參見表2.6，大于，滿足發(fā)熱條件。（3）長度的確定電纜的實際長度應(yīng)按下式計算：式中： 電纜的實際長度；電纜輔設(shè)的路徑長度；增長系數(shù)，對象套電纜為，鎧裝；由于本題中在變電所內(nèi)和變電所至第一區(qū)段工作面

34、進(jìn)風(fēng)巷電纜的長度分別為及，采區(qū)一翼走向長度為，移動變電站與工作面距離為，供貨長度為根，故每應(yīng)設(shè)一個中間接頭，共設(shè)個，且中間防爆接線盒兩端又需增加的充裕量，并且考慮到軟電纜應(yīng)比巷道長度加長，故可算出采區(qū)變電所到移動變電站的高壓電纜總長度。；（4）短路熱穩(wěn)定校驗根據(jù)公式（2.8）且已知所選電纜截面，該截面滿足熱穩(wěn)定條件允許通過的最大短路電流為：=7.25相應(yīng)的，滿足截面熱穩(wěn)定要求的最大短路容量為：；所以；即滿足短路電流熱穩(wěn)定要求。（5）按允許電壓損失校驗假設(shè)下井電纜損失為，中央變電所，采區(qū)變電所到移動變電站的電壓損失為，因為這段電纜為型，截面為（銅芯），長，所帶負(fù)荷為,功率因數(shù)、由表2.8查得，、

35、，由式（2.9）計算的：。所以，符合要求。所以選電纜作為向移動變電站供電電纜。表2.8礦用鎧裝電纜單位長度有效電阻和電抗電纜主芯線截面銅鋁及以下及以下102.1390.0733.6050.073161.3370.06751.340.0682.2530.06752.2570.068250.8560.06620.5870.0661.4410.06621.4450.066350.6100.06370.6120.0641.0300.06371.0300.064500.42830.06250.4290.0630.7210.06250.7220.063700.30440.06120.3060.0610.5

36、1450.06120.5160.061表2.9我國現(xiàn)行礦用電纜的型號及使用場所型號名稱適用場合礦用屏蔽不延燃橡套電纜井下移動變電站的電源線礦用移動屏蔽監(jiān)視不延燃橡套軟電纜井下移動變電站及類似設(shè)備電源線礦用移動屏蔽橡套軟電纜井下電氣設(shè)備與動力線采煤機(jī)用屏蔽橡套軟電纜井下低壓動力線路礦用移動橡套軟電纜井下各種移動采煤設(shè)備電源線礦用移動屏蔽橡套軟電纜井下各種移動采煤設(shè)備電源線礦用移動屏蔽橡套軟電纜井下各種移動采煤設(shè)備電源線采煤機(jī)橡套軟電纜采煤機(jī)及類似設(shè)備電源線采煤機(jī)屏蔽橡套軟電纜采煤機(jī)及類似設(shè)備電源線采煤機(jī)屏蔽橡套軟電纜采煤機(jī)及類似設(shè)備電源線礦用電鉆電纜井下額定電壓電鉆電源線礦用屏蔽電鉆電纜2.6高

37、壓配電裝置的選擇2.6.1選擇原則根據(jù)環(huán)境條件和供電要求，確定其型式和參數(shù)是高壓配電裝置選擇的主要內(nèi)容。高壓配電裝置的型式符合煤礦安全規(guī)程等四百四十條規(guī)定，配電裝置電氣參數(shù)選擇應(yīng)符合下述條件：（1）按正常條件選擇額定電壓和額定電流井下高壓配電裝置的額定電流不應(yīng)小于其所控制的設(shè)備或線路的長時間最大工作電流，即，按式（2.6）計算；由于電氣設(shè)備的額定電流是指當(dāng)其工作中在由廠家規(guī)定的環(huán)境溫度下（我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備均規(guī)定）的長期允許通過最大電流，故當(dāng)裝設(shè)地點(diǎn)的溫度為時，為求得在該環(huán)境溫度下的長期允許工作電流，應(yīng)按下式計算： （2.10）式中： 環(huán)境溫度為時長時允許的工作電流，；最熱月份的平均最高，

38、；規(guī)定額定電流時的環(huán)境溫度，通常取40；溫度校正系數(shù)。（2）動穩(wěn)定按下式校驗： （2.11）（3）熱穩(wěn)定按下式校驗： （2.12）（4）斷流能力校驗： （2.13）式中：、配電裝置的額定開斷電流、配電裝置安裝處的最大短路電流2.6.2移動變電站配電裝置選擇由于這臺配電裝置均設(shè)于采區(qū)變電所內(nèi)，按煤礦安全規(guī)程第四百四十條規(guī)定，應(yīng)選隔爆型。（1）按額定參數(shù)選擇煤礦井下設(shè)計技術(shù)規(guī)定中規(guī)定井下用移動變電站，動力變壓器高壓側(cè)應(yīng)有短路，過負(fù)荷和無壓釋放保護(hù)，供給移動變電站的高壓饋電線應(yīng)還有電纜監(jiān)視保護(hù)、型高壓隔爆配電箱均等符合要求，考慮到運(yùn)行、維護(hù)方便、使用安全可靠，我們選用型帶真空斷路器的隔爆配電裝置。（

39、2）配電裝置額定電壓：選定為。（3）額定電流應(yīng)大于變壓器額定電流，即最大長時工作電流。移動變電站（變壓器）最大長時工作電流，即額定電流按式（2.14） （2.14）式中變壓器額定容量，；變壓器高壓側(cè)額定電壓，；移動變電站額定電流由（2.14）計算得：。所以選型隔爆真空配電箱，其主要技術(shù)參數(shù)列于表2.10中2.6.3干式變壓器配電裝置選擇。（1）額定電壓選為；（2）額定電流應(yīng)大于變壓器額定電流，即最大長時工作電流。變壓器額定電流由式（2.14）計算得：，所以選型真空隔爆配電箱兩臺。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表2.10中2.6.4采區(qū)變電所配電箱選擇。（1）額定電壓選為；（2）額定電流應(yīng)大于所帶三臺變壓器

40、總的最大長時工作電流。為了簡便，取三臺變壓器額定電流之和作為總的最大長時工作電流，由（2.14）計算的，所以選型真空隔爆配電箱。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表2.10中2.6.5短路驗算對所選高壓配電箱，其斷流容量為，是國內(nèi)最大容量，無疑比設(shè)備安裝處短路容量大。如果主要變電所母線上最大短路容量超過，則在地面變電所下井回路中一定會加限流電抗器。我國多數(shù)中小型礦井、井下中央變電所母線上的短路容量均限制在以下。表2.10采區(qū)變電所高壓配電箱選擇結(jié)果控制負(fù)荷名稱型號額定電流額定電壓額定斷流容量型移動變電站50 6100型隔爆干式變壓器502.7低壓電纜的選擇及校驗2.7.1選擇原則低壓電纜的型號及電壓等級，要在

41、符合煤礦安全規(guī)程的前提下，根據(jù)用電設(shè)備的實際要求，電纜的用途和敷設(shè)場所等情況加以確定。在井下，采煤機(jī)組、截煤機(jī)、回柱絞車、調(diào)度絞車、電鉆、工作面輸送機(jī)、裝巖機(jī)、裝煤機(jī)、和局部通風(fēng)機(jī)等，都是經(jīng)常移動的工作機(jī)械，對于此類機(jī)械，其供電電纜應(yīng)一律采用輕便、易彎的非延燃橡套電纜，具體選擇為：（1）對向采煤機(jī)、刨煤機(jī)等供電的，應(yīng)選用專用移動型電纜。電壓等級、，可選用型采煤機(jī)橡套軟電纜（2）向煤電鉆供電應(yīng)選用型礦用電鉆電纜或型礦用屏蔽電鉆電纜。（3）對待無特殊要求的一般礦井，可選用型礦用移動橡套軟電纜或或型礦用移動屏蔽橡套軟電纜向工作面其它電器設(shè)備供電。（4）當(dāng)上述電纜用于采區(qū)和工作面時，一律采用銅芯的，嚴(yán)

42、禁使用鋁芯的。我國現(xiàn)行礦用橡套電纜的型號使用地點(diǎn)見表2.9。2.7.2具體電壓電纜型號（1）采區(qū)變電所硐室內(nèi)低壓電纜、采區(qū)變壓器母線電壓電纜，均選用。（2）至上山絞車房的干線電纜、至上山輸送機(jī)的干線電纜，固考慮采區(qū)上山傾角17，最大高差小于。故選用。至掘進(jìn)配電點(diǎn)的干線電纜，至運(yùn)輸平巷帶式輸送機(jī)的干線電纜以及至回采工作面回風(fēng)巷的干線電纜，均選型。（3）又移動變電站供電電纜均選用型屏蔽橡套電纜；向采煤機(jī)供電的低壓電纜選型屏蔽橡套電纜。（4）其它移動電氣設(shè)備的供電電纜，均選用型屏蔽橡套電纜。2.7.3低壓電纜長度的確定（1）固定敷設(shè)的橡套電纜的實際計算長度應(yīng)比其敷設(shè)路徑長度增加，即按式計算（2）固定

43、敷設(shè)的鎧裝電纜的實際計算長度應(yīng)比其敷設(shè)路徑長度增加，即按式計算此外，對移動設(shè)備用的橡套電纜，其實際長度應(yīng)按使用時的最大距離滿足上述規(guī)定外，并另加的機(jī)頭活動長度，對于半固定機(jī)械，則由其至電動機(jī)的一段支線電纜長度的計，為便于維護(hù)，當(dāng)電纜有中間接頭時，其長度應(yīng)在接線盒兩端各增加。根據(jù)上述原則，計算出各段低壓電纜的長度，下面以采煤機(jī)供電支線電纜長度的確定為例，說明它們的計算方法。（3）向型采煤機(jī)供電支線電纜長度，型號為型，其實際長度其中為工作面長度，為配電點(diǎn)至工作面端的距離。2.7.4低壓電纜芯線數(shù)的確定（1）鎧裝動力電纜只有條輸送電能的主芯線（2）對于，移動設(shè)備供電的橡套電纜；其芯線數(shù)可按后述兩種情

44、況分別予以考慮；第一，對一般移動設(shè)備，如輸送機(jī)、回柱絞車等，因它們的控制按鈕不在工作機(jī)械上，故通?？闪碓O(shè)控制電纜，次時供電電纜可選芯的，其中芯作為向電動機(jī)供電的主芯線，另一芯作接地用；第二，對于，采煤機(jī)組、裝煤機(jī)等移動設(shè)備，因它們的控制按鈕裝在工作機(jī)械上，故一般選芯電纜做動力、接地、控制用。又時也可視具體要求選芯的。2.7.5低壓電纜主芯線截面的確定由于低壓電纜截面的選擇原則基本上與前述高壓電纜相同，這里就某些特點(diǎn)，扼要說明其選擇原則。（1）電纜的正常工作負(fù)荷電流（計算值）應(yīng)等于小于電網(wǎng)長時允許載流量。（2）在正常運(yùn)行時，低壓電纜最遠(yuǎn)端的電壓，不應(yīng)低于電網(wǎng)的額定電壓的規(guī)定值，根據(jù)煤礦井下供電設(shè)

45、計技術(shù)規(guī)定條“正常運(yùn)行時電動機(jī)的端電壓允許偏移額定電壓，個別特別遠(yuǎn)的電動機(jī)允許偏移?！睂⒉煌娋W(wǎng)電壓下正常與最大允許電壓損失值的關(guān)系，列在表2.11中，實際應(yīng)用時可查表選擇。（3）電纜機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)符合用電設(shè)備使用場合的要求。為了避免電纜在條件較差并經(jīng)常移動的環(huán)境下，由于彎曲過度、打結(jié)、扭傷、或砸碰受損而引起斷線或短路事故，通常對采掘工作面各種用電設(shè)備給出了最小電纜截面，見表210。（4）對距離最遠(yuǎn)、容量最大的電動機(jī)，在重載的情況下，應(yīng)保證其啟動端電壓不低于額定值的，以便確定磁力啟動器有足夠的吸合電壓，由于采掘機(jī)械通常使用鼠籠型異步電動機(jī)驅(qū)動，它在直接啟動時啟動電流為額定值的幾倍，故會在電纜回路中

46、造成較大的電壓損失，從而使電動機(jī)端電壓急劇下降，導(dǎo)致其啟動力矩不足或難以啟動，并且當(dāng)電動機(jī)容量越大時，此種現(xiàn)象越嚴(yán)重，因此，在選擇電纜截面時應(yīng)運(yùn)按啟動條件加以校驗。（5）所選電纜截面必須能與保護(hù)裝置配置適當(dāng)，并且在短路時，應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性。表2.11不同電網(wǎng)電壓下的正常與最大允許電壓損失額定電壓變壓器副邊額定電壓正常運(yùn)行時電動機(jī)負(fù)偏移個別情況下電動機(jī)最大負(fù)偏移電動機(jī)端電壓允許電壓損失電動機(jī)端電壓允許電壓損失12713.312112119143804003613934258660690627635949611401200108311710261742.7.6低壓電纜支線界面的選擇工作面配電點(diǎn)

47、至各移動機(jī)械的支線電纜都屬于采區(qū)供電系統(tǒng)電纜網(wǎng)路的支線，它們均相對較短且通過的電流均不大，故在正常運(yùn)行時，網(wǎng)路中的電壓損失所占比重小，故電壓損失不是選擇截面的主要依據(jù)，但是，應(yīng)為這些電纜的工作環(huán)境較差，加之它們在工作中需要經(jīng)常移動，不可避免的有所彎曲、打結(jié)、遭砸、碰或 放炮碰傷，故選擇截面主要應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，再按允許載流量加以校驗。本采區(qū)以采煤機(jī)支線為例，初選截面為，再由表2.7查出允許長時載流量,在此情況下，以采煤機(jī)的額定電流作為長時最大工作電流，依式：計算出因其大于初選電纜的允許長時載流量，故不滿足溫升條件，設(shè)選為的截面，查表2.7得，滿足溫升條件，故最終將這條電纜選為：型。根據(jù)同樣

48、的方法，對其它各條支線電纜逐一進(jìn)行選擇，選擇結(jié)果列于表2.12。表2.12支線電纜選擇結(jié)果電纜用途電機(jī)容量電纜型號與規(guī)格主芯線按機(jī)械強(qiáng)度選擇按溫升選擇截面最大長時工作電流允許載流量采煤機(jī)板輸送機(jī)75/75同左35131.2138乳化液泵553552.3138轉(zhuǎn)載機(jī)403540.3138噴霧泵301628.885帶式輸送機(jī)30/171045.864上山絞車751648.785工作面巷道帶式輸送機(jī)90/1025498.679.511336液壓安全絞車13同左161185采煤面小水泵4同左45.2836采煤面電鉆1.2照明設(shè)備42.7.7采區(qū)變電所至配電點(diǎn)的干線電纜選擇（1

49、）選擇校驗方法和步驟由于干線電纜的特點(diǎn)是向不經(jīng)常移動的設(shè)備供電，固定架設(shè)在兩幫支架上，一般采用鎧裝電纜，因其工作條件相對較好，在正常工作時負(fù)荷電流大，供電距離長，線路電壓損失相對比較突出，故主要不依據(jù)機(jī)械強(qiáng)度選擇截面，而應(yīng)按允許電壓損失選擇截面，再依據(jù)長時允許載流量加以校驗。（2）確定變壓器至電動機(jī)間電纜網(wǎng)絡(luò)的允許電壓損失.按照正常運(yùn)行時電纜網(wǎng)絡(luò)末端不低于額定電壓的原則，用于下式計算網(wǎng)絡(luò)中允許電壓損失： (2.15)式中： 網(wǎng)路中的允許電壓損失，；變壓器二次側(cè)的額定電壓，；低壓電網(wǎng)的額定電壓，；不同電網(wǎng)電壓下正常與最大允許電壓損失見表表2.11。（3）確定采區(qū)電壓電網(wǎng)的電壓損失,并使其小于上述

50、，通常由三部分組成，并應(yīng)滿足下述關(guān)系式；而，井下低壓電纜截面一般都限制在以下，此時，故上式可簡化為：；又因為、而，式中： 、變壓器二次側(cè)額定電壓及額定電流.命為變壓器負(fù)荷系數(shù)；為變壓器電抗降壓百分?jǐn)?shù)；為變壓器電阻壓降百分?jǐn)?shù)，則可得到： （2.16）式中，、可從表2.4中查得，當(dāng)變壓器技術(shù)表中只能查到變壓器的短路損耗（銅損）和短路電壓（阻抗壓降百分?jǐn)?shù)）時，則、可用下倆式分別計算： （2.17） （2.18） 求出變壓器電壓損失百分?jǐn)?shù)以后，可由式（2.19）計算出變壓器電壓損失： （2.19）（4）按干線鎧裝的允許電壓損失選擇截面。此時，應(yīng)根據(jù)干線電纜的兩種供電方式，對輻射式帶有集中負(fù)荷的電纜線路

51、按下述方法計算： （2.20）式中： 干線電壓損失，； 干線電纜長度，；干線電纜截面，第臺電動機(jī)的額定容量，；變壓器所帶負(fù)荷的需用系數(shù)。式中的導(dǎo)電系數(shù)，且。求出干線電纜截面之后，可從表2.7中選擇大于的標(biāo)準(zhǔn)截面。對干線式帶有分支負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)按下式計算：，計算具有分支負(fù)荷的干線電纜的電壓損失時，假定干線電纜為等截面，則干線電纜的電壓損失可由式（2.21）確定：（2.21）式中 ：、相應(yīng)、點(diǎn)的分支負(fù)荷的額定功率，；配電點(diǎn)全部負(fù)荷的額定功率，；干線電纜供全部負(fù)荷的需用系數(shù)；干線電纜面積，。選擇標(biāo)準(zhǔn)截面，所選干線電纜截面必須滿足發(fā)熱條件要求。（5）按啟動條件校驗電纜截面。所謂啟動條件，是指采區(qū)用電設(shè)備中容量最大、距電源變壓器最遠(yuǎn)的工作機(jī)