【正文】 要求是： （ 1） 《煤礦安全規(guī)程》（ 2021 年版）第四百四十二條規(guī)定： 井下各水平中央變 （ 配 ） 電所、采區(qū)變 （ 配 ） 電所、主排水泵房和下山開采的采區(qū)排水泵房的供電線路，不得少于兩回路。 第 一 節(jié) 礦井變電所 煤礦開采分為地下開采和露天開采。當(dāng)任一回路停止供電時，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負荷的供電。上述設(shè)備的控制回路和輔助設(shè)備，必須有與主要設(shè)備同等可靠的備用電源。 使用局部通風(fēng)機供風(fēng)的地點必須實行風(fēng)電閉鎖，保證當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)或停風(fēng)后能切斷停風(fēng)區(qū)內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。 地面變電所是礦井供電系統(tǒng)的樞紐。變電所通常設(shè)置兩臺主變壓器，主 變壓器二次側(cè)電網(wǎng)額定電壓為 6kV 或 10kV。 地面變電所 35kV 側(cè)有兩種設(shè)備布置方式。 地面變電所的主要電氣設(shè)備有隔離開關(guān)、斷路器、變壓器、互感 器、避雷器等。有條件時還與電機車用的變流所聯(lián)合建筑。從硐室出口防火鐵門起 5m 以內(nèi)巷道應(yīng)用砌碹或其他不燃性材料支護。設(shè)備與墻壁之間，各設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的維護與檢修通道。 采區(qū)巷道布置如圖 24 所示。 采區(qū)變電所的防水、防火、通風(fēng)等安全措施，除底板標高沒有嚴格規(guī)定外，其它與中央變電所相同。不從側(cè)面和背后檢修的設(shè)備不留通道。圖 25 是綜采工作面機電設(shè)備布置圖（圖中未畫出液壓支架，指示線所指為該設(shè)備電動機所在位置，箭頭所指為煤流方向）。 1 號移動變電站設(shè)置在下順槽距離工作面 150~300 米，工作面配電點設(shè)置在移動變電站附近。 綜采工作面的主要電氣設(shè)備有移動變電站、礦用隔爆型電磁啟動器等。為了安全操作工作面的機械設(shè)備，必須在工作面附近集中設(shè)置 控制開關(guān)和電磁起動器，這些設(shè)備的放置地點即為工作面配電點。 綜合機械化掘進工作面的配電方式同綜合機械化采煤工作面，用移動變電站供電。 三 、煤礦井下變電所的結(jié)線與硐室 布置 井下中央變電所是井下供電系統(tǒng)的核心，其主結(jié)線如圖 425 所示。正常時聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，母線采用分列運行方式，當(dāng)某條下井電纜故障退出運行時，合上 母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，恢復(fù)對該段母線負荷的供電。當(dāng)主水泵為低壓電動機時， 配電變壓器最少應(yīng)有兩臺，變壓器低壓側(cè)亦采用單母線分段結(jié)線，每臺變壓器的容量均應(yīng)滿足最大涌水期時需開動的全部負荷的供電要求。 為了使變電所有良好的通風(fēng)條件，當(dāng)硐室長度超過 6m 時，必須在硐室的兩端各設(shè)一個出口?？紤]發(fā)展余地，變電所的高壓配電設(shè)備的備用位置應(yīng)按設(shè)計最大數(shù)量的 20％考慮，且不少于兩臺。當(dāng)任一回路停止供電時，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負荷的供電。正常工作的局部通風(fēng)機必須采用三專（專用開關(guān)、專用電纜、專用變壓器）供電，備用局部通風(fēng)機的電源必須取自同時帶電的另一電源，當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)機故 障時，備用局部通風(fēng)機能自動啟動。綜采和綜掘工作面采用 6kV 或 10kV 高壓供電。炮采工作面通常由采區(qū)變電所用 660V 低壓供電。 1）綜采工作面配電 綜合機械化采煤工作面，單機功率和總功率大，輸電距離長，回采速度快，必須采用移動變電站供電。工作面內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備由 1移動變電站供電， 1移動變電站距離工作面 150~300 米，在電壓損失滿足要求的條件下，距離大些可以減少搬移次數(shù)。 工作面 運輸巷 的調(diào)度絞車要擔(dān)負 1移動變電站和工作面配電點的搬移任務(wù)，因此不能由 1移動變電站供電。采煤工作面配電點，一般設(shè)在距采煤工作面 50～ 100m 處，工作面配電點隨工作面的推進而移動。為減少搬遷次數(shù)，移動變電站可距掘進工作面 300～ 500m。負荷計算是正確選擇開關(guān)、變壓器等電氣設(shè)備和電纜截面的基礎(chǔ)。它是負荷在運行時實際需要的長時最大視在功率 ,單位是 kVA（ 千伏安 ） 。用來選擇開關(guān)和電纜截面。例如電動機起動時的瞬時最大電流可達其額定電流的數(shù)倍，但持續(xù)時間只有幾秒。 NNN NN c os3 ??UPI ? （ 52） 式中 PN —— 電動機額定功率， kW； UN —— 電動機額定電壓， kV； ηN —— 電動機 額定效率； cosφN —— 電動機 額定功率因數(shù) 。 解 ： 當(dāng)電動機額定電壓為 660V 時， IN ≈ ，把額定功率等于 40kW 代入公式 IN ≈ 40 = 46A 生產(chǎn)工藝相同或相近，在生產(chǎn)過程中相互協(xié)同共同完成一項生產(chǎn)任務(wù)的多臺生產(chǎn)機械稱為一個用電設(shè)備組。 Kde和 cosφ均可由表 51 查得。負荷計算的方法還有利用系數(shù)法、二項式法，不再贅述。 解 ： 1）計算總額定功率 Nn2N1NN?????????????????）（PPPP 2）查 表 51， 緩傾斜炮采工作面 Kde取 ， cosφ取 。 3） 計算有功計算功率 kW6 9 8 ????? PKP 4）計算視在功率 k V A9 8 9 2c o scaca ??? ?PS 可 選取一臺 KBSGZY1000/10/ 型礦用隔爆型 移動變電站。 5）計算 Sca 2ca2caca ?? ?? QPS （ 510） 例 54 設(shè)一個炮采工作面和一個掘進工作面由一臺變壓器供電， 已知： 炮采 工作面 Pca1 =， cosφ1=，tanφ1=；掘進工作面 Pca2 =58kW， cosφ2=， tanφ2=；電動機額定電壓 660V。合適的電纜導(dǎo)線截面，可以使電纜安全運行，可以使電動機電壓正常、高效運行，可以使過流保護動作靈敏度校驗容易滿足要求。 當(dāng)電纜長度較長，或負荷較大時，按以下步驟計算電纜截面 。 一、電纜導(dǎo)線截面的計算方法 導(dǎo)線是有電阻的，當(dāng)電流通過時會發(fā)熱。 為了使導(dǎo)線在正常運行時不超過其長 時允許溫度，流過導(dǎo)線的長時工作電流不得超過導(dǎo)線的長時允許電流。查表 52，選取 70mm2低壓礦用橡套電纜，其長時允許電 流 Ip=215A， Ip＞ Ica，滿足要求，初選合格。為避免在拖拽、碰撞等外力作用下斷線、破裂，給采掘工作面生產(chǎn)機械供電的支線電纜按長時允許電流初選后，還要校驗機械強度允許最小截面。因此，按長時允許電流初選的長電纜，還要校驗允許電壓損失。 在式 （ 512） 和式 （ 513） 中， Ica、 Pca、 Qca、 cosφ、 sinφ都在負荷計算時得到，需要計算的是 RL、 XL。 因為電纜線路的電抗很?。?~ Ω/km），通常情況下可忽略，式 （ 512） 和式 （ 513） 可簡化為 NcacaL c o s3 UA LPALIU ?? ? ??? （ 516） 例 56 設(shè)例 55 中電纜長度為 400m，試計算其電壓損失。表 54 為電網(wǎng)額定電壓與線路允許電壓損失的對照表 5 4 電網(wǎng)額定電壓與線路允許電壓損失的對照表 電網(wǎng)額定電壓 UN/ kV 線路允許電壓損失 Δ ULP/ V 0. 12 7 6 0. 38 19 0. 66 33 1. 14 57 6 300 10 500 表。 Ip＞ IN滿足要求，初選合格。 例 58 某采區(qū)供電系統(tǒng)局部如圖 51 所示，試選擇電纜 L1和 L2的型號與截面。因臺數(shù)較少，故取 Kde= 。 T KB S G 400 /10/ 0. 693 L2 L1 圖 5 1 例 5 8 電路圖 55kW 75kW 400m 80m 30kW 2NdeN2 2caL2 ??? ??????? UA LPKUA LPU ?? V 總電壓損失為 ???????? UUU V LU? ≈ LPU? ，合格。此方法 只適用于電纜 。校驗長時允許電流 os3 N Ndeca ??????? ?U PKI A IP＞ Ica，合格。校驗長時允許電流 Ica = IN ==46A IP＞ Ica，合格 例 510 某采區(qū)變電所向綜采工作面移動變電站供電的高壓電纜長 1100m，移動變電站型號為 KBSGZY1000/6/，該電纜允許電壓損失為 1%UN① ，試選電纜型號和截面。 1 1 0 0 0 0c o s NcaNcaL ??? ??????? UA LSUA LPU ? ?? V LU? ＜ LPU? 合格。 二、變電所電壓管理 電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標。一般電動機和照明燈的允許電壓偏移為其額定電壓的 177。0 、5%三個等級 。 表 47 常用礦用防爆開關(guān)技術(shù)參數(shù) 表 序號 產(chǎn)品名稱 型號 額定電流 /A 額定開斷容量/MVA) 額定開斷電流 /kA 熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時間 /kA/s 動穩(wěn)定電流/kA 1 礦用隔爆高壓配電箱 BGP9LG□ /6 50， 100， 150，200， 250， 315，400 100 2 PBG12□ /6 50， 100， 150，200， 300， 400 100 10 10/2 25 3 BGP9LG□ /10 50， 100， 150，200， 250， 315，400 200 4 BGP48□ /6 50， 100， 200，300 100 10 10/2 25 5 低壓隔爆饋電開關(guān) KBZ□ /1140（ 660） 500， 630 6 KBZ□ /1140（ 660） 200， 400 7 礦用隔爆真空電磁起動器 QJZ□/1140(660) 315， 400， 500 8 QBZ□ /660（ 380） 80， 120， 200 2/9 QBZ80+120 /660（ 380） 80+120 10 BQD80N、120N/660（ 380） 80， 120 第四節(jié) 井下電網(wǎng)短路電流計算 一、短路 電力系統(tǒng)在運行中難免發(fā)生各種故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。 在煤礦井下供電系統(tǒng)中，由于電網(wǎng)中性點不接地，故沒有單相短路和單相接地短路。短路電流可達正常工作電流的幾倍甚至幾十倍，短路電流產(chǎn)生的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)，會使故障設(shè)備及短路回路中的其它設(shè)備遭到破壞。越靠近電源，停電范圍越大，造成的經(jīng)濟損失也越嚴重。 （ 2）校驗繼電保護的靈 敏度。放置電氣設(shè)備的場所，頂板、底板和槽幫要穩(wěn)定，無淋水，無積水，通風(fēng)良好。按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，高壓電纜的泄漏電流和耐壓試驗每年一次，主要電氣設(shè)備的絕緣檢查，每半年不少于一次，固定敷設(shè)電纜的絕緣和外部檢查每季度一次，橡套電纜的絕緣檢查每月一次，新設(shè)備在投入運行前都要做絕緣電阻的檢測。 二、短路電流的波形 在短路發(fā)生后的 秒時間內(nèi)，短路電流不是正弦波。短路電流在 時出現(xiàn)最大值，叫做沖擊電流，用 iim表示。 三、有名值法計算短路電流 有名值法 又稱絕對值法。 2N2U? A B C ）（ 2sI? N （ b ） S S RL j XT j XL RT ~ （ a ） ）（ 2sI? T 3N2U? A C ）（ 3sI? N （ d ） S S RL j XT j XL RT ~ （ c ） ）（ 3sI? T 圖 5 4 兩相短路與三相短路 （ a ）兩相短路示意圖；（ b ）兩相短路的一相等效電路 ； （ c ）三相短路示意圖；（ d ）三相短路的一相等效電路 B AU? BU? CU? AU? BU? CU? 圖中 RT、 XT、 RL、 XL 分別表示變壓器和線路的電阻、電抗，32 N2N2 UU ?? 、是兩相短路和三相短路時一相的電壓。 變壓器電抗 2T2TT RZX ?? （ 519） 式中 XT —— 變壓器每相的電抗， Ω。 2）輸電線路的阻抗 輸電線路的電阻和電抗計算在本章第三節(jié)已有敘述，參見式 （ 514） 和式 （ 515） ，這里不再贅述。 解 ： 1）查表得 KBSG315/10/ 型變壓器的電阻和電抗為： RT=， XT=。 圖 5 7 變壓器出口處短路示意圖 T L S 中央變電所 R L j X S j X L ~ R T j X T S 圖 5 8 等效電路 ）（ 2sI? 1）電源電抗 井下電網(wǎng)通常把中央變電所的母線作為電源。 2）高壓電纜的阻抗 因為高壓電纜所在電網(wǎng)的額定電壓與短路點所在電網(wǎng)的額定電壓不同，故用式 （ 514） 和式 （ 515） 得到的電阻和電抗必須經(jīng)過折算。 2）計算高壓電纜的阻抗并折算 2 22N12