【正文】 、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須配備安裝同等能力的備用局部通風(fēng)機(jī)，并能自動(dòng)切換。 綜采工作面 綜掘工作面 6( 10) k V 660V 東翼采區(qū)二路 圖 4 26 下山、綜采 采區(qū)變電所主 結(jié) 線 圖 東翼采區(qū)一路 備用 水泵 水泵 水泵 其他負(fù)荷 上山絞車 備用局扇 照明 上山皮帶 工作局扇 工作局扇 備用局扇 上山采區(qū)沒有主排水泵。 綜采工作面配電結(jié)線如圖 428 所示。 為了安全操作工作面的機(jī)械設(shè)備，必須在工作面附近集中設(shè)置控制開關(guān)和起動(dòng)器，這些設(shè)備的放置地點(diǎn)即為工作面配電點(diǎn)。 來自采區(qū)變電所 660V 工作面配電點(diǎn) 第一部刮板 第二部刮板 工作面刮板 乳化液泵 回柱絞車 煤電鉆 127V 圖 4 29 炮采 工作面 運(yùn)輸巷 配電結(jié)線圖 煤電鉆 綜保裝置 第二節(jié) 負(fù)荷計(jì)算 當(dāng)我們?yōu)椴蓞^(qū)供電系統(tǒng)選配開關(guān)、變壓器和電纜時(shí)，首先要計(jì)算這些設(shè)備所負(fù)擔(dān)的功率和電流，這叫負(fù)荷計(jì)算。它是負(fù)荷在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的長時(shí)最大工作電流，單位是 A（ 安 ） 。 但有些參數(shù)需要查電機(jī)手冊(cè)才能得到，現(xiàn)場計(jì) 算很不方便。 上述負(fù)荷計(jì)算方法，稱為需用系數(shù)法。 1）計(jì)算總額定功率 Nn2N1NN????????????????? PPPP 2）查 表 51， 綜采工作面 Kde取 ， cosφ取 。 第三節(jié) 電纜導(dǎo)線截面計(jì)算 電纜導(dǎo)線截面的選擇是井下供電計(jì)算的關(guān)鍵。 （ 3）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定性，詳見本章第四節(jié)。 解 ：在例 52 中，已計(jì)算出工作面負(fù)荷的長時(shí)工作電流 Ica=205A。電壓損失過大，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)電壓過低，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、工作電流增大、甚至?xí)螂娏鬟^載燒壞電動(dòng)機(jī)。 XL可用下式計(jì)算： LxX 0L? （ 515） 式中 L—— 電纜的長度， km； 0x —— 線路每千 米電抗， 0x 和線路結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)有關(guān)，電纜線路取 ~ Ω/km，架空線路取 ~ Ω/km，高壓線路取較大的值。 2）按長時(shí)允許電流初選截面 Ica=IN =110= 查表 52 選取 35mm2礦用橡套電纜，其長時(shí)允許電流 Ip 為 138A。 L1電纜的電壓損失為： 8075N1 1caL1 ??? ???? UA LPU ? V 3）計(jì)算 L2的截面 L2的負(fù)荷是多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)從變壓器到電動(dòng)機(jī)有多段電纜時(shí)，可采用單位長度等電壓損失法計(jì)算。校驗(yàn)長時(shí)允許電流 o s3 N Ndeca ??? ???? ?U PKI A IP＞ Ica，合格 L5段： 40pN Nde5 ??????? uU PKA ? mm2 選取 25mm2， IP=113A。 生產(chǎn)現(xiàn)場可根據(jù)實(shí)際 情況調(diào)整。 當(dāng)變壓器出口處的電壓偏高時(shí)，可通過電力變壓器的調(diào)壓分接頭來調(diào)節(jié)，礦用隔爆干式變壓器的調(diào)壓分接頭有 +5%、 177。 在三相系統(tǒng)中，短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相短路和單相接地短路等。短路時(shí)，電力 系統(tǒng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，使開關(guān)跳閘，造成停電。 （ 1）搬遷電氣設(shè)備時(shí)要停電，拖拽、搬運(yùn)電氣設(shè)備和電纜時(shí)用力要適當(dāng)。 （ 6）由地面引入井下的電力線路、通信線路、金屬管道、鐵軌等必須在下井前設(shè)置防雷電措施。井下電網(wǎng)計(jì)算短路電流常用有名值法和查表法。 變壓器的電阻 2N2N2NT SUPR ?? （ 518） 式中 TR —— 變壓器每相的電阻， Ω； NP? —— 變壓器的額定短路損耗， W。 三相短路電流計(jì)算 ）（）（ 2sN23s IZUI ?? （ 522） 例 511 給上山絞車供電的變壓器為 KBSG315/10/，電纜長 460m，截面為 50mm2，試計(jì)算絞車房的兩相短路電流。 則 短路點(diǎn)所在電網(wǎng)額定電壓為 380V時(shí)， Xs=； 660V 時(shí)， Xs=； 1140V 時(shí)， Xs=。 低壓電網(wǎng)短路電流的大小主要取決于低壓動(dòng)力變壓器和低壓電纜的阻抗。 短路電流計(jì)算表包括電纜長度換算系數(shù)表和兩相短路電流表。 校驗(yàn)時(shí)，只需使開關(guān)的額定開 斷電流不小于開關(guān)安裝處的最大三相短路電流即可。 解 ： 1）折算電纜長度 70mm2電纜，實(shí)際長度 400m，折算系數(shù)為 ，換算長度為 290m； 25 mm2電纜，實(shí)際長度 80m，折算系數(shù)為 ，換算長度為 158m； 從變壓器到 S1短路點(diǎn)的電纜換算總長度為 448m。 在實(shí)際低壓電網(wǎng)中，各段電纜芯線的材 料和截面通常是不相同的，為了使表格簡化，需要在阻抗不變的原則下，把不同材料和截面的電纜的長度換算成相同材料、統(tǒng)一截面下的等效長度。 解 ： 1）查表得 KBSG315/6/ 礦用隔爆型干式變壓器的電阻和電抗， RT =， XT =。典型情況是變壓器出口處短路，如圖 57 和 58 所示。 （ 2）括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于副邊額定電壓為 400V 的變壓器。 圖 54 是低壓電網(wǎng)兩相短路和三相短路示意圖和等效電路圖。周期分量是正弦波，非周期分量是指數(shù)曲線，非周期分量在 ~ 后衰減到零。 （ 3）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與檢查，定期進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣 缺陷，預(yù)防絕緣老化引起的短路。三相短路電流最大，造成的危害最嚴(yán)重，用于校驗(yàn)電氣設(shè)備的分?jǐn)嗄芰蛣?dòng)、熱穩(wěn)定性。 （ 1）損壞電氣設(shè)備。 當(dāng)輸電線路遠(yuǎn)端的電壓偏低時(shí)，可以通過增大線路導(dǎo)線截面、增加電纜根數(shù)或使用移動(dòng)變電站供電來解決。例如交流電動(dòng)機(jī)電壓過低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩急劇下降，起動(dòng)困難，電流增大，運(yùn)行溫度升高，加速絕緣的老化，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)；電壓過高時(shí)，會(huì)造 成電動(dòng)機(jī)空載電流和鐵損的增大，溫度升高，過高的電壓甚至?xí)斐山^緣擊穿，引起短路。 3）校驗(yàn)電壓損失 1 1 0 0 0 0c o sNcaNcaL ??? ?????? UA LSUA LPU ? ?? V LU? ＞ LPU? 不合格，把 L2的截面增大到 70mm2，重新計(jì)算電壓損失。 L2段 Nde2 ??? ???????? ）（uU PKA ? mm2 選取 70mm2， IP=215A。 L2電纜的電壓損失為 2NdeN2 2caL2 ??? ??????? UA LPKUA LPU ?? V 從變壓器到電動(dòng)機(jī)的總電壓損失為 ???????? UUU V LU? ＞ LPU? 不合格，把 L2的截面增大到 70mm2，重新計(jì)算電壓損失。 確定選用 50+1 16礦用橡套電纜 。 為計(jì)算簡便起見，規(guī)定從變壓器副邊出口處到 用電設(shè)備（電動(dòng)機(jī)、變壓器）的線路允許電壓損失 LPU? =5%UN。 式 （ 512） 用功率表示時(shí)則為 N LcaLcaL UXQRPU ??? （ 513） 式中 Pca、 Qca—— 線路所帶負(fù)荷的有功計(jì)算功率， kW；無功計(jì)算功率， kvar； UN—— 電網(wǎng)的額定電壓， kV。 表 53 礦用橡套電纜 接地和控制芯線配置 mm2 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 4 6 10 16 25 4 6 10 10 16 35 50 70 95 16 16 25 25 4 4 4 4 電纜在工作面和巷道中敷設(shè)，難免會(huì)受到外部機(jī)械力的作用，截面太小的電纜很容易出現(xiàn)斷線、護(hù)套 破裂、絕緣損壞現(xiàn)象。表 52 是 井下常用電纜在空氣中敷設(shè)時(shí)的長時(shí)允許電流 。 （ 1）按長時(shí)允許電流初選電纜導(dǎo)線截面 ； （ 2）給采掘工作面生產(chǎn)機(jī)械供電的支線電纜要校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度允許最小截面。為簡化計(jì)算，當(dāng)只有 2~3 組 用電設(shè)備 時(shí)， Ksp和 Ksq可取 1。試計(jì)算該工作面的負(fù)荷（ Pca、 Sca 和 Ica）。 ?? Ndeca PKP （ 54） 由 Pca可計(jì)算出 Sca和 Ica ?coscaca PS ? （ 55） NcaNcaca 3c os3 USU PI ?? ? （ 56） 式中： UN —— 額定電壓， kV； Kde—— 用電設(shè)備組的需用系數(shù)； cosφ—— 用電設(shè)備組的加權(quán)平均功率因數(shù) 。 例 51 有一臺(tái)額定電壓為 660V，額定功率為 40kW 的電動(dòng)機(jī)，試估算其額定電流。瞬時(shí)功率、瞬時(shí)電流有時(shí)會(huì)遠(yuǎn)大于 長時(shí)功率、長時(shí)電流，但持續(xù)時(shí)間往往很短，不能作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。二是負(fù)荷的視在計(jì)算功率，用 Sca表示。 采煤機(jī) 刮板輸送機(jī) 轉(zhuǎn)載機(jī) 乳化液泵 噴霧泵 乳化液泵 綜采工作面皮帶輸送機(jī) 其他 小型設(shè)備 1 140V 660( 1 140) V 1 移動(dòng)變電站 2 移動(dòng) 變電站 來自采區(qū)變電所 6( 10 ) kV 圖 4 28 綜采工作面配電結(jié)線圖 3）掘進(jìn)工作面配電 綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面用移動(dòng)變電站供電。 當(dāng) 皮帶輸送機(jī) 功率不太他時(shí)， 也可以不設(shè) 2移動(dòng)變電站，由采區(qū)變電所內(nèi)的變壓器供電。變壓器可與配電設(shè)備布置在同一硐室內(nèi)；變電所的高、低壓設(shè)備應(yīng)分開布置；各設(shè)備之間、設(shè)備與墻壁之間均應(yīng)留有維護(hù)和檢修通道，不從側(cè)面和背后檢修的設(shè)備不留通道。雙回路電源、單母線分段結(jié)線，采用分列運(yùn)行方式。 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定， 采區(qū)變 (配 )電所的供電線路，不 得少于兩回路。 為了防水，變電所地面應(yīng)比其出口與井底車場或大巷連接處的底板標(biāo)高高 。 中央變電所的高壓母線采用單母線分段結(jié)線方式，母線段數(shù)與下井電纜根數(shù)對(duì)應(yīng)，各段母線通過高壓開關(guān)聯(lián)絡(luò)。 上山皮帶 2 3 配電點(diǎn) 5 5 6 2 6 7 4 圖 2 6 炮采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖 1 — 低壓防爆開關(guān)； 2 — 工作面刮板輸送機(jī)； 3 — 乳化液泵； 4 — 小水泵； 5 — 回柱絞車；6 — 調(diào)度絞車； 7 — 順槽刮板輸送機(jī)； 8 — 煤電鉆綜保裝置； 9 — 煤電鉆 1 7 7 7 7 1 4 8 8 9 9 1 1 1 掘進(jìn)工作面分為綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面和鉆爆法掘進(jìn)工作面兩種。也可以不設(shè) 2 號(hào)移動(dòng)變電站，由采區(qū)變電所內(nèi)的變壓器直接用低壓供電。 二 、采煤工作面配電 綜合機(jī)械化采煤工作面生產(chǎn)設(shè)備單機(jī)功率和總功率大，輸電距離長，回采速度快，必須采用移動(dòng)變電站供電。若采區(qū)變電所設(shè)置在運(yùn)輸大巷采區(qū)裝車站附近，運(yùn)輸、安裝更方便，但變電所距最上部區(qū)段的距離大，適合于用移動(dòng)變電站供電的工作 面。 通常變壓器與配電裝置分開布置，高壓配電裝置和低壓配電裝置分開布置。 通常井下中央變電所設(shè)置在井底車場副井井底附近，與中央水泵房相鄰。小型煤礦電源電壓多為 6kV 或 10kV，變電所不設(shè)置主變壓器。地面變電所的受電電壓為 6~110kV；井下配電高壓為 6kV 或 10kV，用電設(shè)備電壓多為 660V 和 1140V，大功率電動(dòng)機(jī)采用 6kV 或 10kV 供電。上述供電線路應(yīng)來自各自的變壓器和母線段，線路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷。 第 一 節(jié) 礦井變電所 煤礦開采分為地下開采和露天開采。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。 地面變電所是礦井供電系統(tǒng)的樞紐。 地面變電所 35kV 側(cè)有兩種設(shè)備布置方式。有條件時(shí)還與電機(jī)車用的變流所聯(lián)合建筑。設(shè)備與墻壁之間，各設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的維護(hù)與檢修通道。 采區(qū)變電所的防水、防火、通風(fēng)等安全措施，除底板標(biāo)高沒有嚴(yán)格規(guī)定外，其它與中央變電所相同。圖 25 是綜采工作面機(jī)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(dòng)機(jī)所在位置，箭頭所指為煤流方向）。 綜采工作面的主要電氣設(shè)備有移動(dòng)變電站、礦用隔爆型電磁啟動(dòng)器等。 綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面的配電方式同綜合機(jī)械化采煤工作面，用移動(dòng)變電站供電。正常時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，母線采用分列運(yùn)行方式，當(dāng)某條下井電纜故障退出運(yùn)行時(shí)，合上 母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，恢復(fù)對(duì)該段母線負(fù)荷的供電。 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(shí)，必須在硐室的兩端各設(shè)一個(gè)出口。當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的供電。綜采和綜掘工作面采