【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 xX = （ 7）地面低壓（兩臺(tái)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NTjkTT SSUXX3* 4* 3 1 0 0% ??? = （ 8）工人村（架空線）：2202*9 jjL USLxX ? = （ 9）支農(nóng)（架空線）：2202*10 jjL USLxX ? = 信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 （ 10）下井電纜：2201*11 jjL USLxX ? = （ 11）主提升機(jī)（異步電動(dòng)機(jī)）：** 1 1stM IX ? 式中 *stI — 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流標(biāo)么值，一般取 *stI =5。 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(gè)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(duì)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(shí)，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(shí)，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(shí)所產(chǎn)生短路效應(yīng)來校驗(yàn)設(shè)備。 一般的選擇方法 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(zhǎng)期處在超過額定電壓 10%15%下可靠工作的電壓。 選擇電器時(shí)，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 : (— )UN≥ Un 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； 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(zhǎng)期連續(xù)通過的最大工作電流。這時(shí)電器所有部分的發(fā)熱溫度都不超過允許信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 值。 在選擇電器時(shí)，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： IN≥ In 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。 按裝置種類型式選擇 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(shí)，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(jí)的電器。 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(shí)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(shí)，必須滿足下列條件： IrN≥ I″ ， SrN≥ S″ 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)短路電路， kA； S″ — 一次暫態(tài)三相短路容量， MVA。 短路動(dòng)、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(dòng)、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(shí)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(shí)，可不校驗(yàn)其動(dòng)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(dòng)、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。 信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 (4)懸式絕緣子可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 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(hào)、容量、臺(tái)數(shù)。 選型：地面高壓為 35kV、 10kV側(cè)的變壓器選用普通變壓器 SL71250/3S9160/10； 10kV側(cè)的井下變壓器選用礦用型動(dòng)力變壓器 KSB400/10。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(tái)防爆型干式變壓器。 變壓器臺(tái)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(tái)。井 上部分當(dāng)任一臺(tái)變壓器故障或需要檢修時(shí)，能夠保證另一臺(tái)變壓器承擔(dān)起全部負(fù)荷。井下任一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí)，其余一臺(tái)能夠保證排出最大涌水量時(shí)所需的負(fù)荷容量。其所選變壓器容量及型號(hào)均標(biāo)于所畫大圖中，這里不在闡述。 35kV設(shè)備的選擇 35kV母線的選型 1）按持續(xù)工作電流選擇 In=3 NNSU??= 12503 35??= 對(duì)電壓為 35kV 的屋外配電裝置采用鋼芯鋁絞線作母線，選取 LGJ300，其載流量在環(huán)境溫度為 320C 時(shí)為 735A，由于所處環(huán)境最高溫度為 420C，其載流量為： ..7 0 4 57352 5 7 0 2 5a l ma l a la l mII ??? ? ?? ? ? ? ???（ A） ≥ （ A） 考慮到動(dòng)穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再降低 8％，故為： 5 4 7 .8 0 .9 2 5 0 4alI ? ? ?（ A） （ A） 故載流量和長(zhǎng)時(shí)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) 信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 由 tf=， Ik=21720A， C=95， Ksk=1 按式 A≥ kf skI tKC ?= 21720 5 195 ?=254（ mm2） 該截面小于所選導(dǎo)線截面，故所選 LGJ300截面能滿足熱穩(wěn)定要求。 由以上計(jì)算，所選 LGJ300滿足母線要求。 圖 61 地面變電所接線圖 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(duì)于電鉆綜合保護(hù)裝置和照明綜合保護(hù)裝置這里也不再說明。 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(duì)每條電纜均用上述各種方法選擇，而是抓住每個(gè)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(zhǎng)度較長(zhǎng)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(zhǎng)的主線電信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 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(zhǎng)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(duì)滿足其它條件要求；移動(dòng)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。 按持續(xù)允許電流選擇截面 KIP≥ Ia 式中 IP—— 空氣溫度為 25℃時(shí)，電纜允許載流量， A； K—— 環(huán)境溫度不同時(shí)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。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面 A= NInJ? 式中 A—— 電纜截面， mm2； NI —— 正常負(fù)荷時(shí)，井下總的持續(xù)工作電流， A； n—— 不考慮下井電纜損壞時(shí)，同時(shí)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(shí)，一般取 30005000h。 按電纜短 路時(shí)的熱穩(wěn)定選擇電纜截面 按電纜短路時(shí)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(jiǎn)單，一般在紙絕緣電纜的熱穩(wěn)定計(jì)算都采用此法。 CtIA fK )3(min ? 式中 minA —— 電纜短路時(shí)熱穩(wěn)定要求的最小截面， mm2； )3(KI —— 三相最大穩(wěn)定短路電流， A； ft —— 短路電流作用的假想時(shí)間 ， s； C—— 熱穩(wěn)定系數(shù)，查相關(guān)手冊(cè)。 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： 信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 3 ( c os si n )% 10n O ONI L R XU U? ? ??? 也可寫成 2()% 10OONR L R X tgU U???? 式中 %U? —— 電壓損失百分?jǐn)?shù)； nI —— 電纜中的負(fù)荷電流， A； NU —— 額定電壓， kV； OR 、 OX —— 電纜線路單位長(zhǎng)度的電阻及電抗， Ω /km； L —— 電纜線路長(zhǎng)度， km； ?cos 、 ?sin 、 ?tg —— 功率因數(shù)及與功率因數(shù)相對(duì)應(yīng)的正弦、正切值。 高壓系統(tǒng)中的電壓損失按《全國(guó)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。 電纜截面選擇計(jì)算 舉例為短路時(shí)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(shí)，地面變電所下井電纜首端發(fā)生三相短路電流，其電流 )3(KI = kA，按式 CtIA fK )3(min ? 校驗(yàn)下井電纜截面，即： 查電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)表 C=, 假想時(shí)間 ft = 故 CtIA fK )3(min ?= 1683 = mm2 故下井電纜最小截面應(yīng)不小于 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。 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。 信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 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(dòng)器，對(duì)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(hào)均標(biāo)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(duì)這些保護(hù)作簡(jiǎn)單的介紹。 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(shí)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(dòng)作時(shí)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(dòng)作時(shí)，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 近后備 —— 當(dāng)主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，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(dòng)作時(shí)，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(jiǎn)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(shí)，保護(hù)裝置應(yīng) 動(dòng)作于掉閘；在發(fā)生不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。 (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(dòng)作時(shí)限去切除故障，保證系統(tǒng)剩余部分仍能可靠信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 運(yùn)行。 (4)動(dòng)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(dòng)作時(shí)，應(yīng)考慮由自動(dòng)重合閘來補(bǔ)救保護(hù)的無選擇性動(dòng)作。 (5)選擇保護(hù)方式時(shí)，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(jiǎn)單可靠。 (6)保護(hù)裝置的電壓回路斷線時(shí)如能造成誤動(dòng)作，則裝設(shè)防止這種 誤動(dòng)作的閉鎖裝置并發(fā)出信號(hào)。 (7)表示保護(hù)裝置動(dòng)作的必要回路內(nèi)裝設(shè)信號(hào)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(duì)計(jì)算點(diǎn)有足夠的靈敏度。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)