【文章內容簡介】 xX = （ 7）地面低壓（兩臺分列運行）： 由于變壓器在所內，只計算變壓器阻抗，不計線路NTjkTT SSUXX3* 4* 3 1 0 0% ??? = （ 8）工人村（架空線）：2202*9 jjL USLxX ? = （ 9）支農（架空線）：2202*10 jjL USLxX ? = 信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 12 （ 10）下井電纜：2201*11 jjL USLxX ? = （ 11）主提升機（異步電動機）：** 1 1stM IX ? 式中 *stI — 異步電動機啟動電流標么值，一般取 *stI =5。 5 設備選擇 設備選擇包括地面和井下配電設備兩個部分，由于本設計中的配電設備較多，逐一進行說明選擇比較的過程較為繁瑣，因此本設計中只是分別對地面和井下配電設備部分設備選擇的過程進行舉例說明。 電氣設備在 使用中，不但要求在正常工作條件下能安全可靠地運行，而且還要求在發(fā)生嚴重短路故障時，設備流過短路電流后，不致于受到破壞。為此在選擇設備時，不但要根據(jù)設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)設備安裝地點，在短路故障時所產生短路效應來校驗設備。 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期處在超過額定電壓 10%15%下可靠工作的電壓。 選擇電器時，所選 電器的最高工作電壓應不小于電器正常運行的工作電壓，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際環(huán)境溫度不超過電器計算溫度的條件下，電器所能允許長期連續(xù)通過的最大工作電流。這時電器所有部分的發(fā)熱溫度都不超過允許信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 13 值。 在選擇電器時，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 電器常被制成屋內和屋外兩種類型：屋內型不受任何特殊的大氣影響；屋外型可以經受風、霜、雨、露、積雪、覆冰、灰塵和有害氣體等的影響。當屋外配電裝置處在塵穢很嚴重或空氣中含有有害于絕緣氣體的地區(qū)時，必須加強電器的絕緣，選用特殊絕緣結構的加強型電器或選用額定電壓高一級的電器。 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的斷流能力。斷路器斷開的實際電流是斷路器的滅弧觸頭開始分離瞬間，電路內短路電流的有效值。因此按斷流能力選擇 斷路器時，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、熱穩(wěn)定性校驗原則 (1)當電器選定之后，應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗所用的短路電流一般取三相短路時的短路電流。 (2)用熔斷器保護的導體和電器，可不進行熱穩(wěn)定校驗。當熔斷器具有限流作用時，可不校驗其動穩(wěn)定。 (3)用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不進 行動、熱穩(wěn)定的校驗。 信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 14 (4)懸式絕緣子可不校驗動穩(wěn)定。 變壓器選擇 根據(jù)變電所變壓器的計算容量，選擇變壓器的型號、容量、臺數(shù)。 選型：地面高壓為 35kV、 10kV側的變壓器選用普通變壓器 SL71250/3S9160/10； 10kV側的井下變壓器選用礦用型動力變壓器 KSB400/10。二次側電壓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，變壓器設兩臺防爆型干式變壓器。 變壓器臺數(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為兩臺。井 上部分當任一臺變壓器故障或需要檢修時，能夠保證另一臺變壓器承擔起全部負荷。井下任一臺變壓器停止運行時，其余一臺能夠保證排出最大涌水量時所需的負荷容量。其所選變壓器容量及型號均標于所畫大圖中，這里不在闡述。 35kV設備的選擇 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） 考慮到動穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應再降低 8％，故為： 5 4 7 .8 0 .9 2 5 0 4alI ? ? ?（ A） （ A） 故載流量和長時允許電流符合要求，但還需要進行熱穩(wěn)定校驗。 2）熱穩(wěn)定校驗 信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 15 由 tf=， Ik=21720A， C=95， Ksk=1 按式 A≥ kf skI tKC ?= 21720 5 195 ?=254（ mm2） 該截面小于所選導線截面，故所選 LGJ300截面能滿足熱穩(wěn)定要求。 由以上計算，所選 LGJ300滿足母線要求。 圖 61 地面變電所接線圖 井下設備選擇 下面以下井電纜和開關為例說明其選擇方法，其他電纜和開關的選擇方法相同。對于電鉆綜合保護裝置和照明綜合保護裝置這里也不再說明。 電纜選擇計算 電纜截面通常按允許負荷電流、允許電壓損失、電纜的機械強度選擇。實際上并不需要對每條電纜均用上述各種方法選擇，而是抓住每個電 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度較長的干線電纜和單機容量較大 (如掘進機械、絞車等 )且供電距離較長的主線電信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 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；供電容量較小長度較短的支線電纜主要按允許負荷電流選擇導線截面即對滿足其它條件要求；移動機械所用電纜主要按機械強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，電纜允許載流量， A； K—— 環(huán)境溫度不同時載流量 的修正系數(shù)； Ia—— 通過電纜的最大持續(xù)工作電流， A。 按經濟電流密度選擇電纜截面 A= NInJ? 式中 A—— 電纜截面， mm2； NI —— 正常負荷時，井下總的持續(xù)工作電流， A； n—— 不考慮下井電纜損壞時，同時工作電纜的根數(shù)； J—— 經濟電流密度（ A/mm2），見下表。 下井主電纜的年運行小時，一般取 30005000h。 按電纜短 路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面 按電纜短路時的熱穩(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： 這種方法比較簡單，一般在紙絕緣電纜的熱穩(wěn)定計算都采用此法。 CtIA fK )3(min ? 式中 minA —— 電纜短路時熱穩(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間 ， s； C—— 熱穩(wěn)定系數(shù)，查相關手冊。 按電壓損失校驗電纜截面 此種電壓損失校驗電纜截面有計算法和查表法，這里主要介紹計算法： 信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 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? —— 電壓損失百分數(shù)； nI —— 電纜中的負荷電流， A； NU —— 額定電壓， kV； OR 、 OX —— 電纜線路單位長度的電阻及電抗， Ω /km； L —— 電纜線路長度， km； ?cos 、 ?sin 、 ?tg —— 功率因數(shù)及與功率因數(shù)相對應的正弦、正切值。 高壓系統(tǒng)中的電壓損失按《全國供用電規(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。 電纜截面選擇計算 舉例為短路時的熱穩(wěn)定選擇電纜截面，當供電系統(tǒng)在最大運行方式時，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 ? 校驗下井電纜截面，即： 查電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)表 C=, 假想時間 ft = 故 CtIA fK )3(min ?= 1683 = mm2 故下井電纜最小截面應不小于 mm2,又考慮其他方面校驗的影響，這里選用 70mm2做為下井電纜。 井下開關選擇 嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地，嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機向井下供電。 信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 18 額定電壓與額定電流的選擇與地面高壓開關選擇相同，斷流容量的選擇也按地面開關的選擇方法，井下主要選用 DW80型饋電開關和 QC83型磁力起動器，對電鉆和照明采用綜合保護裝置。 其它設備的選擇方法與 井上選擇基本相同，這里不在說明，其所選設備型號均標于設備選擇或所畫大圖中。 6 保護裝置 靈北煤礦供電系統(tǒng)井上、井下的保護裝置包括繼電保護和防雷、接地等，本章只對這些保護作簡單的介紹。 繼電保護裝置 煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護是保證煤礦安全供電的重要工具。裝設繼電保護裝置是根據(jù)靈北煤礦電力系統(tǒng)的接線和運行的特點，適當考慮其發(fā)展，選擇設備力求技術先進經濟合理。 本設計中的電力設備和線路有主保護和后備保護，必要時可增設輔助保護。 主保護 —— 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設備安全要求，有選擇地切除被保護設備 和全線路故障的保護。 后備保護 — 一應在主保護或斷路器拒絕動作時切除故障。 后備保護可分為遠后備和近后備兩種形式： 遠后備 —— 當主保護或斷路器拒絕動作時，由相鄰設備或線路的保護實現(xiàn)后備。 近后備 —— 當主保護拒絕動作時，由本設備或線路的另 — 套保護實現(xiàn)后備；當斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。 輔助保護 —— 為補充主保護和后備保護的不足而增設的簡單保護。 本設計在考慮下列因素的情況下裝設保護裝置： (1)當被保護元件發(fā)生短路或足以破壞系統(tǒng)正常運行的情況時，保護裝置應 動作于掉閘；在發(fā)生不正常運行時，保護裝置應動作于信號。 (2)礦井變電所的高壓饋電線上，裝設有選擇性的檢漏保護裝置。 (3)保護裝置應以足夠小的動作時限去切除故障，保證系統(tǒng)剩余部分仍能可靠信息與電氣工程學院自動化 1102 梅林廟煤礦地面供電系統(tǒng)設計 19 運行。 (4)動作于掉閘的保護裝置一般應保證選擇性，在必須加快動作時，應考慮由自動重合閘來補救保護的無選擇性動作。 (5)選擇保護方式時，不考慮考慮可能性很小的放障類型和運行方式。力求使用最少數(shù)量的繼電器和觸點，使其接線簡單可靠。 (6)保護裝置的電壓回路斷線時如能造成誤動作，則裝設防止這種 誤動作的閉鎖裝置并發(fā)出信號。 (7)表示保護裝置動作的必要回路內裝設信號繼電器。 (8)保護裝置除作為被保護元件的主保護外，如有可能還作相鄰元件的后備保護。 (9)在實際可能出現(xiàn)的最不利方式或故障類型下，保護裝置應對計算點有足夠的靈敏度。保護裝置的靈敏系數(shù)