【正文】 謹以此文獻給遠方默默支持我的父母，他們的摯愛就像大海一樣深邃，使我有勇氣面對一切的困難，他們的摯愛現(xiàn)在是、并將永遠是我拼搏進取的力量源泉。從師于史老師的時間里，不但使我學到了很多的專業(yè)知識，而且在治學、生活和做人方面也學到了很多東西，這對我以后的路將是一筆寶貴的財富。41致 謝本設(shè)計是在史艷梅的悉心指導下完成的。在以后的學習和社會實踐中，我會加強各方面知識的學習，掌握更多的科學文化知識，為社會獻出自己的微薄之力。依照四股泉煤礦具體現(xiàn)狀，在原有煤礦設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了能滿足本礦安全、可靠生產(chǎn)的煤礦地面和井下供電系統(tǒng)。禁止采用鋁導線作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導線和接地導線，禁止使用無接地線（或無其他可供接地的護套，如鉛皮、銅皮套等）的橡套電纜或塑料電纜。接地網(wǎng)電阻越低對人身越安全，但太低有一定的困難。圖72 地面變電所保護接地網(wǎng)1隔離開關(guān)；2構(gòu)架；3斷路器；7隔離開關(guān)；9斷路器；10電壓互感器、避雷器； 11鉛錘接地極；12變壓器；13屋內(nèi)接地干線；14接地引線；15屋外接地干線；16均壓帶 井下保護接地網(wǎng)本設(shè)計在井下指定點敷設(shè)主接地極、局部接地極、并用電纜鉛包、鎧裝外皮及接地線相互連接起來，形成一個總接地網(wǎng)。對不同點的接地電阻至少每年測量一次，保證達到一定的要求。圖71 地面變電所防雷保護平面圖 地面變電所保護接地網(wǎng)保護接地網(wǎng)是將變電所在正常運行時，設(shè)備(構(gòu)架)不帶電的外露金屬體與接地引線、接地干線和接地極在電氣上連接起來組成的整體。當感應(yīng)雷(雷電波)入侵設(shè)備時，避雷器首先被擊穿并對地放電，從而使電氣設(shè)備受到保護。上圖為地面變電所防雷保護的平面布置圖，避雷針接地線與保護接地線在土壤中距離大于3米。 防雷保護及接地 變電所防雷裝置避雷針 為防止直擊雷對變電所電氣設(shè)備、線路及建筑物等侵害，本設(shè)計變電所采用避雷針。保護裝置的靈敏系數(shù)為：對反應(yīng)電氣量上升的保護裝置對反應(yīng)電氣量下降的保護裝置 保護裝置的靈敏度應(yīng)該互相配臺，從故障點向電源側(cè)方向逐步降低保護裝置的靈敏度。 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。 保護裝置的電壓回路斷線時如能造成誤動作，則裝設(shè)防止這種誤動作的閉鎖裝置并發(fā)出信號。 動作于掉閘的保護裝置一般應(yīng)保證選擇性，在必須加快動作時，應(yīng)考慮由自動重合閘來補救保護的無選擇性動作。 礦井變電所的高壓饋電線上，裝設(shè)有選擇性的檢漏保護裝置。 輔助保護——為補充主保護和后備保護的不足而增設(shè)的簡單保護。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(shè)備或線路的保護實現(xiàn)后備。 主保護——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設(shè)備和全線路故障的保護。裝設(shè)繼電保護裝置是根據(jù)四股泉煤礦電力系統(tǒng)的接線和運行的特點，適當考慮其發(fā)展，選擇設(shè)備力求技術(shù)先進經(jīng)濟合理。7 保護裝置四股泉煤礦供電系統(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。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型磁力起動器，對電鉆和照明采用綜合保護裝置。 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 = kA，按式校驗下井電纜截面，即：查電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)表C=[11], 假想時間=故 = 1683= mm2 mm2,又考慮其他方面校驗的影響，這里選用70mm2做為下井電纜。高壓系統(tǒng)中的電壓損失按《全國供用電規(guī)則》[8]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%。 （66） 式中 ——電纜短路時熱穩(wěn)定要求的最小截面，mm2； ——三相最大穩(wěn)定短路電流，A； ——短路電流作用的假想時間，s； C——熱穩(wěn)定系數(shù)，查相關(guān)手冊。 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。 按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面 A= [6] （65） 式中 A——電纜截面，mm2； ——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(jīng)濟電流密度（A/mm2）。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。 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。 表64 斷路器的選型[10]項目實 際 需 要 值LW10/1000型額 定 值電壓UN=10kV電流In===IN=1000A斷路容量S″=SrN=250MVA斷流量I″= kAIrN=25 kA動穩(wěn)定= kAilim=63 kA熱穩(wěn)定== kAIt=4=25 kA表65 隔離開關(guān)選型[10]項目實 際 需 要 值所選隔離開關(guān)額定值GW1910/1000型電壓UN=10kV電流IN=1000A動穩(wěn)定= kAilim= kA熱穩(wěn)定== kAIt=4= kA 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。 隔離開關(guān)選型由表65所示，所選GW1910/1000型隔離開關(guān)滿足要求。 1）（kA） kA 2）熱穩(wěn)定 == kA 50600=30 kA故動、熱穩(wěn)定性都滿足要求。 電流互感器選型電流互感器要根據(jù)電壓、電流比、裝置種類、結(jié)構(gòu)形式、精確度進行選擇，只對動、熱穩(wěn)定性校驗。考慮室外設(shè)備、操作人員安全，選用CD2型電動操作機械。表62 隔離開關(guān)的選型[10]項目實 際 需 要 值GW535GD/1200額 定 值電壓35kV35kV電流In=== 1200A動穩(wěn)定= kA80 kA熱穩(wěn)定== kA kA 38隔離開關(guān)選型 其計算值與2相同，不同之處在于它們不帶接地刀閘，因此根據(jù)2的計算值選用GW535/1200[10]型隔離開關(guān)，其操動機構(gòu)配套選用CSG[10]型。由以上計算，所選LGJ300滿足母線要求。 地面設(shè)備選擇以礦井地面變電所為例，其主變壓器選用SL71250/35變壓器兩臺，兩臺并聯(lián)運行，如圖61所示接線：表61 短路電流計算結(jié)果短路點K1K2運行方式最大最小最大最小短路參數(shù)I″＝＝Ik kAikr （kA）Ikm（kA）S″（MVA） 圖61 地面變電所接線圖 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=== 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250C 時為735A，由于所處環(huán)境最高溫度為450C，其載流量為： = （A）≥（A）考慮到動穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再降低8％，故為： （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。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。井下照明為127V電壓供電，變壓器設(shè)兩臺防爆型干式變壓器。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力變壓器KSB400/10。懸式絕緣子可不校驗動穩(wěn)定。當熔斷器具有限流作用時，可不校驗其動穩(wěn)定。 短路動、熱穩(wěn)定性校驗原則 當電器選定之后，應(yīng)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。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(nèi)短路電流的有效值。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(jié)構(gòu)的加強型電器或選用額定電壓高一級的電器。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 （62） 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。選擇電器時，所選電器的最高工作電壓應(yīng)不小于電器正常運行的工作電壓，即: (—)UN≥Un （61） 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。 一般的選擇方法[5] 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)。為此在選擇設(shè)備時，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，在短路故障時所產(chǎn)生短路效應(yīng)來校驗設(shè)備。= 1/= I″k10＝*k10＝I∞*k10＝ = = (kA) S″k10＝*k10＝S∞*k10=S2 =791= (MVA)