采区供电设计

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1、摘要本设计是继矿井开采与矿井设备选型设计之后，对采区供电进行的设计。本文通过利用矿井开采和设备选型设计成果，对变电所及配电点的位置的确定和供电系统中所需要的各种电气设备及电缆进行选择与校验，并对它们的保护装置进行了整定校验。最后再根据所选的设备、型号及采区条件，进行变电所硐室及设备的布置，确定硐室的大小，绘制变电所设备布置图以及供电系统图。本设计从实际出发进行系统分析，除满足一般设计规程，还满足煤矿安全规程的具体要求和标准。设计选用移动变电站一台、选变压器俩台。且向移动变电站供电的高压电缆选用屏蔽监视型矿用橡套电缆，高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防暴真空开关

2、和低压矿用隔爆真空馈电开关。其它设备开关均选为矿用隔爆真空自动馈电开关，再通过过电流保护装置整定计算，使设计可靠性高、功能完善、组合灵活，以及功耗低，保证采区供电安全、经济、高效平稳运行。关键词：采区供电 变压器 电缆 开关45 / 49Mining area power supply designAbstractThis design is the coal mining and mine equipment selection and design of power supply in mining area, the design. In this paper, through the

3、use of the mine and selection of equipment and design results, the substation and distribution point location and power supply system in need all kinds of electrical equipment and cable selection and calibration, and their protection device setting check. Finally, according to the selected equipment

4、, models and mining conditions, for substation chamber and the equipment layout, determine the chamber size, drawing substation layout of equipment and power supply system diagram.This design from reality to undertake systems analysis, in addition to meet the general design rules, also meet the coal

5、 mine safety regulations requirements and standards. Design and selection of a selected mobile substation,transformer two units. To the mobile substation power supply of high voltage cable with shielding and surveillance mine india-rubber cable, high-voltage switchgear and low-voltage feed switch ar

6、e selected with advanced technology of intelligent comprehensive protective device of high voltage and low voltage vacuum switch riot mine flameproof vacuum feed switch. Other equipment switch are selected for mining flameproof vacuum feed switch automatically, and then through the over current prot

7、ective device setting calculation, so that the design of high reliability, perfect function, flexible combination, and low power consumption, ensure the power supply security, economic, efficient and stable operation.Key Words：Mining area power supply Transformer Cable Switch目 录摘要IAbstractII前 言1第一章

8、采区概况21.1采区基本参数及巷道布置21.2工作面供电设备选型2第二章 采区供电设计步骤52.1采区变电所位置的确定52.1.1供电方式52.1.2采区变电所位置确定原则52.1.3假想方案52.2工作面配电点的设置72.3负荷统计及变电所容量选择82.3.1选择的意义82.3.2技术比较92.4采区供电系统图的拟定112.5高压电缆的选择及校验122.5.1井下高压电缆截面的选择及校验122.5.2至移动变电站的高压电缆的选择152.6高压配电装置的选择172.6.1选择原则172.6.2移动变电站配电装置选择182.6.3干式变压器配电装置选择。192.6.4采区变电所配电箱选择。192

9、.6.5短路验算192.7低压电缆的选择及校验192.7.1选择原则192.7.2具体电压电缆型号202.7.3低压电缆长度的确定202.7.4低压电缆芯线数的确定212.7.5低压电缆主芯线截面的确定212.7.6低压电缆支线界面的选择222.7.7采区变电所至配电点的干线电缆选择232.8低压电器设备的选择272.8.1变压器总馈电开关的选择272.8.2配电磁力启动器的选择282.9过电流保护装置整定计算292.9.1短路电流计算292.9.1.1变压器供电系统各短路点计算292.9.1.2型移动变电站的短路电流计算312.9.2采区低压系统过流保护装置的整定322.9.3高压配电装置过

10、流保护整定34第三章 设计成果363.1成果内容363.1.1变电所硐室布置图363.1.2采区供电系统图37结 论43参考文献44致 谢45前 言我国的煤炭事业发展较为迅速，也是一个煤业大国。这样就要求对煤矿企业要有一个完整、且合理的供电系统。好的供电系统，对于企业来说，可以更好的利用和合理分配电力资源，促进安全生产和降低生产成本等等。煤矿井下供电尤其重要。因为它涉及到煤矿企业的生产、安全及效率。由于井下环境的特殊性，这样就对供电系统提出更高的要求。所有的设计方案都要以煤矿安全规程、煤矿井下供电设计规范、煤矿电工手册等为准则。本说明书是根据矿井开采和设备选型设计成果以及采区实际条件而制订的，

11、在设计的同时，除了满足对供电的基本要求外，还应当注意电气设备的选择（采用煤矿专用设备）电气保护装置等等。总之，所有的供电系统都是以井下安全生产所服务为目的。设计一套完整、完善的井下供电系统，对煤矿安全生产是必不可缺少的。由于水平所限，本设计中疏漏和错误之处在所难免，欢迎读者批评指正。第一章 采区概况1.1采区基本参数及巷道布置采区开拓为中间上山，其倾角为，分东西俩翼，每翼走向长，采区分三个阶段，每段长，工作面长，煤层厚度，煤质中硬，一次采全高。本采区采用走向长臂后退式采煤方法，两翼开采，东翼掘进，掘进超前进行，两班出煤，一班整修，掘进三班生产，采区巷道布置如图.所示。1.2工作面供电设备选型回

12、采工作面采用型采煤机，并用型金属交接顶梁与单体液压支柱组成支架，支护煤层顶板，回采工作面设有型液压安全绞车煤的运输方式为：在工作面内，采用型刮板输送机及型转载机；在采区上山，采用轨道上山，采用单滚筒绞车。煤巷掘进采用打眼爆破，装煤机装煤，调度绞车调车。根据采区巷道的布置和采区的实际情况将采区的主要设备选型如表.所示。图1.1采区巷道布置表1.1采区主要设备选型序号设备名称及使用地点电动机型号设备台数每台设备电动机数额定容量额定电压额定电流额定功率因数额定效率1型采煤机（采煤工作面）111706601870.865.520.932型刮板输送机（采煤工作面）12275660820.876.52.5

13、0.923型带式输送机（回采工作面巷道）12901066099.4100.866.02.50.914型转载机（采煤工作面）114066044.70.866.52.50.905型乳化液泵（采煤工作面） 21255660590.926.51.20.96喷雾泵站（采煤工作面）2123066038.80.876.520.897型液压安全绞车（采煤工作面巷道）111366013.70.875.6-0.898上山单滚筒绞车（轨道上山）1175660820.876.52.50.919型带式输送机（胶带运输上山）12301766032.418.70.910.971.21.30.890.8910型装煤机（掘进工

14、作面）21217660200.8472.50.8811型调度绞车（采掘面巷道）41411.466012.90.875.58-0.8912电钻变压器综合装置（采掘面巷道）31312660/1332.18/ 10.90.85-0.8513局部通风机（掘进工作面）2121166012.50.887-0.8814小水泵（采掘面巷道）41446605.60.755.5-0.8415照明变压器（机电硐室）2122660/1332.18/10.90.8-0.9516设备总容量890.2-第二章 采区供电设计步骤2.1采区变电所位置的确定2.1.1供电方式采区变电所是采区的供电枢纽，它接受井下中央变电所送来的

15、高压电能，待将高压变成低压后，分配或直接配给采掘工作面配电点或用电设备，但随着采煤机械化特别是综合机械化工作面的大量出现，传统的采区供电方式已不能满足要求，因此出现了采区配电所将的高压送到靠近用电负荷的移动变电站后变成低压，再送至配电点或用电设备的供电方式。传统的采区供电方式：采区变电所工作面配电点，由于这种供电方式以低压向全采区负荷供电，故比较安全，但由于所用电缆、开关较多，使供电系统相对比较复杂且电能和电压损失大，同时，低压电缆长，供电容量受到限制，这种供电方式仅适用于炮采和一般机械化采煤工作面。与传统采区供电方式相比，采区变电所移动变电站工作面配电点供电方式，由于高压深入工作面，固简化了

16、低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了供电质量满足了正常运转和启动的需要，低压供电系统的简化使电网的安全可靠程度增加，并可减少电缆截面面积和低压开关数量且采用了干式自冷变压器，提高了采区的防爆性能，有利于安全，便于检修。但是，在这种供电方式中由于高压直接深入到了采区工作面附近巷道对安全不利，为克服上述不利因素，应在移动变电站高、低压两侧均设漏电、监视保护装置，借以防止漏电事故的发生，此外，由于采用了移动变电站，故需拓宽巷道，以便在工作面运输巷中为其铺设轨道，同时因地质条件变化不变，使移动变电站安装、运输和维护都受到空间的限制。2.1.2采区变电所位置确定原则（1）位于负荷中心

17、，并保证向采区内最远距离，最大容量设备供电（2）一个采区尽量采用一个变电所（3）尽量设在顶底板稳定，无淋水的地方（4）通风、运输方便为了满足上述原则；必须适当选择采取低压供电电压，参表2.1.2.1.3假想方案根据采区变电所供电方式及位置选择原则，且对照巷道布置图1.1有、2个位置，而考虑到用尽可能少的变电所向全采区供电，本采区变电所的位置大体有如下两个方案：方案1：一个采区变电所向全采区供电方案2：一个采区变电所和一个移动变电站联合向全采区供电对于方案1，在接近负荷中心处设为变电所向全采区供电，然而由于额定电压，采区设备总容量为，采煤机功率为，查表2.1得知，当采用截面为的低压电缆时，其干线

18、最大供电距离为。实际上，由于处至第一区段平巷的距离为；第一区段长，采区一翼走向长为，回采工作面随工作面每推进移动一次下限距离为，在计算电缆在变电所内的出线长以及橡套电缆应比实际长的系数，则低压干线电缆的实际供电距离：这样即使考虑使用两条截面的低压电缆供电，这时的最大供电距离仅为：，不能满足采煤机启动端电压的要求，故该方案实际不可取。对于第2方案，设想先在处建立一个固定采区变电所，另外再加一个移动变电站向回采工作面采煤机等设备供电，该方案虽有投资增加之缺点，但可以将高压深入负荷中心，具有提高供电质量的优点，因而选定这一方案。对于移动变电站通常有三中可供选取的方法：（1）设置在工作面巷道口，向平巷

19、输送机供电（2）设置在运输巷内，且在输送机侧敷设供移动变电站专用轨道，并将其设在距工作面处（3）为缩小巷道截面，不为移动变电站专设轨道，可通过工作面运输巷与下一工作面回风巷的联络巷，将移动变电站设在未进行开采的下一工作面（此行有轨道）鉴于本题给定的是西翼开采，东翼掘进，故拟参考上述移动变电站布置方式（1）和（2）将其设在回采工作面运输巷内，若采用采煤机电缆截面为，则其低压干线最大供电距离为，因计及出采煤机外，移动变电站还要向其它设备供电，故其实际最大供电距离比由表2.1查到的值小，所以，最后考虑将其移动变电站设在距工作面外的回采工作面运输平巷内。表2.1 不同容量采煤机的最大供电距离采煤机功率

20、采煤机电缆截面干线允许供电距离备注380V660V1140V7035232134745805031514704950701003558024705057660255070150351861260502651360701703510196050182105070230200356405066720701127702503527850350703902.2工作面配电点的设置（1）采区用电设备的布置根据采区具体的开采情况，首先对题目给定的负荷做全面分析，从中了解它们在采区的分布情况及相关关系，将各用电设备表明在图1.1中。（2）采区配电点的配置工作面配电点接受又采区变电所或移动变电站送来的低压电能，

21、通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采或掘进工作面的机电设备供电，同时，它还利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为，供电钻、照明和信号等用。工作面配电点是低压开关集中处，由于其经常要随工作面移动和搬迁，故不设专用硐室，回采工作面配电点通常设在邻近的运输平巷的一侧，距工作面。掘进工作面的配电点大多设置在掘进巷的一侧，距掘进工作面。（3）配电点控制开关的设置对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种用电设备，应用经直接接在该配电点的母线上的专用磁力启动器控制。根据上述所述本采区工作面配电点的具体布置为：回采工作面配电设在运输平巷内，它与工作面相距；工作面回风巷配电点距工作面；掘进工作面配

22、电点有两个，它们分别设在东翼第一区段上、下部的平巷内，且距掘进头；在上山采区绞车房附近设一配电点。2.3负荷统计及变电所容量选择2.3.1选择的意义在确定了变电所的位置后，接下来就需进行采区用电负荷的统计，并据此决定采区变电所变压器容量、型号及台数。变压器选择是否合适，与采区供电技术、经济性能关系极大，若其容量偏小，将会使由它所带的电气设备和工作机械不能正常运转，影响供电的安全、可靠。若其容量偏大则又会导致变电所投资的提高和变压器能量损耗的增加，照成浪费。因此，正确计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以足够重视。根据本采取实际条件，提出如下两个方案：第一方案：一台移动变电

23、站、两台变压器组：采煤机、刮板输送机、转载机、喷雾泵2台、乳化液泵2台、调度绞车、点钻变压器、小水泵。总负荷： （2.1） 所以依公式（2.1）得出：再根据表2.2取 （2.2） 所以依公式（2.1）得出： 所以选型移动变电站一台组：带式输送机、液压安全绞车、小水泵、调度绞车、采区上山带式输送机、煤电钻。由表2.2选取需用系数，加权平均功率因数。则变压器计算负选型变压器一台。组、装煤机（2台）、小水泵（2台）、局部通风机（2台）、采区上山绞车、照明变压器，由表2.2选取需用系数、；则有：选择型变压器一台第二方案：一台移动变电站、一台电力变压器。负荷分组及变压器容量选择组、用电设备的选择结果均与

24、第一方案相同，组、用电设备容量为第一方案的、组用电设备容量值和；由表2.2选取需用系数，加权平均功率因素，则依据式（2.2）变压器计算负荷故据此选择型变压器一台2.3.2技术比较变压器功率损耗计算对于方案组的型变压器，先从表2.3中查出；、，上面以计算出,选。代入公式： （2.3） （2.4）由式（2.3）、（2.4）计算出：、对于第一方案组的变压器依上法计算的：、方案二组型变压器，先从表2.3中查的，、。上面已经算出来，选。且计算的：、上述两个方案的共同处是均含有一台型移动变电站，下面就两方案不同部分经行分析，第一方案，采用两台干式变压器固定于负荷中心硐室的方案特点是：对出煤系统与掘进生产环

25、节分别供电相互不干扰，满足设计规范要求这样可以得到较高的安全可靠性；功率损耗第一方案；第二方案，二者相当，对于第二方案采用一台隔爆干式变压器向回采系统的输送机上山运输系统及掘进工作面供电势必造成相互影响，所以考虑采用第一方案。根据煤矿安全规程第一百三十条规定：“在瓦斯矿井中”，掘进工作面与回采工作面的电器设备应分开供电，所以决定采用第一方案，即确定为一台型移动变电站和两台型隔爆干式变压器。表2.2 矿井电力负荷计算需用系数及加权平均公功率因数用电设备需用系数加权平均功率因数采煤工作面综合机械化采煤0.7一般机械化采煤0.60.7缓倾斜煤层0.40.50.6急倾斜煤层0.50.60.7掘进工作面

26、采用掘进机的0.50.60.7非掘进机的0.30.40.6电机车架线式设备0.50.650.9运输设备0.50.7表23系列低损耗电力变压器技术数据型号额定容量额定电压损耗阻抗压降空载电流连接组高压低压短路空载5060.6930.44006004310060.6930.460010004320060.6930.41000140042.531560.6930.41400220042.550060.6930.4190031004263060.6930.4210040005280060.6930.4230052005.51.5100060.6930.42700610061.52.4采区供电系统图的拟

27、定拟定原则如下：在保证供电可靠的前提下，力求所拟图中使用的开关、电缆等设备最省。尽可能由一台变压器向一个生产环节或工作面的机械供电，以便缩小事故所引起的停电范围。对单电源进线的采区变电所，当其变压器不超过两台且无高压馈出线时，通常可不设电源断路器；反之设置。在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时，尽量设用双回路高压电源线及两台或两台以上的变压器。变压器采用分列运行。一个开关只能控制一种用电设备，容量越大的开关，应排得离电源越近。为了防止采用局部通风机通风工作面发生瓦斯爆炸事故，根据风电瓦斯闭锁系统技术规范规定，对高瓦斯及瓦斯突出矿井，局部通风机的供电系统应装设专用变压器、

28、专用电缆、专用开关以及因停风或因瓦斯超限均需切断掘进工作面的电源闭锁系统。对低瓦斯矿井局部通风机，仅实行风电瓦斯闭锁。由于局部通风机独立于其它供电设备线路，故不受其它电器设备故障（如漏电、短路等）跳闸的影响。2.5高压电缆的选择及校验2.5.1井下高压电缆截面的选择及校验由于电缆散热条件差，而高压线路短路电流又大，因此大的短路电流在短时间通过时，就会使电缆芯线的温度超过其绝缘材料的短路时允许温度，从而使电缆受到损坏，所以高压电缆截面选择必须考虑短路时的热稳定性，一般高压电缆的截面按经济电流密度选择，按长时允许电流或允许电压损失条件选择，按其它条件校验。高压电缆本身机械强度较高，按其它条件选出的

29、电缆截面一般都能满足机械强度的要求，所以高压电缆经常不考虑此项条件。（1）按经济电流密度选择电缆截面所谓经济截面，是指按降低电能损耗，线路投资节约有色金属等因素。综合确定出符合总经济效益的导线截面与经济截面相应的电流密度。按经济电流密度选择电缆截面的计算公式为： （2.5）式中 按经济电流密度选择的电缆截面， 正常运行时，通过电缆的最大长时负荷电流，当线路并行运行时，它是指不考虑一条线路故障时的最大负荷电流， 经济电流密度，其值见表2.4，按经济电流密度选择电缆截面时，应先根据负荷性质，由表2.5查出其年最大负荷利用小时数，再根据该值及导线材料，从表2.4查出经济电流密度，同时求出线路正常运行

30、时最大长时工作电流，最后再从标准截面电缆中选取截面，并使。表2.4经济电流密度 年最大利用负荷经济电流密度 小时数导线材料 10003000300050005000以上裸导线铜32.251.75铜（铜芯铝线）1.651.150.9铜0.450.40.35铜芯纸绝缘、橡胶绝缘电缆2.52.252铝芯电缆1.921.731.54表2.5各类用户年最大负荷利用小时数用户类别室内照明一班制企业二班制企业三班制企业15002500200030003000450045007000（2）按常时允许通过电流选取截面按下式计算： （2.6）式中：将高压配电装置所带用电装置的总负荷电流折算到高压侧的值，；该高压配

31、电装置所带用电设备的功率之和，；变压器的变比；同时工作一组设备的加权平均功率；按长时允许通过电流选择截面时，应当满足下式 （2.7）式中：环境温度为+25时，电流的允许载流量对不同绝缘的高压电缆，该值可查表2.6得到， 环境温度不同于+25时，载流量的校正系数，可查表2.7，若一个管内敷设24根时，还应将所查值乘以系数 通过电缆的最大长时工作电流，需要说明的是，值在不同情况下有不同的选发，对向单台或两台高压电动机电缆，一般取诸电动机额定电流之和；对单台变压器供电的电缆，应取变压器一次侧计算电流；对向一个采区供电的电缆，应取采区的最大电流；对并列运行的电缆线路，应按一路故障情况加以考虑。（3）按

32、短路电流热稳定校验电缆截面 （2.8）式中 通过电缆的最大短路电流，;假想时间。取；电缆芯线热稳定系数，铜芯橡套绝缘电缆最高允许温度时的值为；（4）按允许电压损失校验电缆截面 （2.9）式中： 电缆线路电压损失百分数； 负荷功率，；电缆长度，； 功率因数角。、分别为电缆线路的电阻及电抗，。我国规定，电缆线路由电压损失百分数标准为对及以上用允许线路的；对及以下的线路为表2.6 矿用橡套电缆长时允许载流量主芯线截面长时允许载流量主芯线截面长时允许载流量1000V6000V1000V6000V436-35138148646535017317010647270215205168594952602502

33、5113121表2.7不同环境温度时的校正系数导电芯线最高允许工作温度不同环境温度时的校正系数801.171.131.091.041.00.9540.9050.8350.798651.221.171.121.061.00.9530.8650.7910.707601.251.201.131.071.00.9260.8450.7560.665501.341.261.181.091.00.8950.7750.6330.4472.5.2至移动变电站的高压电缆的选择（1）型号选择向移动变电站供电的高压电缆，应选型屏蔽监视型矿用橡套电缆，矿用橡套电缆单位长度的电阻和电抗见表2.8，型屏蔽监视型矿用橡套电缆

34、的规格见表2.9。（2）截面选择按长时允许电流选择截面，根据公式(2.6)计算得： 由表2.9中选，型屏蔽监视型矿用橡套电缆，其长时允许载流量，参见表2.6，大于，满足发热条件。（3）长度的确定电缆的实际长度应按下式计算：式中： 电缆的实际长度； 电缆辅设的路径长度；增长系数，对象套电缆为，铠装；由于本题中在变电所内和变电所至第一区段工作面进风巷电缆的长度分别为及，采区一翼走向长度为，移动变电站与工作面距离为，供货长度为根，故每应设一个中间接头，共设个，且中间防爆接线盒两端又需增加的充裕量，并且考虑到软电缆应比巷道长度加长，故可算出采区变电所到移动变电站的高压电缆总长度。；（4）短路热稳定校验

35、根据公式（2.8）且已知所选电缆截面，该截面满足热稳定条件允许通过的最大短路电流为：=7.25相应的，满足截面热稳定要求的最大短路容量为：；所以；即满足短路电流热稳定要求。（5）按允许电压损失校验假设下井电缆损失为，中央变电所，采区变电所到移动变电站的电压损失为，因为这段电缆为型，截面为（铜芯），长，所带负荷为,功率因数、由表2.8查得，、，由式（2.9）计算的：。所以，符合要求。所以选电缆作为向移动变电站供电电缆。表2.8矿用铠装电缆单位长度有效电阻和电抗电缆主芯线截面铜铝及以下及以下102.1390.0733.6050.073161.3370.06751.340.0682.2530.067

36、52.2570.068250.8560.06620.5870.0661.4410.06621.4450.066350.6100.06370.6120.0641.0300.06371.0300.064500.42830.06250.4290.0630.7210.06250.7220.063700.30440.06120.3060.0610.51450.06120.5160.061表2.9我国现行矿用电缆的型号及使用场所型号名称适用场合矿用屏蔽不延燃橡套电缆井下移动变电站的电源线矿用移动屏蔽监视不延燃橡套软电缆井下移动变电站及类似设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下电气设备与动力线采煤机用屏蔽橡套

37、软电缆井下低压动力线路矿用移动橡套软电缆井下各种移动采煤设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下各种移动采煤设备电源线矿用移动屏蔽橡套软电缆井下各种移动采煤设备电源线采煤机橡套软电缆采煤机及类似设备电源线采煤机屏蔽橡套软电缆采煤机及类似设备电源线采煤机屏蔽橡套软电缆采煤机及类似设备电源线矿用电钻电缆井下额定电压电钻电源线矿用屏蔽电钻电缆2.6高压配电装置的选择2.6.1选择原则根据环境条件和供电要求，确定其型式和参数是高压配电装置选择的主要内容。高压配电装置的型式符合煤矿安全规程等四百四十条规定，配电装置电气参数选择应符合下述条件：（1）按正常条件选择额定电压和额定电流井下高压配电装置的额定电流不

38、应小于其所控制的设备或线路的长时间最大工作电流，即，按式（2.6）计算； 由于电气设备的额定电流是指当其工作中在由厂家规定的环境温度下（我国目前生产的电气设备均规定）的长期允许通过最大电流，故当装设地点的温度为时，为求得在该环境温度下的长期允许工作电流，应按下式计算： （2.10）式中： 环境温度为时长时允许的工作电流，；最热月份的平均最高，；规定额定电流时的环境温度，通常取40；温度校正系数。（2）动稳定按下式校验： （2.11）（3）热稳定按下式校验： （2.12）（4）断流能力校验： （2.13）式中： 、配电装置的额定开断电流、配电装置安装处的最大短路电流2.6.2移动变电站配电装置选

39、择由于这台配电装置均设于采区变电所内，按煤矿安全规程第四百四十条规定，应选隔爆型。（1）按额定参数选择煤矿井下设计技术规定中规定井下用移动变电站，动力变压器高压侧应有短路，过负荷和无压释放保护，供给移动变电站的高压馈电线应还有电缆监视保护、型高压隔爆配电箱均等符合要求，考虑到运行、维护方便、使用安全可靠，我们选用型带真空断路器的隔爆配电装置。（2）配电装置额定电压：选定为。（3）额定电流应大于变压器额定电流，即最大长时工作电流。移动变电站（变压器）最大长时工作电流，即额定电流按式（2.14） （2.14）式中 变压器额定容量，；变压器高压侧额定电压，；移动变电站额定电流由（2.14）计算得：。

40、所以选型隔爆真空配电箱，其主要技术参数列于表2.10中2.6.3干式变压器配电装置选择。（1）额定电压选为；（2）额定电流应大于变压器额定电流，即最大长时工作电流。变压器额定电流由式（2.14）计算得：，所以选型真空隔爆配电箱两台。其主要技术数据列于表2.10中2.6.4采区变电所配电箱选择。（1）额定电压选为；（2）额定电流应大于所带三台变压器总的最大长时工作电流。为了简便，取三台变压器额定电流之和作为总的最大长时工作电流，由（2.14）计算的，所以选型真空隔爆配电箱。其主要技术数据列于表2.10中2.6.5短路验算对所选高压配电箱，其断流容量为，是国内最大容量，无疑比设备安装处短路容量大。

41、如果主要变电所母线上最大短路容量超过，则在地面变电所下井回路中一定会加限流电抗器。我国多数中小型矿井、井下中央变电所母线上的短路容量均限制在以下。表2.10采区变电所高压配电箱选择结果控制负荷名称型号额定电流额定电压额定断流容量型移动变电站50 6100型隔爆干式变压器502.7低压电缆的选择及校验2.7.1选择原则低压电缆的型号及电压等级，要在符合煤矿安全规程的前提下，根据用电设备的实际要求，电缆的用途和敷设场所等情况加以确定。在井下，采煤机组、截煤机、回柱绞车、调度绞车、电钻、工作面输送机、装岩机、装煤机、和局部通风机等，都是经常移动的工作机械，对于此类机械，其供电电缆应一律采用轻便、易弯

42、的非延燃橡套电缆，具体选择为：（1）对向采煤机、刨煤机等供电的，应选用专用移动型电缆。电压等级、，可选用型采煤机橡套软电缆（2）向煤电钻供电应选用型矿用电钻电缆或型矿用屏蔽电钻电缆。（3）对待无特殊要求的一般矿井，可选用型矿用移动橡套软电缆或或型矿用移动屏蔽橡套软电缆向工作面其它电器设备供电。（4）当上述电缆用于采区和工作面时，一律采用铜芯的，严禁使用铝芯的。我国现行矿用橡套电缆的型号使用地点见表2.9。2.7.2具体电压电缆型号（1）采区变电所硐室内低压电缆、采区变压器母线电压电缆，均选用。（2）至上山绞车房的干线电缆、至上山输送机的干线电缆，固考虑采区上山倾角17，最大高差小于。故选用。至

43、掘进配电点的干线电缆，至运输平巷带式输送机的干线电缆以及至回采工作面回风巷的干线电缆，均选型。（3）又移动变电站供电电缆均选用型屏蔽橡套电缆；向采煤机供电的低压电缆选型屏蔽橡套电缆。（4）其它移动电气设备的供电电缆，均选用型屏蔽橡套电缆。2.7.3低压电缆长度的确定（1）固定敷设的橡套电缆的实际计算长度应比其敷设路径长度增加，即按式计算（2）固定敷设的铠装电缆的实际计算长度应比其敷设路径长度增加，即按式计算此外，对移动设备用的橡套电缆，其实际长度应按使用时的最大距离满足上述规定外，并另加的机头活动长度，对于半固定机械，则由其至电动机的一段支线电缆长度的计，为便于维护，当电缆有中间接头时，其长度

44、应在接线盒两端各增加。根据上述原则，计算出各段低压电缆的长度，下面以采煤机供电支线电缆长度的确定为例，说明它们的计算方法。（3）向型采煤机供电支线电缆长度，型号为型，其实际长度其中为工作面长度，为配电点至工作面端的距离。2.7.4低压电缆芯线数的确定（1）铠装动力电缆只有条输送电能的主芯线（2）对于，移动设备供电的橡套电缆；其芯线数可按后述两种情况分别予以考虑；第一，对一般移动设备，如输送机、回柱绞车等，因它们的控制按钮不在工作机械上，故通常可另设控制电缆，次时供电电缆可选芯的，其中芯作为向电动机供电的主芯线，另一芯作接地用；第二，对于，采煤机组、装煤机等移动设备，因它们的控制按钮装在工作机械

45、上，故一般选芯电缆做动力、接地、控制用。又时也可视具体要求选芯的。2.7.5低压电缆主芯线截面的确定由于低压电缆截面的选择原则基本上与前述高压电缆相同，这里就某些特点，扼要说明其选择原则。（1）电缆的正常工作负荷电流（计算值）应等于小于电网长时允许载流量。（2）在正常运行时，低压电缆最远端的电压，不应低于电网的额定电压的规定值，根据煤矿井下供电设计技术规定条“正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压，个别特别远的电动机允许偏移。”将不同电网电压下正常与最大允许电压损失值的关系，列在表2.11中，实际应用时可查表选择。（3）电缆机械强度应符合用电设备使用场合的要求。为了避免电缆在条件较差并经常移

46、动的环境下，由于弯曲过度、打结、扭伤、或砸碰受损而引起断线或短路事故，通常对采掘工作面各种用电设备给出了最小电缆截面，见表210。（4）对距离最远、容量最大的电动机，在重载的情况下，应保证其启动端电压不低于额定值的，以便确定磁力启动器有足够的吸合电压，由于采掘机械通常使用鼠笼型异步电动机驱动，它在直接启动时启动电流为额定值的几倍，故会在电缆回路中造成较大的电压损失，从而使电动机端电压急剧下降，导致其启动力矩不足或难以启动，并且当电动机容量越大时，此种现象越严重，因此，在选择电缆截面时应运按启动条件加以校验。（5）所选电缆截面必须能与保护装置配置适当，并且在短路时，应具有足够的热稳定性。表2.1

47、1不同电网电压下的正常与最大允许电压损失额定电压变压器副边额定电压正常运行时电动机负偏移个别情况下电动机最大负偏移电动机端电压允许电压损失电动机端电压允许电压损失12713.312112119143804003613934258660690627635949611401200108311710261742.7.6低压电缆支线界面的选择工作面配电点至各移动机械的支线电缆都属于采区供电系统电缆网路的支线，它们均相对较短且通过的电流均不大，故在正常运行时，网路中的电压损失所占比重小，故电压损失不是选择截面的主要依据，但是，应为这些电缆的工作环境较差，加之它们在工作中需要经常移动，不可避免的有所弯曲、

48、打结、遭砸、碰或 放炮碰伤，故选择截面主要应满足机械强度的要求，再按允许载流量加以校验。本采区以采煤机支线为例，初选截面为，再由表2.7查出允许长时载流量,在此情况下，以采煤机的额定电流作为长时最大工作电流，依式：计算出因其大于初选电缆的允许长时载流量，故不满足温升条件，设选为的截面，查表2.7得，满足温升条件，故最终将这条电缆选为：型。根据同样的方法，对其它各条支线电缆逐一进行选择，选择结果列于表2.12。表2.12支线电缆选择结果电缆用途电机容量电缆型号与规格主芯线按机械强度选择按温升选择截面最大长时工作电流允许载流量采煤机组17070187215刮板输送机75/75同左35131.213

49、8乳化液泵553552.3138转载机403540.3138喷雾泵301628.885带式输送机30/171045.864上山绞车751648.785工作面巷道带式输送机90/1025498.679.511336液压安全绞车13同左161185采煤面小水泵4同左45.2836采煤面电钻1.2照明设备42.7.7采区变电所至配电点的干线电缆选择（1）选择校验方法和步骤由于干线电缆的特点是向不经常移动的设备供电，固定架设在两帮支架上，一般采用铠装电缆，因其工作条件相对较好，在正常工作时负荷电流大，供电距离长，线路电压损失相对比较突出，故主要不依据机械强度选择截面，而应按允许电压损失选择截面，再依据

50、长时允许载流量加以校验。（2）确定变压器至电动机间电缆网络的允许电压损失.按照正常运行时电缆网络末端不低于额定电压的原则，用于下式计算网络中允许电压损失： (2.15)式中： 网路中的允许电压损失，；变压器二次侧的额定电压，；低压电网的额定电压，；不同电网电压下正常与最大允许电压损失见表表2.11。（3）确定采区电压电网的电压损失,并使其小于上述，通常由三部分组成，并应满足下述关系式；而，井下低压电缆截面一般都限制在以下，此时，故上式可简化为：；又因为、 而， 式中： 、 变压器二次侧额定电压及额定电流.命为变压器负荷系数；为变压器电抗降压百分数；为变压器电阻压降百分数，则可得到： （2.16

51、）式中，、可从表2.4中查得，当变压器技术表中只能查到变压器的短路损耗（铜损）和短路电压（阻抗压降百分数）时，则、可用下俩式分别计算： （2.17） （2.18） 求出变压器电压损失百分数以后，可由式（2.19）计算出变压器电压损失： （2.19）（4）按干线铠装的允许电压损失选择截面。此时，应根据干线电缆的两种供电方式，对辐射式带有集中负荷的电缆线路按下述方法计算： （2.20）式中： 干线电压损失，； 干线电缆长度，；干线电缆截面， 第台电动机的额定容量，；变压器所带负荷的需用系数。式中的导电系数，且。求出干线电缆截面之后，可从表2.7中选择大于的标准截面。对干线式带有分支负荷的电缆线路，

52、应按下式计算：，计算具有分支负荷的干线电缆的电压损失时，假定干线电缆为等截面，则干线电缆的电压损失可由式（2.21）确定：（2.21）式中 ： 、相应、点的分支负荷的额定功率，；配电点全部负荷的额定功率，；干线电缆供全部负荷的需用系数；干线电缆面积，。选择标准截面，所选干线电缆截面必须满足发热条件要求。（5）按启动条件校验电缆截面。所谓启动条件，是指采区用电设备中容量最大、距电源变压器最远的工作机械（如采煤机、工作面输送机等）正在启动，而其他工作机械均在正常运转时的工作条件。由于井下采区的电动机多为鼠笼型，启动电流可达倍额定电流，故启动时将造成较大的电压损失，且当损失超过额定值时，将使电动机因

53、端电压过低而无法启动。按煤矿井下供电设计技术规定，可按电动机启动时的端电压不低于额定电压的校验。因此，电动机启动时电网允许电压损失应为 （2.22）式中 电动机启动时电网允许电压损失，； 变压器二次侧额定电压，； 电动机额定电压；。把电动机启动时的电流及启动时的功率因数等有关量代入正常工作时计算变压器电缆的电压损失公式中，计算各部分电压损失之和，然后与启动时允许电压损失比较，如果不符合要求，则需增大电缆截面，或采取适当措施。（6）本采区以向上山绞车房供电带有集中负荷的干线电缆的主芯截面选择为例，按正常工作时允许电压损失确定主截面，并按电缆长时允许载流量校验截面。第一步，先求干线允许电压损失，查

54、表所知电网允许电压损失。第二步，计算支线电缆电压损失，经公式计算如下：（2.23）第三步，求出变压器的电压损失,由型变压器参数表2.4知，根据公式（2.17）、（2.18）计算得： ，变压器的负荷率。由此可计算出变压器的电压损失,由式（2.16）计算得： （2.16）第四步，由式（2.21）求出干线电缆的允许电压损失：第五步，根据干线电缆允许电压损失值，由式（2.20）求得：根据以上计算，查表213选择标准截面，对应型号为：其长时允许载流量：，符合发热要求。有关干线电缆的截面选择结果列于表2.13。表2.13干线电缆选择结果电缆用途计算电流电缆主芯线截面确定的电缆型号采区变电所电源进线86.6

55、移动变电站高压侧44.53*25至掘进面上部配电点18.83*4至掘进面下部配电点18.33*4至上山绞车房配电点853*6至采煤面上部配电点25.13*4至采煤面输送机953*25至采煤机2213*95至上山带式输送机463*62.8低压电器设备的选择遵循煤矿安全规程，采区巷道及采掘工作面的低压开关和电气设备，一律应为隔爆、本质安全型或隔爆兼本质安全型的。这里，一律，低压开关包括自动馈电开关、磁力启动器、手动开关及组合开关等。低压开关的具体选择原则如下所述。（1）用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符，开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流。（2）作馈电用的总开关或分路开关

56、，应优先选用等真空隔爆型馈电开关，也可选用经过真空化改造的系列自动馈电开关。（3）对综合机械化采区和高当普采工作面，均需配电保护齐全的、成套电气设备。（4）直接控制电动机或其它动力设备的开关，应选用隔爆型磁力启动器，其具体结构、型号分别根据工作机械方式确定。对本题而言，供电系统中的各开关电器，根据额定电压、额定电流进行初选，待过流保护整定后，再最终确定。2.8.1变压器总馈电开关的选择由于变压器、的总馈电开关、的正常实际工作电流分别为：、。所以初选为型矿用隔爆真空自动馈电开关，该开关的额定电压为，额定电流为，符合要求，由于开关本身有检漏保护，故不需要外接捡漏断路器。（1）分路开关及配电点馈电开关由于干线分路馈电开关的正常实际工作电流为：，故将其选为一台型矿用隔爆真空自动馈电开关。移动变电站低压侧配电点开关俩台，即、，由于