煤矿采区变电所设计(毕业设计)

教学单位 学生学号

学院

毕 业 设 计（论文）

题 目： 煤矿采区变电所毕业设计 年 级： 学 号： 姓 名： 专 业： 指导教师：

年 月 日

煤矿采区变电所设计

指导教师评语： 毕业设计（论文）评价表

教师签字： 年 月 日 评审组意见： 成绩评定： 评审组组长签字： 年 月 日

煤矿采区变电所设计

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摘要

本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了220kV，110kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了XZ变电站电气一次部分初步的设计。

本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。

关键词：采区供电，采区负荷，电网漏电保护，采区机电设备，变压器，二次回路

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目 录

第一章 绪论 ···································································································· 1 第二章 拟定采区供电系统的原则 ········································································· 2

2.1 采区高压供电系统的拟定原则 ·································································· 2 2.2 采区低压供电系统的拟定原则 ·································································· 2

2.2.1 采区供电对电能的要求 ··································································· 2 2.2.2 费用和环境要求 ············································································ 3 2.2.3 采区主要设备 ··············································································· 3 2.3 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定 ··················································· 4

2.3.1 变压器选择注意事项 ······································································ 4 2.3.2 台数的确定 ·················································································· 4 2.3.3 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定 ··········································· 4 2.4 采区低压供电网络的计算 ········································································ 5

2.4.1 电缆型号确定 ··············································································· 5 2.4.2 电缆长度确定 ··············································································· 5 2.4.3 选择支线电缆 ··············································································· 5 2.4.4 干线电缆的选择 ············································································ 8

第三章 采区变电所供电设计 ·············································································· 12

3.1 采区变电所位置的选择 ·········································································· 12 3.2 采区变压器的的选择 ············································································· 12 3.3 采区供电系统图 ··················································································· 13 3.4 配电点电缆的选择 ················································································ 13

3.4.1 第一配电点电缆的选择 ·································································· 13 3.4.2 第二配电点电缆的选择 ·································································· 17 3.4.3 第三配电点电缆的选择 ·································································· 18 3.4.4 第四配电点电缆的选择 ·································································· 20

第四章 低压控制电器的选择 ·············································································· 22

4.1 选变压器二次总馈电开关 ······································································· 22 4.2 选分路配电开关 ··················································································· 22 4.3 各配电点起动器的选择 ·········································································· 22 第五章 过流保护整定 ······················································································· 24

5.1 采区保护措施 ······················································································ 24

5.1.1 采区接地保护措施 ········································································ 24 5.1.2 采区漏电保护措施 ········································································ 25 5.1.3 采区变电所的防火措施 ·································································· 25 5.2 配电点过流保护整定 ············································································· 25

5.2.1 第一配电点过流保护整定 ······························································· 25 5.2.2 第二配电点过流保护整定 ······························································· 27 5.2.3 第三配电点过流保护整定 ······························································· 29

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5.2.4 第四配电点过流保护整定 ······························································· 31

第六章 结论 ··································································································· 34 参考文献 ········································································································ 35 致 谢 ········································································································· 36

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第一章 绪论

电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。

我国具有极其丰富的能源。这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。不过，随着改革开放的深入发展，我国电力工业的发展很快。到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，电力工业的发展为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网”、“大机组”、“超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。

但是，随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要，未能很好起到先行的作用，仅以2004年夏季的供电负荷高峰期为例，全国预计总共缺电3000万KW左右，有24个省区都先后出现拉闸限电的的情况，这样的局面预期还要过2～3年才可能得到较好的解决 。

另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。因而，要实现在21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展，一方面是要大力加强电源建设，搞好“西电东送”，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起符合社会主义市场经济法则的、规范的电力市场。

展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必须持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。

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第二章 拟定采区供电系统的原则

2.1 采区高压供电系统的拟定原则

（1）、供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，每个采区应为一回路；

（2）、双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关； （3）、采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。

2.2 采区低压供电系统的拟定原则

（1）、在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省； （2）、原则上一台启动器只能控制一台设备； （3）、当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷； （4）、变压器最好不要并联运行； （5）、从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；

（6）、工作点配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线； （7）、供电系统应尽量避免回头供电； （8）、瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；

（9）、局部通风机和掘进工作面中的

2.2.1 采区供电对电能的要求

（1）、电压允许偏差计算公式如（2-1）：

电压偏差 ＝（实际电压-额定电压）/额定电压×100% （2-1） 《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：

1.10KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的-7%～+7%； 2.低压照明用户为-10%～+5%。 3.三相电压不平衡

电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。 （2）、电网频率

标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。 （3）、波形

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正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变。 （4）、供电可靠性

供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。

2.2.2 费用和环境要求

采区变电所要便于对硐室的扩大和设备的增加，通过运输上山运到采区变电所硐室减少运输设备的费用。在满足费用要求的同时还要满足顶板坚固，无淋水且通风良好，保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道5℃。 根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。

2.2.3 采区主要设备

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2-1所示：

表2-1采区主要设备选型表 序号 设备名称 设备型号 台数 功率kw 刮板输送机 SGZ-730/264 1台 2×132 电压v 1140 电动机 安装 地点 1 工作面 2 滚筒式采煤机 MG300-W 1台 2×300 1140 工作面 3 转载机 ZYC-28 1台 132 660 顺槽 4 胶带输送机 SDZ-150 1台 150 660 顺槽 5 破碎机 PEM980×85 1台 85 660 顺槽 6 乳化液泵站 MRB-125/32 1套 90 1140 顺槽 7 喷雾泵站 XPB-250/55 1套 30 1140 顺槽 8 液压安全绞车 XAJ-22 1台 22 660 顺槽 9 胶带输送机 SD-80X 1台 160 660 上山 第 3 页 共 37 页

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2.3 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定

2.3.1 变压器选择注意事项

变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命,既不安全又不经济。

2.3.2 台数的确定

采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。但是，若采区变电所的供电负荷中有一级负荷（如采区内分区水泵等）时，则变压器台数不得少于两台，以便保证供电的可靠性。

2.3.3 采区负荷的计算及变压器容量、台数确定

本工作面采用6MG-200W型滚筒式采煤机为综合机械化采煤，为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。

（1）、采区电压等级为1140V变压器容量及台数的确定

SB1 ＝∑Pe Kx Kc / cosφpj （2-2）

＝984×0.58×1/0.7 ＝815KVA

式中：∑Pe——变电所供电设备额定功率之和 ∑Pe ＝600+264+90+30＝984KW

Kx——需用系数，Kx＝0.4＋0.6×300÷984＝0.58 cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7 Kc——采区重合系数，取1

此变压器所接负荷中有大量的一级负荷，所以必需选择两台（或两台以上）变压器。根据计算结果选择KBSG-800/10/1.2干式变压器一台和KBSG-500/10/1.2干式变压器一台。

（2）、采区变电所变压器容量及台数的确定

SB1 ＝∑Pe Kx Kc / cosφpj

＝549×0.49×1/0.7 ＝384KVA

式中：∑Pe——变电所供电设备额定功率之和 ∑Pe ＝132+150+85+22+160＝549KW

Kx——需用系数，Kx＝0.4＋0.6×80÷549＝0.49

cosφpj——加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7 Kc——采区重合系数，取1

所以根据计算结果选择KS7-500/10/0.693干式变压器一台。

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2.4 采区低压供电网络的计算

2.4.1 电缆型号确定

根据供电电压、工作条件、敷设地点环境，确定电缆型号为: MYP、MY、MYJV22 和MYCP型。其中MYP型电缆用于额定电压为1140V的设备，MYJV22型电缆用于高压开关至移变的电缆，MYCP用于采煤机组及工作面刮板运输机真空磁力启动器至电动机的电缆，其余所需电缆用MY型。

2.4.2 电缆长度确定

电缆长度的确定如表2-2所示

由式： Lz＝α•LX （2-3）

式中: α—系数，橡套电缆取α＝1.1，铠装电缆取α＝1.05

LX—巷道实际长度m

表2-2电缆长度计算结果表 序 号 地 点 巷道长度（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 G1 G2 G3 180 185 5 55 35 65 90 1050 180 120 85 150 选取电缆长度（m） 200 200 10 60 40 70 100 1105 200 130 90 160 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 低压 橡套 橡套 橡套 橡套 橡套 橡套 橡套 橡套 橡套 铠装 铠装 铠装 电 压 备 注 2.4.3 选择支线电缆

（1）、由机械强度初定电缆截面

橡套电缆满足机械强度的最小截面

用电设备名称 最小截面（mm2） 采煤机组 35—50

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可弯曲刮板输送机 16—35 一般输送机 10—25 回柱液压绞车 16—25 装岩机 16—25 调度绞车 4—6 局部风机 4—6 煤电钻 4—6 照明 2.5—4

查书得各电缆截面的长时允许电流IP值如表2-3所示：

表2-3 各电缆截面的长时允许电流IP值 主芯线截面mm 长期允许电流A 24 36 6 46 10 64 16 85 25 113 35 173 50 198 70 215 95 260 各支线电缆的实际长时工作电流计算如公式（2-4）： In ＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) （2-4）

式中: In——电缆中通过的实际工作电流A

Kx——需用系数

∑Pe ——电缆所带负荷有功功率之和KW Ue ——电网额定电压V

ηpj——电动机加权平均效率 cosφpj——加权平均功率因数

1、满足采煤机组机械强度要求的截面初步截面确定为35 mm2，其IP=173A。 采煤机组电缆Z1当中的实际长时工作电流

Iz1＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.6×600×103/1.732×1140×0.9×0.9

＝112.5A

IP=173A＞Iz1＝112.5A

采煤机组初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以采煤机组电缆截面取35 mm2。

2、满足喷雾泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4 mm2，其IP=36A。 喷雾泵站电缆Z2当中的实际长时工作电流

Iz2＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.61×30×103/1.732×1140×0.9×0.9

＝11.4A

IP=36A＞Iz2＝11.4A

喷雾泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以喷雾泵站电缆截面取4mm2。

3、满足刮板输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16 mm2，其IP=85A。 刮板输送机机组电缆Z3当中的实际长时工作电流

Iz2＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.65×264×103/1.732×1140×0.9×0.9

＝107.2A

IP=85A＜Iz3＝107.2A

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刮板输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以刮板输送机机组电缆要更大些截面取25 mm2。

4、满足乳化液泵站机械强度要求的截面初步截面确定为4mm2，其IP=36A。 乳化液泵站电缆Z4当中的实际长时工作电流

Iz4＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.61×90×103/1.732×1140×0.9×0.9

＝34.3A

IP=36A＞Iz4＝34.3A

乳化液泵站初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以乳化液泵站电缆截面取4mm2。

5、满足转载机机组机械强度要求的截面初步截面确定为16 mm2，其IP=85A。 转载机机组电缆Z5当中的实际长时工作电流

Iz5＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.61×132×103/1.732×660×0.9×0.9

＝86.9A

IP=85A＜Iz5＝86.9A

转载机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以转载机机组电缆要更大些截面取25 mm2。

6、满足顺槽胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10 mm2，其IP=64A。 顺槽胶带输送机机组电缆Z6当中的实际长时工作电流

Iz6＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.75×150×103/1.732×660×0.9×0.9

＝121.5A

IP=64A＜Iz6＝121.5A

顺槽胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以顺槽胶带输送机机组电缆截面应更大些取35 mm2。

7、满足破碎机机组机械强度要求的截面初步截面确定为6 mm2，其IP=46A。 破碎机机组电缆Z7当中的实际长时工作电流

Iz7( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.7×85×103/1.732×660×0.9×0.9

＝64.2A

IP=46A＜Iz7＝64.2A

破碎机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以破碎机机组电缆截面要更大些取16 mm2。

8、满足液压安全绞车机械强度要求的截面初步截面确定为16m2，其IP=85A。 液压安全绞车电缆Z8当中的实际长时工作电流

Iz8＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.7×22×103/1.732×660×0.9×0.9

＝16.6A

IP=85A＞Iz8＝16.6A

液压安全绞车初选电缆截面能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，但是由于液压安全绞车的供电距离较远，所以液压安全绞车电缆截面取25mm2。

9、满足上山胶带输送机机组机械强度要求的截面初步截面确定为10mm2，其IP=64A。 上山胶带输送机机组电缆Z9当中的实际长时工作电流

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Iz9＝( Kx∑Pe 103)/(1.732Ueηpjcosφpj ) ＝0.75×160×103/1.732×660×0.9×0.9

＝129.6A

IP=64A＜Iz2＝129.6A

上山胶带输送机机组初选电缆截面不能够满足该支线的长时实际工作电流的要求，所以上山胶带输送机机组电缆截面应该更大取35 mm2。

2.4.4 干线电缆的选择

（1）、总电网的允许电压损失如公式（2-5）： 电压等级为1140V的电压允许损失

ΔUP1＝U2NT－95%UN ＝1200－95%×1140 ＝117V

式中：U2NT——变压器二次侧电压

UN——电缆上的电压

电压等级为660V的电压允许损失

ΔUP1＝U2NT－95%UN ＝693－95%×660

＝66V

式中：U2NT——变压器二次侧电压

UN——电缆上的电压

（2）、各在线电的电压损失 支线电缆的电压损失按公式

ΔUZ ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe） 来计算。

式中： Kf—负荷系数

∑Pe——电缆所带负荷KW LZ——电缆实际长度m Ue——电网额定电压V

γ——电缆导体芯线的电导率m/(Ω.mm2) Ax——电缆截面积mm2 ηe——加权平均效率

采煤机组Z1段电缆的电压损失

ΔUZ1 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.6×600×200×103/1140×48.6×25×0.9

＝57.7V

喷雾泵站Z2段电缆的电压损失

ΔUZ2 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.61×30×60×103/1140×48.6×4×0.9

＝0.55V

刮板输送机Z3段电缆的电压损失

ΔUZ3 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.65×264×200×103/1140×48.6×25×0.9＝27.5V

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2-5） 2-6） （（

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乳化液泵站Z4段电缆的电压损失

ΔUZ4 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.61×90×10×103/1140×48.6×4×0.9

＝2.75V

转载机Z5段电缆的电压损失

ΔUZ5 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.61×132×40×103/660×48.6×25×0.9

＝4.5V

顺槽胶带输送机Z6段电缆的电压损失

ΔUZ6 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.75×150×70×103/660×48.6×35×0.9

＝7.8V

破碎机Z7段电缆的电压损失

ΔUZ7 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.7×85×100×103/660×48.6×16×0.9

＝12.9V

液压安全绞车Z8段电缆的电压损失

ΔUZ8 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.7×22×410×103/660×48.6×25×0.9

＝23.5V 上山胶带输送机Z9段电缆的电压损失

ΔUZ9 ＝（Kf∑PeLZ103 ）/（UeγAxηe）

＝0.75×160×200×103/660×48.6×35×0.9

＝23.7V

（3）、计算变压器的电压损失

变压器的电压损失用按公式2-7计算

ΔUB2% ＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se

ΔUB2 ＝ΔUB2%×U2NT 式中：SB——变压器负载功率；

Ur% ——变压器电阻压降百分数； Ux%——变压器电抗压降百分数 Se——变压器额定容量 U2NT——变压器二次侧电压

干式变压器KBSG—800/10/1.2

ΔUB2% ＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se

＝616.5[0.8×0.7＋4.43×0.714]×100%÷800

＝2.87%

ΔUB2 ＝2.87%×1200＝34.44V

干式变压器KBSG—500/10/1.2

ΔUB2% ＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se

＝315.31[1.08×0.7＋4.83×0.714]×100%÷500 ＝2.65%

ΔUB2 ＝2.65%×1200＝31.8V

矿用KBS7—500/10/0.693

第 9 页 共 37 页

2-7）（

煤矿采区变电所设计

ΔUB2% ＝SB[Ur%•cosΦpj＋Ux%•sinΦpj]/Se

＝384[1.13×0.7＋4.23×0.714]×100%÷500

＝2.92%

ΔUB2 ＝2.92%×693＝20.23V

（4）、干线电缆的电压损失 干线电缆G1的电压损失

ΔUGMS＝UP1－UB2－ΔUZ

＝117－34.44－(41.21+2.75) ＝38.6V 干线电缆G2的电压损失

ΔUGMS＝UP1－UB2－ΔUZ

＝117－31.8－(27.5+0.55)

＝57.15V

干线电缆G3的电压损失

ΔUGMS＝UP2－UB2－ΔUZ

＝66－31.8－(4.5+7.8＋12.9＋8.7)

＝13.6V

（5）、满足电压损失的最小截面 A＝

KfpeLZ103 U GMSUee式中：Kf—负荷系数

∑Pe——电缆所带负荷KW LZ——电缆实际长度m Ue——电网额定电压V

γ——电缆导体芯线的电导率m/(Ω.mm2)

UGMS——干线电缆的电压损失V

ηe——加权平均效率

满足干线电缆G1电压损失的最小截面

K3 fpeLZ10 AG1＝

UGMSUee

0.7630130103 ＝38.6114048.60.9

＝29.78㎜2

所以满足干线电缆G1电压损失的最小截面为29.78㎜2 满足干线电缆G2电压损失的最小截面

Kfp3 eLZ10 AG2＝

UGMSUee

第 10 页 共 37 页

2-8）（

煤矿采区变电所设计

0.73549010 ＝31.8114048.60.9

＝14.06㎜2

所以满足干线电缆G2电压损失的最小截面为14.06㎜2 满足干线电缆G3电压损失的最小截面

3 KfpeLZ10 AG3＝

3 UGMSUee

3 0.73849010 ＝13.666048.60.9

＝61.6㎜2

所以满足干线电缆G3电压损失的最小截面为61.6㎜2 （6）、按长时工作电流进行校验 按长时工作电流对G1电缆进行校验

Ica1＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝0.6×616.5×103/1.732×1140×0.9 ＝208.1A

查表得70平方毫米电缆的长时允许工作电流为215A，所以干线电缆G1的电缆截面取70平方毫米。

按长时工作电流对G2电缆进行校验

Ica2＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝0.75×354×103/1.732×1140×0.7 ＝192.1A

查表得50平方毫米电缆的长时允许工作电流为198A，所以干线电缆G2的电缆截面取50平方毫米。

按长时工作电流对G3电缆进行校验

Ica3＝KdeΣPN103/1.732UNcosφ

＝0.49×384×103/1.732×660×0.7 ＝235A

查表得95平方毫米电缆的长时允许工作电流为260A，所以干线电缆G3的电缆截面取95平方毫米。

最终选出各段电缆的截面如表2-4所示：

表2-4 最终选出各段电缆的截面

线 路 主芯线截面mm2 G1 70 G2 50

第 11 页 共 37 页

G3 95 Z1 35 Z2 4 Z3 25 Z4 4 Z5 25 Z6 35 Z7 16 Z8 Z9 25 35 煤矿采区变电所设计

第三章 采区变电所供电设计

3.1 采区变电所位置的选择

（1）设于能向最多生产机械供电的负荷中心，使低压供电距离合理，并力求减少变电所的移动次数。

（2）设于顶，底板坚固且无淋水及通风良好的地方，以保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道温度的5°。

（3）便于变电所设备运输

此外，采区变电所不能设在工作面的顺槽中，一般设于采区与部署斜巷轨道巷之间的联络巷内。

掘进工作面的供电一般由采区变电所承担，不易设变电所。

3.2 采区变压器的的选择

(1) 采区变压器的的确定

由表3—1知ΣPe=399.9KW,功率因数cosΦpj=0.6～0.7，此处取值0.7，计算需用系数公式3-1计算为：

Kx=0.286+0.714

PemaxPe （3-1）

=0.286+0.714×80÷399.9=0.43

变压器容量用3-2计算为：

KxPeS=cospj （3-2）

=0.43×399.9÷0.77=245.6KVA

根据计算值选用一台KSJ3—320/6型，低压为690V。 (2)供电方式及电压等级的确定

根据题意及表3—1采区负荷统计表可知，采用固定式采区变电所供电，电压等级采用660V。

（3）用电设备分组及配电点的数量及位置确定

根据表3—1设备名称及使用地点，在回风巷和顺槽距工作面50米处和东翼第一区段上下巷，分别设1、2、3、4配电点。对于上山带式输送机和顺槽带式输送机，分别采用干线式供电。

第 12 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

3.3 采区供电系统图

采区供电系统图如图3-1所示

图3-1采区供电系统图

3.4 配电点电缆的选择

3.4.1 第一配电点电缆的选择

配电点电缆的选择其计算公式如3-2所示

Lg1=(20+20+130+510-50)×1.1+24=717m （3-2）

式中 20+20——变电所内及变电所至第一区段平巷的距离； 130+510——工作面和一翼区段走向长度； 50——配电点距工作面的距离；

1.1——橡套电缆的增数；

24——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设4个接线盒，故应加24 m电缆；

（1）支线电缆长度选择：

配电点至机组的支线长度：Lz11=（50+130）×1.1+6=204m 工作面输送机尾电动机的支线长度：Lz12=50×1.1=55m 回柱绞车支线长度：Lz13=10m

电钻电缆长度：Lz14=（130÷2+50）×1.1=126.5m （2）采区电缆的选择

回采工作面电缆的选择，选择图3-1中干线g1、g2和支线Z11、Z12、Z13、Z14所用电缆。为了便于对照和计算，把表3—1中电流值按要求的截面，并按温升条件所允许的截面，以及按其它条件选择（校验）的截面，一并列入表3—2中。

第 13 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

表3-1 采区负荷统计表

第 14 页 共 37 页

用电 设备 型号名称 MLQ1-80型机组 SGW-44型输送机 SGW-44型输送机 SPJ-80吊挂胶带输送机 JH-11.4材料绞车 JH-11回柱绞车 电动机额定值 设备台总功电流A 负荷系数 效率 功率因数 煤矿采区变电所设计 电型号 压 V 功率 KW 电动机数量 率 额定 起动 额 定 实 际 额 定 实 际 起 动 数 KW DMB-60 660 80 1 1 80 91 426 0.8 0.91 0.91 0.83 0.82 0.52 DSB-22 660 22 4 1 88 25.8 180 0.8 0.89 0.89 0.84 0.41 0.61 DSB-22 660 22 2 1 44 BJO2-72-4 660 30 1 4 120 23.2 232 0.8 0.9 0.9 0.88 0.86 0.40 JBJ-11.4 660 11.4 1 1 11.4 12.9 77 0.5 0.89 0.88 0.87 0.78 JB-31-8 660 15 1 1 15 19.7 109.6 0.5 0.88 0.87 0.75 0.57 0.44 第 15 页 共 37 页 局部通风JBJ-S2660 11 1 2 22 12.6 89 0.6 0.88 0.85 0.88 0.84 煤矿采区变电所设计

表3-2 选择电缆截面及型号的结果

编号 用途 通过电 流值 （A） 91 51.6 19.7 2.19 型号与规格 按机械强度 UCP-1000 3x35+1x6+4x4 204m UP-1000 3x16+1x6 55m UP-1000 3x16+1x6 10m U-500 3x6+1x4 126.5m 按 温 升 25 mm 210 mm 24 mm 24 mm 235 mm 210 mm 2按 电 压 50mm 270mm 2Z11 Z12 Z13 Z14 Lg1 Lg2 采煤机组 输送机机尾 回柱绞车 电钻 配电点1干线 顺槽带式输送机 截面型号的选择：

（1）按负荷电流选择干线Lg1截面

Lg1截面的选择：Ig1=∑Ig·kx=(91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A

式中 kx=0.7——根据主要负荷机组和输送机是同时工作，占Lg1中负荷88%左右，而且两者的负荷系数均为0.8，故取kx=0.7。

易知：选用UP-1000、3×50+1×10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg1截面 ○1支路电压损失

由于机组容量最大，距离最远，所以若它计算合格，则其它支路均合格。 ○2机组支线电压损失为：

PeKfLz111000800.82041000DUeSz11=42.5660350.91=14.4 V ∆Uz11=

○3求变压器电压损失为：

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量

Sb=245.6KVA

Pb=245.6×0.7=172KW

Qb=245.621722=175.3 kvar Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω

按下式计算为：

PbRbQbXb1720.0286175.30.061Ue0.66∆Ub===23.7V

○4Lg1干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg1上允许电压损失为：

∆Ug1y=63-14.4-23.7=24.9V

○5求Lg1干线截面

第 16 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

PeKfLg11000(8044152)0.77171000DUeUg1y=42.566024.9Sg1==101.3mm2

由于U或UP电缆截面最大者为70mm2，若按上述计算考虑需用两条电缆作为干线，显

然既不经济又不方便。为此拟将机组电缆截面改用50mm2，而最远用电设备降低其供电质量，只保证0.9Ue，此时： Lg5供电变压器负荷容量

Sb=245.6KVA

Pb=245.6×0.7=172KW

Qb=245.62变压器的电压损失为：

1722=175.3 kvar Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω。

PbRbQbXb1720.0286175.30.061Ue0.66∆Ub===23.7V

Lg5上允许电压损失为：

∆Ug5y=63-23.7=39.3V

求出等截面为：

（PeL）Kx1000(60401.1302101.1）0.81000DUeUg5y42.566039.3Sg5= ==7mm2

可选用UP —1000、 3×10+1×6电缆（其型号的确定如表3-3所示）。

表3-3 第一配电点电缆型号规格确定

采煤机 输送机机尾 回柱绞车 煤电钻 主干电缆 JCP—1000 、 3×50+1×10+7×4 UP—1000 、 3×16+1×6 UP—1000 、 3×16+1×6 U—500 、 3×6+1×6 UP—1000 、3×70+1×16 3.4.2 第二配电点电缆的选择

第二配电点干线电缆长度选择：

Lg2=（20+20+510-50）×1.1+18=568m

18——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设3个接线盒，故应加18 m电缆； 支线电缆长度选择：

顺槽运输机支线长度：Lz21=（110-50）×1.1=66m

工作面运输机尾电动机的支线长度：Lz22=50×1.1=55m 移动溜齿轮油泵电缆长度：Lz23=10m

第 17 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

电钻电缆长度：Lz24=（130÷2+50）×1.1=126.5m 截面型号的选择： 干线Lg2截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg2截面

Ig2=∑Ig·kx= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A

式中 kx负荷系数为0.8。

取s=50 mm² 选UP-1000、3ⅹ50+1ⅹ10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg2截面 ○1支路电压损失

输送机机头电压损失为：

PeKfLz211000440.8661000DUeSz21=42.5660160.91=5.8 V ∆Uz21=

○2求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量

Sb=245.6KVA

Pb=245.6×0.7=172KW，

Qb=245.621722=175.3 kvar 其中Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：

PbRbQbXb1720.0286175.30.061Ue0.66∆Ub===23.7V

○3 Lg2干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg2上允许电压损失为：∆Ug2y=63-5.8-23.7=33.5V ○4求Lg2干线截面

PeKfLg21000(887.52)0.75681000DUeUg2y42.566033.5Sg2===42.5mm2

选用标称UP—1000、3×50+1×10电缆（其型号的确定如表3-4所示）。 表3-4 第二配电点所选电缆型号规格确定

输送机机头 齿轮油泵 煤电钻 主干电缆 顺槽输送机机头 UP—1000、3×16+1×6 U—500、3×6+1×6 U—500、3×6+1×6 UP—1000、3×50+1×10 UP—1000、3×16+1×6 3.4.3 第三配电点电缆的选择

第三配电点干线电缆长度选择：

第 18 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

Lg3=（20+20+130）×1.1+6=193m

6——每个接线盒两端各加一3m，130电缆要设1个接线盒，

故应加6 m电缆； 支线电缆长度选择：

材料绞车电缆长度：Lz31=（50+15）×1.1=71.5m 局部通风机电缆长度：Lz32=10m 煤电钻与变压器，随工作面每隔80-100m移动一次的最远长度：Lz33=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lz34=100m 截面型号的选择： 干线Lg3截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg3截面

Lg3截面的选择： Ig3=∑Ig·kx= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A

式中 kx负荷系数为0.7。

取s=10 mm²选用UP-1000、3×35+1×16电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg3截面

PeKfLz31100011.40.871.51000DUeSz31=42.5660160.91=1.6 V ○1材料绞车电压损失：∆Uz31=

○2求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量

Sb=245.6KV

Pb=245.6×0.7=172KW，

2Qb=245.61722=175.3 kvar 其中Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：

PbRbQbXb1720.0286175.30.061Ue0.66∆Ub===23.7V

○3 Lg3干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg3上允许电压损失为：∆Ug3y=63-1.6-23.7=37.7V ○4求Lg3干线截面

PeKfLg31000(11.41122)0.72151000DUeUg3y=42.566037.7Sg3==3.76mm2

可选用UP—1000、 3×16+1×6电缆（其型号的确定如表3-5所示）。

表3-5 第三配电点所选电缆型号规格确定

材料绞车 煤电钻变压器 局部通风机 照明系统 煤电钻 主干电缆 UP—1000、3×16+1×6 UP—1000、3×16+1×6 UP—1000、3×6+1×6 UP—500、3×6+1×6 UP—500、3×6+1×6 UP—1000、3×16+1×6 第 19 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

3.4.4 第四配电点电缆的选择

第四配电点干线电缆长度选择：

干线电缆的选择：Lg4=（20+20）×1.1=44m 支线电缆长度选择：

局部通风机电缆长度：Lg41=10m

电钻变压器电缆长度：Lg42=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lg43=100m 截面型号的选择： 干线Lg4截面的选择

（1）按负荷电流选择Lg4截面 Lg4截面的选择：

Ig4=∑Ig·kx= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A

式中 kx负荷系数为0.6。

取s=16 mm²选用UP-1000、3ⅹ16+1ⅹ6电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg4截面 ○1支路电压损失

局部通风机电压损失为：

PeKfLz411000110.8101000DUeSz41=42.566060.91=0.5 V ∆Uz41=

○2求变压器电压损失

由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量

Sb=245.6KVA

Pb=245.6×0.7=172KW

Qb=245.621722=175.3kvar 其中Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：

PbRbQbXb1720.0286175.30.061Ue0.66∆Ub===23.7V

○3 Lg4干线上允许的电压损失

根据计算采区电网允许的电压损失为：

∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V

Lg4上允许电压损失为：

∆Ug4y=63-0.5-23.7=38.8V

○4求Lg4干线截面

PeKfLg41000(112)0.7441000DUeUg4y42.566038.8Sg4===0.4mm2

可选用UP —1000、 3×16+1×6电缆（其型号的确定如表3-6所示）。

（3）顺槽带运输机干线供电电缆才长度：

Lg5=（210+20+20）×1.1+6=281m 式中210——顺槽运输机的长度。

第 20 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

Lg5截面的选择：

Ig5=∑Ig·kx=23.2+23.2=46.4A

取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （4）上山带式输送机干线式供电电缆长度：

Lg6=260×1.1+6=292m

Lg6截面的选择：

Ig6=∑Ig·kx=23.2×+2=46.4A

取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （5）变电所照明变压器电缆长度：Lg7=10m

表3-6 第四配电点所选电缆型号规格确定 局部通风机 煤电钻变压器 照明系统 煤电钻 主干电缆

第 21 页 共 37 页

UP—1000、3×6+1×6 UP—1000、3×16+1×6 UP—500、3×6+1×6 UP—500、3×6+1×6 UP—1000、3×16+1×6 煤矿采区变电所设计

第四章 低压控制电器的选择

4.1 选变压器二次总馈电开关

因KSJ3—320/6变压器额定电流为260A，故选用1台660V、DW81—350F型馈电开关作为二次总开关；选用一台JY82—3型检漏继电器于其配合，进行漏电保护。

4.2 选分路配电开关

Lg1—Lg4四条干线的两端（采区变电所和配电点）各设1台馈电开关，Lg5和Lg6是两条干线式电路，仅在采区变电所端设分路开关。各分路的工作电流分别为：

Ig1= (91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A Ig2= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A Ig3= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A Ig4= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A Ig5= Ig6=23.2×2=46.4A

从计算可见，Ig3和Ig4很小，可采用QS81—40开关，但考虑到手动开关仅有熔断器作保护，当出现一相熔件熔断时会造成电动机单相运行。为了供电安全可靠，上述各分路均采用DW80—200型馈电开关作分路配电开关，共计10台。

4.3 各配电点起动器的选择

（1）采煤机组：

选用DQBH—660/200—Z型，其控制容量为170KW，大于80KW。 （2）刮板输送机：

选用QC810—60型，其控制功率为45KW，大于2×22KW。 （3）回柱绞车：

选用QC83—80N型，其控制容量为40KW，大于15KW。 （4）局部通风机：

选用QC83—30型，其控制容量为15KW，大于11KW。

根据《煤矿安全规程》规定，局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装有风电闭锁装置。

（5） 电钻变压器综合装置：

在一、二配电点处不另设开关；

在三、四配电点处，因距离较远可设置QS81—40型手动起动器，作为电钻变压器综合装置和照明干式变压器的配电开关；

在采区变电所照明用干式变压器，采用QS81—40型手动起动器控制。

第 22 页 共 37 页

煤矿采区变电所设计

（6）泵站：

选用QC83—30开关，其控制电流30A，大于8.7A。 （7）材料绞车：

选用QC83—80N型，其控制电流80A，大于12.9A。 （8）带式输送机：

选用QC83—80开关，其控制容量40KW，大于30KW。 选择开关的根据及有关数据见表4—1，以便于核对。

表4-1 选择开关的根据及有关数据 使 用 地 点 变压器二次总开关 干线Lg1两端 干线Lg2两端 干线Lg3两端 干线Lg4两端 Lg5电源端 Lg6电源端 采煤机组 刮板输送机 回柱绞车 局通 泵站 材料绞车 带式输送机 电钻或照明变压器 选用开关的数据 工作电流（A） 电缆外径 （mm） 型号 DW81—350F DW80—200 DW80—200 DW80—200 DW80—200 DW80—200 DW80—200 DQBH—660/200 QC810—60 QC83—80N QC83—30 QC83—30 QC83—80N QC83—80 QS81—40 允许最大台 额定电额定电电缆外径 数 压（V） 流（A） （mm） 1 2 2 2 2 1 1 1 3 1 2 1 1 4 4 350 200 200 200 200 200 200 200 60 80 30 30 80 30 40 50 52 52 52 52 52 52 42 42 35 35 42 35 50 260 115 91.3 17.9 8.87 46.4 46.4 91 25.8x2 19.7 12.6 8.7 12.9 23.2 2.19 8.5 48.5 46.9 29.5 29.5 第 23 页 共 37 页

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第五章 过流保护整定

5.1 采区保护措施

5.1.1 采区接地保护措施

井下保护接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成. 井下保护接地网按<<煤矿安全规程>>第448第453条规定执行.第448条 36V以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气设备的金属外壳，构架等必须有保护接地。电气保护接地工作，应按煤炭工业部颁发的有关矿井保护接地装置的安装、检查与测定工作细则执行。

第449条 接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2Ω，每一个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或其他相当接地导线，一以下各条同）的电阻值不得大于1Ω。

第450条 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铠皮、接地芯线）和局部接地装置都应同井下住接地接成一个总接地网。

井下主接地极应在主副水仓中各埋设一快。主接地极应用钢板或耐腐蚀的钢板制成其面积不大于0.7m2,厚度不小于5mm。

在钻孔中敷设的电缆，如果不能同主接地极相连接时应单独形成一分区接地网，其分区主接地极应设在地面。

第451条 下列地点应装设局部接地极 1、每个装有电气设备的硐室。

2、每个（套）单独装设的高压电气设备。

3、每个低压配电点。如果煤采工作面的机巷，回风巷和掘进巷

道内无低压配电点时，上诉巷道内至少应分别设置一个局部接地极。 4、连接动力铠装电缆的每个接线盒。

局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积小于0.6m2，厚度不小于3mm的钢板或具有相同有效面积的钢管制成。并应平放于水沟深处；设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，并垂直埋入底下。

第452条 连接主接地极的接地母线，应用截面不小于50平方毫米的铜线截面不小于100平方毫米的镀锌铁线或厚度不小于4mm，截面不小于100平方毫米的扁钢。

电气设备的外壳同接地母线地母线局部接地极的连接电缆接线盒两头的铠装、铠皮的连接，应用截面不小于25平方毫米的铜线，截面不小于50平方毫米的镀锌线或厚度不小于4mm，截面不小于50平方毫米的扁钢。

第453条 橡胶电缆的接地芯线，除用做监测接地回路处，不同兼作其他用途，采用屏蔽橡胶电缆，用于本质安全回路，不受此限。

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5.1.2 采区漏电保护措施

一、 变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施。

1、装设灵敏可靠的漏电保护装置（漏电继电器）并与屏蔽电缆配合使用，提高工作可靠性。 2、采用保护接地装置。、

3、对电网对地电容电流进行有效的补偿，减小漏电电流值。

4、提高漏电保护装置和自动馈电开关的动作速度，采用超前切断电流装置等。 二、对低压电网漏电保护的要求

1、正常情况监视电网的绝缘状态，当绝缘电阻降低到下列数值时，应切断供电电源； 1140v电网——相对地绝缘电阻为30kΩ。 660v电网——相对地绝缘电阻为11kΩ. 380v电网——相对地绝缘电阻为3.5kΩ 2、动作速度。

3、检漏继电器只监视电网对地的绝缘电阻值，不反应电容大小。

4、电网的绝缘电阻值无论是对称下降还是不对称下降，动作电阻值不变。

5、检漏继电器内部阻抗值应很大，正常时保证电网对地的绝缘，不增加人身触电的危险 6、动作灵敏可靠，既不拒绝动作也不误动作。 7、检漏继电器的动作电阻不受电网波动的影响。 8、对电网对地电容电流能够进行有效补偿。

9、送电前，发现漏电，应该将电源开关闭锁，以防向故障电网送电。 10、动作要有选择性，以便缩小故障范围。

5.1.3 采区变电所的防火措施

一、 采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近5m之内的巷道支架应用耐火材料支护。

二、 硐室出口出必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门能自动或手动关闭，对铁板门和铁栅门的要求符合《煤矿安全规程》第426条。 三、为通风良好，《煤矿安全生产规程》规定硐室长度超过6m时，必须在硐室两边各设一个出口，出口处必须符合规程中第426条规定，硐室内最高温度不得超过附近巷道中温度5℃。 四、硐室敷设的电缆，根据《煤矿安全规程》规定要将其黄麻外皮剥掉，同时应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋、砂箱及干式灭火器材。

5.2 配电点过流保护整定

5.2.1 第一配电点过流保护整定

采区变电所和第一配电点的供电系统图如图5-1所示

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图5-2 采区变电所和第一配电点的供电系统

（1）为了校验开关和过流保护整定计算，选图5-1中d1～d7七点为短路计算点，计算结果于表5-1：

表5-1 第一配电点各短路点计算结果

短路点 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 至短路点的等效长度（m） 20×0.71=14.2 717 ×0.71=509 717 ×0.71+220=713 717×0.71+55×3.01=675 717 ×0.71+10×3.01=539 0 126.5×0.58=73.5 I0(2) 4629 1277 967 1012 1223 209 95 I0(3) 5345 1475 1117 1169 1412 241 110 （2）开关通断能力的校验

采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。 （3）开关整定计算 ○1机组DQBH—600/220—Z开关整定计算

过载保护：该开关用JRO—20/3D型热继电器保护，采用7号热元件。其动作电流可调范围为2.2～2.8～3.5A。根据电动机的额定电流和160/5的电流比较，动作电流整定值为： Idz=91÷160÷5=2.8A，所选热继电器的工作电流为2.8A。

短路保护：该开关用RTO—400/400型熔断器，熔件额定电流为：Ire=Iqe/K=426÷3=142A

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可知，选用额定电流为150A熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =967÷150=6.45>6

可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 ○2输送机机尾电动机QC810—60开关整定计算

可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。根据额定电流Ie=25.8×2=51.2A，应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以选用52A。

短路保护熔件的额定电流为：

IRe≥Iqe/K （5-1）

=2×180÷2.5=144A

可知，选择额定电流为160A的熔件，

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1012÷160=6.3>6

不满足电缆最小允许截面配合要求，应选35mm2电缆。 ○3回柱绞车QC83—80N型开关整定计算

QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：

IRe= Iqe/K=109.6÷2=54.6A

可知，选用额定电流为100A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1223÷100=12.23>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 ○4 电钻变压器综合保护装置整定计算

它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。

电钻额定电流近似为9A，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。 设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：

Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A

可知，选用额定电流为20A熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。

变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。 其熔件的额定电流按下式进行计算:

Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A

应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A。

(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7

灵敏度符合要求。

5.2.2 第二配电点过流保护整定

采区变电所和第一配电点的供电系统图如图5-2所示

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图5-2 采区变电所和第二配电点的供电系统

为了校验开关和过流保护整定计算，选图5-2中d1～d7七点为短路计算点，计算结果于下表5-2所示：

表5-2 第二配电点各短路点计算结果

短路点 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 至短路点的等效长度（m） 20×0.71=14.2 568×0.71=403.3 568×0.71+66×3.01=602 568×0.71+55×3.01=568.8 568×0.71+10×3.01=433.4 0 126.5×0.58=73.5 I0(2) 4629 1538 1119 1171 1456 209 95 I0(3) 5345 1776 1292 1352 1681 241 110 （2）开关通断能力的校验 采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。 （3）开关整定计算 ○1输送机机头电动机QC810—60开关整定计算

可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。

根据额定电流Ie=25.8×2=51.6A，应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以应选用52A。

短路保护熔件的额定电流为：

IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A

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可知，选择额定电流为160A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1119÷160=6.9>6

不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。 ○2工作面输送机QC83—80型开关整定计算

QC83—80型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 短路保护熔件的额定电流为：

IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A

选择额定电流为160A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1171÷160=7.3>7

不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。 ○3齿轮油泵QC83—30型开关整定计算

QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：

IRe= Iqe/K=8.7×7÷2.5=30.5A

可知，选用额定电流为35A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1456÷35=41.6>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 ○4电钻变压器综合保护装置整定计算

它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。

电钻额定电流近似为9A，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。 设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：

Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A

可知，选用额定电流为20A熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 符合电缆最小允许截面的配合关系。

变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。 其熔件的额定电流按下式进行计算:

Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A

应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:

(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7

灵敏度符合要求。

5.2.3 第三配电点过流保护整定

采区变电所和第一配电点的供电系统图如图5-3所示

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图5-3 采区变电所和第三配电点的供电系统

为了校验开关和过流保护整定计算，选图5-3中d1～d6七点为短路计算点，计算结果于下表5-3所示：

表5-3 第三配电点各短路点计算结果 短路点 d1 d2 d3 d4 d5 d6 至短路点的等效长度（m） 579×3.01=1742.8 193+579×3.01=1935.8 193+71.5×3.01=408.2 579×3.01+10×0.58=1748.6 0 100×0.58=58 I0(2) 428.6 384.6 1483 426.5 209 108.2 I0(3) 494.9 444.2 1712.5 492.5 241.3 124.9 （2）开关通断能力的校验 采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。DW开关的通断能力为7000A,均大于d1点三相短路电流1712.5A，故满足需要。 （3）开关整定计算 ○1JD11.4-材料绞车QC83-80N型开关整定计算

QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：

Ire=Iqe/K=77÷2.5=30.8A

可知，选用额定电流为100A熔件。

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灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1483÷100=14.83>7

根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 ○2局部通风机QC83—30型开关整定计算

QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：

IRe≥Iqe/K=89÷2.5=35.6A

选择额定电流为60A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =426.5÷60=7.1>7 也满足电缆最小允许截面配合要求。 ○3电钻变压器综合保护装置整定计算

它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。

电钻额定电流近似为9A，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。 设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：

Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A

选用额定电流为25A熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.33>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。

变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。 其熔件的额定电流按下式进行计算:

Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A

选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:

(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7

灵敏度符合要求。

5.2.4 第四配电点过流保护整定

采区变电所和第一配电点的供电系统图如图5-4所示

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图5-4采区变电所和第四配电点的供电系统

为了校验开关和过流保护整定计算，选图5-4中d1～d6七点为短路计算点，计算结果于下表5-4所示：

表5-4 第四配电点各短路点计算结果 短路点 d1 d2 d3 d4 d5 d6 至短路点的等效长度（m） 579×3.01=1742.8 44 ×3.01+579×3.01=1875.3 10×0.58+579×3.01=1748.6 10×0.58+579×3.01=1748.6 0 100×0.58=58 I0(2) 428.6 399.5 427.3 427.3 209 108.2 I0(3) 494.6 461.3 493 493 241.3 124.9 （2）开关通断能力的校验

采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。DW开关的通断能力为7000A,均大于d1点三相短路电流494.6A，故满足需要。 （3）开关整定计算 ○1局部通风机QC83—30型开关整定计算

QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：

IRe= Iqe/K=89÷2.5=35.6A

选用额定电流为60A的熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =427.3÷60=7.1>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。

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○2电钻变压器综合保护装置整定计算

它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。

电钻额定电流近似为9A，选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。 设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：

Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A

选用额定电流为25A熔件。

灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.32>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。

变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。 其熔件的额定电流按下式进行计算:

Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A

选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:

(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7

灵敏度符合要求。

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第六章 结论

对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，对供电的布局和正确选择电器设备，提出更高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。

经过对采区变电供电的拟定,了解供电必须保护人身的的安全和供电的要求。进行了采区高压、低压电缆选用和高、低压的整定计算,本设计只是有选择性的计算了一部分,通过计算，加深了对各开关，移动变电站的了解，采区供电是一项复杂的供电系统，要经过严格的选择和供电布局，才能最终形成一个完整的采区供电。

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参考文献

【1】李树伟. 矿山供电. 徐州：中国矿业大学出版社，2006 【2】张学成. 工矿企业供电. 徐州：中国矿业大学出版社，1998 【3】崔景岳. 煤矿供电. 北京： 煤炭工业出版社, 1992

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致 谢

通过此次设计，我加深了对煤矿采区供电知识的了解及系统的设计步骤。我和同组同学一起进行课题讨论、分析、查找资料，悉心请教，耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，不断的进步!在老师的精心指导下，同学们的互相帮助下，我经过两星期的努力,顺利的把设计完成了。

此次设计使我对煤矿采区供电有了新的认识，更深的了解，基本掌握了对总降压变电所的电气设计。这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图、编辑、各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，及对WORD文档的使用等。

在毕业设计过程中，自始至终得到了老师的大力鼓舞和帮助，毕业设计都是在老师的指导下完成的，为此付出了很大的心血，在学习即将结束的时刻，向老师致以深深的敬意和诚挚的感谢！

本次设计是学生独自性设计 ，由于本人水平有限。又缺乏经验，在此设计中一定会出现许多错误和不当之处，诚恳的希望各位领导和老师批评指正，以便在今后的工作中少出现错误，做一对矿山建设有用的人才。

在此，向各位领导及各位老师表示衷心地感谢。

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