陕西能源职业技术学院
毕 业 论 文
班级：电气081 学号：********* 指导老师：*** 姓名：***
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摘要
采区变电所是采区供电的中心,它主要任务是将井下中央变电所送来的高压电能变成低压电能,配送到采掘工作面及附近用电设备采区变电所的基本组成:高压配电箱,矿用变压器高低压隔爆馈电开关和移动变电站.本次设计的是采区变电所及采掘工作面位置的确定,负荷的统计,变压器型号,容量和台数的选择.断路电流的计算,高低压电缆的选择,高低压开关和继电保护装置的选择.
最后来设计整个采区的供电系统 关键词
供电系统 移动变电站 电缆 电缆采区供电系统设计的概述
采区供电系统设计的目的,要求及任务
采区供电是整个井下供电系统的重要组成部分.同时是井下采煤机械化, 电气化的
物
质基础,它对整个采区的正常生产和安全影响极大.因此,正确的进行采区供电系统的设计 是十分必要的.
采区供电设计的目的
采区供电设计的目的是应用煤矿系统具体的理论知识来解决井下供电的技术问 题.使我们学会查阅资料和各种参考文献的方法.培养计算数据,绘制图表,编 算资料的能
力.并掌握井下供电设计的技术,经济政策及安全规程的规定,完成井下写计 供电设计的内容.
对井下采区供电设计的基本要求
设计要符合<<煤矿安全规程>><<煤矿工业设计规范>>和<<煤矿井下供电.设计技术规定>> 设计遵循煤矿工业建设的方针政策,在保证供电安全可靠的基础上进行技术,经济比较,选择最佳方案.设备选型时,应采用成套设备,尽量采用新技术新产品,国产设备,应积极采取措施,减少电能损耗,节约能源. 设计质量确保技术的先进性,经济的合理性,安全的适应性.
一、供电的重要性及基本要求 （一）井下特殊的环境
（二）煤矿企业对供电的基本要求 1、供电可靠： 1）要求供电不间断。
2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、副井提升机等。 3）采用双回独立线路供电。 2、供电安全：
（1）供电安全就是包括人身和设备安全。
（2）我们依《煤矿安全规程》和有关技术规程规定，进行工作，确保供电安全。 3、供电质量
（1）要求用电设备在额定参数下运行，因为此时性能最好。
（2）反映供电质量指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于±0.5Hz，即额定频率的1%，一般由发电厂决定。电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般工作情况下电动机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。 ４．供电经济：
在保证供电安全、可靠，质量的前提下 （１）尽量降低基本建设投资。
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（２）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗。 （３）尽量降低电能消耗和维修费用等。
设计资料的收集
一、采区供电设计所需原始资料
在进行采区供电设计时，必须首先收集以下原始资料，作为设计的依据。
1矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。
2采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。
3采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。 4采区机械设备的布置；各用电设备的详细技术特征。
5电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电能力及高压母线上的短路容量等情况。
6采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。
进行采区供电设计时所需原始资料一般由指导教师提供
二、采区供电设计所需参考资料 <<煤矿安全规程>>、<<煤炭工业设计规范>>、《煤矿电工手册>>第二分册下、<<煤矿井下供电设计技术规定>>、<<矿井低压电网短路保护装置整定细则》、《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则>>、《煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则>>、<<中国煤炭工业产品大全>>、各类有关的电气设备产品样本、各类供电教材。
采区变电所及配电点位置的确定
一、采区变电所位置的确定
(1)尽量位于负荷中心，以减少低压线路长度和电压损失，保证采区设备的供电质量。
(2)每个采区最好只设一个变电所，对整个采区和掘进工作面供电，并且尽量不迁移或少迁移变电所，减少变电所硐室的开拓费用。如一个变电所不能满足要求时，可在下一区段增设变电所，初期向掘进供电，后期向回采供电。 (3)变电所内要求通风良好，温度不得超过附近巷道温度5℃。
(4)设备运输要方便，便于电缆进出，地质条件好，顶底板稳定，无淋水。 分析上述四项要求可见，后两个要求容易满足，但前两个要求相互矛盾因此，在确定采区变电所的位置时，应全面分析，综合考虑。一般先根据后两个要求确定变电所的位置范围，然后再根据前两个要求确定变电所的位置。在确定变电所的位置时，一般要列出几种可行方案，进行技术经济比较后择优选用。方案比较应列表表示。
按后两个要求确定采区变电所的位置时，可根据下列原则确定：
(1)采区变电所的位置一般设在上(下)山的运输斜巷和轨道斜巷的横贯内，或在甩车场附近的巷道内。当采用矿用一般型变压器时，不得设在回风巷或工作面进风顺槽内。
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(2)在多煤层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变电所，应经过技术经济比较后决定。
(3)当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷横贯巷道设置掘进变电所。如大巷为单巷而无横贯巷道利用时，可采用移动变电站。 二、移动变电站位置的确定 1，采用移动变电站供电的条件
随着采掘机械化的发展，工作面的电气设备多、容量大，工作面走向长，如仍采用固定的采区变电所供电，既不经济，又满足不了电压质量的要求。因此，属下列情况的采区供电宜采用移动变电站： (1)综采工作面的供电。
(2)普采工作面由采区固定变电所供电困难或不经济时。 (3)大巷单巷掘进附近无变电所可利用时。 2．移动变电站位置的确定
移动变电站的位置一般按下列原则确定：
(1)向回采工作面供电的移动变电站位置，一般设在距工作面100 m～150 m的巷道中。
(2)当下一个工作面尚未开采，而其回风巷已经掘进完毕，可将上工作面的移动变电站设置在下一个工作面的回风巷内，经过联络巷、运输巷向上工作面供电。
(3)低瓦斯矿井的回采工作面移动变电站，可设置在该回采工作面的回风巷内。
三、工作面配电点位置的确定
(1)回采工作面配电点一般设在距工作面50m-70m处的巷道中。
(2)掘进工作面配电点距掘进头80m-100m，一般配电点至掘进设备的电缆长度以不超过100m为宜。
(3)在电缆分叉点应设有配电点，此配电点在巷道交汇处附近。
(4)压入式局部扇风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10m。
采区供电系统的拟定
一、井下电压等级的确定
井下各级配电电压和各种电气设备的额定屯压等级应符合下列要求： (1)高压不应超过10kV，一般为6kV。
(2)低压不应超过1140V。炮采工作面一般采用660V，高档普采和综采根据具体情况和采用的机械设备可采用660V或1140V。井低车场一般采用660V。手持电气设备、固定照明采用127V，亦可采用220V。
二、采区供电系统的拟定 1. 高压供电系统的拟定 1)电源回路数的确定
供综合机械化采煤的采区变电所及有下山排水设备的采区变电所,应采用双电源进线。一般的采区变电所,应采用单电源进线。
2)高压开关的配置
(1)单电源进线的采区变电所，当变压器不超过两台且无高压出线时，可不
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设电源进线开关；当变压器超过两台或有高压出线时，应设置进线开关。
(2)双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关。当其经常为一回路供电，一回路备用时，母线可不分段；当两回路电源同时供电时，母线应分段并设联络开关，正常分列运行。
(3)采区变电所的高压馈出线，宜用专用的开关柜。 2. 低压供电系统的拟定 在拟定供电系统时，应将采区内的用电设备按电压等级、生产环节和安装地点分组，各组尽量分开供电。在用电设备分组时，还应考虑到各组用电负荷的大小、巷道布置情况和电缆敷设的路线。各组用电负荷不能过大，以保证受电端的电压质量。巷道有分叉点时，应装有开关或电缆接线盒。确定电缆的敷设路线时，应注意回采工作面(机采除外)、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。
在具体拟定供电系统时还应考虑以下原则：
(1)在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等设备最少。
(2)原则上一台启动器只控制一台设备。
(3)当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备。 (4)变压器最好不并联运行。
(5)由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电。
(6)供电线路应走最短的路线，并尽量避免回头供电。
(7)如配电点距电源供电点较近或启动器数量少于三台时，一般不设配电点进线自动馈电开关。
(8)大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。
(9)低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电。
(10)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都应实行三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电。 (11)局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁)设施。因此，为了实现风电闭锁，在掘进工作面的供电线路上应设一台闭锁用的磁力启动器。
(12)局部通风机无论在工作面或交接班时，都不准停风。因此要在专用变压器与采区变电所内其他任意一台变压器之间加设联络开关。平时断开，在试验局部通风机线路的漏电保护时，合上联络开关，以防局部通风机停电。 (13)采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。 井下中央变电所、采区变屯所的电源进线以及变电所的供配电系统，当有多种可行方案时，应经过技术经济比较后择优选择。
供电方案确定后，应画出供电系统草图，并在图上标出开关、启动器、变压器的设置情和电缆所带设备的名称、功率和电缆的长度等。
负荷计算
负荷计算是为电气设备、输电导线选择，继电保护装置整定提供重要的计算依据。
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一、用电设备功率的确定
1、长时连续工作制用电设备：（补：①解释：热平衡、30分钟、导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（3～4）τ，τ为发热时间常数。 τ≥10min。（3～4）τ大约就是30min。）铭牌值。②举例：矿山通风机、压风机、照明灯③负荷功率：等于铭牌下的额定功率
2、短时工作制用电设备：（补：①解释：运行时间短，停歇时间长。）容量小可不考虑；容量大的适当考虑。②举例：绞车、电动车③负荷性质
3、断续周期工作制用电设备：
*（1）断续周期工作制：周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，工作周期一般不超过10分钟。
（2）举例:吊车、电焊机。
* （3）负荷持续率：为一个工作周期内时间与工作周期的百分比,用“∑”,即
。
*（4）断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率）PN，是对应于某一标准负荷持续率εn的。
电焊机： 二、需用系数法计算负荷
需用系数：用电设备的实际负荷总容量与其额定总容量的百分比值。 同时系数、负荷系数、线路效率、设备效率。 1、单台用电设备的需用系数：
2、成组用电设备的需用系数：
加权平均效率
3、单台用电设备的计算负荷
4、成组用电设备的计算负荷
煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数
煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数 用电设备名称 需用系数6
功率因数备注 陕西能源职业技术学院 4/27/2022 4/27/2022
kd 压风机房主电动机 斜井胶带提升机 地面综合运输 绞车房辅助设备 主、副井提升辅助设备 扇风机辅助设备 空气压缩机辅助设备 空气加热房 机修厂 支柱加工厂 煤样室 化验室 矿灯房 变电所所用电 地面建筑内部照明 工业广场外部区间照明 0.8 ～ 0.85 0.75 0.7 0.7 0.7 0.5 0.75 0.75～0.8 0.35～0.40 0.4～0.5 0.4～0.5 0.5～0.6 0.7 0.7 0.85 0.9 cosø 0.8 ～ 0.85 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 同步机时一般cosø为0.9超前 高压水银灯与日光灯cosø取0.6 多台风门绞车不同时工作 0.6～0.65 0.65 0.6 0.8 0.7 0.7 1 1 0.7 0.75 0.7 0.75 0.6 0.7 0.7 0.6 主通风机房辅助电动机 0.35～0.5 污水泵站 架空索道 排矿系统 副井井口 脏煤处理系统 地面小负荷 无机组缓倾斜工作面 采区 有机组缓倾斜工作面 0.7 0.6 0.65 0.5 0.6 0.65 0.4～0.6 综采工作面cosø取0.6～0.75 0.6～0.7 0.7；有掘进机时kd=0.5；cosø=0.6～0.7 急缓倾斜工作面 0.6～0.65 0.6～0.7 煤巷掘进工作面 0.3～0.4 架线式电机车 0.4～0.7 井下运输 蓄电池电机车 0.8 0.6 0.9 0.9 0.7 1 输送机和绞车 0.6～0.7 井下照明 1 日光灯cosø=0.6 *三、单相用电设备的计算负荷 负荷尽量对称；单相设备总容量≤15%—按三相平衡负荷。
*1、如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相
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设备容量，再与三相设备容量相加。
*2、确定计算负荷的目的：选择设备和线路。
*3、计算负荷：最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。
１、单相设备接于相电压时的负荷计算
计算负荷：最大负荷相的计算负荷的3倍作为等效三相计算负荷，以满足安全运行的要求。
２、单相设备接于线电压时的负荷计算
计算负荷：最大负荷线的计算负荷的倍作为等效三相计算负荷，以满足安全运行的要求。
３、单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 1）步骤：
（1） 线—相折算。 （2）各相相加。 （3）最大相乘以3。
四、变电所总负荷的计算 计算原则：
１、按逐级计算法确定计算负荷：末—首。 考虑同时系数、线路损耗、变压器损耗。 ２、分组原则：按生产环节、设置地点分。 ３、分组计算：负荷系数原则
按需用系数法确定计算负荷总容量、需用系数
小结：
1电设备容量的确定,长时、短时断续工作周期设备 2 需用系数法:定义、用电设备的负荷计算.
3变电所总负荷的计算:统计原则,函数计算原则,分组原则,最大负荷计算原则
功率因数的提高
本课主要讲提高功率因数的目的、意义及方法，并联补偿电容器的选择及接线方法。 一、提高功率因数的意义 1、提高电力系统的供电能力
2、减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。 3、降低供电网络中的功率损耗。 4、降低企业产品的成本 电费的收取方法：“两部电价制”：基本电价、电度电价（包括调整电价）。COSφ大于等于0.9 奖，低于此值罚。
二、提高功率因数的方法
1、提高负荷的自然功率因数：1选、2调、3换。
1）选：正确的选择、合理的使用电动机和变压器，在条件允许的条件下，尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。
2）调：合理选择变压器的容量，尽量空载、轻载运行。
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3）换：更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的矿井通风机采用同步电动机，使其工作在过激状态。
2、人工补偿提高功率因数
引入：当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。
三、电容器的选择
1、电容器无功容量的计算 图2—1
Qc=Pi(tanφANT－tanφac)
2、电容器（柜）台数的确定 需电容器台数：
式2-10：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母
线分段式结线。
3、电容器的补偿方式和联接方式 1）电容器的补偿方式
（1）单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。 （2）分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。
（3）集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：6～10kV 大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿
2）电容器的联接方式 ①三角形接法：优缺点 ②星形接法：优缺点
△或Y（双Y） 优选△，因为容量为Y的1/3 且电压低，放电1分钟，残压50V以下。1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。
电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。
变压器的选择
一、变电所主变压器的选择 1、主变压器台数的确定 1）具有一类负荷的变电所： 两台： 矿山负荷的80%
2）只有二、三类负荷的变电所： 两台或1台（备用电源）。
3)变电所主变压器容量的确定 两台变压器同时工作：
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式2-11
两台，一台工作，一台备用。
式2-12
1．变压器型号的确定
在确定变压器型号时，应考虑变压器的使用场所、电压等级和容量等级，还应考虑巷道断面、运输条件、备品配件来源等因素。一般在变电硐室内的动力变压器，选择矿用一般型油浸变压器；在采煤工作面顺槽及掘进巷道内，应选择隔爆型干式动力变压器或移动变电站。为了供电的经济性，应尽量选用低损耗变压器。常用低损耗矿用变压器的技术数据见教材 2．变压器台数的确定 在确定变压器的台数时，应根据巷道断面、运输条件和低压总馈电开关的额定电流综合考虑。
1)采区变电所变压器台数的确定
对采区变电所一台变压器满足要求时尽量选一台。如需采用多台变压器时，最好不采用几个工作面共用一台变压器的供电方式。如采区变电所的供电负荷中有一类负荷，变压器的台数不得少于两台，当一台停止运行时，其余变压器应保证低压一类负荷用电。
此外，在确定变压器的台数时，还应考虑变压器的电压等级、局部通风机使用专用变压器，掘进工作面和采煤工作面尽量分开供电等问题(在拟定供电系统时统筹考虑)。
3。变压器容量的选择
当在变压器低压侧进行了无功功率补偿后，变压器的容量应按补偿后的视在容量选择。
1)采区变电所变压器容量的选择 根据已拟定的供电系统，将补偿后变压器二次负荷的总计算容量计算出来以后，可按下式选择变压器的容量。
SN.T≥Sa.c
式中 SN.T——变压器的额定容量，kVA； ．
Sa.c——补偿后变压器二次负荷的计算容量，kVA。
当未在变压器低压侧进行无功功率补偿时，变压器的计算容量可按下式计算： STKdaPNcoswm
式中 ST——变压器的计算容量，kVA；
∑PN——由变压器供电的用电设备的额定功率之和，kW。
Kde、coswm--由变压器供电的用电设备的需用系数和加权平均功率因数。
查变压器技术数据选择额定容量不小于计算容量的变压器
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二、变压器的损耗计算
包括；有功功率损耗、无功功率损耗。 1、变压器的有功功率损耗 （1）空载损耗（铁损ΔPt）：与变压器的负荷无关。可由空载实验测定。 （2）铜损ΔPcu：与负荷电流（或功率）的平方成正比。由短路实验测得。 有功损耗： 式 2-14
2、变压器的无功功率损耗
（1）产生主磁通（产生励磁电流）ΔQU：与负荷无关。与励磁电流（或近似地与空载电流）成正比。
（2）消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率ΔQN：与负荷电流（或功率）的平方成正比。解释式2-15。
如果缺少参数，变压器的功率损耗可估算如下： 式2-16。 ΔPT= 0.02PT ΔQT=0.1QT
三、变压器经济运行分析 1、无功功率经济当量的概念
（1）定义：无功功率经济当量Kec，电力系统每输送1kvar的无功功率，在系统中所产生的有功功率损耗的千瓦数之比,
（2）有关因素：Kec与输电距离、电压变换次数等因素有关。 （3）参考值：0.02—0.15（平均取0.1）。对于发电机直配用户 Kec=0.02—0.04；对于经两级变压的用户 Kec=0.05—0.07；对于经三级以上变压的用户；Kec=0.08—0.15。
2、变压器运行损耗的计算
（1）包括变压器的有功损耗和无功损耗两部分。 （2）有关计算（了解） 3、变压器的经济运行 1）变压器经济损耗的计算 （1）经济运行方式。
（2）单台变压器运行时其功率损耗的计算：
经济负荷:
经济负荷率:
两台同容量变压器并列运行时其功率损耗的计算：
临界负荷：
电缆的选择
一、低压电缆的选择
1．低压电缆型号、芯数和长度的确定 1)低压电缆型号的选择
电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下
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所选电缆，的型号必须符合<煤矿安全规程)的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：
(1)从启动器到电动机的电缆一律采用不延燃橡套电缆。1 140 V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏蔽不延燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，都应使用专用的分相屏蔽不延燃橡套电缆。
(2)固定敷设的应采用铠装铅包纸绝缘电缆或铠装聚氯乙烯绝缘电缆，也可采用不延燃橡套电缆；对于半固定敷设的电缆，为了移动方便一般选用不延燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。
(3)低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。 (4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。
(5)固定敷设的照明、通信和控制用电缆，应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆；非固定敷设的电缆，应采用不延燃橡套电缆。
2)确定电缆的芯线数目
(1)动力用的纸绝缘铠装电缆选三芯电缆。
(2)动力用的橡套电缆，当控制按钮不在工作机械上时，一般采用四芯电缆；对控制按钮在工作机械上的，应根据控制要求增加控制芯线的根数。
(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留有备用芯线。
(4)电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。 3)确定电缆长度
电缆有一定柔性，敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按下式计算。即
． L=KinLto
式中 Lto——电缆敷设路径的长度，m；
Kin——电缆增长系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。
为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下几点：
(1)移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3 m-5m。 (2)当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m。
(3)半固定设备的电动机至就地控制器的电缆长度，一般取5m-10m。 (4)掘进配电点的电源电缆长度，一般按设计矿井投产时的标准再加100m配备。
(5)掘进配电点至掘进设备的电缆长度，按配电点移动距离考虑，但电缆长度以不超过100m为宜。
2．低压电缆主芯线截面的选择
电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：
(1)正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。
(2)正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％一105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移—8％～—10％。
(3)距离远、功率大的电动机时，在重载情况下应保证能正常启动，并保证其启动器有足够的吸持电压。
(4)电缆短路时，应具有足够的热稳定截面。 (5)所选电缆截面必须满足机械强度的要求。
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在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，从启动器到采掘运设备的支线电缆，一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。
选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；然后再按其他条件校验。具体计算方法参考教材
二、高压电缆的选择
1．高压电缆型号、芯数、长度的确定 1)高压电缆型号的确定
高压电缆的型号应按下述原则确定： (1)固定敷设的高压电缆应选用铠装电缆。立井井筒或倾角450及其以上的井巷内，应采用钢丝铠装电缆；水平或倾角450以下的井巷内，应采用钢带铠装电缆。
(2)在进风斜井、井底车场及附近、中央变电所至采区变电所的电缆可采用铝芯电缆，其他地点必须采用铜芯电缆。
(3)移动变电站必须采用监视型屏蔽橡套电缆。 (4)井下严禁使用铝包电缆。
(5)电缆应带有供保护接地用的足够的截面的导体。
(6)硐室内和木支架的井巷中敷设的电缆，不得使用麻外被层电缆。
(7)电缆敷设水平差应符合教材《工矿企业供电》表6—8的规定，对橡套电缆、塑料电缆和纸绝缘不滴流电缆敷设高差不受限制。
2)高压电缆芯数的确定
铅包铠装电力电缆可采用三芯，没有铅包及铠装层的电力电缆最少应为四芯电缆。
3)确定高压电缆的长度
(1)高压橡套电缆和铠装电缆，其长度按式L=KinLto计算。
(2)敷设在立井井筒中的电缆的长度按所经井筒深度的1．02倍计算。 (3)入井电缆应在地面和井下两端各留8m～10m的裕量。 (4)电缆中间有接头时，应在电缆的两端头处各增加3m。 2．高压电缆主芯线截面的选择 ．
高压电缆主芯线截面应按下述条件进行选择： (1)按正常工作时的经济电流密度选择。 (2)按允许持续电流选择。
(3)按电缆首端的最大三相短路电流校验其热稳定。 (4)按正常和故障状态时，分别校验电压损失。
短路电流
概述
短路故障是电气设备最严重的故障，对电气设备的危害性最大。所以我们要研究其种类、产生的原因。并采取相应的措施来预防或减轻其危害程度。
一、短路的种类及产生短路的原因
1、短路：供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。 2、类型(表3-1)：三相、两相、两相接地、单相、单相接地。 *分对称性短路和非对称性短路。
对称短路：Za=Zb=Zc、Ua=Ub=Uc、Ia=Ib=Ic
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*最关键的两个短路电流：最大短路电流---选择设备、导线，最小短路电流---继电保护装置校验
短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。 单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。 其他：层间、层间短路。主要指电动机、变压器和线圈等。
3、造成短路原因：绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。 二、短路的危害 1、特点：
(1)电流剧增至正常电流的几十甚至几百倍（电流大）。 (2)系统电压骤降。 2、后果：
（1）损害设备和线路。 （2）设备不能正常工作。 （3）影响电力系统运行。
（4）通信线路、电子设备干扰、产生误动作。
*3、保护措施：限制、装设熔断器、继电保护装置等。 三、计算短路电流的目的和任务 1、选择导线和设备。
2、选择和整定继电保护装置。 3、确定接线和运行方式。 4、选择限流电抗器。
供电系统中短路电流的两种计算方法:有名值法和相对值法。一、有名值法（绝对值法、欧姆法）
1、低压电网短路电流的计算： *计算电压取比线电压高5%。
*对于高压电路，一般只计电抗，不计电阻。
*对于低压短路时，当
时才需计算电阻。
2、短路电流计算步骤：
1）求短路回路中各元件阻抗。
（1）电源系统的阻抗（①一般可不考虑电阻。②可由高压馈电线出口断路器的断流容量（极限短路容量）来估算,
。
）：
③由开断电流Ioc来计算其断流容量，（2）变压器的阻抗：
式3-12 式3-13 式3-14
（3）输电线路的阻抗：（*1、线路的电阻Rwl。可由导线电缆的单位长度电阻R0值求得。
Rwl=R0L。2、线路的电抗Xwl。可由导线电缆的单位长度电抗Xwl值求得。Xw=X0L。）
（4）限流电抗器的电抗：
2）短路回路总阻抗的计算、折算。（注意：等效阻抗的换算）。
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3）短路电流的计算：
（1）绘制短路计算电路图：标参数、找短路点。 （2）绘制等效电路图，标出各元件阻抗值。 （3）计算短路回路的阻抗。 （4）计算短路电流。
二、相对值法（标幺值法）
1）相对值（标幺值法、相对单位制法）（*选基本容量，工程设计通常取Sd=100MVA。基本电压选各元件及短路点线路的平均电压Uav）：计算电压个元件线电压，公式3-24、25、26、27、28、29、30、31、32。
2）系统各元件相对基准电抗值的计算：
（1）电源系统的相对基准电抗：式3-28、29。
（2）变压器的相对基准电抗：式3-30：
（3）电抗器的相对基准电抗：式3-31。
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X
（4）线路的相对基准电抗：式3-32、33。
3、短路电流的计算：
1）短路电流的相对基准值：式3-35。
2）短路电流的计算：式3-36。
3）三相短路容量：式3-37、38。
例3-2．
三、不对称短路电流的计算 两相短路、单相短路。 1、两相短路电流的计算：
1）解析法计算两相短路电流：图3—8、式3-39、40、41。忽略电阻。
*2）查表法计算井下低压电网两相短路电流：
（1）铝→铜：将铝芯电缆化为铜芯电缆：Lcu=1.68LA1
2 2
（2）标准截面：将非标准截面铜芯电缆化为标准截面电缆.动力：50mm照明：4mm。 （3）求总长度。L1＝La+Lb+……+Ln （4）查表。Is=f(L)
2、单相短路电流的计算：式3-50、51、52、53。 适用于三相四线制供电系统。 例3-3．
1)对称分量法：式3—44、45。
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2)相一零回路法： 式3—46、47
电气设备的选择
一、按使用场所选择电气设备的类型
井下电气设备类型的选择应符合《煤矿安全规程》)的规定，各类矿用电气设备的使用场所见教材《工矿企业供电》
二、高压配电箱的选择 1．高压配电箱型号的选择
矿用高压配电箱的型号应根据下述情况，并结合矿井的实际条件选择。 (1)矿用高压配电箱有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器三种。根据矿井设备真空化的要求，应优先选用真空断路器的高压配电箱。 ]
(2)矿用一般型高压配电箱(又称高压开关柜)有固定式和手车式两种。固定式价格较低，但维护检修不如手车式方便；手车式维护检修方便，故障时可更换备用手车迅速恢复供电，但价格较固定式高。设计时，应根据矿井的具体条件进行选择。
(3)考虑到设备对保护的要求，根据《煤矿安全规程》的规定，所选高压配电箱应具有下述保护：
①井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。
②供移动变电站的高压馈电线，应有短路、过负荷、欠电压释放和高压电缆监视保护,此外，还必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。
选择方案时，应首先根据其用途确定选择哪种形式的开关柜，然后根据负荷的种类、负荷的重要性和馈出线的数量等，本着安全、可靠、操作方便、经济的原则，根据变电所接线的需要进行合理地组合，选择出合适的一次接线方案。具体选择时一般应遵循以下几点原则：
(1)井下变电所的馈出线必须选择装有断路器的开关柜。对双回路供电的重要负荷，断路器两侧均应装有隔离开关。
(2)当开关柜直接控制高压电动机时，可根据其启动的频繁程度选择带真空接触器的开关柜或带有断路器的开关柜。当高压电动机需串电抗器启动时，还应选择启动电抗器柜；当电动机容量不大时，启动电抗器可与其控制开关安装在一个柜子中。
(3)对进线开关柜一般应装有断路器。对馈出线少(一般不超过8条)、进线总数不超过二回路的中央变电所，且上一级变电所属本企业管理时，亦可只用隔离
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开关。
(4)母线联络开关一般也采用断路器，对中央变电所当馈出回路数不超过8条时，也只用隔离开关联络。
(5)当变电所采用电动操作时，为了保证有足够的所用电能，应选择所用变压器柜。
(6)为了测量和保护的需要，开关柜中还应有足够的电流互感器；变电所每段母线上还应装有电压互感器。
2)二次接线方案的确定
开关柜的二次接线方案可根据保护和测量的要求及所选一次接线方案来选择。
(1)对需要装设过负荷保护或具有动作时限的过电流保护的线路，应选择具有反时限过流保护装置的二次接线方案。对只装设瞬时过电流保护的线路，可选用只有瞬时过电流脱扣器的二次接线。需进行失压保护的，还应装有失压脱扣线圈。
(2)进线开关柜中一般应装设电流表和有功、无功电度表。对馈出线一般应装设电流表；对用电负荷较大的线路一般还应苯设有功电度表；需要了解其功率因数等情况时，还应装设无功电度表。变电所的每段母线上均应装设电压表。，
三、低压电气设备的选择 1．低压电气设备型号的选择
低压电气设备的型号除按使用场所选择外，还应考虑以下几点： 1)按工作机械对控制的要求选择
1)供电线路用总开关、分路开关和配电点进线开关，应选用隔爆型真空谭电开关。
(2)不需要进行远方控制及不经常启动的小型机械，一般选用手动启动器或插销式开关
(3)需要进行远方控制＼集中联锁控制或频繁启动的机械，应选用磁力启动器。
(4)需要经常正反转的机械，应选用可逆磁力启动器。
(5)40kW及以上的启动频繁的低压设备，应选用真空磁力启动器。 2)按电网和用电设备对保护的要求选择
(1)变压器二次侧低压总开关应有短路、过负荷、失压、漏电跳闸和漏电闭锁保护，至少必须有短路和漏电跳闸保护。
(2)各分路配电开关应有短路、过负荷、失压、漏电闭锁保护(或选择型漏电保护)，至少必须有短路保护。
(3)大型设备的启动器应有短路、过负荷、失压、断相和漏电闭锁保护，至少必须有短路、失压和过负荷保护。
(4)小型设备的启动器应有短路、过负荷和断相保护，至少必须有短路保护。 (5)控制煤电钻的设备必须选用具有短路、过负荷、漏电跳闸保护和远距离停送电控制的综合保护装置。
3)考虑电缆的外径和根数
所选电器的电缆接线喇叭口的数目不得少于接线电缆的根数，喇叭口的内径要适应电缆接线的要求。
2．低压电气设备电气参数的选择
低压电气设备的额定电压应不小于所在电网的额定电压。电气设备的额定
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电流应不小于其所控制线路的最大长时工作电流；开关设备的极限分断电流应不小于通过该设备的最大三相短路电流。选择时所用计算公式与高压配电箱相同。 当低压开关按极限分断电流选择合格后，一般不再校验动、热稳定性。
保护装置的整定计算
一、井下对保护装置的要求
为了可靠地切除短路故障，应设有后备保护。在井下供电系统中，一般都以前一级线路始端的短路保护作为后备保护。在煤矿井下按防火防爆的要求，保护装置采取延迟动作时间实现选择性是不合适的。为此要牺牲保护动作的选择性，而采用瞬时动作的短路保护装置。短路保护装置还应有足够的灵敏度，以便将短路故障迅速可靠地切除。所以井下对短路保护装置的要求主要是可靠性、速动性和灵敏性，在保证这些要求的基础上尽量实现有选择性地动作。
过负荷保护装置应能正确反映负荷电流的大小，并按被保护设备允许的过负荷时间延时动作。当负荷电流大于被保护设备的额定电流，时间达到允许过负荷时间时，使开关跳闸切断电源；当在允许过负荷时间内，负荷电流又下降到被保护设备的额定电流以内时，过负荷保护装置应能可靠地返回。
电动机的断相保护应能区别过负荷和断相两种不同的运行状态，当为断相故障时，应加快动作时间，使断相保护装置迅速动作。
二、低压系统保护装置的整定计算
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附录表
采区负荷统计表
设备台数 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 4 2 2 1 用电设备额定容量/KW 680 360 180 220 150 2.4 0.04 1633 1633 250 4 35 25 60 12 2.4 2.4 472 472 2105 2105 额定电压/V 1140 1140 1140 1140 1140 127 127 需用系数 功率 因数 0.86 0.88 0.88 0.85 0.86 0.792 0.7 计算负荷 有功 功率 1071 16.3 无功 功率 1092 31.3 视在 功率 1530 3503 1563 472 28.2 495.1 2058 2058 工作 电流/A 440 350 175 150 100 20 280 4.6 25 25 65 8 20 774.9 157 412 47.7 198 198 2KT-2系统 S9-2000/10电力变压器 KBSZY-500/6移动变电站 取KS=1 与1#综采工作面相同 一台 工作 备注 负荷名称 采煤机 刮板输送机 转载机 破碎机 乳化液泵 煤电钻 通信、信号、控制 工作面变压器计算负荷 变压器损耗 工作面计算负荷 带式输送机 张紧绞车 回柱绞车 调度绞车 喷雾泵 小水泵 煤电钻 照明 顺槽变压器计算负荷 变压器损耗 顺槽计算负荷 1#综采工作面负荷总计 1#综采工作面计算负荷 2#综采工作面计算负荷 1140 0.656 6000 0.667 0.696 1087.3 1123.3 660 660 660 660 660 660 127 660 660 6000 6000 0.7 0.71 0.87 0.87 0.07 0.86 0.88 0.792 0.7 0.677 0.69 330.4 4.7 335.1 1422..4 337.5 27.8 365.3 1488.6 6000 0.675 1422.4 1488.6 2105 6000 0.675 0.69 1422.4 1488.6 2058 198 20
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负荷名称 设备台数 1 1 1 1 1 1 1 计算负荷 额定容量 155 160 4 88 30 12 2.8 451.8 额定电压 660 660 660 660 660 660 127 660 需用系数 0.5 功率因数 0.85 0.84 0.89 0.88 0.792 0.65 有功功率 无功功率 视在功率 工作电流 额定电流 180 4.6 100 30 15 20 计算电流 304 备注 KBSGZY-500/6 掘进机 带式输送机 张紧绞车 刮板输送机 局部通风机 小水泵 煤电钻 掘进变压器计算负荷 变压器损耗 1#掘进工作面计算负荷 2#掘进工作面计算负荷 固定带式输送机 单滚筒提升绞车 上山、硐室、照明 上山变压器计算负荷 变压器损耗 上山运输计算负荷 采变电所负荷区总计 采变电所计算负荷 225.9 263.8 347.5 4.4 26.4 26.76 451.8 6000 0.51 0.62 230.3 290.2 370.5 35.65 451.8 6000 0.51 0.62 230.3 290.2 370.5 与1#35.65 综采相同 3 1 150 220 0.8 660 660 127 0.87 180 250 670.8 660 0.7 0.7 469.6 479 670.8 586.8 670.8 5784.4 5784.4 6000 0.71 0.67 5.94 475.54 3780.5 42.8 521.8 4079.52 706 5561.9 67.9 KBSGZY-800/6 6000 6000 0.588 0.68 21 3402 3671. 5005 取481.7 Ks=0.9 陕西能源职业技术学院 4/27/2022 4/27/2022
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