磴槽煤礦309采區供電設計說明書
[摘要]：隨著生產規模的擴大和新煤層的勘探，為了滿足生產發展的需要，根據新采區的實際情況,對其所需設備及供電線路等進行設計，本設計闡述了采區供電係統中各用電設備的選型及其計算過程，如變壓器、電纜、開關的選擇等，並對其進行整定和校驗，設計中比較詳細地敘述了礦用電纜及電氣設備的選定原則以及井下各種保護裝置的選擇和整定。
[關鍵詞]： 礦山供電 礦井電纜選擇 井下保護
目錄
前言---------------------------------------------------------------------------------4
設計原始資料------------------------------------------------------------------------5
1 采區變電所變壓器的選擇-----------------------------------------------------6
1.1 采區負荷計算----------------------------------------------------------------6
1.2 變壓器容量計算--------------------------------------------------------------7
1.3 變壓器的型號、容量、台數的確定---------------------------------------7
2 采區變電所及工作麵配電點位置的確定---------------------------------------8
2.1 采區變電所位置--------------------------------------------------------------8
2.2 工作麵配電點的位置---------------------------------------------------------8
3 采區供電係統的確定---------------------------------------------------------9
3.1 供電係統的擬定原則---------------------------------------------------------9
3.2 按照采區供電係統的擬定原則確定供電係統圖--------------------------------10
4 采區低壓電纜的選擇---------------------------------------------------------11
4.1 電纜長度的確定--------------------------------------------------------------11
4.2 電纜型號的確定--------------------------------------------------------------11
4.3 電纜選擇原則----------------------------------------------------------------11
4.4 電纜截麵的選擇--------------------------------------------------------------11
4.5 采區電纜熱穩定校驗---------------------------------------------------------16
5 采區高壓電纜的選擇---------------------------------------------------------19
5.1 選擇原則---------------------------------------------------------------------19
5.2 選擇步驟---------------------------------------------------------------------19
6 采區低壓控製電器的選擇-----------------------------------------------------22
6.1 低壓控製電器的選擇---------------------------------------------------------22
6.2 開關選擇結果----------------------------------------------------------------22
7 低壓保護裝置選擇與整定---------------------------------------------------- 24
7.1 保護裝置整定細則------------------------------------------------------------24
7.2 保護裝置的整定與校驗-------------------------------------------------------24
8 高壓配電箱的選擇與整定---------------------------------------------------29
8.1 高壓配電箱的選擇原則 ----------------------------------------------------29
8.2 高壓配電箱的選擇----------------------------------------------------------29
8.3 高壓配電箱的整定與靈敏度校驗--------------------------------------------30
9 靜下漏電保護裝置的選擇與整定--------------------------------------------31
9.1 井下漏電保護裝置的作用---------------------------------------------------31
9.2 井下漏電保護裝置的要求---------------------------------------------------31
9.3井下漏電保護裝置的整定----------------------------------------------------31
10 井下保護接地係統-----------------------------------------------------------33
設計總結----------------------------------------------------------------------------35
設計參考資料------------------------------------------------------------------------36
前言
短暫的學習生活就要結束，按照學校的安排，到磴槽煤礦收集采區供電設計所需的原始資料，並根據采區的實際情況進行采區供電設計。
本設計是以磴槽煤礦井下采區供電為對象在遵照《煤礦安全01manbetx 》、《礦山供電》、《煤礦井下供電設計指導》、《礦井供電》的前提下進行的，根據新采區的實際情況，在老師和單位技術員的指導下，並深入生產現場，查閱了有關設計資料、01manbetx 、規定、規範，聽取並收錄了現場許多技術員的意見及經驗，對采區所需設備的型號及供電線路等進行設計計算。設計時充分考慮到技術經濟的合理，安全的可靠，采用新技術、新產品，積極采取相應措施減少電能損耗，提高生產效率。
設計原始資料
一 全礦概貌
1、地質儲量1527.56萬噸;
2、礦井生產能力：設計能力50萬t/年，實際數51萬t/年;
3、年工作日：300天，日工作小時：14小時;
4、礦井電壓等級及供電情況：該礦井供電電源進線采用雙回路電源電壓為35KV，變電所內設有630KVA,10/6.3變壓器兩台和400KVA，10/0.4變壓器兩台，承擔井下和地麵低壓用電負荷。用兩條高壓電纜下井，電壓等級均為6KV，經中央變電所供給采區變電所。
二 采區資料
1. 采區巷道及其設備布置：
采區布置及機械配備平麵圖，采區布置剖麵圖。本礦井屬低沼氣礦井，采區傾角23°～28°，采區內分4個區段，區段斜長平均為42m，工作麵長150m，采區煤層與北走向，南翼的走向長35m,北翼的走向長50m。
2. 采煤方法：
一般采用長壁後退式采煤方法，以炮采為主。
3. 支護方法：
掘進點向上山，石門及全岩巷道，以錨噴為主，工作麵采用木支護。
4. 煤炭運輸係統：
工作麵落煤經溜槽到1T礦車，由電瓶車運至中部車場翻車器翻入煤倉到下部車場裝車，由電機車運到井底車場，再由絞車提到地麵。
5. 采區通風：
新鮮風流由+230副斜井進風——→130運輸大巷——→軌道下山——→采區工作麵——→采區回風巷——→人行上山——→-330回風平峒——→通風機房。
6. 電壓等級及主要設備：
井下中央變電所的配出電壓為6KV，采區主要用電設備采用660V電壓，煤電鑽和照明采用127V電壓，主要設備見采區負荷統計表。
1 采區變電所的變壓器選擇
1.1、采區負荷計算：
根據巷道、生產機械的布置情況，查《煤礦井下供電設計指導書》和《礦井供電》，查找有關技術數據，列出采區電氣設備技術特征如表1-1、表1-2所示。
2.2、變壓器容量計算：
1.+50水平絞車變電所變壓器容量：
ST1 =∑Pe1×Kx×Kc /cosφpj
=111.2×0.4×1/0.6
=74.13KVA
式中：cosφpj ——加權平均功率因素，根據《煤礦井下供電設計指導》P5表1-2
查傾斜炮采工作麵，取cosφpj =0.6;
Kx——需要係數，參見《設指》表1-2，取Kx=0.4;
Kc——采區重合係數，取值參照《教材》P216，分別取Kc1=1,Kc2=0.9;
∑Pe1——由+50水平變電所供電的所有電動機額定容量之和;
∑Pe1=110+1.2=111.2kw
2.-130水平采區變電所變壓器容量:
ST2 =∑Pe2×Kx×Kc/cosφpj
=143.8×0.5×0.9/0.6
=107.848KVA
式中： cosφpj ——加權平均功率因素，根據《煤礦井下供電設計指導》P5表1-2查傾斜炮采工作麵，取cosφpj =0.6;
Kx ——需要係數，參見《設指》表1-2，取Kx=0.4;
∑Pe2 ——由-130水平采區變電所供電的所有電動機額定容量之和;
∑Pe2=(5.5+5.5×2+11+4+8+5.5×2+11+1.2×2+8)×2=143.8kw
2.2、變壓器的型號、容量、台數的確定：
根據Ste>St原則，查《設指》P22表2-2選T1型號為 KSJ2-75/6 變壓器一台，T2選型號為KSJ2-135/6變壓器一台，其技術特征如表1-3所示。
表1-3(變壓器技術數據)
備注：動力變壓器T1選KSJ2-75/6,T2選KSJ2-135/6,上表數據查《設指》
表2-2，表2-3;
2 采區變電所及工作麵配電所位置的確定
2.1、采區變電所位置：
根據采區變電所位置確定原則，采區變電所位置選擇要依靠低壓供電電壓，供電距離，采煤方法，采區巷道布置方式，采煤機械化程度和機械組容量大小等因素確定。
2.2、工作麵配電點的位置：
在工作麵附近巷道中設置控製開關和起動器，由這些裝置構成的整體就是工作麵配電點。它隨工作麵的推進定期移動。
根據掘進配電點至掘進設備的電纜長度，設立：
P1配電點：+50中央變電所——﹥人行下山——﹥-130采區變電所——﹥
+50水平絞車峒室;
P2配電點：-130采區變電所——﹥-130水平中間運輸巷掘進配電點;
P3配電點：-130采區變電所——﹥-150水平運輸巷掘進配電點;
P4配電點：-130采區變電所——﹥-130米水平采區配電點;
P5配電點：-130采區變電所——﹥-160米水平采區配電點;
3 采區供電電纜的確定
3.1、擬定原則：
采區供電電纜是根據采區機械設備配置圖擬定，應符合安全、經濟、操作靈活、係統簡單、保護完善、便於檢修等項要求。
原則如下：
1) 保證供電可靠，力求減少使用開關、起動器、使用電纜的數量應最少。
原則上一台起動器控製一台設備。
2) 采區變電所動力變壓器多於一台時，應合理分配變壓器負荷，通常一台變壓器擔負一個工作麵用電設備。
3) 變壓器最好不並聯運行。
4) 采煤機宜采用單獨電纜供電，工作麵配電點到各用電設備宜采用輻射式供電上山及順槽輸送機宜采用幹線式供電。
5) 配電點起動器在三台以下，一般不設配電點進線自動饋電開關。
6) 工作麵配電點最大容量電動機用的起動器應靠近配電點進線，以減少起動器間連接電纜的截麵。
7) 供電係統盡量減少回頭供電。
8) 低沼氣礦井、掘進工作麵與回采工作麵的電氣設備應分開供電，局部扇風機實行風電沼氣閉鎖，沼氣噴出區域、高壓沼氣礦井、煤與沼氣突出礦井中，所有掘進工作麵的局扇機械裝設三專(專用變壓器、專用開關、專用線路)二閉鎖設施即風、電、沼氣閉鎖。
3.2、按照采區供電係統的擬定原則確定供電係統圖
采區變電所供電係統擬定圖如圖1所示。
4 采區低壓電纜的選擇
4.1、電纜長度的確定：
根據采區平麵布置圖和采區剖麵圖可知：人行上山傾角為25°。
以計算上山絞車的電纜長度為例：
從剖麵圖可知+50中央變電所到+50水平上山絞車硐室的距離為280m。
考慮實際施工電纜垂度，取其長度為理論長度的1.05倍，則實際長度為：
Ls=L×1.05=294m，取300 m.
同理 其他電纜長度亦可計算出來
如圖2、圖3所示。
4.2、電纜型號的確定：
礦用電纜型號應符合《煤礦安全01manbetx 》規定，電鑽用UZ型，上山絞車用ZQP20型，裝岩機和回柱絞車用UP型，固定支線電纜和移動支線均采用U型。
4.3、電纜選擇原則：
1)、在正常工作時電纜芯線的實際溫升不得超過絕緣所允許的溫升，否則電纜將因過熱而縮短其使用壽命或迅速損壞。橡套電纜允許溫升是65°，鎧裝電纜允許溫升是80°，電纜芯線的時間溫升決定它所流過的負荷電流，因此，為保證電纜的正常運行，必須保證實際流過電纜的最大長時工作電流不得超過它所允許的負荷電流。
2)、正常運行時，電纜網路的實際電壓損失必須不大於網路所允許的電壓損失。為保證電動機的正常運行，其端電壓不得低於額定電壓的95%，否則電動機等電氣設備將因電壓過低而燒毀。所以被選定的電纜必須保證其電壓損失不超過允許值。
3)、距離電源最遠，容量最大的電動機起動時，因起動電流過大而造成電壓損失也最大。因此，必須校驗大容量電動機起動大，是否能保證其他用電設備所必須的最低電壓。即進行起動條件校驗。
4)、電纜的機械強度應滿足要求，特別是對移動設備供電的電纜。采區常移動的橡套電纜支線的截麵選擇一般按機械強度要求的最小截麵選取時即可，不必進行其他項目的校驗。對於幹線電纜，則必須首先按允許電流及起動條件進行校驗。
5)、對於低壓電纜，由於低壓網路短路電流較小，按上述方法選擇的電纜截麵的熱穩定性均能滿足其要求，因此可不必再進行短路時的熱穩定校驗。
4.4、低壓電纜截麵的選擇：
1.移動支線電纜截麵
采區常移動的電纜支線的截麵選擇時考慮有足夠的機械強度,根據經驗按《設指》表2-23初選支線電纜截麵即可.具體如圖2所示。
2.幹線電纜截麵的選擇：
由於幹線線路長,電流大,電壓損失是主要矛盾,所以幹線電纜截麵按電壓損失計算。
采區變電所供電擬定圖如圖2所示。
(1) -130水平岩巷掘進配電點
根據△UZ值的取值原則,選取配電點中線路最長,容量最大的支線來計算。
1) .根據表2-23,11KW耙鬥裝岩機初選電纜為U-1000 3×16+1×6 100m,用負荷矩電壓損失計算支線電纜電壓損失：
△UZ% = Kf×∑Pe×LZ×K%
=1×11×100×10-3×0.327
=0.36
式中： △UZ%——支線電纜中電壓損失百分比;
Kf——負荷係數,取Kf=1;
∑Pe——電動機額定功率,KW;
LZ——支線電纜實際長度,KM;
K%——千瓦公裏負荷電壓損失百分數, 查《設指》表2-28,取K%=0.327
△ UZ =△UZ%×Ue/100
=0.036×660/100
=2.4V
式中： △UZ——支線電纜中電壓損失,V;
2) .變壓器電壓損失為：
△UB% =β×(Ur%×cosφpj+Ux%×sinφpj)
= 0.80×(2.27×0.6+3.88×0.8)
=3.57
式中： △UB%——變壓器電壓損失百分比;
β——變壓器的負荷係數, β=Stj1/Se=107.848/135=0.80;
Se——變壓器額定容量,KVA;
Stj1——變壓器二次側實際負荷容量之和,KVA. Stj1=107.848 KVA;
Se——變壓器額定容量,KVA;
Ur%——變壓器額定負荷時電阻壓降百分數, 查《設指》表2-2,取Ur%=2.27;
Ux%——變壓器額定負荷時電抗壓降百分數, 查《設指》表2-2,取Ur%=3.88;
cosφpj——加權平均功率因數, 查《設指》表1-2,取cosφpj =0.6,
sinφpj=0.8;
△UB =△UB%×Ue/100=3.57×660/100=23.56V
3) .幹線電纜允許電壓損失為:
△Ugy =△UY-△UZ-△UB
=63-2.4-23.56
=37.04V
式中：△Ugy——幹線電纜中允許電壓損失,V;
△UY——允許電壓損失,V, 查《設指》表2-33, Ue=660V時, △UY=63V;
△UZ——支線電纜中電壓損失,V;
△UB——變壓器中電壓損失,V;
4) .幹線電纜截麵確定
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×34×0.6/(660×42.5×37.04×0.8)
=17mm2
式中： Agy——幹線電纜截麵積, mm2;
∑Pe——幹線電纜所帶負荷額定功率之和,KW, ∑Pe=5.5×2+11+4+8=34KW;
Lgy——幹線電纜實際長度,Km;
r——電纜導體芯線的電導率, m/(Ω·mm2)取r=42.5Ω·mm2;
∑Pe——允許電壓損失,V, 查《設指》表2-33, Ue=660V時, △UY=63V;
△Ugy——幹線電纜中最大允許電壓損失,V;
ηpj——加權平均效率,V,取ηpj=0.8;
根據計算選擇幹線電纜為U-1000 3×25 +1×10 600m
(2)-130水平向采區配電點的幹線電纜：
1) .支線電纜電壓損失：
△UZ% = Kf×∑Pe×LZ×K%
=1×11×150×10-3×0.327
=0.54
△UZ =△UZ%×Ue/100
=0.054×660/100
=3.564V
2) .幹線電纜允許電壓損失為：
△Ugy =△UY-△UZ-△UB
=63-3.564-23.56
=35.876V
3) .幹線電纜截麵確定：
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×32.4×0.7/(660×42.5×35.876×0.8)
=19.7mm2
式中：∑Pe——幹線電纜所帶負荷額定功率之和,KW,
∑Pe=5.5×2+11+1.2×2+8=32.4KW;
根據計算選擇幹線電纜為U-1000 3×25+1×10 700m
(3) +50絞車房供電計算圖如圖3 所示。
向110KW絞車供電的電纜截麵的選擇：
根據所選用KSJ 2-75/6 型變壓器, 查《設指》表2-2得, Ur%=2.5,Ux%=3.74;
變壓器的電壓損失為：
△UT%=(ST/Se)×(Ur%×cosφpj+Ux%×sinφpj)
=(74.13/75)×(2.5×0.6+3.74×0.8)
=4.44
△UT =△UT%×U2e/100
=4.44×400/100
=17.76V
支線電纜允許電壓損失：
△Ugy=△UY-△UB=39-17.76=21.24V
支線電纜截麵確定：
Agy = Kx×∑Pe×Lgy/(Ue×r×△Ugy×ηpj)
=0.7×110×0.08/(380×42.5×21.24×0.8)
=10.5mm2
根據計算選用ZQP20-1000 3×25 80m 型電纜.
4.5、采區電纜熱穩定校驗
按起動條件校驗電纜截麵：
11KW提升絞車是較大負荷起動，也是采區中容量最大、供電距離較遠的用電設備，選擇的電纜截麵需要按起動條件進行校驗。
1) 電動機最小起動電壓：
=457.26V
式中: Ue ——電動機額定電壓,V;
KQ ——電動機最小允許起動轉矩MQmin 與額定轉矩Me之比值. 查《設指》表2-38,取KQ=1.2;
aQ——電動機額定電壓下的起動轉矩MeQ與額定轉矩Me之比值,由電動機技術數據表查得,礦用隔爆電動機aQ= 2.5。
2) . 起動時工作機械支路電纜中的電壓損失：
△UZQ=(×IQ×LZ×cosφQ×103)/(r×AZ)
=(×60.3×0.55×103)/(42.5×25)
=54V
式中: r ——支線電纜芯線導體的電導率,m/(Ω·mm2);
LZ——支線電纜實際長度.KM;
IQ——電動機實際起動電流,A;
IQ=IeQ×UQmin/Ue=87×457.26/660=60.3A;
式中: IeQ ——電動機在額定電壓下的起動電流,A;
UQmin ——電動機最小起動電流,V;查表1-1,取UQmin=87V;
Ue ——電動機額定電壓,V;
AZ ——支線電纜的芯線截麵, mm2;
cosφQ——電動機起動時的功率因數，估取cosφ=0.55,sinφ=0.84
3)、 起動時電纜中的電壓損失：
△UgQ=(×IgQ×LZ×cosφgQ×103)/(r×AZ)
=(×101.1×700×0.57)/(42.5×25)
=65V
式中: r ——幹線電纜芯線導體的電導率,m/(Ω·mm2);
LZ ——幹線電纜實際長度,Km;
AZ——支線電纜的芯線截麵, mm2;
IgQ——幹線電纜中實際實際起動電流,A;
IgQ=
=
=101.1A
中: ∑Ii——其餘電動機正常工作電流，A;
∑Ii =∑Pe/(×Ue×ηpj×cosφpj)
=(22×103)/(×660×0.79×0.6)
=40.6A
cosφgQ——幹線電纜在起動條件下的功率因數,
cosφgQ =(IQ×cosφQ+∑Ii×cosφpj)/IgQ
=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1
=0.57
4) . 起動時變壓器的電壓損失：
△UBQ% = (IBQ/IBe)×( Ur% ×cosφBQ+Ux%×sinφBQ )
=(101.1/113)×(2.27×0.57+3.88×0.82)
=4.004
UBQ =△UBQ%×UBe/100
=690×4.004/100
=27.63V
式中: IBQ——起動時變壓器的負荷電流,A;
IBe ——變壓器負荷額定電流,A;
UBe——變壓器負荷側額定電壓,V;
cosφBQ——起動時變壓器負荷功率因數;
cosφBQ =(IQ×cosφQ+∑Ii×cosφpj)/IgQ
=(60.3×0.55+40.6×0.6)/101.1
=0.57
5) . 起動狀態下供電係統中總的電壓損失：
∑△UQ =△UZQ + △UgQ + △UBQ
=54+65+27.63
=146.63V
6) .檢驗條件：
U2e-∑△UQ =690-146.63=543.37V>457.26V
又因為543.5V相對於額定電壓的百分數為543.5/660×100%=82.3%，超過磁力起動器吸合線圈要求的電壓。所以檢驗結果可以認為選用25mm2的橡套電纜滿足了起動條件。
5 采區高壓電纜的選擇
5.1、選擇原則：
1、按經濟電流密度計算選定電纜截麵，對於輸送容量較大，年最大負荷利用的小時數較高的高壓電纜尤其應按經濟電流密度對其截麵進行計算。
2、按最大持續負荷電流校驗電纜截麵，如果向單台設備供電時，則可按設備的額定電流校驗電纜截麵。
3、按係統最大運行方式時發生的三相短路電流校驗電纜的熱穩定性，一般在電纜首端選定短路點。井下主變電所饋出線的最小截麵，如果采用的鋁芯電纜時，應該不小於50mm2 。
4、按正常負荷及有一條井下電纜發生故障時，分別校驗電纜的電纜的電壓損失。
5、固定敷設的高壓電纜型號按以下原則確定：
1) 在立井井筒或傾角45°及其以上的井筒內，應采用鋼絲鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼絲鎧裝交聯聚乙烯絕緣電纜，鋼絲鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼絲鎧裝鉛包紙絕緣電纜。
2) 在水平巷道或傾角45°以下的井巷內，采用鋼帶鎧裝不滴流鉛包紙絕緣電纜，鋼帶鎧裝聚氯乙稀絕緣電纜或鋼帶鎧裝鉛包紙絕緣電纜。
3) 在進風斜井，井底車場及其附近，主變電所至采區變電所之間的電纜，可以采用鉛芯電纜，其它地點必須采用銅芯電纜。
6、移動變電站應采用監視型屏蔽橡膠電纜。
5.2、選擇步驟：
1、按經濟電流密度選擇電纜截麵:
A1 =In/nJ
=7.2/1×1.73
=4.2mm2
式中： A——電纜的計算截麵, mm2;
In——電纜中正常負荷時持續電流，In=SB1/(×Ue) =74.13/( ×6) =7.2A;
n——同時工作的電纜根數，n=1;
J——經濟電流密度，A/mm2,見《設指》表2-18，取J=1.73Amm2;
A2 =In/nJ
=13.84/1×1.73
=7.92 mm2
式中： In——電纜中正常負荷時持續電流，In=SB2/(×Ue) =143.8/( ×6) =13.84A;
由《設指》表2-9查取電纜型號為：L1：ZLQP20-6000 3×50;
L2：ZLQP20-6000 3×70。
2、校驗方法：
(1)、按持續允許電流校驗電纜截麵：
KIP=(55.875へ167.5)×10A>Ia=7.2A
式中： IP——環境溫度為25度時電纜允許載流量,A由《設指》表2-8查取IP=125;
K——環境溫度不同時載流量的校正係數,由《設指》表2-6查取：
0.447≤K≤1.34;
Ia——持續工作電流, Ia= SB1/(×Ue) =74.13/(×6) =7.2A ;
KIP=(55.875へ167.5)>Ia,符合要求。
(2)電纜短路時的熱穩定條件檢驗電纜截麵,取短路點在電纜首端,取井下主變電所容量為50MVA,則
Id(3) = Sd/(×Up)
=(50×103)/( ×6.3)
=4582.4A
Amin = (Id(3)×)/C
=(4582.4×)/90
=25.46mm2
式中： Amin——電纜最小截麵, mm2;
Id(3)——主變電所母線最大運行方式時的短路電流,A;
tj——短路電流作用假想時間,S;對井下開關取0.25S;
C ——熱穩定係數, 由《設指》表2-10查取C=90;
符合要求。
(3)、按電壓損失校驗電纜截麵：
△U% =KPL/1000
=2.498×111.2×0.3/1000
=0.08%<7%
式中： △U%——電纜電纜中電壓損失的百分數;
K——兆瓦公裏負荷矩電纜中電壓損失百分數, 由《設指》表2-15查取6KV鋁芯電纜兆瓦公裏負荷矩電纜中電壓損失K=2.498;
PL——電纜輸送的有功功率;
7%——允許電壓損失百分數;
故滿足要求。
因此所選ZLQP20-6000 3×50 的高壓電纜符合要求。
6 采區低壓控製電器的選擇
6.1、電器選擇按照下列一般原則進行：
1)按環境要求，采區一律選用隔爆型或隔爆兼本質安全型電器。
2)按電器額定參數選擇
(1) 低壓控製電器的額定電流要大於或等於用電設備的持續工作電流，其額定電壓也應與電網的額定電壓相符合。
(2) 控製電器的分斷能力，電流應不小於通過它的最大三相短路電流。
1) 工作機械對控製的要求選擇
(1) 工作線路總開關和分路開關一般選用自動饋電開關，如DW80型或新係列的DZKD型自動饋電開關。
(2) 不需要遠方控製或經常起動的設備，如照明變壓器，一般選用手動起動器，如QS型等。
(3) 需要遠方控製，程控或頻繁起動的機械，如采煤機、裝岩機、輸送機等一般選用QS83係列，DQBH型磁力起動器或新係列隔爆型磁力起動器等。
(4) 需要經常正、反轉控製的機械，如回柱絞車、調度絞車等，一般選用QC83-80N型或新係列可逆磁力起動器等。
2) 開關電器的保護裝置，要適應電網和工作機械的保護要求：
(1) 變壓器二次的總開關要有過電流和漏電保護。
(2) 變電所內各分路的配出開關及各配電點的進線開關要有過電流保護。
(3) 大型采掘機械，如采煤機組、掘進機組等需要短路保護、過負荷保護，有條件的增設漏電閉鎖保護。
(4) 一般小型機械，如電鑽、局扇、回柱絞車及小功率輸送機等需要有短路保護和斷相保護。
3) 開關電器接線口的數目要滿足回路和控製回路接線的要求，其內徑應與電纜外徑相適應。
6.2、據已選定的電纜截麵、長度來選擇開關、起動器容量及整定計算：
1、計算開關的工作電流Ig(以110KW的上山絞車的控製開關為例) Ig =(Kf×Pe×103)/(×Ue×cosφe×ηe)
=(0.8×110×103)/(×660×0.86×0.93)
=167.17A
其餘開關的工作電流如表6-1所示。
2、開關的選擇結果：
根據Ig、Ue查P88表2-63《設指》選110KW上山絞車的控製開關選KBZ-200A饋電開關一台。
11KW的裝岩機控製開關的選擇：
Ig=(Kf×Pe×103)/(×Ue×cosφe×ηe)
=(0.8×11×103)/(×660×0.82×0.84)
=11.18A
根據Ig、Ue查《設指》P88表2-65選QBZ-80型起動器一台。
1.2KW電鑽控製開關的選擇：
S =Pe/cosφe
=1.2/0.79
=1.52KVA
根據S
表6-1 (供電係統中各開關的選擇和整定值)
7 低壓保護裝置的選擇和整定
7.1、低壓電網短路保護裝置整定細則規定：
饋出線的電源端均需加裝短路保護裝置，使用饋電自動開關時，采用過電流繼電器;使用手動開關時，采用熔斷器，使用磁力起動器時，此阿用限流熱繼電器或熔斷器，對這些保護裝置的選擇與整定要求如下：
1、選擇性好：保護裝置動作時，保證切除故障部分的電路，其他部分仍能正確工作。
2、動作可靠：電動機起動或正常運轉時，保護裝置不能誤動作。當電動機或線路發生短路時，保護裝置可靠動作。
3、動作迅速：保護範圍內發生短路時，保護裝置迅速動作，切斷被保護的電路，防止02manbetx.com 蔓延，減少故障電流對設備的破壞。
4、動作靈敏：在保護範圍內發生最小兩相短路時，保護裝置可靠動作。
7.2、保護裝置的整定與校驗：
⒈過流繼電器的整定原則：過電流保護裝置的動作電流應按最大工作電流整定，在最遠點發生兩相短路時保護裝置應有足夠的靈敏度。
⒉熔斷器熔體額定電流選擇的原則是：流過熔體的電流為正常工作電流及尖峰工作電流(電動機的起動電流)時，熔體不熔斷;而通過短路電流時，即使是最小的兩相短路電流也要及時熔斷。
㈠、保護裝置的整定
⑴、以1#饋電開關(KBZ-200)的整定為例：
熔斷整定：
IN。F =IQe+∑Ie
=75.9+(1.15×5.5×2+5.5×4+11×3+12×2+10.4×2)
=238.86A
式中：IQe——被保護幹線中最大一台電動機的額定起動電流IQe =6Ie;
Ie——電動機的額定電流Ie=1.15 Pe;
∑Ie——其餘電動機的額定電流之和，A;
⑵、以9#耙矸機開關(QBZ810-60)的整定為例：
① 熔斷整定：I2=6 Ie/2=6×11×1.15/2=37.95A 取I2=40A;
② 熱繼電器的整定：Ir=6Ie=1.15×Pe=1.15×11=12.65A 取Ir=15A;
⑶、以16#電鑽變壓器熔體額定電流即(BZ80-2.5/0.66)的整定為例：
IN。F =(1.2～1.4)×{IQe /(1.8～2.5)+εIe｝/KB
=1.2×{6×1.15×1.2/2｝+1.2｝/4.96
=1.3A
式中：KB----變壓比;
其它開關整定情況如表6-1所示。
㈡.按短路電流校驗：
進行兩相短路電流計算時,要考慮係統電抗和高壓電纜電抗。
⑴、係統電抗：
每相係統電抗為:
XS =UZe2/Sd
=0.692/50
=0.0095Ω
式中： XS——折合至變壓器二次側的係統電抗, Ω/相;
UZe2——變壓器二次側額定電壓,KV;
Sd——電源一次側母線上的短路容量,MVA, Sd=50 MVA;
(2) 高壓電纜的阻抗值：
ZLQP20-6000 3×50 1000m查表2-52,折算到690V每公裏0.0064Ω/相
R = R0×L/K2
=0.0064×1
=0.0064Ω
X =X0×L/K2
=0.08×1/9.12
=0.0014Ω
式中： R——高壓電纜每相電阻, Ω;
X——高壓電纜每相電抗, Ω;
R0——高壓電纜每相每公裏電阻, Ω;
X0——高壓電纜每相每公裏電抗, Ω.6~10KV三芯電纜的電抗平均值為：
X0=0.08Ω/ Km
L——高壓電纜長度,Km;
K=U1/U2——變壓比,即變壓器一次側線路的平均電壓U1對二次側線路的平均電壓U2的比值,查表2-51,K=9.1;
(3) 變壓器電阻及電抗值:
RBr=PdU22e/SBe=3070×0.692/135=0.0802Ω
XBr=10UxU22e /SBe=10×3.88×0.692/135=0.137Ω
式中： RBr 、XBr——分別表示變壓器的電阻值和電抗值, Ω;
Ux——變壓器繞組阻抗壓降百分值, Ω,查表2-2,取Ux=3.88Ω;
U2e——變壓器二次側額定電壓, KV, U2e=0.69 KV;
SBe——變壓器二次側額定容量, KVA. SBe=135 KVA;
(4) 短路電流計算
以D2點為例,查表2-53,U-1000 3×50 20m的
R0 =0.38Ω/Km， X0=0.081Ω/Km
R= R0×L×1.18=0.38×0.02×1.18=0.009Ω
X= X0×L=0.081×0.02=0.002Ω
電纜U-1000 3×25 700m 的R0=0.732Ω， X0=0.088Ω
R= R0×L×1.18=0.732×0.7×1.18=0.605Ω
X= X0×L=0.088×0.7=0.062Ω
計算D2一相總電阻和總電抗值：
∑R= 0.0064+0.0802+0.009+0.605=0.7Ω
∑X= 0.0095+0.0014+0.137+0.002+0.062=0.212Ω
短路電流為：
8.3、高壓配電箱的整定和靈敏度的校驗：
1、T1的整定
Idz =(1.2～1.4) ×(IQD +∑Ie)/(KT×Ki)
=[1.3×(660+2.4)]/(9.1×10)
=9.46A
查《設指》表2-83，取Idz′=11A;
式中： Ki——電流互感器的變流比，Ki=50/5=10;
1.2～1.4——可靠係數;
KT——變壓比，KT=6300/690=9.1。
靈敏度校驗：
Id(2)= 2299A
Km = Id(2)/(KT×Ki×Idz′)
=2299/(9.1×10×11)
=2.30>1.5
∴ 符合要求。
2、T2的整定
Idz=(1.2～1.4) ×(IQD +∑Ie)/(KT×Ki)
=[1.3×(37.95+49.2)]/(9.1 ×10)
=1.25A
查《設指》表2-83，取Idz′=5A
靈敏度校驗：
Id(2)= 3750A
Km = Id(2)/(KT×Ki×Idz′)
=3750/(9.1×10×5)
=8.24>1.5
∴ 符合要求。
9 井下漏電保護裝置的選擇
9.1、井下漏電保護裝置的作用：
1、工作電表經常監視電網的絕緣電阻，以便進行預防性維修。
2、接地絕緣電阻降低到危險值或人觸及一相導體，或電網一相接地時，能很快的使自動開關跳閘，切斷電源，防止觸電或漏電02manbetx.com 。
3、當人觸及電網一相時，可以補償人身的電容電流，從而減少通過人體的電流，降低觸電危險性。當電網一相接地時，也可以減少接地故障電流，防止瓦斯、煤層爆炸。
9.2、井下漏電保護裝置的要求：
1、當電網真的發生可能引起危險的漏電故障時，必須立即將故障電網(或支路)的電源切除，以防止02manbetx.com 範圍的擴大。 2、漏電保護與過電流保護、過電壓保護一樣，都屬於繼電保護的範圍，所以它應該滿足全麵、安全、可靠、動作靈敏及具有選擇性等基本要求。 3、無論電氣設備或電網處於什麼狀態(例如開關合閘前和合閘後，或合閘過程中)，當發生漏電時應能起相應的保護作用，或者是切斷電源，或是閉鎖送電開關，使之不能對已經漏電的設備和線路送電。
9.3、井下檢漏保護裝置的整定：
檢漏繼電器動作電阻值，是根據保護人身觸電的安全確定的。人觸電安全電流規定為30mA，在不考慮電網電容情況下，通過人體的電流根據下式計算，即
In=3Uq/3Rn+r
在給定電網電壓下，人體電流30mA計算，則可確定出允許的電網最低對地絕緣電阻值rmin，以井下660V電網為例計算如下：
rmin=(3 ×UQ/In)-3×Rn
=[(3 ×660/)/30 ×103]-3 ×1000
=35000Ω
計算檢漏繼電器的動作電阻值Rdz時，應考慮三相電網對地絕緣電阻值時並聯通路，其整定值為：
Rdz= rmin/3
=35000/3
=11700Ω
井下低壓電網的最低允許對地電阻值及簡漏繼電器的動作值如表9-1所示。
表9-1(對地電阻值及簡漏繼電器的動作值)
電壓(V)每相允許最低電阻值(KΩ)動作電阻計算值(KΩ)動作電阻整定值(KΩ)漏電閉鎖動作電阻值(KΩ)
1274.31.431.1
38010.23.43.57
6603511.71122
114063212040
保護660V電網：
單相接地漏電電阻：RZ(單)=11 KΩ
兩相接地漏電電阻：RZ(兩)=22 KΩ
三相接地漏電電阻：RZ(三)=33 KΩ
10 井下保護接地係統
井下接地係統是由主接地極、局部接地極、接地母線、接地導線和接地引線等組成。
所謂保護接地，就是用導體將電氣設備正常不帶電的金屬部分與接地體連接起來，它是預防人體觸電的一項重要措施。
若沒有保護接地，一旦電氣設備內部絕緣損壞而使一相帶電體與外殼相碰時，人若觸及帶電金屬外殼，則其它兩相對地電容電流全部流過人體，造成人身觸電02manbetx.com 。
有了保護接地，人體觸及帶電外殼時，電容電流通過的路徑是接地裝置和人體形成的並聯電路，達到分流作用，使流過人體的電流大大減小。
井下各種電氣設備雖然都裝了單獨接地體，但當人體觸及帶電外殼時，並不能消除觸電的危險。為防止不同的電氣設備的不同相同時碰殼所帶來的危險，就必須采取共同接地線，不同相同時接地時會在共同的接地線上形成較大的短路電流 ，使短路保護可靠動作，切斷電源。
《煤礦安全01manbetx 》規定：礦井總接地網要定期測定，井下接地裝置的總接地電阻不得大於2Ω。
煤礦井下的共同接地線是利用鎧裝電纜的金屬鋼帶和橡套電纜的接地芯線，把井下所有接地裝置的和移動設備的外殼連接起來後，再與水倉中的主接地極相連，構成井下總接地網。
設計總結
本設計方案符合《煤礦安全規程》，《煤礦工業設計規範》，根據豐海煤礦309采區現場的實際情況，本著一切從實際出發，應用理論知識指導實踐的原則，對采區供電係統進行設計。本設計分為三大部分，第一部分為原始資料，第二部分為設計過程，第三部分為參考資料，設計中著重闡述了采區供電係統中各電氣設備的設計過程，如變壓器、高壓配電箱、綜合保護和開關、電纜的選擇方法，並對其進行整定和校驗。設計中詳細敘述了電纜及設備的選擇原則和井下供電係統應采取何種保護及其重要性，通俗易懂。在設計過程中，考慮到多方麵因數，選用新型產品，應用新技術，充分滿足供電的可靠性、安全性、經濟性及技術合理性，此設計得到礦裏機電副礦長和機電股長的肯定,具有一定的實用價值。
通過設計讓我對礦山供電係統有了更加深入的了解，讓我學會應用煤礦供電理論知識具體解決井下供電的技術問題，讓我能熟練的查閱技術資料和各種文獻，培養了設備的負荷計算、選型及繪圖能力，掌握了采區的設計步驟及采區設備的選型、整定及校驗，掌握了井下的技術經濟政策及礦井安全的基本知識，讓我增強了事業心和責任感，樹立了為煤炭事業服務的專業思想，對我以後走向工作崗位，有很大的幫助，今後還要掌握更多更好更全麵的礦山專業知識，才能更好的為礦山服務。
致謝語
在做采區供電設計過程中得到學校老師、豐海煤礦的認真指導和大力支持，並提供大量資料和寶貴意見，在此對他們表示衷心的感謝。
引用文獻
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4.劉兵編. 礦山供電.北京：中國礦業大學出版社，2001年
5.駱琳編.煤礦01manbetx .北京：國家安全監察局，2011
