煤礦供電系統(tǒng)項目設(shè)計方案

1 煤礦 供電系統(tǒng) 項目設(shè)計方案 1 緒論 本設(shè)計 為了保證 鹽池縣四股泉煤礦 供電質(zhì)量，保證供電系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，不但要求監(jiān)測監(jiān)控和保護(hù)效果要好，而且重要的一點要求在 四股泉煤礦 的供電設(shè)計中嚴(yán)格遵守國家煤礦設(shè)計的有關(guān)規(guī)定，保證其供電的可靠性和安全性，盡量避免和減少因系統(tǒng)供電和設(shè)備保護(hù)問題給煤礦帶來的不安全因素。 股泉煤礦 基本情況簡介 通位置 1、 位置 四股泉煤礦位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市東南部，行政區(qū)劃隸屬鹽池縣惠安堡鎮(zhèn)管轄，具體位置在萌城以東，北至賀陡溝，南抵新建隊到甘肅省界，東 至南河隊，西至四股泉村。地理極值坐標(biāo)：東經(jīng) 1064200 1064515，北緯 370730 371230，南北長約 西寬約 積約 2、 交通 四股泉煤礦北距惠安堡鎮(zhèn) 42側(cè)有 路穿過，北部有鹽興公路和惠安堡至大水坑公路和在建的太中銀鐵路通過，北至吳忠市、靈武市、銀川市，往南到甘肅環(huán)縣、慶陽，東至鹽池、定邊，西至紅寺堡、中寧縣均有公路相通，由 道與萌 (城 )石 (板溝 )一般公路相通，并從煤礦中部通過，交通便利。 形、地勢 1、 地形地貌 四股泉煤礦位于青龍山和萌城石梁所狹持的惠安堡復(fù)向斜構(gòu)造盆地中，盆地內(nèi)由古近系 第四系砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂質(zhì)黃土組成的殘山丘陵與洼地相間排列，地形波浪起伏。王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 2 丘陵多呈長塬形，長軸呈北西方向展布，丘間洼地展布方向與之相同，地形東南高，西北低，海拔最高為 低為 對高差 育的溝谷主要有煙泉溝、沙坡子溝、羊糞溝、苦水河等，呈 “ ”或 “ ”形，一般寬 5深 3等，呈蛇曲狀向北西 北延伸，匯集于北部的苦水河中。丘陵區(qū)植被不發(fā)育，主要 生長有駱駝刺、芨芨草、沙蒿、老瓜頭、甘草等，另外還有人工種植的擰條、刺槐、杏樹等。 股泉煤礦原始情況 寧夏回族自治區(qū)發(fā)展改革委對鹽池縣四股泉礦區(qū)總體規(guī)劃的批一號井井田境界北以 勘探線為界，南以省為界，東以煤層隱伏露頭線為界，西以 500m 煤層底板等高線為界，南北走向長約 5西傾斜寬 田面積 12 本次設(shè)計主要針對四股泉 煤礦進(jìn)行設(shè)計， 位于礦井工業(yè)場地東南面 15110設(shè)兩臺 31500 110/35/10峰負(fù)荷 20000110 350 位于礦井工業(yè)場地東北面 20 110設(shè)兩臺 20000110/35/10峰負(fù)荷 15000 110 350 位于礦井工業(yè)場地西南面 8礦區(qū)發(fā)展規(guī)劃擬建的北王中 110設(shè)兩臺 20000110/35/10 110 350 礦井地面工業(yè)場地設(shè)一座 35電站，其兩回 35源均引自 擬建的北 王中 110 35線，供電電源十分可靠。 面用電負(fù)荷統(tǒng)計 地面用電負(fù)荷主要包括主副井 提升機、扇風(fēng)機等一級地面用電負(fù)荷，此外還 包括 機修車間、室內(nèi)照明、工業(yè)場地照明和其它的一些常規(guī)負(fù)荷，這些負(fù)荷構(gòu)成了 四股泉 煤礦的地面用電系統(tǒng)。 四股泉 煤礦 設(shè)計地面用電負(fù)荷統(tǒng)計如表 1示。 表 1面用電負(fù)荷統(tǒng)計表 序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 容量（單臺）（ 電壓（ V） 1 提升機 0X 2 280 380 3 2 扇風(fēng)機 (1 臺備用 ) 160 380 3 機修車間 20 380 4 室內(nèi)照明 10 220 5 工業(yè)場地照明 10 220 6 其它 50 四股泉煤礦 采區(qū)具體情況如下： 1、該礦為低瓦斯較高涌水量礦井，年產(chǎn)量設(shè)計為 120 萬噸，煤層南北走向， 單斜構(gòu)造，地層傾向西，傾角 16 斜井開拓，井深 120 米；煤質(zhì)中硬、厚度為 ，頂，底板中等穩(wěn)定。 2、井下中央變電所配出電壓為 6出開關(guān)的斷流容量為 500到上山巷道下部的距離 1600 米，采區(qū)主要用電設(shè)備采用 1140V 電壓，煤電鉆和照明采用 127V 電壓。 3、采煤方法為長壁后退式綜采采和普通機采，三班出煤，一班檢修，日產(chǎn)量約 5000噸，本采區(qū)服務(wù)年限為 50 年。其 井下采區(qū) 巷道及設(shè)備布置如圖 1示 ， 井下采區(qū)主要用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計如表 1示 。 圖 1411采區(qū)巷道及設(shè)備布置圖 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 4 說明： 為用電設(shè)備負(fù)荷，其具體設(shè)備如 1411 采區(qū)用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計表 1 1、 2 所示 表 1下采區(qū)用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計表 序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 容量（單臺）（ 電壓（ V） 1 采煤機 300 1140 2 機 采面運輸機 22+22 1140 3 下順槽運輸機 40 660 4 炮采面運輸機 22 660 5 順槽皮帶機 30 660 6 上山皮帶機 30+30 660 7 上山絞車 55 660 8 煤電鉆 12 127 9 掘進(jìn)巷局扇 11 660 10 調(diào)度絞車 60 11 回柱絞車 17 660 12 掘進(jìn)皮帶機 30 660 13 運輸巷皮帶機 30+30 660 14 水泵 3 90+90+30 660 5 2 四股泉 煤礦供電設(shè)計方案及論證 四股泉 煤礦 供電系統(tǒng)設(shè)計包括井上和井下兩個部分，下面對其供電方案進(jìn)行選擇和論證。 股泉 煤礦總體設(shè)計方案 本設(shè)計進(jìn)線為 35面變電所設(shè)置在電源進(jìn)線方向的工業(yè)廣場的邊緣。將 10壓電能經(jīng)過敷設(shè)在副井筒中的電纜送到井下中央變電所，再由井下中央變電所通過電纜 將6能送到井下各用電設(shè)備 ， 在井底車場附近設(shè)置井下中央變電所。 考慮可實現(xiàn)不間斷供電，地面變電所用兩路 35線電源，經(jīng)變壓器降壓后的 10配電裝置再經(jīng)變壓器變壓后向地面各個用戶如提升、通風(fēng)、機修、照明等用電設(shè)備供電。對一類用戶分別接在兩段母線上形成雙回路供電。 井下供電，是由地面變電所經(jīng)副井筒中的高壓電纜，將 10電能送到井下中央變電所的母線上，其電源的引線為兩條，當(dāng)一條出故障時，其余的一條電纜能承擔(dān)井下最大涌水量時排水用全部負(fù)荷。為了便于安裝和維護(hù)， 電纜截面一般不超過 120 為了保證供電可靠，地面變電所和井下中央變電所均采用單母線分段，井下主排水泵分別聯(lián)接在變電所母線的兩段上，對井底車場附近硐室和巷道低壓動力設(shè)備和采區(qū) 1140V、127V 用電，經(jīng)電纜供電。 案的可行性論證 3 本設(shè)計方案主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方面來論證設(shè)計方案的可行性?？傮w方面來講，為保證供電的可靠性，變電所從不同的地方引進(jìn)兩條進(jìn)線，設(shè)置兩臺 35變壓器，采用外橋式接線的室外布置配電；從主變壓器出線后的 10，采用單母線分段固定式室內(nèi)高壓配電柜配電，分別對地面 和井下進(jìn)行供電；地面負(fù)荷用電利用兩臺變壓器供電，其進(jìn)線分別引自 10單母分段的兩個部分，經(jīng)地面變壓器配出 采用低壓配電屏配電后，直接將配出電能供給地面 380V 和 220V 的用電負(fù)荷；對井下供電設(shè)計，是用兩條王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 6 10纜經(jīng)副井口直接下井，在井下設(shè)置一處中央變電所，經(jīng)配電裝置配電后分接兩臺礦用防爆變壓器供井下用電。 術(shù)方面論證 1、供電可靠性：主變壓器、地面及井下直接供電的各變壓器，均采用雙線兩臺變壓器供電。這樣當(dāng)一臺主變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時，另一臺主變壓器能夠保證煤礦負(fù)荷用電，使 生產(chǎn)正常進(jìn)行；當(dāng)供地面用電的一臺變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時，其另一臺變壓器能夠承擔(dān)起煤礦地面用電的一、二級負(fù)荷用電（如主扇風(fēng)機、人員提升機等），不至于引起煤礦事故，導(dǎo)致人員傷亡；當(dāng)供井下用電的一臺變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時，其另一臺井下變壓器能夠承擔(dān)起煤礦井下最大涌水量時，井下排水泵的負(fù)荷，以不至于出現(xiàn)煤礦被淹，設(shè)備被損壞的情況。 2、供電質(zhì)量：設(shè)計采用直接引入 35電方案，有煤礦變電所自身進(jìn)行由高壓到負(fù)荷的配送電和對用電的無功補償，在必要的時候還可以對 35壓器直接進(jìn)行空載調(diào)節(jié)，從而保證了供電質(zhì)量 。 3、運行操作的靈活性：對礦用設(shè)備均設(shè)有單獨的磁力起動器，可以方便的對設(shè)備頻繁操作，并在一組設(shè)備送電端設(shè)置饋電開關(guān)，作為設(shè)備的一級保護(hù)。同時，在設(shè)備之間裝設(shè)閉瑣保護(hù)裝置，增加了設(shè)備運行操作的安全性和靈活性。 4、維護(hù)與檢修：從本設(shè)計的接線方式考慮（第三章、第四章中詳細(xì)介紹），當(dāng)線路出現(xiàn)故障或需要檢修時，可以方便的切除故障或?qū)⒅匾?fù)荷供電切換到其它線路。 濟(jì)方面論證 1、投資：在對主變壓器接線、變電所配電線路接線和有關(guān)設(shè)備的選用上，均考慮了投資費用，在保證供電可靠和安全的情況下，盡量選用投資費 用較低的設(shè)備。 2、年運行費用：包括各種設(shè)備的折舊費、維護(hù)費和電費等。由于設(shè)備的折舊費一般是固定不變的，只有從降低維護(hù)費和電費的角度考慮。本設(shè)計做到了從變電所的位置選址到設(shè)備的保護(hù)裝置，都考慮了能降低維護(hù)費的因素。由于電價是固定的，因此降低電費主要從降低電能損耗方面入手，盡量減少損耗。 3、電能損耗：包括有功損耗和無功損耗。由于輸電線路固定，主要從變壓器、電抗器等耗電設(shè)備考慮電能損耗。在變壓器選擇上盡量接近用電負(fù)荷容量，減小空載運行的損耗；在變電所加設(shè)無功補償器，補償無功功率的損耗。 7 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方面論 證來看，本設(shè)計方案滿足論證要求，故在以后各章節(jié)對 四股泉 煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計中均以本設(shè)計方案為中心進(jìn)行設(shè)計。 3 礦井地面變電所設(shè)計 煤礦地面變電所，從設(shè)計情況看大體分為兩種情況：一種是電源進(jìn)線為 35主變壓器降壓到 10 6，向高壓設(shè)備供電，就是通常所說 35電所；另一種是電源進(jìn)線為 10 6接引到母線上，通過高壓配電裝置，直接向高壓負(fù)荷供電，稱為10 6電所。 本礦地面變電所設(shè)計采用的是第一種方案，即 35電所供電。 面用電負(fù)荷計算 本礦地面用電負(fù)荷統(tǒng)計采用 需用系數(shù)法 5： 1、根據(jù)地面用電負(fù)荷及用電設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中的負(fù)荷等級，為保證當(dāng)一臺變壓器受到損害，而另一臺變壓器能夠保證其煤礦所有一、二級負(fù)荷供電，確定此設(shè)計地面供電采用兩臺變壓器供電。 2、地面負(fù)荷按下式（ 3行計算 KS5 （ 3 式中 所計算的電力負(fù)荷總的視在功率， 參加計算的所有用電設(shè)備（不包括備用）額定功率之和， wm參加計算的所有電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)； 需用系數(shù) 。 其中 wmP . c .c 5 （ 3 3、地面所取的各用電負(fù)荷的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)見下表所示。 4、可以較正確計算出用電功率的設(shè)備 ，如提升機、通風(fēng)機等的電力負(fù)荷，應(yīng)取其計算負(fù)荷。 5、 地面工作面用電設(shè)備的需用系數(shù) 按下式計算： PK m a （ 3 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 8 式中 示容量最大的一臺設(shè)備的額定功率， 地面用電負(fù)荷的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)如 表 3 30 地面用電負(fù)荷的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)表 地面負(fù)荷名稱 需用系數(shù) 均功率因數(shù) 提升機 扇風(fēng)機 PK m a 機修車間 室內(nèi)照明 工業(yè)場地照明 其它 種用電負(fù)荷的 具體計算如下： 1、提升機工作面 )1 1 0( m a xm a x )(1 3 5251 1 0 ,（ 25提升工作面其他用電負(fù)荷） 故： 51 1 m a x 由所選電機的負(fù)荷率知： k V o s 2、扇風(fēng)機工作面 )55( m a xm a x )(651055 （ 10 在扇風(fēng)機工作面的其 它用電負(fù)荷） 故： m a x 由所選電機的負(fù)荷率知： wm=k V 3、機修車間 wm20 9 k V 4、室內(nèi)照明 wm10 kW k V 5、工業(yè)場地照明 wm10 kW k V 6、其它負(fù)荷 wm15 kW k V 7、地面總負(fù)荷計算 )( 21=（ 140+68+197據(jù)此計算容量大小選擇供地面負(fù)荷由高壓側(cè) 10到 電的變壓器容量和臺數(shù)。 要選擇 35供電的電力變壓器，必須知道礦井的所有負(fù)荷 (即地面負(fù)荷和井下負(fù)荷的總和 )，才能確定 35變壓器的選擇 ，此內(nèi)容在第六章詳細(xì)介紹。 面變電所位置選擇 企業(yè)的變配電所擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)接受電能，變 換電壓和分配電能的任務(wù)，是企業(yè)供電的樞紐。變配電所的位置是否合理，直接影響供電系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，對供電系統(tǒng)的質(zhì)量也有很大的影響 。 因此本礦是在符合以下條件下進(jìn)行的所址選擇： 1、接近負(fù)荷中心，這樣可以減小供電距離、電能損耗、電壓損失和節(jié)約有色金屬。 2、不占或少 占 農(nóng)田。 3、便于各級電壓線路的引入和引出。 4、交通運輸方便。 5、具有適宜的地質(zhì)條件，例如避開滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶等；如在煤田上則應(yīng)避免壓煤，躲開采空區(qū)。 6、盡量不設(shè)在空氣污穢地區(qū)，否則應(yīng)采取防污措施或設(shè)在污源的上風(fēng)側(cè)。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 10 7、因本礦位于山區(qū) ，故所址選擇不應(yīng)為積水浸淹，山區(qū)變電所的防洪措施應(yīng)滿足泄洪要求。 8、具有生產(chǎn)和生活用水的可靠水源。 9、適當(dāng)考慮職工生活上的方便。 10、考慮了設(shè)計變電所與鄰近設(shè)施之間的相互影響。 11、所址位置必將影響礦區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，送電線路的規(guī)格與布局，電網(wǎng)損失和投資的大小。 考慮以上因素，將此變電所選在工業(yè)廣場邊緣的上風(fēng)向區(qū)，此處環(huán)境污染小，又能滿足其他方面的要求。 面變電所的主接線 地面變電所起著接受電能，并將電能 (或經(jīng)主變壓器降壓 )再分配給全礦用電設(shè)備的作用。電源進(jìn)線和負(fù)荷出線之間采用什么設(shè)備 和以什么形式進(jìn)行連接，稱接線方式。它與電源進(jìn)線回路數(shù)、電壓等級、距電源遠(yuǎn)近、主變壓器的臺數(shù)等因素有關(guān)。 5主接線 由于本礦供電電壓為 35井終端變電所采用接線方式有如下幾種如圖 3示，現(xiàn)通過比較后選擇主接線形式。 1、外橋接線 外橋接線如圖 3示。 1) 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)少、四個回路只需三臺斷路器。 2) 缺點：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運；橋聯(lián)絡(luò)斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；變壓器側(cè)的斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。 3) 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短、故障率較少的情況。 2、內(nèi)橋接線 內(nèi)橋形接線如圖 3示。它適應(yīng)能力強，運行靈活，操作方便，但所用設(shè)備較多，占地面積大。 3、全橋接線 11 全橋接線如圖 3示。 1) 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)少、四個回路只需三臺斷路器。 2) 缺點：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需兩臺斷路器動作，影響一回線路的暫時停運；橋聯(lián)絡(luò)斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時，線路需 較 長時間停運。 3) 適用范圍：適用于較小容量的變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高的情況。 a 外橋接線 b 內(nèi)橋接線 c 全橋接線 圖 3種橋型接線方式 3 通過比較三種方式的優(yōu)缺點，再結(jié)合四股泉煤礦的實際情況 ， 綜合起來，我這里選擇采用全橋式主接線來完成 35變電所設(shè)計。 0主接線 1、單母線接線 1) 優(yōu)點：接線簡單清晰，操作方便，設(shè)備少，配電裝置的建造費 用低。隔離開關(guān)僅在檢修時作隔離電壓用，不作任何其他操作，便于擴建和采用成套配電裝置。 2) 缺點：不夠靈活可靠，任一元件 (母線及母線隔離開關(guān)等 )故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。引出線回路的斷路器檢修時，該回路要停止供電。 3) 適用范圍：由于單母線接線工作可靠性和靈活性都較差，故這種接線主要用于小容量特別是只有一個電源的變電所中。 2、單母線分段接線 1) 優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要一、二級用戶可以從不同段上引出兩個回路，有兩個電源供電。當(dāng)一段進(jìn)線發(fā)生故障，分段 斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 12 2) 缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在此期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時，架空線路會出現(xiàn)交叉跨越。另外，在擴建時需向兩個方向均衡擴建。 3) 適用范圍：由于單母線分段接線比單母線接線的供電可靠性相靈活性有所提高，所以在 63下的變電所中較廣泛使用這種接線方式。 綜上所述，不論分段或不分段的單母線接線，在檢修任一回路斷路器的全部時間內(nèi)，該回路必須停止工作。這個缺點在某些情況下 特 別突出，因此，對于電壓 為 35以 上的配電裝置，當(dāng)引出線較多時，應(yīng)廣泛采用單母線分段帶旁路母線的接線。 （如圖 3 3、雙母線接線 1) 優(yōu)點 供電可靠：通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只停該回路。 調(diào)度靈活：各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 擴建方便：向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻 分配，不會引起原有回路的停電。 2) 缺點 增加一組母線，每回路就要增加一組母線隔離開關(guān)。 當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，開關(guān)誤操作，需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 3) 適用范圍 當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢復(fù)供 電。母線和母線設(shè)備檢修時，不允許影響對用戶的供電，系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時，采用雙母線接線較合適。 綜上所述， 本設(shè)計中考慮經(jīng)濟(jì)和滿足供電需求的需要。 10線側(cè)采用雙母線的接線方 式。 圖 33 13 4 井下中央變電所設(shè)計 井下中央變電所，是全礦井下的供電中心，接受從地面變電所送來的高壓電能之后，向采區(qū)變電所及主排水泵的電動機供電，通過降壓后供給井底車場附近的低壓動力設(shè)備、照明及電機車的變流設(shè)備等用電。 下電力負(fù)荷計算 井下中央變電所變壓器的容量、臺 數(shù)取決于由該變電所供電的用電設(shè)備負(fù)荷。煤礦井下的機電設(shè)備，由于井下工作條件比較復(fù)雜，使其負(fù)荷變化較大，而且對礦井不同的采煤方法、機械化程度、供電接線方式，其總負(fù)荷也是各不相同的。因此 ，本設(shè)計采用需用系數(shù)法計算井下變電所容量，根據(jù)此容量大小選擇變壓器容量和臺數(shù)。 下負(fù)荷的計算方法 6 1、根據(jù)井下用電設(shè)備布置及用電設(shè)備的單臺容量可大致確定此設(shè)計設(shè)置一個井下變電所（兩臺變壓器）即可。 2、井下采區(qū)負(fù)荷按下式進(jìn)行計算 KS（ 4 式中 S所計算的電力負(fù)荷總的視在功率， 參加計算的所有用電設(shè)備（不包括備用）額定功率之和， wm參加計算的所有電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)； 需用系數(shù) 。 其中 wmP . c .c （ 4 3、井下井底車場等負(fù)荷，可按式（ 4算 ， 其所取的各用電設(shè)備的需用系數(shù)及平均功率因數(shù) 如表 4示。 4、可以較正確計算出用電功率的設(shè)備，如提升機、水泵、空壓機、通風(fēng)機及大型膠帶輸送機等的電力負(fù)荷，應(yīng)取其計算負(fù)荷。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 14 表 4下用電設(shè)備的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)表 11 井下負(fù)荷名稱 需用系數(shù) 均功率因數(shù) 一般機械化工作面 炮采工作面（緩傾斜煤層 ） 掘進(jìn)工作面 輸送機 有主排水設(shè)備 4算 井下負(fù)荷的計算 按井下用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計表 1需用系數(shù)及平均功率因數(shù)如表 4示，具體計算如下： 1、一般機械化工作面 PK m a 00 （ 300+24+7+44） 352.8 wm 、輸送機、絞車 wm（ 120+55+105+60） 340 、炮采工作面（緩傾斜煤層） wm（ 17+6+22） 86.4 、掘進(jìn)工作面 wm（ 48+22+60） 130 o s 15 5、主排水設(shè)備 1， wm90 o s 、 井下總負(fù)荷計算 )co s(（其中 =（ 2+20 下中央變電所位置選擇原則 1、 盡量位于負(fù)荷中心，保證一類負(fù)荷主排水泵電動機的供電，通常將中央變電所洞室與水泵房建在一起； 2、 地質(zhì)條件好，頂、底板穩(wěn)定，無淋水； 3、 變電所要求通風(fēng)良好，運輸方便； 4、 電纜進(jìn)出線方便。 一般井下中央變電所的位置如圖 4示。 圖 4下中央變電所位置 1 1一主井； 2一副井； 3一中央變電所； 4一水泵房 下中央變電所主接線 1、井下中央變電所主接線應(yīng)遵循以下原則 5 常見的主接線原則如下： 1) 高壓電源進(jìn)線與饋出線同時控制； 2）高壓母線用單母線分段，兩段母線之問設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常時母線分列運行； 3) 一類負(fù)荷分別接于兩段母線上，其它高壓負(fù)荷盡量均勻地分配在兩段母線上； 4) 高壓電纜進(jìn)線數(shù)目與母線段數(shù) 相對應(yīng)，并分別接于備段上。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 16 2、井下中央變電所主接線方式 四股泉煤礦 井下中央變電所設(shè)計 ， 10壓電源進(jìn)線為兩條電纜如 圖 4示 ，具有系統(tǒng)簡單、可靠的特點。因為下井電纜為兩條，當(dāng) 條電纜發(fā)生故障時，另一條電纜能夠承擔(dān)井下最大涌水量時的排水負(fù)荷。 圖 4臺變壓器低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)的接線方式（ 1 17 5 短路電流計算 路電流概述 所謂短路，是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)電部分在電氣上被短接時的總稱。 供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障類型比較多，但常見的，而且危害較大的故障就是短路。根據(jù)短接的情況不同，可將短路分為如下圖所示的幾種。 三相短路 兩相短路 小接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路 兩相接地短路 大接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路 圖 5種短路方式 1 任何一種短路都有可能擴大而造成三相短路。因為短路后所產(chǎn)生的電弧，會迅速破壞相間絕緣，而形成三相短路，在電纜網(wǎng)路中更為常見。 由于煤礦供電系統(tǒng) 大都為小接地電流系統(tǒng)，且大都距大發(fā)電廠較遠(yuǎn)，故單相短路電流值一般都小于三相短路電流值，而兩相短路電流值也比三相短路電流值小，因此在本設(shè)計的短路電流計算中，以三相短路電流為重點進(jìn)行計算。 三相短路電流的計算方法 發(fā)生短路故障后，短路回路中將出現(xiàn)很大的短路電流，要比額定電流大幾十倍甚至幾百倍，為了防止發(fā)生短路所造成的危害及限制故障范圍的擴大，需要進(jìn)行一系列的計算及采取措施。以保證供電系統(tǒng)在正?；蚬收系那闆r下，做到安全、可靠又經(jīng)濟(jì)，掌握短路電流的計算方法很重要。 三相短路電流的計算方法 總體有精確計算法和近 似估算法兩種，我這里采用的是近似估算法。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 18 源為無限容量時的短路電流計算 當(dāng)電源為無限容量時，即認(rèn)為在短路過程中，電源的電壓維持不變。也就是說電源的電阻和電抗均為零。但實際上電源的容量和阻抗總有一定數(shù)值，因此，當(dāng)電源的阻抗不超過短路回路總阻抗 (或計算電抗 )的 5一 10時，就可以忽略電源的阻抗。 如果以供電電源為基準(zhǔn)的電抗相對值大于或等于 3，即計算電抗相對值 3 時，可以認(rèn)為短路電流周期分量在整個短路過程中保持不變，也就是短路電流不衰減，其短路電流計算方法與電源為無限容量時的短路電流計算 方法相同。 具體的計算步驟如下： 1、根據(jù)供電系統(tǒng)繪制等值電路圖，一般稱為 “計算系統(tǒng)圖 ”，要求在 圖 上標(biāo)出各元件的參數(shù)，并標(biāo)出各短路點的位置 (短路點應(yīng)根據(jù)計算短路電流的目的決定 )。對較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，還要根據(jù)計算要求依次繪制出簡化的等值圖，在圖上和計算過程中，電抗相對值可直接用編號表示，省略電抗相對值的符號。分子表示某元件電抗的編號，分母為其相對值的大小。 2、確定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，并根據(jù)公式?jīng)Q定基準(zhǔn)電流值。 3、求出系統(tǒng)各元件的相對基準(zhǔn)電抗，并將計算結(jié)果標(biāo)注在等值圖上。 4、按等值圖各元件電抗的連接情況，求出由電源到短路點的總電抗 5、按歐姆定律求短路電流相對值：由于電源是無限容量的，所以電源電壓始終保持恒定，故短路電流相對值 I*可按下式直接求出： I* 1 S*15 式中 I*、 S*分別為短路電流相對值和短路容量相對值。 而且短路后各種時間的短路電流相對值與短路容量相對值都相等，即 I* I* S* S*15 6、求短路容量和短路電流。為了向供電設(shè) 計 提供所需的資料，應(yīng)確定下列幾種短路電流和短路容量 ： A 、求出當(dāng) t 0 時的短路電流 I和短路容量 S； B、求出當(dāng) t 的短路電流 短路容量 C、求出當(dāng) t 時的穩(wěn)定短路電流 I，和穩(wěn)定短路容量 S。 I I I*I b（ S S= I*S b（ （ ; （ 19 （ 源為有限容量時的短路電流計算 電源為有限容量時短路電流的計算方法，與電源為無 限容量的短路電流計算方法的區(qū)別在于：因為當(dāng)電源為有限容量時，電源的阻抗就不能忽略。在短路過程中，由于電流增加很多倍，勢必造成電源端的電壓下降，使短路電流周期分量衰減，從而形成短路后不同時刻的短路電流值不相等，使計算工作更為復(fù)雜。對此情況一般都采用計算曲線（也稱運算曲線）的方法，求得短路電流。 具體計算步驟： 1、根據(jù)已知資料給定的供電系統(tǒng)及各元件的參數(shù)，繪制計算系統(tǒng)圖，標(biāo)出短路點位置，對較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，還要根據(jù)計算的要求依次繪制簡化的等值圖。 2、選取基準(zhǔn)值。 3、分別求得各元件的相對基準(zhǔn)電抗，并將它標(biāo)在等值 圖上。 4、由等值圖逐步地求出各短路點的總電抗 相對 值 5、當(dāng)我們所選的基準(zhǔn)容量與電源（不論分組的或等值的）的總額定容量不相同時，必須將總電抗 相對 值換算成以電源總額定容量為基準(zhǔn)的計算電抗 ， = 6、根據(jù)計算電抗 的數(shù)值，去查與電源相應(yīng)的計算曲線，從中得出不同時間的短路電流 相對 值， I*、 I*。 路電流計算 本設(shè)計供電系統(tǒng)引線一個電源 馬房 3線）為無限大容 量，另一個電源 有回路 1總額定容量為 791在 35線上的短路容量為 275條線路同時送電，兩臺變壓器并聯(lián)運行。 為了使計算方便、迅速，先將等值電路中各元件電抗進(jìn)行編號，把編號的號碼寫在等值圖上。而且在書寫電抗相對值的符號時，均省略相對值 “*”的符號，例如本來應(yīng)為 1號后改為 5X，進(jìn) 步又可省略改寫成5X。 本設(shè)計中的短路計算均按此法表示。 計算過程如下： （ 1） 選取基準(zhǔn)容量 00取短路點所在母線的平均電壓為基準(zhǔn)電壓，如 圖 5示。 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 20 即：計算 短路時，選取 7 計算 短路時，選取 計算 短路時，選取 計算 短路時，選取 （ 2） 計算各元件的電抗相對值： （由于該電源為無限大容量，其電抗很小，這里忽略不計） X2=100/275=3=0121 （ 0X =5導(dǎo)線每公里架空線電抗） 2216=11%100 （ 1% 1250壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)） 0322 （ 0X =0公里下井電纜電抗） 12=23%10010 （ 2%4 為 400壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)） 10=34%10025 （ 3%4 為 160壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)） 21 圖 5路電流計算系統(tǒng)圖 15 圖 5值電路圖 15 （ 3） 求各短路點的回路總阻抗： 1） 的短路回路總阻抗 3= 4=13 的計算電抗： 791/100） =） 的短路回路總阻抗 565 X = 4141413 X = 15+分布系數(shù)： 王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 22 16/ =2= 14= =各支路的轉(zhuǎn)移電抗為： 后求出各支路的計算電抗 第一分支路：由于電源 無限容量的，不必再求計算電抗。 第二分支路：計算電抗 ） 的短路回路總阻抗 : 18+） 的短路回路總阻抗 : 8+） 的短路回路總阻抗 由于此變壓器的進(jìn)線電纜很短，故可忽略不計，此時 18=） 的短路回路總阻抗 : 9+） 的短路回路總阻抗 由于此變壓器的進(jìn)線電纜很短，故可忽略不計，此時 19=算電抗 ） 的短路回路總阻抗 : 10+算電抗 ） 的短路回路總阻抗 : 11+算電抗 0） 的短路回路總阻抗 : 12+算電抗 4） 求各短路點的短路參數(shù) 1） 的短路參數(shù) 電源 1 提供的電源參數(shù) : 11 I 11 3 73100=S S= 11 b=00= 23 = = 電源 2 提供的電源參數(shù) 21=1/算電抗 3) I I 2123 73791=S S= 21 2=91= =短路點 短路參數(shù)，應(yīng)分別為兩個電源提供的數(shù)據(jù)之和 I*I*S*S*1*1*2） 的短路參數(shù) 電源 1 提供的電源參數(shù) 12 I 123 S S= 12 b=00= =電源 2 提供的電源參數(shù) 2=1/算電抗 3) I I 2223 73791=S S= 22 2=91= =短路點 短路參數(shù)，應(yīng)分別為兩個電源提供的數(shù)據(jù)之和 I*I*S*S*2* 2*王娟娟：四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計 24 3） 的短路參數(shù) 由于 為單母分段運行， 有電源 1 提供 的電源，且它是無限大容量 ,不必查曲線表。其短路參數(shù) 3*I*323 S*S*3 b =100=3* 3*4） 的短路參數(shù) 4*I*433 S*S*4 b =00=4*6( 4*5） 的短路參數(shù) 5*I*523 S*S*5 b =00=5* 5*6） 的短路參數(shù) 6*I*643 S*S*6 b =0