煤矿综采工作面供电系统模板

综采工作面供电系统设计

第一节 供电系统设计要求

一、设计内容

1、设计依据

综采工作面巷道布置、巷道尺寸及支护方式；综采工作面地质、通风、排水、运输情况；综采工作面的技术和经济参数；综采工作面的作业制度；综采工作面机械设备性能、数据及布置。

2．设计内容

根据所设计综采工作面设备选型情况，选定移动变电站与各配电点位置；确定变压器容量、型号、台数；拟定综采工作面供电系统图；确定电缆型号、长度和截面；选择高低压开关；做继电保护的整定计算；绘制综采工作面供电系统图；造综采工作面供电设备表。

二、设计要求

设计应符合《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》；设备应选用定型产品并尽量选用新产品和国产设备；设计要保证技术先进、经济合理、安全可靠。

三、供电设计有关规定

1、《煤矿安全规程》中的规定

严禁井下配电变压器中性点直接接地。

井下电气设备的选用，应符合表5—1要求。

表5—1 井下电气设备的选用

井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：

（1）高压，不应超过10000V；

（2）低压，不应超过1140V；

（3）照明、手持电气设备的额定电压和电话和信号装置的额定供电电压，都不应超过127V；

（4）远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。

采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。 (国外采煤工作面供电电压已达5000V)

井下电力网的短路电流，不得超过其控制用的断路器的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。

40kw及以上的电动机，应使用真空电磁起动器控制。

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。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装置，或至少应装设短路保护装置。

低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。 移动变电站必须采用监视型屏蔽橡套电缆。

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．

1140V设备使用的电缆必须用带有分相屏蔽的不延燃橡套电缆；660V的设备应使用带有分相屏蔽的橡套绝缘屏蔽电缆。

照明、通信、信号电缆应采用不延燃橡套电缆。

2、《煤炭工业设计规范》中的规定

综合机械化采煤的采区变（配）电所的高压进出线，宜有专用的开关柜。

3、《煤矿井下供电设计技术规定》中的规定

一般应由两回路供电，并尽量引自不同的变压器母线段。 工作面的电力负荷，可按下式计算：

SKXPe cospj

式中 S——工作面电力负荷视在功率，KVA；

Pe——工作面用电设备额定功率之和，kw；

cospj——工作面电力负荷的平均功率因数，可取0.7；

KX——需用系数，可按下式汁算：

KX0.40.6Pd Pe

Pd——最大一台电动机功率，kW。

四、井下供电系统图例符号

井下供电系统图例符号如表 所示

第二节 供电系统负荷计算

一、供电电压

井下采区变电所的电源，可以由井下主变电所或从地面变电所经风井(或钻孔)供电，一般不设备用电源，送至采区变电所的电源电压为6kV。井下综采工作面配电点的电源来自采区变电所，综采工作面的供电电压可以根据其日产量、单机或双机最大容量与总容量，参照表5—2来选定低压配电电压等级。

表5—2 采区低压配电电压等级及合理使用范围

煤电钻与照明电压一律采用127v。

二、供电系统的拟定原则

(1)力求减少电缆的条数与长度，尽量减少回头供电，电缆截面不超过70 mm2。橡套电缆长度按敷设路径长度乘1.1，铠装电缆长度按敷设路径长度乘1.05。

(2)采煤机宜用单独电缆供电，综采工作面配电点到各用电设备宜用辐射式线路供电，带式输送机可以用干线式线路供电。对多台大容量带式输送机，也可以用辐射式线路供电。

(3)配电点的设置：一般都设置工作面集中配电点。对输送机及其它附属机械．因位置分散也可分别设配电点。

(4)力求减少开关或起动器的使用量，原则上1台起动器控制1台电动机。对采煤机等重要生产机械宜设置备用起动器．即一用一备；对于刮板输送机起动器，宜按二用一备考虑。

(5)配电点起动器在3台以下并联配电时，可以不设置进线用总馈电开关。

(6)移动变电站低压侧已有低压馈电开关，而且保护齐全，可以

不在移动变电站之外再设置低压总馈电开关。

(7)工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点的进线．以减小起动器间连接电缆的截面。

(8)根据供电设备容量，供电系统一般都选用2～3台移动变电站1#移动变电站向带式输送机及其它转运设备供电；2#移动变电站向采煤机、乳化液泵站和喷雾泵供电；3#移动变电站向刮板输送机、转载机等供电。2#、3#移动变电站的负荷可以根据需要适当调换。

综采工作面供电系统如图5——1所示

三、综采工作面供电设备布置及供电系统举例

方案1——大断面单巷布置法 工作面配电点和乳化液泵站等设备布置在可伸缩带式输送机的一侧，随着工作面的推进而移动变配电设备及泵站。这种方案虽然要求巷道加宽一些，开拓量大一些，支护成本高一些。但是供电、供液设备移动很方便，可以缩短低压供电距离，缩短供液管路，减少电缆线路上的电压损失和液压管路上的压力损失；便于变配电设备和供液设备的运行维护，所以是现代综采供电的典型方案，应优先进用。综采工作面设备布置如图5—2图5—3所示。

方案2——小断面双巷布置法 将移动变电站、工作面配电点及泵站都设置在单独的辅助巷道内，每隔一定距离，用联络巷与工作面运输巷连通，通过联络巷与运输巷向工作面配电。

这种方案最适宜于下一个工作面尚未回采，但其回风巷已经开拓完毕，这就可在此回风巷布置上工作面的移动变电站、配电点和泵站设置。

这种方案可使运输巷道断面缩小，支护成本低。适合于双巷掘进的开拓系统，其设备布置如图5—3所示。

方案3——定点布置法

将供电、供液设备安装在离工作面较远的短石门里或硐室里，不随工作而推进而多次移动。这种方案适合于顶板比较破碎、压力较大、巷道维护较困难同时走向长度和工作面长度不太大的综采工作面，它有投资少，维护方便的优点。

其它方案 对于低瓦斯矿井的工作面，配电点、移动变电站和泵站可以设置在回风巷，也可以在进风的运输巷与回风巷各设置一部分。对于放顶煤综采支架后的刮板输送机等设备的配电点与移动变电站，有的设置在回风巷。

四、供电设备的选型原则

1、符合《煤矿安全规程》供电设计规定。

2、各种供电没备的额定电压与所在线路上的额定电压一致；电缆的额定电压应等于或略大于所在线路的额定电压。

3、设备的额定电流或者长时允许负荷电流应等于或略大于工作中所通过的长时负荷电流。

4、开关电器的分断能力应等于或大于所通过的最大三相短路电流。

5、电缆主芯线截面应等于或大于三相短路电流的热稳定截面。

6、综采工作面供电应采用移动变电站。国产矿用隔爆型移动变电站有KSGZY和KBSGZY两种系列。后者为节能新产品。

7、井下照明及电钻用电电压为l27V。

8、BGP5—6系列矿用隔爆型高压真空配电装置有A、B、C、D四

种结构，分别用于：两个电源进线、一个电源进线、仅用于联台使用、仅用于单台使用，其高度都为1190 mm。

9、高压电源电缆应选用监视型双屏蔽橡套电缆，型号为UYPJ—

3.6／6(试制时型号为UGSP)，其芯线为细铜丝绞合而成。

该电缆的额定电压为3.6／6kV，动力芯线为3×95mm2，接地芯线为3×50／3mm2：，监视芯线为3×2．5mm2；型号规格表示为UYPJ—3.6／6—3×96+3×50／3+3×2．5；主要用于6／3．4kV的井下移动变压器及类似设备的电源供给。

10、低压电缆—律采用铜芯橡套软电缆，采煤机和刮板输送机的供电电缆应选用双屏蔽型。

照明应选用500V电压的电缆供电。660V设备应选用1000V电压的电缆供电。1140V的设备应选用l140V电压的电缆供电。

11、低压开关的选用：

（1）断路控制选用隔爆型自动馈电开关。当所控制的线路或设备发生短路或漏电时，能自动切断电源。有手动和电动操作，真空和空气断路之分。可以根据所控制和保护的线路额定电压和长时最大负荷电流进行选择。

（2）隔爆型手动起动器主要作为不需频繁起动和停止的机械或者照明变压器的控制之用。

（3）当三相异步电动机有远距离控制和保护要求时，应选用隔爆型磁力起动器。可以根据电动机的额定电压、额定电流以及过电流保护需要继电器整定的电流值进行选型。

（4）磁力起动器进出线及控制线喇叭口内径必须符合连接电缆的最大外径的要求，并且1个接线喇叭只能接1条电缆。

（5）如果工作机械要求带负荷改变旋转方向时，应选用可以逆转控制的磁力起动器。

（6）双速电动机必须选用双速控制用磁力起动器。

（7）矿用隔爆型插销式开关、控制按钮、接线盒在综采工作面供电中有时也有应用，一般按用途、负荷额定电压、负荷额定电流进行选择。

五、负荷计算步骤

综采工作面电力负荷计算是选择移动变电站台数和容量的依据。也是配电网络计算的依据之一。

1、负荷统计

按表6—3内容，把综采工作面的每一种负荷进行统计。 2、负荷计算

变压器需用容量Sb计算值为

SbKX

Pe

（KVA） cospj

综采工作面用电设备的需用系数按下式计算

KX0.40.6

Pd

Pe

其中 Pd—最大一台电动机功率，KW。

表6—3 综采工作面负荷统计表格式

六、移动变电站台数的确定

移动变电站或干式变压器总的额定容量为 Sbe，要求

SbeSb

需选用变压器台数N可按下式计算

Sbe

N

Se

式中 Se— 所选变压器的额定容量，KVA。

第三节 供电网络计算

—、高压网络计算

向综采工作面供电的高压6kv电源线路的电缆截面应和其它高压线路一样按经济电流密度初选，按长时允许的负荷电流校验．按允

许电压损失校验，按线路电源端产生最大稳定短路电流校验热稳定。由于现有综采工作面都普遍采用UYPJ—3. 6／6—3×35+3×16／3+3×2.5牌号的高压电缆，这里以此电缆反算出相关数据，供选择设计参考

1、按经济电流密度反算可以供电的容量 电缆可供最大负荷电流为：

IAj352.2578.75A

其中 A— 电缆主芯截面，mm2；

j— 经济电流密度，A/ mm2，参见表5—4；

35— UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌号电缆主芯的截面，

mm2。

可供最大容量为：

SIU103378.856000103818KVA

现有综采工作面的用电设备总需用容量一般都超过818KVA，从经济观点看，宜制造更粗的高压监控型双屏蔽电缆，或者选用2条高压电缆向综采工作面供电。

2、按长时允许负荷电流反算可以供电的容量 可以供电容量为：

S3IyU13861434KVA

式中 Iy——各种矿用橡套电缆长时允许负荷电流，A，参见表5—5 和表5—6；

U

——线路的额定电压，KVA。

若综采工作面设备总的需用容量超过1434KVA时，仍用1条牌号UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5的电缆供电，供电安全就不能保证。

长时负荷电流计算值为

Ifh

PeKX1033Uepjcospj

（A）

式中 KX——需用系数；

Pe——综采工作面各用电没备额定容量的总和，KW； Ue——额定电压，V；

pj——加权平均效率；

cospj——加权平均功率因数，取0.7;

3、 按允许电压损失校验

10KV及以下高压线路中的电压损失按《全国供用电规则》，在正常负荷下的电压偏移不得超过±7﹪，具体可以用下式从地面主变电所逐段电缆算到井下高压最远点，即移动变电站的进线端为止。要求：

U%KP7%

U% ——高压电缆线路中的电压损失百分数；

K——兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数。参见表5—7～5—

9；

P——各串级连接的电缆段的长度．Km；

7%——允许电压损失百分数。

由于没有6KV 矿用铜芯橡套电缆的千瓦公里负荷矩的电压损失百分数数据，可以参考表5—8估计。

表5—7 660V铜芯橡套软电缆的千瓦公里负荷矩的电压损失（%）

注：电缆芯线温度为65℃。

移动变电站变压器一次绕组设有一4﹪与一 8﹪的抽头．适应在运行中电压损失太大时，换接一次绕组接头，来提高二次绕组的输出电压，以满足负载的需要。

当 X1—Y1—Z1相连接时，一次电压为6000V；

4

]5760V； 1008

]5520V； 当 X3—Y3—Z3相连接时，一次电压为6000[1100

当 X2—Y2—Z2相连接时，一次电压为6000[1

4、热稳定校验

假定井下中央变电所6KV母线上的最大短路容量正好被限制在50 MVA，其最大三相稳态短路电流为：

I

(3)



SdU



501066000

4811A

当综采工作面离井下中央变电所较近时，可忽略这段电缆的阻抗，按下式求得中央变电所到综采工作面移动变电站间高压电缆的截面，即：

Amin

(3)

Itj

C



.25

25.7mm2 93.4

式中 tj——短路电流的假想时间，即热等效时间，考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为0.25s； C——电缆的热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。

所需最小截面Amax＝25．7mm2＜35mm2．所以UYPJ—3.6/6—3×35+16/3+3×2.5牌号电缆能满足综采工作面高压供电热稳定要求。

如果井下的短路容量太大、超过87MVA时，就必需采用2条35mm2截面的6kv高压电缆向综采工作面供电。

二、低压电缆截面的选则原则

井下低压电缆截面应按下列原则选择与校验： 1、按井下对移动电缆机械强度要求初选电缆截面； 2、橡套电缆允许温升是65℃，电缆芯线的实际温升决定于它所流过的负荷电流，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不超过它所允许的负荷电流。按长时允许负荷电流复选电缆截面，以保证电缆正常运行不过热；

3、按允许电压损失校验电缆截面，以保证电动机能正常运转； 4、按最远最大电动机起动时校验电压损失，以保证电动机能正

常起动，同时保证先起动的并联电动机能继续正常工作；

5、用熔断器保护的，应按熔件额定电流与两相短路电流和电缆最小截面的配合要求进行校验；

6、热稳定校验，按运行中可能通过的最大稳态短路电流校验热稳定性，以保证电缆能承受工作中可能遇到的短路电流，一般可以选则变压器配出最细的电缆做热稳定校验，它若符合要求、其它粗截面的电缆就没问题了，不必一一校验：

7、按过电流保护灵敏系数要求校验电缆截面，低压回路的短路电流特点之一是比较小，有时满足不了过电流继电器动作灵敏系数的要求，办法之一是加大电缆截面，以增大短路电流。

经过初选、复选、校验，最后选择的电缆截面必须满足上述7条原则，如果有1条不满足，就必须采取措施，达到满足为止。

三、按长时允许负荷电流选择电缆截面 1、电缆中实际工作电流的计算

（1）向单台或两台电动机供电的工作电流，可以取单台电动机的额定电流或者两台电动机的额定电流之和。对于长时容量与小时容量不同的电动机。则应以小时额定电流作为工作电流。

IgIe

Pe1033Uepjcospj

（A）

式中 Ig、Ie——分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流； Pe——电动机的额定功率，KW； Ue——电动机的额定电压，V；

pj——电动机加权平均效率（一台电动机时为额定效率）；

cospj——加权平均功率因数（一台电动机时为额定功率因数）。

（2）向三台及以上电动机供电的电缆工作电流为

Ig

KxPe1033Uepjcospj

(A)

式中 Kx——需用系数；

pj——加权平均效率，取为0.8～0.9；

cospj——加权平均功率因数，可取为0.7。

（3）中途分支干线电缆的工作电流

中途分支干线电缆的工作电流可以分别按各段电缆进行计算．各段电缆的工作电流可以参照单台、两台或三台及以上电动机工作电流公式进行计算。

2、电缆截面的选择 选则要求是：

KIyIg

式中 Ig—电缆的工作电流计算值，A；

Iy — 环境温度为25℃时电缆长时允许负荷电流，A，可查表5—5；

K— 环境温度校正系数，参见表5— 6。

四、按机械强度要求选择电缆截面 采煤机允许最小截面为35～50mm2； 工作面可弯曲刮板输送机为16～35mm2； 手持电钻 4～6 mm2；

照明设备3.5～4 mm2。

五、按允许电压损失校验或复选电缆截面

采掘机械电动机正常运行时的电压水平是决定采掘机械能否正常运行的关键。

1、低压电网的允许电压损失

所谓电压损失是指供电线路首末端电压有效值之差，用△U表示。正常运行时，电动机端电压应不低于额定电压的7%～10%。综采工作面设备一般属于间歇性负荷。可以允许正常运行电压损失不超过额定电压的10%，即允许电压损失

UyE2e0.9Ue

式中 E2e——变压器二次额定电势，V。 Ue——低压电网额定电压，V。

660V电网时，Uy6900.966096V

1140V电网时，Uy11900.91140164V。 2、采区低压电网电压损失的组成

采区低压电网的最大电压损失一般为三部分组成

UUbUgUz

式中 Ub——变压器内部的电压损失，V；

Ug——电缆干线上的电压损失，V； Uz——电缆支线上的电压损失，V。

(1)电缆支线上的电压损失

Uz3IeLz(R0cosX0sin)Uz%

PeLz

(R0X0tan)100%Ue2

PeLz

(R0X0tan)Ue

式中 Lz——电缆支线实际长度，km； Ie——电动机额定电流，A； Ue——电网的额定电压，V； Pe——电动机额定功率，W；

R0、X0——支线电缆芯线单位长度的电阻和电抗，Ω/km；可根据初选电缆或采煤机随带电缆型号及截面从表5—7～5—9中查取；

cos、sin、tan——电动机额定功率因数及相应的正弦、正

切。

电缆截面小于50mm2时，可以忽略电抗上的电压损失。

（2）变压器内部的电压损失

为了简化计算过程，可以查表5—10得变压器电压损失的百分数。

也可以按下式计算

Ub%(URcosbUxsinb)

Ub

Ub%Ue

100



IbSbIbeSbe

式中 ——变压器的负荷系数， ；

Ib、Sb——变压器低压侧的负荷电流，A；负荷容量，VA；设计时可以用计算值；

Ibe、Sbe——变压器低压侧的额定电流，A；额定容量，VA； UR——变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降的百分数

UR

P

% 10Sbe

P——变压器中的短路损耗，W；

Ux——变压器在额定负荷时变压器中的电抗压降的百分数，

22

UxKUR

UK ——变压器在额定负荷时变压器中的内部阻抗压降的百分数，

参见表5—16

cosb、sinb——变压器负荷的功率因数及相应的正弦值； Ue——变压器二次侧的额定电压，V。

（3）电缆干线Lg上的允许电压损失

UygUyUZUb

式中 Uy——低压电网的允许电压损失。

3、电缆干线允许截面

用试探法将电缆的参数(R0、X0等)代入下式．满足下式条件的电缆截面即电缆干线允许截面。

Ug%

PLg10U

2

e

(R0X0tan)PLgK%

要求 Ug%Uyg% 式中 P ——通过电缆干线的计算功率，KW； Lg——电缆干线长度，km；

Ue——电网额定电压，V；

tan——与通过电缆干线的功率因数相对应的正切值；

R0、X0——干线电缆芯线单位长度的电阻和电抗，Ω/km；

K%——千瓦公里负荷距电压损失百分数，Ω

/km，参见表5—

7～5—9。

如忽略电缆线路的电抗时，可以直接按下式计算出电缆干线所必需的最小面

Ag

PLg103DUygUe

（mm2）

式中 D ——铜电缆芯线的导电系数，D＝42.5m/Ω·mm2：

从而再选定电缆线的标准截面AgeAg。

如果是由变压器直接供电的支线，电压损失计算方法由此类推．更加简单一些。

六、按起动时的电压损失校验电缆截面

采煤机电动机起动时的电压水平或者起动时电网中的电压损失是电动机能否顺利起动的关键，是采区电网计算首先要考虑的问题。有时正常运行时的电压损失不超过允许值。而起动电压损失超过允许值，所以应采用较准确的方法校验。即计算实际起动电流在同路阻抗上产生的电压损失进行校验。

1、 起动时允许电压损失

为保证电动机能顺利起动，同时保证已起动好的并联电动机不掉 闸，最远最大电动机起动时、其端电压不应低于75％的额定电压，即起动时允许电压损失为

UyqE2e0.75Ue

最小允许起动电压为

Uyq0.75Ue

电网额定电压Ue=660V时，Uyq195V，Uyq495V 电网额定电压Ue=1140V时，Uyq335V，Uyq855V。 2、 变压器供单台电动机起动验算

供电系统及起动回路等值阻抗电路如图5—6所示。

（1）电动机实际起动电流计算值为

Iq

E2e

(R)(X)

2

2

式中 E2e——电源变压器二次侧额定电势，V；

R——起动电流回路电阻之和，Ω；

X——起动电流回路电抗之和，Ω。

（2）电动机起动时每相阻抗

Zq

UeIqe

RqZqcosq XqZqsinq

式中 Ue——电动机额定电压，V，查产品目录；

Iqe——电动机额定起动电流，A，查产品目录； Rq——电动机起动时每项电阻，Ω； Xq——电动机起动时每项电抗，Ω；

查产品目录。 cosq、sinq——电动机起动时的功率因数及相应的正弦值，

（3）变压器每相阻抗

Rb

UxUeP

Xb 3Ibe3Ibe

式中 P——变压器短路损耗，W，查产品目录；

Ibe——变压器二次侧额定电流，A，查产品目录； Ue——变压器二次侧额定电压，V；

Ux——变压器电抗上压降的百分数，求法同前。

(4) 电缆芯线电阻和电抗

RLR0L XLX0L

式中 L——电缆实际长度，km；

R0、X0——电缆芯线每公里长的电阻和电抗，Ω，查表5—11和

5—12。

（5）起动时电压损失：

Uq3Iq(RcosqXsinq)

(6)校验要求

UqUyq

3、 变压器供两台电动机同时起动验算

供电系统和起动电流回路等值阻抗如图5—7所示。

采用前面的方法求电动机D1、D2的起动阻抗Zq1 、Zq2，电阻Rq1 、

Rq2 、电抗Xq1 、Xq2及线路电阻RL1=R0L1、电抗XLl＝X0L1。求出

Z(RL1Rq1)2(XL1Xq1)2

然后化成相应的电导、电纳。电动机D1支路的电导、电纳为

gq1

RL1Rq1

Z

21

； bq1

XL1Xq1

Z

21

电动机D2支路的电导、电纳为

gq2

RL2Rq2

Z

22

bq2

XL2Xq2

Z

22

电动机D1和D2支路并联后的电导、电纳为

ggq1gq2 ，bbq1bq2

并联后的总导纳为

y(g)2(b)2

并联后的总阻抗为

ZD

1 y

并联后的总电阻和电抗为

22

RD(g)ZD ；XD(b)ZD

起动回路总电阻、电抗、阻抗为

RRDRL2Rb ； XXDXL2Xb

Z(R)2(X)2

通过变压器和电缆干线的起动电流为

Iq

EZe3(Z)

式中 EZe——变压器二次额定电势，V。

电动机D1的起动电流为

Iq1Iq

Zq2ZD

电动机D1的起动电压为

Uq3Iq1Zq1

要求 UqUyq

4、 变压器供多台电动机不同时起动的起动验算

最远最大电动机起动时，如果变压器或供电干线还有其它正常运行的分支负荷，可以将正常运行负荷近似地折算成等值阻抗、然后用阻抗串并联法。求出起动电流回路的总阻抗，最远最大电动机的起动电流和起动电压．校验是否通过。

正常运行电动机的等值阻抗为

Ue2coseUe2cose

Z

Pe10003IeIeUecose

Ue

RZcose XZsine

式中 Ue、Ie——正常运行电动机的额定电压和额定电流，V、

Pe——正常运行电动机的额定功率，KW； cose——正常运行电动机的额定功率因数； ——正常运行电动机的效率。

七、校验电缆截面的热稳定性

按上述方法选择的电缆截面，一般都能满足热稳定要求，只有个别较细的电缆有时通不过，必须校验。

如果按上述方法选与校验电缆截面，有一个要求不满足时，必需采取以下措施，再校验，达到要求为止 ：

（1）增大电缆截面，但有—定限度 ；

（2）调整移动变电站位置．使之更靠近用电设备； （3）采取分散负荷，增加电缆条数； （4）增加变压器台数与容量； （5）提高额定电压等级。

第四节 短路电流计算及过电流保护装置的整定 一、 综采工作面移动变电站高压进线端短路电流计算 1、平均电压；UPj＝6.3kV。

2、断路器分断能力—般为50MVA，真空断路器分断能力为100 MVA。电网的短路容量Sdy超过断路器的分断能力时，必须加以限制。

3、短路点的选定

综采工作面供电设计、一般选定移动变电站高压进线端作为短路点，计算高压短路电流。

5、 电源系统电抗为

Xy

2

UPj

Sdy106

（Ω）

式中 Xy——电源系统电抗，Ω；

，V； V）UPj——平均电压（6KV系统的UPj6300

Sdy——井下中央变电所的短路容量，MVA；如果没有原始资

料，可先估计Sdy50MVA，或者井下选用高压开关的额定分断容量值。

5、6kv电缆线路阻抗 （1）6kV电缆线路电抗为

XXiX0Li

式中 X0——电缆线路每公里的电抗，一般6000KV电缆线路

X00.08/km；

Li——自井下中央变电所至综采工作面移动变电站流过高压

短路电流的沿途各串联电缆第i段长度，km。

（2）6KV电缆线路电阻为

R

Li

DAi

式中 Li——第i段电缆长度，m； Ai——第i段电缆的截面，mm2；

D——导电系数，铜芯电缆的D42.5m/.mm2

6、短路回路中的总阻抗

ZR2(XyX)2 （Ω）

7、三相短路电流为

(3)Id

UPj3Z

(A)

8、两相短路电流为

(2)Id

UPj2Z



(3)

Id (A) 2

9、短路容量为

(3)

Sd3IdUPj106 （MVA）

二、 综采工作面低压电网短路电流计算

计算低压短路电流时、短路点一般选在变压器的二次母线上和低压配电线路的首、末端。

1、 解析法计算短路电流 （1） 三相短路电流的计算

(3)

Id

E2e

3(R)(X)

2

2

(A)

式中 Id(3)——三项短路电流，A；

E2e——变压器二次开路电压(额定电势)，660V、1140V电网，E2e值分别为690V、1190V；

R——短路回路中一项电阻的总和，Ω；

X——短路回路中一项电抗的总和，Ω。

（2）两相短路电流计算

(2)Id

E2e

2(R)(X)

2

2

(A)

（3）阻抗计算

① 折算到低压侧的高压电源系统阻抗 电阻为 Rg

Li

() DAiKb2U1e

； E2e

式中 Kb——变压比，Kb

U1e——高压侧额定电压，V。

电抗为 Xg ② 变压器内部阻抗

2PdE2

电阻为 Rb2e ()

Sbe2

10UX%E2e

电抗为 Xb ()

Sbe

(XyX0Li)

Kb2

()

式中 Pd——变压器的短路损耗，W；

UX%(Ud%)2(UR%)2；UX%——变压器电抗压降的百分数，

Ud%——变压器阻抗压降的百分数， UR%——变压器电阻压降的百分数，UR%

Pd

% 。 10Sbe

③ 低压电缆阻抗

短路回路中各串联电缆段的电阻为

Rlr0Li ()

式中 r0——不同截面低压电缆每公里的电抗，/km；见表5—11和表5——12。 ④ 电弧电阻

计算低压网络短路电流时，一般计入电弧电阻Rh0.01。 2、 图表法计算短路电流 （1） 求电缆的换算长度

电缆的长度也反映电阻的大小，根据短路回路中各串联段电缆的实际长度Li乘以系数K，获得换算长度从LHi，即660V系统中相当于50mm2的电缆长度。换算系数K见表5——15。

短路回路中各段电缆总的换算长度为

LHLHi （m）

如果某一段线路由2条电缆并联供电，并联后的电缆换算长度为

LHi

LHi1LHi2LHi1LHi2

（m）

式中 LHi1、LHi2——分别为并联运行的2条电缆的换算长度。

（2） 两相短路电流

根据短路回路中电缆总的换算长度LH从表5—13和5—14中查取两相短路电流Id(2)。

（3） 三相短路电流

可以按下式求三相短路电流 Id(3)

23

(2)

（A） Id

三、 综采工作面过电流保护装置的整定 1、高压配电装置中过电流继电器的整定 （1）过电流继电器动作电流计算值

Idz.j

KK

[Ieq(Ie)KX] Kbni

式中 Ieq——变压器负荷中最大电动机的额定起动电流，A；

Ie——其余负荷额定电流之和，A； KK——可靠系数，一般取KK1.1~1.2；

Kb——变压比；

ni——电流互感器的变流比； Kx——需用系数。

（2）过电流继电器动作电流整定值

根据Idzj值到高压配电装置产品说明书中选定过电流继电器的动作电流整定值Idz.zd。要求

Idz.zdIdz.j

（3）灵敏系数校验要求

(2)Id

K11.5

KbniIdz.zd

式中 Id(2)——变压器二次侧母线上的两相短路电流，A。

表5—11 低压电缆的电阻值与电抗值

注：表中所列为20℃时的电阻值，其他温度电阻可按下式计算

RR20[10.004(t20)] 换算到65℃的电阻值为R651.18R20

2、低压熔断器及熔件的选则

（1）保护鼠笼型异步电动机熔件额定电流计算值

IRej

Ieq1.8~2.5

式中 IRej——熔件额定电流，A；

A，一般Ieq(5~7)，Ieq——鼠笼型异步电动机的额定起动电流，

Ie为额定电流；

1.8～2.5——保证电动机起动时不熔化的系数．不经常起动或轻载起动时，取2.5；频繁或重载起动时，取1.8～2。 （2）保护电缆干线熔件额定电流计算值

IRej

Ieq1.8~2.5

IeKX

式中；Ieq——干线电缆供电的最大电动机额定起动电流，A；

Ie——其余负荷额定电流的总和，A。

（3）保护照明变压器熔件额定电流计算值

IRej

1.2~1.4

Ie Kb

式中；Ie——照明负荷的额定电流，A；

Kb——变压比。

（4）保护电钻变压器熔件额定电流计算值

IRej

Ieq1.2~1.4

(Ie)

Kb1.8~2.5

式中；Ieq——电钻电动机的额定起动电流，A；

Ie——其余负荷额定电流的总和，A。

（5）熔件额定电流与熔断器额定电流的选择

根据熔件额定电流计算值IRej从表5——16中选取熔件的额定电流IRe，要求 IReIRej

根据选定的IRe去选定熔断器的额定电流、再根据IRe与熔断器的额定电流去校核起动器的型号是否合适。

（6）熔件熔化灵敏系数校验

(2)Id

要求 K14或7

IRe

式中 Id(2)——被保护线路末端或电动机进线端子上产生的两相短路电流．A；

4或7——灵敏系数，对于660V电网，IRe100A 时取4；

IRe100A时取7；对于127V电网取4。

如果是保护照明变压器或电钻变压器时，要求

K1

(2)Id

Kb

4

式中 Id(2)——变压器二次侧出线端两相短路电流，A；

Kb——变压比；

——Y/△接线变压器二次侧两相短路电流换算到一次的系

数。

（7）熔断器极限分断能力的校验

熔断器的极限分断电流Ifd值见表5—17，要求

(3)

IfdId

式中 Id(3)——保护范围首端的三相短路电流，A；

熔件额定电流选定之后．还要按表5—18校验一下所能保护的电缆最小截面。通过时，才能保证短路、过载而熔件没有熔化之前电缆不会过热或燃烧。

3、低压过电流继电器(包括过电流脱扣器)的整定

（1）变压器二次侧总的馈电开关或配电干线的馈电开关中过电流继电器动作电流整定值Izd要求

IzdIeqIeKX

(2)

Id

灵敏系数要求 K11.5

Izd

式中；Ieq——馈电开关控制保护最大的那一台电动机额定起动电流，A；

Ie——其余负荷额定电流的总和，A； KX——需用系数；

(2)

——保护范围内的最小两相短路电流，A。 Id

（2）当采用新型系列DZKD或DWKB30型馈电开关时，它们都具有过载长延时、短路短延时(0.2～0.4s)和短路速断保护，其 过载长延时保护的整定范围：(0.4～1.0)IKe； 短路短延时保护的整定范围:(3～10)IKe； DWKB30系列开关的速断整定范围:8或20倍IKe；

IKe——开关的额定电流。

过载长延时保护的动作电流整定倍数要求：

nzd

IeKX

IKe

短路短延时保护的动作电流整定倍数要求

IzdIeqIeKX

nzd

Izd

IKe

(2)Id

灵敏系数要求 K11.5

nzdIKe

(3)QCKB30和DQZBH新系列磁力起动器的过电流保护装置整定 QCKB30系列磁力起动器额定电流为120A、300A的，带有JLB—300型过载继电器保护过负荷。JIB—300型过载继电器动作电流的调整范围见表5—19。

QCKB30系列磁力起动器的过电流速断保护分为三档，分别为8倍、10倍和12倍过载整定电流。

DQZBH系列磁力起动器所带过载保护的整定电流范围分为两档，即80～160 A、160～320 A，每档有11个调整值，见表5—l 9中的JLB—300型继电器的刻度整定电流。

DQZBH系列磁力起动器的过电流速断保护整定范围分为两挡，分别为8倍和10倍过载整定电流。

过载保护的整定电流要求略大于长时最大负荷电流或者所控制电动机的额定电流Ie，

即 IgzdIe （A）

式中；Igzd——过载整定电流，A，从表5—19中选取。

过电流速断保护的整定电流要求

IszdIeq （A）

表5—15 UP、UPQ型号660V电缆换算长度系数K

式中；Iszd——速断保护的整定电流，A；

Ieq——起动器所控制电动机的额定起动电流，A，一般

Ieq(5~7)Ie；

Ie——电动机的额定电流，A；

速断整定电nszd倍数要求：

nszd

Iszd

Igzd

选取nszd=8或10。 速断保护灵敏系数要求

(2)Id

K11.5

nszdIgzd

4、过热继电器的整定

（1)过热继电器的动作电流选定

过热继电器的动作电流IRdz应略大于被保护负荷的额定电流Ie，即 IRdzIe

（2） 过热——过电流继电器的动作电流选定

过热元件的动作电流选定与过热继电器相同，过电流元件动作电流的选定与过电流继电器相同。

第五节 综采工作面过电流、漏电与接地保护

一、过电流保护

《煤矿安全规程》规定：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。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装置、或至少应装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。井下低压电网中，过电流继电器的整定和熔断器熔体的选择，应按原煤炭工业部颁布的有关矿井低压电网短路保护装置的整定细则执行。同时还规定：直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。这也是为了防止重合闸时电动机自起动的缘

故。

供电系统对继电保护的基本要求是选择性好，灵敏性足够，动作快．功作可靠。

2、综采工作面供电系统继电保护装置的配置

综采工作面供电系统各个保护装置的配置与配合见图5— 8及表5—20，都应达到上述基本要求，但实际上都存在问题。在横的配合方面，比如线路L2上短路时。2#、3#、6#保护中的欠电压保护可能无选择性地同时动作切断；线路L2上漏电时。2#、3#、6#保护中的漏电保护可能无选择性地同时动作切断．尽管3#、6#保护中有漏电闭锁装置、有选择性地合不上闸，可是无选择性的漏电动作切断已先引起事故停电范围扩大化了。在纵的配合方面，比如线路L2上产生短路事故时，1#、2#、3#中的短路保护可能同时动作切断，造成无选择性的越级跳，就会造成事故停电范围扩大化。

二、漏电保护 1、漏电保护要求 《煤矿安全规程》规定

矿井地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，应装设有选择性的单相接地保护装置，供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。

井下低压馈电线上，应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置。如果无此种装量，必须装设自动切断漏电馈电

线的检漏装量。

煤电钻必须设有检漏、短路、过负荷、远距离起动和停止煤电钻的综合保护装置。

2、漏电继电器整定原则 （1）保护660V电网

单相接地漏电电阻整定值为Rzd11k； 两相接地漏电电阻整定值为Rzd22k； 三相接地漏电电阻整定值为Rzd33k。 （2）保护1140V 电网

单相接地漏电电阻整定值为Rzd30k； 两相接地漏电电阻整定值为Rzd60k； 三相接地漏电电阻整定值为Rzd90k。 二、综采工作面的保护接地

综采工作面的保护接地按《煤矿安全规程》相关规定进行。