煤礦井下供電第1頁，課件共61頁，創作于2023年2月第2頁，課件共61頁，創作于2023年2月前言隨著科學技術的進步，煤礦供電有著電壓越來越高、負荷功率越來越大、線路越來越復雜、供電保護越來越精確的趨勢。在這種趨勢下，原本依靠人工計算或查表進行供電保護的方法就無法滿足即時、高效、精確的要求。于是，就必須要有一種快速、高效、準確的輔助工具，以滿足需求。煤礦供電設計與管理系統應運而生。第3頁，課件共61頁，創作于2023年2月系統簡介礦井供電設計與管理系統能迅速繪出高低壓供電系統圖，能實現高低壓短路電流、開關整定保護、電壓損失、電纜長時載流量等自動計算，同時自動生成相關Word文檔計算說明書。該系統集繪圖、計算、設計、優化、管理于一體，運行環境簡單，人機界面友好，技術水平國內領先。第4頁，課件共61頁，創作于2023年2月技術依據本系統技術依據主要來自：煤炭工業出版社1995年版《煤炭電工手冊（修訂本）》（以下簡稱《手冊》）第二分冊煤炭工業部1998年制定《煤礦井下低壓電網短路保護裝置的整定細則》（以下簡稱《細則》）煤炭工業部1992年制定《煤礦安全規程》（以下簡稱《規程》）煤炭工業部1994年制定《煤炭工業礦井設計規范》（以下簡稱《規范》）第5頁，課件共61頁，創作于2023年2月功能和特點1.繪圖能迅速繪出電路系統圖，既美觀大方有能實時動態修改圖形。2.電網設計計算由供電系統圖能迅速、準確、動態的計算出整個供電系統的短路電流、保護整定值、長時載流量、電壓損失等，并可以高效的進行電網設計工作。第6頁，課件共61頁，創作于2023年2月功能和特點3.自動生成Word文檔計算說明書在計算的同時，能自動生成短路電流、保護整定、負荷統計、長時載流量、電壓損失等Word文檔計算說明書。4.數據庫管理系統采用開放的數據庫，用戶可以方便的添加修改設備的參數，并能對設備參數進行查詢。第7頁，課件共61頁，創作于2023年2月功能和特點5.系統開發平臺與運行環境、系統開發平臺基于Windows2000/xp，采用多層次的Client/Server結構，在面向對象思想指導下設計與實現的。其前端采用的是VC++，后臺數據庫服務器由Access組成。第8頁，課件共61頁，創作于2023年2月繪圖本系統通過對CAD進行二次開發，形成了一套完整的機電設備圖例庫，能夠方便快捷實時動態的繪制修改圖形。并且，根據需要，可以對圖例進行隨意的修改。第9頁，課件共61頁，創作于2023年2月供電設計計算回路短路電流計算電壓損失計算開關保護整定第10頁，課件共61頁，創作于2023年2月回路短路電流計算兩相短路電流：三相短路電流：第11頁，課件共61頁，創作于2023年2月其中：短路回路內一相電阻值的總和：短路回路內一相電抗值的總和：系統電抗值：第12頁，課件共61頁，創作于2023年2月R1、X1-根據三相短路容量計算的系統電抗值；Rb-礦用變壓器的變壓比，若一次電壓為6000V，二次電壓為400、690、1200V時，變比依次為15、8.7、5；當一次電壓為3000V，二次電壓為400V時，變壓比為7.5；Rb、Xb-礦用變壓器的電阻、電抗值；R2、X2-低壓電纜的電阻、電抗值；第13頁，課件共61頁，創作于2023年2月正常工作電壓損失計算變壓器電壓損失＋低壓電纜電壓損失第14頁，課件共61頁，創作于2023年2月正常工作電壓損失計算變壓器：其中：電壓損失百分比：第15頁，課件共61頁，創作于2023年2月正常工作電壓損失計算低壓電纜：電壓損失絕對值：電壓損失百分比：第16頁，課件共61頁，創作于2023年2月電機起動端電壓計算：電機起動阻抗：電機實際起動電流：電機實際起動電壓：第17頁，課件共61頁，創作于2023年2月其中起動回路總電阻：起動回路總電抗：第18頁，課件共61頁，創作于2023年2月低壓開關選擇原則饋電用總開關和母線的分斷開關局部通風機、一般設備、遠方控制和集中閉鎖控制的開關煤電鉆用的變壓器開關應選用綜合保護器需控制正、反轉機械的開關第19頁，課件共61頁，創作于2023年2月開關整定計算（一）過流保護理論計算值：第20頁，課件共61頁，創作于2023年2月開關整定計算（一）短路保護理論值即最大電流計算公式：整定計算靈敏度：第21頁，課件共61頁，創作于2023年2月開關整定計算（二）過流保護理論計算值：短路保護理論計算值：整定計算靈敏度：第22頁，課件共61頁，創作于2023年2月熔斷器理論計算值：整定計算靈敏度：第23頁，課件共61頁，創作于2023年2月供電設計（設備選型）采區低壓網絡的有關規定變壓器選擇電纜的截面、芯數、長度回路短路電流計算、正常和啟動電壓損失校驗開關整定第24頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下供電設備的特殊工作條件井下空氣中含有易燃易爆的瓦斯和煤塵設備對地泄漏電流可能引爆電雷管井下空間狹窄人體易觸電冒頂、片幫事故可損害電纜等電氣設備井下的條件使設備易受潮有些硐室、巷道溫度高，設備散熱條件差采掘設備移動、啟動頻繁常產生短時過載為防出水事故，排水設備對供電要求高井下停電可導致水淹、瓦斯聚集……第25頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下供電的要求嚴格遵守煤炭部頒發的《煤礦安全規程》及《煤炭工業礦井設計規范》中有關的規定注意安全可靠、經濟合理性第26頁，課件共61頁，創作于2023年2月設計原則（1）在保證供電可靠的前提下，力求所擬圖中使用的開關、電纜等設備最省。（2）盡可能由一臺變壓器向一個生產環節或工作面的機械供電，以便縮小事故所引起的停電范圍。（3）對單電源進線的采區變電所，當其變壓器不超過兩臺且無高壓饋出線時，通常可不設電源斷路器；而當其變壓器超過兩臺并有高壓饋出線時，則應設進線斷路器。（4）在對生產量較大的綜合機械化工作面或下山排水設備進行低壓供電時，應盡量采用雙回路高壓電源進線及兩臺或兩臺以上的變壓器，使得當一回線路或一臺變壓器發生故障時，另一回線路或另一臺變壓器仍能保證工作面正常生產及排水供電。第27頁，課件共61頁，創作于2023年2月設計原則（5）對第一類負荷為高壓設備（如高壓水泵）或變壓器在四臺以上（即采掘工作面較集中的盤區）的采區變電所，因其已處于能影響礦井安全的地位，故應按前述井下主要變電所的接線原則加以考慮。（6）變壓器盡量采用分列運行。這是由于當采用并列運行時，線路對地電流的增加會對安全造成威脅；電網絕緣電阻的下降可使漏電繼電器的運行條件惡化，在發生漏電事故時又會因一臺檢漏繼電器控制兩臺變壓器的饋電開關，而使停電范圍加大，從而使可靠性降低之故。（7）一個開關只能控制一種用電設備，容量愈大的開關，應排得離電源愈近。第28頁，課件共61頁，創作于2023年2月設計原則（8）為了防止采用局扇通風的工作面的沼氣爆炸事故，根據《風電沼氣閉鎖系統技術規范》規定，對高沼氣及沼氣突出的礦井，局扇的供電系統應裝設專用變壓器、專用電纜、專用高低壓開關配檢漏繼電器、以及因停風或因沼氣超限均需切斷掘進工作面的電源的閉鎖系統。對低沼氣礦井局扇，僅實行風電沼氣閉鎖。由于局扇獨立于其它供電設備線路，故不受其它電氣設備故障（如漏電，短路等）跳閘的影響。第29頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器選擇與校驗視在功率計算公式（見《手冊》348頁）式中：:所計算的電力負荷總的視在功率，kVA第30頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器選擇與校驗需用系數（取0.3~1），按以下兩種情況計算：A：單體支架各用電設備無一定順序起動的一般機組工作面B：自移式支架，各用電設備按一定順序起動的機械化采煤工作面第31頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓網絡的設備選擇計算井下高壓電纜的選型與計算井下高壓開關選擇第32頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的選型與計算井下高壓電纜的選型與敷設要求（參考《規程》）井下高壓電纜的截面選擇按允許持續電流選擇截面按經濟電流密度選擇截面井下高壓電纜的截面校驗按短路時的熱穩定性校驗按正常負荷和發生事故時的電壓損失校驗第33頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的選型與計算固定敷設的動力電纜應采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜、鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜或不燃性橡膠電纜移動式和手持式設備應使用專用的不燃性橡膠電纜使用帶有分相屏蔽的橡膠絕緣屏蔽電纜低壓電纜嚴禁采用鋁芯第34頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇下井主電纜的截面選擇條件考慮一回停止供電時其它下井主電纜應滿足最大涌水量時的需要：按允許持續電流選擇考慮在正常涌水量，全部電纜投入運行時的需要：按經濟電流密度選擇校驗地面變電所母線（或下井電抗器的負荷端）發生三相短路時的熱穩定性校驗正常負荷時的電壓損失校驗當一回路發生事故時的電壓損失第35頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇供采區變電所及單臺設備電纜的截面選擇按允許持續電流選擇：采區以最大持續負荷電流計算；單臺設備以額定電流計算校驗電纜首端（即饋出變電所母線）發生三相短路時的熱穩定性校驗正常負荷時的電壓損失校驗當一電纜發生事故時的電壓損失第36頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按允許持續電流選擇（同低壓部分）：空氣溫度為25℃時電纜允許載流量，A：環境溫度校正系數，25℃時取1，溫度越高值越小，溫度越低值越大：通過電纜的最大持續工作電流，A第37頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按經濟電流密度選擇（見《手冊》下冊P349）：通過電纜的最大持續工作電流，A：同時工作電纜的根數（不考慮損壞）：經濟電流密度，A/mm2第38頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按經濟電流密度選擇（見《手冊》下冊P349）年最大負荷利用小時（h）經濟電流密度（A/mm2）銅芯電纜鋁芯電纜1000~30002.51.933000~50002.251.73≥500021.54第39頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按電纜短路時的熱穩定性1）熱穩定系數法，適用于紙絕緣電纜（見《手冊》下冊P350）：三相最大穩態短路電流，A：短路電流作用的假想時間，s：熱穩定系數第40頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇假想時間t的選取：電力系統容量超過150MVA，瞬時動作的井下中央變電所井下可取0.25s地面饋出為0.5s時，井下中央變電所可取0.65s按電纜短路時的熱穩定性1）熱穩定系數法，適用于紙絕緣電纜（見《手冊》下冊P350）第41頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇導體種類銅鋁電纜種類有中間接頭油浸紙絕緣有中間接頭油浸紙絕緣額定電壓（KV）短路允許最高溫度（℃）1202501202003~1093.415960.490按電纜短路時的熱穩定性1）熱穩定系數法，適用于紙絕緣電纜（見《手冊》下冊P350）第42頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按電纜短路時的熱穩定性2）電纜的允許短路電流法，適用于交聯聚乙烯電纜（見《手冊》下冊P350）線芯長期允許工作溫度6~10KV電纜不得超過90℃35KV不得超過80℃（聚乙烯為70℃）線芯短期過載溫度不得超過130℃，短期過載溫度下運行時間全年不得超過100h線芯短路溫度不得超過250℃（聚乙烯為130℃），持續時間最長不超過2s第43頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓電纜的截面選擇按電纜的電壓損失校驗電纜截面（見《手冊》下冊P352）公式同低壓部分電壓損失不得超過10%計算應從地面變電所算起至采區變電所母線止第44頁，課件共61頁，創作于2023年2月井下高壓開關選擇斷流容量，MVA

：由高開保護的最大三相短路電流計算的短路容量應小于礦用高開的額定斷流容量非礦用高開井下使用應取額定斷流容量折半：工作電壓，kV：三相最大穩態短路電流，kA第45頁，課件共61頁，創作于2023年2月說明短路保護整定值過載保護整定值有的短路保護與過載有關，取倍數關系以下資料總結了目前所見到的所有的整定方式，但尚未完全總結出規律：同樣的保護方式下，瞬時的、反時限的、感應式(GL)、電子式(DL)、微電腦控制等幾種樣式如何在程序中區別開來第46頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器短路保護1瞬時動作的過電流繼電器短路保護（見《手冊》下冊952頁并參考《細則》第13條）：可靠系數，1.2~1.4：其余電機額定電流之和，A：起動電流最大的電機的起動電流，A：電流互感器變流比：躲過變壓器二次側啟動電流或變壓器二次側短路電流（見大柳塔），A第47頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器短路保護2過電流繼電器速斷保護：變壓器二次側最大三相短路電流，A過電流繼電器短路保護的過電流速斷倍數：對于Y/Y接線的變壓器取1；對于Y/△接線的變壓器取第48頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器短路保護2資料第49頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器短路保護靈敏度校驗：變壓器低壓側母線上的最小兩相短路電流，A：對于Y/Y接線的變壓器取1；對于Y/△接線的變壓器取第50頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器過負荷保護1電子式的過電流繼電器過負荷保護（見《細則》第14條）按變壓器額定電流整定問題：是否需要除以變流比？是否也需要可靠系數、返回系數？：返回系數，一般為0.85：可靠系數，取1.05電磁式的過電流繼電器過負荷保護（見《細則》第14條）按躲過變壓器一次側額定電流整定，動作時間為10~15s第51頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器過負荷保護2過負荷保護：可靠系數，1.2~1.4：電流互感器變流比：接線系數，Y/Y接線取1，Y/△接線取：返回系數GL-13~16取0.8，其余為0.85時限：第52頁，課件共61頁，創作于2023年2月變壓器過負荷保護2過負荷保護靈敏度第53頁，課件共61頁，創作于2023年2月高壓電動機短路保護瞬時動作、電子式的過電流繼電器：電機的起動電流，A：電流互感器變流比靈敏度校驗：可靠系數，1.2