毕业设计题目
采区变电所设计
学 校：
年 级 专 业： 09级矿山机电 学 生 姓 名： 刘书记 指 导 教 师： 朱艳青
永城职业学院
2012年6月16日
毕业设计任务书
年级专业 09级矿山机电 学生学号 学生姓名 刘书记
一、设计题目：
二、 设计任务与要求：
1、采区变电所创新设计的原则
2、采区变电所创新设计的研究对象及应用领域 3、采区变电所创新设计技术
4、采区变电所创新设计的国内外研究现状 5、采区变电所创新设计的意义
三、设计时间： 2011 年 09 月 12 日至 2012 年 06 月 16 日
指 导 教 师
主 管 院 长
毕业设计评定书
年级专业学生姓名
一、设计题目： 采区变电所设计
二、设计共 页，附图
三、 审阅意见及评语
根据学院教学管理的有关规定，同意（不同意）该生参加毕业答辩
指导教师
职 称
工作单位
毕业设计答辩委员会决议
年级专业学生姓名
该生于
设计题目： 采区变电所设计
答辩委员会：
主任委员（组长）
委 员（成员）
答辩学生向答辩委员会提交如下资料：
设计说明书共 页
设计图纸共 页
指导教师评阅意见 共 页
根据学生所提供的毕业设计材料和指导教师意见以及在辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计答辩委员会作
出如下决议：
一、毕业设计的总评语
二、毕业设计的总评成绩：
毕业设计答辩委员会主席
委员
年 月 日
煤矿采区变电所的设计
摘要
本设计是深井煤矿采区变电所的设计，根据煤矿采区提供需原始资料，对采区变电所及配电点位置的确定，负荷统计及采区主变压器的选择及变压器台数的确定，根据采区用电设备的分布情况及相互间的关系，按照生产环节，将用电负荷分组，分别设立配电点。根据《煤矿安全规程》合理选择供电电缆，按电缆长时允许电流、允许电压损失、短路电流的热稳定校验电缆截面的情况，正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流的动、热稳定性要求。正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，可靠动作，确保供电安全。
关键字：变电所设计,负荷计算,短路电流
目 录
引言 ............................................................... 1 第一章 绪论 .......................................................... 2 1.1 采区变电所的发展 ............................................... 2 第二章 采区变电所位置的确定 ......................................... 3 2.1 原始资料： ..................................................... 3 2.2 采区供电对电能的要求 ........................................... 3 2.3 采区变电所位置的选择 ........................................... 4 第三章 采区负荷的计算及变压器容量的确定 ............................. 6 3.1 变压器选择注意事项 ............................................. 6 3.2 台数的确定 ..................................................... 6 第四章 拟定采区供电系统 ............................................. 8 4.1 采区高压供电系统的拟定原则 ..................................... 8 4.2 采区低压供电系统的拟定原则 ..................................... 8 第五章 电缆的的选择和校验 ........................................... 10 5.1 第一配电点电缆的选择 .......................................... 10 5.2 第二配电点电缆的选择 .......................................... 12 5.3 第三配电点电缆的选择 .......................................... 14 5.4 第四配电点电缆的选择 .......................................... 15 第六章 采区电气设备的选择 .......................................... 18 6.1 选变压器二次总馈电开关 ........................................ 18 6.2 选分路配电开关 ................................................ 18 6.3 各配电点起动器的选择 .......................................... 18 第七章 配电点过流保护整定 ........................................... 21 7.1 第一配电点过流保护整定 ........................................ 21 7.2 第二配电点过流保护整定 ........................................ 24 7.3 第三配电点过流保护整定 ........................................ 27 7.4 第四配电点过流保护整定 ........................................ 29 第八章 采区保护措施 ................................................ 31 8.1 漏电保护 ...................................................... 31 8.1.1对低压电网漏电保护的要求 ................................... 31 8.2接地保护 ....................................................... 32 8.2.1 接地保护 .................................................. 32 8.2.2 下列地点应装设局部接地极 .................................. 33
第九章 采区变电所的防火措施 ......................................... 34 第十章 总结 ......................................................... 35 参 考 文 献 ......................................................... 36 附录Ⅰ .............................................................. 37 致谢 ................................................................ 38
引言
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。采区供电设计时在开采方法和采、掘、运机械及位置确定后进行的。一般包括：采区变电所的配置、采区供电系统的拟定、变压器容量机台数的确定、电缆的型号、长度和截面积的确定、高低压开关的选择和整定、绘制采区供电系统图及编制供电设备一览表。采区供电通常以相对固定的采区变电所，是通过放射式电缆网向用电比较集中的配电点供电，而为了供电的安全，通常都是要以双回路供电，因此对于采区供电，要对采区的采高、电气设备的选型和对电缆的选择都是非常重要的，在确定了电气设备后，要对各种配电开关进行整定计算，对电缆选定后，要对它的距离进行确定，所以对电缆支线的电压损失和各负荷电缆的电压损失进行计算。对各种保护的灵敏度校验是否合格，所以采区供电是一种复杂的供电，要经过严格的选择和供电的布局，才能最终形成一个完整的采区供电。
第一章 绪论
1.1 采区变电所的发展
采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。由于井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确的选择电器设备的类型和参数，并采取合理的供电、控制和保护系统，加强对电器设备的维护和检修工作，确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。[1]
随着煤炭工业现代化的发展，采掘机械化程度越来越高，机电设备的总装机容量和单机容量在不断增加。以采煤机为例，从20世纪70年代初期的150kW左右，增加到了现在的375×2kW，目前国外采煤机单机功率已超过1000kW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到2000－3000kW。由于机械化程度的不断提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为供电电压等级一定时，输送的功率越大，电网的电压损失越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：加大电缆截面，但有一定的限度，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变电站使高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可是供电电压质量得到较大的提高；提高用电设备的等级也是一个提高电压质量的有效措施。目前国内生产的综采工作面电气设备电压等级为1140V，而且还将继续提高，现正研制3kV的采掘运电气设备，以适应生产发展的需要。提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了供电质量，而且还降低了电网输电损耗。机械化程度的提高无疑带动了采区用电的发展，则合理的设计采区变电所也是当前的重要任务。
第二章 采区变电所位置的确定
2.1 原始资料：
( 1 ) 井田设计能力60万吨/年。
( 2 ) 井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。 ( 3 ) 矿井瓦斯等级：低等级。 ( 4 ) 采区煤层倾角：18°—32°/26° ( 5 ) 设计煤层:K2=1.76－2.15m/2.15m。
2.2 采区供电对电能的要求
( 1 ) 电压允许偏差 电压偏差计算公式如下： 电压偏差＝×100%
《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：
110KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的○+7%—－7%；
2低压照明用户为+5%—－10%。 ○
( 2 ) 三相电压不平衡
根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。
( 3 ) 电网频率
《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值
可放宽到+5% HZ—－5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。
( 4 ) 波形
正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。
( 5 ) 供电可靠性
供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。
2.3 采区变电所位置的选择
( 1 ) 设于能向最多生产机械供电的负荷中心，使低压供电距离合理，并力求减少变电所的移动次数。
（ 2 ）设于顶，底板坚固且无淋水及通风良好的地方，以保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道温度的5°。 （ 3 ）便于变电所设备运输
此外，采区变电所不能设在工作面的顺槽中，一般设于采区与部署斜巷轨道巷之间的联络巷内【2】。
掘进工作面的供电一般由采区变电所承担，不易设变电所。
根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。
图2-1 采区变电所硐室位置
1、采区变电所位置;2/采区变电所位置；3、采区绞车房
第三章 采区负荷的计算及变压器容量的确定
3.1 变压器选择注意事项
变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。
3.2 台数的确定
采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。
采区负荷的计算及变压器容量、台数确定： ( 1 )采区变压器的的确定
由附表1（采区负荷统计表）知ΣPe=399.9KW, 而功率因数从表查得
cosΦpj=0.6～0.7，取值0.7，计算需用系数为：
Pemax
×80÷399.9=0.43 Pe
变压器容量为：
×399.9÷0.77=245.6KVA
Pe
查表1—3可知，根据计算值选用一台KSJ3—320/6型，低压为690V。 ( 2 ) 供电方式及电压等级的确定
根据题意及附表1（采区负荷统计表）可知，采用固定式采区变电所供电，电压等级采用660V。
( 3 )用电设备分组及配电点的数量及位置确定
Pemax
根据附表一设备名称及使用地点，在回风巷和顺槽距工作面50米处和东翼第一区段上下巷，分别设1、2、3、4配电点。对于上山带式输送机和顺槽带式输送机，分别采用干线式供电。
第四章 拟定采区供电系统
4.1 采区高压供电系统的拟定原则
（1）供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，每个采区应为一回路；
（2）双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关； （3）采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。
4.2 采区低压供电系统的拟定原则
( 1 ) 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省； ( 2 ) 原则上一台启动器只能控制一台设备；
( 3 ) 当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷； ( 4 ) 变压器最好不要并联运行；
( 5 ) 从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；
( 6 ) 工作点配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线； ( 7 ) 供电系统应尽量避免回头供电；
( 8 ) 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组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；
( 9 ) 局部通风机和掘进工作面中的
电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、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）实施【3】。
图4-1供电系统
第五章 电缆的的选择和校验
：别分们它度长缆条各虑考此据。远最离距供压低其备准掘行进东而面作工采回个为）翼西如（段区一第，时的置位、中1—2图在所电变当
5.1 第一配电点电缆的选择
（1）第一配电点干线电缆选择： Lg1=(20+20+130+510-50)×1.1+24=717m
式中 20+20——变电所内及变电所至第一区段平巷的距离； 130+510——工作面和一翼区段走向长度； 50——配电点距工作面的距离； 1.1——橡套电缆的增数；
24——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设4个接线盒，故应加24 m电缆；
支线电缆长度选择：
配电点至机组的支线长度：Lz11=（50+130）×1.1+6=204m 工作面输送机尾电动机的支线长度：Lz12=50×1.1=55m 回柱绞车支线长度：Lz13=10m
电钻电缆长度：Lz14=（130÷2+50）×1.1=126.5m （2）采区电缆的选择
回采工作面电缆的选择，选择图4-1干线g1、g2和支线Z11、Z12、Z13、Z14所用电缆。为了便于对照和计算，按附表温升条件所允许的截面，以及按其它条件选择（校验）的截面，一并列入表5-1中。
从表5-1可见，支线按机械强度所要求截面最大，故选用Z11为35mm2；z12为16mm2；z13为16mm2；z14为6 mm2。
表5-1 选择电缆截面及型号的结果
截面型号的选择：
（1）按负荷电流选择干线Lg1截面
Lg1截面的选择：Ig1=∑Ig·kx=(91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A
式中 kx=0.7——根据主要负荷机组和输送机是同时工作，占Lg1中负荷88%左右，而且两者的负荷系数均为0.8，故取kx=0.7。
查表知：选用UP-1000、3×50+1×10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg1截面 1支路电压损失 ○
由于机组容量最大，距离最远，所以若它计算合格，则其它支路均合格。 2机组支线电压损失为： ○
∆Uz11=
3求变压器电压损失为： ○
PeKfLz11⨯100080⨯0.8⨯204⨯1000==14.4V
DUeSz11η42.5⨯660⨯35⨯0.91
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW， Qb= 错误！未找到引用源。=175.3kvar查表知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：
PR+QX172⨯0.0286+175.3⨯0.061
∆Ub
b
b
b
b
Ue
0.66
4Lg1干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V Lg1上允许电压损失为： ∆Ug1y=63-14.4-23.7=24.9V 5求Lg1干线截面 ○
2Sg1=101.3mm DUe∆Ug1y42.5⨯660⨯24.9
∑PeKfLg1⨯1000(80+44+15+2)⨯0.7⨯717⨯1000
由于U或UP电缆截面最大者为70mm2，若按上述计算考虑需用两条电缆作为干线，显然既不经济又不方便。为此拟将机组电缆截面改用50mm2，而最远用电设备降低其供电质量，只保证0.9Ue，此时：
Lg5供电变压器负荷容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW，
Qb=错误！未找到引用源。 =175.3 kvar，Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω。 变压器的电压损失为：
∆UbLg5上允许电压损失为： ∆Ug5y=63-23.7=39.3V 求出等截面为：
Sg52 查表可选用UP —1000、 3×10+1×6电缆。 第一配电点电缆型号规格确定为:
（∑PeL）Kx⨯1000(60⨯40⨯1.1+30⨯210⨯1.1）⨯0.8⨯1000
DUe∆Ug5y42.5⨯660⨯39.3
PbRb+QbXbUe
172⨯0.0286+175.3⨯0.061
0.66
5.2 第二配电点电缆的选择
第二配电点干线电缆长度选择： Lg2=（20+20+510-50）×1.1+18=568m
18——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设3个接线盒，故应加18 m电缆；
支线电缆长度选择：
顺槽运输机支线长度：Lz21=（110-50）×1.1=66m 工作面运输机尾电动机的支线长度：Lz22=50×1.1=55m
移动溜齿轮油泵电缆长度：Lz23=10m
电钻电缆长度：Lz24=（130÷2+50）×1.1=126.5m 截面型号的选择： 干线Lg2截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg2截面
Ig2=∑Ig·kx= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A 式中 kx负荷系数为0.8。
查表知取s=50 mm² 选UP-1000、3ⅹ50+1ⅹ10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg2截面 1支路电压损失 ○
输送机机头电压损失为：
44⨯0.8⨯66⨯1000
∆Uz21PeKfLz21⨯1000DUeSz21η
2求变压器电压损失 ○
Pb=245.6×0.7=172KW，
42.5⨯660⨯16⨯0.91
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，
Qb= 错误！未找到引用源。=175.3 kvar 查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：
PbRb+QbXb172⨯0.0286+175.3⨯0.061
∆Ub
Ue
0.66
3 Lg2干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V
Lg2上允许电压损失为：∆Ug2y=63-5.8-23.7=33.5V 4求Lg2干线截面 ○
2∑PeKfLg2⨯1000Sg2
DUe∆Ug2y
(88+7.5+2)⨯0.7⨯568⨯1000
42.5⨯660⨯33.5
查表选用标称UP—1000、3×50+1×10电缆。 第二配电点所选电缆型号规格确定为:
5.3 第三配电点电缆的选择
第三配电点干线电缆长度选择： Lg3=（20+20+130）×1.1+6=193m
6——每个接线盒两端各加一3m，130电缆要设1个接线盒， 故应加6 m电缆； 支线电缆长度选择：
材料绞车电缆长度：Lz31=（50+15）×1.1=71.5m 局部通风机电缆长度：Lz32=10m
煤电钻与变压器，随工作面每隔80-100m移动一次的最远长度： Lz33=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lz34=100m 截面型号的选择： 干线Lg3截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg3截面 Lg3截面的选择：
Ig3=∑Ig·kx= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A 式中kx负荷系数为0.7。
查表知：取s=10 mm²选用UP-1000、3×35+1×16电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg3截面 1材料绞车电压损失： ○
∆Uz31DUeSz31η2求变压器电压损失 ○
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KV，Pb=245.6×0.7=172KW，
Qb=错误！未找到引用源。=175.3 kvar
查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为： ∆UbUe
PbRb+QbXb
PeKfLz31⨯1000
11.4⨯0.8⨯71.5⨯1000
42.5⨯660⨯16⨯0.91
172⨯0.0286+175.3⨯0.061
0.66
= 23.7V
3 Lg3干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V
Lg3上允许电压损失为：∆Ug3y=63-1.6-23.7=37.7V 4求Lg3干线截面 ○
Sg32 查表可选用UP—1000、 3×16+1×6电缆。 第三配电点所选电缆型号规格确定为:
∑PeKfLg3⨯1000DUe∆Ug3y
(11.4+11+2+2)⨯0.7⨯215⨯1000
42.5⨯660⨯37.7
5.4 第四配电点电缆的选择
第四配电点干线电缆长度选择：
干线电缆的选择：Lg4=（20+20）×1.1=44m 支线电缆长度选择：
局部通风机电缆长度：Lg41=10m
电钻变压器电缆长度：Lg42=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lg43=100m 截面型号的选择： 干线Lg4截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg4截面 Lg4截面的选择：
Ig4=∑Ig·kx= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A 式中kx负荷系数为0.6。
查表知：取s=16 mm²选用UP-1000、3ⅹ16+1ⅹ6电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg4截面 1支路电压损失 ○
局部通风机电压损失为：
∆Uz412求变压器电压损失 ○
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW,
Qb
245.62-1722
查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：
172⨯0.0286+175.3⨯0.061∆Ub
0.66
PbRb+QbXb
Ue
PeKfLz41⨯1000DUeSz41η11⨯0.8⨯10⨯100042.5⨯660⨯6⨯0.91
3 Lg4干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V Lg4上允许电压损失为： ∆Ug4y=63-0.5-23.7=38.8V 4求Lg4干线截面 ○
2∑PeKfLg4⨯1000(11+2)⨯0.7⨯44⨯1000Sg4
查表可选用UP —1000、 3×16+1×6电缆。 第四配电点所选电缆型号规格确定为:
DUe∆Ug4y42.5⨯660⨯38.8
（3）顺槽带运输机干线供电电缆才长度： Lg5=（210+20+20）×1.1+6=281m 式中210——顺槽运输机的长度。 Lg5截面的选择：
Ig5=∑Ig·kx=23.2+23.2=46.4A
经查表知：取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （4）上山带式输送机干线式供电电缆长度： Lg6=260×1.1+6=292m
Lg6截面的选择：
Ig6=∑Ig·kx=23.2×+2=46.4A
查表可知：取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （5）变电所照明变压器电缆长度：Lg7=10m
第六章 采区电气设备的选择
6.1 选变压器二次总馈电开关
因KSJ3—320/6变压器额定电流为260A，故选用1台660V、
DW81—350F型馈电开关作为二次总开关；选用一台JY82—3型检漏继电器于其配合，进行漏电保护。
6.2 选分路配电开关
Lg1—Lg4四条干线的两端（采区变电所和配电点）各设1台馈电开关，Lg5和Lg6
是两条干线式电路，仅在采区变电所端设分路开关。各分路的工作电流分别为：
Ig1= (91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A Ig2= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A Ig3= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A Ig4= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A Ig5= Ig6=23.2×2=46.4A
从计算可见，Ig3和Ig4很小，可采用QS81—40开关，但考虑到手动开关仅有熔断器作保护，当出现一相熔件熔断时会造成电动机单相运行。为了供电安全可靠，上述各分路均采用DW80—200型馈电开关作分路配电开关，共计10台。
6.3 各配电点起动器的选择
（1）采煤机组：
选用DQBH—660/200—Z型，其控制容量为170KW，大于80KW。 （2）刮板输送机：
选用QC810—60型，其控制功率为45KW，大于2×22KW。 （3）回柱绞车：
选用QC83—80N型，其控制容量为40KW，大于15KW。
（4）局部通风机：
选用QC83—30型，其控制容量为15KW，大于11KW。
根据《煤矿安全规程》规定，局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装有风电闭锁装置。
（5） 电钻变压器综合装置： 在一、二配电点处不另设开关；
在三、四配电点处，因距离较远可设置QS81—40型手动起动器，作为电钻变压器综合装置和照明干式变压器的配电开关；
在采区变电所照明用干式变压器，采用QS81—40型手动起动器控制。 （6）泵站：
选用QC83—30开关，其控制电流30A，大于8.7A。 （7）材料绞车：
选用QC83—80N型，其控制电流80A，大于12.9A。 （8）带式输送机：
选用QC83—80开关，其控制容量40KW，大于30KW。 选择开关的根据及有关数据见6-4，以便于核对。
第七章 配电点过流保护整定
7.1 第一配电点过流保护整定
图7-1 采区变电所和第一配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图:7-1中d1～d7七点为短路计算点，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。查表知，DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。 （2）开关整定计算
1机组DQBH—600/220—Z开关整定计算 ○
过载保护：该开关用JRO—20/3D型热继电器保护，采用7号热元件。从附表7—8查知，其动作电流可调范围为2.2～2.8～3.5A。根据电动机的额定电流和160/5的电流比较，动作电流整定值为：
Idz=91÷160÷5=2.8A，所选热继电器的工作电流为2.8A。
短路保护：该开关用RTO—400/400型熔断器，熔件额定电流为：Ire=Iqe/K=426
÷3=142A
经查附表7—1可知，选用额定电流为150A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =967÷150=6.45>6
查表4—24可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 2输送机机尾电动机QC810—60开关整定计算 ○
查表10—5可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。根据额定电流Ie=25.8×2=51.2A，查附表7—8应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以选用52A。
短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
经查附表7—1可知，选择额定电流为160A的熔件， 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1012÷160=6.3>6
不满足电缆最小允许截面配合要求，应选35mm2电缆。 3回柱绞车QC83—80N型开关整定计算 ○
QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=109.6÷2=54.6A
查表可知，选用额定电流为100A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1223÷100=12.23>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 4 电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A
经查表可知，选用额定电流为20A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A。
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.2 第二配电点过流保护整定
图7-2 采区变电所和第二配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-2中d1～d7七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余
均有DW型馈电开关。从表查知，DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。
（2）开关整定计算
1输送机机头电动机QC810—60开关整定计算 ○
查表可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。
根据额定电流Ie=25.8×2=51.6A，查附表7—8应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以应选用52A。
短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
经查附表7—1可知，选择额定电流为160A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1119÷160=6.9>6
不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。
2工作面输送机QC83—80型开关整定计算 ○
QC83—80型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
查表选择额定电流为160A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1171÷160=7.3>7
不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。
3齿轮油泵QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=8.7×7÷2.5=30.5A
查表可知，选用额定电流为35A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1456÷35=41.6>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 4电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保
护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A
经查表可知，选用额定电流为20A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据查表，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.3 第三配电点过流保护整定
图7-3 采区变电所和第三配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-3中d1～d6七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。从附表10—2查知，DW开关的通断能力为7000A,均大于
d1点三相短路电流1712.5A，故满足需要。 （2）开关整定计算
1JD11.4-材料绞车QC83-80N型开关整定计算 ○
QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
Ire=Iqe/K=77÷2.5=30.8A
经查附表7—1可知，选用额定电流为100A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1483÷100=14.83>7
查表4—24可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 2局部通风机QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe≥Iqe/K=89÷2.5=35.6A
经查附表7—1可知，选择额定电流为60A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =426.5÷60=7.1>7 也满足电缆最小允许截面配合要求。 3电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A
经查附表7—1可知，选用额定电流为25A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.33>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.4 第四配电点过流保护整定
图7-4 采区变电所和第四配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-4中d1～d6七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。从附表10—2查知，DW开关的通断能力为7000A,均大于d1点三相短路电流494.6A，故满足需要。
（3）开关整定计算
1局部通风机QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=89÷2.5=35.6A
查表可知，选用额定电流为60A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =427.3÷60=7.1>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 2电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A
经查附表7—1可知，选用额定电流为25A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.32>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
第八章 采区保护措施
8.1 漏电保护
《煤矿安全规程》规定：“井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈线上应装设漏电保护装置，井下低压馈电线上必须装设检漏保护装置或有选择
性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。
8.1.1对低压电网漏电保护的要求
（1）正常情况监视电网的绝缘状态，当绝缘电阻降低到下列数值时，应切断供电电源；
1140v电网——相对地绝缘电阻为30kΩ。 660v电网——相对地绝缘电阻为11kΩ. 380v电网——相对地绝缘电阻为3.5kΩ【4】 ( 2 )动作速度。
( 3 )检漏继电器只监视电网对地的绝缘电阻值，不反应电容大小。 ( 4 )电网的绝缘电阻值无论是对称下降还是不对称下降，动作电阻值不变。 (5) 检漏继电器内部阻抗值应很大，正常时保证电网对地的绝缘，不增加人身触电的危险
( 6 ) 动作灵敏可靠，既不拒绝动作也不误动作。 ( 7 ) 检漏继电器的动作电阻不受电网波动的影响。 ( 8 ) 对电网对地电容电流能够进行有效补偿。
( 9 ) 送电前，发现漏电，应该将电源开关闭锁，以防向故障电网送电。 ( 10 ) 动作要有选择性，以便缩小故障范围。
为了解决选择性与安全性间的这个矛盾，可采用以下几种方法：○1 采用两级
选择性漏电保护系统，并且限制其在总自动馈电开关和分支自动馈电开关两处使用。○2采用人为旁路措施，将漏电一相迅速人为接地，使人身触电电流很快减小，然后再按选择性要求让有关开关跳闸。3 采用自动复电措施，当电网发生漏电时，○总自动馈电开关检漏继电器动作，使开关跳闸切断电源，然后总馈电开关、分支馈电开关依次重合闸送电，由于总馈电开关和分支馈电开关均设有漏电闭锁装置，漏电故障线路不能合闸，而非漏电线路能够合闸继续工作。它要求自动馈电开关必须有电动合闸功能。否则便不能自动合闸送电【5】。
8.2接地保护
8.2.1 接地保护
井下保护接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成.
井下保护接地网按>第448~第453条规定执行.
( 1 ) 36V以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气设备的金属外壳，构架等必须有保护接地。
电气保护接地工作，应按煤炭工业部颁发的有关矿井保护接地装置的安装、检查与测定工作细则执行。
( 2 ) 接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2Ω，每一个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或其他相当接地导线，一以下各条同）的电阻值不得大于1Ω。
( 3 ) 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铠皮、接地芯线）和局部接地装置都应同井下住接地接成一个总接地网【6】。
井下主接地极应在主副水仓中各埋设一快。主接地极应用钢板或耐腐蚀的钢板制成其面积不大于0.7m2,厚度不小于5mm。
在钻孔中敷设的电缆，如果不能同主接地极相连接时应单独形成一分区接地网，其分区主接地极应设在地面。
8.2.2 下列地点应装设局部接地极
( 1 ) 每个装有电气设备的硐室。
( 2 ) 每个（套）单独装设的高压电气设备。
( 3 ) 每个低压配电点。如果煤采工作面的机巷，回风巷和掘进巷道内无低压配电点时，上诉巷道内至少应分别设置一个局部接地极。
( 4 ) 连接动力铠装电缆的每个接线盒。
局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积小于0.6m2，厚度不小于3mm的钢板或具有相同有效面积的钢管制成。并应平放于水沟深处；设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，并垂直埋入底下。
第452条 连接主接地极的接地母线，应用截面不小于50mm2的铜线截面不小于100mm2的镀锌铁线或厚度不小于4mm，截面不小于100mm2的扁钢。
电气设备的外壳同接地母线地母线局部接地极的连接电缆接线盒两头的铠装、铠皮的连接，应用截面不小于25mm2的铜线，截面不小于50mm2的镀锌线或厚度不小于4mm，截面不小于50mm2的扁钢。
第453条 橡胶电缆的接地芯线，除用做监测接地回路处，不同兼作其他用途，采用屏蔽橡胶电缆，用于本质安全回路，不受此限。
第九章 采区变电所的防火措施
( 1 ) 采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近5m之内的巷道支架应用耐火材料支护。
( 2 ) 硐室出口出必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门能自动或手动关闭，对铁板门和铁栅门的要求符合《煤矿安全规程》第426条。
( 3 ) 为了通风良好，《煤矿安全生产规程》规定硐室长度超过6m时，必须在硐室两边各设一个出口，出口处必须符合规程中第426条规定，硐室内最高温度不得超过附近巷道中温度5℃。
（ 4 ）硐室敷设的电缆，根据《煤矿安全规程》规定要将其黄麻外皮剥掉，同时应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋、砂箱及干式灭火器材。
【7】
第十章 总结
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，对供电的布局和正确选择电器设备，提出更高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。
采区供电设计所涉及的主要内容包括：供电系统的拟定、电气设备的选型、继电保护
装置的整定等。为此必须要掌握以下几方面的知识：
采区供电设计所要收集的原始资料的内容。确定采区变电所、移动变电站、工作面配电点位置要遵循的原则和考虑的因素。
拟定供电系统要遵循的原则和考虑的因素。
确定变压器的容量、台数、型号的原则，用需用系数法计算负荷，变压器的容量选择方法。
参 考 文 献
[1]刘兵.矿山供电.徐州:中国矿业大学出版社,2004 [2]史国华.采煤概论.徐州:中国矿业大学出版社,1994
[3]谢锡纯.李晓豁.矿山机械与设备.徐州:中国矿业大学出版社,2007 [4]朱真才.韩振铎.采掘机械与液压传动.徐州:中国矿业大学出版社,2005 [5]王子午.徐泽植.常用供配电设备选型手册.北京:煤炭工业出版社,2006 [6]崔景岳等编.煤矿供电.北京：煤炭工业出版社,1999 [7]张学成.工矿企业供电.徐州：中国矿业大学出版,1989 [8]岳文鑫.煤矿电工.徐州：中国矿业大学出版社，1994
附录Ⅰ
致谢
通过此次设计，我加深了对煤矿采区供电知识的了解及系统的设计步骤。我和同组同学一起进行课题讨论、分析、查找资料，悉心请教，耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，不断的进步!在赵诚忠老师的精心指导下，同学们的互相帮助下，我经过两星期的努力,顺利的把设计完成了。
此次设计使我对煤矿采区供电有了新的认识，更深的了解，基本掌握了对总降压变电所的电气设计。这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图、编辑、各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，及对WORD文档的使用等。
一份耕耘一份收获，只有不断的努力，成功的距离才会离我们越来越近，对未来充满信心。
最后，我再次感谢老师同学们！由衷的说:“谢谢”。
毕业设计题目
采区变电所设计
学 校：
年 级 专 业： 09级矿山机电 学 生 姓 名： 刘书记 指 导 教 师： 朱艳青
永城职业学院
2012年6月16日
毕业设计任务书
年级专业 09级矿山机电 学生学号 学生姓名 刘书记
一、设计题目：
二、 设计任务与要求：
1、采区变电所创新设计的原则
2、采区变电所创新设计的研究对象及应用领域 3、采区变电所创新设计技术
4、采区变电所创新设计的国内外研究现状 5、采区变电所创新设计的意义
三、设计时间： 2011 年 09 月 12 日至 2012 年 06 月 16 日
指 导 教 师
主 管 院 长
毕业设计评定书
年级专业学生姓名
一、设计题目： 采区变电所设计
二、设计共 页，附图
三、 审阅意见及评语
根据学院教学管理的有关规定，同意（不同意）该生参加毕业答辩
指导教师
职 称
工作单位
毕业设计答辩委员会决议
年级专业学生姓名
该生于
设计题目： 采区变电所设计
答辩委员会：
主任委员（组长）
委 员（成员）
答辩学生向答辩委员会提交如下资料：
设计说明书共 页
设计图纸共 页
指导教师评阅意见 共 页
根据学生所提供的毕业设计材料和指导教师意见以及在辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计答辩委员会作
出如下决议：
一、毕业设计的总评语
二、毕业设计的总评成绩：
毕业设计答辩委员会主席
委员
年 月 日
煤矿采区变电所的设计
摘要
本设计是深井煤矿采区变电所的设计，根据煤矿采区提供需原始资料，对采区变电所及配电点位置的确定，负荷统计及采区主变压器的选择及变压器台数的确定，根据采区用电设备的分布情况及相互间的关系，按照生产环节，将用电负荷分组，分别设立配电点。根据《煤矿安全规程》合理选择供电电缆，按电缆长时允许电流、允许电压损失、短路电流的热稳定校验电缆截面的情况，正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流的动、热稳定性要求。正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，可靠动作，确保供电安全。
关键字：变电所设计,负荷计算,短路电流
目 录
引言 ............................................................... 1 第一章 绪论 .......................................................... 2 1.1 采区变电所的发展 ............................................... 2 第二章 采区变电所位置的确定 ......................................... 3 2.1 原始资料： ..................................................... 3 2.2 采区供电对电能的要求 ........................................... 3 2.3 采区变电所位置的选择 ........................................... 4 第三章 采区负荷的计算及变压器容量的确定 ............................. 6 3.1 变压器选择注意事项 ............................................. 6 3.2 台数的确定 ..................................................... 6 第四章 拟定采区供电系统 ............................................. 8 4.1 采区高压供电系统的拟定原则 ..................................... 8 4.2 采区低压供电系统的拟定原则 ..................................... 8 第五章 电缆的的选择和校验 ........................................... 10 5.1 第一配电点电缆的选择 .......................................... 10 5.2 第二配电点电缆的选择 .......................................... 12 5.3 第三配电点电缆的选择 .......................................... 14 5.4 第四配电点电缆的选择 .......................................... 15 第六章 采区电气设备的选择 .......................................... 18 6.1 选变压器二次总馈电开关 ........................................ 18 6.2 选分路配电开关 ................................................ 18 6.3 各配电点起动器的选择 .......................................... 18 第七章 配电点过流保护整定 ........................................... 21 7.1 第一配电点过流保护整定 ........................................ 21 7.2 第二配电点过流保护整定 ........................................ 24 7.3 第三配电点过流保护整定 ........................................ 27 7.4 第四配电点过流保护整定 ........................................ 29 第八章 采区保护措施 ................................................ 31 8.1 漏电保护 ...................................................... 31 8.1.1对低压电网漏电保护的要求 ................................... 31 8.2接地保护 ....................................................... 32 8.2.1 接地保护 .................................................. 32 8.2.2 下列地点应装设局部接地极 .................................. 33
第九章 采区变电所的防火措施 ......................................... 34 第十章 总结 ......................................................... 35 参 考 文 献 ......................................................... 36 附录Ⅰ .............................................................. 37 致谢 ................................................................ 38
引言
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，为此，对供电的布局和正确选择电器设备，提出很高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。采区供电设计时在开采方法和采、掘、运机械及位置确定后进行的。一般包括：采区变电所的配置、采区供电系统的拟定、变压器容量机台数的确定、电缆的型号、长度和截面积的确定、高低压开关的选择和整定、绘制采区供电系统图及编制供电设备一览表。采区供电通常以相对固定的采区变电所，是通过放射式电缆网向用电比较集中的配电点供电，而为了供电的安全，通常都是要以双回路供电，因此对于采区供电，要对采区的采高、电气设备的选型和对电缆的选择都是非常重要的，在确定了电气设备后，要对各种配电开关进行整定计算，对电缆选定后，要对它的距离进行确定，所以对电缆支线的电压损失和各负荷电缆的电压损失进行计算。对各种保护的灵敏度校验是否合格，所以采区供电是一种复杂的供电，要经过严格的选择和供电的布局，才能最终形成一个完整的采区供电。
第一章 绪论
1.1 采区变电所的发展
采区是井下动力负荷集中的地方，采区供电是否安全、可靠、经济合理，将直接关系到人身、矿井和设备安全及采区生产的正常运行。由于井下工作环境十分恶劣，因此在供电上除采取可靠的防止人身触电危险的措施外，还必须正确的选择电器设备的类型和参数，并采取合理的供电、控制和保护系统，加强对电器设备的维护和检修工作，确保电气设备的安全运行和防止井下瓦斯和煤尘爆炸。[1]
随着煤炭工业现代化的发展，采掘机械化程度越来越高，机电设备的总装机容量和单机容量在不断增加。以采煤机为例，从20世纪70年代初期的150kW左右，增加到了现在的375×2kW，目前国外采煤机单机功率已超过1000kW；综采工作面总容量也从几百千瓦增加到2000－3000kW。由于机械化程度的不断提高，加快了工作面的推进速度，这就要求采区走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题。因为供电电压等级一定时，输送的功率越大，电网的电压损失越大，电动机的端电压越低，这将影响用电设备的正常工作。解决的办法有：加大电缆截面，但有一定的限度，因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济；采用移动变电站使高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可是供电电压质量得到较大的提高；提高用电设备的等级也是一个提高电压质量的有效措施。目前国内生产的综采工作面电气设备电压等级为1140V，而且还将继续提高，现正研制3kV的采掘运电气设备，以适应生产发展的需要。提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了供电质量，而且还降低了电网输电损耗。机械化程度的提高无疑带动了采区用电的发展，则合理的设计采区变电所也是当前的重要任务。
第二章 采区变电所位置的确定
2.1 原始资料：
( 1 ) 井田设计能力60万吨/年。
( 2 ) 井田内布置方式：采区式，运输大巷底板岩巷。 ( 3 ) 矿井瓦斯等级：低等级。 ( 4 ) 采区煤层倾角：18°—32°/26° ( 5 ) 设计煤层:K2=1.76－2.15m/2.15m。
2.2 采区供电对电能的要求
( 1 ) 电压允许偏差 电压偏差计算公式如下： 电压偏差＝×100%
《电能质量供电电压允许偏差》（GB 12325—90）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压允许偏差值为：
110KV及以上高压供电和低压电力用户的电压允许偏差为用户额定电压的○+7%—－7%；
2低压照明用户为+5%—－10%。 ○
( 2 ) 三相电压不平衡
根据《电能质量三相电压允许不平衡度》规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。在采区变电所供电情况下，交流额定频率为50HZ电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的pcc点连接点的电压不平衡度能满足规定要求。
( 3 ) 电网频率
《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T 15543—1995）中规定：电力系统频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时，偏差值
可放宽到+5% HZ—－5% HZ，标准中没有说明容量大小的界限的电网容量在300万KW以上者为0.2HZ；电网容量在300万KW以下者为0.5HZ。
( 4 ) 波形
正常情况下，要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波，在电能的输送和分配过程中不应该使波形产生畸变，还应注意负荷中谐波源（装整流装置等）的影响，必要时采取一定措施消除谐波的影响。
( 5 ) 供电可靠性
供电可靠性是衡量电能质量的一个重要指标，必须保证供电的可靠性。
2.3 采区变电所位置的选择
( 1 ) 设于能向最多生产机械供电的负荷中心，使低压供电距离合理，并力求减少变电所的移动次数。
（ 2 ）设于顶，底板坚固且无淋水及通风良好的地方，以保证变电所硐室内的温度不超过附近巷道温度的5°。 （ 3 ）便于变电所设备运输
此外，采区变电所不能设在工作面的顺槽中，一般设于采区与部署斜巷轨道巷之间的联络巷内【2】。
掘进工作面的供电一般由采区变电所承担，不易设变电所。
根据采区巷道布置，要使采区变电所能顺利的通过运输平巷向整个采区的负荷中心（采煤工作面）进行供电。在回风上山和运输上山联络巷处，低压供电距离合理，并且不必移动采区变电所就能对采区的采煤、掘进及回采等进行供电。所以把采区变电所布置在回风上山和运输上山联络巷处。
图2-1 采区变电所硐室位置
1、采区变电所位置;2/采区变电所位置；3、采区绞车房
第三章 采区负荷的计算及变压器容量的确定
3.1 变压器选择注意事项
变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而老化，缩短变压器寿命。既不安全又不经济。
3.2 台数的确定
采区变电所变压器在一般情况下是按计算容量选设，不留备用量。其原因是为了尽力减少变电所硐室开拓量，降低供电成本。
采区负荷的计算及变压器容量、台数确定： ( 1 )采区变压器的的确定
由附表1（采区负荷统计表）知ΣPe=399.9KW, 而功率因数从表查得
cosΦpj=0.6～0.7，取值0.7，计算需用系数为：
Pemax
×80÷399.9=0.43 Pe
变压器容量为：
×399.9÷0.77=245.6KVA
Pe
查表1—3可知，根据计算值选用一台KSJ3—320/6型，低压为690V。 ( 2 ) 供电方式及电压等级的确定
根据题意及附表1（采区负荷统计表）可知，采用固定式采区变电所供电，电压等级采用660V。
( 3 )用电设备分组及配电点的数量及位置确定
Pemax
根据附表一设备名称及使用地点，在回风巷和顺槽距工作面50米处和东翼第一区段上下巷，分别设1、2、3、4配电点。对于上山带式输送机和顺槽带式输送机，分别采用干线式供电。
第四章 拟定采区供电系统
4.1 采区高压供电系统的拟定原则
（1）供综采工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综采外，每个采区应为一回路；
（2）双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关； （3）采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜。
4.2 采区低压供电系统的拟定原则
( 1 ) 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省； ( 2 ) 原则上一台启动器只能控制一台设备；
( 3 ) 当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷； ( 4 ) 变压器最好不要并联运行；
( 5 ) 从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；
( 6 ) 工作点配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线； ( 7 ) 供电系统应尽量避免回头供电；
( 8 ) 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组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；
( 9 ) 局部通风机和掘进工作面中的
电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、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）实施【3】。
图4-1供电系统
第五章 电缆的的选择和校验
：别分们它度长缆条各虑考此据。远最离距供压低其备准掘行进东而面作工采回个为）翼西如（段区一第，时的置位、中1—2图在所电变当
5.1 第一配电点电缆的选择
（1）第一配电点干线电缆选择： Lg1=(20+20+130+510-50)×1.1+24=717m
式中 20+20——变电所内及变电所至第一区段平巷的距离； 130+510——工作面和一翼区段走向长度； 50——配电点距工作面的距离； 1.1——橡套电缆的增数；
24——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设4个接线盒，故应加24 m电缆；
支线电缆长度选择：
配电点至机组的支线长度：Lz11=（50+130）×1.1+6=204m 工作面输送机尾电动机的支线长度：Lz12=50×1.1=55m 回柱绞车支线长度：Lz13=10m
电钻电缆长度：Lz14=（130÷2+50）×1.1=126.5m （2）采区电缆的选择
回采工作面电缆的选择，选择图4-1干线g1、g2和支线Z11、Z12、Z13、Z14所用电缆。为了便于对照和计算，按附表温升条件所允许的截面，以及按其它条件选择（校验）的截面，一并列入表5-1中。
从表5-1可见，支线按机械强度所要求截面最大，故选用Z11为35mm2；z12为16mm2；z13为16mm2；z14为6 mm2。
表5-1 选择电缆截面及型号的结果
截面型号的选择：
（1）按负荷电流选择干线Lg1截面
Lg1截面的选择：Ig1=∑Ig·kx=(91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A
式中 kx=0.7——根据主要负荷机组和输送机是同时工作，占Lg1中负荷88%左右，而且两者的负荷系数均为0.8，故取kx=0.7。
查表知：选用UP-1000、3×50+1×10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg1截面 1支路电压损失 ○
由于机组容量最大，距离最远，所以若它计算合格，则其它支路均合格。 2机组支线电压损失为： ○
∆Uz11=
3求变压器电压损失为： ○
PeKfLz11⨯100080⨯0.8⨯204⨯1000==14.4V
DUeSz11η42.5⨯660⨯35⨯0.91
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW， Qb= 错误！未找到引用源。=175.3kvar查表知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：
PR+QX172⨯0.0286+175.3⨯0.061
∆Ub
b
b
b
b
Ue
0.66
4Lg1干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V Lg1上允许电压损失为： ∆Ug1y=63-14.4-23.7=24.9V 5求Lg1干线截面 ○
2Sg1=101.3mm DUe∆Ug1y42.5⨯660⨯24.9
∑PeKfLg1⨯1000(80+44+15+2)⨯0.7⨯717⨯1000
由于U或UP电缆截面最大者为70mm2，若按上述计算考虑需用两条电缆作为干线，显然既不经济又不方便。为此拟将机组电缆截面改用50mm2，而最远用电设备降低其供电质量，只保证0.9Ue，此时：
Lg5供电变压器负荷容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW，
Qb=错误！未找到引用源。 =175.3 kvar，Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω。 变压器的电压损失为：
∆UbLg5上允许电压损失为： ∆Ug5y=63-23.7=39.3V 求出等截面为：
Sg52 查表可选用UP —1000、 3×10+1×6电缆。 第一配电点电缆型号规格确定为:
（∑PeL）Kx⨯1000(60⨯40⨯1.1+30⨯210⨯1.1）⨯0.8⨯1000
DUe∆Ug5y42.5⨯660⨯39.3
PbRb+QbXbUe
172⨯0.0286+175.3⨯0.061
0.66
5.2 第二配电点电缆的选择
第二配电点干线电缆长度选择： Lg2=（20+20+510-50）×1.1+18=568m
18——每个接线盒两端各加3m，510m电缆要设3个接线盒，故应加18 m电缆；
支线电缆长度选择：
顺槽运输机支线长度：Lz21=（110-50）×1.1=66m 工作面运输机尾电动机的支线长度：Lz22=50×1.1=55m
移动溜齿轮油泵电缆长度：Lz23=10m
电钻电缆长度：Lz24=（130÷2+50）×1.1=126.5m 截面型号的选择： 干线Lg2截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg2截面
Ig2=∑Ig·kx= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A 式中 kx负荷系数为0.8。
查表知取s=50 mm² 选UP-1000、3ⅹ50+1ⅹ10电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg2截面 1支路电压损失 ○
输送机机头电压损失为：
44⨯0.8⨯66⨯1000
∆Uz21PeKfLz21⨯1000DUeSz21η
2求变压器电压损失 ○
Pb=245.6×0.7=172KW，
42.5⨯660⨯16⨯0.91
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，
Qb= 错误！未找到引用源。=175.3 kvar 查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为：
PbRb+QbXb172⨯0.0286+175.3⨯0.061
∆Ub
Ue
0.66
3 Lg2干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V
Lg2上允许电压损失为：∆Ug2y=63-5.8-23.7=33.5V 4求Lg2干线截面 ○
2∑PeKfLg2⨯1000Sg2
DUe∆Ug2y
(88+7.5+2)⨯0.7⨯568⨯1000
42.5⨯660⨯33.5
查表选用标称UP—1000、3×50+1×10电缆。 第二配电点所选电缆型号规格确定为:
5.3 第三配电点电缆的选择
第三配电点干线电缆长度选择： Lg3=（20+20+130）×1.1+6=193m
6——每个接线盒两端各加一3m，130电缆要设1个接线盒， 故应加6 m电缆； 支线电缆长度选择：
材料绞车电缆长度：Lz31=（50+15）×1.1=71.5m 局部通风机电缆长度：Lz32=10m
煤电钻与变压器，随工作面每隔80-100m移动一次的最远长度： Lz33=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lz34=100m 截面型号的选择： 干线Lg3截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg3截面 Lg3截面的选择：
Ig3=∑Ig·kx= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A 式中kx负荷系数为0.7。
查表知：取s=10 mm²选用UP-1000、3×35+1×16电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg3截面 1材料绞车电压损失： ○
∆Uz31DUeSz31η2求变压器电压损失 ○
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KV，Pb=245.6×0.7=172KW，
Qb=错误！未找到引用源。=175.3 kvar
查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061 Ω，按下式计算为： ∆UbUe
PbRb+QbXb
PeKfLz31⨯1000
11.4⨯0.8⨯71.5⨯1000
42.5⨯660⨯16⨯0.91
172⨯0.0286+175.3⨯0.061
0.66
= 23.7V
3 Lg3干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V
Lg3上允许电压损失为：∆Ug3y=63-1.6-23.7=37.7V 4求Lg3干线截面 ○
Sg32 查表可选用UP—1000、 3×16+1×6电缆。 第三配电点所选电缆型号规格确定为:
∑PeKfLg3⨯1000DUe∆Ug3y
(11.4+11+2+2)⨯0.7⨯215⨯1000
42.5⨯660⨯37.7
5.4 第四配电点电缆的选择
第四配电点干线电缆长度选择：
干线电缆的选择：Lg4=（20+20）×1.1=44m 支线电缆长度选择：
局部通风机电缆长度：Lg41=10m
电钻变压器电缆长度：Lg42=510×1.1+18=579m 电钻电缆长度：Lg43=100m 截面型号的选择： 干线Lg4截面的选择
（1）按负荷电流选择Lg4截面 Lg4截面的选择：
Ig4=∑Ig·kx= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A 式中kx负荷系数为0.6。
查表知：取s=16 mm²选用UP-1000、3ⅹ16+1ⅹ6电缆。 （2）按允许电压损失选择Lg4截面 1支路电压损失 ○
局部通风机电压损失为：
∆Uz412求变压器电压损失 ○
由前面计算已知向机组供电的KSJ3—320/6型变压器总容量Sb=245.6KVA，Pb=245.6×0.7=172KW,
Qb
245.62-1722
查附表1—3知Rb=0.0286Ω，Xb=0.061Ω，按下式计算为：
172⨯0.0286+175.3⨯0.061∆Ub
0.66
PbRb+QbXb
Ue
PeKfLz41⨯1000DUeSz41η11⨯0.8⨯10⨯100042.5⨯660⨯6⨯0.91
3 Lg4干线上允许的电压损失 ○
根据计算采区电网允许的电压损失为： ∆Uy=∆U2e─Up=690-0.95×660=63V Lg4上允许电压损失为： ∆Ug4y=63-0.5-23.7=38.8V 4求Lg4干线截面 ○
2∑PeKfLg4⨯1000(11+2)⨯0.7⨯44⨯1000Sg4
查表可选用UP —1000、 3×16+1×6电缆。 第四配电点所选电缆型号规格确定为:
DUe∆Ug4y42.5⨯660⨯38.8
（3）顺槽带运输机干线供电电缆才长度： Lg5=（210+20+20）×1.1+6=281m 式中210——顺槽运输机的长度。 Lg5截面的选择：
Ig5=∑Ig·kx=23.2+23.2=46.4A
经查表知：取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （4）上山带式输送机干线式供电电缆长度： Lg6=260×1.1+6=292m
Lg6截面的选择：
Ig6=∑Ig·kx=23.2×+2=46.4A
查表可知：取s=10 mm²故选用UP-1000、3ⅹ10+1ⅹ6电缆。 （5）变电所照明变压器电缆长度：Lg7=10m
第六章 采区电气设备的选择
6.1 选变压器二次总馈电开关
因KSJ3—320/6变压器额定电流为260A，故选用1台660V、
DW81—350F型馈电开关作为二次总开关；选用一台JY82—3型检漏继电器于其配合，进行漏电保护。
6.2 选分路配电开关
Lg1—Lg4四条干线的两端（采区变电所和配电点）各设1台馈电开关，Lg5和Lg6
是两条干线式电路，仅在采区变电所端设分路开关。各分路的工作电流分别为：
Ig1= (91+51.6+19.7+2.19) ×0.7=115A Ig2= (25.8×4+8.7+2.19) ×0.8=91.3A Ig3= (12.9+12.6+2×2.19) ×0.7=17.9A Ig4= (12.6+2.19) ×0.6=8.87A Ig5= Ig6=23.2×2=46.4A
从计算可见，Ig3和Ig4很小，可采用QS81—40开关，但考虑到手动开关仅有熔断器作保护，当出现一相熔件熔断时会造成电动机单相运行。为了供电安全可靠，上述各分路均采用DW80—200型馈电开关作分路配电开关，共计10台。
6.3 各配电点起动器的选择
（1）采煤机组：
选用DQBH—660/200—Z型，其控制容量为170KW，大于80KW。 （2）刮板输送机：
选用QC810—60型，其控制功率为45KW，大于2×22KW。 （3）回柱绞车：
选用QC83—80N型，其控制容量为40KW，大于15KW。
（4）局部通风机：
选用QC83—30型，其控制容量为15KW，大于11KW。
根据《煤矿安全规程》规定，局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装有风电闭锁装置。
（5） 电钻变压器综合装置： 在一、二配电点处不另设开关；
在三、四配电点处，因距离较远可设置QS81—40型手动起动器，作为电钻变压器综合装置和照明干式变压器的配电开关；
在采区变电所照明用干式变压器，采用QS81—40型手动起动器控制。 （6）泵站：
选用QC83—30开关，其控制电流30A，大于8.7A。 （7）材料绞车：
选用QC83—80N型，其控制电流80A，大于12.9A。 （8）带式输送机：
选用QC83—80开关，其控制容量40KW，大于30KW。 选择开关的根据及有关数据见6-4，以便于核对。
第七章 配电点过流保护整定
7.1 第一配电点过流保护整定
图7-1 采区变电所和第一配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图:7-1中d1～d7七点为短路计算点，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。查表知，DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。 （2）开关整定计算
1机组DQBH—600/220—Z开关整定计算 ○
过载保护：该开关用JRO—20/3D型热继电器保护，采用7号热元件。从附表7—8查知，其动作电流可调范围为2.2～2.8～3.5A。根据电动机的额定电流和160/5的电流比较，动作电流整定值为：
Idz=91÷160÷5=2.8A，所选热继电器的工作电流为2.8A。
短路保护：该开关用RTO—400/400型熔断器，熔件额定电流为：Ire=Iqe/K=426
÷3=142A
经查附表7—1可知，选用额定电流为150A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =967÷150=6.45>6
查表4—24可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 2输送机机尾电动机QC810—60开关整定计算 ○
查表10—5可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。根据额定电流Ie=25.8×2=51.2A，查附表7—8应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以选用52A。
短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
经查附表7—1可知，选择额定电流为160A的熔件， 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1012÷160=6.3>6
不满足电缆最小允许截面配合要求，应选35mm2电缆。 3回柱绞车QC83—80N型开关整定计算 ○
QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=109.6÷2=54.6A
查表可知，选用额定电流为100A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1223÷100=12.23>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 4 电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A
经查表可知，选用额定电流为20A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A。
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.2 第二配电点过流保护整定
图7-2 采区变电所和第二配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-2中d1～d7七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余
均有DW型馈电开关。从表查知，DW开关的通断能力为7000A，均大于d1点三相短路电流5345A，故满足需要。
（2）开关整定计算
1输送机机头电动机QC810—60开关整定计算 ○
查表可知：用JRO—60/3D型热继电器做过载保护，用RM1—200型熔断器作为电流保护。
根据额定电流Ie=25.8×2=51.6A，查附表7—8应选用16号热元件，其整定范围为40～52～63A，所以应选用52A。
短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
经查附表7—1可知，选择额定电流为160A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1119÷160=6.9>6
不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。
2工作面输送机QC83—80型开关整定计算 ○
QC83—80型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 短路保护熔件的额定电流为：
IRe≥Iqe/K=2×180÷2.5=144A
查表选择额定电流为160A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1171÷160=7.3>7
不满足电缆最小允许截面配合要求，本题实选为16mm2，160A的熔件最小截面为35mm2。
3齿轮油泵QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=8.7×7÷2.5=30.5A
查表可知，选用额定电流为35A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1456÷35=41.6>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 4电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保
护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2.5=18A
经查表可知，选用额定电流为20A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =95÷20=4.75>4 符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据查表，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.3 第三配电点过流保护整定
图7-3 采区变电所和第三配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-3中d1～d6七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。从附表10—2查知，DW开关的通断能力为7000A,均大于
d1点三相短路电流1712.5A，故满足需要。 （2）开关整定计算
1JD11.4-材料绞车QC83-80N型开关整定计算 ○
QC83—80N型开关只有RM1型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
Ire=Iqe/K=77÷2.5=30.8A
经查附表7—1可知，选用额定电流为100A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =1483÷100=14.83>7
查表4—24可知，根据热稳定性要求，符合电缆最小允许截面的配合关系。 2局部通风机QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe≥Iqe/K=89÷2.5=35.6A
经查附表7—1可知，选择额定电流为60A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =426.5÷60=7.1>7 也满足电缆最小允许截面配合要求。 3电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A
经查附表7—1可知，选用额定电流为25A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.33>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
7.4 第四配电点过流保护整定
图7-4 采区变电所和第四配电点的供电系统
为了校验开关和过流保护整定计算，选图7-4中d1～d6七点为短路计算点，采用查表法计算，查表，计算结果于下表：
（1）开关通断能力的校验
采区变电所内的低压开关除照明、电钻变压器采用QS81—40型开关外，其余均有DW型馈电开关。从附表10—2查知，DW开关的通断能力为7000A,均大于d1点三相短路电流494.6A，故满足需要。
（3）开关整定计算
1局部通风机QC83—30型开关整定计算 ○
QC83—30型开关只有RM10型熔断器作短路保护，它的额定电流为200A。 其熔件电流计算值为：
IRe= Iqe/K=89÷2.5=35.6A
查表可知，选用额定电流为60A的熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =427.3÷60=7.1>7 可见，也满足电缆最小允许截面配合的要求。 2电钻变压器综合保护装置整定计算 ○
它采用BZ80—2.5型保护器，用JRO—20/3型熔断器作为过载保护；短路保护一次为RL1型熔断器，二次为RM1—60/15型熔断器。
电钻额定电流近似为9A，经查表，应选用10号热元件，其整定范围为6.8～9～11A。
设电钻的Iqe=5Ie=5×9=45A,二次熔件电流应为：
Ire≥Iqe/k=45÷2=22.5A
经查附表7—1可知，选用额定电流为25A熔件。 灵敏度校验：Idmin(2)/ IRe =108.2÷25=4.32>4 基本上符合电缆最小允许截面的配合关系。
变压器的一次侧熔断器，作为变压器的短路保护用，并尽可能成为127V的后备保护。
其熔件的额定电流按下式进行计算:
Ire≥(1.2～1.4/nb) Iqe/K=(1.3×133÷660) ×45÷2=5.9A
根据附表7—1，应选用RL1型15A熔断器，其熔件额定电流为6A，则有:
(Idmin(2)/ nb)/ IRe=(209×133÷660)÷6=7.07>7
灵敏度符合要求。
第八章 采区保护措施
8.1 漏电保护
《煤矿安全规程》规定：“井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈线上应装设漏电保护装置，井下低压馈电线上必须装设检漏保护装置或有选择
性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。
8.1.1对低压电网漏电保护的要求
（1）正常情况监视电网的绝缘状态，当绝缘电阻降低到下列数值时，应切断供电电源；
1140v电网——相对地绝缘电阻为30kΩ。 660v电网——相对地绝缘电阻为11kΩ. 380v电网——相对地绝缘电阻为3.5kΩ【4】 ( 2 )动作速度。
( 3 )检漏继电器只监视电网对地的绝缘电阻值，不反应电容大小。 ( 4 )电网的绝缘电阻值无论是对称下降还是不对称下降，动作电阻值不变。 (5) 检漏继电器内部阻抗值应很大，正常时保证电网对地的绝缘，不增加人身触电的危险
( 6 ) 动作灵敏可靠，既不拒绝动作也不误动作。 ( 7 ) 检漏继电器的动作电阻不受电网波动的影响。 ( 8 ) 对电网对地电容电流能够进行有效补偿。
( 9 ) 送电前，发现漏电，应该将电源开关闭锁，以防向故障电网送电。 ( 10 ) 动作要有选择性，以便缩小故障范围。
为了解决选择性与安全性间的这个矛盾，可采用以下几种方法：○1 采用两级
选择性漏电保护系统，并且限制其在总自动馈电开关和分支自动馈电开关两处使用。○2采用人为旁路措施，将漏电一相迅速人为接地，使人身触电电流很快减小，然后再按选择性要求让有关开关跳闸。3 采用自动复电措施，当电网发生漏电时，○总自动馈电开关检漏继电器动作，使开关跳闸切断电源，然后总馈电开关、分支馈电开关依次重合闸送电，由于总馈电开关和分支馈电开关均设有漏电闭锁装置，漏电故障线路不能合闸，而非漏电线路能够合闸继续工作。它要求自动馈电开关必须有电动合闸功能。否则便不能自动合闸送电【5】。
8.2接地保护
8.2.1 接地保护
井下保护接地系统是由主接地极、局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线等组成.
井下保护接地网按>第448~第453条规定执行.
( 1 ) 36V以上和由于绝缘置换可能带有危险电压的电气设备的金属外壳，构架等必须有保护接地。
电气保护接地工作，应按煤炭工业部颁发的有关矿井保护接地装置的安装、检查与测定工作细则执行。
( 2 ) 接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2Ω，每一个移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或其他相当接地导线，一以下各条同）的电阻值不得大于1Ω。
( 3 ) 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铠皮、接地芯线）和局部接地装置都应同井下住接地接成一个总接地网【6】。
井下主接地极应在主副水仓中各埋设一快。主接地极应用钢板或耐腐蚀的钢板制成其面积不大于0.7m2,厚度不小于5mm。
在钻孔中敷设的电缆，如果不能同主接地极相连接时应单独形成一分区接地网，其分区主接地极应设在地面。
8.2.2 下列地点应装设局部接地极
( 1 ) 每个装有电气设备的硐室。
( 2 ) 每个（套）单独装设的高压电气设备。
( 3 ) 每个低压配电点。如果煤采工作面的机巷，回风巷和掘进巷道内无低压配电点时，上诉巷道内至少应分别设置一个局部接地极。
( 4 ) 连接动力铠装电缆的每个接线盒。
局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积小于0.6m2，厚度不小于3mm的钢板或具有相同有效面积的钢管制成。并应平放于水沟深处；设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，并垂直埋入底下。
第452条 连接主接地极的接地母线，应用截面不小于50mm2的铜线截面不小于100mm2的镀锌铁线或厚度不小于4mm，截面不小于100mm2的扁钢。
电气设备的外壳同接地母线地母线局部接地极的连接电缆接线盒两头的铠装、铠皮的连接，应用截面不小于25mm2的铜线，截面不小于50mm2的镀锌线或厚度不小于4mm，截面不小于50mm2的扁钢。
第453条 橡胶电缆的接地芯线，除用做监测接地回路处，不同兼作其他用途，采用屏蔽橡胶电缆，用于本质安全回路，不受此限。
第九章 采区变电所的防火措施
( 1 ) 采区变电所硐室必须用耐火材料建筑，硐室出口附近5m之内的巷道支架应用耐火材料支护。
( 2 ) 硐室出口出必须设置两重门，既铁板门和铁栅门，铁栅门在平时关闭，铁板门平时向外敞开，当硐室内发生火灾时，铁板门能自动或手动关闭，对铁板门和铁栅门的要求符合《煤矿安全规程》第426条。
( 3 ) 为了通风良好，《煤矿安全生产规程》规定硐室长度超过6m时，必须在硐室两边各设一个出口，出口处必须符合规程中第426条规定，硐室内最高温度不得超过附近巷道中温度5℃。
（ 4 ）硐室敷设的电缆，根据《煤矿安全规程》规定要将其黄麻外皮剥掉，同时应定期在铠装层上加涂防锈油漆，硐室内应设有砂袋、砂箱及干式灭火器材。
【7】
第十章 总结
对于采区供电，由于煤矿供电的特殊性和井下电气设备的工作环境恶劣，对供电的布局和正确选择电器设备，提出更高的要求，以便加强电器设备的维护和检修，满足矿井生产的需要。
采区供电设计所涉及的主要内容包括：供电系统的拟定、电气设备的选型、继电保护
装置的整定等。为此必须要掌握以下几方面的知识：
采区供电设计所要收集的原始资料的内容。确定采区变电所、移动变电站、工作面配电点位置要遵循的原则和考虑的因素。
拟定供电系统要遵循的原则和考虑的因素。
确定变压器的容量、台数、型号的原则，用需用系数法计算负荷，变压器的容量选择方法。
参 考 文 献
[1]刘兵.矿山供电.徐州:中国矿业大学出版社,2004 [2]史国华.采煤概论.徐州:中国矿业大学出版社,1994
[3]谢锡纯.李晓豁.矿山机械与设备.徐州:中国矿业大学出版社,2007 [4]朱真才.韩振铎.采掘机械与液压传动.徐州:中国矿业大学出版社,2005 [5]王子午.徐泽植.常用供配电设备选型手册.北京:煤炭工业出版社,2006 [6]崔景岳等编.煤矿供电.北京：煤炭工业出版社,1999 [7]张学成.工矿企业供电.徐州：中国矿业大学出版,1989 [8]岳文鑫.煤矿电工.徐州：中国矿业大学出版社，1994
附录Ⅰ
致谢
通过此次设计，我加深了对煤矿采区供电知识的了解及系统的设计步骤。我和同组同学一起进行课题讨论、分析、查找资料，悉心请教，耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，不断的进步!在赵诚忠老师的精心指导下，同学们的互相帮助下，我经过两星期的努力,顺利的把设计完成了。
此次设计使我对煤矿采区供电有了新的认识，更深的了解，基本掌握了对总降压变电所的电气设计。这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图、编辑、各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，及对WORD文档的使用等。
一份耕耘一份收获，只有不断的努力，成功的距离才会离我们越来越近，对未来充满信心。
最后，我再次感谢老师同学们！由衷的说:“谢谢”。