1、.煤礦采區(qū)變電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)第一節(jié)礦井變電所煤礦安全規(guī)程對(duì)煤礦井下供電的主要要求是：（ 1）煤礦安全規(guī)程 （ 2010 年版）第四百四十二條規(guī)定： 井下各水平中央變（配）電所、采區(qū)變（配）電所、主排水泵房和下山開(kāi)采的采區(qū)排水泵房的供電線路，不得少于兩回路。當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的供電。向局部通風(fēng)機(jī)供電的井下變( 配) 電所應(yīng)采用分列運(yùn)行方式。向煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井自救系統(tǒng)供風(fēng)的壓風(fēng)機(jī)、井下移動(dòng)瓦斯抽放泵應(yīng)各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路。上述供電線路應(yīng)來(lái)自各自的變壓器和母線段，線路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷。上述設(shè)備的控制回路和輔助設(shè)備，必須有與主要設(shè)備同

2、等可靠的備用電源。（ 2）煤礦安全規(guī)程 （ 2010 年版）第一百二十八條規(guī)定： 高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須配備安裝同等能力的備用局部通風(fēng)機(jī)，并能自動(dòng)切換。 正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須采用三專(zhuān)（專(zhuān)用開(kāi)關(guān)、專(zhuān)用電纜、專(zhuān)用變壓器）供電，備用局部通風(fēng)機(jī)電源必須取自同時(shí)帶電的另一電源，當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)機(jī)故障時(shí)，備用局部通風(fēng)機(jī)能自動(dòng)啟動(dòng)。其他掘進(jìn)工作面和通風(fēng)地點(diǎn)正常工作的局部通風(fēng)機(jī)可不配備備用局部通風(fēng)機(jī)，但必須采用三專(zhuān)供電。使用局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的地點(diǎn)必須實(shí)行風(fēng)電閉鎖，保證當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)機(jī)停

3、止運(yùn)轉(zhuǎn)或停風(fēng)后能切斷停風(fēng)區(qū)內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。正常工作的局部通風(fēng)機(jī)故障，切換到備用局部通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，該局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)范圍內(nèi)應(yīng)停止工作，排除故障；待故障排除，恢復(fù)到正常工作的局部通風(fēng)機(jī)后方可恢復(fù)工作。一、礦井地面變電所概述礦井供電系統(tǒng)主要由地面變電所、井下中央變電所和采區(qū)變電所三級(jí)變電所構(gòu)成。地面變電所的受電電壓為 6110kV；井下配電高壓為 6kV 或 10kV，用電設(shè)備電壓多為 660V 和 1140V，大功率電動(dòng)機(jī)采用 6kV 或 10kV 供電。地面變電所是礦井供電系統(tǒng)的樞紐。地面變電所一般設(shè)置在礦井工業(yè)廣場(chǎng)邊沿，離井口較近，遠(yuǎn)離儲(chǔ)煤場(chǎng)和矸石山的地方。為了保證供電可靠性，

4、變電所有兩條電源進(jìn)線。大中型煤礦電源電壓多為35kV，特大型煤礦可采用110kV。變電所通常設(shè)置兩臺(tái)主變壓器，主變壓器二次側(cè)電網(wǎng)額定電壓為6kV 或 10kV。用兩條或兩條以上的電纜線路向井下和其他一級(jí)負(fù)荷供電。變電所內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)低壓變壓器供應(yīng)地面380/220V 動(dòng)力和照明用電。小型煤礦電源電壓多為6kV 或 10kV，變電所不設(shè)置主變壓器。地面變電所 35kV 側(cè)有兩種設(shè)備布置方式。一是把開(kāi)關(guān)、互感器、母線等電氣設(shè)備置于室外，安裝在由鋼筋混凝土或鋼材制成的門(mén)架上，二是在室內(nèi)用高壓開(kāi)關(guān)柜組成。新建礦井地面變電所多采用此方式。地面變電所6（10） kV 側(cè)采用高壓開(kāi)關(guān)柜組成。地面變電所的主要電氣

5、設(shè)備有隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、變壓器、互感器、避雷器等。地面變電所的主要用戶有井下負(fù)荷、礦井主通風(fēng)機(jī)、礦井主井提升機(jī)、礦井副井提升機(jī)、礦井壓風(fēng)機(jī)、地面低壓變壓器、其他輔助生產(chǎn)設(shè)施等。二、煤礦井下變電所的結(jié)線與硐室布置1. 井下中央變電所井下中央變電所是井下供電系統(tǒng)的核心，其主結(jié)線如圖1-1 所示。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，井下中央變電所的供電線路，不得少于兩回路，當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路應(yīng)能擔(dān)負(fù)全部負(fù)荷。所以，為了保證井下供電的可靠性，由地面變電所引至中央變電所的電纜數(shù)目至少應(yīng)有兩條，并分別引自地面變電所的兩段6（ 10） kV 母線。中央變電所的高壓母線采用單母線分段結(jié)線方式，母線段數(shù)與下井電

6、纜根數(shù)對(duì)應(yīng)，各段母線通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)。正常時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，母線采用分列運(yùn)行方式，當(dāng)某條下井電纜故障退出運(yùn)行時(shí)，合上母線聯(lián)絡(luò)開(kāi).關(guān)，恢復(fù)對(duì)該段母線負(fù)荷的供電。下井6（10）kV母聯(lián)6（10）kV下井一路二路T 1西主 備東西主主 東T2翼排用翼翼排排翼660V低井 采水采采水水采壓底 區(qū)泵區(qū)區(qū)泵泵區(qū)負(fù)車(chē)一一二二荷場(chǎng)路路路路井底車(chē)場(chǎng)低壓負(fù)荷圖 1-1中央變電所主結(jié)線圖中央變電所向每個(gè)采區(qū)變電所饋送兩條電纜線路。主排水泵是一級(jí)負(fù)荷，但由于水泵總數(shù)中已包括備用水泵和檢修水泵，因此每臺(tái)水泵用一條專(zhuān)用電纜供電，可直接用中央變電所的高壓開(kāi)關(guān)啟動(dòng)和停止。所有水泵必須均勻分配在各段母線上，不得集中接于一段母線。

7、當(dāng)主水泵為低壓電動(dòng)機(jī)時(shí)，配電變壓器最少應(yīng)有兩臺(tái)，變壓器低壓側(cè)亦采用單母線分段結(jié)線，每臺(tái)變壓器的容量均應(yīng)滿足最大涌水期時(shí)需開(kāi)動(dòng)的全部負(fù)荷的供電要求。通常井下中央變電所設(shè)置在井底車(chē)場(chǎng)副井井底附近，與中央水泵房相鄰。有條件時(shí)還應(yīng)與電機(jī)車(chē)用的變流所聯(lián)合建筑。為了防水，變電所地面應(yīng)比其出口與井底車(chē)場(chǎng)或大巷連接處的底板標(biāo)高高0.5m。為了使變電所有良好的通風(fēng)條件，當(dāng)硐室長(zhǎng)度超過(guò)6m時(shí)，必須在硐室的兩端各設(shè)一個(gè)出口。硐室用砌碹或其他可靠方式支護(hù)，硐室必須裝設(shè)向外開(kāi)的防火鐵門(mén)，鐵門(mén)上應(yīng)裝設(shè)便于關(guān)嚴(yán)的通風(fēng)孔，鐵門(mén)內(nèi)可加設(shè)向外開(kāi)的鐵柵欄門(mén)，平時(shí)鐵柵欄門(mén)關(guān)閉，防火鐵門(mén)打開(kāi)，以利于通風(fēng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將防火鐵門(mén)關(guān)閉，

8、便于滅火和防止火災(zāi)蔓延；從硐室出口防火鐵門(mén)起5m以內(nèi)巷道應(yīng)用砌碹或其他不燃性材料支護(hù)；硐室內(nèi)還必須設(shè)置足夠數(shù)量撲滅電氣火災(zāi)的滅火器材。應(yīng)將變壓器與配電裝置分開(kāi)布置，高、低壓配電裝置分開(kāi)布置。設(shè)備與墻壁之間，各設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的維護(hù)與檢修通道，完全不需要從兩側(cè)或后面維護(hù)檢修的設(shè)備，可互相靠緊或靠墻放置。考慮發(fā)展余地，變電所的高壓配電設(shè)備的備用位置應(yīng)按設(shè)計(jì)最大數(shù)量的20考慮，且不少于兩臺(tái)。低壓設(shè)備的備用回路，也按最多饋出回路數(shù)的20考慮。2. 采區(qū)變電所采區(qū)變電所是采區(qū)供電的中心，井下中央變電所送來(lái)的高壓電力，經(jīng)采區(qū)變電所直接配送或降壓后配送至采掘工作面及采區(qū)其他用電設(shè)備。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定

9、，采區(qū)變 ( 配 ) 電所的供電線路，不得少于兩回路。當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的供電。供電線路應(yīng)來(lái)自各自的變壓器和母線段，線路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷。向局部通風(fēng)機(jī)供電的井下變 ( 配) 電所應(yīng)采用分列運(yùn)行方式。高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須配備安裝同等能力的備用局部通風(fēng)機(jī)，并能自動(dòng)切換。正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須采用三專(zhuān)（專(zhuān)用開(kāi)關(guān)、專(zhuān)用電纜、專(zhuān)用變壓器）供電，備用局部通風(fēng)機(jī)的電源必須取自同時(shí)帶電的另一電源，當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)機(jī)故障時(shí)，備用局部通風(fēng)機(jī)能自動(dòng)啟動(dòng)。其他掘進(jìn)工作

10、面和通風(fēng)地點(diǎn)正常工作的局部通風(fēng)機(jī)可不配備備用局部通風(fēng)機(jī)，但必須采用三專(zhuān)供電。采區(qū)巷道布置如圖1-2 所示。.絞車(chē)房A回風(fēng)大巷采區(qū)變電所采區(qū)煤倉(cāng)回風(fēng)大巷采區(qū)回風(fēng)石門(mén)絞車(chē)房采煤工作面掘進(jìn)工作面工作面回風(fēng)巷2030m區(qū)段掘進(jìn)工作面工作面運(yùn)輸巷A局扇采2030m區(qū)段區(qū)斜長(zhǎng)采區(qū)變電所區(qū)段軌皮道帶上上人行巷區(qū)段山山2030m采區(qū)煤倉(cāng)運(yùn)輸大巷采區(qū)走向長(zhǎng)圖 1-2 采區(qū)巷道布置示意圖圖 1-3 是下山、綜采采區(qū)變電所主結(jié)線圖。雙回路電源、單母線分段結(jié)線，采用分列運(yùn)行方式。綜采和綜掘工作面采用 6kV 或 10kV 高壓供電。 圖示采區(qū)變電所的采區(qū)主排水泵為高壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)主排水泵為低壓電動(dòng)機(jī)時(shí)，為水泵供電的變壓

11、器低壓側(cè)也應(yīng)采用單母線分段結(jié)線。上山絞車(chē)、上山皮帶輸送機(jī)、局扇等重要設(shè)備采用專(zhuān)用線路供電。東翼采區(qū)東翼采區(qū)一路6(10)kV二路綜水備其水水綜660V采用掘工泵他泵泵工作負(fù)作面荷面工工上上備備照山山用用明作作絞皮局局局局車(chē)帶扇扇扇扇圖 1-3下山、綜采采區(qū)變電所主結(jié)線圖上山采區(qū)沒(méi)有主排水泵。炮采工作面通常由采區(qū)變電所用660V 低壓供電。.采區(qū)變電所通常設(shè)置在兩個(gè)上（下）山巷道之間的聯(lián)絡(luò)巷中或運(yùn)輸大巷采區(qū)裝車(chē)站附近。若采區(qū)變電所設(shè)置在兩個(gè)上（下）山巷道之間的聯(lián)絡(luò)巷中，可以使采區(qū)變電所到各區(qū)段工作面運(yùn)輸巷的距離基本相同，適合于大型采區(qū)。若采區(qū)變電所設(shè)置在運(yùn)輸大巷采區(qū)裝車(chē)站附近，運(yùn)輸、安裝更方便，

12、但變電所距最上部區(qū)段的距離大，適合于用移動(dòng)變電站供電的工作面。采區(qū)變電所的防水、防火、通風(fēng)等安全措施，除底板標(biāo)高沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定外，其它與中央變電所相同。變壓器可與配電設(shè)備布置在同一硐室內(nèi)。變電所的高、低壓設(shè)備應(yīng)分開(kāi)布置。各設(shè)備之間、設(shè)備與墻壁之間均應(yīng)留有維護(hù)和檢修通道。不從側(cè)面和背后檢修的設(shè)備不留通道。采區(qū)變電所內(nèi)的主要電氣設(shè)備有礦用隔爆型高壓配電箱、礦用變壓器、礦用隔爆型低壓饋電開(kāi)關(guān)等。采區(qū)變電所的主要負(fù)荷有采煤工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)集中運(yùn)輸設(shè)備（上山絞車(chē)、皮帶輸送機(jī)） 、排水設(shè)備、掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)等。3. 工作面配電1）綜采工作面配電綜合機(jī)械化采煤工作面，單機(jī)功率和總功率大，輸電距離長(zhǎng)

13、，回采速度快，必須采用移動(dòng)變電站供電。綜采工作面機(jī)電設(shè)備布置參見(jiàn)圖1-4 。采區(qū)變電所用 6（ 10） kV 高壓向移動(dòng)變電站送電，經(jīng)移動(dòng)變電站降壓后向工作面生產(chǎn)設(shè)備供電。綜采工作面設(shè)備的額定電壓通常為1140V，大型高產(chǎn)高效工作面使用3300V。綜采工作面配電結(jié)線如圖1-5 所示。工作面內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備由1#移動(dòng)變電站供電， 1#移動(dòng)變電站距離工作面 150300 米，在電壓損失滿足要求的條件下，距離大些可以減少搬移次數(shù)。條件許可時(shí)，也可將1 號(hào)移動(dòng)變電站設(shè)置在上順槽。工作面配電點(diǎn)設(shè)置在移動(dòng)變電站附近，開(kāi)關(guān)和乳化液泵站可安裝在平板車(chē)或滑橇上，與移動(dòng)變電站組成串車(chē)便于移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在工作面運(yùn)輸巷口的

14、可伸縮皮帶輸送機(jī)和其他小型設(shè)備由2#移動(dòng)變電站供電。當(dāng)皮帶輸送機(jī)功率不太他時(shí)，也可以不設(shè)2#移動(dòng)變電站，由采區(qū)變電所內(nèi)的變壓器供電。工作面運(yùn)輸巷的調(diào)度絞車(chē)要擔(dān)負(fù)1#移動(dòng)變電站和工作面配電點(diǎn)的搬移任務(wù)，因此不能由1#移動(dòng)變電站供電。10610521上山皮792帶可伸縮皮帶輸送機(jī)68542 號(hào)移變1 號(hào)移變配電點(diǎn)3圖 4-27綜采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖圖 1-4綜采工作面機(jī)電設(shè)備布置4-27綜采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖1采煤機(jī)；2刮板輸送機(jī)；3乳化液泵；4噴霧泵； 5回柱絞車(chē)；6調(diào)度絞車(chē)；7可伸縮皮帶輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)；8小水泵； 9轉(zhuǎn)載機(jī).來(lái)自采區(qū)變電所6(10)kV2#移動(dòng)1#移動(dòng)變電站變電站11

15、40V660(1140)V其他乳轉(zhuǎn)噴小型設(shè)備乳化載霧機(jī)綜采采刮化液泵工作煤板液泵面皮機(jī)輸泵帶輸送送機(jī)機(jī)圖 1-5綜采工作面配電結(jié)線圖2）炮采工作面配電圖 1-6 是炮采工作面機(jī)電設(shè)備布置圖。炮采工作面和普通機(jī)采工作面設(shè)備功率較小，通常由采區(qū)變電所用 660V 低壓供電。當(dāng)工作面離采區(qū)變電所太遠(yuǎn)時(shí)，也可采用移動(dòng)變電站供電，移動(dòng)變電站可安放在運(yùn)輸巷口附近。為了安全操作工作面的機(jī)械設(shè)備，必須在工作面附近集中設(shè)置控制開(kāi)關(guān)和電磁起動(dòng)器，這些設(shè)備的放置地點(diǎn)即為工作面配電點(diǎn)。工作面配電點(diǎn)，一般設(shè)在距采煤工作面50 100m處。工作面配電點(diǎn)隨工作面的推進(jìn)移動(dòng)。14618529上9山2皮帶7777764583配

16、電點(diǎn)111圖 2-6 炮采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖圖 1-6 炮采工作面機(jī)電設(shè)備布置圖2-6 炮采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖1低壓防爆開(kāi)關(guān)；2工作面刮板輸送機(jī)；3乳化液泵；4小水泵； 5回柱絞車(chē)；6調(diào)度絞車(chē)；7順槽刮板輸送機(jī)；8煤電鉆綜保裝置；9煤電鉆圖 1-7 為炮采工作面運(yùn)輸巷的配電結(jié)線圖（圖中示意畫(huà)出兩臺(tái)順槽刮板輸送機(jī)），這種配電方式稱為干線式?；仫L(fēng)巷配電結(jié)線與此類(lèi)似。來(lái)自采區(qū)變電所工作面配電點(diǎn)煤電鉆綜保裝置660V127V第第工乳回煤一二作化柱電部部面液絞鉆刮刮刮泵車(chē)板板板圖 1-7炮采工作面運(yùn)輸巷的配電結(jié)線圖.3）掘進(jìn)工作面配電掘進(jìn)工作面分為綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面和鉆爆法掘進(jìn)工作面兩種。

17、綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面用移動(dòng)變電站供電。為減少搬遷次數(shù)，移動(dòng)變電站可距掘進(jìn)工作面300500m。在電壓損失滿足要求的條件下，距離大些可以減少搬移次數(shù)。鉆爆法掘進(jìn)工作面的配電方式同炮采工作面，由采區(qū)變電所用660V 低壓供電。掘進(jìn)工作面配電點(diǎn)，一般距掘進(jìn)工作面80 100m。三、采區(qū)供電系統(tǒng)方案擬定原則1. 有一級(jí)負(fù)荷的采區(qū)變電所必須采用單母線分段結(jié)線。2. 變電所的每條出線電纜必須有高爆或饋電開(kāi)關(guān)配出；每臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械都必須有電磁啟動(dòng)器或其他控制設(shè)備操作。3. 每條電纜盡量走最短線路，盡量不走回頭路。4. 炮采和掘進(jìn)工作面由采區(qū)變電所低壓供電，采用干線式配電。5. 一級(jí)負(fù)荷和上山運(yùn)輸機(jī)械、綜采工作面

18、大型機(jī)械等重要二級(jí)負(fù)荷采用專(zhuān)用線路供電。6. 工作局扇和備用局扇的變壓器不得在同一段母線。7. 綜采工作面的工作乳化液泵和備用乳化液泵盡量不用同一條線路供電。8. 煤電鉆和照明要采用綜合保護(hù)裝置供電。四、井下電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備對(duì)供電的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性都有著重要的意義。選擇井下電氣設(shè)備的一般原則如下：（ 1）煤礦井下必須使用礦用防爆型和礦用一般型電氣設(shè)備。必須按照煤礦安全規(guī)程選擇井下電氣設(shè)備的類(lèi)型。（ 2）井下變電所的高壓配電開(kāi)關(guān)使用礦用防爆型和礦用一般型高壓配電箱，控制高壓電動(dòng)機(jī)也可以使用高壓?jiǎn)?dòng)器。低壓配電開(kāi)關(guān)使用礦用防爆型饋電開(kāi)關(guān)。井下變電所必須選用礦用隔爆型干式變壓器或

19、移動(dòng)變電站。綜采工作面必須選用礦用隔爆型移動(dòng)變電站。（ 3）控制生產(chǎn)機(jī)械使用礦用防爆型電磁啟動(dòng)器?？刂平?jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械如調(diào)度絞車(chē)、回柱絞車(chē)、翻車(chē)機(jī)等應(yīng)選用礦用防爆可逆式電磁啟動(dòng)器。大功率的生產(chǎn)機(jī)械可使用礦用防爆型軟啟動(dòng)器或變頻啟動(dòng)器。（ 4）煤電鉆必須使用礦用隔爆型煤電鉆綜合保護(hù)裝置，照明必須使用礦用隔爆型照明綜合保護(hù)裝置。（ 5）局扇和掘進(jìn)工作面電源開(kāi)關(guān)要選用具有風(fēng)電閉鎖功能的專(zhuān)用組合開(kāi)關(guān)。（ 6）選擇井下電氣設(shè)備的參數(shù)一般按照額定電壓U N、額定電流 I N 選擇即可。電氣設(shè)備的額定電壓要和電網(wǎng)的額定電壓相同，電氣設(shè)備的額定電流要大于其負(fù)荷電流。高壓配電箱和變電所低壓饋電開(kāi)關(guān)還要校驗(yàn)額

20、定分?jǐn)嚯娏骱投搪穭?dòng)熱穩(wěn)定性。表 1-1常用礦用防爆開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)表額定開(kāi)額定開(kāi)斷 熱穩(wěn)定電流和熱動(dòng)穩(wěn)定電流序號(hào)產(chǎn)品名稱型號(hào)額定電流 /A斷容量電流 /kA穩(wěn)定時(shí)間 /kA/s/kA/MVA)50，100 ，150，1BGP9LG-/6200， 250，315，10012.512.5/24002礦用隔爆高PBG12- /650，100 ，150，1001010/225壓配電箱200 ，300， 40050，100 ，150，3BGP9LG-/10200， 250，315，20012.512.5/2400.4BGP48- /650，100 ，200，1010/2251003005KBZ- /1140

21、500，63012.5低壓隔爆饋（660 ）6電開(kāi)關(guān)KBZ- /1140200，4007.5（660 ）7QJZ-315 ，400， 5004.5/1140(660)8礦用隔爆真QBZ-/66080， 120， 2002/2.5/4（380 ）.5空電磁起動(dòng)QBZ-80+1209器80+120/660 （ 380）10BQD-80N、80， 120120N/660（380）第二節(jié)負(fù)荷計(jì)算當(dāng)我們?yōu)椴蓞^(qū)供電系統(tǒng)選配開(kāi)關(guān)、變壓器和電纜時(shí)，首先要計(jì)算這些設(shè)備所負(fù)擔(dān)的功率和電流，這叫負(fù)荷計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算是正確選擇開(kāi)關(guān)、變壓器等電氣設(shè)備和電纜截面的基礎(chǔ)。負(fù)荷計(jì)算要計(jì)算的參數(shù)有三個(gè)：一是負(fù)荷的有功計(jì)算功率，簡(jiǎn)

22、稱計(jì)算功率，用Pca 表示。它是負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)實(shí)際需要的長(zhǎng)時(shí)最大有功功率，單位是kW（千瓦）。二是負(fù)荷的視在計(jì)算功率，用Sca 表示。它是負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)實(shí)際需要的長(zhǎng)時(shí)最大視在功率, 單位是kVA（千伏安 ）。用來(lái)選擇變壓器容量。三是長(zhǎng)時(shí)工作電流，用I ca表示。它是負(fù)荷在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的長(zhǎng)時(shí)最大工作電流，單位是A（安）。用來(lái)選擇開(kāi)關(guān)和電纜截面。這里的長(zhǎng)時(shí)功率、長(zhǎng)時(shí)電流是指持續(xù)30min 的平均功率和平均電流。與長(zhǎng)時(shí)功率、長(zhǎng)時(shí)電流相對(duì)的是瞬時(shí)功率、瞬時(shí)電流。瞬時(shí)功率、瞬時(shí)電流有時(shí)會(huì)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)時(shí)功率、長(zhǎng)時(shí)電流，但持續(xù)時(shí)間往往很短，不能作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。例如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)最大電流可達(dá)其額定電流的數(shù)倍

23、，但持續(xù)時(shí)間只有幾秒。一、負(fù)荷計(jì)算的方法1. 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算通常我們能夠從銘牌上知道一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率（P ）和額定電流（ I ），則NNPcaPNScaPcaPca（5-1）cos N0.85I caI N在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常常只知道電動(dòng)機(jī)的額定功率和額定電壓，而不知道額定電流。電動(dòng)機(jī)的額定電流可用式（ 5-2 ）計(jì)算。但有些參數(shù)需要查電機(jī)手冊(cè)才能得到，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算很不方便。I NPN（5-2）N cos N3UN式中PN 電動(dòng)機(jī)額定功率，kW；UN 電動(dòng)機(jī)額定電壓，kV； N 電動(dòng)機(jī)額定效率；cos N 電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù)。下面介紹迅速估算電動(dòng)機(jī)額定電流的方法，準(zhǔn)確性可滿足工程計(jì)算要求。當(dāng)電動(dòng)

24、機(jī)額定電壓為380V 時(shí)，I N 2PN；當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為660V 時(shí)，IN 1.15N；P.當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為1140V 時(shí)，I 0.66N；N當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為6kV 時(shí)，IN 0.12P ；N當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為10kV 時(shí)，I N 0.07PN。例 5-1 有一臺(tái)額定電壓為 660V，額定功率為 40kW的電動(dòng)機(jī)，試估算其額定電流。解：當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為660V 時(shí)，IN 1.15N，把額定功率等于40kW代入公式PI N 1.15 40 = 46A2. 一個(gè)用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算生產(chǎn)工藝相同或相近，在生產(chǎn)過(guò)程中相互協(xié)同共同完成一項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)的多臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械稱為一個(gè)用電設(shè)備組。采區(qū)有采煤工作

25、面、掘進(jìn)工作面、集中運(yùn)輸?shù)葞最?lèi)用電設(shè)備組。設(shè)一個(gè)用電設(shè)備組有n 臺(tái)電動(dòng)機(jī)， 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率已知為PN1、PN2、PN3 PNn。則總額定功率為：PNPN1PN 2PNn（5-3 ）但是這些電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，一般不會(huì)同時(shí)工作，同時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)一般也不會(huì)同時(shí)滿載，因此實(shí)際需要的功率 Pca 總小于 PN。Pca K de PN（5-4 ）由 P可計(jì)算出S 和 IcacacaPca（5-5 ）ScacosPcaSca（5-6）I ca3U N3U N cos式中： UN 額定電壓，kV；Kde用電設(shè)備組的需用系數(shù)；cos 用電設(shè)備組的加權(quán)平均功率因數(shù)。Kde 和 cos 均可由表 5-1 查

26、得。根據(jù)工作面的產(chǎn)量、地質(zhì)狀況以及生產(chǎn)工藝選擇合適的數(shù)值。地質(zhì)條件好、產(chǎn)量高的工作面Kde 和 cos 可取較大的值，反之，取較小的值。上述負(fù)荷計(jì)算方法，稱為需用系數(shù)法。負(fù)荷計(jì)算的方法還有利用系數(shù)法、二項(xiàng)式法，不再贅述。表 5-1 煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)用電設(shè)備組名稱需用系數(shù)功率因數(shù)tan備注Kdecos井底無(wú)主排水泵0.6 0.70.71.02車(chē)場(chǎng)有主排水泵0.75 0.850.80.75無(wú)機(jī)組緩傾斜采煤工作面0.4 0.60.61.33采有機(jī)組緩傾斜采煤工作面0.60.750.60.71.33 1.02急傾斜采煤工作面0.60.650.60.71.33 1.02區(qū)無(wú)掘

27、進(jìn)機(jī)煤巷掘進(jìn)工作面0.3 0.40.61.33有掘進(jìn)機(jī)煤巷掘進(jìn)工作面0.50.60.71.33 1.02井下架線式電機(jī)車(chē)0.4 0.70.90.48蓄電池電機(jī)車(chē)0.80.90.48運(yùn)輸輸送機(jī)和絞車(chē)0.6 0.70.71.02例 5-2一個(gè)緩傾斜炮采工作面，供電電壓660V。有 SGB-620/40T 刮板輸送機(jī)5 臺(tái)，額定功率40kW；BRW80/20乳化液泵站2 臺(tái)（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用），額定功率30 kW； JH-8 回柱絞車(chē)2 臺(tái)，額定功率7.5kW，小水泵 2 臺(tái)，額定功率5.5kW，JD-11.4調(diào)度絞車(chē)2 臺(tái)，額定功率11.4kW；煤電鉆 2 臺(tái)，額定功率 1.2kW。試.計(jì)算該工

28、作面的負(fù)荷（Pca、 Sca 和 I ca）。解：1）計(jì)算總額定功率PN PN1PN 2PNn5 40302 （7.55.511.41.2）281.2kW2）查表 5-1 ，緩傾斜炮采工作面K 取 0.5 ， cos 取 0.6 。de3）計(jì)算有功計(jì)算功率Pca K dePN0.5 281.2140.6 kW4）計(jì)算長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流Pca140.6205 AI ca1.7320.663U N cos0.65）計(jì)算視在功率ScaPca140.6cos0.6234 kVA例 5-3 試計(jì)算項(xiàng)目中的綜采工作面設(shè)備的負(fù)荷并選擇工作面移動(dòng)變電站容量。解 ：項(xiàng)目中的綜采工作面設(shè)備，除下順槽可伸縮皮帶輸送機(jī)和上

29、順槽設(shè)備外，均由工作面移動(dòng)變電站供電。1）計(jì)算總額定功率PNPN1 PN 2PNn500 2 132 75 125 11.4 7.5 5.5988.4kW2）查表 5-1 ，綜采工作面de 取 0.7， cos取 0.7 。K3）計(jì)算有功計(jì)算功率PcaK dePN0.7 988.4 692kW4）計(jì)算視在功率ScaPca692cos988kVA0.7可選取一臺(tái)KBSGZY-1000/10/1.2 型礦用隔爆型移動(dòng)變電站。3. 多個(gè)用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算當(dāng)一個(gè)變壓器、開(kāi)關(guān)或一條電纜向兩個(gè)或兩個(gè)以上用電設(shè)備組供電時(shí)，就需要計(jì)算這多個(gè)用電設(shè)備組的總功率和總電流。步驟如下：1）計(jì)算各組的 PN2）查表

30、5-1 選取各組的Kde、 cos 和 tan 3）計(jì)算各組的Pca 和 QcaQca Pca tan（5-7 ）4）計(jì)算 Pca 和 QcaPcaKsp ( Pca1Pca2Pca3)（ 5-8 ）QcaKsq (Qca1Qca2Qca3)（5-9 ）.式中sp用電設(shè)備組間的有功功率同時(shí)系數(shù)，取0.850.95；KK 用電設(shè)備組間的無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)，取0.90.97 。為簡(jiǎn)化計(jì)算，當(dāng)只有23 組用電設(shè)備時(shí)， Ksqsp和 Ksq 可取 1。5）計(jì)算 ScaScaPca2Qca2（ 5-10 ）例 5-4設(shè)一個(gè)炮采工作面和一個(gè)掘進(jìn)工作面由一臺(tái)變壓器供電，已知：炮采工作面Pca1=140.6kW

31、，cos =0.6 ，tan =1.33 ；掘進(jìn)工作面P =58kW， cos =0.6 ， tan =1.33 ；電動(dòng)機(jī)額定電壓660V。試計(jì)11ca222算變壓器的總負(fù)荷，并選擇變壓器的容量。解：Qca1Pca1 tan 1140.61.33187kvarQca2Pca 2 tan258 1.3377kvarPcaPca1Pca2140.658198.6kWQcaQca1Qca218777264kvarScaPca2Qca2198.622642330kVA需選用 KBSG-400/6/0.693 礦用隔爆型干式變壓器，其額定容量為400kVA。第三節(jié)電纜導(dǎo)線截面計(jì)算電纜導(dǎo)線截面的選擇是井下

32、供電計(jì)算的關(guān)鍵。合適的電纜導(dǎo)線截面，可以使電纜安全運(yùn)行，可以使電動(dòng)機(jī)電壓正常、高效運(yùn)行，可以使過(guò)流保護(hù)動(dòng)作靈敏度校驗(yàn)容易滿足要求。通常井下電纜線路導(dǎo)線截面計(jì)算可分為三種情況。1. 短電纜當(dāng)電纜長(zhǎng)度較短，且負(fù)荷不太大時(shí)，按以下步驟計(jì)算電纜截面。（ 1）按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選電纜導(dǎo)線截面；（ 2）給采掘工作面生產(chǎn)機(jī)械供電的支線電纜要校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度允許最小截面。2. 低壓長(zhǎng)電纜當(dāng)電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，或負(fù)荷較大時(shí)，按以下步驟計(jì)算電纜截面。（ 1）按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選電纜導(dǎo)線截面；（ 2）校驗(yàn)允許電壓損失。3. 高壓電纜和變電所內(nèi)的低壓電纜（ 1）按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選電纜導(dǎo)線截面；（ 2）長(zhǎng)電纜要校驗(yàn)允許電壓損失。（

33、3）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定性，詳見(jiàn)本章第四節(jié)。一、電纜導(dǎo)線截面的計(jì)算方法1. 按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選電纜導(dǎo)線截面導(dǎo)線是有電阻的，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)熱。溫度過(guò)高會(huì)縮短電纜壽命、燒壞電纜絕緣，造成短路，使電纜報(bào)廢。長(zhǎng)時(shí)允許電流是導(dǎo)線能長(zhǎng)期通過(guò)又不過(guò)熱的最大電流。表5-2 是井下常用電纜在空氣中敷設(shè)時(shí)的長(zhǎng)時(shí)允許電流。為了使導(dǎo)線在正常運(yùn)行時(shí)不超過(guò)其長(zhǎng)時(shí)允許溫度，流過(guò)導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)工作電流不得超過(guò)導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流。即.I p I ca（ 5-11 ）式中 I p標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（一般為25）時(shí)導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流；I ca導(dǎo)線的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流。例 5-5試為例5-2 的采煤工作面選擇電纜線路截面。解：在例 5-2 中，已計(jì)

34、算出工作面負(fù)荷的長(zhǎng)時(shí)工作電流I ca=205A。查表25-2 ，選取 70mm低壓礦用橡套電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流I p=215A，I p I ca，滿足要求，初選合格。表 5-2井下常用電纜在空氣中敷設(shè)時(shí)的長(zhǎng)時(shí)允許電流A聚氯乙烯絕緣鎧裝電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣細(xì)鋼絲礦用橡套導(dǎo)線截面鎧裝電纜電纜21kV 四芯6kV 三芯6kV10kV低壓高壓mm銅芯鋁芯銅芯鋁芯銅芯鋁芯銅芯鋁芯銅芯銅芯430233663930465310524056436472167054735685942594739573148115113121351199211890180140138148501491151481142111632

35、141661731707018414118114326020326720721520595226174218168318246324251260250120260201251194367285372288320注：表中長(zhǎng)時(shí)允許電流是環(huán)境溫度為25時(shí)的數(shù)值，如果環(huán)境溫度不是25，則需要修正。實(shí)際中，如果環(huán)境溫度高于25，可選擇大一級(jí)的截面。表 5-3礦用橡套電纜接地和控制芯線配置mm 2主芯線截面接地芯線截面控制芯線截面主芯線截面接地芯線截面控制芯線截面4435164665016410107025416102.59525425162.52. 按機(jī)械強(qiáng)度允許最小截面校驗(yàn)導(dǎo)線截面電纜在工作面和巷道中

36、敷設(shè)，難免會(huì)受到外部機(jī)械力的作用，截面太小的電纜很容易出現(xiàn)斷線、護(hù)套破裂、絕緣損壞現(xiàn)象。為避免在拖拽、碰撞等外力作用下斷線、破裂，給采掘工作面生產(chǎn)機(jī)械供電的支線電纜按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選后，還要校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度允許最小截面。這些電纜的截面應(yīng)符合表4-11 的要求。表 4-11橡套電纜滿足機(jī)械強(qiáng)度的最小截面（2mm）用電設(shè)備名稱最小截面用電設(shè)備名稱最小截面采煤機(jī)組35 50調(diào)度絞車(chē)46可彎曲輸送機(jī)16 35局部扇風(fēng)機(jī)46一般輸送機(jī)10 25煤電鉆46回柱絞車(chē)16 25照明設(shè)備2.5 4裝巖機(jī)16 253. 按允許電壓損失校驗(yàn)導(dǎo)線截面.輸電線路通過(guò)電流時(shí)，將產(chǎn)生電壓損失U L 。電壓損失過(guò)大，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)

37、電壓過(guò)低，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、工作電流增大、甚至?xí)螂娏鬟^(guò)載燒壞電動(dòng)機(jī)。因此，按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選的長(zhǎng)電纜，還要校驗(yàn)允許電壓損失。1）線路電壓損失的計(jì)算所謂電壓損失是指輸電線路始、末兩端電壓的算術(shù)差值。三相線路的線電壓損失為U L3I ca RL cosX L sin式中UL線路的線電壓損失，V；I ca線路的長(zhǎng)時(shí)工作電流，A； 線路所帶負(fù)載的功率因數(shù)角；RL、 XL線路每相電阻、電抗，。式（ 5-12 ）用功率表示時(shí)則為U LPca RL Qca XLU N式中ca、 ca線路所帶負(fù)荷的有功計(jì)算功率，kW；無(wú)功計(jì)算功率， kvar ；P QUN電網(wǎng)的額定電壓， kV。在式（ 5-12 ）和式（ 5

38、-13 ）中， Ica、 P 、Q 、cos 、sin 都在負(fù)荷計(jì)算時(shí)得到，需要計(jì)算的是cacaR 可用下式計(jì)算：LRLLA式中L電纜的長(zhǎng)度， m；2A電纜導(dǎo)線截面， mm；2；橡膠電纜取43.5 ，塑料電纜取48.6 ，鋁芯電纜導(dǎo)線的電導(dǎo)率，m/ mm電纜取 28.8 。XL 可用下式計(jì)算：（ 5-12 ）（ 5-13 ）RL、XL。（ 5-14 ）X L x0L（ 5-15 ）式中L電纜的長(zhǎng)度，km；x0 線路每千米電抗，x0 和線路結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)有關(guān)，電纜線路取0.060.08/km，架空線路取0.30.4/km，高壓線路取較大的值。因?yàn)殡娎|線路的電抗很小（0.060.08/km） ，通

39、常情況下可忽略，式（5-12 ）和式（ 5-13 ）可簡(jiǎn)化為3Ica L cosPcaL（5-16 ）U LA U NA例 5-6設(shè)例 5-5 中電纜長(zhǎng)度為 400m，試計(jì)算其電壓損失。解：從例 5-2 和例 5-5 中已知 I ca 為 205A，cos =0.6 ，Pca =140.6kW，電纜截面為2）70mm，代入式（ 5-15可得：3I caL cos1.732 205 400 0.6表 5-4電網(wǎng)額定電壓與線路允許電壓損失的對(duì)照表U L7027.9VA43.5電網(wǎng)額定電線路允許電壓或壓 U N/ kV損失 U LP/ VPcaL140.64000.1276U L70 43.527.9VA U N0.660.38192）線路允許電壓損失0.6633.1.1457630010500.井下變壓器的二次側(cè)額定電壓為1.05 UN，電動(dòng)機(jī)的允許最低電壓為0.95 UN，因此，變壓器和線路的電壓損失之和不能超過(guò)10%UN。考慮到井下變壓器的電壓損失通常不超過(guò)5%UN，則如果從變壓器出口處到電動(dòng)機(jī)的線路電壓損失不超過(guò)5%UN，即可滿足