矿山６ｋｖ变电所设计

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矿山６ｋｖ变电所设计

第一章企业简介

平顶山煤业（集团）有限责任公司八矿，位于河南省平顶山市最东部，北依焦赞山-孟良寨风景区，南临平顶山高新技术开发区，东与许昌市襄城县毗邻，西距市中心11公里，许南公路、孟宝铁路纵横交叉穿越本井田，环境优美，位置优越，交通便利，是平煤集团公司新的经济增长点。

八矿是新中国成立以后,我国自行设计施工的年产300万吨的特大型矿井。1966年12月31日破土动工,1981年2月13日一期工程投产,1984年12月30日二期工程投产，1985年12月28日年入洗180万吨的坑口选煤厂投产。八矿现有职工9700多人，大专以上学历的741人,中级以上专业技术职称的200多人,固定资产原值达4.8亿元,是平煤集团公司大型骨干矿井之一。

八矿井田面积54平方公里,含煤面积43.8平方公里,地质储量4.487亿吨,可采储量2.7亿吨,设计服务年限65年。矿井有丁、戊、己三组4层可采煤层,总厚度达11.6米。煤种主要有焦煤、肥煤、1/3焦煤，低硫低磷，是冶金、电力、化工的重要原料和优良的动力用煤，产品畅销湖南、湖北、广东、广西、华东等地。其中，己组煤经过坑口选煤厂洗选后为精煤，发热量在29兆焦/千克以上，是八矿乃至平煤集团公司的优势拳头产品，该产

品自1988年打入国际市场，出口韩国、朝鲜等国，在国际市场上享有盛誉。

建矿以来，八矿始终坚持以经济效益为中心，不断深化内部改革，坚持两个文明一起抓，坚持安全第一，依靠科技进步,大力发展煤炭生产和多种经营,使矿井经济建设取得了长足发展。截止2000年末,八矿累计生产原煤3355万吨,上缴税金17766.72万元，出口精煤238万吨，创外汇9000多万美元，多种经营年产值达到5100万元，逐步形成了以煤为主、洗选加工、多种经营并存的发展格局，为国家经济建设和平顶山矿区的发展作出了重要贡献。

投产20年来，八矿在上级部门的正确领导下，充分发扬煤矿工人“特别能战斗”的精神，艰苦奋斗，努力开拓，形成“严、深、细、实”的工作作风和“求真务实、苦干兴矿”的企业精神，两个文明建设取得了丰硕成果。1988年建成了质量标准化矿井，1996年被平顶山市民主管理委员会授予“全心全意依靠职工办企业好班子”，1997年被平顶山市命名为“文明单位”，2000年被全国绿化委员会命名为“全国部门绿化400佳单位”。

第二章设计资料

矿井主提升机系统安装两台德国直径4w4米多绳摩擦轮提升机，配备风冷式2100kw直流电动机提升两套16吨双箕斗。

总提升能力为369万吨/年，副井为两套国产提升设备，一套为jkm3.254ii多绳摩擦轮提升机，配备两台800km交流电动机，另一套为jkm4ⅹ4—10.5型多绳摩擦轮提升机，由两台800kw直流电动机拖动。

矿井正常涌水量1040t/时。-430米水平主排水泵安设d450w60w/0型水泵7台，电机1050kw，额定流量450t/h。扬程600米；-275米水平安设200d-65w7-8型水泵3台电机680kw。额定流量288t/h，扬程450米。

矿井通风采用副井和西翼进风井进风，东西两翼风井各安装一对k4-73-01型直径为3.2米的离心式扇风机，矿井为抽出式通风。

矿井通讯采用ddk-6型多媒体数字程控调度总机，井下各工作点均可直拨井上下所有用户，地面通讯采用sdh数字传输系统，并与平顶山市网通公司联网，实现了通讯现代化。矿井用电取自焦庄降压站，为双回路供电系统，矿井主结线为单母线分段式，把35kv的高压电通过降压站变为6kv通过6kv配电所向各个用电点供电。

八矿用电负荷统计表

序号

用电设备名称

额定电压kv

设备台数

工作台数

设备容量kw

工作容量kw

零用系数kde

功率因数cosф

正切值tanф

有功功率kw

无功功率kwar

视在功率kva

计算电流`

年最大负荷利用小时数h

电耗

重比

第三章6kv变电所位置确定

1.变电所位置确定原则；

1；尽量接近负荷中心，进出线方便，便于设备运输。

2；不占或少占农田

3：交通运输方便

4；便于各级电压线路的引入和引出

5；地质条件适宜，如在煤田上应避免压煤，躲开采空区等

6；尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污源的上风侧

7；所址的标高宜在50年一遇的高水位之上，否则应有防护措施

8；所址不应为积水淹浸，山区变电所的防洪设施应满足泄洪要求

9具有生产和生活用水的可靠水源

10；适当考虑对邻近设施的影响

11；适当考虑职工生活上的方便

12；留有适当的发展余地，不应防碍矿山以后的发展

13；不应设在厕所，预示或生产过程中地面上经常潮湿和容易积水场所的下面

14尽量避开多尘、震动、高温、潮湿和有爆炸、火灾危险的场所

我矿的地面6kv变电缩由于在矿井地面工业广场已统一考虑了压煤问题以及运输、通讯、水暖等设施，所以变电所的所址选择在靠近井口的工业广场边缘地带.

2.配电所的形式：

1；企业独立配电所一般为独立建筑物

2；根据负荷的分布情况，车间变电所的形式可按下表确定

结构形式

结构特点

使用场合

车间外附近

设于车间外与车间共用一面墙体，保持车间内整齐，不占车间面积但占厂区面积

车间主要负荷在厂房边沿，或是在厂房中间，但其周围或边内无法设置变配电装置时

车间内附近

设于车间内与车间共用外墙，能保持车间外观整齐，但占用车间面积

车间主要负荷在厂房边沿，或虽在厂房中间但边内允许设置配电装置时

车间内变电所

设于车间内部，不与车间外墙相连，占车间面积

符合大的多跨厂房中间允许设置变配电装置时

独立变电所

变电所建筑物独立

对几个车间供电的变电所，其负荷中心不在某个车间时或为了远离爆炸、火灾及腐蚀场所时

屋外式或杆式

变配电所装置均在屋外或屋外电杆上，结构简单

对小容量的分散负荷供电时

根据我矿的实际情况及综合各方面因素，6kv变电所为独立变电所。

3.变电所供电电源的确定：

对供电电源的要求；

1；电源一般取自电力系统。对有一类负荷的企业，应有两回路独立电源供电，对特殊重要的一类负荷应由两个独立电源点供电；无一类负荷的大、中型企业一般由两回路电源线路供电当取得两回线路确有困难或负荷较小的企业可由一回路专用架空线路供电；只有三类负荷的企业，一般右一回电源线路供电

2；对特殊重要的一类负荷即保安负荷，除两个电源外，还应有保证安全停产用的保安电源

3；对有一类负荷的工矿企业的两回电源线路，当任一回路发生故障停止供

电时，另一回路应能担负企业的一、二类负荷用电，并保证全部负荷的75%，对矿山企业，则担负全部负荷用电

4；有一类负荷的工矿企业的两回电源线路上，不得分接任何负荷（特殊情况下，经有关部门批准，其中一回路，可不受分接负荷的限制）

5；对向大型矿区选煤厂和年产500万吨以上规模的矿区机电修配厂供电的变电所的电源线路，当由6kv电压供电时、可只设一回线路。

根据以上要求，我矿的实际情况，综合比较了从邻近变电所或发电厂的不同母线段取电或平行双回路的供电方式及与邻近变电所极成环形供电系统的供电方式等的比较分析，我矿6kv配电所拟采用从邻近变电所的不同母线段上取电方式，根据实际情况，这两回路线路的运行采用分列运行方式。

第四章变电所的负荷统计与主变压器的选择

1；高压负荷的统计

以主井提升机为例进行统计计算，提升机的性能参数如下：

提升机的主要技术特征：

型号

额定功率kw

额定电压kv

转速r/min

最大提升速度m/s

ghh-4x4

2100

47.8

9.85

用电设备的计算负荷应由下式计算：

pca=kdeσpn

qca=pcatanwm

sca=-pca/coswm=p²ca+q²ca

式中pca——该组用电设备的有功功率计算值，kw；

qca——该组用电设备的无功功率计算值，kvar；

sca——该组用电设备的视在功率计算值，kva；

σpn——该组用电设备额定容量之和，kw；

kde，cosфwm——该组用电设备的需用系数和加权平均功率因数（查教材《工矿企业供电》表

tanфwm——与coswm对应的正切值。

查表可知kde=0.9，coswm=0.85，tanwm=0.62

pca=kdeσpn=0.92100=1890kw

qca=pcatanwm=18900.62=117108kva

sca=-pca/coswm=1890/0.85=2223.53kva

该用电设备的负荷电流按下式计算：

ica=sca/un

式中ica---该用电设备的总负荷电流a

un---电网的额定电压kv

ica=sca/un=2223.53/x6.3=203.8a

该用电设备的全年耗电量为；

e=pca.tmax

式中e----该组用电设备全年的耗电量kw/h

tmax-该组用电设备年最大负荷利用小时数h

查表可知tmax为3000小时

e=pca.tmax=18903000=5670mw。h

由于其他高压设备的负荷统计与此相同。故不再一个一个统计

其结果如下表所示：

序号

用电设备名称

额定电压k

设备按装台数

设备工作台数

设

备

安

装

容

量

设

备

工

作

容

量

零

用

系

数

功

率

因

数

cos

正

切

值

tan

负

荷

有

功

负

荷

无

功

视

在

计

算

电

流

年最大负荷工作小时

年电能损耗

重要比例

主井提升机

2100

0.9

0.85

0.62

1890

1171.8

2223.35

203.8

3000

5670

100%

副井提升机

1600

0.8

0.85

0.62

1280

压风机

西风井

通风机

压风机

低压设备

东风井

通风机

压风机

低压设备

井下高压

主排水泵（最大涌量）

7350

5250

0.85

0.62

4462.5

2766.75

5250

481.1

2000

8925

主排水泵（正常）

7350

4200

0.85

0.62

3570

2213.4

384.9

5000

16850

2低压负荷的统计

负荷统计应从线路末端开始逐级向电源侧统计

下面以地面工业广场为例进行计算；

a用电设备功率的确定，由于煤矿大量负荷都为长时或短时工作制的负荷。其设备的功率等于其额定功率，所以不必进行功率换算

b单相负荷换算为三相负荷。由于煤矿单相用电设备占总负荷比例很少，故按三相平衡负荷计算。

c用电设备组的计算负荷，用需用系数法统计负荷

下面以主井提升辅助设备为例计算各组设备的计算负荷

查教材《工矿企业供电》表2-2得kde=0.7coswm=0.7

并计算tanwm得1.02,则

pca=kdeσpn=0.7259.8=181.9kw

qca=pcatanwm=181.91.02=185.5kw

sca=pca²+qca²=181.9²+185.5²=259.8kva

ica=sca/un==394.

e=pcatmax=181.93500=636.7mw.h

其他各组负荷的计算与上述相同，此处从略。其结果列在下表

序号

用电设备名称

额定电压kv

设备安装台数

设备工作台数

设备安装容量

设备工作容量

零用系数

功率因数

正切值

负荷有功

负荷无功

视在

计算电流

利用小时数

电耗

主井辅助设备

0.38

259.8

0.7

1.02

181.9

185.5

259.8

394.7

3500

636.7

副井辅助设备

压风机辅助设备

消防水泵

污水泵

回水泵

矿灯房

井口地面运输

广场照明

其他用电设备

低压负荷统计

低压计算负荷

变压器损耗

高压侧计算损耗

3：低压负荷总计

σpca=181.9+158.8+……+2560=1325.9kw

σqca=185.5+162+……+400=998.8kvar

低压计算负荷由下式计算

pσ=kspzpca

qσksqσqca

sσ=p²σq²σ

式中σpca、σqca----各组用电设备的有功、无功计算负荷之和

ksp、ksq---考虑各组用电设备最大负荷不同时出现的有功无功组同最大负荷同时系数，组数越多，其值越小，一般取ksp=.85—0.95。ksq=0.9—0.97

pσ、qσ、sσ----干线或变电所二次母线的总有功、无功、视在计算负荷

本例中取ksp=0.95、ksq=0.97

则：p´ca.σ=ksp.σpca=0.951325.9=1259.6kw

q´ca.σ=ksp.σqca=0.97998.8=968.8kvar

s´ca.σ=p´²ca.σ+q´²ca.σ=1259.6²+968.8²

=1589.1kva

i´caσ=s´ca.σ/un=2414.4a

cosurn=p´ca.σ/s´ca.σ=1259.6/1589.1=0.793

4配电变压器的选择

由于工业广场低压负荷有一类负荷的辅助设备；为了保证供电的可靠须选两台变压器。每台变压器的容量为：

sn.t≥st=kt。ps´caσ=0.71589.1=1112.4kva

式中sn.t—变压器的额定容量kva

kt。p-故障保证系数，对煤矿企业取kt。p不应小于0.8

sn.t≥st=kt。ps´caσ

查教材表2-4选sp—1250/10型变压器两台，其技术数据如下表

型号

额定容量kva

额定高压kv

额定低压kv

额定空载损耗kw

额定短路损耗kw

阻抗电压%

空载电流%

连接组

重量t

外形尺寸长宽高mm

sp—1250/10

1250

0.4

2.2

11.8

4.5

1.2

4.65

2370

1910

2630

变压器的负荷系数为

==0.636

5；地面广场高压侧计算负荷，

工业广场低压计算负荷加上配电变压器的功率损耗即为6kv高压侧的计算负荷

变压器功率损耗计算

δpt=δpit+δpn.t²

δpt—变压器的有功功率损耗kw

δpit—变压器在额定电压时的空载损耗kw

δpn.t—变压器在额定负荷时的短路损耗kw

---变压器的负荷率它等于变压器的实际负荷容量与其额定容量的比值

δqt=δpit+δqn.t²=i。%/100=sn.t+u.s%/100sn.t²

δqt----变压器的无功功率损耗

δpit---变压器的空载时的无功功率损耗

i。%--变压器的空载电流百分数

u.s%-----变压器的短路电压百分数即阻抗电压

sn.t-----变压器的额定容量

δp.t=2（δpit+pn.t²）=2（2.2+11.80.636²）=13.9kw

高压侧计算负荷为；

pca.σ=p´ca.σ+δp.t=1259.6+13.9=1273.5kw

qca.σ=q´ca.σ+δqt=968.8+75.5=1044.3kva

s´ca.σ=p´²ca.σ+q´²ca.σ=1273.5²+1044.3²=1646.9kva

i´caσ=s´ca.σ/un=1646.9/6.3=150.9a

cosurn=p´ca.σ/s´ca.σ=1273.5/1646.9=0.773

eσ=σe=（636.7+714.6+…+55.6）=5305mw.h

6；全矿总负荷的统计

全矿高压负荷

σpca=1890+1280+……+1212.8=23147.9kva

σqca=1171.8+793.6+……+1044.3=17034.2kw

全矿计算负荷。计算全矿6kv侧的总计算负荷，应考虑各组间最大负荷时时系数。取ksp=0.9ksq=0.5则

pσ=ksp.σpcq=0.923147.9=20833.11kw

qσ=ksqσqcq=0.9517034.2=16182.49kw

sσ=pσ²+qσ²=20833.11²+16182.11²=26391.29kva

cosnat=pσ/qσ==0.789

7;电容器的补偿

（1）电容器所需补偿量，因全矿功率因数cosnat=0.789，低于0.9所以应进行人工补偿，补偿后的功率因数应达到0.95以上即cosa.c=0.95则全矿所需补偿容量为

qc=pσ(tannat-tana.c)=20833.11(0.778-0.329)=9354.1kvar

(2)电容器柜数及型号的确定。电容器拟采用双星型接线接在变电所的二次母线上，因此选标称容量为30kvar。额定电压为6.3/kv的电容器，装于电容器柜中，每柜中装15个，每柜容量为450kvar，则电容器柜数为

n=qc/qn.c(uw/un.c)²=9354.1450(6//6.3/)²≈24

由于电容器柜要分接在两端母线上。且为了在每段母线上构成双星形接线，因此每段母线上的电容器柜也应分线相等的两组。所以每段母线上每线的电容器柜数n为

n=n/4=24/4=6

所以变电所电容器柜总数n=4n=24台电容器型号为bwf-6.3-30-/w根

据我矿实际情况，电容器柜选择gr-1型采用01接线方案

（3）电容器的实际补偿容量

qc=qn.c(uw/un.c)²=45024(6//6.3/)²=9720kvar

（4）人工补偿后的功率因数

qa.c=qσ-qc=16182.49-9720=6462.49kvar

sa.c=p²σ+q²a.c=20833.11²+6462.49²=21812.61kva

cosqa.c=pσ/sa.c=20833.11/21812.61=0.955

功率因数符合要求。

第五章变电所供电系统的拟定

1.6千伏侧接线

由于进变电所的电源有两个，因此采用单母线分段接线，由于事故时需切换电源，两回路之间采用断路器联接，变压器容量在1000kwa以上时，高压侧用隔离开关和断路器。

2.低压供电系统的拟定

低压供电系统的要求：

（1）变电所只有一台变压器时，低压母线采用单母线接线；当有两台变压器时，应采用单母线分段接线，母线联络开关一般采用刀开关，当需要自动切换时，或母线联络开关不允许停电操作时，应采用自动开关，变压器低压侧总开关，如果要求带负荷切换或自动切换时应采用自动开关，否则宜采用刀开关。

（2）对低压配出线动力与照明应当分开供电；个别较远的用电负荷可采用动力与照明混合线路；对重要负荷应采用双回路供电。

（3）低压开关的选择，对负荷容量不大且不重要的负荷可采用刀开关或组合开关，对负荷较大或需自动切换或对保护时限有要求时，应采用自动开关；对远距离操作的可采用接触器。

由于变电所内有两台变压器，因此采用单母线分段接线，母线联络开关采用刀开关，低压侧总开关采用自动开关。

3：变电所的所用电

对变电所的所用电的要求：

（1）采用手动操作的变电所，当所内照明电源可由邻近变压器供给时可不装所用变压器，其控制，信号电源可由母线电压互感器供给，仅在必要时才装一台所用变压器，所内事故照明可采用手电筒或矿灯。

（2）采用其他方式操作的变电所，当只有一路电源时，在受电断路器的电源侧装一台所用变压器，并尽量取得备用电源；；两路电源时，一般装两台所用变压器，分别接在受电断路器的电源侧，或接在两段母线上，互为备用；若有可靠的低压电源，也可只装一台所用变压器。

（3）当变电所内装有380v配电变压器能满足所用点要求时，可不设专用的所用变压器，所用电负荷可由配电变压器兼供

变电所的所用电由母线电压互感器供给，同时，所内没有备用电源。

4低压配电系统保护接地形式的确定

低压配电系统保护接地的形式共有tn，tt及it三大类，选用tn-c系统。

pen

设备

第六章电线电缆的选择与敷设

1.电线，电缆型号的选择

根据电压等级和使用场所，矿井地面各用电点供电采用架空，使用铝线。

2.电线，电缆截面的选择

高压线路导线截面一般按经济电流密度选择，按最大长时工作电流和允许电压损失效验，对架空线路还应效验其机械强度

1.按经济电流密度选择导线截面，以主井提升机为例进行计算

ae=im.n/ied

式中ae----导线的经济截面mm²

ied----经济电流密度a/mm²

im.n----正常运行时线路的最大长时工作电流a

查教材6-17可知ied=1.15a/mm²

ae=im.n/ied=203.8/1.15=177mm²

查表6-11可选lj-95型号

2.按最大长时工作电流选择导线截面

ksoip≥ica

式中ica—--线路的最大长时工作电流a

ip-----导线的长时允许电流

kso-----温度校正系数

ksoip≥ica1.0x325a≥203.8a

3.按允许电压损失校验导线截面。

线路允许电压损失可参考《工矿企业供电》表6-16。对从配电变压器二次侧母线算起的6kv线路。其允许损失电压为5%。

电压损失的计算

计算高压线路的电压损失时应考虑线路运行后，由于温度的增大而使线路电阻增加的情况，一般可按最高40%考虑。

线路的电压损失百分数可按下式计算：

∆uw%=0.12/un²(pcaro+qcaxo)

式中∆uw%--线路的电压损失百分数

ro、xo---线路每千米电阻、电抗，ω/km

l----------线路的长度km

pca、qca—线路所带负荷的有功功率计算值。无功功率计算值，

un----------线路的额定电压

查表可知ro=0.162ω/kmxo=0.33ω/km（按线间几何间距1.5m）

∆uw%=0.10.5(18900.162+1171.80.33)/6.3²

=0.87%

由于∆uw%=0.87%<∆uw%=5%

所以导线截面选择是合适的，由于其他导线面积与此方法相同，故不再计算，其值表如下

设备

导线型号

主井提升机

lj---95

副井提升机

lj—35

压风机

lj—25

通风机

lj---35

3.线路的敷设：

架空线路的路径与杆位应符合下列要求

1.选取线路短，转角少，交叉跨越少的路径

2.尽量少占农田

3.采取有效措施防止对邻近设施如电台、弱电线路等的影响

4.尽量减少与其他设施的交叉

5.尽量避开爆炸物,易燃物和可燃液体的生产厂房,仓库贮罐等

6.尽量避开洼地,冲刷地带以及易被车辆碰撞等处`

7.交通运输要方便，不应引起交通和机耕困难

8.与城镇规划相协调

线路的档距按50米。导线采用三角型排列，导线与建筑物的距离应大于3米

第七章短路电流的计算

1；工矿企业低压电网短路电流的计算特点

（1）短路电流可按无限大电源容量系统计算

（2）当低压电网中的变压器容量不超过电源容量的5%时，高压系统的阻抗可忽略不计。

（3）低压电网短路回路需要计及的阻抗有：10m以上的电缆、母线以及架空线的阻抗；多匝电流互感器一次线圈（300/5a及以下）的阻抗；自动开关的过电流线圈的阻抗，开关触头的接触电阻等

（4）低压电网要计及电阻的影响，只有当回路的总电阻小于总阻抗的三分之一时才可以不计电阻的影响

（5）低压电网短路电流一般可以予考虑非周期分量，只有在变压器低压侧母上或低压配电屏内部发生短路时，才需要计算非周期分量

（6）低压短路电流计算，用有名单位制计算更为方便，即电压应v、电流用ka、阻抗用mΩ、容量用kva

2：短路电流的计算：

短路回路阻抗的计算，以s9-1250/10型变压器为例

当高压系统的阻抗不能忽略时，则应把高压系统的阻抗折算到低压侧计算

（1）电源系统的电抗

变压器低压侧的电源系统的电抗

x`sy=u²2n.t/ss

x`sy------折算至变压器低压侧的电源系统的电抗，mΩ

u²2n.t----变压器二次额定电压，v

ss--------变压器一次侧母线的短路容量，kva

x`sy=u²2n.t/ss=400²/*13*6.3=0.13ω

(2)变压器的阻抗

变压器的阻抗用下式计算

zt=us%/100*u2n.t/sn.t

rt=∆pn.t*u2n.t/s²n.t

xt=√it²--rt²

式中。it、rt、xt变压器每相电阻、电抗、阻抗。mΩ

∆pn.t、s²n.t、u²2n.t------变压器的额定短路损耗、额定容量、二次额定电压.

us%—变压器的短路百分数

查表可知us%=4.5，u=400v，sn.t=1250kw，∆pn.t=11.8kw

zt=us%/100*u2n.t/sn.t=5.76mω

rt=∆pn.t*u2n.t/s²n.t1.2mω

xt=√it²--rt²=5.6mω

(3)线路的阻抗

rw=rol

xw=xol

式中rw，xw—线路的电阻，电抗mω

ro，xo—线路每米的电阻，电抗mω

l—线路的长度m

查表可知ro=0.116ω/km,xo=0.06ω/km

rw=rol=0.000116*10=0.00116ω/km

xw=xol=0.00006*10=0.0006ω/km

第八章电器设备的选择

1：按使用环境条件选择设备的形式。

低压侧根据设备装设地点，工作环境，使用要求选择电气设备的型号

可参考教材2-17选择，除表中所列型号外，电器设备还有高原型、潮湿型、干热型等多种，在《低压电器标准》中规定普通低压电器的正常工作条件为海拔高度不超过2500m，当海拔超过上述高度时应选用高原型电器。湿热带地区宜选用湿热带产品。其代号为th，干热带宜选用干热带产品，它可通用于湿热带和干热带，其代号为t

由于6kv变电所处于地面，没有爆炸和火灾危险。且处于低海拔地带因此选用干燥型、开启式的低压设备~

2：低压电器设备参数的选择和校验

a：按正常工作条件选择

un≥un.win≥ica

式中un—电器设备的额定电压

un.w---电网的额定电压

ica------流过设备的最大长时工作电流

un=400≥un.w=400in=4000>ica=2414.1

故选用dw10—4000/2型自动开关。其主要数据如下

型号

额定电流（a）

过电流脱扣器的额定电流（a）

瞬时过电流脱扣器的整定电流（a）

极限分断电流ka直流440v

t≤0.013

交流380vcosф≥0.4周期分量有效值

dw10—4000/2

4000

2500

2500—3750-7500

b：断流能力校验

ibr≥is(³)iim

式中.ibr—设备的分断电流

is(³)—最大运行方式下三相短路电流周期分量有效值

iim---冲击短路有效值

ibr=40≥is(³)=40

故符合要求。由于此开关具有极限分断电流的能力。故不在校验动、热稳定性

c：低压母线的选择

由于变压器低压侧为0.4kv且额定容量为1250kva故选用母线规格为lmy----3（120x10）+50x6

d：低压配电屏的选择

由于作为低压配电装置，并根据使用条件选用ggd3-01型交流低压配电柜其参考如下：

型号

额定绝缘电压

工作频率

工作电压

工作电流

短路分断能力

极限分断能力

ggd3-01

660v

50r/2

380v

2500a

50ka

105ka

3：高压电器设备的选择

高压开关柜型号的选择

由于6kv高压配电装置一般采用具有五防功能的成套高压开关柜

根据安装地点和使用环境、各电器元件在高压开关柜内的安装方式不同及

经济

性等要求，选用gg—1a（f）型高压开关柜（选择与校验同低压相同，不在此列出）。由于他符合各个元件的要求，因此不在全部列出，其技术指标如下：

型号

稳定电压

额定电流

操作方式

母线系统

外型尺寸

gg—1a（f）---073

6kv

1000a

手动

单母线

宽x深x高1218x1215x3100

第九章变电所的继电保护

6kv系统都是小接地电流系统，因此通常只装设防止相间短路的保护装置和防止单相接地的有选择性的高压漏电保护装置

1.相间短路保护

保护时装设原则：

a采用两相接线，正个系统的保护装置均装设在同名相的两相上

b一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速段保护做为辅助保护，第二段带时限电流速段保护做为主保护。

c第一段电流速断保护应有选择的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。

d对电缆线路当速断保护不满足保护范围要求时，可装设带时限电流速断保护

e对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护切除使母线残压低于60%额定电压的各种故障，保护装置可无选择地动作

f负荷较大总长在1km以下的重要用户的电缆线路为了加速切除短路故障可以采用纵连差动电流保护装置

g负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护

h保护采用远后备方式

2电流速断保护的整定计算

(1)继电器的动作电流

iop.k=kk*kkx*ica/ki*kre

式中iop.k-继电器的动作电流a

kk-可靠系数，电磁式和晶体管式继电器取1.2感应式继电器取1.4

kkx-保护装置的接线系数

ki-电流互感器变比

kre-返回系数

ica-线路最大长时工作电流

iop.k=kk*kkx*ica/ki*kre=1.2*1*203.8*5/250=5.8a

(2)保护装置的灵敏度满足下式要求

kr=is²min/iop.kki≥1.5

式中kr-保护装置的灵敏度系数

is²min-被保护线路末端最小两相短路电流a

kr=is²min/iop.kki=4500*5/5.8*250=15.5≥1.5

故保护装置负荷要求。查表7—1选用dl—34型电流继电器过电流保护的动作时限按下式确定

tp=tep+δt

式中tp-保护装置整定的动作时间s‘

tep-末端相邻元件保护的整定时间s

δt-时限阶段

由于保护装置设在末端，应设瞬时保护装置，其动作时限

tp=tep+δt=0+0.5=0.5s

查表7—2，选用ds—122型时间继电器。

第十章变电所的所用电系统

1变电所的操作电源

操作电源有直流和交流两种，除一些小型变电所采用交流操作电源外，一般变电所均采用直流操作电源

直流操作电源有硅整流直流电源和蓄电池直流电源，根据矿井的实际情况和使用要求，6kv配电所采用的镉镍蓄电池。而且该电池具有充电和浮充电两套整流装置，查表选用bzgn-i-//200型。

2变电所的所用电

由于变电所中具有两台主变压器，且变电所所用负荷不大，并且有蓄电池备用系统，故选择一台变压器。根据变电所的负荷大小选用s7—30/10型变压器（数值与前相同，故不再计算）

第十一章变电所的中央信号装置

1:中央信号装置的设计原则

（1）当变电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路器跳、合闸位置的指示信号

（2）有人值班的变电所，应在控制室或值班室内设置能复归音响信号的中央事故信号及中央预告信号装置

（3）中央事故信号装置在断路器跳闸时。除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号

（4）中央预告信号装置在回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示（灯光或信号继电器）

（5）中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器；预告信号用电铃发出音响。

（6）中央信号发出音响后，应能手动或自动复归音响，而故障性质、地点及范围的指示应保持到保护动作情况记录完毕（光字牌信号）和故障消除为至（闪光信号）

（7）各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视

（8）变电所的中央事故与预告信号一般应能重复动作，如变电所主接线较简单，中央事故信号可不重复动作。

（9）在配电装置上就地控制的元件，应按母线段、组别、分别发送

（10）事故信号和预告信号

(11)对中央事故及预告信号装置及其光字牌应能进行完好性实验。

信号装置应有可靠的电源，对重要信号装置应对电源熔断器进行监视。

总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备

(12)发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应能判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕火热和故障消除为止，对音响信号应能根据需要手动或自动复归。

2中央信号装置的设计

设计中央信号时，一般选择目前定型的接线方式，可不必自行设计。常用的两种接线方式为：即事故信号不重复动作，预告信号重复动作的接线`事故、预告信号都瞬时重复动作的接线；事故重复动作、预告信号延时重复动作的接线，根据设计原则和本变电所的实际情况选择事故信号重复动作，预告信号重复动作的接线方式。

第十二章变电所屋内外布置

1.变电所布置的一般要求

变压器一般采用落地式布置，安装在钢筋混第一节变电所布置的一般求

变电所布置的一般要求：

1设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。

2.各房间的位置年个安排合理。配电室的位置要便于进出线；低压配电室尽量靠近变压器室；电容器室尽量与高压配电室相毗邻；控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。

3.尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容室尽量避免西晒，控制室尽量可能超南。

4.配电室、控制室、值班室等地面，一般应比室外高出150mm~300mm，附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定

5.有人值班的变电所应单独的控制室或值班室，并设有其它辅助间及生活设施

2.最小电气间距的要求：

屋外配电装置的最小电气间距（安全净距）不应小于表10—1中所列数值。

符号

适用范围

额定电压/kv

3—10

带电部分至接地部分之间

200

400

650

网状遮拦向上延伸线距地.2.5m处与遮拦上方带电部分之间

不同相的带电部分之间

200

400

6500

断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间

设备运输时，其外廊至无遮拦带电部分之间

950

1150

1400

交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间

栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间

网状遮拦至带电部分之间

300

500

750

无遮拦裸导体至地面之间

2700

2900

3100

无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间

平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间

2200

2400

2600

带电部分与建筑物、构筑物的边缘部分之间

2.屋内配电装置的电气间距不应小于10－2所亿的数值．

符号

适用范围

额定电压／kv

∧500

500～1000

带电部分至接地部分之间

15(30)

不同相的带电部分之间

15(30)

带电部分至栅栏之间

100

带电部分至网状遮拦之间

100

带电部分至无孔栅栏之间

无栅栏裸导体至地（楼）之间

2200

无栅栏裸导体于通道对面墙间的水平净距

1500

2000

通道对面的无栅栏裸导体见的水平净距

1000

1500

1.配电装置的走廊宽度不应小于表10－3中的数值

布置方式

背面维护走廊

正面操作走廊

一般值

推荐值

一般值

推荐值

一面有配电装置时

两面有配电装置时

800

1000

1300

1800

2500

2.当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口；当该长度为6~15m时，两端各设一个出口，当该长度超过15m时，除两端各设一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不超过15m出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽超过3m时，则不受上述要求的限制。

3.屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于网状遮拦1.7m，栅栏1.2m。无孔遮拦1.7m。

4.无遮拦裸导体布置在走廊上方离地高度小于表（10－2）中的c值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m.。

3.低压配电室

1.低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距离墙不宜小于3m.

2.对采用集中控制的厂房或车间（如选煤厂等）允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不小于0.8m。

2.低压配电屏一般离墙布置，屏后维护走廊和正面操作走廊的宽度

见表（10－3）。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不的小于0.8m。当一侧靠墙时应留有200mm的间隙。

4.当屏的数量在3台及一下时，也可选用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距墙应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200mm的间隙。

5.当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。

6.用同一低压配电室供给给一类负荷用电时，母线分段处越南感设有防火隔板或防火隔墙，供给一类负荷的电缆不应通过同一电缆沟。

7.低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考以下尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度4~4.5m；与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.5~4m；配电室为电缆进线时，高度为3m.

8.配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔的同一中心线上。

4.变压器

1.变压器室的布置形式及主要尺寸与进、出线方式和采用设备有关。

变压器室在布置上有地坪抬高和不抬高两种，地坪抬高与否取决于变压器室的通风方式和通风面积，当变压器室的进出风窗面积不满足通风条件时，则应将变压器室的地坪抬高。一般“出风”影响变压器室的高度，“进风”影响变压器室的地坪。地坪不抬高时，变压器室的高度一般为3.5m~4.8m；地坪抬高时，地坪下面是进风洞，地坪抬高的高度一般为

0.8m、1.0m和1.2m三种，变压器室的高度一般相应地增加4.8m~5.7m

凝土基础上。

屋外相邻油浸变压器间，当油量超过2500kg时，其防火净距35kv不得小于5m；63kv不得小于6m；否则，应设防火隔墙。防火隔墙的高度不宜低于变压器油枕顶端，长度应大于贮油池两侧各0.5m。

当变压器油量在1000kg以上时，应在其下面设置能容纳100%油量的贮油池或20%油量的贮油池或挡油墙。当没有20%的贮油池或挡油墙时，应设油将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害，贮油池面积按设备外廓加1m计。贮油池内一般铺设厚度为250mm的卵石层（卵石直径宜为50mm~80mm）。为防止雨水流入贮油池，贮油池四壁高应高出地面100mm。并用水泥抹面。

屋外布置的其他充油设备，当单个油箱的油量达1000kg以上时，也应按上述要求设置贮油池。

变压器的布置位置，除应满足安全净距和防火距，还应考虑变压器各侧的引线长度尽量缩短。为此变压器的位置应与进线架构和6(10)kv配电室内的进线开关柜尽量布置在同一中心线上。

第十三章变电所的防雷与接地

1.变电所的防雷保护

变电所的防雷保护油防护直接雷击过电压和线路传来的感应入侵波过电压，还有避雷针上落雷时产生的感应和反击过电压。

（1）直击雷的保护

变电所对直击雷的保护方法是装设避雷针，将需要保护的设备和建筑物置于保护范围之内。

在避雷针上落雷时，雷电流在避雷针上产生的电压降，向被保护物放电，这一现象称为反击。独立的避雷针与被保护物之间，应保持一定距离。为了避免发生反击，避雷针与被保护设备之间的距离不得小于5m，而避雷针接地极与被保护接地极之间的距离不得小于3m，且避雷针的冲击接地电阻不得大于10ω。

（2）雷电入侵波的保护

变电所利用装设在各母线段上的阀型避雷器防护雷电入侵波引起的过电压。

由于避雷器有一定的有效保护距离，所以避雷器与被保护设备的电气安装距离不能太远，否则在被保护设备上产生的过电压值将很大，起不到保护设备的目的。而变电所内最重要的设备时变压器，它的价格高，绝缘水平又较低，为了使变压器受到有效的保护，最好将避雷器与变压器直接并联。但实际上变压器与母线之间还有其它开关设备，致使它们之间不得不相距一定的距离。所以，为了使避雷器有效地发挥其作用，

故在安装避雷器时应满足表（11－1）的规定。

电压等级

设置避雷线的范围

到变压器的距离

到其它电器的距离

变压器哦进线回路数

一

二

三

四

进线段

全线

105

按到变压器距离增加35%计算

进线段

全线

110

130

145

110

全线

135

155

175

2：进出线的防雷保护

（1）：3~10kv配出线的防雷保护

当变电所3~10kv配出线路上落雷时，雷电入侵波会沿配出线侵入变电所，对配电装置及变压器绝缘构成威胁。因此在每段母线上和每路架空线上应装设阀型避雷器，如图（11－3）所示。对于有电缆段的架空线路，避雷器应装在电缆与架空线的连接处，其接地端应与电缆金属外皮相连。若配出线上有电抗器时，在电抗器和电缆头之间，应装一组阀型避雷器，以防电抗器端电压升高时损害电缆绝缘。

（2）：配电网的防雷保护

1.与架空线连接的3kv~10kv配电变压器，其3kv~10kv侧应用阀型避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点（或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险器的接地端）以及金属外壳连在一起接地。

2.多雷区的3kv~10kv,y,yn0和y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220v避雷器、440v压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。

3.3kv~10kv柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10ω。

a)3kv~10kv架空配电线路不装设避雷线。

b)为了提高3kv~10kv钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横担或高一级电压的绝缘子。

c)低压架空线路接户线的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30ω。土壤电阻率在200ω·m及以下的铁横担钢筋混凝土杆线路，在入口处宜将绝缘子铁脚与该接地装置相连，不另设接地装置。人员密集的公共场所，如剧院和教师的接户线，以及又木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并应装设专用的

接地装置，但钢筋混凝土杆的自然接地电阻不超过30ω着除外。

年平均雷暴日不超过30天的地区、低压线路被建筑物等屏蔽的地区，以及接户线距低压接地点不超过50m的地方，接户线绝缘子铁脚都可不接地。

d)在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。

3：变电所接地系统

（1）保护接地的范围

1.应当接地的部分：

(1)电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳；

(2)电气设备传动装置；

(3)互感器的二次绕组，但继电保护另有规定着除外；

(4)配电屏与控制屏的框架；

(5)屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；

(6)交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳盒电缆的技术外皮、穿线的钢管等；

(7)铠装控制电缆的外皮、非铠装电缆的1～2根屏蔽芯线。

2.不需要接地的部分：

（1）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380v及以下、流440v及以下的电力设备外壳（当人有可能同

时触及接地物体时除外）；

(2)在干燥场所，额定电压为交流127v及以下、直流110v及以下的电力设备外壳（有爆炸危险的场所除外）；

(3)安装在配电屏、控制屏盒配电装置上的仪表、继电器和其它低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等；

(4)安装在已接地的金属构架上的设备（保证接触良好），如套管等（有爆炸危险的场所除外）；

(5)额定电压220v及以下的蓄电池室内的支架。

4.工作接地的范围

(1))变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地；

(2)电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。

第十四章：电气照明设计

1电气照明设计的原则和要求

(1)照明设计合理与否不仅影响工作人员的视力健康，而且还会影响工矿企业的安全生产和照明的经济性。为此，照明设计应遵循以下原则：

(2)作业面上应有合适的照度。既保证工作和视力健康对照度的要求，又保

证照明的经济性。

(3)保证照明的均匀度，限制眩光，力求视觉舒适。工作环境中的亮度分布应力求均匀，既保证作业面上照明的均匀，又保证作业面与周围环境（墙、顶棚、地板等）的亮度差别不致过大。

(4保证照明的稳定性和避免频闪效应。照明的光通量要稳定，防止电光源的摆动，尽量消除电光源的频闪效应或选择频闪效应低的电光源。

(5)电光源的显色性要好。在需要辨别颜色的场所，应尽量选择显色指数高的电光源或多种光源混合使用。

(6)照明装置要技术先进，工作安全可靠，维护检修方便。

(7)照明装置的选择越南感尽量美观，与周围环境和建筑物协调统一。

2电光源类型的选择

选择电光源的类型时，越南感根据电光源的特性和使用场所对电光源的要求选择。选择电光源的一般原则如下：

（1）尽量选择发光效率高、使用寿命长的电光源，以保证照明的经济性。

（2）在有旋转机械的场所，应选择无频闪的电光源。

（3）在显色性要求高的场所，应选择显色指数高的电光源。

（4）在电压波动大的场所，应选择光通量受电压变化影响小的电光源。

3根据实际情况变电所照明采用荧光灯。

4照度计算。

(1)单位容量计算

p.σ=pa=16*50=2400w

(2)所需灯具的盏数

n=eava/kukφ30*150/0.85*0.8*90=74

（3）灯具根据房间的长宽和工作地点不同确定布局情况；

5照明设备的布置

照明配电箱有悬挂式和嵌入式几种，布置时可根据配电箱形式不同将其悬挂在墙上或镶嵌在墙体中。配电箱及变压器箱中心距地1.5m。若不在照明配电箱内进行控制，则配电箱的安装高度可提高带2m以上。照明线路导线一般采用橡皮绝缘电缆

第十五章总结

经过这一段时间的实践操作使我对前面理论知识有了更深刻的理解和掌握，同时也丰富了自己各方面知识，为今后的工作打下了良好的基础，也为今后尽一步丰富自己知识水平和自身素质做好了铺垫，通过这一段实习也提高了自己的各方面能力和素质，但是在实习过称中也发现了自己的不足，如知识掌握的不牢固和不塌实，知识面狭窄，不够宽广及实际操作能力差等现象，总之这一段的实习对我还是有很大帮助的，由于限于自身能力的不足在设计中出现的不足之处还望各位老师批评和指正，并请多多关照，还请各为老师多提意见。

主要参考文献

1、《煤矿安全规程》

2、《煤矿电工手册》

3、《设计指导书》

4、《工矿企业供电》

5、《矿井低压电网短路保护装置整定细则》

6、《电器产品样本及产品目录》

7、其它资料

矿山６ｋｖ变电所设计

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