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第一章 综采工作面的主要设备 第一节 矿用电气设备的特点 由于煤矿井下存在着易燃的瓦斯和易爆的煤尘，因此为保证井下安全生产，矿用电气设备必须具备以下特点： （1） 为节省硐室建设费用和搬迁方便，矿用电气设备应体积小，重量轻并便于移动，在此综采工作面都配有移动变电站。 （2） 由于井下存在冒顶、片帮、淋水、涌水等现象，所以矿用电气设备应有坚固的外壳和较好的防潮、防锈性能。 （3） 井下有瓦斯和煤尘。所以矿用电气设备应有隔爆性能。 （4） 井下机电设备工作任务繁重，启动频繁，负载变化较大，设备易过载。故矿用电器设备应有较大的过载能力。 （5） 井下潮湿，易触电。故矿用电器设备应有机械、电气闭锁及专用接地线；对煤电钻、照明、信号及控制电器应采用127V和36V供电。 第二节 综采工作面供电控制系统的特点 矿井综采工作面，其工作系统由采煤机的落煤，输送煤及溜子的推进。液压支架的移动这一全过程都采用自动化。所以对其供电控制有以下几个特点： （1） 变压器容量大 （2） 电压等级高 （3） 向工作面供电的变压器中的特点采用经电控制器或经电阻接地的方式，并与保护装置配合后，以减小单相接地时的故障电流。 （4） 变压器一次侧和二次侧均采用六氟化硫（SF6）断路器或真空断路器，具有可靠，灵敏的保护和实验功能，并且可以指示和观察断路器的工作状态及各种保护的动作情况，还具有直观的故障查询系统，有些还带有自动重合闸装置，迅速恢复供电。 （5）控制负荷合的组合开关可同时可同时控制多台负载电动机，最多可配有10个出现模块，每个出线模块包括真空接触器和控制、保护装置。 （6）使用微机控制技术，如在各控制开关上采用可编程控制器等进行控制和通信，增强了这些设备的功能可以实现多种控制方案。 因此，采煤工作面采用了高电压、大容量的移动变电站供电和组合开关控制。 第三节 综采工作面设备的选择 在此设计中综采工作面所用的电气设备有：矿用隔爆组合式移动变电站、电牵引采煤机、低压馈电开关、隔爆电磁启动器，可弯曲刮板输送机、电液控制液压支架、破碎机、转载机、带式皮带输送机、乳化液泵站、喷雾泵、安全液压绞车等。 1、矿用隔爆组合式移动变电站 随着采煤机组容量的不断增大，工作面的耗电量骤增，又随着高产高效生产条件的约束。如果继续沿用过去从采区变电所用低压向工作面供电的方式，显然是不经济、不合理的，也不符合高产高效矿井生产的要求。为此产生了移动变电站。为此产生了移动变电站放在综采工作面附近区段，平巷的轨道上，可随工作面的推进而移动，并将采区变电所送来的6KV高压电降为1140V后输出。 此移动变电站其组合方式是隔爆变压器的高压侧采用隔爆真空配电箱，主要负责高压侧的控制、保护，以及变压器二次绕组的漏电保护；低压侧采用隔爆自动馈电开关负责负荷的通断及低压侧的各种保护。 该种组合既保留了若变压器二次绕组发生漏电，可使高压断路器动作，从而消除了高压负荷开关仅能分断正常的负荷电流这一盲区。又克服了利用高压真空配电箱通断负荷和切断短路会产生较高的过电压，这一缺点。 其外型结构图如下图1—1
2、综采工作面成套配套设备 根据矿山固定机械十一章采煤工作面机械配套性能表11—4国产采煤机械化配套设备的综采成套设备来确定所需要的设备。 （1）采煤机选用MAX—300/3.5型,其外形结构图如下图1—2
技术特征： MAX—300/3.5型采煤机的主要技术特征： 生产能力/t.h-1 708 采高/m 3.5 截深/m 0.625 电动机 额定功率/KW 300 额定电压/V 1140 额定电流/A 183 （2）刮板输送机选用SGZ—730/220型，其外形结构图如下图1—3 技术特征： SGZ—730/220型刮板输送机的主要技术特征： 电动机 额定功率/KW 2×110/55 额定电压/V 1140 额定转速/r.min-1 1480/740 （3）乳化液泵站选用XRB2B型 技术特征： XRB2B型乳化液泵站的主要技术特征： 电动机功率/KW 75 质量/t 1090 (4)带式输送机选用SSJ1000/2×75型 技术特征: SSJ1000/2×75型带式输送机的主要技术特征: 电动机功率/KW 2×75 (5)转载机、破碎机、喷雾泵、安全液压绞车等的选用及主要技术特征： 转载机用SZZ—730/110型； 电动机功率 KW 110 破碎机电动机功率KW 110 喷雾泵电动机功率KW 40 安全液压绞车选用YAJ1—22型 电动机 电动机功率/KW 22 电动机电压/V 1140 即：所用设备具体归结如下表格1—3 表1—3综采工作面所用的设备 序号 设备名称 型 号 功 率 单位 数量 1 采煤机 MAX—300/3.5 300 部 1 2 液压泵站 XRB2B 75 个 1 3 喷雾泵 40 个 1 4 可弯曲刮板输送机 SGZ—730/220 2×110 部 1 5 转载机 SZZ—730/110 110 部 1 6 破碎机 110 部 1 7 带式输送机 SSJ1000/275 2×75 部 1 8 液压绞车 YAJ1—22 22 部 1 第二章 工作面移动变电站的确定及配电点布置 第一节 供电系统的拟定 一、供电系统的拟定原则 拟定供电系统的基本原则就是保证供电的安全、可靠、电压质量和经济，具体要求如下： （1） 在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等最少。 （2） 原则上一台启动器只控制一台低压用电设备；一台高压配电箱只控制一台变压器。当高压配电箱或低压启动器有三台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置二台进线高压配电箱。 （3） 当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备，用电设备功率过大时可以考虑使用二台及以上移动变电站。 （4） 由于工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及运输平巷的输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，但应注意采煤工作面（机采除外）不应敷设电缆，溜放煤、矸石、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电。 （5） 大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。 （6） 低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电。 （7） 采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。因此，要设照明变压器综合保护装置。 第二节 综采工作面的负荷统计 变压器的额定容量按照所带负荷确定。故应将变压器所带负荷进行统计，统计时应以每一条供电干线为单元进行分组（分组应考虑电压等级、生产环节、安装地点和电缆敷设电路线等因素），每一条供电干线、每一台移动变电站或变压器都应统计出它们的负荷，以便在后面的设计计算中查询。统计后可求出每组总的额定功率，经以下计算统计表格如下表2—1 表2—1综采工作面负荷统计 负荷 名称 设备台数 电动机 需用系数 功率因数 计算负荷 额定电流 额定 功率 额定电压 有功功率 无功功率 视在功率 采煤机 1 300 1140 0.58 0．7 493 859 704 183 液压泵站 1 75 1140 65 液压绞车 1 22 1140 20 转载机 1 110 1140 95 可弯曲刮板输送机 1 2110 1140 95 破碎机 1 110 1140 95 喷雾泵 1 40 1140 35 带式输送机 1 275 1140 65 第三节 综采工作面的负荷确定 一、综采工作面供电分配 此综采工作面其供电线路由下顺槽移动变电站供电系统供电，采煤机、液压泵站、转载机、液压绞车、可弯曲刮板输送机、破碎机、喷雾泵、带式输送机都由下顺槽移动变电站供电系统给其供电1140V。供电具体情况由中央变电所引来6000V高压电，经综采工作面移动变电站将高压6000V转变为1140V后，再经低压馈电开关后经电磁启动器输出1140V给其工作面其他用电设备供电，此为本设计中的供电系统。 二、负荷确定 下顺槽移动变电站供电系统 负荷：采煤机：300 KW， 一部 乳化液泵站：75 KW， 一部 转载机：110 KW， 一部 液压绞车：22 KW， 一部 可弯曲刮板输送机：2×110 KW， 一部 破碎机：110 KW， 一部 皮带输送机：2×75 KW， 一部 喷雾泵：40 KW， 一部 即综采面的总负荷: ΣPN＝300+75+110+22+2×110+110+2×75+40=1027 KW。 以上负荷统计为该工作面的总机容量，综采工作面照明设备、信号等小功率负荷忽略不计，在校验整定中按设备实际最大运行方式考虑。 第四节 综采工作面的用电设备布置 一、工作面配电点 工作面配电点是将采区变电所或移动变电站送来的1140V电能分配给采煤工作面或掘进工作面的用电设备。工作面电钻和照明用的127V电源由电钻和照明综合保护装置供电。 （1） 工作面配电点的位置及设备布置 为了保证安全，采煤工作面配电点一般设在距工作面50m—70m处的巷道 中；掘进工作面配电点距掘进头80m—100m处，一般配电点至掘进设备的电缆长度以不超过100m为宜；工作面设备的控制开关应放在工作面配电点，采用远方控制。 （2） 配电点开关的设置 工作面配电点设有控制工作面各种设备的电磁启动器以及电钻（照明）综合保护装置，3台及其以上开关的配电点都要设置自动馈电开关作为配电点的总开关，以便检修电磁启动器时切断总开关，实现断电检修和维护，保证人身安全。
图2—2 第五节 变压器的选择、整定、校验 一、变压器的选择 由于综采工作面机组和其他设备的功率大，所以都配有移动变电站来给其供电。变压器是供电系统中的主要设备，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得过大，不紧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值减小；如果变压器容量选择的过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，既不安全也不经济。因此，正确计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以足够重视。 二、变压器的整定、校验 （1）需用系数、加权平均功率因数的确定如下表格2—3 序号 名称 需用系数Kde 平均功率因数cosФTwn 1 综采工作面 Kde=0.4+0.6PN.max/∑PN 0．7 2 一般机采工作面 Kde=0.4+0.6PN.max/∑PN 0.6-0.7 3 炮采工作面 0.4-0.5 0.6 4 有掘进机的掘进工作面 0.5 0.6-0.7 5 输送机 0.6-0.7 0.7 6 井底车场 0.6-0.7 0.7 .. … … … 表2—3需用系数、加权平均功率因数 本设计为综采工作面，由上表格可以确定其： 加权平均功率因数 cosФTwn=0.7 （2—1） 需用系数 Kde=0.4+0.6 （2—1） (2)移动变电站容量的确定： 需用系数 Kde===0.58； 变压器容量 ： ＳT= 式中 ＳT—变压器计算容量，kVA； Ks—组间同时系数，当供给一个工作面时取1，供给2个工作面时取0.95，供给3个及以上工作面时取0.9； cosФTwn—变压器加权平均功率因数； ∑PN—变压器所带各组设备计算功率之和，KW。 由于本设计为一个综采工作面，Ks在此取1。代入数据得： ＳT= Kd=0.58×=850 KVA<1000 KVA； 故 选择容量为1000KVA的变压器满足要求。 即： 本综采工作面选用一台移动变电站，其容量都为ＳT=1000KVA。 其型号及主要技术数据为： 型号 KBSG—1000/6； 额定容量/KVA 1000 额定电压/KV 高压侧 6 低压侧 1.2 损耗/W 空载 2700 负载 6100 Ur%阻抗电压/% 6 Ux%空载电流/% 1.5 (3)计算负荷 由以上已知道综采工作面的总功率ΣPN＝1027 根据（2—1）、（2—2）可得知： 加权平均功率因数cosФTwn=0.7 需用系数Kde==0.58 则: 有功功率 Pca=Kde×∑PN=0.58×850=493KW 无功功率 Qca=550KW 视在功率 Sca= Kd==704KW 第三章 高压、低压电缆的选择 第一节 矿用电缆 矿用电缆具有安全可靠、不占空间、不受外界影响等优点，特别适用于有火灾和瓦斯煤尘爆炸危险、潮湿和底下淋水、空间狭窄和人机拥挤的井下输电；在地面工业广场内，主副井钢丝绳空间交错，也采用电缆向各主要设备输电，电缆成为矿井供电系统的大动脉。但是矿用电缆与架空线路相比具有投资大、查找故障困难、维护检修不便等缺点，加之岩石冒落、机械压砸等原因容易产生短路、漏电，引发瓦斯煤尘爆炸、设备烧毁和人身触电事故。因此必须正确地选择、安装、使用和精心维护矿用电缆。 一、矿用电缆的型号及含义 举例说明，例如，ZQ20表示油浸纸绝缘铜芯铅包裸双钢带铠装电缆。VLV33表示聚氯乙烯绝缘铝芯聚氯乙烯护套细钢丝铠装聚乙烯外护套；YJQ02表示交联聚乙烯绝缘铅包聚氯乙烯护套铜芯电缆。又如，MYPJ—3。6/6—3*35—3*16—3*2。5表示矿用移动屏蔽监视橡套电缆，额定电压为3。6KV/6KV，三芯动力线、每芯截面为35mm2，一芯接地线、芯线截面为16 mm2，三薪监视线、每芯截面为2。5 mm2。 第二节 高、低压电缆的选择原则、方法 一、选择电缆截面的一般原则 为了做到供电上的安全、可靠、经济和技术合理，导线截面应按下列原则确定： （1） 按长时允许负荷电流选择导线截面。使导线在最大负荷下长时工作而不过热，即不超过其长时允许温度。 （2） 按允许电压损失选择导线截面。使受电端有足够的电压以保证供电质量。 （3） 按经济电流密度选择导线截面。使输电线路的年运行费用最低，达到经济供电的目的。 （4） 按机械强度选择导线截面。避免在运行或安装过程中断线，或因受砸压而损坏，以保证供电的安全运行。 （5） 按短路时的热稳定条件选择导线截面。时导线通过短路电流时不致超过其短时允许温度。 二、选择电缆截面的方法 （1）低压电缆截面的选择方法 对于负荷电流大、线路长的干线电缆，其电压损失是主要矛盾，因此应按正常工作时的允许电压损失初选其截面。对于经常移动的橡套电缆支线，应按机械强度初选其截面。对于电流虽然较大，但是线路较短，又不经常移动的电缆，应按长时允许电流初选其截面。初选出的电缆截面还应按其它条件进行校验。在校验时由于低压电网短路电流较小，保护装置一般又瞬时动作，所以短路时的热稳定性一般均满足要求，可不必考虑。但是当采用熔断器保护时，熔体的额定电流应与电缆截面相配合，否则会使电缆过热。对于干线电缆，不必校验机械强度。低压电缆一般不按经济电流密度选择截面。因为低压线路短、年利用小时数较小，对供电经济影响不大。 （2）高压电缆截面的选择方法 由于电缆的散热条件差，高压线路短路电流又大，因此短时间大的短路电流通过时，会使电缆芯线的温度超过其绝缘材料的短时允许温度，而受到损坏。所以高压电缆必须考虑短路时的热稳定性。一般高压电缆的截面按经济电流密度选择，按长时允许电流、允许电压损失和短路时的热稳定条件校验。因为高压电缆不经常移动，而且多为铠装电缆，其本身机械强度较高，所以高压电缆不必校验机械强度。 第三节 低压电缆的选择 低压电缆又分为支线和干线两种。支线是指启动器到电动机的电缆，向单台电动机供电；干线是指分路开关到启动器的电缆，向多台电动机供电。低压电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯线数、长度和截面等。 一 、电缆型号、芯线数和长度的确定 1、低压电缆型号的选择 电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用低压电缆 的型号，一般按下列原则确定： （1） 支线一律采用阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。 （2） 固定敷设的干线应采用铠状或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对与半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆或聚氯乙烯绝缘电缆。 （3） 采区低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。 （4） 电缆应带有供保护接地用的足够截面导体。 （5） 照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆；非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。 2、确定电缆的芯线数目 （1）干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装选四芯电缆。 （2）支线用电缆就地控制时，一般采用四芯电缆；远方控制和连锁控制时，应根据控制要求增加控制芯线的根数；注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。 （3）信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并留有备用芯线。 3、确定电缆长度 就地控制的支线电缆长度，一般取5m-10m。其他电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按下式计算： L=Km×Lm （3—1） 式中 Lm—电缆敷设路径的长度，m； Km—电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。 为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点： （1） 移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m—5m余量。 （2） 当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。 即确定了综采工作面的低压用电缆的干线、支线长度： 干线选用敷设500m 即 L=Km×Lm=500×1.1=550m 支线选用敷设200m 即 L=Km×Lm=200×1.1=220m 二、低压电缆主芯线截面的选择 低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件： （1） 正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。 （2） 正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在额定电压的95%—105%范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8%—10%。 （3） 距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常启动，并保证其启动器有足够的吸持电压。 （4） 所选电缆截面必须满足机械强度的要求。 按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时,支线电缆一般按机械强度的最小截面初选,按允许持续电流校验后,即可确定下来.选干线电缆截面时,如干线电缆不长,应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选。然后，再按其他条件校验。 1、支线电缆的截面选择 根据综采工作面设备的主要技术数据来计算选取：采煤机、刮板输送机、乳化液泵站、带式输送机、安全液压绞车、转载机、破碎机、喷雾泵等的电缆截面。 根据公式 I=W/U 可得： 采煤机的电流 I=183 A 刮板输送机的电流 I=96.49 A 乳化液泵站 I=65.79 A 带式输送机 I=65.79 A 安全液压绞车 I=19.3 A 转载机 I=96.49 A 破碎机 I=96.49 A 喷雾泵 I=35.09 A 矿用橡套电缆允许持续电流表3—1 主芯线截面/mm2 6 10 16 25 35 50 70 95 工作电压/V 1000 1140 6000 46 53 64 72 85 85 94 113 110 121 138 135 148 173 170 170 215 205 205 260 250 250 表3—1矿用橡套电缆允许持续电流 经以上计算得出工作面的用电设备电流值，查表3—1，满足设备的电缆允许持续电流，再经查煤矿电工学表7—7验证最后确定此工作面的用电设备的电缆截面如下表3—2 表3—2工作面用电设备的电缆截面积 序号 设备名称 型 号 电流/A 电缆截面/mm2 1 采煤机 MAX—300/3.5 183 70 2 液压泵站 XRB2B 65.79 16 3 喷雾泵 35.09 6 4 可弯曲刮板输送机 SGZ—730/220 96.49 25 5 转载机 SZZ—730/110 96.49 25 6 破碎机 96.49 25 7 带式输送机 SSJ1000/275 65.79 16 8 液压绞车 YAJ1—22 19.3 6 2、干线的电缆截面选择（按长时允许持续电流选择） 电缆的长时允许持续电流Ip应不小于通过电缆的最大长时各种电流Ica。即 Ip≥Ica （3—2） 式中 Ip—电缆的长时允许持续电流，A Ica—通过电缆的最大长时工作电流，A 支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。干线电缆最大长时工作电流可按下式计算： Ica= Kde （3—3） 式中 ∑PN—电缆所带负荷的额定功率之和，KW； UN—电缆所在电网的额定电压，V Kde—电缆线路所带负荷的需用系数， Фwn—电缆所带负荷的加权平均功率因数， 即 干线电缆的截面为： Ica= Kde =0.58× =431 A 根据上面计算所得的结果查煤矿电工学第七章表7—10 （1KV—6KV三芯塑料绝缘电缆允许持续电流）可以确定该工作面的干线电缆选用截面面积为240 mm2的三芯塑料绝缘电缆。 三、按允许电压损失校验电缆截面 如果电缆截面按其他条件已经选出，此时需按电压损失的条件校验电缆截面。效验时需按式（3—6）计算出整个低压电网的电压损失，然后按式（3—4）进行效验。如效验后不满足，可采取如下措施： （1）加大电缆截面，一般家大干线电缆的截面； （2）分散负荷，即增加电缆的根数； （3）更换大容量的变压器，以减小变压器的电压损失； （4）移动变电所的位置，使其靠近工作面； （5）调整变压器的分接头，此方法在设计中不考虑。 正常工作时，采区低压电网的总电压损失ΔU应不大于低压电网的允许电压损失ΔUp，即 ΔU≤ΔUp （3—4） （1）低压电网的允许电压损失 按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。为了保证用点设备的供电质量，低压电网的允许电压损失为 ΔUp=U2NT-0.95×UN （3—5） 式中 ΔUp—低压电网的允许电压的损失，V； U2NT—变压器二次侧额定电压，V； 由式（3—5）可求得： 对于380V电网 ΔUp=400-0.95×380=39V； 对于660V电网 ΔUp=660-0.95×380=63V； 对于1140V电网 ΔUp=1140-0.95×380=117V； （2）综采工作面的低压电网电压损失 采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失两部分。线路一般有包括干线和支线两部分。因此，全部低压电网的总电压损失ΔU应用 ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl （3—6） 式中 ΔUT—变压器的电压损失，V； ΔUms—干线电缆的电压损失，V； ΔUbl—支线电缆的电压损失，V； （3）变压器的电压损失ΔUt为 ΔUT=（Ur%×cosФwn+Ux%×sinФwn） （3—7） 从以上查得：Ur%=6；Ux%=1.5；cosФwn=0.7；sinФwn=0.71； 代入上式（3—7） ΔUT=（Ur%×cosФwn+Ux%×sinФwn） =（6×0.7+1.5×0.71） =53.7 V； (4)干线电缆的电压损失ΔUms ΔUms= （3—8） 式中 Pc—干线电缆所带负荷的计算功率值,KW； UN—干线电缆线路所在电网的额定电压 ，V； Lms、Ams—干线电缆的长度、m，主芯线截面积，mm2； Υsc—干线电缆导体的电导率，m/Ω.mm2； 电缆的电导率经查《煤矿电工学》第七章表7—11（电缆的电导率）确定，查得本电缆的电导率Υsc=42.5 m/Ω.mm2； 而： Pc= Kde×∑PN （3—9） 又从式(2—2)可得： 需用系数 Kde==0.58 即： 干线电缆所带负荷的计算功率值 Pc= Kde×∑PN=0.58×850=493 KW。 同上查《煤矿电工学》表7—11确定：干线电缆导体的电导率 Υsc=42.5 m/Ω.mm2； 从上式（3—1）得：干线电缆的长度Lms=550 m； 又由以上选取的干线电缆截面可知：主芯线截面积 Ams=240 mm2； 代入上式（3—8）得： ΔUms===23.3 V； （5）支线电缆的电压损失ΔUbl（选用用电设备功率最大的计算） 在此设计综采工作面采煤机所用的功率最大，此选取采煤机 ΔUbl= （3—10） 式中 Lbl、Abl—支线电缆的长度、m，截面面积、mm2； Υsc—支线电缆导体的电导率（查下表3—8），m/Ω.mm2； Pbl—支线电缆所带负荷的计算功率值（可近似取额定功率） 同上查《煤矿电工学》表7—11确定支线电缆导体的电导率 Υsc=42.5 m/Ω.mm2； 从上式（3—1）得：支线电缆的长度 Lbl=220 m； 又由以上选取采煤机的电缆的截面可知：主芯线截面积 Ams=70 mm2； 其额定功率 300KW 即 Pbl=300KW； 代入上式（3—10）得： ΔUbl===19.46 V； 把以上计算得出的： 变压器的电压损失 ΔUT=53.7； 干线电缆的电压损失 ΔUms=23.3； 支线电缆的电压损失 ΔUbl=19.46； 代入上式（3—6）ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl式中 ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUbl =53.7+23.3+19.46 =96.46 V <ΔUp=117 V。 根据正常工作时，采区低压电网的总电压损失ΔU应不大于低压电网的允许电压损失ΔUp，即 ΔU<=ΔUp 证明上式计算成立，说明上述所选电缆截面合格。 第四节 高压电缆的选择 一、确定高压电缆的型号 与低压电缆相同，也是依据其电压等级、用途和敷设场所等条件决定其型号。所选电缆的型号也必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用高压电缆的型号，一般按下列原则确定： （1）井下严禁使用铝包电缆； （2）固定敷设的电缆应选用铠装电缆。在立井井筒或倾角45及其以上的井巷内，应采用钢丝铠装电缆； （3）电缆实际敷设地点的水平差，应与电缆规定的允许敷设水平差相适应； （4）在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间的电缆，可以采用铝芯，其他地点的电缆必须采用铜芯； （5）硐室内和木支架的井巷中敷设的电缆，应采用裸铠装电缆；或将电缆的黄麻外皮剥除； （6）用于移动变电站的高压电缆，必须采用监视型屏蔽橡套电缆； （7）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。 二、高压电缆截面的选择 (1)按经济电流密度计算选定电缆截面,对于输送容量较大,年最大负荷利用小时数较高的高压电缆尤其应按经济电流密度对其截面进行计算. (2)按最大持续负荷电流校验电缆截面.如果向单台设备供电时,则可按设备的额定电流校验电缆截面. (3)按系统最大运行方式时发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性,一般子电缆首端(即馈出变电所母线)选定短路点。井下主变电所馈出线的最小截面，如果采用的是铝芯电缆时，应该不小于50mm2； （4）按正常负荷及有进综采工作面的电缆发生故障时，应该校验电缆的电压损失。 （5）固定敷设的高压电缆型号应用于接入移动变电站的电缆应采用监视型屏蔽橡胶电缆。 高压电缆截面，一般按经济电流密度选（年最大负荷利用小时数小于1000h者除外），按长时允许负荷电流、电压损失及热稳定条件进行校验。 三、按经济电流密度选择电缆截面 （1）经济电流密度 导线截面积的大小对电网的运行费用有密切关系。导线截面大，输电损耗小、电费小，但增加了线路的投资，结果使线路年折旧费和维修费用增加；导线截面小，虽然降低了线路投资，但使线路的电能损耗费用增加。所以为了供电的经济性，应选择一个比较合适的导线截面，使全年的电能损耗费、年折旧费和维修费用的总和，即年运行费用为最小。年运行费用最小的导线截面称为经济截面。对应于经济截面的电流密度，称为经济电流密度。因此，按经济电流密度选择电缆的截面，就是按年运行费用最低的原则来确定电缆的截面积。 （2）按经济电流密度选择电缆截面的方法 选择电缆截面时，从《矿山供电》第七章 表7—9中查出经济电流密度，然后按下式即可求出经济截面： Ae= （3—11） 式中 Ae—经济截面，mm2； Im.n—线路正常工作时的最大长时工作电流，A； Ied—经济电流密度，A/ mm2； 选取标准截面等于或接近而小于Ae的值。 按经济电流密度选择电缆接纳面时，应按正常工作时的最大长时工作电流选择和计算。因为正常运行时，此电缆担负着全工作面的用电设备的负荷，所以正常工作时此电缆的最大长时工作电流为（设井下中央变电所的容量为St=6000KVA）则有: Im.n===577A 由于以上所用电缆都为铜芯电缆，到综采工作面电缆年最大负荷利用小时数一般为3000—5000小时，查《矿山供电》表7—9得到经济电流密度Ied=2.25 A/ mm2； 所以经济截面为 Ae===256 mm2； （3）按长时允许电流校验电缆截面 此时应按综采工作面最大负荷时（额定工作功率），来校验电缆截面。故此时电缆的最大长时工作电流为： Ica===577A 查《煤矿电工学》表7—10，256 mm2电缆的长时允许电流为513A<577A，符合要求，因此确定选用256 mm2的电缆。 第四章 综采工作面低压电器的选择 第一节 工作面低压电网短路电流的计算 一、 低压电网短路电流的计算目的 （1） 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。对于低压开关设备中的断路器、熔断器等，计算短路电流主要用于校验其分断能力。 （2） 正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，能灵敏可靠地动作，确保供电安全。 二、低压电网短路电流的计算任务 （1）计算最大三相短路电流值，以校验开关设备等的分断能力。此时短路点应选择在开关设备等负荷侧的端子上，并按最大运行方式计算。 （2）计算最小两相短路电流值，以校验短路保护装置的灵敏度。此时短路点应选择在保护范围的末端，并按最小运行方式计算。 三、低压电网短路电流的计算特点 低压电网（包括变压器）一般不允许忽略电阻。由于电缆线路的电感电抗值远小于电阻值，故有时感抗值可以忽略。低压元件（如不是太长）的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开关的过电流脱扣线圈、开关触头的接触电阻以及短路点的电弧电阻等，对于低压电网的短路电流计算都有影响，但为了简化计算，一般可以忽略。 计算短路电流时，电缆线路相间电容可以忽略。 四、两相短路电流的计算 短路电流的计算，有公式法和图表法两种。由于公式法计算标准，所以我们计算时就采用公式法。 1、两相短路电流的计算公式 Is（2）= （4—1） 式中 Is（2）—两相短路电流，A； Uav—短路点所在电网的平均线路电压（为额定电压的1.05倍），V； ∑R—短路回路内一相电阻值的总和，Ω； ∑X—短路回路内一相电抗值的总和，Ω； 即 Uav=1140×1.05=1197 V。 2、短路回路的阻抗计算 （1）变压器的阻抗计算 变压器的阻抗ZT用下式计算： ZT=Us% （4—2） 式中 Us%—短路电压百分数，可由变压器技术数据中查得； U2N.T—变压器的二次侧额定电压，KV； SN。T—变压器的额定容量，MVA； 从以上所选出的变压器的技术数据获可查得： Us%=6%； U2N.T=1200 KV； SN。T=1000 MVA； 代入式（4—2）得： ZT= Us%=6%=0.086Ω； 变压器的电阻RT用下式计算： RT= （4—3） 式中 ΔPNT—变压器的短路损耗，查变压器的技术数据可以得到，W； 从以上所选出的变压器的技术数据获可查得： U2N.T=1200 KV； SN。T=1000 MVA； PNT=6100 W； 代入式（4—3）可得： RT===0.009Ω； 变压器的电抗XT为 XT==0.086 Ω； （2）电缆线路的电抗和电阻 线路电抗X用下式计算： X=x0×L （4—4） 式中 L—输电线路的长度，Km； x0—输电线路单位长度的电抗，与导线直径和相间距离等因数有关，对于3kV—10kV的电缆线路取x0=0.07Ω/km—0.08Ω/km；对于1000V及1000V以下的电缆线路取x0=0.06Ω/km—0.07Ω/km。 而我们此设计中的低压电网为1140V电压，故x0=0.06Ω/km； 则：干线线路电抗 X1=x0×L=0.06×550×10-3=0.330； 支线线路电抗 X2=x0×L=0.06×220×10-3=0.013。 线路电阻用下式计算： R= （4—5） 式中 L—输电线路的长度，m； A—输电线路截面积，mm2； Υ—输电线路材料的导电系数，m/Ω.mm2。 从上述表3—8查得Υ=42.5；干线电缆截面积 A1=240 mm2；支线电缆截面积A2=70 mm2（在此选用采煤机电缆计算，因为采煤机的功率最大）。 则：干线电缆线路电阻 R1===0.054Ω； 支线电缆线路电阻 R2===0.074Ω。 而 ∑R=RT+ R1+ R2=0.054+0.074+0.009=0.019Ω； ∑X=XT+ X1+ X2=0.330+0.013+0.086=0.429Ω； 由述可知 Uav=1140×1.05=1197 V。 代入上式（4—1）中 即： 两相短路电流值为 Is（2）===1130 A。 则：三相短路电流值为 Is（3）=2×Is（2）=2260 A。 第二节 综采工作面低压电器的选择 一、 低压电器型号的选择 （1） 按采区的工作环境选择：高、低压控制开关一律采用矿用隔爆型。 （2） 按工作机械对控制的要求选择： ① 供电线路总开关和分路开关，一般选用低压自动馈电开关； ② 对不需要远方控制或不经常启动的小容量机械，如小水泵等，一般选用手动启动器； ③ 对需要远方控制、连锁控制的机械、运输机等，一般选用电磁启动器； ④ 对需要经常正、反转运行的机械，如调度绞车等，一般选用可逆型电磁启动器； ⑤ 40KW及以上电动机的控制设备，应使用真空电磁启动器； ⑥ 当电缆长度不够或电路需要有分支时，应选择电缆插销、电缆连接器或电缆接线盒。 （3）开关的保护装置要适应电网和工作机械对保护的要求： ① 变压器二次侧低压总馈电开关应设短路、过载和漏电保护； ② 变电所内其他分路配出开关和配电点的总开关应设短路、过载保护和有选择性漏电保护； ③直接控制电动机的各种启动器，应设短路、过载、断相和漏电闭锁，其中对于控制小功率的的启动器，可不设过负荷保护（如回柱绞车等）； ④控制煤电钻的设备，必须选用具有捡漏、短路、过载、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护。 二、矿用低压隔爆开关选择 选择原则 （1）矿用一般型开关适用于无瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井和无瓦斯突出的井底车场及主要进风巷道中。矿用增安型开关适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井进风巷道中和通风良好的硐室中。 （2）矿用隔爆型开关可使用在有瓦斯突出矿井的任何地点和有瓦斯及煤尘爆炸危险矿井的采区进风巷道、回风巷道以及采掘工作面。 （3）在选用矿用低压隔爆开关时，其额定电压必须大于或等于被控制线路的额定电压；起额定其额定电流要大于或等于控制线路的负荷长期最大实际工作电流同时应根据控制线路的需要选定过流保护继电器的整定电流值。 （4）矿用底压隔暴开关的线路喇叭口数目及内径要符合受控电路所选用电缆的条数及外径要求。一个喇叭口只允许接一条电缆。 （5）矿用低压开关使用地点的海拔高度不得超过1000m；环境温度不得超过35℃；环境相对湿度不得大于95±3%；垂直面斜度不得大于15º。同时在周围介质中不得有使用金属腐蚀和损坏的气体存在，不得有水及其他的液体浸入。 三、工作面低压电气设备参数选择 低压开关的额定电压应不小于电网的额定电压，额定电流应不小于所控制设备的最大负荷电流。 低压开关的额定分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流。 目前，可供选择的低压隔爆型开关产品很多， 通过我们以上确定下来的综采工作面的用电设备和他们的配电布置图，又根据《煤矿电工学》第七章表7—13、7—14 就能确定综采工作面的低压电气设备。 1、矿用隔爆自动馈电开关选用 DKZD—400型； 2、矿用隔爆型电磁启动器选用 FYQC—150G型、FYQC—300G型、QCKB30—60/1140型。 第三节 综采工作面低压保护装置的整定计算 工作面低压保护装置主要有过载保护和短路保护两种，因开关的不同而设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。过载保护的动作值按照大于额定电流整定，短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。 一、低压保护装置选择与整定要求 （1）选择性好：保护装置动作时，保证只切除故障部分的电路，其他部分仍能正常工作。 （2）动作可靠：电动机启动或正常运转时保护装置不能误动作。当电动机或线路发生短路或过负荷时，保护装置可靠动作。 （3）动作迅速：保护范围内发生短路时，保护装置迅速动作，切断被保护的电路，防止事故蔓延，减少故障电流对设备的损坏。 （4）动作灵敏：在保护范围内发生最小两相短路时，保护装置可靠动作。 二、熔断器选用原则 井下常用的熔断器有：RM1、RM10、RT0、RL1和RC1A等几种系列，作为电气设备短路和过电流保护。熔断器具有反时限特性，主要技术特征是：熔断器的额定电压、额定电流、极限分断能力和熔体额定电流。 （1）熔断器的额定电压与电网的额定电压相符，一般等于或稍大于电网的额定电压。 （2）熔断器的额定电流要大于或等于所带负荷的最大长时工作电流。在一定额定电流的熔断器中，可以装设几种额定电流不相同的熔体。 （3）极限分断能力应满足保护范围内最大三相短路电流的要求。 如表4—3所列为熔断体极限分断能力。 （4）熔体额定电流的选取要保证当保护范围内出现最小两相短路电流时，能很快熔断，而负荷中流过电动机最大启动电流时不会熔断。 三、熔断器熔体的选择计算 在选择井下低压开关设备时，熔断器的型式和电压等级已经确定，在此只需要选择熔体的额定电流，并校验熔体的灵敏度和熔断器的分断能力。 1、按正常条件选取熔体额定电流 （1）保护电缆支线 对于笼型电动机，熔断器作短路保护，熔体的额定电流IN.F按下式计算： IN.F≈ （4—6） 式中 1.8—2.5—当电动机启动时，保证容体不熔化的系数，在不经常启动或负荷较轻、启动较快的情况下，系数取2.5；而对于频繁启动或负荷较重、启动时间较长的电动机，系数取1.8—2； IN.F—熔体的额定电流，A； IN.st—电动机的额定启动电流，A；若被保护的是几台同时启动的电动机，则此电流应为这几台电动机的额定启动电流之和。 在井下采、掘、运机械常用电动机的额定电流和额定启动电流，可由表4—2中查到。如果没有具体资料可查，可按电动机额定电流的5—7倍近似地估算其额定启动电流，电动机功率较大者取偏大值，一般取6倍，即 IN.st=（5—7）×IN≈6×IN （4—7） 式中 IN—电动机的额定电流，A； 对于380V电动机，其额定电流可按经验公式IN=2PN估算，其中PN为笼型电动机的额定容量，KW； 对于660V电动机，其额定电流可按公式IN= 1.15×PN估算。 在我们此设计的综采工作面是采用1140V供电的低压电网。所以在选择保护电缆支线的熔断器的熔体电流，根据上式（4—6）来确定； IN.F≈ （4—8） 由于采煤工作面的设备都是频繁启动和负荷较重的用电设备所以在这熔体熔化的系数取1.8； 我们以采煤机来举例说明，在此已经知道采煤机的额定电流I=183 A； 采煤机电动机的额定启动电流可以根据上式（4—7）计算得出；即 IN.st=5×IN=5×183=915 A； 把IN.st =915 A代入上式（4—8）可得 IN.F≈==508 A； 即： 保护采煤机电缆的熔断器的熔体额定电流In.f=508 A。 同理，我们可以求出采煤工作面所有用电设备保护支线电缆的熔断器的熔体的额定电流。 （2）保护干线电缆 保护干线电缆熔体的额定电流可按下式计算 IN.F≈+∑IN.re （4—9） 式中 1.8—2.5系数的意义与取值同式（4—6）； ∑IN.re—除被保护干线天一动电流最大的一台电机外，其余电动机的额定电流之和，A； IN.st—被保护干线天一动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台笼型电动机的启动电流，A。 由于电动机的实际启动电流通常小于额定启动电流值，故上式中按额定启动电流计算结果偏大，在选择熔体额定电流时，宜取接近或略小于计算值。 而采煤工作面的设备都是频繁启动和负荷较重的用电设备所以在这熔体熔化的系数取1.8； 经过查表（3—5）计算的出 ∑IN.re =470 A； 又经所设计综采工作面的用电设备的限制确定 IN.st =183 A； 代入上式（4—9）得： IN.F≈+∑IN.re =+470=571 A ； 即： 保护综采工作面干线电缆的熔断器的熔体额定电流In.f=571 A； 2、按最小两相短路电流校验灵敏度 熔体的灵敏度按下式检验 Ks=≥4—7 （4—10） 式中 Isc—被保护线路末端的最小两相短路电流，A； IN.F—所选熔体的额定电流，A； 4—7—保证熔体在短路故障出现时能够及时熔断的系数。 上式（4—1）已经计算出最小两相短路电流Isc=1130 A； 上式（4—9）已经计算出IN.F=571 A； 代入上式（4—10）中得 Ks===2<4。 因为，电网的电压越大，灵敏度系数越小，所以，以上所选的熔断器显然符合要求，选择正确。 四、过电流继电器的整定计算 瞬时动作的过电流继电器或过电流脱扣器作短路保护，只需按短路保护 整定即可。电子式过电流保护装置具有过载、端相、短路等多种保护功能。短路保护整定与过载保护整定值有关，因此应先整定过载保护，再整定短路保护。 1、保护装置动作值的整定计算 （1）保护单台或同时启动的多台笼型电动机支线 过载保护： Ia.o=IN （4—11） 式中 Ia.o—过载保护的动作电流值，A； IN—单台或同时启动的多台电动机的额定电流，A； 在此我们以采煤机为例说明（因为采煤机的功率在用电设备中是最大的），其额定电流为IN=183 A，所以过载动作电流Ia.o=183 A； 即：我们选用保护电动机的支线过载动作电流Ia.o=183 A。 短路保护： Ia.s≥IN.st （4—12） 式中 Ia.s—短路保护的动作电流，A； IN.st—单台或同时启动的多台电动机的启动电流，A； 同上我们选用采煤机为例来说明，其额定电流为IN=183 A，又根据上式（4—7）确定IN.st=6×In=6×183=1089 A； 即：我们选用保护电动机的支线短路保护的动作电流Ia.s=1110 A。 （2）保护不同时启动的多台用电设备干线 过载保护： Ia.o≥1.1×Ica （4—13） 式中 Ica—线路的最大长时工作电流，由式（3—3）求得，A； 1.1—考虑负荷计算误差的可靠系数。 由上式（3—3）可求得Ica， 即： Ica= Ica= Kde=431 A。 那么，干线过载保护的动作电流 Ia.o≥1.1Ica=431×1.1=474 A； 短路保护： Ia.s≥IN.st+∑IN.re （4—14） 式中 IN.st—启动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台电动机启动电流，A； ∑IN.re—其余电动机的额定电流之和，A； 根据上式（4—7）可求出启动电流最大的一台电动机的启动电流值IN.st=1089 A； 其余电流之和∑IN.re=656 A。 所以，干线短路保护的动作电流值 Ia.s≥IN.st+∑IN.re=1089+656=1745 A。 （3）变压器二次侧馈电开关的整定 过载保护： Ia=I2N.T （4—15） 式中 I2N.T—变压器二次侧的额定电流，A。 因为变压器二次侧的额定电流我们可以求出，I2n.t=W/U=850/1140=745 A； 即：变压器二次侧馈电开关的过载保护的动作电流值 Ia=I2n.t=745 A。 短路保护： Ia=IN.st+∑IN.re （4—16） 式中 Ia—短路保护的动作电流值，A； ∑IN.re—变压器所带负荷天一动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台电动机的启动电流，A。 根据上式（4—7）可求出变压器所带负荷天一动电流最大的一台电动机的启动电流值 IN.st=1089 A； 其余电流之和∑IN.re=656 A。 所以，短路保护的动作电流值 Ia.s≥IN.st+∑IN.re=1089+656=1745 A。 五、热继电器及其整定计算 热继电器（或热元件）作过载保护，其整定电流为 Ia≥∑IN （4—11） 式中 Ia—热继电器的动作电流值，A； ∑IN—所保护的电动机额定电流之和，A。 若本热机电器在干线上，其保护的电动机的额定电流之和根据我们上述列出的工作面的用电设备就可以计算得出。 即：∑In=655 A； 所以，继电器的动作电流值Ia≥∑IN=655=700 A。 第四节 综采工作面的供电系统图 在以上我们设计的综采工作面，根据所选出的用电设备、移动变电站、高压电缆、低压电缆、低压控制、保护电器等，再采取上述综采工作面配电布置图，最终确定了以下的综采工作面供电系统图。见下图4—4
第五章 综采工作面漏电保护装置及接地系统 第一节 漏电保护装置的选择 一、漏电保护规定及措施 1、变压器中性点不直接接地供电系统的漏电保护措施 （1）装设灵敏可靠的漏电保护装置（漏电继电器），并与屏蔽电缆配合使用，提高工作可靠性。 （2）采用保护接地装置。 （3）对电网对地电容电流进行有效的补偿，减小漏电电流值。 （4）提高漏电保护装置和自动馈电开关的动作速度，采用超前切断电源装置等。 2、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，一相对地绝缘电阻为30KΩ； 660V电网，一相对地绝缘电阻为11 KΩ； 380V电网，一相对地绝缘电阻为3.5 KΩ； （2）动作迅速。 （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，即不拒绝动作，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，以防向故障电源供电。 （10）动作要有选择性，以便减小故障范围。 二、漏电保护装置 当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及后会产生触电危险。此时称电网绝缘为漏电，相应的绝缘电阻值称为绝缘值。煤矿井下由于潮气入侵或机械损伤，引起绝缘电阻下降，导致漏电事故发生。漏电不仅会使电气设备进一步损伤，形成短路事故，而且还导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此，在井下供电系统中必须装设漏电保护装置，实现监视绝缘、漏电保护、以及补偿流过人身的电容电流的作用。 漏电保护设置的类型很多，按电压等级分为矿用隔爆高压漏电监视保护装置，低压1140V、660V动力电网矿用隔爆检漏继电器，127V电网的煤电钻（照明）综合保护装置；按工作原理分为附加直流电源的漏电保护装置和零序电流漏电保护装置；按其保护功能分为无选择性碉楼点保护装置、有选择性的漏电保护装置及有漏电闭锁功能的漏电保护装置。 1、无选择性漏电保护装置 无选择性漏电保护装置采用附加直流电源的保护原理，在包含对地绝缘电阻的检测回路中附加直流电源，检测其支流电源的变化，达到检测绝缘电阻的目的。该装置需与低压自动馈电总开关配合使用。当电网中任何地方发生漏电，总会使总开关跳闸，切除全部负荷。因此称为无选择性漏电保护。其缺点是停电范围大，不易判断漏电线路，但结构简单、工作可靠，故仍在使用。 2、有选择性漏电保护装置 有选择性漏电保护采用零序电流保护原理实现，对于多支路的辐射式电网，一相漏电时各分支线路中都将有零序电流流过，而漏电电流为各支路零序电流的总和。从电流的母线端往外看，通过故障支路的零序电流的大小和方向都与非故障支路不同。在故障支路电源端零序电流是各非故障支路零序电流之和；而其他支路则只流过本支路的零序电流。此外，故障支路的零序电流方向是由线路流向母线，而非故障支路的零序电流方向是由母线流向线路。选择性漏电保护设备就是根据故障线路零序电流大小和方向与非故障线路不同的特点来实现选择性保护的。 三、漏电保护装置的类型 目前，我国生产的矿用隔爆型检漏继电器有：JY82型、BJJ系列和JJKB30型等多种。我们在此主要介绍JY82型检漏继电器。 1、JJBK30型检漏继电器 JJBK30型矿用隔爆检漏继电器，适用于煤矿井下1140V和660V电网作漏电保护用。它的工作原理与JY82型检漏继电器基本相同，也是采用附加直流电源的原理进行工作的。但是此继电器还是采用桥式比较电路，对电网的绝缘状态进行检测，而且具有漏电闭锁功能和较好的电容电流补偿作用。 2、JJBK30型检漏继电器作用 JJBK30型检漏继电器用于爆炸性气体和煤尘的矿井，也用于中性点绝缘的三相三线制660V和1140V电网中，监视电网的绝缘的电阻。当电网绝缘电阻降低到危险值或人触及一相导线时，继电器动作使自动馈电开关跳闸，切断电源。同时还可以补偿通过人身的容性电流，减轻触电危险，保证人身安全。 3、DQZBH—300/1140型矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器 （1）前面介绍的几种检漏继电器有共同的缺点，就是动作没有选择性，给寻找漏电故障带来一定困难。如果在磁力启动器中装上漏电闭锁装置就有助于寻找故障，并可以防止向漏电支路送电。、DQZBH—300/1140型矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器装有这种漏电闭锁装置。 （2）、DQZBH—300/1140型矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器作用 该启动器适用于具有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，直接停止或远距离启动和停止电压1140V，多用于控制大中型联合采煤机。 4、127V电网的煤电钻（照明）综合保护装置 煤电钻综合保护装置和照明综合装置是将干式变压器及其一、二此侧控制开关、保护元件等组合在一起，具有变压、短路保护、短路闭锁、过载保护和漏电保护等功能。煤电钻综合保护装置用于煤电钻的控制和保护，照明综合保护装置用于井下照明和信号的控制和保护。两种综合保护装置有多种型号，但是功能基本相同。只是煤电钻综合保护装置可远距离控制电钻，且电钻不工作时电缆不带电，防止电缆被砸短路而引爆瓦斯；照明综合保护装置不需要此项功能。 三、漏电继电器整定原则 1、保护380V电网 单相接地漏电电阻 Rz（单相）=3.5KΩ； 两相接地漏电电阻 Rz（两相）=7KΩ； 三相接地漏电电阻 Rz（三相）=10.5KΩ； 2、保护660V电网 单相接地漏电电阻 Rz（单相）=11KΩ； 两相接地漏电电阻 Rz（两相）=22KΩ； 三相接地漏电电阻 Rz（三相）=33KΩ； 3、保护1140V电网 单相接地漏电电阻 Rz（单相）=30KΩ； 两相接地漏电电阻 Rz（两相）=60KΩ； 三相接地漏电电阻 Rz（三相）=90KΩ； 各检漏继电器均设电容电流补偿电路。 第二节 综采工作面接地系统 一、保护接地 在正常情况下，电气设备的金属外壳及构架是不带电的。但是由于电气设备的绝缘损坏，其金属外壳有可能带电。在中性点绝缘系统中，为防止这种漏电危及人身安全，其措施之一就是对电气设备实行保护接地，即要求电气设备的金属外壳通过接地装置与大地连接，称为保护接地。 二、井下保护接地系统的组成 根据《煤矿安全规程》规定，应在煤矿井下指定的地点敷设主接地极、局部接地极，并用电缆铅包、铠装外皮及接地芯线相互连接起来，形成一个总结电网，称之为保护接地系统。保护接地组成系统的好处，1是将各接地极并联后，可降低系统的接地电阻，提高保护的安全性；二是各接地极互为后备，一旦某接地极断路，可通过其他接地极实现保护，提高了保护的可靠性。保护接地系统的各个组成部分如图2-9所示。 《煤矿安全规程》规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2Ω。为此。对井下总接地网各组成部分的要求和具体做法如下： 1、主接地极 矿井内可以单独在井下设置主接地极，但其总接地网的接地电阻不能超过2Ω。 主接地极应采用面积不小于0.75m2、厚度不小于5mm的钢板制成。如矿井水含酸性时，应视其腐蚀情况适当加大厚度，或镀上耐酸的金属，或采用锅炉钢板极其其他耐腐蚀的钢板。 主接地极的表面大，而且矿井水的导电率高，使得接地电阻比其他接地电极的接地电阻小。又因为主接地极位于接地网的中心，它在整个保护接地网中起着非常重要的作用。 2、局部接地极 根据《煤矿安全规程》规定，在下列地点应装设局部接地极： （1） 采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。 （2） 装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。 （3） 底电压配点点或的、装有3台以上电气设备的地点。 （4） 无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷以 即由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。 三、接地网接地电阻的检查与测定 1、接地电阻的检查 表面检查时，应着重观察整个接地网的连接情况，务必使其连续不断。对于接触不良或严重锈蚀等，应立即处理，否则将使接地电阻值增大。电气设备的保护接地装置未修复前，禁止向其送电。 电气设备在每次安装、检修或移动后，应详细检查电器设备的保护接地装置的完善情况。对振动较大及经常移动的电气设备，应随时加强检查。如果发现问题应及时将问题记入记录簿内，并及时向有关领导汇报，把处理的结果也要记录记录簿内。对各部分的检查内容有： （1） 接地母线和接地引线的导体是否完整、平直与连续，铁质导体有无严重锈蚀、断裂或开焊现象，铜导线有无断丝或断线。如发现有损坏达到超过规程允许截面的情况，应及时进行处理或更换，并做好记录。 （2） 接地母线和接地引线与电气设备的金属外壳、接地极、接地端子的连接是否完整可靠，如果用螺栓连接时，是否装有弹簧垫圈、压接是否坚固可靠；如果采用焊接，其焊缝是否符合规定。若发现有连接不符合规定者，应立即进行处理，并做好记录。 （3） 穿过墙壁或基础的接地母线，其防护套管是否完好；与电缆、管道等交叉时，其遮盖物是否完好。 （4） 设置在有腐蚀性的环境中的接地母线与接地导线，还应定期涂防腐涂料。 （5） 每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟提出来，详细检查1次。两个主接地极，应该轮流分别检查，不能同时提出来检查，以免影响安全。如果矿井水含酸性较大，应适当增加检查次数，如发现严重锈蚀或接触不良等情况，应立即处理。 （6） 对于设置在水沟以外的管状局部接地极，应经常灌注盐水，一保证良好的导电状态。 2、接地电阻值的确定 井下总接地网的接地电阻值测定工作，应有专人负责，每季至少进行1次，并把测量结果记入登记簿，以便查阅。新按的接地装置，在投入运行前，应对其接地电阻值进行测量。 在有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井内，进行接地电阻测量时，应用安全火花型仪表。如果用普通型的测量仪表进行测定，只准在瓦斯浓度为1%以下的地点进行，并采取一定的安全措施，报有关部门审批。 (责任编辑：admin) |
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