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摘?要
隨著礦井開采深度的不斷延伸和采掘設(shè)備容量的不斷增大，工作面的耗電量驟增。如果繼續(xù)采用以往由采區(qū)變電所用低壓向工作面供電的方式，顯然是不經(jīng)濟、不合理的。為此，專門設(shè)計、制造了移動變電站，移動變電站可以放在采掘工作面附近平巷的軌道上，可隨工作面的推進而移動，并將采區(qū)變電所送來的高壓電降為與采掘設(shè)備電壓等級相符的電壓后，供給采掘設(shè)備使用。供電距離大大縮短，可大幅減少電壓損失，提高供電質(zhì)量和供電的經(jīng)濟性。本設(shè)計通過對采區(qū)負荷的分析和計算選取變壓器，根據(jù)短路電流的計算，選擇并校驗高壓配裝置和低壓保護箱。最后，選取并校驗了電力電纜，進行了必要的繼電保護整定，完成了整個設(shè)計。
?關(guān)鍵詞：高壓配電裝置；干式變壓器；低壓保護箱
I
ABSTRACT
As?the?depth?of?mining?equipment?to?extend?the?capacity?of??growing,?the?consumption?level?face.if?you?continue?to?be?used?to?face?with?low?power,that?is not the economy?and?unreasonal.
In?this?regard,?special?design making?mobile?substations,?and?move?parts?can?be?placed in?orbit?
around?face,?but?in?the?face?of?moves?and??power?is?reduced?to?a?level?consistent?with?equipmentof?the?voltage?on,?the?supply?of?equipment?using.Power distance is shorten,can significantly reduce the voltage loss, improve the quality of power supply and power supply of the economy. This design through to the mining area load analysis and calculation of the selection transform according to the calculation of short-circuit current, Select and check high pressure devices and low voltage protection case.In the end, select and check the power cable, the necessary of relay protection setting, to complete the whole design.
KEY?WORDS:?High voltage power distribution equipment；Dry type transformer；Low voltage protection case
I
目錄
摘?要 I
ABSTRACT II
1 概述 1
1.1移動變電站的結(jié)構(gòu)和功能 1
1.2煤礦負荷資料 2
2 負荷計算 3
2.1 負荷計算的目的 3
2.2 負荷計算方法 3
2.3 負荷計算內(nèi)容 4
2.3.1 用電設(shè)備組的負荷計算 4
2.3.2 變電站低壓側(cè)補償前的總計算負荷 7
2.3.3 無功補償計算及電容器選擇 7
2.3.4變電站低壓側(cè)補償后總計算負荷以及功率因數(shù)的校驗 10
3 變電站變壓器選擇 11
3.1 變壓器的選擇原則 11
3.2 變壓器的選擇計算 11
3.3 變壓器的損耗計算 12
3.4 補償后高壓側(cè)的計算負荷及功率因數(shù)的校驗 13
4 短路電流計算 14
4.1 短路電流計算的目的 14
4.2 短路電流計算的方法 14
4.3 短路電流的計算步驟 14
4.4短路電流計算內(nèi)容 15
5 高壓、低壓電氣設(shè)備選擇 30
5.1 高壓電氣設(shè)備選擇原則 30
5.2 高壓配電裝置選擇及校驗 30
5.2.1高壓斷路器選擇與校驗 32
5.2.2高壓隔離開關(guān)選擇與校驗 33
5.2.3高壓熔斷器選擇 34
5.2.4電流互感器選擇 34
5.2.5電壓互感器選擇 35
5.3低壓電器設(shè)備選擇 35
5.4母線及電纜選擇 37
5.4.1 6kV母線選擇與校驗 37
5.4.2 1.2kV母線的選擇與校驗 38
5.4.3 各用電設(shè)備導(dǎo)線截面積的選擇與校驗 39
6 供電系統(tǒng)的繼電保護 46
7總結(jié) 49
致謝 50
參考文獻 51
附錄A 52
附錄B 57
1
1 概述
1.1移動變電站的結(jié)構(gòu)和功能
KBSGZY礦用隔爆型移動變電站作為一種煤礦井下常用供（變）電設(shè)備，因其在設(shè)計上具有防爆和防潮性能，因此，它能夠廣泛的應(yīng)用于環(huán)境潮濕和含有甲烷混合氣體、煤塵、并且具有爆炸危險的場所；KBSGZY礦用隔爆型移動變電站的緊湊性設(shè)計，使其可以不受安裝條件的限制，能夠安裝在距離采掘工作面50-300m的地方，負荷電纜長度大大縮短，可大幅減少電壓損失、提高供電質(zhì)量和供電的經(jīng)濟性；KBSGZY礦用隔爆型移動變電站的整體式設(shè)計，使移動變電站能夠整體裝在小車上，便于在井下拆除、移動和安裝；KBSGZY礦用隔爆型移動變電站完善的過載、短路和漏電保護，同時在高、低壓開關(guān)之間，高壓開關(guān)與上一級斷路器之間具有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖裝置，能夠防止對設(shè)備進行錯誤的操作和錯誤打開，能夠有效的保護操作及維護人員的安全和避免供電設(shè)備、線路的人為損毀，使供電系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性得以延續(xù)，大大提高了供電系統(tǒng)運行的安全性；KBSGZY礦用隔爆型移動變電站獨特的設(shè)計使設(shè)備經(jīng)濟耐用（設(shè)計壽命可達30年）、運行可靠。?
移動變電站是將井下采區(qū)的變電所引來的6000伏電壓變?yōu)?200伏或690伏電壓等級的電壓向采掘工作面供電。移動變電站采用防爆結(jié)構(gòu)，適用于具有瓦斯爆炸危險性的礦井，安裝在距工作面較近的運輸巷道中，容量大，供電距離遠，可達500～800米（低壓供電距離）。?
移動變電站可以隨著采掘工作面的向前推進而移動，采用能夠移動的變壓器（變電站）就可以縮短變電站和采掘工作面動力設(shè)備的距離，減少傳輸損失，并能適當(dāng)加長工作面的走向長度?，F(xiàn)在一些的煤礦綜采工作面的走向長度已達上千米，就是采用移動變電站的結(jié)果。?
綜采綜掘的生產(chǎn)對供電的要求比較特殊，針對綜采綜掘的電氣設(shè)備量大，供電距離遠的特點，在采掘工作面采用了移動變電站作為主動力電源，移動變電站在采煤和掘進巷道中可以隨時移動，極大的減小了供電電壓損失。能夠保證負荷端子上有足夠的電壓，保證了綜采綜掘設(shè)備效率的發(fā)揮。?
從供電的要求上來看，移動變電站有著供電可靠，供電安全，能保證充足的供電量，并且在實際使用中減少低壓電纜的截面積，即為技術(shù)經(jīng)濟合理，極大的減少了建造變電硐室的費用，隨著移動變電站的推廣應(yīng)用，油浸變壓器將被逐漸取替，極大地減少了因使用油浸變壓器產(chǎn)生的漏油、溢油事故，甚至發(fā)生火災(zāi)事故，消除了礦井安全生產(chǎn)的特大隱患。
1.2煤礦負荷資料
負荷資料見表1-1。
表1-1 采區(qū)負荷統(tǒng)計表
Table 1-1 mining area load statistics
編號
設(shè)備
電流A
電壓
kv
額定功率kw
需要系數(shù)
cosφ
備注
1
采煤機
183
1140
300
0.58
0.7
2
液壓泵站
65
1140
75
0.58
0.7
3
液壓絞車
20
1140
22
0.58
0.7
4
轉(zhuǎn)載機
95
1140
110
0.58
0.7
5
刮板輸送機
95
1140
1102
0.58
0.7
6
破碎機
95
1140
110
0.58
0.7
7
噴霧泵
35
1140
40
0.58
0.7
8
帶式輸送機
65
1140
752
0.58
0.7
2 負荷計算
2.1 負荷計算的目的
負荷計算的目的是了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。
2.2 負荷計算方法
供電系統(tǒng)設(shè)計常用的負荷計算的方法有二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、需用系數(shù)法、和產(chǎn)品單位電耗法等。需用系數(shù)法在計算上簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，查取方便，因而為我國設(shè)計部門廣泛采用。
本設(shè)計運用需要系數(shù)法進行設(shè)備負荷計算，步驟如下：
（1）用電設(shè)備組的負荷計算
用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算用電設(shè)備組計算負荷。計算公式為：
(2-1)
(2-2)
(2-3)
式中：
、、——設(shè)備組有功計算負荷、無功計算負荷、視在功率計算負荷；
——設(shè)備組設(shè)備的總的額定容量；
——設(shè)備功率因數(shù)正切值；
——設(shè)備的需要系數(shù)，由參數(shù)表1-1查得。
（2）多個用電設(shè)備組的負荷計算
在確定擁有若干用電設(shè)備組干線上或變電所的低壓側(cè)母線上的計算負荷的時候，應(yīng)考慮各個用電設(shè)備組的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定低壓干線上或低壓母線上的計算負荷時，可結(jié)合具體情況對其有功和無功計算負荷計入一個同時系數(shù)。計算過程如下：
(2-4)
(2-5)
(2-6)
式中:
、、——1.2kV側(cè)母線的有功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷；
、——用電設(shè)備組同時系數(shù)；
、——多個用電設(shè)備組的有功計算負荷、無功計算負荷之和。
2.3 負荷計算內(nèi)容
2.3.1 用電設(shè)備組的負荷計算
由表1-1可以查出用電設(shè)備組需要系數(shù)以及功率因數(shù)，由公式2-1到2-3對用電設(shè)備組進行負荷計算。
（1）采煤機：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
Kvar
視在功率為：
kVA
（2）液壓泵站：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（3）液壓絞車：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（4）轉(zhuǎn)載機：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（5）可彎曲刮板輸送機：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（6）破碎機：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（7）噴霧泵：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
（8）轉(zhuǎn)載機：
=0.58，=0.7，=1.02
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
2.3.2 變電站低壓側(cè)補償前的總計算負荷
由于本采區(qū)配電線路短損耗非常小，忽略線路損耗不計。取有功同時系數(shù)=0.9，無功同時系數(shù)=0.95，則1.2kV側(cè)總計算負荷可由公式2-4到2-6計算得：
=564.78kW =576.07kvar
kVA
低壓側(cè)無功補償功率因數(shù)為：
功率因數(shù)的正切值：
2.3.3 無功補償計算及電容器選擇
（1）無功功率補償?shù)淖饔?
無功功率補償?shù)淖饔镁褪且M量減少無功功率對電網(wǎng)的影響。其作用主要有：
a.提高供電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，?降低輸電線路及用電設(shè)備的容量和負荷，減少功率消耗。?
b.?穩(wěn)定用電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量，增加輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,?提高輸電能力。?
c.平衡三相負荷，減少無功功率對電網(wǎng)的沖擊。
（2）無功功率補償原理
電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分，一是有功功率，二是無功功率。直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率不消耗電能；只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時,電流滯后于電壓90°。而電流在電容元件中作功時，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小。
其原理如圖2-1所示。
圖2-1 無功功率補償原理圖
Figure 2-1 the principle diagram of the reactive power compensation
（3）無功補償計算
當(dāng)自然功率因數(shù)達不到要求時，需裝設(shè)無功補償裝置。選用電容器來進行補償。用電容器來提高線路功率因數(shù)時，電容器的補償容量由下式計算：
（2-7）
式中：
——低壓側(cè)補償前的功率因數(shù)正切值；
——低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)正切值。
本設(shè)計要求低壓側(cè)的功率因數(shù)達到0.9以上。假設(shè)經(jīng)過補償后變電站低壓側(cè)的功率因數(shù)為，，則需要補償容量用公式2-7計算可得：
kvar
（4）電容器的選擇以及總補償容量的計算
本變電站的補償方式采用低壓集中補償方式。采用三角形聯(lián)結(jié)，又為單母線接線，則電容器的安裝組數(shù)應(yīng)取3的倍數(shù)?，F(xiàn)選用BSMJ1.2-30-3型并聯(lián)電力電容器，每組安裝容量為=30kvar，由此可計算電容器的組數(shù)為：
取N=9
實際最大負荷時的補償?shù)娜萘繛椋?
kvar
電容器的安裝方式如圖2-1：
圖2-1 電容器接線圖
Figure 2-1 capacitor wiring diagram
2.3.4變電站低壓側(cè)補償后總計算負荷以及功率因數(shù)的校驗
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
補償后低壓側(cè)功率因數(shù)：
，滿足要求。
3 變電站變壓器選擇
3.1 變壓器的選擇原則
由于綜采工作面機組和其他設(shè)備的功率大，所以都配有移動變電站來給其供電。變壓器是變電站供電系統(tǒng)設(shè)計中的主要設(shè)備，對供電的安全性、可靠性及經(jīng)濟性有重要意義。如果變壓器的容量選擇過大，不僅使設(shè)備的費用增加，也將使變壓器的損耗增加，使供電系統(tǒng)及線路功率因數(shù)減小；如果變壓器的容量選擇過小，在長期的過負荷運行的情況下，銅損將增大，使線圈過熱從而加速線圈老化，會縮短變壓器的壽命，既不經(jīng)濟更不安全。因此，正確的選用變壓器是變電站供電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，必須加以重視。
3.2 變壓器的選擇計算
以第二章的計算負荷來進行供電系統(tǒng)用電負荷的分析，通過分析選擇變壓器的容量和臺數(shù)。選擇計算過程：
（1）用電負荷分析
采區(qū)用電設(shè)備為二級負荷。其總負荷為599.50kvA
（2）原則上由一臺變壓器可以對一個工作面用電設(shè)備進行供電，用電設(shè)備功率過大時可以考慮使用二臺及以上移動變電站。故選用一臺KBSG-630/6型礦用隔爆干式變壓器，其主要技術(shù)參數(shù)如下表3-1所示：
表3-1 變壓器參數(shù)表
型號
KBSG-630/6
容量(kVA)
630
連接組別
Y，y0,Y，d11
電壓（kV）
6/1.2
阻抗電壓
5
空載電流
2
損耗（kW）
空載
2.1
負載
4.0
Table 3-1 transformer parameter list
3.3 變壓器的損耗計算
變壓器的功率損耗分為鐵耗和銅耗兩部分。變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用和表示。變壓器的功率損耗按公式3-1和3-2計算。
有功損耗：
(3-1)
無功損耗：
(3-2)
式中：
β——變壓器的負荷率，；
——變壓器的計算負荷，kVA；
——變壓器的額定容量，kVA；
——變壓器的空載有功損耗，kW；
——變壓器的滿載有功損耗，kW；
——變壓器的空載無功損耗，kvar，；
——變壓器的空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)；
——變壓器的滿載無功損耗，kvar，；
——變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)；
、、、可由變壓器的參數(shù)表中查出。
根據(jù)公式3-1和3-2計算出變壓器的損耗：
空載無功損耗為：
kvar
滿載無功損耗為：
kvar
負荷率為：
變壓器的有功損耗為：
kW
變壓器的無功損耗為：
kvar
3.4 補償后高壓側(cè)的計算負荷及功率因數(shù)的校驗
有功功率為：
kW
無功功率為：
kvar
視在功率為：
kVA
高壓側(cè)功率因數(shù)的校驗：
>0.9
滿足要求。
4 短路電流計算
4.1 短路電流計算的目的
絕緣的損壞和誤操作等一些原因會導(dǎo)致系統(tǒng)的短路。當(dāng)短路發(fā)生在母線或干線上時，將會出現(xiàn)比正常電流大許多倍的短路電流，其所產(chǎn)生的熱效應(yīng)會導(dǎo)致其它電氣設(shè)備的損壞，同時也會造成電網(wǎng)電壓的大幅度降低，使用電設(shè)備受到影響，從而危及人及設(shè)備的安全。為了保證系統(tǒng)在短路情況下的穩(wěn)定性、可靠性及連續(xù)可用性，并實現(xiàn)電力系統(tǒng)的選擇性保護，必須計算系統(tǒng)故障后的短路電流。?
精確地計算出電網(wǎng)中各點短路電流值的大小，有助于確定系統(tǒng)的保護策略和方法，合理的選擇保護裝置，以保證電力系統(tǒng)發(fā)生短路時能快速有效的切斷短路故障，將故障限制在較小的范圍內(nèi)，防止故障點引發(fā)火災(zāi)并避免設(shè)備損壞，把短路故障引起的破壞降低到最小的情況。
4.2 短路電流計算的方法
短路電流的計算方法有標(biāo)幺制和有名單位制。有名單位制是短路電流計算時采用有名值的計算方法。標(biāo)幺制是一種相對單位制，短路電流計算時采用標(biāo)幺值。標(biāo)幺值是相對某一基值而言的，同一有名值，當(dāng)基值選取不一樣時，其標(biāo)幺值也不一樣，它們的關(guān)系如下：標(biāo)么值＝有名值/基值。電力系統(tǒng)由許多發(fā)電機、變壓器、線路、負荷等元件組成，它們分別接入不同電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)用有名值進行潮流及短路計算時，各元件接入點的物理量及參數(shù)必須折算成計算點的有名值進行計算，很不方便，也不便于對計算結(jié)果進行分析。采用標(biāo)幺值進行計算時，則不論各元件及計算點位于哪一電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，均可將它們的物理量與參數(shù)標(biāo)幺值直接用來計算。計算結(jié)果也可直接進行分析。所以本設(shè)計選用標(biāo)幺制法計算短路電流。
4.3 短路電流的計算步驟
（1）確定基準(zhǔn)值，選定基準(zhǔn)容量及基準(zhǔn)電壓，計算出基準(zhǔn)電流。
（2）計算短路電路中各設(shè)備的電抗標(biāo)幺值。
（3）計算短路點的總阻抗標(biāo)幺值。
（4）計算短路電路中的電流標(biāo)么值，可由公式4-1求得：
（4-1）
（5）計算短路電流及短路容量。為了設(shè)備的選取時的校驗需要應(yīng)計算出以下短路電流及短路容量：
① 計算三相短路電流初始值及短路容量；
② 計算短路沖擊電流及短路全電流最大有效值；
(4-2)
(4-3)
(4-4)
(4-5)
4.4短路電流計算內(nèi)容
計算選取的短路點短路點如圖4-1所示，短路點取6kV母線、1.2kV母線和1.2kV各設(shè)備線路回路末端，設(shè)備參數(shù)由表1-1中查取。
圖4-1 系統(tǒng)短路計算電路圖
Figure 4-1 system short circuit calculation circuit diagram
假定該系統(tǒng)在最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗為=1.0，最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗為=0.4。距離井下中央變電所的距離為1km，線路電抗為=0.08Ω/km。變壓器容量為630kVA，阻抗電壓=5。
（1）選定基準(zhǔn)容量：=50MVA，=6.3kV，=1.2kV，則
kA
kA
（2）計算設(shè)備的電抗標(biāo)幺值
a.系統(tǒng)電抗：
最大運行方式下， =0.4
最小運行方式下， =1.0
b.6kV母線：
c.變壓器:
d.采煤機：
e.液壓泵站：
f.液壓絞車：
g.轉(zhuǎn)載機：
h.可彎曲刮板輸送機：
i.破碎機：
j.噴霧泵：
k.帶式輸送機：
其等效電路圖如圖4-2所示。
圖4-2 等效電路圖
Figure 4-2 equivalent circuit diagram
（3）計算短路電流及短路容量
根據(jù)公式4-1到4-5算出各點短路電流。
a.點短路（6kV側(cè)）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)幺值：
短路電流的標(biāo)幺值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)幺值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
b.點短路（1.2kV）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)幺值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)幺值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
c.點短路（采煤機回路）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
d.點短路（液壓泵站）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
e.點短路（液壓絞車）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路時的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
f.點短路（轉(zhuǎn)載機）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
g.點短路（刮板輸送機）
①最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
h.點短路（破碎機）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量為：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
i.點短路（噴霧泵）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
j.點短路（刮板輸送機）
①系統(tǒng)最大運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
②系統(tǒng)最小運行方式下
短路點總阻抗標(biāo)么值：
短路電流的標(biāo)么值為：
點短路的短路電流及短路容量：
三相對稱短路電流初始值：
kA
其他三相短路電流：
kA
kA
短路容量為：
MVA
短路電流計算結(jié)果見表4-1。
表4-1短路參數(shù)匯總表
Table 4-1 short circuit parameter summary table
短路點
最大運行方式
最小運行方式
kA
kA
kA
MVA
kA
kA
kA
MVA
6kV側(cè)k1
5.73
14.6
8.71
76.0
3.27
8.34
4.97
35.5
1.2kV側(cè) k2
2.89
7.36
4.40
3
2.89
7.36
4.40
3
采煤機 k3
2.4
6.13
3.65
2.5
2.4
6.13
3.65
2.5
液壓泵站 k4
2.89
7.36
4.40
3
2.89
7.36
4.40
3
液壓絞車 k5
2.89
7.36
4.40
3
2.4
6.13
3.65
3
轉(zhuǎn)載機k6
2.4
6.13
3.65
2.5
2.4
6.13
3.65
2.5
刮板輸送機k7
2.4
6.13
3.65
2.5
2.4
6.13
3.65
2.5
破碎機 k8
2.89
7.36
4.40
3
2.4
6.13
3.65
2.5
噴霧泵 k9
2.89
7.36
4.40
3
2.89
7.36
4.40
3
帶式輸送機 k10
2.4
6.13
3.65
2.5
2.4
6.13
3.65
2.5
5 高壓、低壓電氣設(shè)備選擇
電氣設(shè)備的選擇是移動變電站供電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容。選擇設(shè)備的合理性將決定供電系統(tǒng)能否可靠運行。
移動變電站供電系統(tǒng)主要選擇的電氣設(shè)備：低壓保護箱和高壓配電裝置。
5.1 高壓電氣設(shè)備選擇原則
為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗的一般條件有：按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。
（1）按正常工作條件選擇
①按環(huán)境工作條件
選取電氣設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)實際的環(huán)境條件去考慮設(shè)備的防塵、防火、防爆及高海拔地區(qū)或高溫地區(qū)等環(huán)境條件的要求。
②按電網(wǎng)工作電壓
在按電壓選取電氣設(shè)備時，一般按照電氣設(shè)備額定工作電壓UN不小于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電壓來選擇，即：。
③按設(shè)備負荷電流
在按電流選取電氣設(shè)備時，一般按照電氣設(shè)備額定工作電流不低于通過的長時的負荷電流來選擇，即：。
（2）按短路電流校驗
①按短路電流值校驗所選電氣設(shè)備熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。
②按當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的短路容量大小來校驗所選開關(guān)設(shè)備的保護能力。
5.2 高壓配電裝置選擇及校驗
礦用隔爆型高壓配電裝置是三相交流50Hz、額定電壓6kV的配電裝置，適用于有瓦斯和煤塵的井下中央變電所、采區(qū)變電所和其他場所。由它給變壓器、高壓電動機、高壓電網(wǎng)分支線路供電。
根據(jù)選擇原則，選BGP5-6/100型高壓配電裝置，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：
表5-1 高壓配電裝置參數(shù)表
Table 5-1 high voltage distribution equipment parameter table
型號
額定電壓/kV
額定電流/kA
額定開斷電流/kA
額定容量/MVA
極限電流峰值/kA
熱穩(wěn)定電流/kA
熱穩(wěn)定時間/s
BGP5-6/100
6
100
10
100
25
10
4
（1）按額定電壓校驗：kV，滿足要求。
（2）按額定電流校驗：
A，
滿足要求。
（3）按動穩(wěn)定性校驗：kA，滿足要求。
（4）按熱穩(wěn)定性校驗：繼電器動作時間為=3秒，斷路器分閘時間為=0.2秒,可算出秒，則4秒熱穩(wěn)定電流：
kA
kA
滿足要求。
式中：
、——斷路器熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流持續(xù)時間；
、——短路電流的穩(wěn)定值和電流持續(xù)時間。
（5）按短路容量進行校驗：，滿足要求。
其主要特點如下：
????????a.分體隔離開關(guān)及直壓式觸頭設(shè)計，動熱穩(wěn)定性能好。?????????
b.全功能數(shù)字化保護。?
????????c.具備RS485計算機通訊接口。?
????????d.功率方向型與電流值篩選型漏電保護可選。?????????
e.開關(guān)外部進行保護參數(shù)調(diào)整及查詢。
5.2.1高壓斷路器選擇與校驗
高壓斷路器（或稱高壓開關(guān)）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當(dāng)完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。
所選斷路器參數(shù)如下表5-2所示。
表5-2 高壓斷路器參數(shù)表
Tab 5-2 high voltage circuit breaker parameter table
型號
電壓/kV
電流/kA
開斷電流/kA
容量/MVA
電流峰值/kA
穩(wěn)定電流/kA
時間/s
ZN1-6/630
6
630
12.5
100
31.5
31.5
4
（1）按額定電壓校驗：，滿足要求。
（2）按額定電流校驗：
A滿足要求。
（3）按動穩(wěn)定性校驗：kA，滿足要求。
（4）按熱穩(wěn)定性校驗：繼電器動作時間為=3秒，斷路器分閘時間為=0.2秒,算出秒，則4秒熱穩(wěn)定電流：
滿足要求。
式中：
、——斷路器熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流持續(xù)時間；
、——短路電流的穩(wěn)定值和電流持續(xù)時間。
（6）按短路容量進行校驗：，滿足要求。
5.2.2高壓隔離開關(guān)選擇與校驗
高壓隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站電氣系統(tǒng)中重要的開關(guān)電器，需與高壓斷路器配套使用，其主要功能是：保證高壓電器及裝置在檢修工作時的安全，起隔離電壓的作用，不能用與切斷、投入負荷電流和開斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強大電弧的某些切換操作，即是說它不具有滅弧功能.
所選高壓隔離開關(guān)的參數(shù)如表5-3所示：
表5-3 高壓隔離開關(guān)參數(shù)
Table 5-3 high voltage isolator parameters
型號
額定電壓/kV
額定電流/A
極限電流峰值/kA
熱穩(wěn)定電流/kA
熱穩(wěn)定時間/s
GN6-6/100
6
100
25
12.5
4
（1）按額定電壓校驗：kV，滿足要求。
（2）按額定電流校驗：
A，
滿足要求。
（3）按動穩(wěn)定性校驗：，滿足要求。
（4）按熱穩(wěn)定性校驗：繼電器動作時間為=3秒，斷路器分閘時間為=0.2秒,可算出秒，4秒熱穩(wěn)定電流：
kA
kA
滿足要求。
5.2.3高壓熔斷器選擇
熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。其結(jié)構(gòu)一般包括熔絲管、接觸導(dǎo)電部分、支持絕緣子和底座等部分，熔絲管中填充用于滅弧的石英砂細粒。熔件是利用熔點較低的金屬材料制成的金屬絲或金屬片，串聯(lián)在被保護電路中，當(dāng)電路或電路中的設(shè)備過載或發(fā)生故障時，熔件發(fā)熱而熔化，從而切斷電路，達到保護電路或設(shè)備的目的。
高壓熔斷器選擇除按環(huán)境工作條件、電流、電壓條件選擇外，還必須對其斷流容量進行校驗，即
對保護變電站變壓器的熔斷器，其定電流按變電站變壓器的額定工作電流1.5—2倍選取。
對于保護線路電壓互感器熔斷器，只要根據(jù)額定電壓及短路容量來進行選擇不需要考慮熔斷器的負荷電流。
6kV側(cè)用來保護電壓互感器的熔斷器的選擇：
6kV側(cè)線路最大的短路容量76MVA，可選用RN1-6/75型高壓熔斷器，額定電壓6kV，熔管的額定電流0.5A，熔體的額定電流75A，熔斷器最大的切斷容量為200MVA，符合要求。
5.2.4電流互感器選擇
電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。
電流互感器的選取原則：
①電流互感器的額定電壓要大于或等于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電壓；
②電流互感器的額定電流要大于或等于1.2—1.5倍長時負荷的工作電流；
≥（1.2～1.5）
BGP5-6型的高壓配電裝置所選用電流互感器的型號為LMZ-6型，電流比為100/5。額定工作電壓為6kV，額定工作電流為100A，動穩(wěn)定電流為25kA，2秒熱穩(wěn)定電流10kA。
校驗動穩(wěn)定性：，滿足要求。
校驗熱穩(wěn)定性：繼電器動作時間為=3秒，斷路器分閘時間為=0.2秒, 可算出秒，2秒熱穩(wěn)定電流：
kA
kA
滿足要求。
5.2.5電壓互感器選擇
電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，它也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運行時，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。
此高壓配電裝置選擇JDZJ2-6型的電壓互感器，額定電壓為6kV， 可以確保操作人員和儀表的安全。
5.3低壓電器設(shè)備選擇
XBD1系列礦用隔爆型移動變電站用低壓側(cè)保護箱(以下簡稱“保護箱”)適用于具有沼氣和煤塵爆炸危險的煤礦井下，安裝在移動變電站的低壓側(cè)，與礦用隔爆型高壓真空配電裝置配套,?共同組成低壓故障分?jǐn)喔邏旱睦硐胄鸵苿幼冸娬鞠到y(tǒng)。對3300、1140、660、380?V?/50Hz額定電流1000A以下供電系統(tǒng)，可實現(xiàn)漏電、漏電閉鎖、過載、短路、過壓、欠壓等保護。
本設(shè)計選XBD1-1.14/630型低壓保護箱，其技術(shù)參數(shù)見下表5-4。
表5-4低壓保護箱參數(shù)表
Table 5-4 low voltage protection case parameter table
型號
額定電壓/kV
額定電流/kA
額定開斷電流/kA
額定容量/MVA
極限電流峰值/kA
熱穩(wěn)定電流/kA
熱穩(wěn)定時間/s
XBD1-1.14/630
1.14
630
10
100
25
10
4
（1）按電壓校驗：，符合要求。
（2）按電流校驗：A，
滿足要求。
（3）校驗動穩(wěn)定性：，滿足要求。
（4）校驗熱穩(wěn)定性：繼電器動作時間為=3秒，斷路器分閘時間為=0.2秒，可算出秒，4秒熱穩(wěn)定電流：
kA
kA
滿足要求。
（5）校驗短路容量：，滿足要求。
其主要特點如下：?
????????a.該保護箱分為雙側(cè)四回路出線，接口兼容普通喇叭嘴和電纜連接器，滿足多重負荷的連接；?
b.所有故障均通過信號線驅(qū)動高壓側(cè)斷路器分?jǐn)?，從而降低了分?jǐn)嚯娏鳎朔说蛪吼侂婇_關(guān)的頻繁分?jǐn)喙收?，同時克服了變壓器低壓繞組至低饋開關(guān)回路漏電不能分?jǐn)喙收宵c的死區(qū)問題；?????????
c.具有先進的、完善的微電腦綜合保護系統(tǒng)，提高了整體供電的可靠性，且不必打開箱體大門即可進行保護參數(shù)的整定；?
????????d.兼容所有大容量（4000kVA以下）移動變電站配套。
其配套隔離開關(guān)型號為GK1-400/1140，斷路器型號為ZN7-630/1140。電流互感器的型號為LMZ-1.2。
5.4母線及電纜選擇
5.4.1 6kV母線選擇與校驗
6kV母線的選擇，按照經(jīng)濟電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積，按照最大長時允許電流來校驗導(dǎo)線的截面積，并要按照電壓損失來進行校驗。
a.按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
采區(qū)負荷電流：
A
式中：
S——6kV側(cè)線路補償后的總負荷，=0.91
導(dǎo)線截面積：
式中：
——電流密度，根據(jù)最大負荷的小時數(shù)選擇，取=4000小時，則=1.15。
故初選煤礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜MYPTJ—70，環(huán)境溫度25℃時的長時允許的載流量265A。
b.按照長時允許的電流值來校驗導(dǎo)線的截面積
選擇導(dǎo)線的截面積應(yīng)使電纜長時允許電流值不小于線路的長時工作電流值，即
A
式中：0.9為修正系數(shù)。
A，滿足要求。
c.按照電壓損失來校驗導(dǎo)線的截面積
取所選導(dǎo)線幾何間距1.5m，MYPTJ—70電纜的單位長度的電阻為，電抗為。
電壓損失：
V
電壓損失的百分?jǐn)?shù)：
滿足要求。
故6kV母線選用煤礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜MYPTJ—70。
5.4.2 1.2kV母線的選擇與校驗
（1）按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
負荷電流：
A
導(dǎo)線截面積：
電壓為1140V的用電設(shè)備和煤礦采掘工作面的660V或380V用電設(shè)備供電的電纜，必須采用帶分相屏蔽的礦用不延燃屏蔽橡套電纜。初選 RVVP型電纜，選芯線截面積為300mm2 ，環(huán)境溫度25℃時的長時載流量742A。
（2）按照長時允許的電流值來校驗導(dǎo)線的截面積
式中：0.9為修正系數(shù)。
，滿足要求。
（3）按照電壓損失來校驗導(dǎo)線的截面積
取所選擇電纜的幾何間距1.5m，RVVP電纜的單位長度的電阻為，電抗為。
電壓損失：
V
電壓損失的百分?jǐn)?shù)：
滿足要求。
5.4.3 各用電設(shè)備導(dǎo)線截面積的選擇與校驗
（1）采煤機
a.按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
負荷電流：A
取=1.15，導(dǎo)線截面積：
選用礦用不延燃屏蔽橡套電纜RVVP，選芯線截面積為120mm2 ，環(huán)境溫度25℃時的長時允許的載流量369A。
b..按照長時允許的電流值來校驗導(dǎo)線的截面積
A
式中：0.9為修正系數(shù)。
，滿足要求。
c.按照電壓損失來校驗導(dǎo)線的截面積
取所選的導(dǎo)線的幾何間距1.5m，所選RVVP電纜單位長度的電阻為，電抗。
電壓損失：
V
電壓損失的百分?jǐn)?shù)：
滿足要求。
（2）液壓泵站
a.按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
負荷電流：A
取=1.15，導(dǎo)線截面積：
選用礦用不延燃屏蔽橡套電纜RVVP，選芯線截面積為35mm2 ，環(huán)境溫度25℃時的長時載流量173A。
b.按照長時允許的電流值來校驗導(dǎo)線的截面積
A
式中：0.9為修正系數(shù)。
，滿足要求。
c.按照電壓損失來校驗導(dǎo)線的截面積
取所選的導(dǎo)線的幾何間距1.5m，所選RVVP電纜單位長度的電阻為，電抗。
電壓損失：
V
電壓損失的百分?jǐn)?shù)：
滿足要求。
（3）液壓絞車
a.按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
負荷電流：A
取=1.15，導(dǎo)線的截面積：
選用礦用不延燃屏蔽橡套電纜RVVP，選芯線截面積為20mm2 ，環(huán)境溫度25℃時的長時允流量120A。
b.按照長時允許的電流值來校驗導(dǎo)線的截面積
A
式中：0.9為修正系數(shù)。
，滿足要求。
c.按照電壓損失來校驗導(dǎo)線的截面積
取所選的導(dǎo)線的幾何間距1.5m，所選RVVP電纜單位長度的電阻為，電抗。
電壓損失：
V
電壓損失的百分?jǐn)?shù)：
滿足要求。
（4）轉(zhuǎn)載機
a.按照電流密度來選擇導(dǎo)線的截面積
負荷電流：A
取=1.15，導(dǎo)線的截面積：mm2
選用礦用不延燃屏蔽橡套電纜RVVP，選芯線截面積為50mm2 ，環(huán)境溫度25℃時的長時載流量210A。