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煤矿供电设计规范概述

GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范

  中华人民共和国国家标准

GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范

Codefordesignofelectricpowersupplyofunderthecoalmine

2007—05—21发布

2007—12—01实施

中华人民共和国国家建设部联合发布

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

中华人民共和国国家标准

 中国煤炭建设协会主编

中华人民共和国建设部公告第646号

建设部关于发布国家标准《煤矿井下供配电设计规范》的公告现批准《煤矿井下供配电设计规范》为国家标准，编号为GB50417—2007，自2007年12月1日起实施。

其中，第2.0.1、2·O·3、2·0.5、2.0.6、2.0.9、4.1.1、4.2.1、4.2.9、5.1.3、5·1·4（4、5、6）、6.1.4、6.3.1（4）、7.1.1、7.1.2、7.1.3、7·1·4、7·1·5、7.2.1、7.2.8条（款）为强制性条文，必须严格执行。

本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国建设部

二OO七年五月二十一日

前言

本规范是根据建设部建标函（2005}124号文件《关于印发“2005年工程建设标准制定、修订计划（第二批）”的通知》的要求，由中煤国际工程集团武汉设计研究院会同有关单位共同编制完成的。

本规范在编制过程中，编制组认真分析、总结和吸取了十几年来国内外煤矿井下供配电采用新技术、新装备的经验及新的科研成果。

所引用的技术参数和指标，是生产实践经验数据的总结。

特别是高产高效工作面近几年发展较快，其供配电系统有了比较成熟的运行实践经验。

编制组广泛征求了有关单位意见，经反复修改，最后经审查定稿。

本规范共8章，内容涉及煤矿井下供电的各个方面，主要包括：

总则、井下供配电系统与电压等级、井下电力负荷统计与计算、井下电缆选择与计算、井下主（中央）变电所设计、采区供配电设计、井下电气设备保护及接地、井下照明等。

适用于煤矿井下供电设计咨询的各个阶段。

本规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国煤炭建设协会负责日常管理，由中煤国际工程集团武汉设计研究院负责具体技术内容的解释。

本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄交中煤国际工程集团武汉设计研究院（地址：

湖北省武汉市武昌区武珞路442号，邮编：

430064），以便今后修订时参考。

本规范主编单位、参编单位和主要起草人.

主编单位：

中煤国际工程集团武汉设计研究院

参编单位：

煤炭工业郑州设计研究院

煤炭工业合肥设计研究院

主要起草人：

张建民周秀隆于新胜刘兴晖刘建平马自玫张焱杨敢李明胡腾蛟周桂华杨晓明

目次

1总则

2井下供配电系统与电压等级

3井下电力负荷统计与计算

4井下电缆选择与计算

4·1电缆类型选择

4·2电缆安装及长度计算

4·3电缆截面选择

5井下主（中央）变电所设计

5·1变电所位置选择及设备布置

5.2设备选型及主接线方式

6采区供配电设计

6·1采区变电所设计

6·2移动变电站

6·3采区低压网络设计

7井下电气设备保护及接地

7·1电气设备及保护

7·2电气设备保护接地

8井下照明

本规范用词说明

附：

条文说明

1总则

1.0.1为在煤矿井下供配电设计中贯彻执行国家有关煤炭工业建设的法律、法规和方针政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、节约电能和安装维护方便，特制定本规范。

1.0.2本规范适用于设计生产能力0.45Mt／a及以上新建矿井的井下供配电设计。

1.0.3煤矿井下供配电设计应从我国国情出发，依靠科学技术进步，采用国内外先进技术，经实践检验成熟可靠的新设备、新器材，提高煤炭工业的装备水平和安全管理水平。

1.0.4煤矿井下供配电设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2井下供配电系统与电压等级

2.0.1下列用电设备应按一级用电负荷设计，其配电装置必须由两回路或两回路以上电源线路供电。

电源线路应引自不同的变压器和母线段，且线路上不应分接任何其他负荷。

1井下主排水泵：

2下山采区排水泵：

3兼作矿井主排水泵的井下煤水泵：

4经常升降人员的暗副立井绞车；

5井下移动式瓦斯抽放泵站。

2.0.2下列用电设备应按二级用电负荷设计，其配电装置宜由两回电源线路供电，并宜引自不同的变压器和母线段。

当条件受限制时，其中一回电源线路可引自本条规定的同种设备的配电点处。

1暗主井提升设备、主井装载设备、大巷强力带式输送机、主运输用的井下电机车充电及整流设备；

2经常升降人员的暗副斜井提升设备、副井井底操车设备、元轨运输换装设备；

3供综合机械化采煤的采区变（配）电所；

4煤与瓦斯突出矿井的采区变（配）电所；

5井下移动式制氮机；

6井下集中制冷站；

7不兼作矿井主排水泵的井下煤水泵、井底水窝水泵；

8井下运输信号系统；

9井下安全监控系统分站。

2.0.3井下主（中央）变电所应由矿井地面主变（配）电所直接供电。

电源电缆不应少于两回路，并应引自地面变电所的不同母线段，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担其供电范围内全部负荷的用电要求。

2.0.4采区变（配）电所宜由井下主（中央）变电所或附近地面变电所供电。

由地面变电所供电时，电缆可由进风井或钻口下井。

煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井的采区、下山采区、高产高效和综合机械化开采的采（盘）区供电时，电源电缆不应少于两个回路，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担该采（盘）区负荷的用电要求。

2.0。

5井下配电变压器低压侧严禁采用中性点直接接地系统，地面中性点直接接地的变压器或发电机严禁直接向井下供电。

2.0.6井下局部通风机供配电，必须遵守下列规定：

1低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用装有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电：

2高瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用专用变压器、专用开关和专用线路的“三专”供电：

3煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、瓦斯喷出区域、掘进工作面的局部通风机应采用双电源供电。

其中，主供电源应采用“三专”供电，备供电源允许引自其他动力变压器的低压母线段。

但其供电回路应采用装有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电；

4使用局部通风机供风的地点，其配电设备必须实行风电和瓦斯电闭锁，保证在停风和瓦斯超限后能切断该区域内全部非本质安全型电气设备的电源。

2.0.7井下高压电源宜采用10kV或6kV。

2.0.8井下低压电源电压应符合下列规定：

1井下低压不应超过1140V；

2手持电气设备、固定照明宜采用127V。

2.0.9采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

3井下电力负荷统计与计算

3.0.1井下电力负荷计算应符合下列规定：

1能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；

2其他设备，一般采用需要系数法计算。

序号

名称

需要系数Kx

平均功率因数COSΦ

1

综采工作面

按式（3.0.3-2）计算

0.7

2

一般机采工作面

按式（3.0.33）计算

0.6～0.7

3

炮采工作面（缓倾斜煤层）

0.4～0.5

0.6

4

炮采工作面（急倾斜煤层）

0.5～0.6

0.7

5

非掘进机的掘进工作面

0.3～0.4

0.6

6

掘进机的掘进工作面

按式（3.0.3—2）计算

0.6～0.7

7

架线电机车整流

0.45～0.65

0.8～0.9

8

蓄电池电机车充电

0.8

0.8～0.85

9

运输机

0.6～0.7

0.7

10

井底车场（不包含主排水泵）

0.6～0.7

0.7

3.O.2井下各种用电设备的需要系数及平均功率因数，宜按表3.0.2的规定选用。

表3.0.2需要系数及平均功率因数

注：

当有功率因数补偿时，按计算的功率因数。

3.0.3每个回采工作面的电力负荷，可按下列公式计算：

综采、综掘工作面需要系数可按下式计算：

一般机采工作面需要系数可按下式计算：

式中S——工作面的电力负荷视在功率（kV·A）；

∑P。

——工作面用电设备额定功率之和（kW）；

cos中——工作面的电力负荷的平均功率因数，见表3.0.2；

Kx——需要系数，见表3.0.2；

Pa——最大一台（套）电动机功率（kW）。

3.0.4采区变电所的电力负荷，可按下式计算：

戈中Ks——本采区内各工作面的同时系数，见表3.0.4。

表3.0.4井下各级变电所的同时系数

序号

变电所名称

负荷情况

同时系数

1

采区变电所

供一个工作面

1.00

供两个工作面

0.90

供三个工作面

0.85

2

井下各级采区变电所①

0.80～0.90

注：

①不包括由地面直接向采区供电的负荷，若为单采区或单盘区矿井，则同时系数取1。

3.o.5井下主变电所的电力负荷，可按下式计算：

式中Sj——井下总计算负荷视在功率（kV.A）；

∑S——除由井下主（中央）变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之外的井下各变电所计算负荷视在功率之和（kW）；

∑PN——由井下主（中央）变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之和（kw）；

。

o。

西——井下主排水泵及其他大型固定设备加权平均功率因数；

K。

，——井下各级变电所问的同时系数，见表3.0.4；

K。

。

——井下主排水泵及其他大型固定设备间的同时系数，只有主排水泵时取1.00，有其他大型固定设备时取090～0.95。

4井下电缆选择与计算

4.1电缆类型选择

4.1.1下井电缆必须选用有煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。

电缆应采用铜芯，严禁采用铝包电缆。

4.1.2在立井井筒、钻孔套管或倾角为45º及以上井巷中敷设的下井电缆，应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电缆。

4.1.3在水平巷道或倾角在45º以下井巷中敷设的电缆，应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电缆。

4.1.4移动变电站的电源电缆，应采用高柔性和高强度的矿用监视型屏蔽橡套电缆。

4.1.5井底车场及大巷的电缆选择，必须符合国家现行标准《煤矿用阻燃电缆执行标准》MT818的规定。

4.2电缆安装及长度计算

4.2.1在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆。

在有机械提升的进风斜巷（不包括带式输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆时。

必须有可靠的安全保护措施。

溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。

4.2.2无轨胶轮车运输的井筒和巷道内不宜敷设电缆。

当需要敷设时，电缆应敷设在高于运输设备的井筒和巷道的上部。

4.2.3下井电缆宜敷设在刮立井井筒内，并应安装在维修方便的位置。

斜井及平硐应敷设在人行道侧。

当条件限制必须由主井敷设电缆时，在箕斗提升的立井中的电缆水平段应有防止箕斗落煤砸伤电缆的措施，垂直段可不设置防护装置。

4.2.4立井下井电缆在井口井径处应预留电缆沟（洞），并应有防止地面水从电缆沟（洞）灌入井下的措施。

4.2.5安装下井电缆用的固定支架或电缆挂钩，应按前后期两者中电缆的最多根数考虑，并宜留有1～2回路备用位置。

4.2.6立井下井电缆支架，宜固定在井壁上，支架间距不应超过6m。

斜井、平硐及大巷中的电缆悬挂点的间距不应超过3m。

4.2.7电缆在立井井筒中不应有接头。

若井筒太深必须有接头时，应将接头设在地面或井下中间水平巷道内（或井筒壁龛内），且不应使接头受力。

每一接头处宜留8～]0m的余量。

4.2.8沿钻孔敷设的电缆必须绑紧在受力的钢丝绳上，钻孔内必须加装套管，套管内径不应小于电缆外径的2倍。

4.2.9风管或水管上不应悬挂电缆，不得遭受淋水。

电缆上严禁悬挂任何物体。

电缆与压风管、水管在巷道同一侧敷设时，电缆必须敷设在风管、水管上方，二者并应保持0.3m以上的距离。

在有瓦斯抽放管路的巷道内，电缆必须与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧。

4.2.10井筒和巷道内的通信、信号和控制电缆应与电力电缆分挂在巷道两侧，如受条件所限需布置在同一侧时，在井筒内，上述弱电电缆应敷设在电力电缆0.3m以外的地方；在巷道内，上述弱电电缆应敷设在电力电缆0.1m以上的地方。

4.2.11高、低压电力电缆在巷道内同一侧敷设时，高、低压电缆之间的距离应大于0.1m。

高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于0.05m。

4.2.12电缆长度计算宜符合下列规定：

1立井井筒中按电缆所经井筒深度的1.02倍计取，斜井按电缆所经井筒斜长的1.05倍计取；

2地面及井下铠装电缆按所经路径的1.05倍计取，橡套电缆按所经路径的1.08～1.10倍计取；

3每根电缆两端各留8～10m余量；

4若有接头应按本规范第4.2.5条规定确定；

5上述长度之和，应为一根电缆的计算长度。

4.3电缆截面选择

4.3.1主排水泵由井下主（中央）变电所供电时，下井电缆截面选择应符合下列规定：

1取矿井最大涌水量时井下的总负荷（计算负荷，下同），按一回路不送电，以安全载流量选择电缆截面；

2取矿井正常涌水量时井下的总负荷，按全部下井电缆送电，以经济电流密度选择电缆截面；

经济电流密度的年最大负荷利用小时数，一般按矿井最大负荷实际工作小时数计算。

当排水负荷大于井下其余负荷时，取水泵年运行小时数计算；

3按电力系统最大运行方式下，下井电缆首端即地面变电所母线（如下井回路接有电抗器时，应为电抗器的负荷端）发生三相短路时的热稳定性要求选择电缆截面；

4取上述三者中截面最大者作为下井电缆截面，并应按正常涌水量时全部下井电缆送电及最大涌水量时一回路不送电，分别校验电压损失。

4.3.2主排水泵不由井下主（中央）变电所供电时，下井电缆截面选择应符合下列规定：

1按一回路不送电，其余回路担负井下其供电范围内总负荷的供电，以安全载流量选择电缆截面；

2其余同本规范第4.3.1条第2、3、4款的要求。

5井下主（中央）变电所设计

5.1变电所位置选择及设备布置

5.1.1井下主（中央）变电所位置，宜设置在靠近副井的井底车场范围内，并应符合下列规定：

1经钻孔向井下供电的井下主（中央）变电所，钻孔宜靠近主（中央）变电所；

2井下主（中央）变电所可与主排水泵房、牵引变流室联合布置，亦可单独设置硐室。

当为联合硐室时，应有单独通至井底车场或大巷的通道；

3井下主（中央）变电所不应与空气压缩机站硐室联合或毗连。

5.1.2每个水平宜设置一个主（中央）变电所。

当多水平中的某一水平由邻近水平供电技术经济合理时，该水平可不设主（中央）变电所。

当矿井涌水量很大，有几个主排水泵房时，应经过技术经济比较后确定主（中央）变电所的位置和数量。

5.1.3井下主（中央）变电所内的动力变压器不应少于2台，当1台停止运行时，其余变压器应能保证一、二级负荷用电。

5.1.4井下主（中央）变电所硐室，应满足下列要求：

1不得有渗水、滴水现象；

2硐室门的两侧及顶端，预埋穿电缆的钢管。

钢管内径不应小于电缆外径的1.5倍；

3电缆沟应设有盖板，宜采用花纹钢盖板；

4硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出0.5m；

5硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门；

6硐室内应设置固定照明及灭火器材。

5.1.5主（中央）变电所硐室尺寸应按设备最大数量及布置方式确定，并应满足下列要求：

1高压配电设备的备用位置，按设计最大数量的20％考虑，

且不少于2台；当前期设备较少，后期设备较多时，宜按后期需要预留备用位置；

2低压配电的备用回路，按最多馈出回路数的20％计算；

3主变压器为2台及2台以上时，不预留备用位置；当为1台时，预留1台备用位置；

4主（中央）变电所内设备布置时，其通道尺寸不宜小于表5.1.5—1、5.1.52、5.1.53的规定。

表5.1.5-1高压开关柜（箱）通道尺寸（nlnl）

开关柜（箱）

型式

操作走廊（正面）

维护走廊

单列布置

双列布置

背面

侧面

固定式

1500

2000

800

800

手车式

1800

2100

800

800

隔爆型

1500

2000

500～800

1000

表5.1.5-2低压配电柜（箱）通道尺寸（mm）

配电柜（箱）

型式

操作走廊（正面）

维护走廊

单列布置

双列布置

背面

侧面

固定式

1500

1800

800

800

抽屉式

1800

2000

800

800

隔爆馈电开关

1500

1800

500

1000

表5.1.5-3变压器通道尺寸（mm）

变压器布置方式

操作走廊（正面）

维护走廊

单列布置

双列布置

背面

侧面

专用变匮器室

1500

500

800

变压器与配电装置并排

1500

500

1000

变压器与隔爆馈电开关

1500

1800

500

1000

5.1.6高、低压配电设备同侧布置时，高、低压配电设备之间的距离应按高压维护走廊尺寸考虑。

高、低压配电设备互为对面布置时，其中走廊应按高压单列操作走廊尺寸考虑。

5.1.7主（中央）变电所应在硐室的两端各设一个出口。

5.2设备选型及主接线方式

5.2.1主（中央）变电所不应选用带油电气设备，设备选型应按现行《煤矿安全规程》的有关规定执行。

5.2.2井下主（中央）变电所的高压进线和母线分段开关应采用断路器。

5.2.3井下主（中央）变电所直接控制高压电动机时，宜采用高压真空接触器或能频繁操作的断路器。

5.2.4主（中央）变电所高压母线接线及运行方式，宜与相对应的地面变电所母线接线及运行方式相适应。

高压母线应采用单母线分段接线方式，并应设置分段联络开关，正常情况下分列运行，且高压母线分段数应与下井电缆回路数相协调。

5.2.5各类高压负荷宜均衡地分接于各段母线上，但同一用电设备的多台驱动电机应接在同一段母线上。

5.2.6当主排水泵为低压负荷且由井下主（中央）变电所供电时，井下主（中央）变电所应符合下列规定：

1主变电所的变压器台数应符合本规范第5.1.3条的规定；

2低压母线应采用单母线分段接线方式，并应设置分段联络开关，正常情况下分列运行。

5.2.7主（中央）变电所内设备之问的电气连接，联台设备间应采用母线连接，其余设备间宜采用电缆连接。

6采区供配电设计

6.1采区变电所设计

6.1.1采区严禁选用带油电气设备，设备选型应按现行《煤矿安全规程》的有关规定执行。

6.1.2采区变电所的位置选择，应符合下列规定：

1采区变电所宜设在采区上（下）山的运输斜巷与回风斜巷之间的联络巷内，或在甩车场附近的巷道内；

2在多煤层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变电所，应经过技术经济比较后择优选择；

3当采用集中设置变电所时，应将变电所设置在稳定的岩（煤）层中。

6.1.3当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷的联络巷设置掘进变电所。

当大巷为单巷且无联络巷利用时，可采用移动变电站供电。

6.1.4采区变电所硐室的长度大于6m时，应在硐室的两端各设一个出口，并必须有独立的通风系统。

6.1.5采区变电所硐室，应符合下列规定：

1硐室尺寸应按设备数量及布置方式确定，一般不预留设备的备用位置；

2硐室必须用不燃性材料支护；

3硐室通道必须装设向外开的防火铁门，铁门上应装设便于关严的通风孔；

4硐室内不宜设电缆沟，高低压电缆宜吊挂在墙壁上；

5变压器宜与高低压电器设备布置于同一硐室内，不应设专用变压器室；

6硐室门的两侧及顶端应预埋穿电缆的钢管，钢管内径不应小于电缆外径的1.5倍；

7硐室内应设置固定照明及灭火器。

6.I.6单电源进线的采区变电所，当变压器不超过2台且元高压出线时，可不设置电源进线开关。

当变压器超过2台或有高压出线时，应设置进线开关。

6.1.7双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关。

当其正常为一回路供电、另一回路备用时，母线可不分段；当两回路电源同时供电时，母线应分段并设联络开关，正常情况下应分列运行。

6.1.8由井下主（中央）变电所向采区供电的单回电缆供电线路

上串接的采区变电所数不应超过3个。

6.2移动变电站

6.2.1下列情况宜采用移动变电站供电：

1综采、连采及综掘工作面的供电；

2由采区固定变电所供电困难或不经济时；

3独头大巷掘进、附近无变电所可利用时。

6.2.2向回采工作面供电的移动变电站及设备列车宜布置在进风巷内，且距工作面的距离宜为100n150m。

6.2.3由采区变电所向移动变电站供电的单回电缆供电线路上，串接的移动变电站数不宜超过3个。

不同工作面的移动变电站不应共用电源电缆。

6.3采区低压网络设计

6.3.1采区低压电缆选型，应符合下列规定：

11140V设备使用的电缆，应采用带有煤矿矿用产品安全标志的分相屏蔽橡胶绝缘软电缆；

2660V或380V设备有条件时应使用带有煤矿矿用产品安全标志的分相屏蔽的橡胶绝缘软电缆。

固定敷设时可采用铠装聚氯乙烯绝缘铜芯电缆或矿用橡套电缆；

3移动式和手持式电器设备，应使用专用的矿用橡套电缆；

4采区低压电缆严禁采用铝芯。

6.3.2采区电缆长度计算，应符合下列规定：

1铠装电缆应按所经路径长度的1.05倍计算；

2橡套电缆应按所经路径长度的1.10倍计算；

3半固定设备的电动机至就地控制开关的电缆长度，宜取5～10m；

4移动设备的电缆除应符合本条第2款的规定外，尚应增加

机头部分活动长度3～5m；

5掘进工作面配电点的电源电缆长度，应按设计矿井投产时的标准再加lOOm配备，也可按掘进巷道总长的一半计算。

电缆截面应满足掘进至终点（或更换电源前）的电压损失要求；

6掘进工作面配电点至掘进设备的电缆长度，应按配电点移动距离考虑，但不宜超过lOOm。

6.3.3采区动力电缆的截面选择，应符合下列规定：

I电缆允许持续电流值应大于电缆的正常工作负荷计算电流值；

2对距离最远、容量最大的电动机，应保证在重载情况下启动。

若采掘机械无实际最小启动力矩数据时，可按电动机启动时的端电压不低于额定电压的75％校验。

3正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的±5％，个别特别远的电动机允许偏移-8％～-10％；

4所选电缆截面必须与其保护装置相配合，并应满足机械强度要求；

5在电力系统最大运行方式下，电缆首端发生三相短路时的热稳定性要求选择电缆截面。

7井下电气设备保护及接地

7.1电气设备及保护

7.1.1经由地面架空线路引入井下的供电电缆，必须在入井处装设防雷电装置。

7.1.2向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。

7.1.3井下变电所高压馈出线上装设的保护装置，应符合下列规定：

1高压馈出线上必须设有选择性的单相接地保护装置，并应作用于信号。

当单相接地故障危及人身、设备及供配电系统安全时，保护装置应动作于跳闸；

2供移动变电站的高压馈出线上，除必须设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置外，还应设有作用于信号的电缆绝缘监视保护装置；

3井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。

7.1.4并下低压馈出线上装设的保护装置，应符合下