某煤矿供电系统设计计算示例.docx

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某煤矿供电系统设计计算示例

某煤矿供电系统设计计算示例

一、供电系统的拟定

1、地面主供电线路（详见供电系统图）

根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。

2、矿井主供电线路详见供电系统图）

根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，

第一条：

采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。

第二条：

采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。

第三条：

采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。

2、联络电缆供电情况：

+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。

二、各中央变电所变压器容量的计算

1、+510中央变电所变压容量的计算

P510=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3，

P1=130KW为2m绞车负荷；

P2=75KW为1.2m人车负荷；

P3=30KW为照明等其它负荷。

则

ΣPe=130+75+30=255KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.7

P510=235×0.7÷0.7

=235KVA＞180KVA。

由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。

即一台180KVA和一台100KVA的变压器。

因此完全能够满足生产需要。

2、目前+350水平中央变电所变压器容量的计算

P350前=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5，

P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；

P2=155KW为150D30×7排水泵的负荷；

P3=130KW为压风机负荷；

P4=110KW为1.6m人车负荷；

P5=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则

ΣPe=250+155+130+110+30=675KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8

P350前=675×0.85÷0.8

=717.8KVA。

由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。

其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。

3、南翼投产后+350中央变电所变压器的容量计算

由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此，+350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下：

P350后=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4，

P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；

P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷；

P3=110KW1.6m人车负荷；

P4=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则

ΣPe=250+155+110+30=545KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8

P350后=545×0.85÷0.8

=579KVA。

由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设备，因此，选用两台320KVA变压器。

其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D30×7的水泵155KW电动机的电；两台水泵一台排水，一台备用。

4、+200水平中央变电所变压器容量的计算

P200=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3，

P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷；

P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷；

P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则

ΣPe=250+155+70=475KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8

P200=475×0.85÷0.8

=504.7KVA。

由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。

因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。

5、南翼采区变电所变压器容量的计算

P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，

P1=130KW为压风机负荷；

P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；

P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；

P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；

P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；

P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则

ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.8

P南翼=432×0.7÷0.8

P南翼=378KVA。

由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。

因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。

三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面

1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+510中央变所两台压器无功功率的计算

Q510=Q1+Q2

Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130

Q1=6×180÷100+4.5×180（130÷180）2÷100

=10.8+4.225

=15.025

Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75

Q2=6×100÷100+4.5×100（75÷100）2÷100

=6+2.53

=8.53

Q510=Q1+Q2

=15.025+8.53

=23.56（千乏）

②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流

Ig510=√（P5102+Q5102）÷（√3×U）式中:

P510=235KW，Q510=23.56千乏,

U=6

Ig510=√（2352+23.562）÷（√3×6）

=236÷10.39

=22.7（A）

③、按经济电流密度校验电缆截面

S510=Ig510÷Jn式中：

Ig510=22.7A，Jn=1.15

S510=22.7÷1.15

=19.7（A）　

根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。

2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+350中央变所三台压器无功功率的计算

Q350前=Q1+Q2+Q3

Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=320，ux%=4.5，P=310

Q1=5.5×320÷100+4.5×320（310÷320）2÷100

=17.6+13.5

=31.1

Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=320，ux%=4.5，P=260

Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100

=17.6+13.5

=31.1

Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=200，ux%=4.5，P=185

Q3=5.5×200÷100+4.5×200（185÷200）2÷100

=11+7.7

=18.7

Q350前=Q1+Q2+Q3

=31.1+31.1+18.7

=80.9（千乏）

②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流

Ig350前=√（P350前2+Q350前2）÷（√3×U）式中:

P350前=717.8KW，

Q350前=80.9千乏,

U=6

P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则

ΣPe=250+155+70=475KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8

P200=475×0.85÷0.8

=504.7KVA。

由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。

因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。

5、南翼采区变电所变压器容量的计算

P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj

其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，

P1=130KW为压风机负荷；

P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；

P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；

P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；

P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；

P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则

ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.8

P南翼=432×0.7÷0.8

P南翼=378KVA。

由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。

因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。

三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面

1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+510中央变所两台压器无功功率的计算

Q510=Q1+Q2

Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130

Q1=6×180÷100+4.5×180（130÷180）2÷100

=10.8+4.225

=15.025

Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75

Q2=6×100÷100+4.5×100（75÷100）2÷100

=6+2.53

=8.53

Q510=Q1+Q2

=15.025+8.53

=23.56（千乏）

②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流

Ig510=√（P5102+Q5102）÷（√3×U）式中:

P510=235KW，Q510=23.56千乏,

U=6

Ig510=√（2352+23.562）÷（√3×6）

=236÷10.39

=22.7（A）

③、按经济电流密度校验电缆截面

S510=Ig510÷Jn式中：

Ig510=22.7A，Jn=1.15

S510=22.7÷1.15

=19.7（A）　

根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。

2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验

①、+350中央变所三台压器无功功率的计算

Q350前=Q1+Q2+Q3

Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=320，ux%=4.5，P=310

Q1=5.5×320÷100+4.5×320（310÷320）2÷100

=17.6+13.5

=31.1

Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=320，ux%=4.5，P=260

Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100

=17.6+13.5

=31.1

Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：

I0%=5.5，

Pe=200，ux%=4.5，P=185

Q3=5.5×200÷100+4.5×200（185÷200）2÷100

=11+7.7

=18.7

Q350前=Q1+Q2+Q3

=31.1+31.1+18.7

=80.9（千乏）

②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流

Ig350前=√（P350前2+Q350前2）÷（√3×U）式中:

P350前=717.8KW，

Q350前=80.9千乏,

U=6

Q200=51.1千乏，U=6，Ig南=36.6

Ig200=√（5042+51.12）÷（√3×6）+36.6

=85.3（A）

③、按经济电流密度校验电缆截面

S200=Ig200÷Jn式中：

Ig200=Ig200+Ig南=48.7+36.6=85.3A，Jn=1.15

S200=85.3÷1.15

=74.2（A）　

根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。

6、按经济电流密度校验+510与+350联洛电缆的载面

①、根据+510或+350水平的经济电流密度校验联络电缆截面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。

根据计算电流Ig510=22.7A；Ig350前=69.5A；Ig350后=65A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用，但不经济。

②、根据经济电流密度校验+510、+350主输电电缆的截面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A

Ig=22.7+69.5=92.2（A）

根据计算电流92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。

7、根据经济电流密度校验+350与+200联洛电缆的载面

①、根据+350或+200水平的经济电流密度校验联络电缆截面

若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。

根据计算电流Ig350后=65A；Ig200=85.3A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。

②、根据经济电流密度校验+350、+200主输电电缆的截面

若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig200Ig350=65A，Ig200=85.3A

Ig=65+85.3=150.3（A）

根据计算电流150.3A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。

四、长时允许电流校验各主输电电缆载面

1、按长时允许电流校验+510中央变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为50mm2，其长时允许电流为135A；因此，现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。

2、按长时允许电流校验+350中央变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。

3、按长时允许电流校验+200中央变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig200=85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。

4、按长时允许电流校验南翼采区变电所主输电电缆截面

根据计算电流Ig南=36.6A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用VUZ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。

五、按长时允许电流校验各联络电缆载面

1、按长时允许电流校验+510与+350联洛电缆载面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。

根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为65A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。

根据计算电流Ig350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。

2、按长时允许电流校验+510、+350主输电电缆截面

若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A

Ig=22.7+69.5=92.2（A）

根据计算电流Ig=92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。

3、按长时允许电流校验+350与+200联洛电缆载面

若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。

根据计算电流Ig350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。

根据计算电流Ig200=85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。

4、按长时允许电流校验+350、+200主输电电缆截面

若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。

Ig=Ig350+Ig200Ig350=69.5A，Ig200=85.3A

Ig=69.5+85.3=154.8（A）

根据计算电流154.8A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。

六、按输电电压损失校验各主输电电缆截面

1、按输电电压损失校验+510主输电电缆截面

①、计算+510输电电压损失

△UK=PL÷UeγS式中：

P=235×103W，L=1200m，Ue=6000，

γ=28.8米/欧.毫米2，S=50mm2

△UK=235×103×1200÷（6000×28.8×50）

=32.6（V）

②计算+510容许电压损失

根据有关规定截面为50mm2的高压电缆电压损失率为2.57%，则

△U=Ue×2.57%

=6000×2.57%

=154.2（V）＞32.6V符合要求

2、按输电电压损失校验+350主输电电缆截面

①、计算+350输电电压损失

△UK=PL÷UeγS式中：

P=579×103W，L=1700m，Ue=6000，

γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2

△UK=579×103×1700÷（6000×28.8×35）

=162.7（V）

②计算+350容许电压损失

根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则

△U=Ue×3.5%

=6000×3.5%

=210（V）＞162.7V符合要求

3、按输电电压损失校验+200主输电电缆截面

①、计算+200输电电压损失

△UK=PL÷UeγS式中：

P=504.7×103W，L=2200m，Ue=6000，

γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2

△UK=504.7×103×2200÷（6000×28.8×35）

=183.5（V）

②计算+200容许电压损失

根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则

△U=Ue×3.5%

=6000×3.5%

=210（V）＞183.2V符合要求

4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面

①、计算+南翼输电电压损失

△UK=PL÷UeγS式中：

P=378×103W，L=4500m，Ue=6000，

γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2

△UK=378×103×4500÷（6000×28.8×35）

=281（V）

②计算+200容许电压损失

根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为5%，则

△U=Ue×5%

=6000×5%

=300（V）＞281V符合要求

七、按短路电流的热效应校验电缆截面

1、按