煤矿供电设计规范标准0001.docx

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煤矿供电设计规范标准0001

、负荷计算与变压器选择

工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据,

也是配电网络计算的依据之一。

1、负荷统计

按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。

表1-1工作面负荷统计表格式

设备名称

电动机

台数

电动机

型号

额定功率

（kW）

额定电压

（V）

额定电流

（A）

额定功率

因数

cose

起动功率

因数

COSq

额定效率

启动电流

倍数

功率

Pe（kw）

加权平均功率因数

COSpj

平均功率因数计算公式:

COSpj

FelCOSe1

巳2cose2…Rncosenp51p52...En

加权平均效率计算公式:

e1已2e2

pe1Pe2...Fen

注：

负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计

2、负荷计算

1）

变压器需用容量Sd计算值为:

2）

3）

SbKx」kva

cospj

单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数:

Kx0.2860.714-皿

自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数:

Kx0.4叭

Pnax最大一台电动机功率，kWo

井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表

井下负荷名称

需用系数Kx

平均功率因数cos

综采工作面：

综合机械化工作面（自移支架）

0.40.6Pmax/Pe

0.7

一般机械化工作面（单体支架）

0.2860.714Pmax/Pe

0.6〜0.7

一般机械化工作面（倾斜机采面）

0.6〜0.75

0.6〜0.7

缓倾斜煤层（炮采工作面）

0.4〜0.5

0.6

急倾斜工作面（炮采工作面）

0.5〜0.6

0.7

掘进工作面：

采用掘进机的

0.5

0.6〜0.7

非掘进机的

0.3〜0.4

0.6

电机车：

架线式电机车

0.5〜0.65

0.9

蓄电池电机车

0.8

0.9

其它运输设备（如输送机、绞车等）

0.5

0.7

井底车场：

无主排水设备

0.6-0.7

0.7

有主排水设备

0.75〜0.85

0.8

、咼压电缆选择计算和校验

Pekx103

1、按长时负荷电流选择电缆截面

长时负荷电流计算方法：

Ig厂

JSUeCOSpjpj

pe――高压电缆所带的设备额定功率之和kw；（见变压器负荷统计中的结果）

需用系数；计算和选取方法同前。

（见变压器负荷统计中的结果）

Ue――高压电缆额定电压（V）10000V、6000V；

cospj――加权平均功率因数;

（见变压器负荷统计中的结果）

pj――加权平均效率。

0.8-0.9

2、电缆截面的选择

选择要求是：

KlyIg

—＞长时最大允许负荷电流应满足:

匚，初步筛选出符合条件的电缆

Ig――电缆的工作电流计算值,

Iy――环境温度为25°C时电缆长时允许负荷电流，A；

K――环境温度校正系数。

不同环境温度下的电缆载流量修正系数K

工作温度/oc

电缆芯线最高允许

1.22

1.17

1.12

1.06

1.0

0.935

0.865

0.791

0.707

3、按经济电流密度选择高压电缆截面

nIj

Ij——经济电流密度;

1000〜3000h,两班作业为3000〜5000h,三班

n——同时工作电缆的根数。

年最大利用负荷小时数/h

经济电流密度/Amm

1000〜3000

2.50

3000〜5000

2.25

5000以上

2.00

经济电流密度选择表

备注：

年最大负荷利用小时数一班作为作业为5000h以上。

降低线路投资、节约有色金属等因素，综合与经济截面相应的电流密度，叫做经济电流

经济截面是指按降低电能损耗、确定的符合总经济利益的导体截面。

密度。

4、按热稳定校验电缆截面

Amin

Amin——电缆短路时热稳定要求的

最小截面,

mm2

I（3）

三相最大稳态短路电流,

计算方法:

73Up

Ss——变电所母线的短路容量,

MVA；一般指地面变电所6KV,10KV和

井下中央变电所6KV,10KV母线的短路容量，计算地面高低压短路电流时,

以地面变电所6KV，10KV母线为基准。

计算井下高低压短路电流时，以井

F变电所6KV，10KV母线为基准。

平均电压

KV；

P――高压电缆所带的负荷计算功率

kw；

tf――短路电流作用的假想时间;

C――电缆芯线热稳定系数。

铜芯高压电缆热稳定系数表

额定电压（kV）

电缆中间有接头

电缆中间无接头

3〜10kV

93.4

159

对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区

供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

5、按允许电压损失校验高压电缆截面

高压电缆电压损失计算方法:

Ug%

Xtan

PKxPe；

Fe――高压电缆带的所有设备额定功率之和,

kw；

Kx――需用系数，计算和选取方法同前;

tan

电网平均功率因数对应的正切值；tan

Ue――高压额定电压6kV，10kV；

R，X――所选高压电缆的每公里电阻和电抗

/kM；

Lg――高压电缆长度km。

注：

电压损失正常情况下不得超过7%,故障状态下不超过10%。

、低压电缆选择计算和校验

1、按长时负荷电流初选电缆截面

长时负荷电流的计算方法：

1）向单台或两台电动机供电的电缆，可以取单台或两台电动机的额定电流之和。

Igle

Pe103

>/3ueecos

（A）

Ig,Ie――分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流;

Pe——电动机的额定功率，KW；

Ue——电动机的额定电压，V；

e电动机的额定效率;

cose――电动机的额定效率因数。

2）向三台及以上电动机供电的电缆长时负荷电流计算方法:

IxPe103

9虫UepjCOSpj

（A）

Kx――需用系数，需用系数计算和选取方法同上;

pj――平均效率，取pj0.8-0.9；

COSpj――平均功率因数，可以取0.7。

3）中途分支干线电缆的工作电流

中途分支干线电缆的工作电流可以分别各段电缆进行计算,

各段

电缆的工作电流可以参照单台、两台或三台以上电动机工作电流公式

进行计算。

2、电缆截面的选择

选择要求是:

KlyIg

Ig――电缆的工作电流计算值,

Iy――环境温度为25°C时电缆长时允许负荷电流，A；

K――环境温度校正系数。

不同环境温度下的电缆载流量修正系数K

电缆芯线最高允许

工作温度/oc

1.22

1.17

1.12

1.06

1.0

0.935

0.865

0.791

0.707

3、按允许电压损失校验电缆截面

变压器二次侧电压损失包括三部分：

（变压器电压损失，干线电缆电压损失，支线电缆电压损失）

电压总损失=变压器电压损失+干线电缆电压损失+支线电缆电压损失

各种电压等级下允许的电压损失

电压等级？

（2次侧）

一般情况

个别情况

660V

63V

96V

1140V

117V

174V

3300V

330V

495V

注：

各部分电压损失计算方法如下。

变电器电压损失计算

正常负荷时变压器内部电压损失百分数

Ub%

咅UrcospjUxSinpj

Ur――变电器电阻压降;

Ux—变电器电抗压降;

S）――选择变压器时计算的需用容量,

KVA；

COSpj――选择变压器时的加权平均功率;

sinpjcos2pj

Se选择的变压器额定容量。

变压器电压损失绝对值：

Ub%Ue2

注：

正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的

7%〜10%。

准确计算低压电缆干线和支线

电压损失：

tan

p――电缆所带的负荷计算功率

kw；

PKx

Pe――电缆带的所有设备额定功率之和,

kw；

Kx――需用系数，计算和选取方法同前;

tan

平均功率因数对应的正切值;

Ue——低压电缆线路的额定电压

R），Xo——电缆每公里电阻和电抗

/kM

L—电缆长度km。

四、解析法计算

短路电流

1、高压短路电流计算

1）短路电流计算时，用平均电压，不是用额定电压。

标准电压等级的平均电压值

标准电压/kV

0.127

0.22

0.38

0.66

1.140

3.3

110

平均电压/kV

0.133

0.23

0.40

0.69

1.20

3.4

6.3

10.5

115

2）短路点的选定:

般选定变压器、移动变电站高压进线端作为短路点，或选每段

高压电缆的末端作为短路点计算高压短路电流。

3）系统电抗计算方法:

Xs也

根据母线短路容量和变压器一次侧（平均）电压计算系统电抗

Xs――电源系统电抗,

平均电压

KV；

Ss――变电所母线的短路容量，

MVA；一般指地面变电所6KV，

10KV和井下中央变电所6KV，

10KV母线的短路容量，计算地面

高低压短路电流时，以地面变电所

6KV，10KV母线为基准。

计算

井下高低压短路电流时，以井下中央变电所6KV，10KV母线为基

准。

4）电抗器电抗计算方法:

k100V3ie

Xk%――电抗器的电抗百分值;

Ue――电抗器的额定电压，KV；

Ie——电抗器的额定电流，KA。

5）6KV，10KV电缆线路阻抗:

（1）6KV，10KV电缆线路电抗计算方法:

nX.L

Xgi11000

Xi——第i段高压电缆每公里电抗，/KM；

Li——基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆的长度，m。

（2）6KV，10KV电缆线路电阻计算方法:

Rj――第i段高压电缆每公里电阻，/KM;

Li――基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆的长度，m

6）

短路回路中的总阻抗：

XsXk

Xg2

7）

三相短路电流为:

（3）

TsZ

8）

两相短路电流为:

（2）

丽I（3）

TId

9）

短路容量为:

731

（3）|Iha6

dUp10

MVA

（注：

在供电设计软件数据库中，变压器的二次侧电压U2e值与UP值相等。

）

2、低压短路电流计算

1）系统电抗计算方法:

Up2

Xs――电源系统电抗,

平均电压

KV。

2）6KV，10KV电缆线路电阻计算方法:

_Rik

11000

Ri――第i段高压电缆每公里电阻,

Li――基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆的长度，km。

3）6KV，10KV电缆线路电抗计算方法:

XiLi

1000

Xi――第i段高压电缆每公里电抗,

/KM;

Li――基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆的长度，km。

4）变压器内部阻抗计算:

（添加变压器时数据库中已经计算出结果）

每相电阻R（）：

PeU2eSe2

每相电抗X（）：

ZtUz%

5）低压电缆线路电阻计算方法:

JZt2

Rt2

n_Rik

i11000

Ri――第i段低压电缆每公里电阻,

Li――变压器二次侧第i段低压

电缆的长度,

6）低压电缆线路电抗计算方法:

nXiLi

i11000

Xi——第i段低压电缆每公里电抗,

Li――变压器二次侧第i段低压电缆的长度，

注：

计算低压网络短路电流时，一般计入电弧电阻

0.01

低压侧的总电阻和电压侧的总电抗：

0.01

计算低压短路电流时，短路点一般选在变压器的二次母线上和低压配电线路的首、末端。

1）三相短路电流的计算

I（3）

■d

三相短路电流,

U2e――变压器二次平均电压，V；

2）两相短路电流计算

Id2）

0.866

U2e~2""R

Kb——变压比，Kb

Ule.

U2e

五、供电保护装置整定计算

高压配电箱

1、保护一台变压器

（1）短路（速断）保护动作电流计算方法

1.2〜1.4I

KbKieq

1szd

IeKx

（5-1）

Kb——变压比;

Kx――需用系数,

计算和选取方法同上;

Ieq——最大一台电机的启动电流;

Ki――电流互感器变流比;

Ie――其余电机的额定电流之和,

灵敏系数

（2）

1.5

KjxKiKb1szd

Kjx——接线系数

Y,y接线的变压器Kjx=1；

Y,d

接线的变压器Kjx=V3；

（2）――变压器二次出口处最小二相短路电流。

（2）过载保护整定电流U1e

Igzd

73U1e

2）保护多台变压器的高压配电箱

（1）短路保护继电器动作电流

1szd

1.2〜1.4

KbKi

1eq

Kb——变压比;

Kx――需用系数,

计算方法同上;

Ieq——最大一台电机的启动电流;

Ki――电流互感器变流比;

开关的额定电流le/5

Ie——其余电机的额定电流之和，A。

灵敏系数

（2）

KrKjxKiKblszd

1.5

Kjx——接线系数Y,y接线的变压器

Kjx=1;

Y,d

接线的变压器

Kjx二V3；

（2）――变压器二次出口处最小二相短路电流。

注：

灵敏系数校验为保护范围末端最小两相短路电流

（2）过载保护整定电流

1gzd

Se103

V3U1e

Se——变压器额定容量,

KVA；

U1e——变压器一次侧额定电压，V。

六、移动变电站高压开关箱中过流保护装置整定计算

1、短路保护整定

1szd

1.2〜1.4

KbKi

1eq

leKx

灵敏系数

（2）

KrKjxKiKbIszd

1.5

Kjx——接线系数Y,y接线的变压器Kjx=1；

Y,d接线的变压器Kjx=J3

Id2）——最远一台磁力启动器动力电缆入口处最小二相短路电流。

2、过载保护整定

1gzd

®e

七、移动变电站低压开关箱中过流保护装置整定计算

1、短路保护整定

IszdIeq

leKx

灵敏系数

Id2）

被保护网络末端最小二相短路电流,

2、过载保护整定

Kr嘗

1szd

1.5

1gzd

Kxle

Ie——所有电动机额定电流之和。

八、井下低压系统过流保护装置整定

1、低压馈电开关整定计算方法（变压器二次侧总开关）

过流（速断）保护计算方法:

1szd

1eq

leKx

灵敏系数

（2）

1szd

1.5

Id2）

被保护网络末端最小二相短路电流,

2、过载长延时保护的动作电流整定倍数

1ke

Ike开关的额定电流，A。

3、短路短延时的动作电流整定倍数

leqns—

leKx

1ke

灵敏系数

（2）

1.5

KrV

nske

九、电子保护的启动器整定计算

1、过载保护

Igzd，原则略大于控制电机的长时最大负荷电流或略小于控制电机的额定电流。

1）速断保护:

1szd

1eq

1szd

般取8或10

（2）

ns1e

3300V供电系统高低压保护整定计算方法

1、移动变电站高压侧开关保护整定计算

1）过载保护:

1gzd

1.05I

KbKi

le――变压器二次侧所有电机的额定电流之和,

Kb――变压器的变压比;

互感器的变流比。

2）短路

（速断）保护:

1szd

1.2~1.4

KbKi

1eq

变压器二次侧所有电机的额定电流之和,

最大一台电机的额定起动电流，

Kb——变压器的变压比;

Ki――互感器的变流比。

3）3300V移动变电站高压开关的整定倍数:

2、3300V移动变电站低压侧开关保护整定计算

1）过载保护:

1gzd

1.1

1eq

最大一台电机的额定起动电流,

1szd1.2

（leq

le）

Ie——变压器二次侧所有电机的额定电流之和,

灵敏系数

（2）

Kr——1.5

1szd

3、3300V控制开关电流保护的整定计算

1）过载保护:

1gzd

1.05le

2）过流速断保护:

Iszd1.1

（leq

le）

Kr-

（2）

Iszd

1.5

、熔断器熔体额定电流的选择计算

1、120CV及以下的电网中,

熔体额定电流可按下列规定选择

1）对保护电缆干线的装置，按公式（

10-1）选择:

1eq

Ir1.8~2.5

（10-1）

1eq

总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时,

Ieq则为这几台同时启动的电动

IR—熔体额定电流，A；

容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工作机械，若其

机的额定启动电流之和，A；

其余电动机的额定电流之和;

1.8〜2.5

当容量最大的电动机启用时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起

1.8〜2。

动和轻载起动的可取2.5;对于频繁起动和带负载起动的可取

（注：

如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取的太小，以免在正常工作中由于起动电流过大而烧坏熔体，导致单相运转。

）

2）对保护电缆支线的装置按公式（10-2）选择:

（10-2）

1eq

1.8〜2.5

式中1eq、

Ir及系数

1.8~2.5的含义和采用数值同公式（

10-1）。

3）对保护照明负荷的装置,

按公式（10-3）选择:

（10-3）

Irle

le——照明负荷的额定电流，A。

选用熔体的额定电流应接近于计算值。

4）选用的熔体，应按公式（10-4）进行校验:

（10-4）

ld2）

4~7

|1.2~1.4

（10-5）

被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值,

为保证熔体及时熔断的系数，当电压为1140V、660V、380V，熔体额定电流为

100A及以下时，系数取7;电流为125A时，系数取6.4;电流为160A时，系数取5;电流为200A时，系数取4;当电压为127V时，不论熔体额定电流大小，系数一律取4。

二、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器的一次

侧用熔断器保护时，其熔体的额定电流选择

1）对保护照明综保变压器按公式（10-5）选择:

Ie――照明负荷的二次额定电流，A；

Kb――变压比，当电压为380/133（230）V时，Kb为2.86（1.65）当电压为660/133

（230）V时，Kb为4.96（2.86）;当电压为

1140/133（230）V时，Kb为8.57（4.96）。

2、对保护电钻综保变压器按公式（10-6）选择:

I1.2〜1.4

Ieq

Kb1.8~2.5

（10-6）

leq――容量最大的电钻电动机的额定起动电流

Ie——其余电钻电动机的额定电流之和

Kb――含义同公式（10-5）。

3）所选用的熔体额定电流应接近于计算值，并按公式（10-7）进行校验:

（2）

尿Ir4

（10-7）

（2）

Id——变压器低压侧两相短路电流，A；

Kb――变压比;

当/接线时

J3――Y/接线变压器两次侧两相短路电流折算到一次侧时的系数,此系数取1。

软件要求:

1）先用软件提供的图块绘制供电系统图，在每个图块上标

注图块的属性。

2）按照上面计算的要求，点到哪里计算到哪里。

要在图上

标注计算结果，要生成详细的计算说明书（

Word文档）。

3）要自动生成各种需要的统计表（Word文档）。

高压总开关整定计算

24344tt5右

□£

1）4

1、1#和6#开关整定计算

（a）过载Igzd=（变压器一次侧额定电流之和+咼压

电机额定电流之和）/Ki,计算值取整数。

（b）速断Iszd=（最大一台高压电机的额定启动电流

其余高压电机的额定电流之和+变压器二次侧电机额定电流之和乘上需用系数折算到一次侧之和）/Ki,计算值取整数。

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