矿井供电计算方法

一、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ecos起动功率因数qcos额定效率e启动电流倍数功率)(∑kWPe加权平均功率因数pjcos平均功率因数计算公式：eneeeneneeeepjPPPPPP++++++=...cos...coscoscos212211加权平均效率计算公式：eneeeneneeeepjPPPPPP++++++=...η...ηηη2122112、负荷计算1）需用变压器容量bS计算值为：pjexbPKScos∑=()KVA2）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：∑max714.0286.0exPPK+=3）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：exPPKmax6.04.0maxP——最大一台电动机功率，kw。①适用一般机组工作面Kx=0.286+0.714×Pmax∑Pe[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-2)]②适用机械化采煤工作面Kx=0.4+0.6×Pmax∑Pe[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-3)]③cosφpj=∑(Pi×cosφei)∑Pi[煤矿综采连实用电工技术(3-3-3)]④Kb=Kx×∑Pecosφpj[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-1)]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xK平均功率因数cos综采工作面：综合机械化工作面（自移支架）一般机械化工作面（单体支架）一般机械化工作面（倾斜机采面）缓倾斜煤层（炮采工作面）急倾斜工作面（炮采工作面）掘进工作面：采用掘进机的非掘进机的电机车：架线式电机车蓄电池电机车其它运输设备（如输送机、绞车等）井底车场：无主排水设备有主排水设备∑/6.04.0maxePP+∑/714.0286.0maxePP+75.0~6.05.0~4.06.0~5.05.04.0~3.065.0~5.08.05.07.0~6.085.0~75.07.07.0~6.07.0~6.06.07.07.0~6.06.09.09.07.07.08.0二、高压电缆选择计算和校验1、按长时负荷电流选择电缆截面长时负荷电流计算方法：pjpjexegUkPIηcos3103∑×=eP——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）xk——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）eU——高压电缆额定电压(V)V10000、V6000；pjcos——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。0.8-0.9①Ig=∑Pe×Kx×1033×Ue×cosφpj×ηpj[煤矿综采连使用电工技术(3-5)]2、电缆截面的选择选择要求是：gyIKI≥―长时最大允许负荷电流应满足：KIIgy≥，初步筛选出符合条件的电缆gI——电缆的工作电流计算值，A；yI——环境温度为Co25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Co/51015202530354045651.221.171.121.061.00.9350.8650.7910.7073、按经济电流密度选择高压电缆截面jI——经济电流密度；n——同时工作电缆的根数。经济电流密度选择表年最大利用负荷小时数h/经济电流密度()2/mmA1000～30003000～50005000以上2.502.252.00备注：年最大负荷利用小时数一班作为1000～3000h，两班作业为3000～5000h，三班作业为5000h以上。经济截面是指按降低电能损耗、降低线路投资、节约有色金属等因素，综合确定的符合总经济利益的导体截面。与经济截面相应的电流密度，叫做经济电流密度。4、按热稳定校验电缆截面CtIAfd)3(min=minA——电缆短路时热稳定要求的最小截面，2mm；)3(dI——三相最大稳态短路电流，A；计算方法：PsdUSI3)3(=sS——变电所母线的短路容量，MVA；一般指地面变电所KV6，KV10和井下中央变电所KV6，KV10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KV6，KV10母线为基准。计算井下高低压短路电流时，以井下变电所KV6，KV10母线为基准。pU——平均电压,KV；jgjInIA=ft——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3～10kV93.4159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：()tan10%Δ2XRUpLUegg+=P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；∑exPKP=;∑eP——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw；xK——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；1cos1tan2=eU——高压额定电压kV6，kV10；R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗()kM/Ω；gL——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％。①Ig=∑Pe×Kx×1033×Ue×cosφpj×ηpj[综采技术手册(下p1461)]②Aj=Ign×Ij[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-7)]③Amin=Id(3)max×tfC[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-8)]④△Ug%=Kx×∑Pe×LgUe2×10×(Ri+Xitanφ)[煤矿供电手册(矿井供电下10-5-6)]三、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。eeeeegUPIIcos3103)(AgI，eI——分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流；eP——电动机的额定功率，KW；eU——电动机的额定电压，V；e——电动机的额定效率；ecos——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：pjpjeexgUPKIcosη310∑3=)(AxK——需用系数，需用系数计算和选取方法同上；pj——平均效率，取9.0~8.0pj；pjcos——平均功率因数，可以取7.0。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：gyIKI≥gI——电缆的工作电流计算值，A；yI——环境温度为Co25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Co/51015202530354045651.221.171.121.061.00.9350.8650.7910.7073、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660V63V96V1140V117V174V3300V330V495V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()pjxpjrebbUUSSUsincos%Δ+=rU——变电器电阻压降；xU——变电器电抗压降；bS——选择变压器时计算的需用容量，KVA；pjcos——选择变压器时的加权平均功率；pjpj2cos1sineS——选择的变压器额定容量。变压器电压损失绝对值：2%ΔΔebbUUU=()V注：正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的%10~%7。准确计算低压电缆干线和支线电压损失：()tan10%Δ002XRUpLUe+=P——电缆所带的负荷计算功率kw；∑exPKP=∑eP——电缆带的所有设备额定功率之和，kw；xK——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；eU——低压电缆线路的额定电压；0R，0X——电缆每公里电阻和电抗()kM/Ω；L——电缆长度km。②Ig=Kx×∑Pe×1033×Ue×ηe×cosφe[煤矿综采连使用电工技术(3-19)]③Ig=Kx×∑Pe×1033×Ue×ηpj×cosφpj[煤矿综采连实用电工技术(3-21)]④△U=Kx×∑Pe×LUel2×10×(R0+X0tanφ)%×Uel[煤矿供电手册(矿井供电下10-5-6)]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/kV0.1270.220.380.661.1403.361035110平均电压/kV0.1330.230.400.691.203.46.310.5371152）短路点的选定：一般选定变压器、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：spsSUX2=()Ω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sX——电源系统电抗，；pU——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KV6，KV10和井下中央变电所KV6，KV10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KV6，KV10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KV6，KV10母线为基准。4）电抗器电抗计算方法：eekkIUXX3100%=()Ω%kX——电抗器的电抗百分值；eU——电抗器的额定电压，KV；eI——电抗器的额定电流，KA。5）KV6，KV10电缆线路阻抗：（1）KV6，KV10电缆线路电抗计算方法：∑11000niiigLXX==()ΩiX——第i段高压电缆每公里电抗，/KM；iL——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）KV6，KV10电缆线路电阻计算方法：∑11000niiigLRR==()ΩiR——第i段高压电缆每公里电阻，/KM；iL——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：()22gksgXXXRZ+++=7）三相短路电流为：ZUIpd3)3(=()A8）两相短路电流为：)3()2(23ddII=()A9）短路容量为：6)3(103pddUIS=()MVA（注：在供电设计软件数据库中，变压器的二次侧电压eU2值与pU值相等。）2、低压短路电流计算1）系统电抗计算方法：spsSUX2=()ΩsX——电源系统电抗，；pU——平均电压,KV。2）KV6，KV10电缆线路电阻计算方法：∑11000niiigLRR==()ΩiR——第i段高压电缆每公里电阻，；iL——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）KV6，KV10电缆线路电抗计算方法：∑11000niiigLXX==()ΩiX——第i段高压电缆每公里电抗，/KM；iL——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（）：222ΔeeeTSUPR=每相电抗X（）：eezTSUUZ22%=22TTTRZX=5）低压电缆线路电阻计算方法：∑11000niiidLRR==()ΩiR——第i段低压电缆每公里电阻，；iL——变压器二次侧第i段低压电缆的长度，m。6）低压电缆线路电抗计算方法：∑11000niiidLX