煤矿供电设计标准规范.doc

一、负荷计算和变压器选择

工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量依据，也是配电网络计算依据之一。

1、负荷统计
按表1-1内容，把工作面每一个负荷进行统计。

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

额定电压

额定电流
额定功率因数

起动功率因数

额定效率

开启电流倍数

功 率

加权平均功率因数

平均功率因数计算公式：

加权平均效率计算公式：

注：负荷统计表设计参考北京博超企业负荷统计表设计

2、负荷计算
1）变压器需用容量计算值为：

2）单体支架各用电设备无一定次序起动通常机组工作面，按下式计算需用系数：

3）自移式支架，各用电设备按一定次序起动机械化采煤工作面，按下式计算需用系数：

——最大一台电动机功率，。

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
平均功率因数
综采工作面：

综合机械化工作面（自移支架）

通常机械化工作面（单体支架）

通常机械化工作面（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：

采取掘进机

非掘进机

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

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：
——高压电缆所带设备额定功率之和；（见变压器负荷统计中结果）
——需用系数；计算和选择方法同前。（见变压器负荷统计中结果）
——高压电缆额定电压(V) 、；
——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中结果）
——加权平均效率。0.8-0.9

2、电缆截面选择
选择要求是：

―> 长时最大许可负荷电流应满足： ，初步筛选出符合条件电缆
——电缆工作电流计算值，；
——环境温度为时电缆长时许可负荷电流，；
——环境温度校正系数。

不一样环境温度下电缆载流量修正系数
电缆芯线最高许可工作温度

5

10

15

20

25

30

35

40

45
65
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

——经济电流密度；
——同时工作电缆根数。

经济电流密度选择表
年最大利用负荷小时数
经济电流密度
1000～3000
3000～5000
5000以上
2.50
2.25
2.00
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、节省有色金属等原因，综合确定符合总经济利益导体截面。和经济截面对应电流密度，叫做经济电流密度。

4、按热稳定校验电缆截面

——电缆短路时热稳定要求最小截面， ；
——三相最大稳态短路电流，；

计算方法：

——变电所母线短路容量，；通常指地面变电所，和井下中央变电所，母线短路容量，计算地面高低压短路电流时，以地面变电所，母线为基准。计算井下高低压短路电流时，以井下变电所，母线为基准。
——平均电压 , ；
——短路电流作用假想时间；
——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
3～10 kV
93.4
159

对向单台或两台高压电动机供电电缆，通常取电动机额定电流之和；对向一个采区供电电缆，应取采区最大电流；而对并列运行电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

5、按许可电压损失校验高压电缆截面
高压电缆电压损失计算方法：

——高压电缆所带负荷计算功率；
;
——高压电缆带全部设备额定功率之和，；
——需用系数，计算和选择方法同前；
——电网平均功率因数对应正切值；
——高压额定电压，；
，——所选高压电缆每公里电阻和电抗；
——高压电缆长度。

注：电压损失正常情况下不得超出7％，故障状态下不超出10％。

] 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
长时负荷电流计算方法：
1）向单台或两台电动机供电电缆，能够取单台或两台电动机额定电流之和。

，——分别为经过电缆电动机工作电流和额定电流；
——电动机额定功率，；
——电动机额定电压，；
——电动机额定效率；
——电动机额定效率因数。

2）向三台及以上电动机供电电缆长时负荷电流计算方法：

——需用系数，需用系数计算和选择方法同上；
——平均效率，取；
——平均功率因数，能够取。

3）中途分支干线电缆工作电流
中途分支干线电缆工作电流能够分别各段电缆进行计算，各段电缆工作电流能够参考单台、两台或三台以上电动机工作电流公式进行计算。

2、电缆截面选择

选择要求是：

——电缆工作电流计算值，；
——环境温度为时电缆长时许可负荷电流，；
——环境温度校正系数。

不一样环境温度下电缆载流量修正系数
电缆芯线最高许可工作温度

5

10

15

20

25

30

35

40

45
65
1.22
1.17
1.12
1.06
1.0
0.935
0.865
0.791
0.707

3、按许可电压损失校验电缆截面
变压器二次侧电压损失包含三部分：
（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

多种电压等级下许可电压损失
电压等级？（2次侧）
通常情况
部分情况
660V
63V
96V
1140V
117V
174V
3300V
330V
495V

注：各部分电压损失计算方法以下。

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

——变电器电阻压降；
——变电器电抗压降；
——选择变压器时计算需用容量，；
——选择变压器时加权平均功率；

——选择变压器额定容量。

变压器电压损失绝对值：

注：正常运行时电动机电压降应不低于额定电压。

正确计算低压电缆干线和支线电压损失：

——电缆所带负荷计算功率；

——电缆带全部设备额定功率之和，；
——需用系数，计算和选择方法同前；
——平均功率因数对应正切值；
——低压电缆线路额定电压；
，——电缆每公里电阻和电抗；
——电缆长度。

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。
标准电压等级平均电压值
标准电压/kV
0.127
0.22
0.38
0.66
1.140
3.3
6
10
35
110
平均电压/kV
0.133
0.23
0.40
0.69
1.20
3.4
6.3
10.5
37
115

2）短路点选定：
通常选定变压器、移动变电站高压进线端作为短路点，或选每段高压电缆末端作为短路点计算高压短路电流。
3）系统电抗计算方法：
依据母线短路容量和变压器一次侧(平均)电压计算系统电抗
——电源系统电抗，；
——平均电压 , ；
——变电所母线短路容量，；通常指地面变电所，和井下中央变电所，母线短路容量，计算地面高低压短路电流时，以地面变电所，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，母线为基准。

4）电抗器电抗计算方法：

——电抗器电抗百分值；
——电抗器额定电压，；
——电抗器额定电流，。

5），电缆线路阻抗：
（1），电缆线路电抗计算方法：

——第i段高压电缆每公里电抗，/KM；
——基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆长度，m。

（2），电缆线路电阻计算方法：

——第i段高压电缆每公里电阻，/KM；
——基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆长度，m。

6）短路回路中总阻抗：

7）三相短路电流为：

8）两相短路电流为：

9）短路容量为：

（注：在供电设计软件数据库中，变压器二次侧电压值和值相等。）

2、低压短路电流计算

1）系统电抗计算方法：

——电源系统电抗，；
——平均电压 , 。

2），电缆线路电阻计算方法：

——第i段高压电缆每公里电阻，；
——基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆长度，。

3），电缆线路电抗计算方法：

——第i段高压电缆每公里电抗，/KM；
——基准母线到变压器或移动变电站第i段高压电缆长度，。

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（）：

每相电抗（）：

5）低压电缆线路电阻计算方法：

——第i段低压电缆每公里电阻，；
——变压器二次侧第i段低压电缆长度，。

6）低压电缆线路电抗计算方法：

——第i段低压电缆每公里电抗，；
——变压器二次侧第i段低压电缆长度，。
注：计算低压网络短路电流时，通常计入电弧电阻

低压侧总电阻和电压侧总电抗：

计算低压短路电流时，短路点通常选在变压器二次母线上和低压配电线路首、末端。

1）三相短路电流计算

——三相短路电流，；
——变压器二次平均电压，；

2）两相短路电流计算

——变压比，；

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
（5-1）
——变压比；
——需用系数，计算和选择方法同上；
——最大一台电机开启电流；
——电流互感器变流比；
——其它电机额定电流之和，。

灵敏系数

——接线系数 Y，y接线变压器 =1；
Y, d 接线变压器 =；
——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

2)保护多台变压器高压配电箱

（1）短路保护继电器动作电流

——变压比；
——需用系数，计算方法同上；
——最大一台电机开启电流；
——电流互感器变流比； 开关额定电流Ie/5
——其它电机额定电流之和，。

灵敏系数

——接线系数 Y，y接线变压器 =1；
Y, d 接线变压器 =；

——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

——变压器额定容量，；
——变压器一次侧额定电压，。

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

灵敏系数

——接线系数 Y，y接线变压器 =1；
Y, d 接线变压器 =

——最远一台磁力开启器动力电缆入口处最小二相短路电流。

2、过载保护整定

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

灵敏系数

——被保护网络末端最小二相短路电流，。

2、过载保护整定

——全部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：

灵敏系数

——被保护网络末端最小二相短路电流，。

2、过载长延时保护动作电流整定倍数

——开关额定电流，。

3、短路短延时动作电流整定倍数

灵敏系数

九、电子保护开启器整定计算

1、过载保护
，标准略大于控制电机长时最大负荷电流或略小于控制电机额定电流。

1）速断保护：

通常取8或10

---- 是开启开关额定电流
——速断保护整定倍数。

灵敏系数

十、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：

——变压器二次侧全部电机额定电流之和，；
——变压器变压比；
——互感器变流比。

2）短路（速断）保护：

——变压器二次侧全部电机额定电流之和，；
——最大一台电机额定起动电流，；
——变压器变压比；
——互感器变流比。

3）3300V移动变电站高压开关整定倍数：

2、3300V移动变电站低压侧开关保护整定计算

1）过载保护：

——变压器二次侧全部电机额定电流之和，。

2）过流（速断）保护：

——最大一台电机额定起动电流，；
——变压器二次侧全部电机额定电流之和，；

灵敏系数

3、控制开关电流保护整定计算

1）过载保护：

2）过流速断保护：

十一、熔断器熔体额定电流选择计算

1、及以下电网中，熔体额定电流可按下列要求选择
1）对保护电缆干线装置，按公式（10-1）选择：
（10-1）
——熔体额定电流，；
——容量最大电动机额定起动电流，对于有数台电动机同时起动工作机械，若其总功率大于单台起动容量最大电动机功率时，则为这几台同时开启电动机额定开启电流之和，；
——其它电动机额定电流之和；
——当容量最大电动机启用时，确保熔体不熔化系数，对于不常常起
动和轻载起动可取2.5;对于频繁起动和带负载起动可取1.8～2。
（注：假如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，其所取不熔化系数比上述数值可略大部分，但不能将熔体额定电流取太小，以免在正常工作中因为起动电流过大而烧坏熔体，造成单相运转。）

2）对保护电缆支线装置按公式（10-2）选择：
（10-2）
式中、及系数含义和采取数值同公式（10-1）。

3）对保护照明负荷装置，按公式（10-3）选择：

（10-3）
——照明负荷额定电流，。
选择熔体额定电流应靠近于计算值。

4）选择熔体，应按公式（10-4）进行校验：
（10-4）
——被保护电缆干线或支线距变压器最远点两相短路电流值，；
——为确保熔体立即熔断系数，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，不管熔体额定电流大小，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一次侧用熔断器保护时，其熔体额定电流选择

1）对保护照明综保变压器按公式（10-5）选择：
（10-5）
——熔体额定电流，；
——照明负荷二次额定电流，；
——变压比，当电压为380/133（230）时，为2.86(1.65)当电压为660/133（230）时，为4.96(2.86)；当电压为1140/133（230）时，为8.57(4.96)。

2、对保护电钻综保变压器按公式（10-6）选择：
（10-6）
——容量最大电钻电动机额定起动电流，；
——其它电钻电动机额定电流之和，；
——含义同公式（10-5）。

3）所选择熔体额定电流应靠近于计算值，并按公式（10-7）进行校验：
（10-7）
——变压器低压侧两相短路电流，；
——变压比；
——接线变压器两次侧两相短路电流折算到一次侧时系数，当接线时此系数取1。

软件要求：
1）先用软件提供图块绘制供电系统图，在每个图块上标注图块属性。
2）根据上面计算要求，点到哪里计算到哪里。要在图上标注计算结果，要生成具体计算说明书（Word文档）。
3）要自动生成多种需要统计表（Word文档）。

高压总开关整定计算
图一

1、1#和6#开关整定计算
（a）过载=(变压器一次侧额定电流之和+高压电机额定电流之和)/Ki，计算值取整数。
（b）速断=(最大一台高压电机额定开启电流+其它高压电机额定电流之和+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。