礦井供電計算方法

./一、負荷計算與變壓器選擇工作面電力負荷計算是選擇變壓器和移動變電站臺數(shù)、容量的依據(jù),也是配電網(wǎng)絡計算的依據(jù)之一。1、負荷統(tǒng)計按表1-1內(nèi)容,把工作面的每一種負荷進行統(tǒng)計。表1-1工作面負荷統(tǒng)計表格式設備名稱電動機臺數(shù)電動機型號額定功率額定電壓額定電流額定功率因數(shù)起動功率因數(shù)額定效率啟動電流倍數(shù)功率加權平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)計算公式：加權平均效率計算公式：2、負荷計算1需用變壓器容量計算值為：2單體支架各用電設備無一定順序起動的一般機組工作面,按下式計算需用系數(shù)：3自移式支架,各用電設備按一定順序起動的機械化采煤工作面,按下式計算需用系數(shù)：——最大一臺電動機功率,。①適用一般機組工作面eqK\s\do<x>=0.286+0.714×\f<P\s\do<max>,∑P\s\do<e>>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-3-2>]②適用機械化采煤工作面eqK\s\do<x>=0.4+0.6×\f<P\s\do<max>,∑P\s\do<e>>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-3-3>]③eqcosφ\s\do<pj>=\f<∑<P\s\do<i>×cosφ\s\do<ei>>,∑P\s\do<i>>[煤礦綜采連實用電工技術<3-3-3>]④eqK\s\do<b>=\f<K\s\do<x>×∑P\s\do<e>,cosφ\s\do<pj>>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-3-1>]井下其它用電設備需用系數(shù)及平均功率因數(shù)表井下負荷名稱需用系數(shù)平均功率因數(shù)綜采工作面：綜合機械化工作面〔自移支架一般機械化工作面〔單體支架一般機械化工作面〔傾斜機采面緩傾斜煤層〔炮采工作面急傾斜工作面〔炮采工作面掘進工作面：采用掘進機的非掘進機的電機車：架線式電機車蓄電池電機車其它運輸設備〔如輸送機、絞車等井底車場：無主排水設備有主排水設備二、高壓電纜選擇計算和校驗1、按長時負荷電流選擇電纜截面長時負荷電流計算方法：——高壓電纜所帶的設備額定功率之和；〔見變壓器負荷統(tǒng)計中的結果——需用系數(shù)；計算和選取方法同前?！惨娮儔浩髫摵山y(tǒng)計中的結果——高壓電纜額定電壓<V>、；——加權平均功率因數(shù)；〔見變壓器負荷統(tǒng)計中的結果——加權平均效率。①eqI\s\do<g>=\f<∑Pe×Kx×10\s<3>,\r<,3>×Ue×cosφ\s\do<pj>×η\s\do<pj>>[煤礦綜采連使用電工技術<3-5>]2、電纜截面的選擇選擇要求是：―>長時最大允許負荷電流應滿足：,初步篩選出符合條件的電纜——電纜的工作電流計算值,；——環(huán)境溫度為時電纜長時允許負荷電流,；——環(huán)境溫度校正系數(shù)。不同環(huán)境溫度下的電纜載流量修正系數(shù)電纜芯線最高允許工作溫度51015202530354045651.221.171.121.061.00.9350.8650.7910.7073、按經(jīng)濟電流密度選擇高壓電纜截面——經(jīng)濟電流密度；——同時工作電纜的根數(shù)。經(jīng)濟電流密度選擇表年最大利用負荷小時數(shù)經(jīng)濟電流密度1000～30003000～50005000以上2.502.252.00備注：年最大負荷利用小時數(shù)一班作為1000～3000h,兩班作業(yè)為3000～5000h,三班作業(yè)為5000h以上。經(jīng)濟截面是指按降低電能損耗、降低線路投資、節(jié)約有色金屬等因素,綜合確定的符合總經(jīng)濟利益的導體截面。與經(jīng)濟截面相應的電流密度,叫做經(jīng)濟電流密度。4、按熱穩(wěn)定校驗電纜截面——電纜短路時熱穩(wěn)定要求的最小截面,；——三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流,；計算方法：——變電所母線的短路容量,；一般指地面變電所,和井下中央變電所,母線的短路容量,計算地面高低壓短路電流時,以地面變電所,母線為基準。計算井下高低壓短路電流時,以井下變電所,母線為基準?！骄妷?；——短路電流作用的假想時間；——電纜芯線熱穩(wěn)定系數(shù)。銅芯高壓電纜熱穩(wěn)定系數(shù)表額定電壓<kV>電纜中間有接頭電纜中間無接頭3～10kV93.4159對向單臺或兩臺高壓電動機供電的電纜,一般取電動機的額定電流之和；對向一個采區(qū)供電的電纜,應取采區(qū)最大電流；而對并列運行的電纜線路,則應按一路故障情況加以考慮。5、按允許電壓損失校驗高壓電纜截面高壓電纜電壓損失計算方法：——高壓電纜所帶的負荷計算功率；;——高壓電纜帶的所有設備額定功率之和,；——需用系數(shù),計算和選取方法同前；——電網(wǎng)平均功率因數(shù)對應的正切值；——高壓額定電壓,；,——所選高壓電纜的每公里電阻和電抗；——高壓電纜長度。注：電壓損失正常情況下不得超過7％,故障狀態(tài)下不超過10％。①eqI\s\do<g>=\f<∑Pe×Kx×10\s<3>,\r<,3>×Ue×cosφ\s\do<pj>×η\s\do<pj>>[綜采技術手冊<下p1461>]②eqA\s\do<j>=\f<Ig,n×I\s\do<j>>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-3-7>]③eqA\s\do<min>=\f<I\s\do<d>\s<<3>>\s\do<max>×\r<,t\s\do<f>>,C>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-3-8>]④eq△U\s\do<g>%=\f<Kx×∑Pe×Lg,Ue\s<2>×10>×<R\s\do<i>+X\s\do<i>tanφ>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-5-6>]三、低壓電纜選擇計算和校驗1、按長時負荷電流初選電纜截面長時負荷電流的計算方法：1向單臺或兩臺電動機供電的電纜,可以取單臺或兩臺電動機的額定電流之和。,——分別為通過電纜的電動機工作電流與額定電流；——電動機的額定功率,；——電動機的額定電壓,；——電動機的額定效率；——電動機的額定效率因數(shù)。2向三臺及以上電動機供電的電纜長時負荷電流計算方法：——需用系數(shù),需用系數(shù)計算和選取方法同上；——平均效率,?。弧骄β室驍?shù),可以取。3中途分支干線電纜的工作電流中途分支干線電纜的工作電流可以分別各段電纜進行計算,各段電纜的工作電流可以參照單臺、兩臺或三臺以上電動機工作電流公式進行計算。2、電纜截面的選擇選擇要求是：——電纜的工作電流計算值,；——環(huán)境溫度為時電纜長時允許負荷電流,；——環(huán)境溫度校正系數(shù)。不同環(huán)境溫度下的電纜載流量修正系數(shù)電纜芯線最高允許工作溫度51015202530354045651.221.171.121.061.00.9350.8650.7910.7073、按允許電壓損失校驗電纜截面變壓器二次側(cè)電壓損失包括三部分：〔變壓器電壓損失,干線電纜電壓損失,支線電纜電壓損失電壓總損失=變壓器電壓損失+干線電纜電壓損失+支線電纜電壓損失各種電壓等級下允許的電壓損失電壓等級？〔2次側(cè)一般情況個別情況660V63V96V1140V117V174V3300V330V495V注：各部分電壓損失計算方法如下。變電器電壓損失計算正常負荷時變壓器內(nèi)部電壓損失百分數(shù)——變電器電阻壓降；——變電器電抗壓降；——選擇變壓器時計算的需用容量,；——選擇變壓器時的加權平均功率；——選擇的變壓器額定容量。變壓器電壓損失絕對值：注：正常運行時電動機的電壓降應不低于額定電壓的。準確計算低壓電纜干線和支線電壓損失：——電纜所帶的負荷計算功率；——電纜帶的所有設備額定功率之和,；——需用系數(shù),計算和選取方法同前；——平均功率因數(shù)對應的正切值；——低壓電纜線路的額定電壓；,——電纜每公里電阻和電抗；——電纜長度。②eqI\s\do<g>=Kx×∑\f<Pe×10\s<3>,\r<,3>×Ue×ηe×cosφ\s\do<e>>[煤礦綜采連使用電工技術<3-19>]③eqI\s\do<g>=Kx×∑\f<Pe×10\s<3>,\r<,3>×Ue×η\s\do<pj>×cosφ\s\do<pj>>[煤礦綜采連實用電工技術<3-21>]④eq△U=\f<Kx×∑Pe×L,U\s\do<el>\s<2>×10>×<R\s\do<0>+X\s\do<0>tanφ>%×U\s\do<el>[煤礦供電手冊<礦井供電下10-5-6>]四、解析法計算短路電流1、高壓短路電流計算1短路電流計算時,用平均電壓,不是用額定電壓。標準電壓等級的平均電壓值標準電壓/kV0.1270.220.380.661.1403.361035110平均電壓/kV0.1330.230.400.691.203.46.310.5371152短路點的選定：一般選定變壓器、移動變電站高壓進線端作為短路點,或選每段高壓電纜的末端作為短路點計算高壓短路電流。3系統(tǒng)電抗計算方法：根據(jù)母線短路容量和變壓器一次側(cè)<平均>電壓計算系統(tǒng)電抗——電源系統(tǒng)電抗,；——平均電壓,；——變電所母線的短路容量,；一般指地面變電所,和井下中央變電所,母線的短路容量,計算地面高低壓短路電流時,以地面變電所,母線為基準。計算井下高低壓短路電流時,以井下中央變電所,母線為基準。4電抗器電抗計算方法：——電抗器的電抗百分值；——電抗器的額定電壓,；——電抗器的額定電流,。5,電纜線路阻抗：〔1,電纜線路電抗計算方法：——第i段高壓電纜每公里電抗,/KM；——基準母線到變壓器或移動變電站第i段高壓電纜的長度,m。〔2,電纜線路電阻計算方法：——第i段高壓電纜每公里電阻,/KM；——基準母線到變壓器或移動變電站第i段高壓電纜的長度,m。6短路回路中的總阻抗：7三相短路電流為：8兩相短路電流為：9短路容量為：〔注：在供電設計軟件數(shù)據(jù)庫中,變壓器的二次側(cè)電壓值與值相等。2、低壓短路電流計算1系統(tǒng)電抗計算方法：——電源系統(tǒng)電抗,；——平均電壓,。2,電纜線路電阻計算方法：——第i段高壓電纜每公里電阻,；——基準母線到變壓器或移動變電站第i段高壓電纜的長度,。3,電纜線路電抗計算方法：——第i段高壓電纜每公里電抗,/KM；——基準母線到變壓器或移動變電站第i段高壓電纜的長度,。4變壓器內(nèi)部阻抗計算：〔添加變壓器時數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)計算出結果每相電阻〔：每相電抗〔：5低壓電纜線路電阻計算方法：——第i段低壓電纜每公里電阻,；——變壓器二次側(cè)第i段低壓電纜的長度,。6低壓電纜線路電抗計算方法：——第i段低壓電纜每公里電抗,；——變壓器二次側(cè)第i段低壓電纜的長度,。注：計算低壓網(wǎng)絡短路電流時,一般計入電弧電阻低壓側(cè)的總電阻和電壓側(cè)的總電抗：計算低壓短路電流時,短路點一般選在變壓器的二次母線上和低壓配電線路的首、末端。1三相短路電流的計算——三相短路電流,；——變壓器二次平均電壓,；2兩相短路電流計算——變壓比,；①eqX\s\do<k>=\f<X\s\do<k>%×U\s\do<r>,\r<,3>×100×I>[工業(yè)與民用配電設計手冊<第三版p128>]②eqI\s\do<d>\s<<3>>=\f<U\s\do<p>,\r<,3>×Z>,I\s\do<d>\s<<2>>=\f<\r<,3>,2>×I\s\do<d>\s<<3>>[綜采技術手冊<下p1444>]③eqS\s\do<d>=\r<,3>×I\s\do<d>\s<<3>>×U\s\do<p>×10\s<-6>[綜采技術手冊<下p1445>]五、供電保護裝置整定計算高壓配電箱保護一臺變壓器〔1短路<速斷>保護動作電流計算方法〔5-1——變壓比；——需用系數(shù),計算和選取方法同上；——最大一臺電機的啟動電流；——電流互感器變流比；——其余電機的額定電流之和,?！沧ⅲ弘妱訖C額定電流的計算方法：C:\Users\Administrator\Desktop\第9講_負荷計算.pdf靈敏系數(shù)〔注：靈敏系數(shù)不夠時,采取的措施：C:\Users\Administrator\Desktop\第19講__井下過流保護整定.pdf——接線系數(shù)Y,y接線的變壓器=1；Y,d接線的變壓器=；——變壓器二次出口處最小二相短路電流?！?過載保護整定電流U1e〔容量/一次側(cè)額定電壓/√3=一次側(cè)額定電流2>保護多臺變壓器的高壓配電箱〔1短路保護繼電器動作電流〔計算方法同上——變壓比；——需用系數(shù),計算方法同上；——最大一臺電機的啟動電流；——電流互感器變流比；開關的額定電流Ie/5——其余電機的額定電流之和,。靈敏系數(shù)——接線系數(shù)Y,y接線的變壓器=1；Y,d接線的變壓器=；——變壓器二次出口處最小二相短路電流。注：靈敏系數(shù)校驗為保護范圍末端最小兩相短路電流〔變壓器二次出口處最小二相短路電流〔2過載保護整定電流〔多臺變壓器一次額定電流之合——變壓器額定容量,；——變壓器一次側(cè)額定電壓,。六、移動變電站高壓開關箱中過流保護裝置整定計算1、短路保護整定〔與高壓配電箱整定計算方法相同靈敏系數(shù)——接線系數(shù)Y,y接線的變壓器=1；Y,d接線的變壓器=——變壓器二次側(cè)出口最小兩項短路電流流過高壓側(cè)的值〔除以變壓比。2、過載保護整定〔與高壓配電箱整定計算方法相同,以變壓器一次側(cè)額定電流為整定依據(jù)七、移動變電站低壓開關箱中過流保護裝置整定計算1、短路保護整定靈敏系數(shù)——被保護網(wǎng)絡末端最小二相短路電流,?！沧钸h一臺磁力啟動器動力電纜入口處最小二相短路電流2、過載保護整定——所有電動機額定電流之和。八、井下低壓系統(tǒng)過流保護裝置整定1、低壓饋電開關整定計算方法〔變壓器二次側(cè)總開關過流〔速斷保護計算方法：靈敏系數(shù)——被保護網(wǎng)絡末端最小二相短路電流,。2、過載長延時保護的動作電流整定倍數(shù)——開關的額定電流,。3、短路短延時的動作電流整定倍數(shù)靈敏系數(shù)九、電子保護的啟動器整定計算1、過載保護,原則略大于電機的長時最大負荷電流或略小于電機的額定電流。1速斷保護：一般取6或8是啟動開關的額定電流——速斷保護整定倍數(shù)。靈敏系數(shù)①eqI\s\do<s.zd>=I\s\do<eq>+∑I\s\do<N>×K\s\do<x>[煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護裝置的整定細則<公式4>]②eqK\s\do<r>=\f<I\s\do<d>\s<<2>>,I\s\do<s.zd>>[煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護裝置的整定細則<公式6>]十、供電系統(tǒng)高低壓保護整定計算方法1、移動變電站高壓側(cè)開關保護整定計算1過載保護：——變壓器二次側(cè)所有電機的額定電流之和,；——變壓器的變壓比；——互感器的變流比。2短路〔速斷保護：〔同于高壓配電箱的整定——變壓器二次側(cè)所有電機的額定電流之和,；——最大一臺電機的額定起動電流,；——變壓器的變壓比；——互感器的變流比。33300V移動變電站高壓開關的整定倍數(shù)：2、3300V移動變電站低壓側(cè)開關保護整定計算1過載保護：——變壓器二次側(cè)所有電機的額定電流之和,。2過流〔速斷保護：——最大一臺電機的額定起動電流,；——變壓器二次側(cè)所有電機的額定電流之和,；靈敏系數(shù)3、控制開關電流保護的整定計算1過載保護：2過流速斷保護：十一、熔斷器熔體額定電流的選擇計算1、及以下的電網(wǎng)中,熔體額定電流可按下列規(guī)定選擇1對保護電纜干線的裝置,按公式〔10-1選擇：〔10-1——熔體額定電流,；——容量最大的電動機的額定起動電流,對于有數(shù)臺電動機同時起動的工作機械,若其總功率大于單臺起動的容量最大的電動機功率時,則為這幾臺同時啟動的電動機的額定啟動電流之和,；——其余電動機的額定電流之和；——當容量最大的電動機啟用時,保證熔體不熔化系數(shù),對于不經(jīng)常起動和輕載起動的可取2.5;對于頻繁起動和帶負載起動的可取1.8～2?！沧ⅲ喝绻妱訖C起動時電壓損失較大,則起動電流比額定起動電流小得多,其所取的不熔化系數(shù)比上述數(shù)值可略大一些,但不能將熔體的額定電流取的太小,以免在正常工作中由于起動電流過大而燒壞熔體,導致單相運轉(zhuǎn)。2對保護電纜支線的裝置按公式〔10-2選擇：〔10-2式中、及系數(shù)的含義和采用數(shù)值同公式〔10-1。3對保護照明負荷的裝置,按公式〔10-3選擇：〔10-3——照明負荷的額定電流,。選用熔體的額定電流應接近于計算值。4選用的熔體,應按公式〔10-4進行校驗：〔10-4——被保護電纜干線或支線距變壓器最遠點的兩相短路電流值,；——為保證熔體及時熔斷的