煤矿井下供电基本计算

煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 第一节第一节 概述概述 随着煤炭工业的现代化，采掘工作面机械化程度越来越高，机电设备单机容 量有了大幅的提高。以采煤机为例，70 年代初期的 100kw 左右，增加到现在的 3000kw。由于机械化程度的提高，加快了工作面的推进速度，这就要求工作面 走向长度加长，从而使供电距离增大，给供电带来了新的问题，因为在一定的 工作电压下，输送功率越大，电网的电压损失也越大，电动机端电压越低，这 将影响用电设备的正常工作。解决的办法就是增大电缆截面，但有一定的限度， 因为电缆截面过大，不便移动和敷设，而且也不经济，现在采用移动变电站使 高压深入到工作面顺槽来缩短低压供电距离，可使电压质量得到较大的提高， 这也是提高电压质量相当有效的措施。目前我国综采工作面用电设备的电压等 级都是 1140v，大型矿井综采设备采用 3300v 供电。矿井高压供电也有所提高， 徐州矿务局各矿和西川煤矿都是 6kv 供电。青岗坪、刘园子和柳巷煤矿都是 10kv 供电。提高电压等级和采用移动变电站供电不仅保证了电压质量，还降低 了电网输电损耗。 采区供电是否安全可靠、技术是否经济合理，将直接关系到职工人身安全、 矿井和设备的安全、也关系到生产成本和经济利润。所以，必须经过计算来选 择电气设备和电缆，较准确的计算出短路电流、合理整定过流保护和校验漏电 保护装置，是确保矿井安全供电，电气设备安全运行的根本保证。 正确掌握井下供电计算的基本方法，合理的选择电气设备和电缆，编写采 区供电系统计算说明书是我们机电技术人员和机电管理人员的日常工作。 一、采区供电系统的拟定的原则 1、采区高压供电系统的拟定原则 1）双电源进线的采区变电所应设置电源进线开关，当一路供电，一路备用时， 可不设联络开关，母线可不分段。当两路电源同时供电时，应设联络开关， 母线分列运行。 2）供综采工作面的采区变电所，一般应采用两回电源线路供电。 3）单回路供电的采区变电所，当变压器不超过两台且无高压出线时，可不设电 源进线开关；当变压器超过两台或有高压出线时，应设进线开关。 4）采区变电所的高压馈出线，宜用专用的高压开关。 5）由井下主变电所单回路向采区变电所供电的电缆线路，串接的采区变电所不 得超过三个。 2、采区低压供电系统的拟定原则 1）在保证供电安全可靠的前提下，力求使用的设备最省。 2）当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷，原则上一台 变压器负担一个工作面的用电设备。 3）一台启动器只控制一台设备，变压器最好不并联运行。 4）采区变电所向各配电点或配电点到各用电设备宜采用幅射式供电，上山及下 顺槽运输宜采用干线式供电。 5）配电点的启动开关在三台以下可不设馈电开关。 6）供电系统应尽量避免回头供电。 二、采区供电设计的主要工作 为保证供电安全可靠和技术经济合理，在进行采区供电设计时，应首先向有 关部门收集下列原始资料作为设计的依据。 1、采区巷道及机械设备布置图。了解采区工作面长度、走向长度、巷道断面尺 寸和用电设备在工作面的分布情况。 2、采取各用电设备的详细技术特征。 3、电源情况。了解附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电能力及高压 母线上的短路容量等情况。 4、矿井瓦斯等级，煤层走向、厚度、倾角，煤层硬度，顶板底板和支护情况。 5、采煤方法、采区煤的产量、煤的运输方式、通风方式及工作组织循环等情况。 采区供电设计所做主要工作有； 1 采区变电所动力变压器的选型计算与台数的确定； 2 绘制采区生产设备布置图，草拟采区供电系统； 3 选择采区高、低压动力电缆； 4 选择采区高低压配电装置用电设备。 ； 5 计算短路电流； 6 整定过电流保护装置； 7 画出采区供电系统图，在图中标注电气设备型号、规格，电缆型号、规格， 短路电流，过流保护整定值等。 第二节第二节 负荷计算负荷计算 一、当我们为采区供电系统选配开关、变压器和电缆时，首先要计算这些设备 所负担的功率和电流，这叫负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器等 电气设备和电缆截面的基础。负荷计算要计算的参数有三个： 1、负荷的有功功率计算，简称计算功率，用 Pca 表示。它是负荷在运行时实际 需要的长时最大有功功率，单位是 kW（千瓦） 。 2、负荷的视在功率计算，用 Sca 表示。它是负荷在运行时实际需要的长时最大 视在功率,单位是 kVA（千伏安） 。用来选择变压器容量。 3、长时工作电流计算，用 Ica 表示。它是负荷在实际运行时的长时最大工作电 流，单位是 A（安） 。用来选择开关和电缆截面。 这里的长时功率、长时电流是指持续 30min 的平均功率和平均电流。与长时功 率、长时电流相对的是瞬时功率、瞬时电流。瞬时功率、瞬时电流有时会远大 于长时功率、长时电流，但持续时间往往很短，不能作为选择电气设备的依据。 例如电动机起动时的瞬时最大电流可达其额定电流的数倍，但持续时间只有几 秒。 二、负荷计算的方法 1.一台电动机的负荷计算 通常我们能够从铭牌上知道一台电动机的额定功率（PN ）和额定电流（IN） ， 则 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 （1） Nca ca N ca ca Nca II PP S PP 85 . 0 cos 在生产现场常常只知道电动机的额定功率和额定电压，而不知道额定电流。电 动机的额定电流可用式 2 计算，但有些参数需要查电机手册才能得到，现场计 算很不方便。 P=UNNCOS3 （2） Q=UNNSin NNN N N U P I cos3 3 式中 PN 电动机额定功率，kW； S=UNN3 UN 电动机额定电压，kV。 下面介绍迅速估算电动机额定电流的方法，准确性可满足工程计算要求。 当电动机额定电压为 380V 时， IN 2PN； 当电动机额定电压为 660V 时， IN 1.15PN； 当电动机额定电压为 1140V 时， IN 0.66PN； 当电动机额定电压为 6kV 时， IN 0.12PN； 当电动机额定电压为 10kV 时， IN 0.07PN。 一台额定电压为 660V，额定功率为 40kW 的电动机，试估算其额定电流。 当电动机额定电压为 660V 时，IN 1.15PN ，把额定功率等于 40kW 代入公式 IN 1.1540 = 46 A 2.一个用电设备组的负荷计算 生产工艺相同或相近，在生产过程中相互协同共同完成一项生产任务的多台生 产机械称为一个用电设备组。采区有采煤工作面、掘进工作面、集中运输等几 类用电设备组。 设一个用电设备组有 n 台电动机，每台电动机的额定功率已知为 PN1、PN2、PN3PNn。则总额定功率为： （3） nNNNN PPPP 21 但是这些电动机在生产运行时，一般不会同时工作，同时工作的电动机一般也 不会同时满载，因此实际需要的功率 Pca 总小于 PN。 Pca =Kde PN （4） 由 Pca 可计算出 Sca 和 Ica Sca =Pca /cos （5） （6） N ca N ca ca U S U P I 3cos3 式中： UN 额定电压，kV； Kde用电设备组的需用系数； cos 用电设备组的加权平均功率因数。 Kde 和 cos 均可由表 1 查得。根据工作面的产量、地质状况以及生产工艺选择 合适的数值。地质条件好、产量高的工作面 Kde 和 cos 可取较大的值，反之， 取较小的值。 上述负荷计算方法，称为需用系数法。负荷计算的方法还有利用系数法、二项 式法等。 3.变压器容量的确定 ST=(Kde*PN)/cos 4.电缆线的初选 高压电缆；1）按经济电流密度选取 低压电缆； 1) 机械强度选择 2）长期允许电流校验 2）长期允许电流校验 3）允许电压损失校验 3）允许电压损失校验 4）短路热稳定校验 4）启动条件校验 第三节第三节 按允许电压损失校验导线截面按允许电压损失校验导线截面 输电线路通过电流时，将产生电压损失。电压损失过大，会造成电动机电 L U 压过低，电动机起动困难、工作电流增大、甚至会因电流过载烧坏电动机。因 此，按长时允许电流初选的长电缆，还要校验允许电压损失。 1）线路电压损失的计算 所谓电压损失是指输电线路始、末两端电压的算术差值。三相线路的线电压损 失为 （12） sincos3 LLcaL XRIU 式中 线路的线电压损失，V； L U 线路的长时工作电流，A； ca I 线路所带负载的功率因数角； 线路每相电阻、电抗，。 LL XR 、 式 12 用功率表示时则为 （13） N LcaLca L U XQRP U 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 式中 线路所带负荷的有功计算功率，kW；无功计算功率， caca QP 、 kvar； 电网的额定电压，kV。 N U 在式 12 和式 13 中，、cos、sin 都在负荷计算时得到，需要计 ca I caca QP 、 算的是。 LL XR 、 可用下式计算： L R （14） A L RL 式中：L 电缆的长度，m； A 电缆导线截面，mm2； （42.5） （48） 电缆导线的电导率，m/mm2；橡胶电缆取 43.5，塑料电缆取 48.6，铝 芯 电缆取 28.8。 可用下式计算： L X （15） LxXL 0 式中：L 电缆的长度，km； 线路每千米电抗，和线路结构、电压等级有关，电缆线路取 0 x 0 x 0.060.08 /km，架空线路取 0.30.4 /km，高压线路取较大的值。 因为电缆线路的电抗很小（0.060.08 /km） ，通常情况下可忽略，式 12 和式 13 可简化为 （16） N caca L UA LP A LI U cos3 2）线路允许电压损失 高压系统电压损失 全国供用电规则规定 7% 井下变压器的二次侧额定电压为 1.05UN，电动机的允许最低电压为 0.95UN ， 因此，变压器和线路的电压损失之和不能超过 10%UN 。考虑到井下变压器的 电压损失通常不超过 5%UN，则如果从变压器出口处到电动机的线路电压损失 不超过 5%UN，即可满足电动机运行的要求。 为计算简便起见，规定从变压器副边出口处到用电设备（电动机、变压器）的 线路允许电压损失=5%UN。 Lp U 表 1 煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数 用电设备组名称 需用系数 Kde 功率因数 cos tan备注 井 底 车 场 无主排水泵 有主排水泵 0.60.7 0.750.85 0.7 0.8 1.02 0.75 无机组缓倾斜采煤工 作面 0.40.60.6 1.33 有机组缓倾斜采煤工 作面 0.60.750.60.7 1.331.0 2 急倾斜采煤工作面0.60.650.60.7 1.331.0 2 无掘进机煤巷掘进工 作面 0.30.40.61.33 采 区 有掘进机煤巷掘进工 作面 0.50.60.7 1.331.0 2 井 下 运 输 架线式电机车 蓄电池电机车 输送机和绞车 0.40.7 0.8 0.60.7 0.9 0.9 0.7 0.48 0.48 1.02 表 2 井下常用电缆在空气中敷设时的长时允许电流 A 聚氯乙烯绝缘铠装电缆 交联聚乙烯绝缘细钢 丝 铠装电缆 矿用橡套 电缆 1kV 四芯6kV 三芯6kV10kV低压高压 导线 截面 mm2 铜 芯 铝 芯 铜 芯 铝 芯 铜 芯 铝 芯 铜 芯 铝 芯 铜芯铜芯 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 30 39 52 70 94 119 149 184 226 260 23 30 40 54 73 92 115 141 174 201 56 73 95 118 148 181 218 251 43 56 73 90 114 143 168 194 211 260 318 367 163 203 246 285 148 180 214 267 324 372 115 140 166 207 251 288 36 46 64 85 113 138 173 215 260 320 53 72 94 121 148 170 205 250 注：表中长时允许电流是环境温度为 25时的数值，如果环境温度不是 25， 则需要修正。实际中，如果环境温度高于 25，可选择大一级的截面。 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 表 3 矿用橡套电缆满足机械强度的最小截面（mm2） 用电设备名称最小截面用电设备名称最小截面 采煤机组 可弯曲输送机 一般输送机 回柱绞车 装岩机 3550 1635 1025 1625 1625 调度绞车 局部扇风机 煤电钻 照明设备 46 46 46 2.54 表 4 电网额定电压与线路允许电压损失对照表 电网额定电压 UN（ V ）线路允许电压损失UL( V ) 1276 38019 66033 114057 6000300 10000500 例 1 一个缓倾斜炮采工作面，供电电压 660V。有 SGB-620/40T 刮板输送机 5 台，额定功率 40kW；BRW80/20 乳化液泵站 2 台（一台工作，一台备用） ，额 定功率 30 kW；JH-8 回柱绞车 2 台，额定功率 7.5 kW，小水泵 2 台，额定功率 5.5 kW，JD-11.4 调度绞车 2 台，额定功率 11.4 kW；煤电钻 2 台，额定功率 1.2 kW。 1、计算该工作面的负荷（Pca、Sca 和 Ica） 。 解： 1）计算总额定功率 PN = PN1 + PN2 + PN3 + PNn =540+30+27.5+25.5+211.4+21.2 =281.2 kW 2）查表 1，缓倾斜炮采工作面 Kde 取 0.5，cos 取 0.6。 3）计算有功计算功率 Pca =Kde PN =0.5281.2=140.6 kW 4）计算长时负荷电流 A cos3 N ca ca U P I 205 606607321 6140 . . 5）计算视在功率 Sca =Pca/cos=140.6/0.6=234 KVA 2、选择该工作面电缆线路截面。 解：已计算出工作面负荷的长时工作电流 Ica=205A。 1.查表 2，选取 70mm2 低压矿用橡套电缆，其长时允许电流 Ip=215A，IpIca ，满足要求，初选合格。 2.按机械强度允许最小截面校验导线截面 电缆在工作面和巷道中敷设，难免会受到外部机械力的作用，截面太小的电缆 很容易出现断线、护套破裂、绝缘损坏现象。为避免在拖拽、碰撞等外力作用 下断线、破裂，给采掘工作面生产机械供电的支线电缆按长时允许电流初选后， 还要校验机械强度允许最小截面。这些电缆的截面应符合表 3 的要求。 3、设例 1 供电电缆长度为 400m，试计算其电压损失。 解：已知 Ica 为 205A，cos = 0.6，Pca =140.6 kW，电缆截面为 70mm2，代入 式 15 可得： V 9 . 27 5 . 4370 6 . 0400205732 . 1 cos3 A LI U ca L 或： V 合格 927 66054370 4006140 . . UA LP U N ca L 例 2 采区上山绞车 PN =110 kW，UN =660 V，从采区变电所到绞车房的电缆长 400m，试选取电缆截面。 解： 1）按长时允许电流初选截面 Ica=IN =1.15110=126.5A 查表 2 选取 35mm2 矿用橡套电缆，其长时允许电流 Ip 为 138A。Ip IN 满足 要求，初选合格。 2）校验电压损失 代入式 15 V 843 66054335 400110 . UA LP U N ca L 查表 4 可知=33V， 不合格。 Lp U L ULp U 增大截面为 50mm2 V 730 66054350 400110 . UA LP U N ca L 校验合格。 L ULp U 例 3 某采区供电系统局部如图 1 所示，试选择 T KBSG-400 /10/0.693 L2 L1 图5-1 例5-8电路 55kW 75kW 400m 80m 30kW 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 电缆 L1 和 L2 的型号与截面。 解： 1）选择电缆型号 选择 MYP-0.38/0.66 型矿用橡套电缆。 2）计算 L1 的截面 L1 的负荷是一台电动机，长时工作电流为： Ica=IN =1.15PN=1.1575=86A 查表 2，选取 25mm2，长时允许电流为 113A，IpIN 满足要求，初选合格。 L1 电缆的电压损失为： V 48 66054325 8075 1 1 . UA LP U N ca L1 3）计算 L2 的截面 L2的负荷是多台电动机。因台数较少，故取 Kde= 0.8。长时工作电流为 A 160 7 . 066 . 0 732 . 1 1608 . 0 cos3 N Nde ca U PK I 选取 50mm2。长时允许电流为 173A，IpIca 满足要求，初选合格。 L2电缆的电压损失为 V 635 66054350 40016080 2 2 2 2 . . UA LPK UA LP U N Nde N ca L2 从变压器到电动机的总电压损失为 V 4463548 21 UUU LLL 不合格，把 L2的截面增大到 70mm2，重新计算电压损失。 L ULp U V 25 66054370 40016080 2 2 2 2 . UA LPK UA LP U N Nde N ca L2 总电压损失为 V 4332548 21 UUU LLL ，合格。 L ULp U 例 4 某采区变电所向综采工作面移动变电站供电的高压电缆长 1100m，移动变 电站型号为 KBSGZY-1000/6/1.14，该电缆允许电压损失为 1%UN，试选电缆 型号和截面。 解： 1）选取电缆型号 可选 MYPTJ-3.6/6 型电缆。 2）按长时允许电流初选截面 移动变电站的额定电流为 A 96 6732 . 1 1000 3 1 1 N N N U S I 查表 2，选 25mm2，Ip=121AI1N，初选合格。 3）校验电压损失 V 118 65 .4325 11007 . 01000cos N ca N ca L UA LS UA LP U 不合格，把 L2 的截面增大到 50mm2，重新计算电压损失。 L ULp U V 59 6 5 . 4350 11007 . 01000cos N ca N ca L UA LS UA LP U 合格。 青岗坪 95mm2 1800m L ULp U 注：从地面主变压器到工作面移动变电站的电缆分三段，地面井下中央 变电所采区变电所移动变电站，总电压损失正常时不得超过 5%UN， 故障时不得超过 7%UN。故该例题中采区变电所到移动变电站的电缆允许电压 损失规定为 1%UN。 第四节第四节 井下电网短路电流计算井下电网短路电流计算 一、短路 电力系统在运行中难免发生各种故障，而使系统的正常运行遭到破坏。根据运 行经验，最为常见而且危害最大的故障是短路。 短路是指供电系统中不同电位的导体在电气上被短接。 1.短路的种类 在三相系统中，短路的基本类型有：三相短路、两相短路、两相接地短路、单 相短路和单相接地短路等。 在煤矿井下供电系统中，由于电网中性点不接地，故没有单相短路和单相接地 短路。常见的短路是三相短路和两相短路。 2.造成短路的原因 煤矿井下电网短路故障的主要原因如下： （1）电气设备年久失修，绝缘自然老化； （2）绝缘材料表面污秽、受潮，使绝缘能力下降； （3）绝缘受到机械性损伤，如撞击、拖拽、过度弯曲等，导致绝缘损坏； （4）带负荷拉合隔离开关，造成弧光短路；分断真空开关时引起操作过电压， 击穿绝缘。 3.短路的危害 （1）损坏电气设备。短路电流可达正常工作电流的几倍甚至几十倍，短路电流 产生的电动力效应和热效应，会使故障设备及短路回路中的其它设备遭到破坏。 （2）短路点的电弧、火花和高温会引爆瓦斯和煤尘、引发火灾。 （3）造成停电事故。短路时，电力系统的保护装置动作，使开关跳闸，造成停 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 电。越靠近电源，停电范围越大，造成的经济损失也越严重。 4.计算短路电流的目的和任务 为了使电力系统可靠、安全地运行，将短路带来的损失和影响限制在最小范围， 必须准确地进行短路电流计算，以解决下列技术问题： （1）校验电气设备的分断能力和动、热稳定性。选择电气设备时，需要计算出 可能通过电气设备的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以检验电 气设备的分断能力及耐受能力。三相短路电流最大，造成的危害最严重，用于 校验电气设备的分断能力和动、热稳定性。 （2）校验继电保护的灵敏度。整定继电保护装置时，需要校验继电保护装置动 作的灵敏度是否符合要求，以保证继电保护装置在发生短路时能可靠跳闸。继 电保护装置保护范围内的最小两相短路电流用于校验过流保护的灵敏度。 5.预防和减少短路的措施 （1）搬迁电气设备时要停电，拖拽、搬运电气设备和电缆时用力要适当。放置 电气设备的场所，顶板、底板和槽帮要稳定，无淋水，无积水，通风良好。 （2）及时清理电气设备上的灰尘和露水，保持设备内外整洁。在灰尘多和潮湿 的地方，可使用硅脂、硅油涂抹绝缘表面。 （3）加强设备维护与检查，定期进行绝缘试验，及时发现绝缘缺陷，预防绝缘 老化引起的短路。按照煤矿安全规程的规定，高压电缆的泄漏电流和耐压 试验每年一次，主要电气设备的绝缘检查，每半年不少于一次，固定敷设电缆 的绝缘和外部检查每季度一次，橡套电缆的绝缘检查每月一次，新设备在投入 运行前都要做绝缘电阻的检测。 （4）要按煤矿安全规程的规定敷设电缆，电缆的架设要稳固、可靠，受力 时有一定的缓冲。 （5）严格执行变电所停送电操作规程和检修规程，严禁无电工作业资格的人擅 自操作电气设备。 （6）由地面引入井下的电力线路、通信线路、金属管道、铁轨等必须在下井前 设置防雷电措施。 二、短路电流的波形 周期分量 Ism 0.01 is -Ism t 0 图 5-3 短路电流波形图 0.15 iim 全电流 非周期分量 在短路发生后的 0.2 秒时间内，短路电流不是正弦波。图 5-3 是高压电网短路电 流的波形图。 从图 5-3 可看出，短路电流是由周期分量和非周期分量组成的。周期分量是正 弦波，非周期分量是指数曲线，非周期分量在 0.150.2s 后衰减到零。短路电流 在 0.01s 时出现最大值，叫做冲击电流，用 iim 表示。冲击电流可达周期分量有 效值的 1.842.55 倍，对电气设备的破坏作用很大。 计算短路电流主要是计算周期分量有效值 Is。井下电网计算短路电流常用有名 值法和查表法。 三、有名值法计算短路电流 有名值法又称绝对值法。井下低压电网短路电流的计算多采用有名值法。 （一）短路点距离变压器较远时 井下低压电网短路时，如果短路点距离变压器较远，影响短路电流大小的主要 是变压器和低压电缆线路的阻抗，可以忽略高压线路和电源的阻抗。 图 5-4 是低压电网两相短路和三相短路示意图和等效电路图。 图中 RT、XT、RL、XL 分别表示变压器和线路的电阻、电抗，是两 32 22NN UU 、 相短路和三相短路时一相的电压。从图 5-4 可以看出，只要求出短路回路的总 阻抗，就可用欧姆定律计算短路电流。短路电流计算步骤如下： 1.计算短路回路各阻抗元件的阻抗 1）变压器的电阻和电抗 变压器的阻抗 （5-17） N N zT S U %uZ 2 2 10 式中 变压器每相的阻抗，； T Z 变压器阻抗电压百分值； %uz 变压器二次额定电压，kV； N U2 变压器的额定容量，kVA。 N S 变压器的电阻 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 （5-18） 2 2 2 N N NT S U PR 式中 变压器每相的电阻，； T R 变压器的额定短路损耗，W。 N P 短路电流的计算方法短路电流的计算方法 (公式计算法) 计算公式符号含义 1.三相短路电流 d（3）=V2N/()3 2)(2)(XR 2.两相短路电流 d（2）=V2N/(2) 2)(2)(XR 3.三相和两相短路电流换算关系 d（3）=1.15d（2） d（2）=0.866d（3） 4.总电阻和总电抗 =R1+RT+R2 R =XS+X1+XT+X2 X 5.系统电抗 XS=U2N(3)/ Sd(3) 若井下中央变电所 6kv 母线上的短路容量数据不祥， 可用该变电所高压配电柜的额定断流容量进行近似计 算。 根据不同的三相短路容量计算的系统电抗值，列于表 13-1-1 中。 6.高压电缆的阻抗 R1=(R01L1)/KT2 X1=(X01L1)/ KT2 Z1=(Z01L1)/ KT2=(R01)2+(X01)2 *L1/ KT2 7.变压器的阻抗 RT=P/(322N)=( PU22N)/S2N XT=(UX U22N)/( 1002N)3 =(UX U22N)/( 100SN) UX =U2ZU2R UR=(P100)/SN 或 XT=Z2TR2T ZT=(UZU22N)/100SN 8. 低压电缆的电阻和电抗 R2=R02L2 X2=X02L2 如果低压电网由几段电缆连接而成，应分别计算各段 的电阻和电抗，然后相加。 d（3）三相短路电流 d（2）两相短路电流 V2N变压器二次额定电压 。对于 127.380. 660.1140v 电网分别为 133.400.693.1200v .分别为短路回路中一相的总电阻和 RX 总电抗 XS折合至变压器二次侧以后电源每相的 系统电抗 Sd(3) 井下中央变电所 6kv 母线上的三相短路 容量，MVA R1.X1.Z1折合至变压器二次侧以后高压电缆每 相的电阻，电抗和阻抗 可见表 13-1-4 和表 13- 1-5 R01.X01.Z01高压电缆每相每公里电阻。电抗和 阻抗其中电阻和电抗值可由表 13-1-2 查得 L1高压电缆的实际长度 km KT变压比 表 13-1-3 可查 RT.XT.ZT变压器每相的电阻，电抗和阻抗 表 13-1-6 可查 SN. 2N变压器额定容量（VA）,和二次侧的额 定电流 A UR.UX.UZ分别为变压器电阻、电抗和阻抗压降 的百分值，% P变压器的短路损耗 R02.X02分别为低压电缆每相每公里的电阻和电 抗值。表 13-1-7 可查 L2低压电缆的实际长度 km 短路电流公式计算法参数表短路电流公式计算法参数表 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 煤矿电工手册表 13-1-1 根据三相短路容量计算的系统电抗值（） 整定细则附录二表 1 三相短路容量 （MVA） 30405060708090100 电压（V） 4000.00530.0040.00320.002670.00230.0020.001780.0016 6900.01590.01190.00950.0080.00680.0060.00530.0048 12000.04800.03600.02880.0240.02060.0180.016 0.0144 煤矿电工手册表 13-1-2 高压电缆每相每公里的电阻电抗值（/km） 整定细则附录二表 2 截面 16mm225 mm235 mm250 mm270 mm295mm2120mm2150mm2185mm2 电压 6KV R01.340.8570.6120.4290.3060.2260.1790.1430.116 6KV X00.0680.0660.0640.0630.0610.060.060.060.06 10KV R01.3130.840.60.420.30.2210.1750.140.114 10KV X00.080.080.080.080.080.080.080.080.08 煤矿电工手册表 13-1-6b 矿用隔爆型干式变压器技术特征表 整定细则附录六表 19-1 型 号额定容量 (KVA) 额定电压(KV) 一次 二次 额定电流 A 一次 二次 连接组阻抗电压 % 线圈阻抗（） RT XT KBSG-50/6506 0.44.81 41.6Y.Y0/Y.d1 1 40.0384 0.1221 KBSG-50/6506 0.694.81 72.1Y.Y0/Y.d1 1 40.1153 0.3665 KBSG-100/61006 0.49.62 83.3 Y.Y0/Y.d1 1 40.016 0.062 KBSG-100/61006 0.699.62 144Y.Y0/Y.d1 1 40.048 0.186 KBSG-200/62006 0.419 166.6Y.Y0/Y.d1 1 40.0068 0.0313 KBSG-200/62006 0.6919 288.4Y.Y0/Y.d1 1 40.0204 0.093 KBSG-315/63156 0.6930 151.6Y.Y0/Y.d1 1 40.0106 0.06 KBSG-315/63156 1.230 262.5Y.Y0/Y.d1 1 40.0319 0.18 KBSG-500/65006 0.6948 416.6Y.Y0/Y.d1 1 40.006 0.038 KBSG-500/65006 1.248 240.6Y.Y0/Y.d1 1 40.0179 0.1138 KBSG-630/66306 0.6960.6 535Y.Y0/Y.d1 1 50.0048 0.037 KBSG-630/66306 1.260.6 303Y.Y0/Y.d1 1 50.0145 0.1134 KBSG-800/68006 1.271 385Y.Y05.50.0117 0.098 KBSG-1000/610006 1.296 481Y.Y060.0088 0.086 煤矿电工手册表 13-1-6d 矿用隔爆型移动变电站技术特征表 整定整定细则附录六表 19-4 型 号额定容量 KVA 额定电压 （kv） 一次 二次 额定电流 A 一次 二次 连接组阻抗电压 % 线圈阻抗 （） RT XT KBSGZY-50/6506 0.44.8 72.1Y.Y0/Y.d114.50.0512 0.1346 KBSGZY-100/61006 0.699.62 83.3Y.Y0/Y.d114.50.0576 0.2082 KBSGZY-100/61006 0.49.62 144.2Y.Y0/Y.d114.50.192 0.0694 KBSGZY-200/62006 0.6919.2 166.6Y.Y0/Y.d114.50.024 0.1053 KBSGZY-200/62006 0.419.2 288.4Y.Y0/Y.d114.50.008 0.0351 KBSGZY-315/63156 1.230.3 151.6Y.Y0/Y.d114.50.0377 0.2022 KBSGZY-315/63156 0.6930.3 262.5Y.Y0/Y.d114.50.0126 0.0674 KBSGZY-400/64006 1.238.5 192.4Y.Y0/Y.d114.50.027 0.1597 KBSGZY-400/64006 0.6938.5 333.3Y.Y0/Y.d114.50.009 0.0532 KBSGZY-500/65006 1.248.1 240.6Y.Y0/Y.d114.50.0204 0.128 KBSGZY-500/65006 0.6948.1 416.6Y.Y0/Y.d114.50.0068 0.0427 KBSGZY-630/66306 1.260.6 303.1Y.Y0/Y.d115.50.0167 0.1246 KBSGZY-630/66306 0.6960.6 538Y.Y0/Y.d115.50.0056 0.0415 KBSGZY-800/68006 1.277 384.9Y.Y0/Y.d1160.0135 0.1072 KBSGZY- 1000/6 10006 1.296.2 481.1Y.Y0/Y.d116.50.0101 0.0931 煤矿电工手册表 13-1-7 矿井低压电缆每相每公里的电阻值和电抗值（/k） 细则附录三表 5 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 阻抗 4mm26mm210mm216mm225mm235mm250mm270mm295mm2 R05.503.6932.1591.3690.86380.6160.44840.31510.2301 X00.1010.0950.0920.0900.0880.0840.0810.0780.075 煤矿电工手册表 13-1-9c 系统电抗的换算长度（m） 整定细则附表 3 U2N(V)10(MVA)15(MVA)20(MVA ) 25(MVA ) 30(MVA ) 40(MVA ) 50(MVA ) 100(MVA ) 40035.123.417.614.111.78.87.0.51 690104.669.752.341.834.926.120.910.46 1200316.3210.9158.2126.5105.479.163.331.63 煤矿电工手册表 13-1-9d 高压电缆换算系数 k 整定细则附录二表 4 电缆截面（mm2）4006901200 100.0190.0570.172 160.0120.0350.107 250.0080.0230.068 350.0060.0160.049 500.0040.0110.034 700.0030.0080.025 950.0020.0060.019 例 5； 某煤矿井下中央变电所 6kv 母线的短路容量 S 为 50MVA，井下中央变 电所供至采区变电所的高压电缆为 3km。计算图中 d1 和 d2 点的短路电流？ 一、考虑系统电抗和高压电缆阻抗，公式法短路电流计算； 1、计算短路回路各元件的阻抗值（查表 13-1-1） 1）系统电抗值 式中； Xs=U22N /S6902/（50106）=0.0095 U2N 二次电压 S短路容量 2）高压电缆的阻抗值（查表 13-1-2） R0=0.42km X0=0.08km 由公式 R1=(R0L1) K2T求出高压电缆折合到低压侧的电阻和电抗值； R1=(R0L1) K2T =(0.423) 8.72 =0.0166 式中；L1高压电缆长度 km X1=(X0L1) K2T KT变比 =(0.083) /8.72=0.0032 3） 变压器的电阻和电抗值（表 13-1-6 可查到） RT=0.006 XT=0.038 4）低压电缆的电阻和电抗值（表 13-1-7 可查） 干线电缆 R2=0.448410.44484 X2=0.08110.081 支线电缆 R3=0.86380.20.1728 X2=0.0880.20.0176 5） 短路回路每相总电阻、电抗值 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 d 1点 R=R1+RT =0.0166+0.006=0.0226 X=XS+X1+XT =0.0095+0.0032+0.038=0.0507 d 2点 R=R1+RT+R2+R3 =0.0166+0.006+0.4484+0.1728=0.6438 X=XS+X1+XT+X2+X3 =0.0095+0.0032+0.038+0.081+0.0176=0.1493 2、 计算短路电流值 1） d 1两相短路电流值 （2）d1= V2N(2) 2)(2)(XR =690(2)2)0507 . 0 (2)0226 . 0 ( =6216A 2) d 2两相短路电流值 （2）d2= V2N (2 2)(2)(XR =690(22)1493 . 0 (2)6438 . 0 ( =522.7A 二、忽略系统电抗和高压电缆阻抗，公式法短路电流计算； 1、d 1点 R=RT=0.006 X=XT=0.038 （2）d1= V2N(2 2)(2)(XR =690 (2)=8968 A2)038 . 0 (2)006 . 0 ( 2、d 2点 R=RT+R2+R3 =0.006+0.4484+0.1728=0.6272 X=XT+X2+X3 =0.038+0.081+0.0176=0.1366 （2）d2= V2N(2 ) 2)(2)(XR =690(2)=537.5A2)1366 . 0 (2)6272 . 0 ( 由此可见，在忽略系统电抗和高压电缆阻抗时，d1点短路电流增大 44%， d2点短路电流增大 2.8%。 三、 考虑系统电抗和高压电缆阻抗，查表法进行短路电流计算； 1、计算短路回路中有关元件的电缆换算长度 1）系统电抗的换算长度（表 13-1-9c 可查） LS=20.9m 2）高压电缆的换算长度（表 13-1-9d 可查，换算系数 k=0.011） L1=KL 式中；K换算系数 =0.0113000=33m L高压电缆长度 m 3） 低压干线电缆换算长度（表 13-1-8a 可查，换算系数 k=1） L2=KL =1000m 4） 低压支线电缆换算长度（表 13-1-8a 可查，换算系数 k=1.91） L2=KL=1.91200 =382m 5）计算电缆换算总长度 d 1点 L=LS+L1 =20.9+33=53.9m d 1点 L=LS+L1+L2+L3 =20.9+33+1000+382=1435.9m 2、计算短路电流值（表 13-1-16 可查） d 1点 （2）d1=6632.8A d 2点 （2）d2=516.4A 将此两相短路电流值与考虑系统电抗和高压电缆阻抗用公式法的计算 结果比较，d1 点的短路电流值增大 6.7%，d2 点短路电流值降低 1.2%。 四、忽略系统电抗和高压电缆阻抗，查表法进行短路电流计算； 1、计算短路回路中有关元件的电缆换算长度 d 1点 L=0m d 2点 L=1000+382=1382m 4 煤矿井下供电基本计算煤矿井下供电基本计算 江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部江苏矿业工程公司第四工程处机电管理部 2、计算短路电流值（表 13-1-16 可查） d 1点 （2）d1=8968A d 2点 （2）d2=536.2A 将此两相短路电流值与考虑系统电抗和高压电缆阻抗用公式法的计算 结果比较，d1 点的短路电流值增大 44%，d2 点短路电流值增大 2.6%。 五、 根据以上计算结果分析，煤矿 10kv 供电系统两相短路电流计算，以考虑 系统电抗和高压电缆阻抗的公式计算法较为准确。其他几种计算都存在不同的 误差，尤其忽略系统电抗和高压电缆阻抗的两种计算误差更大，高达 44%。就 是考虑系统电抗和高压电缆阻抗的查表法误差也达 6.7%。 值得进一步指出，随着变压器二次电压的升高，变压比 kT必然减小，结果 将使系统电抗和高压电缆的影响增大，因此，对于 1140v 电网，在计算 d1 点和 d2 点的短路电流时，都应当把系统电抗和高压电缆的阻抗考虑进去，以减小误 差。所以，为保证煤矿安全供电，矿井 10kv 供电的短路电流计算，应优先采用 考虑系统电抗和高压电缆阻抗的公式计算法。 第五节第五节 井下电网过流保护整定计算井下电网过流保护整定计算 井下各种高低压配电装置中，都安装有过电流保护装置。这些过电流保护装 置能在电网发生过载和短路故障时，使断路器跳闸和发出信号，保护电网和人 身安全。 过电流保护装置需要计算和调定其动作（跳闸）电流，才能在发生故障时正确 跳闸。 给过电流保护装置确定一个动作（跳闸）电流，称为过电流保护装置的整定。 井下电网的所有的高低压配电装置（电磁启动器、馈电开关、高压配电箱） ，都 必须整定过电流保护装置后，才能投入运行。运行中要定期检查过电流保护装 置的动作可靠性。 井下电网的过电流保护分为过载保护和短路保护两种。过载保护能在电动机、 变压器和电缆中的电流小幅度、长时间超过其额定电流或长时允许电流时，切 断电源，防止烧坏电动机、变压器和电缆。过载保护是长延时反时限特性。短 路保护