(试行)高压供电设计步骤及公式、系数等参数说明

及公式、参数说明

（试   行）

地面供电系统高压供电设计程序、步骤

一、供电设计报告说明

1-1矿井概述

1-2矿井供电系统概述

1-2-1矿井地面供电系统

1-2-2矿井井下供电系统

1-3电气安全技术措施

二、矿井负荷统计（每条线路）

2-1地面电源线路负荷参数统计

2-2供电线路负荷参数统计（供单台变压器可按其容量计算）

三、短路电流、电压损失计算

3-1短路电流计算

（绘制图、表，供井下变电所设计、计算时采用）

3-2电压损失计算

（矿井高压供电线路最远的两个点）

四、矿井电源线路及高压电气设备选择、校验

4-1矿井电源线路选择、校验

4-2高压电气设备选择、校验

五、整定保护

（整定值列表汇总并与上级整定核对、防止下级整定大于上级整定。）

5-1

注：高压供电设计要求有目录，页码

井下变电所高压供电设计程序、步骤

（建议由末级变电所向上逐级设计、计算）

一、供电设计报告说明

1-1变电所概述

1-2变电所供电系统概述及高压供电系统确定

1-3电气安全技术措施

二、负荷统计

（列表说明）

三、高压电气设备的选择、校验

四、高压电缆的选择、校验

五、继电保护整定计算（计算结果、整定情况列表标明）

采用的公式、系数等参数说明

  变压器的容量选择及校验

一、采区负荷统计及变电站台确定

负荷统计表

二、 变压器容量、型号的确定

移动变电站负荷统计：

     Sb＝（KVA） （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-1 ）    （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-3 ）

式在：S——所计算的电力负荷总的视在功率，KVA；

   ——参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，KW；

——参加计算的电力的平均功率因数；参照表10-3-1综采工作面取0.7;

——需用系数；其中：

Pmax——最大电动机的功率，KW； 

三、选用变压器的主要技术数据表

（煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-5-7 ）

 （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-5-8 ）

式中：β——变压器的负荷系数， 

Ie——正常运行时，变压器低压侧的负荷电流，A；

I2e——变压器低压侧的额定电流，A；

Ur——变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分， 

——变压器短路损耗，W；SNT——额定容量，KVA

UX——在额定负荷时变压器中的电抗压降百分数，

      Us——变压器阻抗电压百分数

     ——变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值；

     U2e——变压器二次侧额定电压，V；

电缆截面的选择

一、高压电缆的选择与检验

1、按允许持续电流校核。向采区供电的电缆以采区最大持续负荷电流校核；向单台设备供电的电缆可按设备的额定电流校核。

1、允许负荷电流

（煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-6）

式中：Ip——空气温度为25℃时，电缆允许载流量，A；

K——环境温度不同时截流量的修正系数；

Ica——通过电缆的最大持续工作电流，A；

2、经济电流

（煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-7）

式中：A——电缆截面，mm2;

  Ica——正常负荷时，井下总的持续工作电流，A；

 N——不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；

J——经济电流密度（A/mm2）,m

3、电缆首端（即馈出变电所母线）在系统最大运行方式时发生三相短路时，应满足热稳定要求。

   （煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-8）

式中：Amin——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；

      Ik(3)——三相最大稳态短路电流，A；

     Tf——短路电流作用的假想时间，S；

C——热稳定系数，见表10-3-3，对于铜芯有中间接头的3-10KV电缆线路取93.4。

4、 正常负荷及有一根电缆发生事故时，分别校验电压损失 

（地面配电所供电设计中已经计算，可省略）

 (煤矿电工手册—矿井供电（上）式10-3-9)

式中：ΔU%——电压损失百分数；高压系统中的电压损失按《全国供用电规则》的规定，在政党情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。

       Ica——电缆中的负荷电流，A；

       L——电缆线路长度，Km;

       Cosφ  sinφ——功率因数及与功率因数相对应的正弦值；

       R0 X0——电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/km；

       UN——额定电压，KV；

短 路 电 流 计 算

注：1、分别按系统在最大、最小运行方式时进行计算，选设备时取大值，保护整定时取小值

2、取值时注意配出线路在电抗器的前侧还是后侧

电源系统及高压电缆的阻抗计算，（公式选用煤矿电工手册—矿井供电（下）之短路电流的计算方法（856页））

一、有名值法计算

1、系统电抗的计算：

式中：Xsy——系统电抗；

      U2ar——变压器二次侧的额定电压，KV；

      Ss——井下变电所高压母线上的三相短路容量，MVA；

2、高压电缆的阻抗计算：

式中：Rg  Xg——折算至变压器二次侧的高压电缆的电阻（65℃）、电抗值，Ω；

 高压电缆的实际长度，km；

 0  X0——高压电缆每相每公里的电阻、电抗值，Ω/km；

 T——变压比，为变压器一次侧线路的平均电压和二次侧线路平均电压之比；

二、变电站的阻抗计算（公式取自同上）

式中：Rb  Xb  Zb——变压器每相的电阻、电抗和阻抗值；

      ΔP——变压器的短路损耗，W；

       U2N——变压器二次侧的额定电压；

       SN——变压器的额定容量；

       Ub——变压器阻抗压降百分值；

二、电缆的阻抗计算及短路点短路电流计算：（公式取自同上）

式中： Id2——两相短路电流，A；

       U2N——变压器二次测的额定电压，V；

       Rg Rb RZ Xs Xg Xb Xz——高压电缆、变压器、低压电缆的电阻、电抗值；

二、标幺值法计算

根据井上下供电系统图各短路点进行计算，根据《煤矿电工手册》选取基准值。

选取基准容量值Sb=100MVA；       基准电压值Ub=6.3KV；

KA       既：基准电流Ib=9.16KA

由于电源系统的电抗值远大于电阻值，所以将电阻值忽略不计只考虑电源系统的电抗。先按主变最小运行方式时，进行计算，电抗值为2.109145（水电公司提供）。

例一、矿配电所6KV母线短路电流计算

式中：——架空线 电抗标幺值；

       X——线路电抗额定值（Ω/km）；

L——架空线路长度（km）；

 Ub——基准电压，KV；

 Sb——基准容量，MVA；                  

——系统电抗标幺值；

——电流标幺值；

  ——三相短路电流

——两相短路电流

Sb1——短路容量，MVA；

例二、井下各点两相短路电流计算，标出各段高压电缆的标幺值 

即： 

653线路39#盘供线路末端短路电流计算

39#盘供线路最远段各条电缆线路标幺值之和

同理求得：井下各点两相短路电流

开关的选择

一、高压开关的初步确定

高开

2）、断流容量的选择也按地面高压开关的选择方法，但非煤矿用高压开关，在井下使用时，其断流容量应按其铭牌额定值折半使用；（选自煤矿电工手册-矿井供电（下）第354页）

按工作电流选择：  （煤矿电工手册—矿井供电（上）3-1-2）

 式中：IN——开关的额定电流，A；

 开关所在电路中的最大正常工作电流

按工作电压选择：

  （煤矿电工手册—矿井供电（上）3-1-1）

式中：UN——开关的额定电压，KV；

 开关安装处正常运行的工作电压，KV；

 开关的最高工作电压系数，即制造厂保证可以长期处在超过额定电压10%—15%下可靠工作的电压；

按断流容量选择：  （矿煤电工手册—矿井供电（上）3-1-5）

 式中：SZE——开关的额定断流容量，MVA；

 d3——次暂态三相短路容量，MVA；

开关整定及灵敏度验算

一、启动开关的保护整定计算：

过载保护整定计算: 

IZ≥Ie                (煤矿井下供电的三大保护细则式7)

校验灵敏系数:> (煤矿井下供电的三大保护细则式8)

短路保护整定计算:  

IOP ≥IQe    （煤矿电工手册——矿井供电（下）13-3-1）

校验灵敏系数: >1.5   （煤矿电工手册——矿井供电（下）13-3-5）式中：

——过流保护电流整定值，A；

IOP ——短路保护电流整定值，A；

——电动机额定起动电流，A。

——其余电动机的额定流之和，A

——保护范围内最小两相短路电流，A；

Kr一灵敏系数。

三、高压开关过流保护整定计算

 过流整定

(煤矿井下供电的三大保护细则式13、15)

灵敏度校验： >注：变压器的一、二次接线方式相同时采用此公式

式中：K——可靠系数，取1.2——1.4；

 ——最大设备的起动电流，A；

 需用系数；

 ΣIe——其余设备的额定电流之和；

 d2——变压器低压侧两相短路电流，A；