煤矿供电设计高低压.docx
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煤矿供电设计高低压
、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
cose
起动功
率因数
cosq
额定效
率e
启动电
流倍数
功率
pe(kw)
加权平均功
率因数
cospj
平均功率因数计算公式:
COSpj
Fe1COSe1Fe2COSe2…FenCOSen
Fe1Fe2...En
加权平均效率计算公式:
pj
el已2e2...Penen
Pei
已Pe2...Pen
注:
负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计
2、负荷计算1)变压器需用容量Sb计算值为:
pe
KVA
SbKx-
COSpj
2)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:
0.2860.714pmax
re
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:
Kx0.40.6~^
FLx――最大一台电动机功率,kw
井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表
平均功率因数
综采工作面:
cos
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
、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:
Ig
Pekx103i3UeCOSpjpj
Pe——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)
kx――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)
Ue——高压电缆额定电压(V)10000V、6000V;
COSpj――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。
0.8-0.9
2、电缆截面的选择
选择要求是:
KIyIg
Ig
—>长时最大允许负荷电流应满足:
IyK,初步筛选出符合条件的电缆
Ig――电缆的工作电流计算值,A;
Iy――环境温度为25OC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
电缆芯线最咼
允许工作温度
/oC
5
10
15
20
25
30
35
40
45
65
1.2
1.1
1.1
1.0
1.0
0.93
0.86
0.79
0.70
2
7
2
6
5
5
1
7
3、按经济电流密度选择高压电缆截面
Ij――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
经济电流密度
数/h
/Amm2
1000〜3000
2.50
3000〜5000
2.25
5000以上
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
Amin——电缆短路时热稳定要求的最小截面,mm;
井下高低压短路电流时,以井下变电所6KV,10KV母线为基准
Up――平均电压,KV;
tf――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
3〜10kV
93.4
159
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,贝师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
咼压电缆电压损失计算方法:
P——高压电缆所带的负荷计算功率kw;
pKxFe;
Fe——高压电缆带的所有设备额定功率之和,kw;
Kx――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;tan•—121
飞cos
Ue――高压额定电压6kV,10kV;
R,X――所选高压电缆的每公里电阻和电抗/kM;
Lg――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%
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。
Ig,J――分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流;
Pe――电动机的额定功率,KW;
Ue――电动机的额定电压,V;
e――电动机的额定效率;
COSe——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:
Kx――需用系数,需用系数计算和选取方法同上;
pj――平均效率,取pj0.8~0.9;
COSpj――平均功率因数,可以取0.7。
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:
KIyIg
Ig――电缆的工作电流计算值,A;
Iy――环境温度为25°c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
电缆芯线最咼
允许工作温度
/oC
5
10
15
20
25
30
35
40
45
65
1.2
1.1
1.1
1.0
1.0
0.93
0.86
0.79
0.70
2
7
2
6
5
5
1
7
3、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)
电压总损失二变压器电压损失+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)
般情况
个别情况
660V
63V
96V
1140V
117V
174V
3300V
330V
495V
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
Sb
Ub%bUrcospjUxSinSe
Ur——变电器电阻压降;
Ux——变电器电抗压降;
Sb――选择变压器时计算的需用容量,KVA;
cospj――选择变压器时的加权平均功率;
sin
pj
Se选择的变压器额定容量
变压器电压损失绝对值:
UbUb%Ue2V
注:
正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的7%~10%
准确计算低压电缆干线和支线电压损失:
P——电缆所带的负荷计算功率kw;
PKxPe
Pe——电缆带的所有设备额定功率之和,kW;
Kx――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;
Ue――低压电缆线路的额定电压;
Ro,Xo――电缆每公里电阻和电抗/kM;
L――电缆长度km。
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
0.127
0.22
0.38
0.66
1.140
3.3
6
10
35
110
电
压
/kV
平
均
0.133
0.23
0.40
0.69
1.20
3.4
6.3
10.5
37
115
电
压
/kV
Ss――变电所母线的短路容量,MVA;—般指地面变电所6KV,
10KV和井下中央变电所6KV,10KV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6KV,10KV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6KV,10KV母线为基准。
4)电抗器电抗计算方法:
Xk
Xk%
100
Xk%――电抗器的电抗百分值;
Ue――电抗器的额定电压,KV;
Ie电抗器的额定电流,KA
5)6KV,10KV电缆线路阻抗:
(1)6KV,10KV电缆线路电抗计算方法:
i11000
Xi――第i段高压电缆每公里电抗,/KM;
Li――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)6KV,10KV电缆线路电阻计算方法:
nRlll
i11000
Ri――第i段高压电缆每公里电阻,/KM;
Li――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:
Up
J3Z
Sd
MVA
(注:
在供电设计软件数据库中,变压器的二次侧电压U2e值与Up值相等。
)
2、低压短路电流计算
1)系统电抗计算方法:
Ss
Xs
Xs——电源系统电抗,
Up――平均电压,KV
2)6KV,10KV电缆线路电阻计算方法:
n盟
ii1000
Ri――第i段高压电缆每公里电阻,
Li――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)6KV,10KV电缆线路电抗计算方法:
XiLi
ii1000
Xi――第i段高压电缆每公里电抗,/KM;
Li――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():
Feu2
e2e
RT2
Se
每相电抗X():
ZTUz%基
TSe
Xt,Zt2Rt2
5)低压电缆线路电阻计算方法:
Rd
i11000
RLi
Ri――第i段低压电缆每公里电阻,
Li——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:
XdnXiLi
di11000
Xi――第i段低压电缆每公里电抗,;
Li——变压器二次侧第i段低压电缆的长度,m。
注:
计算低压网络短路电流时,一般计入电弧电阻Rh0.01
低压侧的总电阻和电压侧的总电抗:
XXg
sg
入22XtXd
KbKb
Rg
RRtRd0.01
K:
计算低压短路电流时,
短路点一般选在变压器的二次母线上和低压配
电线路的首、末端。
1)三相短路电流的计算
U2e
2
R
ld3)――三相短路电流,A;
2)两相短路电流计算
U2e
2
R
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
Kb――变压比;
Kx――需用系数,计算和选取方法同上;
leq最大一台电机的启动电流;
Ki电流互感器变流比;
le——其余电机的额定电流之和,A
灵敏系数
(2)过载保护整定电流U1e
Kb――变压比;
Se――变压器额定容量,KVA;
Uy――变压器一次侧额定电压,V
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
Y,d接线的变压器
Id2)
最远一台磁力启动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
2、过载保护整定
Ie——所有电动机额定电流之和
I⑵
Kr1.5
Iszd
Id2)――被保护网络末端最小二相短路电流,A
2、过载长延时保护的动作电流整定倍数
ng
KxIe
ke
Ike――开关的额定电流,A。
3、短路短延时的动作电流整定倍数
ns
Ike
灵敏系数
九、电子保护的启动器整定计算
1、过载保护
Igzd,原则略大于控制电机的长时最大负荷电流或略小于控制电
机的额定电流。
1)速断保护:
Ie--是启动开关的额定电流
ns――速断保护整定倍数。
灵敏系数
Kr
nsIe
(2)d
十、3300V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:
Igzd
1.05
Ie――变压器二次侧所有电机的额定电流之和,A;
Kb――变压器的变压比;
Ki——互感器的变流比
2)短路(速断)保护:
Ie――变压器二次侧所有电机的额定电流之和,A;
Ieq最大一台电机的额定起动电流,A;
Kb――变压器的变压比;
Ki——互感器的变流比
3)3300V移动变电站高压开关的整定倍数:
1szd
2、3300V移动变电站低压侧开关保护整定计算
1)过载保护:
Igzd1.1
Ie――变压器二次侧所有电机的额定电流之和,A
2)过流(速断)保护:
Iszd1.2(IeqIe)
Ieq最大一台电机的额定起动电流,A;
Ie――变压器二次侧所有电机的额定电流之和,A;
灵敏系数
3、3300V控制开关电流保护的整定计算
Iszd1.1(IeqIe)
十^一、熔断器熔体额定电流的选择计算
1、1200V及以下的电网中,熔体额定电流可按下列规定选择
1)对保护电缆干线的装置,按公式(10-1)选择:
Ieq
1.8~2.5
(10-1)
Ir熔体额定电流,A;
Ieq——容量最大的电动机的额定起动电流,对于有数台电动机同时起动的工作机械,若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时,丨eq则为这几台同时启动的电动机的额定启动电流之和,A;
Ie——其余电动机的额定电流之和;
1.8〜2.5――当容量最大的电动机启用时,保证熔体不熔化系数,
对于不经常起
动和轻载起动的可取2.5;对于频繁起动和带负载
起动的可取1.8〜2
(注:
如果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,其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些,但不能将熔体的额定电流取的太小,以免在正常工作中由于起动电流过大而烧坏熔体,导致单相运转。
)
2)对保护电缆支线的装置按公式(10-2)选择:
Ieq
1.8〜2.5
(10-2)
式中Jq、Ir及系数1.8〜2.5的含义和采用数值同公式(10-1)
3)对保护照明负荷的装置,按公式(10-3)选择:
(10-3)
Ie照明负荷的额定电流,A。
选用熔体的额定电流应接近于计算值。
4)选用的熔体,
应按公式(10-4)进行校验:
I
(2)
Id4~7
IR
(10-4)
Id2)――被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值,
A;
4〜7――为保证熔体及时熔断的系数,当电压为1140V660V380V,
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,不论熔体额定电流大小,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的一次
侧用熔断器保护时,其熔体的额定电流选择
I1.2~1.4I
Ir~^TIe
(10-5)
Ir熔体额定电流,A;
Ie照明负荷的二次额定电流,A;
Kb——变压比,当电压为380/133(230)V时,Kb为2.86(1.65)当电压为660/133(230)V时,匚为4.96(2.86);当电压为1140/133(230)V时,Kb为8.57(4.96)。
2、对保护电钻综保变压器按公式(10-6)选择:
1.2〜1.4leq
Kb1.8~2.5
(10-6)
leq――容量最大的电钻电动机的额定起动电流,A;
Ie——其余电钻电动机的额定电流之和,A;
Kb――含义同公式(10-5)。
10-7)进行
3)所选用的熔体额定电流应接近于计算值,并按公式(
校验:
Id
(2)3©Ir
(10-7)
Id⑵一一变压器低压侧两相短路电流,A;
Kb――变压比;
.3――Y/接线变压器两次侧两相短路电流折算到一次侧时的系
数,当/接线时此系数取1
软件要求:
1)先用软件提供的图块绘制供电系统图,在每个图块上标注图块的属性。
2)按照上面计算的要求,点到哪里计算到哪里。
要在图上标注计算结果,要生成详细的计算说明书(Word文档)。
3)要自动生成各种需要的统计表(Word文档)。
高压总开关整定计算
图一
DI
DI
D4
1
4tt
D4
1
M3
1、1#和6#开关整定计算
(a)过载Igzd=(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|szd=(最大一台高压电机的额定启动电流+其余高压电机的额定电流之和+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。
2)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:
u23
Xs吐根据母线短路容量和变压器一次侧(平均)电压
Ss
计算系统电抗
Xs――电源系统电抗,;
Up――平均电压,KV;
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- 煤矿 供电 设计 低压