采掘供电设计规范
一、设计依据
1、煤矿安全规程
2、煤矿供电设计手册
3、煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则
4、煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则
5、煤矿井下保护接地装置的安装、检查、测定工作细则
6、供电设计软件
二、设计要求
1、采掘工作面主要排水地点（涌水量30m3及以上）及有地质钻场的排水设备、局部通风机必须实现双回路供电。
2、掘进工作面瓦斯异常区域的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电，高瓦斯及突出矿井推广采用双三专供电。使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。使用2台局部通风机供风的，2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁，保证当正常运转的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区域内全部本质安全型电气设备的电源。
3、采掘供电不能混用，应分开供电。
4、煤巷掘进工作面风机配电点原则上设置在车场风门外侧。
三、供电计算范例
1、负荷统计与变压器选择
1.1负荷统计计算
变压器负荷统计表
公式参数说明：
K x —— 需用系数；
cos φpj —— 平均功率因数； cos φe —— 额定功率因数；
P max —— 最大一台电动机功率，kW ； S b —— 变压器需用容量，kV?A；
∑P e —— 变压器所带设备额定功率之和，kW ； P d —— 变压器短路损耗，W ； S e —— 变压器额定容量，kV?A；
U e2 —— 变压器二次侧额定电压，V ； U z —— 变压器阻抗压降；
1.2 变压器的选择
根据供电系统的拟订原则，变压器的选择原理如下： 1.2.1 变压器 T1：
K x = 0.4 + 0.6×
P max
∑P e
cos φpj = ∑(P i ×cosφei )
∑P i
将K x 值和cos φpj 值代入得
S b = K x ×∑P e
cos φpj
选用KBSGZY-××/6/0.693 型号符合要求。 1.2.2 变压器 T2：
K x = 0.4 + 0.6×P max
∑P e
A = ∑(P i ×cosφei )
B = ∑P i cos φpj = A
B
将K x 值和cos φpj 值代入得
S b = K x ×∑P e
cos φpj
选用KBSGZY-××/6/0.693 型号符合要求。
(1)适用一般机组工作面 K x = 0.286 + 0.714×P max
∑P e [煤矿电工手册(矿井供电下10-3-2)]
(2)适用机械化采煤工作面 K x = 0.4 + 0.6×P max
∑P e [煤矿电工手册(矿井供电下10-3-3)]
(3)cos φpj = ∑(P i ×cos φei )
∑P i [煤矿综采实用电工技术(3-3-3)]
(4)S b = K x ×∑P e
cos φpj
[煤矿电工手册(矿井供电下10-3-1)]
2、设备选型计算
公式参数说明：
K x —— 需用系数；
∑P e —— 高压配电箱所带的设备额定功率之和，kW ； U p —— 平均电压，V ；
U e —— 高压配电箱额定电压，V ； cos φpj —— 平均功率因数 ； ηpj —— 加权平均效率 ； S s —— 系统短路容量，MV?A；
I ss —— 高压配电箱出口处短路电流，A ； I ts —— 热稳定电流，A ； t ph —— 假想时间，s ；
t ts —— 高压配电箱热稳定时间，s ；
一般筛选高压配电箱的条件：额定电流 ≥ 计算的长时负荷电流；额定热稳定电流 ≥
计算的热稳定电流；额定断流容量 ≥ 计算的容量。 <1> D1：
长时负荷电流：I g =
∑Pe×Kx×103
3×Ue×cosφpj ×ηpj
①I g =
∑Pe ×Kx ×103
3×Ue ×cos φpj ×ηpj
[煤矿综采使用电工技术(3-5)]
3、高低压电缆选择和校验
公式参数说明：
K x —— 需用系数 ；
∑P e —— 高压电缆所带的设备额定功率之和，kW ； U e —— 高压电缆额定电压，V ； ηpj —— 加权平均效率；
I j —— 经济电流密度，A/mm 2 ； C —— 热稳定系数；
t j —— 短路电流作用的假想时间，s ； n —— 同时工作的电缆根数； L g —— 电缆长度(km) 。
I d (3)max —— 三相最大稳态短路电流，A ； cos φpj —— 平均功率因数 ；
tanφ —— 平均功率因数对应的正切值，tanφ = 1
cos 2φ
- 1 ； R i ，X i —— 电缆的每公里电阻和电抗(Ω/km)；
<1> C1：
长时负荷电流：I g =
∑Pe×Kx×103
3×Ue×cosφpj ×ηpj
[综采技术手册(下p1461)]
电压损失百分数：△U g % =
Kx×∑Pe×Lg
Ue 2×10×(R i + X i tanφ)
<2> C2：
长时负荷电流：I g =
∑Pe×Kx×103
3×Ue×cosφpj ×ηpj
电压损失百分数：△U g % =
Kx×∑Pe×Lg
Ue 2×10
×(R i + X i tanφ)
电压损失百分数正常情况下不得超过5％，故障状态下不超过10％。(参考[综采技术手册]) (1)I g =
∑Pe ×Kx ×103
3×Ue ×cos φpj ×ηpj
(2)△U g %= Kx ×∑Pe ×Lg
Ue 2×10
×(R i + X i tan φ) [煤矿电工手册(矿井供电下10-5-6)]
公式参数说明：
K x —— 需用系数；
S b —— 选择变电站时计算的需用容量，kV?A ； S e —— 选择的变电站额定容量，kV?A ； U e —— 电动机的额定电压，V ； U e2 —— 变电站二次侧电压，V ；
U el —— 低压电缆线路的额定电压，V ； △U b —— 变电站电压损失绝对值，V ； U r —— 变电站电阻压降，%； U x —— 变电站电抗压降，%； ηe —— 电动机的额定效率；
cos φe —— 电动机的额定功率因数；
cos φpj —— 选择变电站时的加权平均功率；
sin φpj =
1-cos 2φpj ；
tanφ —— 平均功率因数对应的正切值； P e —— 电动机的额定功率，kW ；
∑P e —— 电缆带的所有设备额定功率之和，kW ； R 0 ，X 0 —— 电缆的每公里电阻和电抗(Ω/km)； L —— 电缆长度(km) 。
(1) 变电站编号：T1
<1> 变电站电压损失计算：
△U b = Sb
Se ×(U r cos φpj + U x sin φpj )×U e2
<2> 电缆电压损失： 长时负荷电流：I g = Kx×∑Pe×1033×Ue×ηe×cosφe
电缆电压损失：
△U = Kx ×∑Pe ×L
U el 2×10
×(R 0 + X 0tan φ)%×U el
(2) 变电站编号：T2
<1>变电站电压损失计算：
△U b = Sb
Se ×(U r cos φpj + U x sin φpj )×U e2
<2>电缆电压损失：： 长时负荷电流：I g = Kx×∑
Pe×1033×Ue×ηe×cosφe
电缆电压损失：
△U = Kx ×∑Pe ×L U el 2×10
×(R 0 + X 0tan φ)%×U el
(1)△U b =
Sb
Se
×(U r cos φpj + U x sin φpj )×U e2 [综采技术手册(下p1462)] (2)I g = Kx ×∑
Pe ×103
3×Ue ×ηe ×cos φe
[煤矿综采连使用电工技术(3-19)]
(3)I g = Kx ×∑
Pe ×1033×Ue ×ηpj ×cos φpj
[煤矿综采连实用电工技术(3-21)]
(4)△U= Kx ×∑Pe ×L
U el 2×10
×(R 0 + X 0tan φ)%×U el [煤矿电工手册(矿井供电下10-5-6)]
4、短路电流计算
(1) 短路点：d1
电缆电抗：X g = ∑(X i ×L i )
1000
电缆电阻：R g =
∑(R i ×L i )
1000
最大运行方式下母线短路容量：S s.max = 50(MV?A)
最大运行方式下系统电抗：X s.max = Up 2
S s.max = 63002
50×106
= 0.7938(Ω)
最大运行方式下总阻抗：Z max =
R g 2 + (X s.max + X g )2
最大运行方式下三相短路电流：I d (3)max =
U p
3×Z max
最大运行方式下二相短路电流：I d (2)max =
3
2
×I d (3)max 最大运行方式下短路容量：S d.max = 3×I d (3)max ×U p ×10-6
最小运行方式下母线短路容量：S s.min = 40(MV?A)
最小运行方式下系统电抗：X s.min = Up 2
S s.min = 63002
40×106
= 0.9922(Ω)
最小运行方式下总阻抗：Z min =
R g 2 + (X s.min + X g )2
最小运行方式下三相短路电流：I d (3)min =
U p
3×Z min
最小运行方式下二相短路电流：I d (2)min =
3
2
×I d (3)min 最小运行方式下短路容量：S d.min = 3×I d (3)min ×U p ×10-6
①X k =
X k %×U r
3×100×I
[工业与民用配电设计手册(第三版p128)]
②I d (3)=
U p 3×Z ， I d (2) = 3
2×I d (3) [综采技术手册(下p1444)]
③S d = 3×I d (3)×U p ×10-6 [综采技术手册(下p1445)]
<1> 短路点：d2 变电站编号：T2
直流电阻：R t = P d ×U e22
S e 2
变电站电抗：X t =
(U z ×U e22S e
)2 - R t 2
总电抗：∑X =
X s + X g K b 2
+ X t + X d
总电阻：∑R = R g
K b 2 + R t + R d
三相短路电流：I d (3) =
U 2e 3×∑X 2 + ∑R 2
二相短路电流：I d (2) =
3
2
×I d (3) (1)R t = P d ×U e22
S e
2 [煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)]
(2)X t =
(U z ×U e22S e )2 - R t 2 [煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)]
(3)I d (3) =
U 2e
3×∑X 2 + ∑R
2 [煤矿电工手册(矿井供电下第十三章)]
5、整定保护
公式参数说明：
I g.zd —— 过载保护电流，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；正常的值就等于控制电动机的额定电流，A ；
I s.zd——短路保护电流，大于或者等于最大启动电流，A；
I ke——熔体额定电流，A；
I eq——变压器二次测所有电机的额定电流之和，A；
n g——过载保护整定倍数；
n s——短路保护整定倍数；
K r——灵敏系数；
I d(2)——最小二相短路电流（保护短路的电流），A；
<1> GS1
过载保护电流：I g.zd= I e
短路保护电流：I s.zd≥ I eq
过载保护整定倍数：n g= I g.zd I ke
短路保护整定倍数：n s= I s.zd I ke
过载保护电流选取值：n g×I ke 短路保护电流选取值：n s×I ke
灵敏系数：K r= I d(2)
n s×I ke
因为Kr ≥ 1.5，所以满足要求。
6、设备列表