煤矿供电设计规范 Jenny was compiled in January 2021
一、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
平均功率因数计算公式：
en
e
e
en en
e
e
e
e
pj P
P
P P
P
P
+
+
++
+
+
=
...
cos ...
cos
cos
cos
2
12
2
1
1
??
?
?
加权平均效率计算公式：
en
e
e
en en
e
e
e
e
pj P
P
P P
P
P
+
+
++
+
+
=
......
2 12
2
1
1η
η
η
η
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b S 计算值为：
pj
e
x
b P
K S ?cos ∑=
()KVA
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：
∑+=e
x P P K max
714
.0286.0
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：
∑+=e
x P P K max
6
.04.0
max P ——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
二、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：pj
pj e x
e g U k P I η?cos 3103
??=
∑
∑e
P ——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）
x k ——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）
e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000；
pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果）
pj η——加权平均效率。、电缆截面的选择 选择要求是：
g y I KI ≥
―> 长时最大允许负荷电流应满足： K
I I g y ≥，初步筛选出符合条件的
电缆
g I ——电缆的工作电流计算值，A ；
y I ——环境温度为C o 25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
3、按经济电流密度选择高压电缆截面
j
g j I n I A ?=
j I ——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
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
C
t I
A f d
)3(min =
min A ——电缆短路时热稳定要求的最小截面，2mm ；
)3(d I ——三相最大稳态短路电流，A ；
计算方法：
P
s
d U S I ?=
3)
3(
s S ——变电所母线的短路容量，MVA ；一般指地面变电所KV 6，
KV 10和井下中央变电所KV 6，KV 10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KV 6，KV 10母线为基准。计算井下高低压短路电流时，以井下变电所KV 6，KV 10母线为基准。
p U ——平均电压 , KV ； f t ——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
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，则应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 高压电缆电压损失计算方法：
()?tan 10%2X R U
pL U e
g g +=
?
P ——高压电缆所带的负荷计算功率kw ；
∑=e x P K P ;
∑e
P ——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw ；
x K ——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；1cos 1
tan 2
-=
?
? e U ——高压额定电压kV 6，kV 10；
R ，X ——所选高压电缆的每公里电阻和电抗()kM /Ω；
g L ——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。
∑
?==e
e e e e g U P I I ?ηcos 3103
)(A
g I ，e I ——分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流；
e P ——电动机的额定功率，KW ；
e U ——电动机的额定电压，V ；
e η——电动机的额定效率；
e ?cos ——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：
pj
pj e e x g U P K I ?ηcos 3103∑?=
)(A
x K ——需用系数，需用系数计算和选取方法同上；
pj η——平均效率，取9.0~8.0=pj η；
pj ?cos ——平均功率因数，可以取7.0。
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：
g y I KI
g I ——电缆的工作电流计算值，A ；
y I ——环境温度为C o 25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
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=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
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
()pj x pj r e
b
b U U S S U ??sin cos %+=? r U ——变电器电阻压降；
x U ——变电器电抗压降；
b S ——选择变压器时计算的需用容量，KVA ；
pj ?cos ——选择变压器时的加权平均功率；
pj
pj ??2cos 1sin -=
e S ——选择的变压器额定容量。
变压器电压损失绝对值：
2%e b b U U U ?=? ()V
注：正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的%10~%7。
准确计算低压电缆干线和支线电压损失：
()?tan 10%002
X R U pL
U e
+=? P ——电缆所带的负荷计算功率kw ；
∑=e
x P K P
∑e
P ——电缆带的所有设备额定功率之和，kw ；
x K ——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；
e U ——低压电缆线路的额定电压；
0R ，0X ——电缆每公里电阻和电抗()kM /Ω；
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
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：
s
p
s S U X 2
= ()Ω 根据母线短路容量和变压器一次侧(平均)电压计算
系统电抗
s X ——电源系统电抗，Ω；
p U ——平均电压 , KV ；
s S ——变电所母线的短路容量，MVA ；一般指地面变电所KV 6，
KV 10和井下中央变电所KV 6，KV 10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KV 6，KV 10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KV 6，KV 10母线为基准。
4）电抗器电抗计算方法：
e
e
k k I U X X 3100%?=
()Ω
%k X ——电抗器的电抗百分值；
e U ——电抗器的额定电压，KV ； e I ——电抗器的额定电流，KA 。
5）KV 6，KV 10电缆线路阻抗：
（1）KV 6，KV 10电缆线路电抗计算方法：
∑
==n
i i
i g L X X 11000
()Ω
i X ——第i 段高压电缆每公里电抗，Ω/KM ；
i L ——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）KV 6，KV 10电缆线路电阻计算方法：
∑
==n
i i
i g L R R 11000
()Ω
i R ——第i 段高压电缆每公里电阻，Ω/KM ；
i L ——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：
()
2
2
g k s g X X X R Z +++=
7）三相短路电流为：
Z
U I p d
3)
3(=
()A
8）两相短路电流为：
)3()
2(2
3d d
I I = ()A
9）短路容量为：
6)
3(103-?=p d d U I S ()MVA
（注：在供电设计软件数据库中，变压器的二次侧电压e U 2值与p U 值相等。）
2、低压短路电流计算
1）系统电抗计算方法：
s
p
s S U X 2
=
()Ω
s X ——电源系统电抗，Ω；
p U ——平均电压 , KV 。
2）KV 6，KV 10电缆线路电阻计算方法：
∑
==n
i i i g L R R 11000
()Ω
i R ——第i 段高压电缆每公里电阻，Ω；
i L ——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）KV 6，KV 10电缆线路电抗计算方法：
∑
==n
i i
i g L X X 11000
()Ω
i X ——第i 段高压电缆每公里电抗，Ω/KM ；
i L ——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 （Ω）：
2
22e
e
e T S U P R ??=
每相电抗X （Ω）：
e
e
z T S U U Z 22
%?=
2
2
T
T T R Z X -=
5）低压电缆线路电阻计算方法：
∑
==n
i i
i d L R R 11000
()Ω
i R ——第i 段低压电缆每公里电阻，Ω；
i L ——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：
∑
==n
i i
i d L X X 11000
()Ω
i X ——第i 段低压电缆每公里电抗，Ω；
i L ——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Ω=01.0h R
低压侧的总电阻和电压侧的总电抗：
d t b
g
b s X X K X K X X +++=∑22
01.02+++=∑d t b
g
R R K
R R
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
()()
2
2
2)3(3
∑∑+=
X R U I e
d
()A
)
3(d I ——三相短路电流，A ；
e U 2——变压器二次平均电压，V ；
2）两相短路电流计算
()()
2
2
2)
2(3
866.0∑∑+?
=X R U I e
d
b K ——变压比，e e
b U U K 21=
；
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
()∑?+≥
?x e eq i
b zd
s K I I K K I 4
.1~2.1 （5-1）
b K ——变压比；
x K ——需用系数，计算和选取方法同上；
eq I ——最大一台电机的启动电流；
i K ——电流互感器变流比；
∑e
I
——其余电机的额定电流之和，
A 。
灵敏系数
5.1)
2(≥=?zd
s b i jx d
r I K K K I K
jx K ——接线系数 Y ，y 接线的变压器 jx K =1；
Y, d 接线的变压器 jx K =3；
)
2(d
I ——变压器二次出口处最小二相短路电流。
（2）过载保护整定电流 U1e
e
e zd g U S I 13=
?
2)保护多台变压器的高压配电箱
（1）短路保护继电器动作电流
()∑?+≥
?x e eq i
b zd
s K I I K K I 4
.1~2.1 b K ——变压比；
x K ——需用系数，计算方法同上；
eq I ——最大一台电机的启动电流；
i K ——电流互感器变流比； 开关的额定电流Ie/5
∑e
I
——其余电机的额定电流之和，
A 。
灵敏系数
5.1)
2(≥=?zd
s b i jx d
r I K K K I K
jx K ——接线系数 Y ，y 接线的变压器 jx K =1；
Y, d 接线的变压器 jx K =3；
)
2(d
I ——变压器二次出口处最小二相短路电流。
注：灵敏系数校验为保护范围末端最小两相短路电流
（2）过载保护整定电流
e
e
zd g U S I 13
310∑?=
?
e S ——变压器额定容量，KVA ；
e U 1——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
()∑?+≥
?x e eq i
b zd
s K I I K K I 4
.1~2.1 灵敏系数
5.1)
2(≥=?zd
s b i jx d
r I K K K I K
jx K ——接线系数 Y ，y 接线的变压器 jx K =1；
Y, d 接线的变压器 jx K =3
)2(d I ——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
e
e zd g U S I 13=
?
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
∑?+=?x
e eq zd s K I I I
灵敏系数
5.1)
2(≥=?zd
s d
r I I K
)2(d I ——被保护网络末端最小二相短路电流，A 。
2、过载保护整定
∑=?e
x zd g I K I
∑e
I
——所有电动机额定电流之和。
八、井下低压系统过流保护装置整定
1、低压馈电开关整定计算方法（变压器二次侧总开关） 过流（速断）保护计算方法：
∑?+=?x
e eq zd s K I I I
灵敏系数
5.1)
2(≥=
?zd
s d
r I I K )2(d I ——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
ke
e
x g I I K n ∑≥
ke I ——开关的额定电流，A 。
3、短路短延时的动作电流整定倍数