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
21221
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 ++++++=
...η...ηηη212211
2、负荷计算
1）需用变压器容量
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：
∑
max
714
.0286.0e x P P K +=
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 。
①适用一般机组工作面 K x = 0.286 + 0.714×P max
∑P e [煤矿供电手册(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 [煤矿供电手册(矿井供电下
10-3-3)]
③cos φpj = ∑(P i ×cos φei )
∑P i [煤矿综采连实用电工技术(3-3-3)]
④K b = K x ×∑P e
cos φpj [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-1)]
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 ηcos 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。0.8-0.9
①I g =
∑Pe ×Kx ×1033×Ue ×cos φpj ×ηpj
[煤矿综采连使用电工技术(3-5)]
2、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
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
j
g j I n
I A =
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%Δ2
X 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；
1
cos 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％。
①I g =
∑Pe ×Kx ×1033×Ue ×cos φpj ×ηpj
[综采技术手册(下p1461)]
②A j =
Ig
n ×I j
[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-7)] ③A min = I d (3)max ×t f
C
[煤矿供电手册(矿井供电下10-3-8)]
④
△
U g %=
Kx ×∑Pe ×Lg
Ue 2×10
×(R i + X i tan φ) [煤矿供电手册(矿井供电下10-5-6)]
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 cos
η310∑3=
)(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 %Δ+=
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
%ΔΔe 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%Δ002
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； 0
R ，
X ——电缆每公里电阻和电抗
()
kM /Ω；
L ——电缆长度km 。
②I g = Kx ×∑
Pe ×1033×Ue ×ηe ×cos φe
[煤矿综采连使用电工技术(3-19)]
③I 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 [煤矿供电手册(矿井供电下
10-5-6)]
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， ；
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：
∑
11000
n
i i
i g L X X ==
()Ω
i
X ——第i 段高压电缆每公里电抗， /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：
∑11000n
i i
i g L R R == ()Ω
i
R ——第i 段高压电缆每公里电阻， /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(23d d
I I =
()A
9）短路容量为：
6
)
3(10
3p 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：
∑11000n
i i
i g L
R R == ()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：