井下高压系统短路电流计算及高压控制开关分段能力和电缆热稳定校验

筠连县分水岭煤业有限责任公司巡司二煤矿编制：机电科筠连县分水岭煤业有限责任公司井下高压电缆热稳定校验计算书一、概述：根据《煤矿安全规程》第453条及456条之规定，对我矿入井高压电缆进行热稳定校验。

二、确定供电方式我矿高压供电采用分列运行供电方式，地面变电所、井下变电所均采用单母线分段分列供电方式运行，各种主要负荷分接于不同母线段。

三、井下高压电缆明细：矿上有两趟主进线，引至巡司变电站不同母线段，一趟931线，另一趟925 线。

井下中央变电所由地面配电房10KV输入。

入井一回路：MYJ V-8.7/10KV 3*50mm 2--800m(10KV)入井二回路：MYJ《8.7/10KV 3*50mm 2--800m(10KV)四、校验计算1、井下入井回路高压电缆热稳定性校验已知条件：该条高压电缆型号为，MYJ/8.7/10KV 3*50mm 2 ,800m，电缆长度为800m=0.8km(1) 计算电网阻抗查附表一，短路电流的周期分量稳定性为电抗：X=0.072*0.8=0.0576 Q;电阻：R=0.407*0.8=0.3256 Q ;总阻抗：Z X2R20.056720.32562 =0.3305 Q(2) 三相短路电流的计算'.3Z1000017469.5A 、3 0.3305（3）电缆热稳定校验由于断路器的燃弧时间及固有动作时间之和约为t=0.05S;查附表二得热稳定计算系数取K=142;故电缆最小热值稳定截面为Smin (I3/K) t (17469.5/142)0.05 27.51mm2Smi n< 50mm故选用MY JV2-8.7/10KV 3*50 电缆热稳定校验合格，符合要求。

附表一：三相电缆在工作温度时的阻抗值（Q /Km）。

山西吕梁离石西山亚辰煤业有限公司井下中央变电所高开整定计算说明书二0一八年四月二十五日井下中央变电所高开整定计算说明书1、开关802的保护整定计算与校验：负荷额定总功率：260(KW)； 最大电机功率：160 (KW)；最大电流倍数：6；1×0.7×260×10003×10000×0.7= 15.01(A)；◆反时限或长延时过流保护（过载）：反时限过流保护：rel c N dz ret iK K I I K K ⨯⨯=⨯=1.1×1×15.011×40 = 0.41（A ）；取=z I 0.4 (A ）；即一次侧实际电流取为16（A ）； 时限特性：默认反时限，报警时间1s ；◆躲过最大负荷电流的过流保护(短路)：通过开关最大电流：max qe eI I I=+∑= 65.21+ 5.77 = 70.98(A)过流保护：max rel c dz ret iK K I I K K ⨯⨯=⨯= 1.1×1×70.981×40=1.95 (A)；取=dz I 2（A ）档；即一次侧实际电流取为80（A ）； 时限特性：默认反时限；短路电流计算：系统短路容量d S ：60MV A ；系统电抗为：1.8375Ω；高压电缆阻抗参数表短路电流计算表22)2(min )()(2∑∑+⨯=X R U I avd =10.5×10002×0.18322+1.91432 = 2730.04(A)；22)3(min )()(3∑∑+⨯=X R U I avd =10.5×10003×0.18322+1.91432 = 3152.38 (A)；U I S d d ⨯⨯=)2(min 2=2×2730.04×10.51000=57.33 (MV A)；灵敏度校验：()=⨯=idz d m K I I K 2min 2730.042×40 = 34.13>1.5；校验结果：合格。

井下中央变电所⾼压电缆短路电流计算井下中央变电所⾼压电缆短路电流计算⼀、概述在电⼒系统的设计和运⾏中，都必须考虑到可能发⽣的故障和不正常的运⾏情况，因为它们会破坏对⽤户的供电和电⽓设备的正常⼯作。

从电⼒系统的实际运⾏情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电⼒系统的短路故障有⼀较深刻的认识外，还必须熟练掌握电⼒系统的短路计算。

下⾯根据在实际⼯作中对短路电流的计算，介绍⼀种⽐较简便实⽤的计算⽅法。

⼆、供电系统各种元件电抗的计算通常我们在计算短路电流时，⾸先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值，为此先要绘出供电系统简图，并假设有关的短路点。

供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路(包括电缆线路)等。

⽬前，⼀般⽤户都不直接由发电机供电，⽽是接⾃电⼒系统，因此也常把电⼒系统当作⼀个“元件”来看待。

1、系统电抗的计算系统电抗，百兆为1，容量增减，电抗反⽐。

本句话的意思是当系统短路容量为100MV A时，系统电抗数值为1; 当系统短路容量不为100MV A，⽽是更⼤或更⼩时，电抗数值应反⽐⽽变。

例如当系统短路容量为200MV A时，电抗便是0.5(100/200=0.5); 当系统短路容量为50MV A时，电抗便是2(100/50=2)，本计算依据⼀般计算短路电流书中所介绍的，均换算到100MV A基准容量条件下的相对电抗公式⽽编出的(以下均同)，即X*xt=Sjz/Sxt (1) 式中: Sjz为基准容量取100MV A、Sxt为系统容量(MV A)。

2、变压器电抗的计算若变压器⾼压侧为35kV，则电抗值为7除变压器容量(单位MV A，以下同); 若变压器⾼压侧为110kV，则电抗值为10.5除变压器容量; 若变压器⾼压侧为10(6)kV，则电抗值为4.5除变压器容量，若变压器⾼压侧为110kV电抗值应为10.5/15=0.7，⼜如⼀台⾼压侧35kV，5000kV A及⼀台⾼压侧6kV，2000kV A的变压器，其电抗值分别为7/5=1.4, 4.5/2=2.25本计算依据公式为: X*b=(ud%/100).(Sjz/Seb) （2）式中ud%为变压器短路电压百分数，Seb 为变压器的额定容量(MV A) 该公式中ud%由变压器产品⽽定，产品变化，ud%也略有变化。

井下高压开关、供电电缆动热稳定性校验一、-350中央变电所开关断路器开断能力及电缆热稳定性校验123G 35kV 2Uz%=7.5△P N.T =12kW△P N.T =3.11kW S N.T =8MVA 6kVS1点三相短路电流计算： 35kV 变压器阻抗：222.1.u %7.5 6.30.37()1001008z N TN T U Z S ⨯===Ω⨯35kV变压器电阻：222.1.22. 6.30.0120.007()8N TN T N T U R P S =∆=⨯=Ω35kV 变压器电抗：10.37()X ===Ω电缆电抗：02(x )0.415000.087800.66()10001000i L X ⨯⨯+⨯===Ω∑电缆电阻：02(x )0.11815000.1187800.27()10001000i L R ⨯⨯+⨯===Ω∑总阻抗：21.370.66)1.06(Z ==Ω S1点三相短路电流：(3)1 3.43()d I KA === S2点三相短路电流计算：S2点所用电缆为MY-3×70+1×25，长400米，变压器容量为500KV A ，查表的：(2)2d I =2.5KAS2点三相短路电流：32d d =2.88I I KA =1、架空线路、入井电缆的热稳定性校验。

已知供电负荷为3128.02KV A ，电压为6KV ，需用系数0.62，功率因数cos 0.78φ=，架空线路长度1.5km ，电缆长度780m (1)按经济电流密度选择电缆，计算容量为3128.020.622486.37cos 0.78kp S KVA φ⨯===。

电缆的长时工作电流Ig 为239.25Ig === A按长时允许电流校验电缆截面查煤矿供电表5-15得MYJV42-3×185-6/6截面长时允许电流为479A/6kV 、大于239.25A 符合要求。

(2)按电压损失校验，配电线路允许电压损失5%得60000.1300Uy V∆=⨯=，线路的实际电压损失109.1L U COS DS φφ∆====，U ∆小于300V电压损失满足要求(3)热稳定性条件校验，短路电流的周期分量稳定性为 电缆最小允许热稳定截面积：32min d=S I mm 其中：i t ----断路器分断时间，一般取0.25s ；C----电缆热稳定系数，一般取100，环境温度35℃，电缆温升不超过120℃时，铜芯电缆聚乙烯电缆熔化温度为130℃，电缆负荷率为80％。

井下中央变电所高压开关整定计算一、根据地面供电设计计算井下中央变电所短路电流:地面35KV 变电站至井下中央变电所(一回、二回)MYJV22-3*150型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：0R =0.14*0.85=0.119Ω 0X =0.08*0.85=0.068Ω 高压系统总阻抗为：=∑R 0.119Ω=∑X 0.74+0.068=0.8088.6121808.0119.02/100002/2222)2(0=+=∑+∑=XP Ue I d A 二、（一）中央变电所1#干式变压器的计算1#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率 ϕcos 取0.8 d k 取0.9电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 7.1158.09.090cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（二）2#干式变压器的计算2#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.8电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 5.1508.08.05.150cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（三）3# 移动变电站的计算3#动力移动变电站负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.65电力负荷总视在功率为KVA P k S N d 5.4527.065.04.487cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSGZY-630/10矿用隔爆型移动变电站1台。

（四）高压电缆线路参数：1、中央变电所3#高开至采区变电所电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×120mm 2，长度850米。

2、中央变电所5#高开至KBSGZY-630移动变压器，电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×50mm 2，长度200米。

3、中央变电所7#高开至中央变电所1#水泵软起开关，电缆型号：MYPTJ-8.7/10-3×50+3×25/3+3×2.5mm 2，长度25米。

煤矿高压开关分段能力计算公式
煤矿高压开关分段能力是衡量开关设备在操作过程中的安全性和可靠性的重要指标之一。

它指的是开关在发生故障时，能够在短时间内切断电流，保护电气设备和人员的能力。

高压开关通常用于煤矿等工业领域，负责控制和保护电力系统中的电流。

在煤矿生产过程中，电力设备承受着巨大的负荷和压力。

假设发生了一次故障，如电流过载或短路，高压开关就需要迅速切断电流，以避免设备受损或产生更严重的后果。

高压开关分段能力的计算公式是基于开关的额定电流、短路电流和额定开断时间。

具体的计算公式如下：
分段能力 = 额定电流 / 短路电流 × 100%
其中，额定电流是指高压开关所能承受的最大电流值，单位通常为安培（A）；短路电流是指在发生故障时通过电路的最大电流值，单位也为安培（A）。

通过计算分段能力，可以评估高压开关在短路故障时的切断能力。

分段能力越高，表示开关在故障发生时能够更迅速地切断电流，保护设备和人员的安全。

对于煤矿来说，高压开关的分段能力尤为重要。

煤矿作为高风险行业，电力设备的可靠性和安全性是保障生产的关键。

只有高分段能
力的开关才能在故障发生时快速切断电流，防止事故的扩大和蔓延。

因此，煤矿在选择高压开关时，需要重视其分段能力，并根据实际情况进行计算和评估。

只有确保高分段能力的开关才能在煤矿生产过程中发挥应有的作用，保障生产安全和设备的可靠运行。

井下中央变电所高压开关整定计算一、根据地面供电设计计算井下中央变电所短路电流:地面35KV 变电站至井下中央变电所(一回、二回)MYJV22-3*150型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：0R =0.14*0.85=0.119Ω 0X =0.08*0.85=0.068Ω 高压系统总阻抗为：=∑R 0.119Ω=∑X 0.74+0.068=0.8088.6121808.0119.02/100002/2222)2(0=+=∑+∑=XP Ue I d A 二、（一）中央变电所1#干式变压器的计算1#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8d k 取0.9电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 7.1158.09.090cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（二）2#干式变压器的计算2#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.8电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 5.1508.08.05.150cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（三）3# 移动变电站的计算3#动力移动变电站负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8d k 取0.65电力负荷总视在功率为KVA P k S N d 5.4527.065.04.487cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSGZY-630/10矿用隔爆型移动变电站1台。

（四）高压电缆线路参数：1、中央变电所3#高开至采区变电所电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×120mm 2，长度850米。

2、中央变电所5#高开至KBSGZY-630移动变压器，电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×50mm 2，长度200米。

3、中央变电所7#高开至中央变电所1#水泵软起开关，电缆型号：MYPTJ-8.7/10-3×50+3×25/3+3×2.5mm 2，长度25米。

井下中央变电所高压开关整定计算一、根据地面供电设计计算井下中央变电所短路电流:地面35KV 变电站至井下中央变电所(一回、二回)MYJV22-3*150型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：0R =0.14*0.85=0.119Ω 0X =0.08*0.85=0.068Ω 高压系统总阻抗为：=∑R 0.119Ω=∑X 0.74+0.068=0.8088.6121808.0119.02/100002/2222)2(0=+=∑+∑=XP Ue I d A 二、（一）中央变电所1#干式变压器的计算1#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率 ϕcos 取0.8 d k 取0.9电力负荷总视在功率为KVA P k S N d 7.1158.09.090cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（二）2#干式变压器的计算2#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率 ϕcos 取0.8 d k 取0.8电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 5.1508.08.05.150cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（三）3# 移动变电站的计算3#动力移动变电站负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.65电力负荷总视在功率为KVA P k S N d 5.4527.065.04.487cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSGZY-630/10矿用隔爆型移动变电站1台。

（四）高压电缆线路参数：1、中央变电所3#高开至采区变电所电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×120mm 2，长度850米。

2、中央变电所5#高开至KBSGZY-630移动变压器，电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×50mm 2，长度200米。

3、中央变电所7#高开至中央变电所1#水泵软起开关，电缆型号：MYPTJ-8.7/10-3×50+3×25/3+3×2.5mm 2，长度25米。

井下变电所高压开关整定计算
1.确定高压开关的额定电流和断口容量：根据井下变电所的设计需求，确定高压开关的额定电流和断口容量。

额定电流是指高压开关能够稳定运
行的最大电流值，断口容量是指高压开关能够正常切断的最大短路电流值。

2.计算高压开关的动作电流：动作电流是指高压开关在发生短路故障
时需要能够切断的最小电流值。

动作电流的计算通常是根据井下变电所的
负荷情况和短路电流计算得出。

3.计算高压开关的动作时间：动作时间是指高压开关在发生短路故障
后切断电流的时间。

动作时间的计算通常是根据高压开关的结构特性和短
路电流等参数计算得出。

4.判断高压开关的整定是否符合要求：根据井下变电所的设计标准和
要求，判断计算得出的动作电流和动作时间是否满足要求。

如果不符合要求，则需要进行调整和优化。

总之，井下变电所高压开关的整定计算是为了确保高压开关在井下变
电所的运行过程中可以稳定、可靠地切断故障电流，并在最短的时间内进
行切断，以保护变电设备的安全和正常运行。

断路器开断能力及电缆的热稳定性校验 依据《煤矿安全规程》第449条关于井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力，并应校验电缆的热稳定性的规定。

详细校验计算如下： 电力网的短路电流，是指在断路器的出口处三相金属性短路电流。

断路器在制造上要有足够有电气、机械强度和熄弧能力，它不但用于分断或接通负荷电路，同时，还要有分断最大三相短路电流的能力。

如果电力网发生三相短路故障，短路电流大于断路器的最大分断电流，断路器将不能分断故障电流，在极短的时间内将造成供电工断或电力电缆和变压器等电气设备着火事故。

因而，电力网短路电流冲击值ich 不得超过其控制用的断路器最大分断电流峰值igf ，即：ch gf i ＞i
式中 i gf ——断路器最大分断电流峰值； i ch ——电网短路电流冲击值，ich=2.55I ∞；（I ∞为电网短路电流的有效值）。

短路电流流过载流导体时，要产生大量的热，
使载流导体的温度升高，为使载流导体的绝缘不遭受损坏，应校验电缆的热稳定性，即
S>Amin
式中 S ——电缆的截面，mm2，
Amin ——短路热校验所允许的最小截面，mm2。

Amin 计算如下：
式中：短路电流周期分量的稳态值为 d S —变电所母线短路容量
P U —高压供电线路平均电压
f t —短路电流作用时间
C —热稳定性系数（井下铜芯电缆热稳定系数取93.4）。