利用Excel对矿井下低压供电系统中的短路电流计算

··141Office Excel 办公软件在煤矿井下供电设计中的应用大隆矿马帅屈海峰许志伟摘要利用Office Excel 办公软件函数编辑功能，进行编程与绘制系统的供电设计计算表格，实现了供电设备、电缆的选型验算、继电保护整定计算过程软件化。

关键词三相短路电流两相短路电流参数计算Excel1引言供电设计中，无论是电气设备选择或继电保护整定等等，都需要计算短路电流，是供电设计中最基本的任务，也是非常重要的环节。

在煤矿企业，地质及作业环境比较特殊，短路电流计算准确尤为重要。

煤矿企业用电一般来自地区电网，所以计算最大短路电流，使用三相短路值用来选择电气设备及电缆，并校验其动、热稳定；计算最小短路电流，使用两相短路值用来校验开关保护，整定灵敏度。

随着计算机软件技术的发展，时代的进步，很多复杂的计算可以让计算机去完成。

其中，最简单的应用是使用OFFICE 办公软件的EXCEL 表格函数编辑功能，可以把复杂的公式甚至无法手算的循环计算等编辑到EXCEL 中，输入已知数据瞬间计算出想要的结果，就能提高计算结果的准确性，同时省去按计算器的时间，大幅度提高工作效率。

所以，采用计算机计算煤矿井下供电设计中短路电流，已是必然趋势。

大隆矿使用EXCEL 软件进行井下供电设计中短路电流计算，提升了工作效率，提高了设计准确性。

2应用实例大隆矿一趟标准的配电线路如附图所示，供电路径由地面供电部66kV 变电所二次配出，经过一台限流电抗器和一根185mm 2高压铠装入井电缆，配送至中央变电所。

再经中央变电所2#高压开关配出，使用50mm 2高压橡套电缆配送至工作面移动变电站。

最后经移动变电站低压后配出660V 电压，供给工作面设备使用。

为满足该矿安全配电和输电的需要，供电设计中必须计算K1点三相短路电流，据之选择高压开关和高压电缆；计算K2点两相短路电流，整定2#高压开关；计算K3点两相短路电流，整定QJ1开关。

应用Excel实现煤矿井下电网短路电流自动计算摘要：针对煤矿井下短路电流计算量大、精度低、资料保存不便的实际情况，利用EXCEL的函数计算功能，实现两相短路电流的自动计算，为完善矿井继电保护资料、提高矿井电气安全提供条件。

关键词：EXCEL函数功能；两相短路电流；自动计算在日常煤矿机电管理工作中，井下设备的电气保护整定是一项专业性强、计算量大的工作。

为了校验保护装置的可靠动作系数，首先必须计算短路电流，计算过程中，要重复使用平方和、平方根等公式，重复使用变压器、干线电缆的有关参数。

由于地方煤矿大多不具备专用计算软件，机电技术人员只好采用计算器手工计算。

为了保存计算资料，又要在WORD中多次输入各种符号，浪费了基层工作人员的宝贵时间。

利用EXCEL的计算功能，可实现自动计算，同时，利用公式编辑软件、屏幕捕捉软件，将计算公式做成图片后插入EXCEL计算表格，形成既能自动计算、又能完整地显示计算过程的整定计算资料。

本文以《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》附录七中乳化液泵站处短路电流计算为例，通过手工计算和电子表格计算的对比，说明使用EXCEL进行自动计算的简洁、方便之处。

由于多数变压器生产厂家提供的使用说明书并未直接给出变压器的电阻、电抗，只提供了短路电压百分数和短路损耗，其电阻、电抗需通过计算得出，所以尽管本例中涉及的变压器电阻、电抗可从《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》附录中查到，为了便于读者熟悉计算方法，变压器的电阻、电抗仍通过公式进行计算。

某综采工作面乳化液泵站供电示意图如图一所示：已知系统短路容量为50MVA ，变压器主要参数为：一次额定电压6000V ，二次额定电压1200V ，容量630KVA ，短路损耗4000W ，阻抗电压百分比5%；高压电缆型号为UGSP3×35＋16/3JS ，长度1400m ；低压电缆型号为UCPQ3×70＋1×16，长度50m 。

利用Excel对矿井下低压供电系统中的短路电流计算1 综述在煤矿井下低压供电的系统安全保护设计中，对于短路电流的计算是一项比较重要而又较为繁琐的工作，事先还要对不同粗细的电缆进行等效计算。

平时，为了保障各低压供电系统的安全，也需要经常地进行统计、计算以及校验等。

若发现安全保护不当或无法保护，那么就需要改进线路布置方式，或者更换较粗等级的电缆来弥补保护范围及灵敏度的不足。

然而，计算过程中的参数较多、公式复杂，计算也容易出错，许多次方面的机电技术人员为此而耗费了较大的精力。

为提高对低压供电系统计算的工作效率，我们摸索出利用Excel的强大的电子函数及公式计算等功能，按照供电设计技术手册中的相关公式和技术管理规范要求，设计了一个集电缆长度折算、短路电流计算、电压损失计算、负荷统计及过流保护的整定、校验等功能于一体的较为实用的计算机供电设计工具。

利用该Excel软件，只需在规定的数据框内填人电缆长度、负荷等具体数据，而其它的未知数据则可自动产生，这样也给低压供电管理中的设计和负荷的调整计算带来了很大的实用与方便，而且计算还比较准确，速度又快捷。

这也是作为煤矿井下供电管理技术人员比较实用的一种工具。

它对保障煤矿井下低压供电系统的安全性具有重要的作用和效果。

2 利用Excel计算电缆的等效长度1）基本计算方法。

对于660V供电系统来讲，不同截面积的电缆，需要折算成50mm2的标准截面进行计算，并由此来计算供电线路的两相短路电流。

电缆等效长度折算表系数如表1所示。

在表1中，则是该工具软件中的一部分。

2）具体操作方法。

在表1框内输入各种电缆数据，而其中数据的第一个数字表示为电缆截面代号。

其后数字则表示电缆的长度，截面分别为10（16）、25、35、50、70、95mm2的电缆，代号分别用1（6）、2、3、5、7、9来代表。

如“7100”，表示为70mm2的电缆，长度为100m，依次类推。

采用此方法计算，可在表1相应框内的任意单元格中即时输入电缆数据（截面、长度必须同时输入）。

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采用EXCEL表格计算煤矿井下两相短路电流
作者：王惠臣
来源：《硅谷》2010年第06期
中图分类号:TM92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0320039-01
0 引言
涉及到煤矿井下设备选型、整定、故障分析等问题时,计算是不可缺少的一部分;而手算起来较繁琐;如果用编程的方法来实现这些计算,除要懂编程语言外,还要有数据库的知识。

本文介绍采用EXCEL表中的固有函数来实现数据检索、公式计算,简单易行,并可根据需要随时修
改。

下面就以井下移动变电站二次侧为1200V时,移动变电站二次侧母线上和低压配电线路首、末两端的两相短路电流计算为例,说明如何用EXCEL表格来简化计算。

1 移变二次侧电压为1200V时的两相短路电流计算
1.1 基础参数录入表
计算需将系统基础参数,如移动变电站二次侧额定电压( )、短路容量( )、电缆长度()等输入,见表1。

如移动变电站二次侧电压等级为1200V,变压器容量为315KVA,低压为橡套电缆选0,就在表1第4行第1、3、4列分别输入1200、315、0。

查表法求取煤矿井下低压电网两相短路电流●计算短路电流的目的➢计算两相短路电流)2(m in I :校验短路保护的灵敏系数。

➢计算最大三相短路电流)3(max I :校验断路器的切断能力。

➢同一短路点：）（）（31I 866.03123)2(1I k k I k ==， )2(1)3(115.1k k I I =●换算长度➢换算原则：电缆换算前后阻抗不变。

➢煤矿井下低压各种截面积的动力电缆，其长度为L 、截面为A ，均换算成截面积为502mm 的电缆，查表求取两相短路电流)2(m inI 。

换算长度为 L L eq eq k = （1）eq L --电缆的换算长度，即把实际长度换算成标准截面为502mm 的长度m;L--电缆的实际长度，m;eq k -换算系数。

见表1、表2.换算原则:换算前后阻抗相等。

即()()()()2502502020eq eq L x L rL x L r +=+()()eq L x r L x r 25025022020+=+ 250250220xr x r LL k eq eq ++==表1 煤矿井下1140V 、660V 、380V 低压电缆换算系数（eq k ）*摘自《矿山电工学》（修订本）赖昌干，煤炭工业出版社，2012年3月第1版，P58，表2-8●查表法计算煤矿井下两相短路电流)2(m in I 的步骤➢在供电系统图中选定短路计算点；➢利用公式（1）计算短路点至变压器二次侧各段电缆的换算长度eq L ➢计算总换算长度∑eqL。

即∑=⋅⋅⋅⋅++=∑ni i eq g eq g eq s eq eqk 1L L L L （2）∑eqL-短路点至电源的全部电缆总换算长度,m;s eq ⋅L -电源系统电抗的换算长度,m （查表3）;g eq k ⋅-高压电缆（6k Ｖ，10kV ）换算系数（查表4，表5）；{高压电缆折算至低压侧的原则：阻抗相等 折算前的阻抗为：101L r R =,101L x X =0r ，0x 为高压电缆每千米长的电阻、电抗值，kmΩ。

应用Excel实现煤矿井下电网短路电流自动计算摘要：本文研究了基于Excel的煤矿井下电网短路电流自动计算方法，首先采用Excel进行数据分析，形成了一个煤矿井下电网短路电流计算模型，用以确定煤矿井下电网的负载和发电量。

然后通过Excel函数将负载和发电量分别与三相短路条件进行计算，并最终得出煤矿井下电网的短路电流值。

实际应用表明，该方法可以有效地解决煤矿井下电网短路电流自动计算问题，具有可操作性高、速度快、准确性高等优点，能够为煤矿开发和电力工程提供准确可靠的信息支持。

关键词：Excel；煤矿井下电网；短路电流；自动计算。

正文：一、研究背景随着煤矿开发技术的进步和煤矿井下电网发展的不断壮大，煤矿井下电网的短路电流自动计算已成为当前电力研究的热点之一。

但是，由于煤矿井下电网的复杂结构和空间尺寸大，使得电网负载和发电量的计算更加困难，其计算难度大大超出了传统水平。

因此，寻求一种高效而准确的计算方法对于煤矿井下电力优化非常重要。

二、基于Excel的煤矿井下电网短路电流自动计算方法针对上述问题，本文提出了一种基于Excel的煤矿井下电网短路电流自动计算方法。

首先，采用Excel进行数据分析，形成了一个煤矿井下电网短路电流计算模型，用以确定煤矿井下电网的负载和发电量。

然后，根据三相电压所构建的煤矿井下电网实际电路模型，通过Excel函数将负载和发电量分别与三相短路条件进行计算，并最终得出煤矿井下电网的短路电流值。

三、实际应用为了验证基于Excel的煤矿井下电网短路电流自动计算方法的可行性和有效性，本文按照该方法在实际煤矿井下电网中进行了应用实验，并比较传统方法与该方法之间的差异。

实验结果表明，该方法确实可以有效地解决煤矿井下电网短路电流自动计算问题，具有可操作性高、速度快、准确性高等优点，能够为煤矿开发和电力工程提供准确可靠的信息支持。

四、结论本文提出了一种基于Excel的煤矿井下电网短路电流自动计算方法，实验表明，该方法具有较高的实用性和可操作性，能够有效解决煤矿井下电网短路电流自动计算问题。