采区供电计算及主要电气设备的选择.docx

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采区供电计算及主要电气设备的选择

采区供电计算及主要电气设备的选择

第一节采区变压器的选择

1步:

计算采区的总供电需用量（千伏安）

∑Pe=P1+P2+P3+----Pn

2步：

计算变压器的需用量

SB.J=∑Pekfkt/cosψp.jηP.jηw

SB.J————变压器的计算需用量（千伏安）

∑Pe——接到变压器的用电设备的总额定容量（千瓦）

Kf———负荷率一般可取0.7—0.8

Kt———同时率一般可取0.8—0.9

cosψp.j——电动机的加权平均功率因素一般可取0.8—0.9

ηP.j———电动机的加权平均效率一般可取0.8—0.9

ηw———低压电网效率此值通常取0.9—0.95

cosψp.j=∑（Peicosψei）/∑Pei

ηP.j=∑（Peiηei）/∑Pei

ηei———各台电动机的额定效率

变压器的主要技术数据

型号

额定容量

（千伏安）

额定电压

（伏）

额定电流二次侧

（安）I2e

绕阻阻抗

（欧/相）

高压

低压

高压

低压

RB

XB

KSJ2-50/6

KSJ2-50/6

KSJ2-100/6

KSJ2-100/6

KSJ2-180/6

KSJ2-180/6

KSJ2-320/6

KSJ2-320/6

50

50

100

100

180

180

320

320

6000+5%

6000+5%

6000+5%

6000+5%

6000+5%

6000+5%

6000+5%

6000+5%

400

690

400

690

400

690

400

690

4.82

4.82

9.60

9.60

17.3

17.3

30.8

30.8

72.5

42

145

84

260

150

460

260

0.0837

0.251

0.0377

0.113

0.0198

0.0594

0.0095

0.0286

0.1168

0.348

0.0608

0.182

0.0348

0.104

0.0204

0.061

第二节采区低压电缆的选择

电缆的选择包括确定电缆的型号、长度、芯线数目及主芯线截面的大小。

一、确定电缆的型号

对供电给工作时经常移动的机械，必须采用橡套电缆;固定或半固定的机械设备，通常采用铠装电缆。

二、确定电缆的长度

1、对于铠装电缆按下式确定长度

Lsk=1.05LsHLsH———巷道的实际长度

2、对于橡套电缆按下式确定其长度

Lsx=1.1LsHLsH———巷道的实际长度

矿用橡套电缆技术规格

型号

芯数×截面

（毫米2）

电缆外径（毫米）

非屏蔽电缆

屏蔽电缆

标称

最大

标称

最大

Uz--500

3×2.5+1×0.5

3×2.5+2×0.5

3×4+1×4

3×4+2×4

17.8

19.1

19.1

20.5

19.5

21.0

21.0

22.5

U—1000及

UP--1000

3×4+1×4

3×4+2×4

3×6+1×6

3×10+1×6

3×16+1×6

3×25+1×10

3×35+1×10

3×50+1×10

3×70+1×16

20.7

22.3

22.2

26.5

29.5

35.0

37.3

42.3

48.5

22.8

24.5

24.4

29.2

32.5

38．8

40．3

45.3

51．9

23.7

26.7

25.2

29.6

32.6

38.0

41.5

46.5

51.5

26.1

29.4

27.7

32.6

35.9

41.0

44.8

49.8

55.1

UP—1000

UCP—1000

3×10+1×10

3×10+1×10+2×10

3×16+1×10

3×16+1×4+3×2.5

3×25+1×10

3×25+1×6+4×2.5

3×35+1×16

3×35+1×6+4×4

3×50+1×16

3×50+1×10+7×4

28.3

33.0

31.2

31.5

37.1

38.8

39.8

41.2

44.1

46.9

31.3

36.3

34.2

34.7

40.2

41.9

43.0

44.5

47.2

50.2

31.3

37.8

34.4

35.8

40.2

42.7

42.8

45.3

47.3

50.9

34.4

41.6

37.8

39.4

43.4

46.1

46.2

48.9

50.6

50.5

三、确定电缆的芯线数目

对于纸绝缘的铠装电缆，选用三芯即可，电缆的外皮铅包即可作用接地。

对于橡套电缆可分为两种情况：

1）当控制按钮不装在工作的机械上时，一般移动设备如运输机，回柱绞车及电钻等可以采用四芯线。

其中三芯为主线，另外一芯作为接地线。

2）对于控制按扭装在工作机械上的移动设备，如采煤机装煤机等，一般选用六芯电缆即可。

四、确定电缆的主芯线截面

1）电缆的长时允许负荷电流应大于或等于实际流过电缆的工作电流，即：

Iy≥IgR=ｐL/SP-电阻率L-长度S--面积

Iy---电缆长时允许负荷电流（安）

Ig---实际流过电缆的工作电流（安）

橡套电缆的机械强度要求的最小截面表

用电设备的名称

满足机械强度要求的最小截面（毫米²）

各种采煤机组

可弯曲刮板运输机

小容量刮板运输机

回柱绞车、电动裝岩机

局扇、电钻

照明支线

调度绞车

35——95

16----35

10----25

16----25

4

1.5---2.5

4----6

橡套电缆长时允许负荷（载流量）Iy

主芯线截面（毫米2）

载流量（安）

主芯线截面（毫米2）

载流量（安）

4

6

10

16

36

46

64

85

25

35

50

70

113

138

173

215

铜的电阻率：

0.0172（欧㎜2/ｍ）铝的电阻率：

0.0282

金的电阻率：

0.0240银的电阻率：

0.0162

钢的电阻率：

0.13～0.25铁的电阻率：

0.10～0.30

铠装电缆容许负荷电流表

电压

1000伏

6000伏

电缆芯线截面（毫米2）

铜芯电缆

铝芯电缆

铜芯电缆

铝芯电缆

长时允许电流（安）

熔片额定电流

最大容许值（安）

过电流继电器

整定电流最大允许值（安）

长时容许电流（安）

熔片额定电流

最大容许值（安）

过电流继电器

整定电流最大允许值（安）

长时容许电流（安）

长时容许电流（安）

3×2.5

3×4

3×6

3×10

3×16

3×25

3×35

3×50

3×70

3×95

3×120

32

42

55

70

95

125

155

190

240

295

345

35

60

80

100

125

160

200

225

300

350

439

420

300

340

450

525

645

25

32

41

55

75

100

125

145

185

225

265

25

35

60

80

100

125

160

200

225

300

300

240

300

340

450

450

65

85

110

135

170

205

255

295

49

65

85

105

130

160

195

225

矿井凯装电缆型号及用途

型号

电缆结构

使用场所

ZQ20

铜芯、油侵纸绝缘，铅包、裸钢带铠装

敷设在45°以内及水平巷道中具有可燃性支架场所及井下硐室内

ZLQ20

铝芯、油侵纸绝缘，铅包、裸钢带铠装

同ZQ20但符合铝芯电缆在井下使用范围

ZQP20

铜芯、干绝缘、铅包、裸钢带铠装

敷设在高差不大于允许高差的井巷（包括垂直巷道）但必须用中间支撑点

ZQP30

铜芯、干绝缘、铅包、裸细钢丝铠装

敷设在45°以上巷道中能承受拉力垂直高度不大于100米，中间有支撑点

ZQP50

铜芯、干绝缘、铅包、裸粗钢丝铠装

敷设在井筒中，高差在100米以内

ZLQP20

铝芯、干绝缘、铅包、裸钢带铠装

同ZQP20但须符合铝芯电缆在井下使用范围

ZLQP30

铝芯、干绝缘、铅包、裸细钢丝铠装

同ZQP30但须符合铝芯电缆在井下使用范围

ZLQP50

铝芯、干绝缘、铅包、裸粗钢丝铠装

同ZQP50但须符合铝芯电缆在井下使用范围

ZQD30

铜芯、不滴流铅包、裸细钢丝铠装

敷设在垂直或者45°以上巷道中垂直高度不限

ZQD50

铜芯、不滴流铅包、裸粗钢丝铠装

敷设在井筒中

ZLQD30

铝芯、不滴流铅包、裸细钢丝铠装

敷设在45°以上巷道中，但须符合铝芯电缆在井下使用范围

ZLQD50

铝芯、不滴流铅包、裸粗钢丝铠装

敷设在井筒中、须符合铝芯电缆在井下使用范围

VV20

铜芯、聚乙烯绝缘及护套裸钢带铠装

同ZQ20（系四芯电缆）

VLV20

铝芯、聚乙烯绝缘及护套裸钢带铠装

同VV20、须符合铝芯电缆在井下使用范围

VV30

铜芯、聚乙烯绝缘及护套裸细钢丝铠装

ZQD30（系四芯电缆）

向单台或两台电动机供电的电缆，实际流过电缆的工作电流可取为电动机的额定电流，或两台电动机额定电流之和；如电动机有小容量者，则取小时容量的额定电流作为电缆的实际工作电流。

电动机的额定电流可在其技术数据中查到，也可以用下列公式计算:

Ie=Pe×1000/√3×Ue×ηe×cosΨe

Ie——电动机的额定电流（安）

Pe———电动机的额定容量（千瓦）

Ue———电动机的额定电压（伏）

ηe———电动机的额定效率

cosΨe———电动机的额定功率因数

供电给三台及三台以上的电动机时，其流过电缆的实际工作电流可按下式公式计算：

Ig=kx∑pe×1000/√3×Ue×cosΨp.j

Kx———需用率取0.8

∑pe——由该电缆供电的电动机的额定容量之和（千瓦）

Ue———电动机的额定电压（伏）

cosΨp.j———电动机的加权平均功率因素取0.7

井下常用橡套电缆的型号及用途

型号

名称

用途

Uz—500

U—1000

Up—1000

Uc—1000

Ucp—1000

Ugsp—6000

UM---

电钻电缆

矿用移动橡套软电缆

矿用移动屏蔽橡套电缆

采掘机用橡套电缆

采掘机用屏蔽橡套电缆

高压双屏蔽橡套电缆

矿灯软电缆

井下电钻

井下各种移动电气设备

同上

井下采煤机及掘进机

同上

移动变电站（综采）

矿工头灯专用

2）按电动机正常工作时的电压损失确定主截面

（1）支导线的电压损失

△U=√3×I×L×cosΨ/r×s

△U—－电压损失量

L——电缆线路的长度

cosΨ——电动机的功率因素

s——导线截面（毫米2）

r——电导率铜芯软电缆取42.5铜芯铠装电缆取48.5

（2）干线电压的损失

△UG=Kt×Kf×∑Pe×LG×1000/r×Ue×SG×ηP.j

或者

△UG=Kx×∑Pe×LG×1000/r×Ue×SG

△UG——干线电压损失

Kt——同时率

Kf——负荷率

∑Pe——电缆负荷的总额定功率（千瓦）

LG——干线电缆长度（米）

r——电导率（米欧/毫米2）

Ue——额定电压（伏）

SG——干线电缆导线截面（毫米2）

ηP.j——电动机的加权平均效率，一般0.8～0.9；

在电网的额定电压不同时，变压器的二次额定电压U2e、电动机端钮最低允许电压UD及电网允许最大电压损失值△Uy

在电网不同的额定电压Ue、U2e、UD、△Uy

额定电压Ue、

（伏）

U2e＝1.05Ue、

（伏）

UD=0.95Ue、

（伏）

△Uy=U2e-UD

（伏）

380

660

1140

400

690

1200

361

627

1083

39

63

117

支线橡套电缆的截面的步骤：

1、先查表Iy,查出电缆的截面。

2、按实际流过电缆的负荷电流校验

IZ=Pe×1000/1.73×Ue×cosΨ×η

二、选择干线电缆的主截面

按正常工作时允许电压损失确定主截面，并按电缆长时允许负荷电流校验截面。

1、△Uz+△UG+△UB≤△Uy

△UG=△Uy-（△UB+△Uz）

2、支线电缆的电压损失为：

△Uz＝1.732×IZ×LZ×cosΨZ/r×SG

IZ--—支线电流

LZ——支线的长度

cosΨ——电动机的功率因数0.9

r——电导率铜为42.5

3、变压器的电压损失为：

△UB＝1.732×IB（RBcosΨB+XBsinΨB）

IB=kfB×I2e）——变压器的负荷电流

KfB——0.7～0.8

I2e——变压器的二次额定电流可查变压器的技术参数表

RBXB——变压器的绕组阻抗在变压器技术参数中查找

cosΨB——0.65

sinΨB——0.76

4、干线电缆允许电压损失值为：

△UG=△Uy-（△UB+△Uz）

5、根据干线电缆允许电压损失值△UG，求得截面为：

SG=1.732×IG×cosΨp.j×LG/r×△UG

IG=kx∑pe×1000/√3×Ue×cosΨp.j

LG——干线电缆的实际长度

第三节采区低压电网短路电流的计算

1、计算三相短路电流

I3d=U2e/1.732×ZZ——短路回路的每相阻抗

Z=√R2+X2

R2＝RB+RL+RH

X2=XB+X0L

RB、XB——变压器折合到二次绕组的相电阻及向电抗（欧），其值见矿用变压器技术参数表；

RL、XL———电缆线路的相阻抗及向电抗（欧）查电缆电阻和电抗值

RH———短路点的电弧电阻估计为0.01（欧）

X0———每公里电缆的阻抗及电抗（欧），其值在电缆的技术数据表中查找；

L——电缆的长度（公里）

U2e——变压器二次额定电压（伏）

I2d=0.866I3d

矿用低压电缆每公里电阻值（R0）及每公里电抗（X0）

1000伏一下铠装电缆的电阻值与电抗值（欧/公里）

阻抗

（欧/相）

电缆

类型

截面（毫米2）

2．5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

电阻

铜芯

铝芯

7．253

12．22

4．532

7．638

3．022

5．092

1．813

3．055

1．133

1．909

0．725

1．221

0．517

0．872

0．363

0．611

0．258

0．438

0．191

0．322

电抗

铜芯

铝芯

0．102

0．102

0．095

0．095

0．090

0．090

0．073

0．073

0．0675

0．0675

0．0662

0．0662

0．0637

0．0637

0．0625

0．0625

0．0612

0．0612

0．0602

0．0602

矿用橡套电缆电阻值与电抗值（欧/公里）

阻抗

电缆型号

截面（毫米2）

2．5

4

6

10

16

25

35

50

70

电阻

UZ

U、UP

UC、UCP

8.83

—

—

5.39

4.66

—

—

3.13

—

—

1.83

1.85

—

1.16

1.25

—

0.732

0.794

—

0.522

0.579

—

0.380

0.416

—

0.267

—

电抗

0.101

0.095

0.092

0.090

0.088

0.084

0.081

第四节采区低压电器的选择

低压电器包括自动开关、磁力起动器和手动起动器

1、低压电器选择原则：

1）按使用环境选择。

2）按电器的额定参数选择。

3）按工作机械对控制的要求选择。

4）电器的所装的保护装置应适应电网和工作机械对保护的要求。

2、开关的选择

1）计算总开关通过的长时工作电流

Ig=kx∑pe×1000/√3×Ue×cosΨp.j

cosΨp.j——0.7

2）计算总开关可能受到的三相最大短路电流

I3d=U2e/1.732×Z

Z=√R2B+X2B变压器端的短路电流

3）选择启动器的型号

a、计算长时工作电流

Ig=pe×1000/√3×Ue×cosΨe×ηe

cosΨp.j——电动机的功率因素取0.85

ηe——电动机的额定效率取0.9

b、计算启动器可能遭受到的三相短路电流

I3d=U2e/1.732×Z

Z=√R2+X2

R2＝RB+RL+RH

X2=XB+X0L

单位建筑面积照明容量

房间的名称：

功率指标：

（瓦/平方米）

生活间8

住宿4

学校5

浴室3

办公楼5

食堂4

单身宿舍4

托儿所5

商店5