某煤矿供电系统设计计算示例.doc

某煤矿供电系统设计计算示例 一、供电系统的拟定 1、地面主供电线路（详见供电系统图） 根据煤矿规程第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。 2、矿井主供电线路详见供电系统图） 根据煤矿规程第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条， 第一条采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。 第二条采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。 第三条采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。 2、联络电缆供电情况 510水平中央变电所与350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；350水平中央变电所与200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。 二、各中央变电所变压器容量的计算 1、510中央变电所变压容量的计算 P510ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3， P1130KW为2m绞车负荷； P275KW为1.2m人车负荷； P330KW为照明等其它负荷 。则 ΣPe1307530255KW；Kx0.7，Cosψpj0.7 P5102350.70.7 235KVA＞180KVA。 由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。即一台180KVA和一台100KVA的变压器。因此完全能够满足生产需要。 2、目前350水平中央变电所变压器容量的计算 P350前ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3P4P5， P1250KW为D280435的主排水泵负荷； P2155KW为150D307排水泵的负荷； P3130KW为压风机负荷； P4110KW为1.6m人车负荷； P515230KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe25015513011030675KW；Kx0.85，Cosψpj0.8 P350前6750.850.8 717.8KVA。 由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。其中一台320KVA的变压器供200D435的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D307的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。 3、南翼投产后350中央变电所变压器的容量计算 由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此，350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下 P350后ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3P4， P1250KW为D280435的主排水泵负荷； P2155KW为150D307的排水泵负荷； P3110KW1.6m人车负荷； P415230KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe25015511030545KW；Kx0.85，Cosψpj0.8 P350后5450.850.8 579KVA。 由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设备，因此，选用两台320KVA变压器。其中一台320KVA的变压器供200D435的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D307的水泵155KW电动机的电；两台水泵一台排水，一台备用。 4、200水平中央变电所变压器容量的计算 P200ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3， P1250KW为D280435的主排水泵负荷； P2155KW为150D307的排水泵负荷； P370KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe25015570475KW；Kx0.85，Cosψpj0.8 P2004750.850.8 504.7KVA。 由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D435的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D307的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。 5、南翼采区变电所变压器容量的计算 P南翼ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3P4P5P6， P1130KW为压风机负荷； P240280KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷； P330260KW为两个采煤工作面泵站的负荷； P417234KW为两个掘进碛头装岩机的负荷； P525250KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷； P670KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则 ΣPe1308860345070432KW；Kx0.7，Cosψpj0.8 P南翼4320.70.8 P南翼 378KVA。 由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。 三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面 1、510中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、510中央变所两台压器无功功率的计算 Q510Q1Q2 Q1I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I06，Pe180，ux4.5，P130 Q161801004.5180（130180）2100 10.84.225 15.025 Q2I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I06，Pe100，ux4.5，P75 Q261001004.5100（75100）2100 62.53 8.53 Q510Q1Q2 15.0258.53 23.56千乏 ②、计算510中央变电所的最大长时负荷电流 Ig510√P5102Q5102 √3 U 式中P510235KW，Q51023.56千乏, U6 Ig510 √235223.562√3 6 236 10.39 22.7A ③、按经济电流密度校验电缆截面 S510Ig510Jn 式中Ig51022.7A，Jn 1.15 S51022.71.15 19.7A 根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。 2、目前350中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、350中央变所三台压器无功功率的计算 Q350前Q1Q2Q3 Q1I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe320，ux4.5，P310 Q15.53201004.5320（310320）2100 17.613.5 31.1 Q2I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe320，ux4.5，P260 Q25.53201004.5320（260320）2100 17.613.5 31.1 Q3I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe200，ux4.5，P185 Q35.52001004.5200（185200）2100 117.7 18.7 Q350前Q1Q2Q3 31.131.118.7 80.9千乏 ②、计算目前350中央变电所的最大长时负荷电流 Ig350前√P350前2Q350前2 √3 U 式中P350前717.8KW， Q350前80.9千乏, U6 P370KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe25015570475KW；Kx0.85，Cosψpj0.8 P2004750.850.8 504.7KVA。 由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D435的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D307的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。 5、南翼采区变电所变压器容量的计算 P南翼ΣPeKxCosψpj 其中ΣPeP1P2P3P4P5P6， P1130KW为压风机负荷； P240280KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷； P330260KW为两个采煤工作面泵站的负荷； P417234KW为两个掘进碛头装岩机的负荷； P525250KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷； P670KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则 ΣPe1308860345070432KW；Kx0.7，Cosψpj0.8 P南翼4320.70.8 P南翼 378KVA。 由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。 三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面 1、510中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、510中央变所两台压器无功功率的计算 Q510Q1Q2 Q1I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I06，Pe180，ux4.5，P130 Q161801004.5180（130180）2100 10.84.225 15.025 Q2I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I06，Pe100，ux4.5，P75 Q261001004.5100（75100）2100 62.53 8.53 Q510Q1Q2 15.0258.53 23.56千乏 ②、计算510中央变电所的最大长时负荷电流 Ig510√P5102Q5102 √3 U 式中P510235KW，Q51023.56千乏, U6 Ig510 √235223.562√3 6 236 10.39 22.7A ③、按经济电流密度校验电缆截面 S510Ig510Jn 式中Ig51022.7A，Jn 1.15 S51022.71.15 19.7A 根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。 2、目前350中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、350中央变所三台压器无功功率的计算 Q350前Q1Q2Q3 Q1I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe320，ux4.5，P310 Q15.53201004.5320（310320）2100 17.613.5 31.1 Q2I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe320，ux4.5，P260 Q25.53201004.5320（260320）2100 17.613.5 31.1 Q3I0Pe100uxPe（PPe）2100 式中I05.5， Pe200，ux4.5，P185 Q35.52001004.5200（185200）2100 117.7 18.7 Q350前Q1Q2Q3 31.131.118.7 80.9千乏 ②、计算目前350中央变电所的最大长时负荷电流 Ig350前√P350前2Q350前2 √3 U 式中P350前717.8KW， Q350前80.9千乏, U6 Q20051.1千乏，U6，Ig南36.6 Ig200√504251.12√3 636.6 85.3A ③、按经济电流密度校验电缆截面 S200Ig200Jn 式中Ig200Ig200Ig南48.736.685.3A，Jn 1.15 S20085.31.15 74.2A 根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。 6、按经济电流密度校验510与350联洛电缆的载面 ①、根据510或350水平的经济电流密度校验联络电缆截面 若因向510或350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任510或350水平的负荷。 根据计算电流 Ig510 22.7A；Ig350前69.5A；Ig350后65A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用，但不经济。 ②、根据经济电流密度校验510、350主输电电缆的截面 若因向510或350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负510和350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。 IgIg350Ig510 Ig350 69.5A， Ig510 22.7A Ig22.769.592.2（A） 根据计算电流92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。 7、根据经济电流密度校验350与200联洛电缆的载面 ①、根据350或200水平的经济电流密度校验联络电缆截面 若因向350或200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任350或200水平的负荷。 根据计算电流Ig350后65A；Ig20085.3A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。 ②、根据经济电流密度校验350、200主输电电缆的截面 若因向350或200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负350和200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。 IgIg350Ig200 Ig350 65A， Ig200 85.3A Ig6585.3150.3（A） 根据计算电流150.3A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，350和200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。 四、长时允许电流校验各主输电电缆载面 1、按长时允许电流校验510中央变电所主输电电缆截面 根据计算电流Ig51022.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为50mm2，其长时允许电流为135A；因此，现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。 2、按长时允许电流校验350中央变电所主输电电缆截面 根据计算电流Ig69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。 3、按长时允许电流校验200中央变电所主输电电缆截面 根据计算电流Ig20085.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。 4、按长时允许电流校验南翼采区变电所主输电电缆截面 根据计算电流Ig南36.6A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用VUZ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。 五、按长时允许电流校验各联络电缆载面 1、按长时允许电流校验510与350联洛电缆载面 若因向510或350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任510或350水平的负荷。 根据计算电流 Ig510 22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为65A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。 根据计算电流Ig35069.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。 2、按长时允许电流校验510、350主输电电缆截面 若因向510或350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负510和350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。 IgIg350Ig510 Ig350 69.5A， Ig510 22.7A Ig22.769.592.2（A） 根据计算电流Ig92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。 3、按长时允许电流校验350与200联洛电缆载面 若因向350或200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任350或200水平的负荷。 根据计算电流Ig350 69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。 根据计算电流 Ig200 85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。 4、 按长时允许电流校验350、200主输电电缆截面 若因向350或200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负350和200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。 IgIg350Ig200 Ig350 69.5A， Ig200 85.3A Ig69.585.3154.8（A） 根据计算电流154.8A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，350和200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。 六、按输电电压损失校验各主输电电缆截面 1、按输电电压损失校验510主输电电缆截面 ①、计算510输电电压损失 △UKPLUeγS 式中P235103W，L1200m，Ue6000， γ28.8米/欧.毫米2，S50mm2 △UK2351031200（600028.850 32.6V ②计算510容许电压损失 根据有关规定截面为50mm2的高压电缆电压损失率为2.57，则 △UUe2.57 60002.57 154.2V＞32.6V 符合要求 2、按输电电压损失校验350主输电电缆截面 ①、计算350输电电压损失 △UKPLUeγS 式中P579103W，L1700m，Ue6000， γ28.8米/欧.毫米2，S35mm2 △UK5791031700（600028.835 162.7V ②计算350容许电压损失 根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5，则 △UUe3.5 60003.5 210V＞162.7V 符合要求 3、按输电电压损失校验200主输电电缆截面 ①、计算200输电电压损失 △UKPLUeγS 式中P504.7103W，L2200m，Ue6000， γ28.8米/欧.毫米2，S35mm2 △UK504.71032200（600028.835 183.5V ②计算200容许电压损失 根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5，则 △UUe3.5 60003.5 210V＞183.2V 符合要求 4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面 ①、计算南翼输电电压损失 △UKPLUeγS 式中P378103W，L4500m，Ue6000， γ28.8米/欧.毫米2，S35mm2 △UK3781034500（600028.835 281V ②计算200容许电压损失 根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为5，则 △UUe5 60005 300V＞281V 符合要求 七、按短路电流的热效应校验电缆截面 1、按短路电流的热效应校验510电缆截面 ①、选取基准容量Sb100MVA 计算6KV最远点基准电流值 IbSb√3Ub 式中Ub 6KV Ib100√36 9.6KA ②、计算电抗标么值 电力系统X1SbSK1005000.2 输电线路X20.9571.21.148 XX1X2SSb0.21.1485001006.74 ③、计算电流标么值 根据计算电抗等于6.74大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。 ISI*0.2I*无穷1/X1/6.740.148 ④、计算短路电流 ISI*0.2I*无穷0.148500√3U 式中U6KV 0.148500√36 7.12KA ⑤、按热效应校验510电缆截面 SZXI无穷√tjC 式中C165，tj0.2， SZX7120√0.2165 19.2mm2＜50mm2 符合要求 2、按短路电流的热效应校验350电缆截面 ①、选取基准容量Sb100MVA 计算6KV最远点基准电流值 IbSb√3Ub 式中Ub 6KV Ib100√36 9.6KA ②、计算电抗标么值 电力系统X1SbSK1005000.2 输电线路X20.9571.71.627 XX1X2SSb0.21.6275001009.1 ③、计算电流标么值 根据计算电抗等于9.1大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。 ISI*0.2I*无穷1/X1/9.10.109 ④、计算短路电流 ISI*0.2I*无穷0.109500√3U 式中U6KV 0.109500√36 5.24KA ⑤、按热效应校验350电缆截面 SZXI无穷√tjC 式中C165，tj0.2， SZX5240√0.2165 14.2mm2＜35mm2 符合要求 3、按短路电流的热效应校验200电缆截面 ①、选取基准容量Sb100MVA 计算6KV最远点基准电流值 IbSb√3Ub 式中Ub 6KV Ib100√36 9.6KA ②、计算电抗标么值 电力系统X1SbSK1005000.2 输电线路X20.9572.22.1 XX1X2SSb0.22.150010011.5 ③、计算电流标么值 根据计算电抗等于11.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。 ISI*0.2I*无穷1/X1/11.50.087 ④、计算短路电流 ISI*0.2I*无穷0.087500√3U 式中U6KV 0.087500√36 4.2KA ⑤、按热效应校验200电缆截面 SZXI无穷√tjC 式中C165，tj0.2， SZX4200√0.2165 11.4mm2＜35mm2 符合要求 4、按短路电流的热效应校验南翼电缆截面 ①、选取基准容量Sb100MVA 计算6KV最远点基准电流值 IbSb√3Ub 式中Ub 6KV Ib100√36 9.6KA ②、计算电抗标么值 电力系统X1SbSK1005000.2 输电线路X20.9574.54.3 XX1X2SSb0.24.350010022.5 ③、计算电流标么值 根据计算电抗等于22.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。 ISI*0.2I*无穷1/X1/22.50.044 ④、计算短路电流 ISI*0.2I*无穷0.044500√3U 式中U6KV 0.044500√36 2.7KA ⑤、按热效应校验南翼电缆截面 SZXI无穷√tjC 式中C165，tj0.2， SZX2700√0.2165 7.3mm2＜35mm2 符合要求 八、结论 根据以上的计算，按电缆长时允许电流、允许电压损失、短路电流的热稳定校验电缆截面的情况，作出如下结论 1、我矿现使用的一根ZLQ50mm2主供电电缆单独向510水平供电，完全能够满足生产的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向350水平供电，完全能够满足生产的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向200水平供电，完全能够满足生产的需要。 2、我矿现使用的两根ZLQ35mm2联络供电电缆，完全能够满足联络的要求。 3、在南翼投产后，若350水平或200水平的主输电电缆发生供电故障时，启用联洛电缆供电，则350水平或200水平任意一条主输电电缆均不能满足同时向350水平和200水平供电的要求。但是，如果在510输电电缆、350输电电缆、200输电电缆以及联络输电电缆的相序完全相同的情况下，当200水平主输电电缆出现故障时，可以通过510水平主输电电缆、350水平主输电电缆和联络输电电缆并联向200水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要；当350水平主输电电缆出现故障时，可以通过510水平主输电电缆、200水平主输电电缆和联络输电电缆并联向350水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要； 4、为了保证我矿供电安全，建议由机运科组织，机电队配合，将350水平主供电电缆、200水平主供电电缆、两根联络供电电缆的相序进行校对，确保井下主供电电缆的相序完全相同，同时，检查两根联络电缆的绝缘情况，保证井下三条主供电电缆随时都可以并联送电来满足生产和突发事故的需要。 24