矿山机电设备整定计算方法

矿山机电设备整定计算方法移动变电站及高压开关的选择1、工作面变压器容量的选择，变压器容量按下式计算 工 P . K . KS Nrscos 9工Pn参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW；K r 需用系数，按要求选取;cos 9 参加计算的电力负荷的平均功率因素，按表选取；Ks 同时系数，当供给一个工作面时取 1，供给两个工作面时取0.95，供给三个以上工作面时取 0。9。（1）入仓溜、转载溜及皮带移变容量的选择：工 P 400 + 2 x 200 + 200 1000 S -工 Px K” 1 x 064 914kVANcos 90.7K 0.4 + 0.6 x 0.4 + 0.6 x -400 0.64r工 P1000N平均功率因数综采工作面一般取Cos=0.7因此选择一台 1250KVA 移动变电站满足容量需求。（2）同理,乳化液泵站移变选择 500kVA 满足容量要求。（3）带工作面前、后刮板机变压器容量的选择：工 P 2 x 400 + 2 x 400 + 200 1600S 工P x K” 1600 x 0.7 1600kVANcos 90.7P800K 0.4 + 0.6 x- 0.4 + 0.6 x 0.7 r工 P1600N平均功率因数综采工作面一般取Cos=0。7因此选择一台 2500kVA 移动变电站满足容量需求。（4）同理,采煤机和转载机、破碎机移变选择一台 2500kVA 移变满足 要求。二、高压开关选择选择原则1）根据煤矿安全规程规定,矿用一般型高压配电箱适用于无煤（岩） 与沼气突出的矿井井底车场主变电所及主要进风巷道，作为配电开关或保 护高压电动机及变压器用。2）根据煤矿安全规程规定，矿用隔爆型高压配电箱适用于有煤（岩） 与沼气突出的矿井井底车场主变电所及所有采区变电所中，作为配电开关 或控制保护高压电动机及变压器用。3）在选用高压开关时，除考虑使用场合外，其额定电压必须符合井下 高压电网的额定电压等级；额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流.4）高压开关在选择使用时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际 短路容量。如果缺少实际数据，则变电所母线短路容量可取50MVA计。选择计算及型号的确定1）选择计算长期工作电流，A井下总负荷的视在功率，kVA；Un井下高压电压，kV。经计算长期工作电流，4#高开为127A,10#高开为154A, 6#高开为 156A，根据以上参数和变电所实际情况，确定使用以下的高压开关。3、高压开关型号的确定高压开关主要技术数据列表如下型号额定 电压(KV)最咼工 作电压(KV)额定 电流(A)断流 容量 (MVA)额定断 开电流(KA)极限通过 电流(KA)10S热 稳定电 流(KA)峰 植有效 值BGP9L640067.220013012.52012。512.5根据计算结果和选择条件，按煤矿安全规程规定进行选用。选用 型号为：BGP9L-6400，符合所有要求，合格。三、电缆截面的选择原则1高压电缆的截面选择必须按煤矿安全规程选用适合煤矿井下型号的高压电缆.按最大持续允许电流校验电缆截面。如果向单台设备供电时，则可 按设备的额定电流校验电缆截面.按系统最大运行方式时发生的三相短路 电流校验电缆的热稳定性。一般在电缆首端(即馈出变电所母线)选定短路 点.八、供移动变电站高压电缆选用屏蔽带监视型高压电缆。 本采面必须采用铜芯电缆。2. 带工作面前、后溜、机组、转载、破碎机、泵站、皮带等高压电缆 的截面选择：按持续允许电流选择电缆截面 向单台或两台电动机供电的电流计算，其实际工作电流可取电动机额 定电流或两台电动机额定电流之和；向三台以上(包括三台)电动机供电 的电流可按下式计算： K 工 P -1000I 二rNw 3 U cos 9N工Pn干线电缆所供的电动机额定功率之和,kW；平均功率因素，按要求选取（或由二确定）；UN电网额定电压，V.1）供 KBSGZY1250/6/1.2kV 变压器、KBSGZY500/6/1。2kV 的高压 电缆的电流选择按上式计算,可以算出6KV侧电流为：r K 工 P -10000.7 X 1325 X 1000 “r 人I 二 r N二二 127 Aw 3 - U - cos 申 1.73 x 6000 x 0.7查表知 MYPTJ3。6/6-3X50+3X25/3+3X2。5 的允许载流量为 173A, 大于 127A，因此选择 MYPTJ3。6/63 X 50+3 X 25/3+3 X2.5 高压电缆完 全满足要求。2）供工作面前后刮板机高压电缆的电流选择按上式计算，可以算出6KV 侧电流为：T K 工 P -10000.7 x 1600 x 1000人I 二 r N二二 154 A1.73 x 6000 x 0.7cos申查表知 MYPTJ3.6/63X50+3X25/3+3X2。5 的允许载流量为 173A, 大于154A,因此选择MYPTJ3 6/63X50+3X25/3+3X2.5的高压电缆完 全满足要求。3）供工作面采煤机、转载机、破碎机高压电缆的电流选择按上式计算, 可以算出6KV侧电流为：T K 工 P -10000.7 x 1620 x 1000 4二 156 A查表知 MYPTJ3。6/6-3X50+3X25/3+3X2。5 的允许载流量为 173A, 大于156A,因此选择MYPTJ3.6/6-3X50+3X25/3+3X2。5的高压电缆完 全满足要求。按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面A 疋丄min最大断流容量，默认为50MVA；tf短路电流作用的假想时间，井下高爆开关取015s,c 热稳定系数，高压电缆无接头时取120,有接头时铜芯电缆取 93.4，铝芯取 60.4；Un 井下高压电压，kV.经校验所有的电缆截面热稳定截面为19。95mm2,所以所选电缆都符合 要求。3. 低压电缆的选择原则矿用橡套电缆型号选择时符合煤矿安全规程的规定；在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温 升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升 是65C，铠装电缆允许温升是80 C；正常运行时电缆网路的实际电压损失不得大于网路所允许的电压损 失；采面常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小 截面选取即可，不必进行其它项目的校验.对于干线电缆，则必须首先按长 期允许电流选择，然后再按允许电压损失计算校验电缆截面；对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小按上述方法选择的电缆 截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足要求，因此不必再进行短路时的热稳定校验。干线电缆采用不延燃橡套电缆.移动式和手持式电气设备使用专用的不延燃橡套电缆。固定敷设的照明、通讯、信号和控制用的电缆采用铠装电缆、不延 燃橡套电缆或矿用塑料电缆，非固定敷设的采用不延燃橡套电缆。根据拟定的供电系统，确定系统中各段的电缆长度在确定电缆长度 时，固定橡套电缆按10余量考虑，铠装电缆按5余量考虑;移动设备用 的橡套电缆的长度，除应按实际使用长度选取外，必须增加一段机头部分 的活动长度，约35 米左右.电缆的正常工作负荷电流必须等于或小于电缆允许持续电流。（11）正常运行时，电动机的端电压不低于额定电压的5-10%。（电缆未端的最小两相短路电流大于馈电开关整定电流值的1.5倍。（对橡套电缆，需考虑电缆机械强度要求的最小截面。（动力用橡套电缆选用四芯。（15）当用于机组电缆时，选用八芯电缆。4. 按持续允许电流选择电缆截面（1）入仓溜电缆选型计算 变压器低压侧干线电缆通过的电流为：PX10001.73Un cos 的400 x 10001.73 x 1140 x 0.8 x 0.95二 268A选择MYP-3X95+1X25的低压电缆，其长度为20m。查表知该电缆的长时允许载流量为260A，小于268A。考虑到在井下实际运行中,电机一般达不 到满负荷状况,且电缆的长时允许载流量与计算的负荷电流相差不大，因此选择该型号的电缆是满足要求的。（2）转载溜和皮带电缆选型计算PX10001.73Un cos 的600 x 10001.73 x 1140 x 0.8 x 0.95二 402A选择MYP3X95+1X25的低压电缆，其长度为160m.查表知该电缆的长时允许载流量为260A，小于402A。为了满足载流量的要求，采用两根同 样的电缆并联，载流量之和为520A，满足要求。按以上原则选出各电缆截面列表如下：负荷名称长时负荷电流（A）电缆型号、截面（mm2）电缆长度（m）入仓溜268MYP-3X95+1X2520转载溜、皮带402MYP3X95+1X25160乳化液泵、喷雾泵217MYP-3X95+1X2520前刮板机184MYPT1.9/3.33X95-3X50/31100后刮板机184MYPT1.9/3。33X95-3X50/31100采煤机、破碎、转载机235MYPT 1。9/3.3 3 X 95 3 X50/31100破碎、转载机138MYPT-1。9/3。3-3X953X50/311005、按电压损失校验电缆截面（按最远处电动机的端电压损失计算）电压损失由三个部分组成：ZAU 二 AU +AU +AUT12AUT变压器中的电压损失，V；AU 1 干线电缆中的电压损失，V；AU 2支线电缆中的电压损失，Vc变压器的电压损失计算SAU % = b (U cos申 + U sin申) b S r xeAU =AU % * UTbeU 变压器电阻压降rU 变压器电抗压降xS 选择变压器时计算的需用容量 bS 变压器额定容量，kVA;ecos 甲、sin 甲变压器负荷中的功率因数及对应的正弦值；U -变压器二次侧额定电压，V。 e干线电缆中的电压损失值计算plAU 二 f 一2(R + X tge)1 U00NP = K 工 PN r N电缆所带电动机的有功功率，W；Kr为需用系数;电缆的实际长度，km；电网额定电压，V；电缆单位长度的电阻,km ；电缆单位长度的电抗,O/km ；tg线路平均功率因数相应的正切值支线电缆中的电压损失值计算P LAU 二 2 (R + X tg申)2 U00N(1)入仓溜、转载溜、皮带移变供电系统计算 错误!、正常运行时的电压损失：变压器电压损失值SAU % = f (U cos申 + U sin申)b S r xe914=-(0.5929 x 0.7 + 4.4608 x *1 0.72) 1250=2.63rAU 二 AU % * U 二一63 x 1200 二 31.56T b e 100干线电缆电压损失值p . lAU =n2(R + X tg申)1 U 00N420 x 0.08 x 10001072、1140=9.03-(0.23 + 0.075 x)0.7支线电缆即转载溜电机电缆上电压损失P .LA U -N2 (R + X tg 申)2 U00N200 x 0.07(0.315 +0.078xvi 0.72)0)- 4.84工AU -AU +AU +AU - 31.56 + 9.03 + 4.84 - 45.43T12变压器的空载电压为1200V,当允许电压降为5%时，允许电压损失为 117V;因 45。43VV117V，故满足要求。2启动电压损失计算：按皮带电机启动时校验（两台电机同时启动）单台皮带电机启动时Z est 1.73 x Iest11401.73 x 769-0.8559 (Q)R - Z x cos申-0.8559 x 0.4 - 0.3424 (Q)stststX -Z xsin申-0.8559x0.9165-0.7844 (Q)ststst起动电机电缆的阻抗：电缆型号为MYP-3X70+1X25，长度为0.015kmR -R x L - 0.315 x 0.015 - 0.0047 ( Q )q0X = X XL = 0.078X0.015 = 0.0012 (Q) q0起动电机和电缆的阻抗：R = R + R = 0.0047 + 0.3424 = 0.3471 (Q)q stX = X + X = 0.0012 + 0.7844 = 0.7856 (Q) q stZ =R2 + X2 = 0.8589 (Q )Z两台电机回路并联后的阻抗为Z二一二0.4295 (Q)12 起动电机和其供电电缆的总电导、电纳为：Z20.34710.42952二 1.8816Z20.78560.42952二 4.2587转载溜正常运行时的阻抗计算Z 二 ed 1.73 x Id11401.73 x 134二 4.9119Q)R = Z cos申二4.9119x0.85二4.1751 (Q) ddX 二 Z sin申二 4.9119 x 0.5267 二 2.5875 ( Q ) dd电缆型号为MYP3X70+1X25，长度为0.07kmR 二R xL二0.315x0.07 二0.0221 (Q) X 二 X xL二0.078x0.07 二0.0055(Q)L 0L 0电机和电缆的阻抗之和R二R + R 二4.1751 + 0.0221 二4.1972 (Q) dLX 二 X + X 二 2.5875 + 0.0055 二 2.593 (Q)dLZ = R2 + X2 = 4.9336 (Q)该回路电导、电纳为Rg 2 Z 2 b 二 X2Z 24.19720.17244.933622.593593 0.10654.93362皮带和转载溜回路的电导、电纳之和g = g + g = 1.8816 + 0.1724 = 2.054312b 二 b + b 二 4.2587 + 0.1065 二 4.3652312导纳：y ；g2 + b2 = 20542 + 4.36522 二 4.8243333阻抗：Z 二二 - 二 0.20733 y 4.82433电阻:R = g z2 = 2.054 x 0.20732 = 0.08833 3 3电抗：2 = 4.3652 x 0.20732 = 0.18763 3 3皮带和转载溜回路的干线电缆为MYP3X95+1X25，长度为0.16km, 采用两根相同电缆并联屮=亠6 = 0.006 (Q)R 二 R0XL 二 0.23 X 0.16 二 0.0184 (Q) X 二L 22L移变低压侧皮带和转载溜回路的总电阻、电抗R = R + R = 0.0883 + 0.0184二0.1067 (Q)4 3 LX 二 X + X 二0.1876 + 0.006二0.1936 (Q)4 3 LZ = .R 2 + X 2 = 0.221 (Q)4 44电导和电纳为:g4 =会=將=2354=兰=吗=3.9639Z20.22124入仓溜正常运行时的阻抗计算Z = U = 2.4559 (Q)d 1.73 x I 1.73 x 268dR 二 Z cos* 二 2.4559 x 0.85 二 2.0876 (Q) ddX 二 Z sinQ 二 2.4559 x 0.5267 二 1.2938 (Q ) dd入仓溜电机供电电缆的型号为MYP3X95+1X25，长度为0.04kmR =R xL=0.23x0.04=0.0092(Q) X =X xL=0.075x0.04=0.003(Q)L 0L 0移变低压侧入仓溜回路的总电阻、电抗R = R +R =2.0876+0.0092=2.0968(Q)5 d LX 二 X + X 二 1.2938 + 0.003二 1.2968 (Q)5 d LZ = JR2 + X 2 = 2.4654 (Q )5 、55X 1.2968 b =5 =5 Z 22.4654250.2134电导和电纳为：g = R = 2.0968 = 0.3455 Z 22.465425移变低压侧供电线路的总电导、电纳g = g + g = 2.1835 + 0.345 = 2.52856 45b = b + b = 3.9639 + 0.2134 = 4.1773645导纳：y =、；g2 + b 2 = *252852 + 4.17732 = 4.8829 6*6 6阻抗：Z =丄=-=0.20486 y 4.88296电阻：R = g z2 = 2.5285x0.20482 = 0.10616 6 6电抗： X =b z2 =4.1773x0.20482 =0.17526 6 6变压器的电阻、电抗：R = 0.006 X = 0.0457TRTR皮带电机启动时，移动变电站输出电流回路总阻抗工 R = R + R = 0.1061 + 0.006 = 0.11216 TR工 X = X + X = 0.1752 + 0.0457 = 0.22096 TR工 Z = Q R2 +工 X 2 = $0.11212 + 0.22092 = 0.2477变压器输出电流为12001.73 x 0.2477= 2800变压器输出电压： U =1.73IZ =1.73x2800x0.2048=9926皮带电机实际启动电流I =992s厂 1.73 x 0.4295实际启动电压：U = 1.73 x 1335 x 0.4295 = 992 855st满足要求。其他三台移变供电回路中的正常运行及启动电压损失计算同上，不再 列出其详细计算步骤。四、低压供电回路短路电流计算以采煤机、转载机、破碎机供电回路为例进行计算系统短路容量取S二50 MVAd最远点为采煤机电机处。电源系统电抗（Q）：U2X =2e = 0.0288s 亍d变压器型号:KBSGZY-2500/6/3.45 变压器容量(KVA) :2500一次侧电压(kV)： Uel=6。0二次侧平均电（kV）： Ue2=3.45 变压比：1。74变压器每相电阻（Q）： R=0。0202t变压器每相电抗（Q）:X =0.2372t高压电缆型号:MYPTJ3X50 长度（km）： 0。7每千米电阻（Q）:R=0。4410每千米电抗（Q）:X=0。0940高压电缆电阻折算到变压器二次侧r =二hK 2= 0-441X0/7 = 0.102 (Q1.742(高压电缆电抗折算到变压器二次侧：X = 4 二hK 2二 0.094 x 0.7 = 0.0217（Q）1.742（）变压器二次侧第一段低压电缆型号：MYPT1。9/3。3-3X95-3X50/3长（m）： 1000.0（原长为1100米，因在末端并联了 200米电缆，所以其等效长度为1000米）每千米电阻（Q）： 0。23 每千米电抗（Q）:0。076R = 0.23 x 1.0 = 0.231X = 0.076 x 1.0 = 0.0761采煤机电缆 MCPT1.9/3.33X703X35/3+4X4 长（m）:300.0每千米电阻（Q）： 0.346 每千米电抗（Q）： 0。078R = 0.346 x 0.3 = 0.10382X = 0.078 x 0.3 = 0.02342线路总电抗（Q）：工X = X + X + X + X + X = 0.3947s th1 2线路总电阻（Q）：工R = R +R +R + R = 0-479t h 12线路总阻抗（Q）:工Z =工R）2 + （工X ）2 = 0.6207线路末三相短路电流（A）：13 =e2= 2673d 1.73xS Z线路末采煤机电机处两相路电流（A）:I2 = 0.866*I 3 =2314 dd五、高压开关的整定以 6#高开为例进行整定的计算过载整定值，按所带负荷的计算电流来整定K 工 P -1000二rn1二 3 - U - cos 申N7 % 1620 % 100 二 156 A1.73 % 6000 % 0.7I 二 156 Ae电流速断保护的动作电流，应躲过大容量电动机起动时的起动电流 冲击1 2 -1 4I - (I + K 工 I )d K Qe x e1.2 -1.41.74b(900 x 0.22 x 6 + 0.7 x 600 x 0.22) = 883按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其灵敏系数为：I (2)2314K 二一d 1.5 二二 1.51 1.5r KI1.74 % 883bz满足要求九、低压开关的整定K 工 P -1000rNJ3 U cos 9N采煤机、破碎机、转载机运行时低压侧的负荷电流为.7 % 1620 % 1000 二 248 A1.73 % 3300 % 0.80过载保护整定值：I二250 e短路保护整定：I二7 % I二7 % 250二1750de灵敏度系数检验：I223141750=1.32 1.2满足灵敏度要求。