31203工作面供电计算

一、系统概况
来自井下中央2号变电所46号、85号供电柜各一趟MYPJ-10KV-3×95mm2长5800m高压电源线送到31203胶运专列三通高压接线盒，一路到KBSGZY-4000/10/3.3、KBSGZY-500/10/0.66移动变电站；另一路到KBSGZY-3150/10/3.3、KBSGZY-2500/10/1.14移动变电站。

KJZ-1500/3300-9负荷控制中心分别控制工作面采煤机、刮板运输机；KJZ-1500/1140Z负荷控制中心分别控制转载机、破碎机、四台乳化液泵、三台喷雾泵、工作面控制系统。

KBSGZY-500/10/0.66移变给工作面照明系统、排水水泵和绞车
供电。

二、31203综采工作面主要负荷统计表
1、变压器容量选择
电力负荷总视在功率
n
de
N
ca K P S ωϕcos ∑= 式中 ca S —所计算的电力负荷的视在功率，KVA;
∑N
P
—参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率
之和， KW;
n ωϕcos —参加计算的电力负荷的加权平均功率因数； de K —需用系数，按以下公式计算： max
0.40.6de N
P K P =+∑ 式中max P ——最大电机的功率，KW;
2、变压器的选择
（1）1＃变压器，为排水泵、照明综保、设备列车尾部绞车提供电源。

max 11.4
0.40.6
0.40.60.4414114311.4de N
P K P =+=+=⨯+⨯+∑
加权平均功率因数查有关资料，得综采工作面的ϕcos 为0.7
所以n de
N
ca K P S ωϕcos ∑= ＝0.44
177.4
0.7 ＝111.50<500(KVA) 校验结果，合格
选用KBSGZY-500/10/660移变。

（2）2＃变压器，为运输机提供电源。

59.02565855
6.04.06.04.0max =+=+=∑N
de P P K
加权平均功率因数查有关资料，得综采工作面的n ωϕcos 为0.7
所以 n
de
N
ca K P S ωϕcos ∑= ＝7
.059
.02565
＝2162<4000(KVA) 校验结果，合格
选用中联KBSGZY-4000/10/3300移变。

（3）3＃变压器，为采煤机机提供电源。

max 750
0.40.6
0.40.60.62
2702750211030de N
P K P =+=+=+⨯+⨯+∑
加权平均功率因数查有关资料，得综采工作面的ϕcos 为0.7
所以 n de
N
ca K P S ωϕcos ∑= ＝0.62
20200.7
＝1789<3150(KVA) 校验结果，合格
选用中联KBSGZY-3150/10/3300移变。

（4）4＃变压器，为乳化液泵、喷雾泵、转载机、破碎机提供电源。

max 375
0.40.6
0.40.60.4942803160375375de N
P K P =+=+=⨯+⨯++∑
加权平均功率因数查有关资料，得综采工作面的n ωϕcos 为0.7
所以 n de
N
ca K P S ωϕcos ∑= ＝0.49
23500.7
＝1645<2500(KVA) 校验结果，合格
选用中联KBSGZY-2500/10/1140移变。

四、低压电缆的选择
电缆芯线具有一定的阻抗，电流流过电缆时会产生电压降，并使电缆发热。

为了满足使用要求，并保证电缆的正常使用，在确定低压电缆截面时，应按下列的原则进行计算选择
第一、电缆的正常工作负荷电流、应等于或小于电缆的长时允许载流量。

第二、在正常工作时，电缆芯线的实际温升不超过绝缘所允许所最高温升，否则电缆将因过热而大大缩短其使用寿命，保证其具有足够的热稳定性。

第三、正常运行时，电缆线路实际电压损失必须小于或等于线路
所允许的电压损失。

第四、电动机启动时，启动电流很大，使电缆线路电压损失增大，尤其当大容量电动机启动时，影响更为显著。

第五、对于橡套电缆，其机械强度必须符合要求。

1、采煤机的电缆选择： 按允许负荷电流选择电缆截面：
ca p I I ≥
式中p I —电缆长期允许负荷电流， A; ca I —实际流过电缆的工作电流， A; 支线电缆中所流过的工作电流按照下式公式计算：
ϕcos
3103
N N de ca U P K I ∑∙
=
=
=313A
由于电缆长期允许负荷电流要大于实际负荷电流ca I ，故选择电缆截面要满足要求。

选用7S3×185+1×50+3×4型号的橡套电缆。

2、
转载机的电缆选择：
按允许负荷电流选择电缆截面：
ca p I I =
式中p I —电缆长期允许负荷电流， A; ca I —实际流过电缆的工作电流， A;
支线电缆中所流过的高速工作电流按照下式公式计算：
ϕcos
3103
N N de ca U P K I ∑∙
=
=
7
.0114031037513
⨯⨯⨯⨯=271A
由于电缆长期允许负荷电流要大于实际负荷电流ca I ，故选择电缆截面要满足要求。

选用MYPTJ ×95+1×25+1×4型号的橡套电缆。

破碎电缆选择于上方法相同，选用MYPTJ ×95+1×25+1×4型号的橡套电缆。

3、运输机的电缆选择： 按允许负荷电流选择电缆截面：
ca p I I =
式中p I —电缆长期允许负荷电流， A; ca I —实际流过电缆的工作电流， A;
支线电缆中所流过的工作电流按照下式公式计算：
ϕcos
3103
N N de ca U P K I ∑∙
=
=
7
.0330031085513
⨯⨯⨯⨯=213A
由于电缆长期允许负荷电流要大于实际负荷电流ca I ，故选择电缆截面要满足要求。

选用7S3×95+1×35+1×4型号的橡套电缆 五、整定计算
（一）移变整定计算
1、KBSGZY-500/10/0.66移变 最大总功率200KW 高压侧：I e ＝
θcos 3U P =14.4 A 取I zd ＝20A
短路电流为I d ＝5×20＝100A 取2倍即50×2=100A 低压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =218.6 A 取I zd ＝250A
短路电流为I d ＝5×250＝1250A 取3倍即500×3=1500A 2、KBSGZY-3150/10/3.3移变 总功率2020KW 高压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =145.7A 取I zd ＝200A
短路电流为I d ＝4×200＝800A 取2倍即400×2=800A 低压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =441.7 A 取I zd ＝441A
短路电流为I d ＝5×441＝2205A 取4倍即630×4=2520A 3、KBSGZY-4000/10/3.3移变： 负荷总功率为2565KW 高压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =185.11 A 取I zd ＝200A
短路电流为I d ＝4×200＝800A 取2倍即400×2=800A 低压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =560.96 A 取I zd ＝560A
短路电流为I d ＝5×560＝2800A 取4倍即800×4=3200A 4、KBSGZY-2500/10/1.14移变：
负荷总功率为2350KW ，正常生产时负荷为1750KW ，则： 高压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =126 A 取I zd ＝120A
短路电流为I d ＝5×120＝600A 取3倍即200×3=600A 低压侧：I e ＝
θ
cos 3U P =1107 A 取I zd ＝1000（A ）
短路电流为I d ＝5×1000＝5000A 取5倍即1000×5=5000A （二）开关整定计算
1、KJZ-1500/3300-9开关计算：
采煤机功率为2020KW ，功率因数取0.8,则： I Z ＝
θ
cos 3U P =441.7A,取Izd =441A,
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定。

采煤机启动电流约为额定电流的4～8倍，考虑重负荷启动，并根据开关整定档位，整定值为700％。

运输机功率为2565KW ，单回路为855KW,功率因数取0.8.则：
Z I =
==187A ，取Izd =187A,
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定,运输机启动电流约为额定电流的4～8倍，考虑重负荷启动，并根据开关整定档位，取整定值为700％。

2、KJZ-1500/1140Z 开关计算：
乳化液泵功率为280KW ，功率因数取0.85.则：
Z I =
==167 A, 取Izd =167A ，
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定,乳化液泵启动电流约为额定电流的4～8倍，根据开关整定档位，取整定值为700％。

喷雾泵功率为160KW，功率因数取0.85.则：
Z
I===95 A,取Izd =95A
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定,喷雾泵启动电流约为额定电流的4～8倍，根据开关整定档位，取整定值为700％。

转载机功率为375KW，功率因数取0.8.则：
Z
I===237 A，取Izd =240A,
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定,破碎机启动电流约为额定电流的4～8倍，考虑重负荷启动，并根据开关整定档位，取整定值为700％。

破碎机功率为375KW，功率因数取0.8.则：
Z
I===237A，取Izd =240A,
按照躲过负荷启动电流原则来进行短路整定,破碎机启动电流约为额定电流的4～8倍，考虑重负荷启动，并根据开关整定档位，取整定值为700％
（三）其它整定计算
1、馈电开关所带负荷为22KW。

最大电机
φ
UeCOS
Pe
3
Iz
∑
=＝
8.0
6.0
3
22
⨯
⨯
＝25A
综合整定Ie＝3×25＝75A Izd=75A
2、列车头部绞车开关所带负荷为22KW
φ
UeCOS
Pe
3
Iz
∑
=＝
8.0
6.0
3
22
⨯
⨯
＝26A Izd=26A
3、列车尾部绞车开关所带负荷为11.4KW
φ
UeCOS
Pe
3
Iz
∑
=＝
8.0
6.0
3
4.
11
⨯
⨯
＝13.7A Izd=13.5A
4、照明综保所带负荷为0.7KW
φ
UeCOS Pe
3Iz ∑=
＝
8
.0127.037.0⨯⨯＝3.9A
所以3.9×5＝19.5A Id=10A 5、煤电钻综保所带负荷为
1.2KW
6.8Z P
I A =
=
= Izd=10A
附：图4-3《31203综采工作面供电系统图》 六、短路电流计算
（一）．660V 供电两相最小短路电流 （1）系统电抗：
因为变压器二次侧平均电压为Uar=660V ，井下主变所短路容量Ss ＝100MVA 系统电抗为
Xsy ＝Ss
2
Uar ＝10066.02
＝0.004Ω
（2）高压电缆阻抗：
查表知高压电缆每公里电阻、电抗值为别为R0＝0.111Ω/KM X0＝0.066Ω/KM 已知这段电缆长L ＝5.8Km ，变压器变比为Ksc ＝10000/660＝15
1u R ＝
2
0sc
K L R ＝0.111 5.8
1515
⨯⨯＝0.0029Ω
X u1＝
2
0sc
K L X ＝
0.066 5.8
1515
⨯⨯＝0.0017Ω
（3）进入工作面650m MYP-3×70排水电缆电阻、电抗值分别为R 0＝0.346Ω/KM X 0＝0.078Ω/KM
R 1=r 0L 1=0.346×0.65= 0.2249Ω X 1= X 0L 1=0.078×0.65= 0.0507Ω
（4）查表：KBSGZY-500/10/0.66移动变电站，阻抗电压U s ＝5％，I 2n ＝1500 A ，空载损耗△P NT ＝2500W
R T ＝2
2n
NT
3I P ∆＝2250031500⨯＝0.0037Ω
Z T ＝
32n 20I 100UsV
＝0.012Ω
X T ＝2
2T T R Z －
0.0114 Ω
（5）∑
R =0.0029+0.2249+0.0037= 0.2315Ω ∑X =0.004+0.0017+0.0507+0.0114=0.0678Ω （6）短路电流计算：
将上述各已知值带入相关公式得：
(2)d I =2
Σ2Σ20)()(2X R U +=
=2430 A
灵敏校验，取两相短路电流校验，通过以上短路计算知：
Klm ＝(2)
d I /Izd ＝2430/1500＝1.62﹥1.5 合格
（二）．采煤机3300V 供电两相最小短路电流 (1）系统电抗：
因为变压器二次侧平均电压为U ar =3450V ，井下主变所短路容量S s ＝100MVA 系统电抗为
Xsy ＝Ss
2
Uar ＝100
45.32＝0.0119Ω
（2）高压电缆阻抗：
查表知高压电缆每公里电阻、电抗值为别为R 0＝0.111Ω/KM X 0＝0.066Ω/KM 已知这段电缆长L ＝5.8Km ，变压器变比为K sc ＝10000/3450＝2.89
1u R ＝
2
0sc K L R ＝
2
0.111 5.8
2.89
⨯＝0.077Ω X u1＝20sc
K L
X ＝
2
0.066 5.8
2.89⨯＝0.458Ω
（3）采煤机650m MYP-3×185电缆的电阻和电抗 R 1=r 0L 1=0.111×0.65= 0.0721Ω X 1= X 0L 1=0.066×0.65= 0.0429Ω
（4)查表：KBSGZY-3150/10/3.3阻抗电压U s ＝4.5％，I 2n ＝2520 A ，空载损耗
△P NT ＝9500W
R T ＝2
2n
NT
3I P ∆＝2950032520⨯＝0.0005Ω Z T ＝
32n 20
I 100UsV
0.0355Ω
X T ＝22T T R Z
－
＝0.0012Ω （5）短路点的每项总电阻R ∑和总电抗X ∑分别为： R ∑＝R d + R T +R u1＝0.0721+0.141+0.0005＝0.2136Ω
X ∑＝X d + X T +X u1+X sy ＝0.0119+0.458+0.0429+0.0012＝0.514Ω （6)短路电流计算：
将上述各已知值带入相关公式得
(2)
d
I ＝2
Σ2
Σ20
)
()(2X R U +
=3099 A
灵敏校验，取两相短路电流校验，通过以上短路计算知：
Klm ＝(2)d I /Izd ＝3099/1890＝1.63﹥1.5 合格
（三）．刮板机3300V 供电两相最小短路电流 （1）系统电抗：
因为变压器二次侧平均电压为U ar =3450V ，井下主变所短路容量S s ＝100MVA 系统电抗为
Xsy ＝Ss
2
Uar ＝100
45.32＝0.0119Ω
（2）高压电缆阻抗：
查表知高压电缆每公里电阻、电抗值为别为R 0＝0.111Ω/KM X 0＝0.066Ω/KM 已知这段电缆长L ＝5.8Km ，变压器变比为K sc ＝10000/3450＝2.89
1u R ＝
2
0sc K L R ＝
2
0.111 5.8
2.89
⨯＝0.077Ω X u1＝20sc
K L
X ＝
2
0.066 5.8
2.89⨯＝0.458Ω
（3）600m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.6= 0.121Ω X 1= X 0L 1=0.069×0.56= 0.038Ω
（4)查表：KBSGZY-4000/10/3.3阻抗电压U s ＝6％，I 2n ＝4000 A ，空载损耗△P NT ＝11500W
R T ＝2
2n
NT
3I P ∆＝21150034000⨯＝0.0024Ω Z T ＝
32n 20
I 100UsV
0.0298Ω
X T ＝22T T R Z
－
＝0.0009Ω （5）短路点的每项总电阻R ∑和总电抗X ∑分别为： R ∑＝R d + R T +R u1＝0.077+0.121+0.0024＝0.2004Ω
X ∑＝X d + X T +X u1+X sy ＝0.0119+0.458+0.038+0.0009＝0.5088Ω （6)短路电流计算：
将上述各已知值带入相关公式得
(2)
d
I ＝2
Σ2
Σ20
)
()(2X R U +
=6168 A
灵敏校验，取两相短路电流校验，通过以上短路计算知：
Klm ＝(2)d I /Izd ＝6168/4000＝1.54﹥1.5 合格
（四）1140V 两项短路电流计算： （1）系统电抗：
因为变压器二次侧平均电压为U ar =1200V ，井下主变所短路容量S s ＝100MVA 系统电抗为
Xsy ＝Ss
2
Uar ＝21.2100
＝0.0144Ω （2）高压电缆阻抗：
查表知高压电缆每公里电阻、电抗值为别为R 0＝0.111Ω/KM X 0＝0.066Ω/KM 已知这段电缆长L ＝5.8Km ，变压器变比为K sc ＝10000/1200＝8.33
R u1＝
2
0sc
K L R ＝
2
0.111 5.8
8.33
⨯＝0.009Ω
X u1＝
2
0sc
K L X ＝
2
0.066 5.8
8.33⨯＝0.005Ω
（3)查表：KBSGZY-2500/10/1.14阻抗电压U s ＝5％，I 2n ＝5000 A ，空载损耗△P NT ＝8500W
R T ＝
2
2n
NT
3I P ∆＝2850035000⨯＝0.0001Ω Z T ＝
32n 20
I 100UsV
＝0.0069Ω
X T ＝2
2T T R Z
－
0.0068Ω （4）4#乳化泵50m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.05= 0.0108Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0108=0.0199Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.05= 0.035Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+0.035=0.0612Ω 3#乳化泵45m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.045= 0.0097Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0097=0.0188Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.45= 0.03105Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+0.03105=0.05725Ω 2#乳化泵40m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.04= 0.0086Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0086=0.0177Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.04= 0.0276Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+0.0276=0.0538Ω 1#乳化泵35m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.35= 0.0075Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0075=0.0166Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.35= 0.02415Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.02415=0.0535Ω 3#喷雾泵25m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.025= 0.0054Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0075=0.0155Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.025= 0.0172Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.0172=0.0434Ω 2#喷雾泵20m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.020= 0.0434Ω
∑R =0.009+0.0001+0.00434=0.01344Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.02= 0.0138Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.0138=0.04Ω 1#喷雾泵15m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.015= 0.0032Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0032=0.0123Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.015= 0.0010Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.010=0.0362Ω 转载机300m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.3= 0.0651Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0651=0.0742Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.3= 0.0207Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.0207=0.0469Ω 破碎机300m MYP-3×95电缆的电阻和电抗
R 1=r 0L 1=0.217×0.3= 0.0651Ω
∑R =0.009+0.0001+0.0651=0.0742Ω
X 1
= X 0L 1
=0.069×0.3= 0.0207Ω∑
X =0.0144+0.005+0.0068+ 0.0207=0.0469Ω （5)短路电流计算：
将上述各已知值带入相关公式得
(2)d
I ）
＝2
Σ2
Σ20
)
()(2X R U +
4#乳化泵两项短路电流(2)
d I ）
A
3#乳化泵两项短路电流(2)
d I =9957 A
2#乳化泵两项短路电流(2)
d I A
1#乳化泵两项短路电流(2)
d I =10710 A
3#喷雾泵两项短路电流(2)
d I =13019 A
2#喷雾泵两项短路电流(2)
d I =14218 A
1#喷雾泵两项短路电流(2)
d I =15693 A
转载机两项短路电流(2)
d I A
I A
破碎机两项短路电流(2)
灵敏校验，取两相短路电流校验，通过以上短路计算知：Klm＝(2)
I /Izd＝7835/5000＝1.567﹥1.5 合格
d
附：图4-3-1《31203综采工作面供电系统示意图》。