(试行)高压供电设计步骤及公式、系数等参数说明

高压供电设计步骤及公式、参数说明（试行）地面供电系统高压供电设计程序、步骤一、供电设计报告说明1-1矿井概述1-2矿井供电系统概述1-2-1矿井地面供电系统1-2-2矿井井下供电系统1-3电气安全技术措施二、矿井负荷统计（每条线路）2-1地面电源线路负荷参数统计2-2供电线路负荷参数统计（供单台变压器可按其容量计算）三、短路电流、电压损失计算3-1短路电流计算（绘制图、表，供井下变电所设计、计算时采用）3-2电压损失计算（矿井高压供电线路最远的两个点）四、矿井电源线路及高压电气设备选择、校验4-1矿井电源线路选择、校验4-2高压电气设备选择、校验五、整定保护（整定值列表汇总并与上级整定核对、防止下级整定大于上级整定。

）5-1注：高压供电设计要求有目录，页码井下变电所高压供电设计程序、步骤（建议由末级变电所向上逐级设计、计算）一、供电设计报告说明1-1变电所概述1-2变电所供电系统概述及高压供电系统确定1-3电气安全技术措施二、负荷统计（列表说明）三、高压电气设备的选择、校验四、高压电缆的选择、校验五、继电保护整定计算（计算结果、整定情况列表标明）采用的公式、系数等参数说明变压器的容量选择及校验一、采区负荷统计及变电站台确定负荷统计表名称设备型号台数 电 动 机备 注额定功率kW额定电压kV额定 电流 A注：启动电流、功率因数、额定效率、负荷系数等按实际情况进行选取二、 变压器容量、型号的确定移动变电站负荷统计：S b ＝djK P xe φcos ∙∑（KVA ） （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-1 ）∑⨯+=eX P P K max 6.04.0（煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-3-3 ）式在：S ——所计算的电力负荷总的视在功率，KVA ；∑P ——参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，KW ；Φcos ——参加计算的电力的平均功率因数；参照表10-3-1综采工作面取0.7;X K ——需用系数；其中：P max ——最大电动机的功率，KW ；三、选用变压器的主要技术数据表型号 额定容量kVA 额定电流（A ）额定电压kV 损耗K Ｗ 阻抗电压％备注高压 低压 空载 负载四、变电站电压损失：（低压供电设计中已经计算，可省略）)cos cos (%φφβx r b U U U +=（煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-5-7 ）100%2b eb U U U =∆ （煤矿电工手册—矿井供电（下）式10-5-8 ） 式中：β——变压器的负荷系数，eeI I 2=β Ie ——正常运行时，变压器低压侧的负荷电流，A ； I2e ——变压器低压侧的额定电流，A ；Ur ——变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分，%10NTNTr S P U ⨯∆=NT P ∆——变压器短路损耗，W ；S NT ——额定容量，KV AU X ——在额定负荷时变压器中的电抗压降百分数，Us ——变压器阻抗电压百分数Φcos Φsin ——变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值；U2e ——变压器二次侧额定电压，V ；电缆截面的选择一、高压电缆的选择与检验1、按允许持续电流校核。

向采区供电的电缆以采区最大持续负荷电流校核；向单台设备供电的电缆可按设备的额定电流校核。

1、允许负荷电流（煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-6）式中：I p ——空气温度为25℃时，电缆允许载流量，A ；K ——环境温度不同时截流量的修正系数； I ca ——通过电缆的最大持续工作电流，A ； 2、经济电流（煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-7）22)()(r S X U U U -=Φ⨯⨯=≥∑COS U P K I kI N e x ca P 3103Jn I A ca ⋅=式中：A ——电缆截面，mm 2;I ca ——正常负荷时，井下总的持续工作电流，A ； N ——不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数； J ——经济电流密度（A/mm2）,m3、电缆首端（即馈出变电所母线）在系统最大运行方式时发生三相短路时，应满足热稳定要求。

（煤矿电工手册-矿井供电（下）式10-3-8）式中：A min ——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm 2； Ik(3)——三相最大稳态短路电流，A ； Tf ——短路电流作用的假想时间，S ；C ——热稳定系数，见表10-3-3，对于铜芯有中间接头的3-10KV 电缆线路取93.4。

4、 正常负荷及有一根电缆发生事故时，分别校验电压损失（地面配电所供电设计中已经计算，可省略）(煤矿电工手册—矿井供电（上）式10-3-9)式中：ΔU%——电压损失百分数；高压系统中的电压损失按《全国供用电规则》的规定，在政党情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。

Ica ——电缆中的负荷电流，A ； L ——电缆线路长度，Km;Cos φ sin φ——功率因数及与功率因数相对应的正弦值； R 0 X 0——电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/km ； U N ——额定电压，KV ；Ct I A i k )3(min =Nca U X R L I U ⨯+⨯=∆10)sin cos (3%00φφ短 路 电 流 计 算注：1、分别按系统在最大、最小运行方式时进行计算，选设备时取大值，保护整定时取小值2、取值时注意配出线路在电抗器的前侧还是后侧电源系统及高压电缆的阻抗计算，（公式选用煤矿电工手册—矿井供电（下）之短路电流的计算方法（856页））一、有名值法计算1、系统电抗的计算：sar syS U X 22=式中：Xsy ——系统电抗；U2ar ——变压器二次侧的额定电压，KV ；Ss ——井下变电所高压母线上的三相短路容量，MVA ； 2、高压电缆的阻抗计算：式中：R g X g ——折算至变压器二次侧的高压电缆的电阻（65℃）、电抗值，Ω；L ——高压电缆的实际长度，km ；R 0 X 0——高压电缆每相每公里的电阻、电抗值，Ω/km ；K T ——变压比，为变压器一次侧线路的平均电压和二次侧线路平均电压之比；二、变电站的阻抗计算（公式取自同上）222NNb S U P R ⨯∆= NNb b S U U Z ⋅⋅=10022 22b b b R Z X -=式中：R b X b Z b ——变压器每相的电阻、电抗和阻抗值； ΔP ——变压器的短路损耗，W ； U 2N ——变压器二次侧的额定电压； S N ——变压器的额定容量； U b ——变压器阻抗压降百分值；二、电缆的阻抗计算及短路点短路电流计算：（公式取自同上）式中： I d 2——两相短路电流，A ；U 2N ——变压器二次测的额定电压，V ；R g R b R Z X s X g X b X z ——高压电缆、变压器、低压电缆的电阻、电抗值；20T g k R L R ⨯=2Tg k X L X ⨯=2222)()(2X R U I Nd ∑+∑⨯=Zb g R R R R ++=∑Zb g S X X X X X +++=∑二、标幺值法计算根据井上下供电系统图各短路点进行计算，根据《煤矿电工手册》选取基准值。

选取基准容量值S b =100MV A ； 基准电压值U b =6.3KV ；1009.1633 6.3b b bS I U ===⨯KA 既：基准电流I b =9.16KA由于电源系统的电抗值远大于电阻值，所以将电阻值忽略不计只考虑电源系统的电抗。

先按主变最小运行方式时，进行计算，电抗值为2.109145（水电公司提供）。

例一、 矿配电所6KV 母线短路电流计算221000.3250.80.6556.3bL b S X x L U *=⨯⨯=⨯⨯=式中： *L X ——架空线 电抗标幺值；X ——线路电抗额定值（Ω/km ）；L ——架空线路长度（km ）； U b ——基准电压，KV ；S b ——基准容量，MV A ；110.361760.655 2.109154d L I X X ****=+==+**X ——系统电抗标幺值； *dI ——电流标幺值；(3)0.361769.16 3.314d d bI I I KA *=⨯=⨯=)3(d I ——三相短路电流(2)(3)320.86 3.3142869d d I I KA =⨯=⨯=)3(dI ——两相短路电流 10.361710036b d bS I S MVA *=⨯=⨯=S b1——短路容量，MV A ；例二、 井下各点两相短路电流计算，标出各段高压电缆的标幺值即：0.202L X L *=⨯653线路39#盘供线路末端短路电流计算 39#盘供线路最远段各条电缆线路标幺值之和37393103113120.39390.19390.19790.12120.12121.02818LD LD LD LD LD LD X X X X X X ******=++++=++++=110.26372.109154+0.687 1.02818d L LD I X X X *****=+++==+(3)0.26379.16 2.415d d bI I I KA *=⨯=⨯= (2)(3)320.86 2.415 2.09d d I I KA =⨯=⨯=10.263610026b d bS I S MVA *=⨯=⨯=同理求得：井下各点两相短路电流开关的选择一、高压开关的初步确定高开 编号 型号 额定 电压 额定 电流 电流 互感器额定短路 开断电流4S 热稳定电流断流 容量1）、高压开关的额定电压与额定电流的选择与地面高压开关的选择相同； 2）、断流容量的选择也按地面高压开关的选择方法，但非煤矿用高压开关，在井下使用时，其断流容量应按其铭牌额定值折半使用；（选自煤矿电工手册-矿井供电（下）第354页）按工作电流选择：ca N I I ≥ （煤矿电工手册—矿井供电（上）3-1-2）式中：IN ——开关的额定电流，A ；Ica ——开关所在电路中的最大正常工作电流 按工作电压选择：Ue U N ≥-)15.11.1( （煤矿电工手册—矿井供电（上）3-1-1）式中：U N ——开关的额定电压，KV ；Ue ——开关安装处正常运行的工作电压，KV ； 1.1-1.5 ——开关的最高工作电压系数，即制造厂保证可以长期处在超过额定电压10%—15%下可靠工作的电压；按断流容量选择：3d ZE S S ≥ （矿煤电工手册—矿井供电（上）3-1-5）式中：S ZE ——开关的额定断流容量，MV A ； S d 3——次暂态三相短路容量，MV A ；开关整定及灵敏度验算一、启动开关的保护整定计算： 过载保护整定计算:I Z ≥I e (煤矿井下供电的三大保护细则式7)校验灵敏系数: z d r I Ik 8)2(=>1.2 (煤矿井下供电的三大保护细则式8)短路保护整定计算:I OP ≥I Qe （煤矿电工手册——矿井供电（下）13-3-1）校验灵敏系数: op d r I Ik )2(=>1.5 （煤矿电工手册——矿井供电（下）13-3-5）式中：10 Z I ——过流保护电流整定值，A ； I OP ——短路保护电流整定值，A ；Qe I ——电动机额定起动电流，A 。