供电设计规范及短路整定细则

供电设计规范及短路整定细则机电科目录一负荷计算与变压器选择 (2)1.1 负荷统计 (2)1.2 负荷计算及变压器选择 (2)二高压电缆选择计算和校验 (3)2.1 按长时负荷电流选择电缆截面 (3)2.2 电缆截面的选择 (4)2.3 按经济电流密度选择高压电缆截面 (5)2.4 按热稳定校验电缆截面 (5)2.5 按允许电压损失校验高压电缆截面 (6)三低压电缆选择计算和校验 (7)3.1 按长时负荷电流初选电缆截面 (7)3.2 电缆截面的选择 (8)3.3 按允许电压损失校验电缆截面 (8)四短路电流计算 (10)五保护整定计算 (11)5.1 负荷电流计算 (11)5.2 井下供电系统保护整定计算 (12)5.3 电磁启动器 (13)5.4 馈电开关 (14)5.5 移动变压器高压配电装置 (15)5.6 移动变压器低压配电装置 (17)5.7 高压电动机用高压配电装置 (18)5.8 控制线路的高压配电装置 (19)5.8.1 使用范围：移动变压器 (19)5.8.2 使用范围：母联(联络开关)和总开 (21)5.8.3 使用范围：井下上下级变电所总开 (21)5.9 照明、信号综合保护装置 (22)5.10 组合开关的整定 (22)5.11 35kV变电所开关柜的整定 (23)一 负荷计算与变压器选择工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。

1.1 负荷统计平均功率因数计算公式：ene e enen e e e e pj P P P P P P ++++++=...cos ...cos cos cos 212211ϕϕϕϕ加权平均效率计算公式：ene e enen e e e e pj P P P P P P ++++++=......212211ηηηη1.2 负荷计算及变压器选择（1）变压器需用容量S b 计算值为：kVA cos eb xpjP S K φ=∑（）（2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数：∑+=ex P P K max 714.0286.0（3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数：∑+=ex P P K max 6.04.0P max ——最大一台电动机功率，kW 。

二 高压电缆选择计算和校验2.1 按长时负荷电流选择电缆截面长时负荷电流计算方法：pjpj e xe g U k P I ηϕcos 3103⨯⋅=∑式中：ΣP e ——高压电缆所带的设备额定功率之和，kW ； K X ——需用系数；U e ——高压电缆额定电压，10kV ；pjϕcos ——加权平均功率因数；pjη——加权平均效率。

0.8-0.92.2 电缆截面的选择选择要求是：gy I KI ≥K I I g y ≥初步筛选出符合条件的电缆I g ——电缆的工作电流计算值，A ；I Y ——环境温度为25℃时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。

不同环境温度下的电缆载流量修正系数K2.3 按经济电流密度选择高压电缆截面jg j I n I A ⋅=I j ——经济电流密度； n ——同时工作电缆的根数。

备注：年最大负荷利用小时数一班作为1000～3000h ，两班作业为3000～5000h ，三班作业为5000h 以上。

经济截面是指按降低电能损耗、降低线路投资、节约有色金属等因素，综合确定的符合总经济利益的导体截面。

与经济截面相应的电流密度，叫做经济电流密度。

2.4 按热稳定校验电缆截面C t IA f d)3(min =式中：A min ——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm 2；)3(dI ——三相最大稳态短路电流，A ；计算方法：PsdU S I⋅=3)3(S S ——变电所母线的短路容量，MVA ；一般指地面变电所，10kV 和井下中央变电所10kV 母线的短路容量，计算地面高低压短路电流时，以地面变电所10kV 母线为基准。

计算井下高低压短路电流时，以井下变电所10kV 母线为基准。

U p ——平均电压，kV ；t f ——短路电流作用的假想时间； C ——电缆芯线热稳定系数。

对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

2.5 按允许电压损失校验高压电缆截面高压电缆电压损失计算方法：()ϕtan 10%2X R UpL U eg g +=∆P ——高压电缆所带的负荷计算功率kW ；∑=ex P K P∑eP ——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kW ；K X ——需用系数，计算和选取方法同前；ϕtan ——电网平均功率因数对应的正切值；1cos 1tan 2-=ϕϕU e ——高压额定电压，10kV ；R 、X ——所选高压电缆的每公里电阻和电抗（Ω/km ）； L g ——高压电缆长度km 。

注：电压损失正常情况下不得超过7％，故障状态下不超过10％。

三 低压电缆选择计算和校验3.1 按长时负荷电流初选电缆截面长时负荷电流的计算方法：（1）向单台或两台电动机供电的电缆，可以取单台或两台电动机的额定电流之和。

310A g e P I I ⋅==）gI ，e I——分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流； eP ——电动机的额定功率，kW ； eU ——电动机的额定电压，V ；e η——电动机的额定效率；eϕcos ——电动机的额定效率因数。

（2）向三台及以上电动机供电的电缆长时负荷电流计算方法：310A)g K P I ⋅=xK ——需用系数，需用系数计算和选取方法同上； pj η——平均效率，取9.0~8.0=pj η；pjϕcos ——平均功率因数，可以取7.0。

（3）中途分支干线电缆的工作电流中途分支干线电缆的工作电流可以分别各段电缆进行计算，各段电缆的工作电流可以参照单台、两台或三台以上电动机工作电流公式进行计算。

3.2 电缆截面的选择选择要求是：gy I KI ≥I g ——电缆的工作电流计算值，A ；I y ——环境温度为25℃时电缆长时允许负荷电流，A ； k ——环境温度校正系数。

3.3 按允许电压损失校验电缆截面变压器二次侧电压损失包括三部分：（变压器电压损失，干线电缆电压损失，支线电缆电压损失） 电压总损失=变压器电压损失+干线电缆电压损失+支线电缆电压损失各种电压等级下允许的电压损失注：各部分电压损失计算方法如下。

（1）变电器电压损失计算正常负荷时变压器内部电压损失百分数()pj x pj r ebb U U S S U ϕϕsin cos %+=∆式中：r U ——变电器电阻压降；x U ——变电器电抗压降；bS ——选择变压器时计算的需用容量，KVA ；pjϕcos ——选择变压器时的加权平均功率；pjpj ϕϕ2cos 1sin -=eS ——选择的变压器额定容量。

（2）变压器电压损失绝对值：2%e b b U U U ∆=∆ ()V注：正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的7%～9%。

（3）低压电缆干线和支线电压损失：()ϕtan 10%002X R U pLU e+=∆P ——电缆所带的负荷计算功率kw ；∑=ex P K P∑eP ——电缆带的所有设备额定功率之和，kW ；K X ——需用系数，计算和选取方法同前；ϕtan ——平均功率因数对应的正切值；U e ——低压电缆线路的额定电压；R 0，X 0——电缆每公里电阻和电抗（Ω/km ）； L ——电缆长度km 。

四 短路电流计算计算方法：有名制法——《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》短路电流的计算方法。

（1）计算阻抗：∑式中：Z ∑——短路回路总阻抗，Ω； R ∑——短路回路总电抗，Ω； X ∑——短路回路总电阻，Ω；总电抗（总电阻）为短路回路中，各供电元件的电抗值（电阻值）的总和，注意不要遗漏任何一个需要考虑的元件阻抗。

线缆电抗：0X=X L ⨯ 线缆电阻：0R=R L ⨯式中：00X R 、——线缆的单位电阻、单位电抗，/km Ω；L ——线缆的长度，km ； （2）计算短路电流 三相短路电流：3d I =（）两相短路电流：2av d U I =2Z =⨯∑（）式中：av U ——各级线路始末两端的平均电压（线电压），1.05倍线路额定电压。

各表准电压等级的平均电压值如下表：五 保护整定计算5.1 负荷电流计算1 计算公式：式中：S ——计算容量，KVA ；NU ——负荷额定电压，kV ；x K ——需用系数；N P ∑——设备额定功率之和，kW ； cos φ——设备组平均功率因数。

2 需用系数:（1）需用系数是电力负荷计算中引入的一个概念，指用电设备30min 最大平均负荷与设备容量的比值，表示用电设备从电网实际取用的功率占额定功率的比例。

（2）综采工作面的需用系数：max X K =0.4+0.6P P ⋅∑∑含义：工作面计算负荷，相当于工作面最大一台电动机满负荷运转，其余负荷只发挥了40%。

（3）采区变电所的负荷计算还应考虑采区变电所同时系数（供给二个工作面时取0.95，三个以上的取0.9）；井下总负荷和地面变电所6—10kV 母线还需考虑变电所同时系数（0.8～0.9）。

5.2 井下供电系统保护整定计算（1）《煤矿安全规程》对井下电气设备保护的配置要求（2）欠电压保护、断相保护和低压开关漏电保护等出厂时已整定好，一般情况下，不必调整。

（3）过负荷——也称过载，是指在电力系统中发电机、变压器及线路的电流超过额定值或规定的允许值。

导致设备电流过大，设备发热，长期过载会降低设备的绝缘水平，甚至烧毁设备或线路。

（4）过流——通过设备的电流超过额定值，大于回路导体额定载流量的回路电流都是过电流。

过电流包括过载、断相和短路保护。

（5）短路——电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中线）之间发生非正常连接成为短路。

5.3 电磁启动器使用范围：80A 、120A 、200A 开关。

1、整定值：Z N I I ≤（取电动机额定电流的近似值） 当只知道电动机的功率而不知道电动机的额定电流时，可用N I式中：N U ——负荷额定电压，kV ；N P ∑——设备的额定功率，kW ；cos φ——设备的功率因数，一般取0.85。

2、灵敏度校验：2)d m IK = 1.28ZI ≥（式中：N I ——电动机的额定电流，A ；2d I （）——被保护干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值。

Z 8I ——电子保护器短路动作值。

1.2——保护装置的可靠动作系数。

一般的电磁启动器只需整定出过载即可；短路整定值，通常设置在过负荷整定值的8倍（不可调），已躲过电动机的启动电流。