某煤矿供电系统方案设计书计算示例

1、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ZLQ50mm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ZLQ35mm铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000

2、V电源，电缆长度为1700m第三条：采用ZLQ35mm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岂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 ZLQ35mm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 ZLQ35mm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P510=S PeKc Cos pj其中艺 P

3、e二P1+P2+P3P1=130KW为2m绞车负荷；P2=75KW为1.2m人车负荷；P3=30KW为照明等其它负荷。贝S艺 Pe=130+75+30=255KWKx=0.7 , Cos pj=0.7P510=235X 0.7 - 0.7=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勺变压器。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前二艺 PeKxCos pj其中艺 Pe=P1+P2+P3+P4+P5P1=250KW为D280X

4、43 X 5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30X 7排水泵的负荷；P3=130KW为压风机负荷；P4=110KW为1.6m人车负荷；P5=15X 2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；贝S艺 Pe=250+155+130+110+30=675KWKx=0.85, Cos pj=0.8P350 前=675X 0.85 - 0.8=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200D43X 5的水泵250KW电动机的电；另一台 320KVA的 变压器供压风机130KW和

5、 1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D30X 7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后二艺 PeKxCos pj其中艺 Pe=P1+P2+P3+P4P1=250KW为D280X 43 X 5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30X 7的排水泵负荷；P3=110KW1.6r人车负荷；P4=15X 2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；贝S艺 Pe=250+155+1

6、10+30=545KWKx=0.85, Cos pj=0.8P350 后=545X 0.85 - 0.8=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200D43X 5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150D30X 7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P200=E PeKx Cos pj其中艺 Pe二P1+P2+P3P1=250KW为D280X 43 X 5的主排水泵负荷；P

7、2=155KW为150D30X 7的排水泵负荷；P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；贝S艺 Pe=250+155+70=475KWKx=0.85, Cos pj=0.8P200=475X 0.85 - 0.8=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 200D43X 5的水泵250KWt动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30X 7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南翼二艺 PeKx Cos pj其中艺 Pe=P1+P2+P3+P4+

8、P5+P6P1 = 130KW为压风机负荷；P2=40X 2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；P3=30X 2=60KV为两个采煤工作面泵站的负荷；P4=17X 2=34KV为两个掘进磧头装岩机的负荷；P5=25X 2=50KV为两个掘进磧头内齿轮绞车的负荷；P6=70KW为各工作面和掘进磧头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则艺 Pe=130+88+60+34+50+70=432KWKx=0.7, Cos pj=0.8P 南翼=432X 0.7 - 0.8P 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1

9、80KVA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磧头和采煤工作面所 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 、 +510中央变所两台压器无功功率的计算Q510=Q1+Q2Q1=IO% Pe- 100+ux%X Pe ( P- Pe) 2 - 100 式中：I0%=6,Pe=180， ux%=4.5， P=130Q仁6X 180- 100+4.5 X 180 (130- 180) 2 - 100=10.8+4.225=15.025Q2=I0%X Pe- 100+ux%X Pe( P- Pe)

10、2- 100 式中： I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75Q2=6X 100- 100+4.5 X 100 (75- 100) 2- 100=6+2.53=8.53Q510=Q1+Q2=15.025+8.53=23.56( 千乏) 、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流Ig510= V (P5102+Q5102 ) - ( V3 X U )式中：P510=235KWQ510=23.56 千乏,U=6Ig510 = V(2352+23.562) - (V3 X 6)=236 -10.39=22.7(A) 、按经济电流密度校验电缆截面S510=Ig510-Jn 式中：lg510=

11、22.7A , Jn =1.15S510=22.7- 1.15=19.7(A)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 、 +350中央变所三台压器无功功率的计算Q350前二Q1+Q2+Q3Q1=IO%X Pe+ 100+ux% Pe (P- Pe) 2-100 式中：I0%=5.5,Pe=320，ux%=4.5，P=310Q1=5.5X 320- 100+4.5 X 320 (310-320) 2- 100=17.6+13.

12、5=31.1Q2=I0%XPe-100+ux%XPe(P-Pe) 2-100 式中： I0%=5.5，Pe=320， ux%=4.5， P=260Q2=5.5X320-100+4.5X320(260-320) 2-100=17.6+13.5=31.1Q3=I0%X Pe- 100+ux%X Pe (P- Pe) 2-100 式中： I0%=5.5，Pe=200， ux%=4.5， P=185Q3=5.5X200-100+4.5X200(185-200) 2-100=11+7.7=18.7Q350前二Q1+Q2+Q3=31.1+31.1+18.7=80.9( 千乏) 、计算目前+350中央变电所

13、的最大长时负荷电流Ig350 前二(P350 前 2+Q350前 2 ) - (V3 X U )式中:P350 前=717.8KW，Q350前=80.9 千乏,U=6P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；贝S艺 Pe=250+155+70=475KWKx=0.85, Cos pj=0.8P200=475X 0.85 - 0.8=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 200D43X 5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30X 7的水 泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水

14、，一台备用。5、南翼采区变电所变压器容量的计算P南翼二艺 PeKx Cos pj其中艺 Pe=P1+P2+P3+P4+P5+P6P1 = 130KW为压风机负荷；P2=40X 2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；P3=30X 2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；P4=17X 2=34KW为两个掘进磧头装岩机的负荷；P5=25X 2=50KW为两个掘进磧头内齿轮绞车的负荷；P6=70KW为各工作面和掘进磧头的干变、水泵、煤电钻、局扇 以及硐室照明等其它负荷；贝艺 Pe=130+88+60+34+50+70=432KWKx=0.7 , Cos pj=0.8P 南翼=432X

15、0.7 - 0.8P 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磧头和采煤工作面所 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 、+510中央变所两台压器无功功率的计算Q510=Q1+Q2Q1=l0% Pe+ 100+ux%X Pe ( P- Pe) 2 - 100 式中：10%=6,Pe=180， ux%=4.5， P=130Q仁6X 180- 100+4.5 X 180 (130- 180

16、) 2 - 100=10.8+4.225=15.025Q2=l0%X Pe- 100+ux%X Pe( P- Pe) 2- 100 式中： l0%=6，Pe=100， ux%=4.5， P=75Q2=6X100-100+4.5X100(75-100) 2-100=6+2.53=8.53Q510=Q1+Q2=15.025+8.53=23.56( 千乏 ) 、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流lg510二 V (P5102+Q5102 ) - ( V3 X U )式中：P510=235KWQ510=23.56 千乏,U=6Ig510 = V(2352+23.562) - (V3 X 6)=2

17、36 -10.39=22.7(A) 、按经济电流密度校验电缆截面S510=lg510-Jn 式中：lg510=22.7A , Jn =1.15S510=22.7+ 1.15=19.7(A)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、 +350中央变所三台压器无功功率的计算Q350前二Q1+Q2+Q3Q1=I0%X Pe- 100+ux% Pe (P- Pe) 2-100 式中：I0%=5.5,Pe=320， ux%=4.5， P

18、=310Q1=5.5X320-100+4.5X320(310-320) 2-100=17.6+13.5=31.1Q2=IO%X Pe+ 100+ux% Pe (P- Pe) 2-100 式中：10%=5.5,Pe=320，ux%=4.5，P=260Q2=5.5X 320- 100+4.5 X 320 (260-320) 2- 100=17.6+13.5=31.1Q3=I0%X Pe- 100+ux%X Pe(P- Pe) 2-100 式中： I0%=5.5，Pe=200， ux%=4.5， P=185Q3=5.5X 200-100+4.5X 200(185- 200) 2- 100=11+7.

19、7=18.7Q350前二Q1+Q2+Q3=31.1+31.1+18.7=80.9( 千乏)、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流Ig350 前二(P350 前 2+Q350前 2 ) - (V3 X U )式中:P350 前=717.8KW，Q350前=80.9 千乏,U=6Q200=51.1 千乏， U=6， Ig 南=36.6Ig200= V(5042+51.12) -(V3 X 6)+36.6=85.3(A) 、按经济电流密度校验电缆截面S200=lg200- Jn 式 中： lg200=lg200+lg 南=48.7+36.6=85.3A ，Jn =1.15S200=85.3+

20、1.15=74.2(A)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 、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

21、的联络电缆截面为35mm2其长时允许电流为105A;因此，现使用ZLQ35mm铠装联络电缆符合供电要求，可以继 续使用，但不经济。 、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。Ig=Ig350+Ig510 Ig350= 69.5A， Ig510 =22.7AIg=22.7+69.5=92.2 （ 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

22、输电电缆截面为 35mm2 其长时允许电流105A;因此，现使用 ZLQ35mm2岂装主输电电缆符 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 、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lg350后=65A lg200=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；而现使用的联络 电缆截面为 35mm2， 其长时允许电流为 105A; 因 此， 现使用 ZLQ3

23、5mm铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。 、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。lg=lg350+lg200 lg350= 65A， lg200 =85.3Alg=65+85.3=150.3 （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

24、个水平现使用 的ZLQ35mm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 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ZLQ50mm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 Ig=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而现使用的电

25、缆截面为35mm2其长 时允许电流为105A；因此，现使用 ZLQ35mm2岂装电缆符合供电要 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 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ZLQ35mm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105

26、A;因此，现使用 VUZ35mm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ZLQ35mm铠装联络 电缆符合供电要求，可以继续使用。根据计算电流lg350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为2

27、5mm2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ZLQ35mm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。lg=lg350+lg510 lg350= 69.5A， lg510 =22.7Alg=22.7+69.5=92.2 （A）根据计算电流Ig=92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电

28、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ZLQ35mm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ZLQ35mm铠装联洛 电缆符合供电要求，可以继续使用。根据计算电流

29、 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ZLQ35mm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。Ig=Ig350+Ig200 Ig350= 69.5A， Ig200 =85.3AIg=69.5+85.3=154.8 （ A）根据计

30、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ZLQ35mm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 、计算+510输电电压损失 UK=PI UeY S 式中：P=235X 103W L=1200m Ue=600QY =28.8M/欧.毫 M2 S=50mm2 UK=235 32.6V 符合要求2、按输电电压损失校验 +

31、350主输电电缆截面 、计算+350输电电压损失UK=PI+UeY S 式中： P=579X 103W I=1700m Ue=6000Y =28.8M/欧.毫 M2 S=35mm2UK=579X103X 1700+ (6000X 28.8X35)=162.7(V) 计算 +350 容许电压损失根据有关规定截面为35mm的咼压电缆电压损失率为3.5% ,则 U=Ue 162.7V 符合要求3、按输电电压损失校验 +200 主输电电缆截面 、计算+200输电电压损失 UK=PI UeY S 式中：P=504.7 103W L=2200m Ue=600QY =28.8M/欧.毫 M2 S=35mm2

32、 UK=504.7 103X 2200+( 6000 28.8 35)=183.5(V) 计算 +200 容许电压损失根据有关规定截面为35mm的咼压电缆电压损失率为3.5%，则 U=Ue 3.5%=6000183.2V 符合要求4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面 、计算+ 南翼输电电压损失UK=PL+UeY S 式中： P=378 103W，L=4500m，Ue=6000，Y =28.8M/欧.毫 M2 S=35mm2UK=378103 4500+ (6000 28.835)=281(V) 计算 +200 容许电压损失根据有关规定截面为35mm的咼压电缆电压损失率为5%则 u=ue 2

33、81V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 、选取基准容量 Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值lb二Sb-V3Ub 式中:Ub =6KVlb=100 -V3 6= 9.6(KA) 、计算电抗标么值电力系统 :X1=Sb- SK=100- 500=0.2输电线路 :X2=0.957 1.2=1.148X=(X1+X2) S- Sb=(0.2+1.148) 500- 100=6.74 、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。IS=I*0.2=I* 无穷=1/X=1/6.74=0.148

34、、计算短路电流IS=I*0.2=I* 无穷=0.148 500-V3U 式中:U=6KV=0.148500-(V36) 、按热效应校验+510电缆截面SZX=I 无穷tj -C 式中：C=165, tj=0.2 ,SZX=712(XV0.2 - 165=19.2(mm2)v 50mm2符 合要求2、按短路电流的热效应校验 +350电缆截面 、选取基准容量 Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb-V3Ub 式中:Ub =6KVIb=100 -V3X 6= 9.6(KA) 、计算电抗标么值电力系统 :X1=Sb- SK=100- 500=0.2输电线路:X2=0.957 X 1.7

35、=1.627X=(X1+X2)X S- Sb=(0.2+1.627) X 500-100=9.1 、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。IS=I*0.2=I* 无穷=1/X=1/9.1=0.109 、计算短路电流 、按热效应校验+350电缆截面SZX=I 无穷tj -C 式中：C=165, tj=0.2 ,SZX=524(XV0.2 - 165=14.2(mm2) v 35mm2符 合要求3、按短路电流的热效应校验 +200 电缆截面 、选取基准容量 Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb-V3Ub 式中:Ub =6KVIb=100 -V3X 6= 9.6(KA) 、计算电抗标么值电力系统 :X1=Sb- SK=100- 500=0.2输电线路：X2=0.957 X 2.2=2.1X=(X1+X2)X S- Sb=(0.2+2.1) X 500- 100=11.5 、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。IS=I*0.2=I* 无穷=1/X=1/11.5=0.