煤矿井下设备负荷计算

1、ca30ca30caca30负荷计算主讲：唐万良当我们为一台或一组电动机选配开关、变压器和电缆时，首先要 知道这一台或一组电动机的功率和电流，计算一台、一组或多组电动 机的功率和电流叫做负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器、 选择电缆截面的基础。来自采区变电所6(10)kv660(1140)v2 号移动变电站1 号移动变电站1140v皮综带采输工送作机面其他小型设备刮采 板煤 输机 送机乳乳 化化 液液 泵泵转载机喷雾泵负荷计算要计算的参数有三个：（1） 有功计算功率，用 p 表示；它是负荷在运行时持续 30 分 钟的最大平均有功功率，又称为 p ；单位是千瓦（kw）。是后续参 数计算的基

2、础，也用于线路导线截面的计算。（2） 无功计算功率，用 q 表示；它是负荷在运行时持续 30 分 钟的最大平均无功功率，又称为 q ；单位是千乏（kvar）。用于功率 因数补偿计算。（3） 视在计算功率，用 s 表示；它是负荷在运行时持续 30 分 钟的最大视在功率，单位是千伏安（kva），用于选择变压器容量。（4） 最大长时工作电流，用 i 表示，它是一台或一组电动机在 实际运行时持续 30 分钟的最大平均电流，又称为 i ；单位是安（a）， 用于选择开关和电缆截面。这里的长时功率、长时电流是指持续 30min 的平均功率和平均电 流。与长时功率、长时电流相对的是瞬时功率、瞬时电流。瞬时功率

3、、 瞬时电流有时会远大于长时功率、长时电流，但持续时间往往很短， 不能作为选择电气设备的依据。例如电动机起动时的瞬时最大电流可1 / 7nncann nnn1n2 n3nn达其额定电流的数倍，但持续时间只有几秒。一、负荷计算下面，我们分三种情况讨论负荷计算的方法：1.一台电动机的负荷计算通常我们能够从铭牌知道一台电动机的额定功率 p 和额定电流 i ，则p =pca nps = cacos ji =ica nnp ca0.85在生产现场常常会只知道电动机的额定功率和额定电压，而不知 道额定电流，这就需要迅速的估算电动机的额定电流，估算公式如下：当电动机额定电压为 380v 时， i 2p ；n

4、 n当电动机额定电压为 660v 时， i 1.15p ；n n当电动机额定电压为 1140v 时， i 0.66p ；n n当电动机额定电压为 6kv 时，i 0.12 p ； n n当电动机额定电压为 10kv 时， i 0.07p 。n n公式中的 p 的单位是 kw。例 2-1：有一台额定电压为 660v，额定功率为 40kw 的电动机， 试估算其额定电流。解：当电动机额定电压为 660v 时，i = 1.15 p ，把额定功率等 于 40kw 代入公式，i = 1.1540 = 46（a）2.一个用电设备组的负荷计算生产工艺相同或相近，在生产过程中相互协同共同完成一项生产 任务的多台

5、生产机械称为一个用电设备组。采区有采煤工作面、掘进 工作面、集中运输等几类用电设备组。设一个用电设备组有 n 台，每台电动机的额定功率已知，为 p 、 p 、p p 。则总额定功率为：2 / 7canca de nca candekp = p + p + p + p n n1 n2 n3nn但是这一组电动机在生产运行时，一般不会同时工作，同时工作 的电动机也不会同时满载，因此实际需要的功率 p 总小于 p 。p =k ps =p /cosi =capca3u cosnj=sca3un式中：u 额定电压，kv；k 需用系数，可由表 2-2 查得；cos 该组电动机的功率因数，可由表 2-2 查得

6、。表 2-2 煤矿各用电设备组的需用系数和加权平均功率因数用电设备名称 井底不包含主排水泵 车场需用系数de0.60.7功率因数cos j0.7tan1备注综采工作面一般机采工作 面0.60.750.60.750.70.60.711.331也可按公式 1 计算 也可按公式 2 计算采区炮采缓倾斜工 作面急倾斜采煤工 作面无掘进机煤巷 掘进工作面0.40.50.50.60.30.40.60.60.70.61.331.3311.33掘进机煤巷掘 进工作面0.50.60.71.331也可按公式 1 计算井下运输架线式电机车 蓄电池电机车 输送机和绞车0.450.650.80.60.70.90.90.

7、70.480.481例 2-2：一个缓倾斜炮采工作面，供电电压 660v,有 sgb-40t 刮 板输送机 5 台，额定功率 40kw；brw80/20 乳化液泵站 2 台（一台 工作，一台备用），额定功率 30 kw ；jh-8 回柱绞车 2 台，额定功率 7.5 kw ，小水泵 2 台，额定功率 5.5 kw ，jd-11.4 调度绞车 2 台，额3 / 7n n1 n2 n3nndeca de nca can n1 n2 n3nn定功率 11.4 kw；煤电钻 2 台，额定功率 1.2 kw。试计算该工作面的 负荷（p 、s 和 i ）。ca ca ca解：（1） p = p + p +

8、 p + p=540+30+27.5+25.5+211.4+21.2=281.2 kw（2） 查表 2-2，缓倾斜炮采工作面 k 取 0.5，cos 取 0.6。 （3） p =k p=0.5281.2=140.6 kw（4）ica=pca3u cosnj=140.6/(1.732 0.660.6)=205(a)（5） s =p /cos=140.6/0.6=234(kva)例 2-3 某综采工作面生产设备如下表所示，试计算负荷并选择移 动变电站容量。序号1234设备名称采煤机工作面刮板输送机 转载机乳化液泵台数1112型号mgty200/500-1.1d 电 牵引采煤机 sgz-730/26

9、4szb730/75brw200/31.5额定功率500 kw2132kw75kw125kw额定电压1140v1140v1140v1140v备注一台工作567采煤工作面顺槽可 伸缩皮带输送机 调度绞车回柱绞车122djs100/100/2*160(b)jd-11.4jh-82160kw11.4kw7.5kw1140v 或 单 设 一 台 660v 移变1140v 或660v1140v 或660v解：（1）p = p + p + p + p4 / 7deca de nca can n1 n2 n3nndeca de nca ca=500+2132+75+125+211.4+27.5=1001.8

10、kw（2） 查表 2-2，综采工作面 k 取 0.7，cos 取 0.7， （3） p =k p=0.71001.8=700 kw（4） s =p /cos=925/0.7=1001(kva)选取一台 1250kva 移动变电站，可伸缩皮带运输机选用 400kva 一台。练习：有一个炮掘工作面，额定电压 660v，有 sgb-20t 刮板输 送机 4 台，额定功率 20kw；小水泵 2 台，额定功率 5.5kw，jd-11.4 调度绞车 2 台，额定功率 11.4kw；煤电钻 1 台，额定功率 1.2kw。 试计算该工作面的负荷（p 、i 和 s ）。ca ca ca解：（1）p = p +

11、p + p + p=420+25.5+211.4+1.2=115 kw（2） 查表 2-2，k 取 0.4，cos 取 0.6， （3） p =k p=0.4115=46 kw（4）ica=pca3u cosnj=46/(1.732*0.66*0.6)=67(a)（5） s =p /cos=46/0.6=77(kva)3. 多组用电设备的负荷计算5 / 7ndeca caca caca caca sp ca1 ca2 ca3ca sq ca1 ca2 ca3spsqcaca111ca1 ca1 1ca222ca2 ca2 2ca ca1 ca2ca ca1 ca22 22 2当一个变压器、开关

12、或电缆的负荷为多个用电设备组时，就需要 计算多组用电设备的总功率和总电流。步骤如下：（1） 计算各组的 p ；（2） 查表选取各组的 k 、 cos 和 tan 。（3） 计算各组的 p 和 q （无功功率）；q = p tan（4）计算 p 和 q 。p =k （p + p + p ）q =k （q +q +q ）式中 k 有功功率同时系数，取 0.850.95k 无功功率同时系数，取 0.90.97（5）计算 ssca= p 2 +q 2 cas cas例 2-4 设例 2-2 采煤工作面和练习的掘进工作面由一台变压器供 电，试计算变压器的总负荷。解：已知：采煤工作面 p =140.6 k

13、w，cos =0.6，tan =1.33； 则q = p tan =140.6*1.33=187 kvar掘进工作面 p =46 kw，cos =0.6，tan =1.33。则q = p tan =46*1.33=61 kvarp = p + p =140.6+46=186.6 kwq = q +q =187+61=248 kvars = p +q = 186.6 +248 =310 ca cas caskva需选用 315kva 的 kbsg-315/6/0.693 矿用隔爆型干式变压器。6 / 7ca第二节功率因数的提高1.提高功率因数的意义由于工矿企业使用大量的感应电动机和变压器等用电设备，因此 供电系统除供给有功功率外，还需供给大量的无功功率，造成企业的 功率因数偏低，一般只有 0.7 左右。功率因数偏低，会增大负荷电流， 增大损耗，占用设备容量。我国电力部门实行电费奖惩制度，一般对于 cosj0.9的用户给予奖励，而对于 cosj0.9的用户给予罚款。为此必须提高工矿企业用户的功率因数。2. 提高功率因数的方法目前工矿企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。 1）电容器补偿容量的计算设补偿前负荷的有功功率为 p ，功率因数角为j 因数角要求达到 j ，则所需补偿电容器容量 q 为2 cj )q =p (tan