煤矿井下设备负荷计算

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、选择电缆截面的根底。负荷计算要计算的参数有三个：〔1〕有功计算功率，用Pca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P30；单位是千瓦〔kW〕。是后续参数计算的根底，也用于线路导线截面的计算。〔2〕无功计算功率，用Qca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Q30；单位是千乏〔kvar〕。用于功率因数补偿计算。〔3〕视在计算功率，用Sca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Ica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I30；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、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，我们分三种状况探讨负荷计算的方法：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PN和额定电流IN，那么在生产现场时时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，这就须要快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，IN≈2PN；当电动机额定电压为660V时，IN≈1.15PN；当电动机额定电压为1140V时，IN≈0.66PN；当电动机额定电压为6kV时，IN≈0.12PN；当电动机额定电压为10kV时，IN≈0.07PN。公式中的PN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，IN=1.15PN，把额定功率等于40kW代入公式，IN=1.15×40=46〔A〕2.一个用电设备组的负荷计算生产工艺一样或相近，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确定，为PN1、PN2、PN3···PNn。那么总额定功率为：ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn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，因此实际须要的功率Pca总小于ΣPN。Pca=KdeΣPNSca=Pca/cosφ式中：UN—额定电压，kV；Kde—需用系数，可由表2-2查得；cosφ—该组电动机的功率因数，可由表2-2查得。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需用系数Kde功率因数tanφ备注井底车场不包含主排水泵0.6～0.70.71采区综采工作面0.6~0.750.71也可按公式1计算一般机采工作面0.6~0.750.6~0.71.33~1也可按公式2计算炮采缓倾斜工作面0.4～0.50.61.33急倾斜采煤工作面0.5～0.60.6～0.71.33~1无掘进机煤巷掘进工作面0.3～0.40.61.33掘进机煤巷掘进工作面0.50.6～0.71.33~1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0.45～0.650.80.6～0.70.90.90.70.480.481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30kW；JH-8回柱绞车2台，额定功率7.5kW，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2台，额定功率1.2kW。试计算该工作面的负荷〔Pca、Sca和Ica〕。解：〔1〕ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=5×40+30+2×7.5+2×5.5+2×11.4+2×1.2=281.2kW〔2〕查表2-2，缓倾斜炮采工作面Kde取0.5，cosφ取0.6。〔3〕Pca=KdeΣPN=0.5×281.2=140.6kW〔4〕=140.6/(1.732×0.66×0.6)=205(A)〔5〕Sca=Pca/cosφ=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。序号设备名称台数型号额定功率额定电压备注1采煤机1MGTY200/500-1.1D电牵引采煤机500kW1140V2工作面刮板输送机1SGZ-730/2642×132kW1140V3转载机1SZB﹣730/7575kW1140V4乳化液泵2BRW200/31.5125kW1140V一台工作5采煤工作面顺槽可伸缩皮带输送机1DJS100/100/2*160(B)2×160kW1140V或660V单设一台移变6调度绞车2JD-11.411.4kW1140V或660V7回柱绞车2JH-87.5kW1140V或660V解：〔1〕ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=500+2×132+75+125+2×11.4+2×7.5=1001.8kW〔2〕查表2-2，综采工作面Kde取0.7，cosφ取0.7，〔3〕Pca=KdeΣPN=0.7×1001.8=700kW〔4〕Sca=Pca/cosφ=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〔Pca、Ica和Sca〕。解：〔1〕ΣPN=PN1+PN2+PN3+···+PNn=4×20+2×5.5+2×11.4+1.2=115kW〔2〕查表2-2，Kde取0.4，cosφ取0.6，〔3〕Pca=KdeΣPN=0.4×115=46kW〔4〕=46/(1.732*0.66*0.6)=67(A)〔5〕Sca=Pca/cosφ=46/0.6=77(KVA)3.多组用电设备的负荷计算当一个变压器、开关或电缆的负荷为多个用电设备组时，就须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ΣPN；〔2〕查表选取各组的Kde、cosφ和tanφ。〔3〕计算各组的Pca和Qca〔无功功率〕；Qca=Pcatanφ〔4〕计算PcaΣ和QcaΣ。PcaΣ=KSP〔Pca1+Pca2+Pca3……〕QcaΣ=KSQ〔Qca1+Qca2+Qca3……〕式中Ksp——有功功率同时系数，取0.85~0.95Ksq——无功功率同时系数，取0.9~0.97〔5〕计算Sca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：确定：采煤工作面Pca1=140.6kW，cosφ1=0.6，tanφ1=1.33；那么Qca1=Pca1tanφ1=140.6*1.33=187kvar掘进工作面Pca2=46kW，cosφ2=0.6，tanφ2=1.33。那么Qca2=Pca2tanφ2=46*1.33=61kvarPcaΣ=Pca1+Pca2=140.6+46=186.6kWQcaΣ=Qca1+Qca2=187+61=248kvarkVA需选用315kVA的KBSG-315/6/0.693矿用隔爆型干式变压器。其次节功率因数的提高1.提高功率因数的意义由于工矿企业运用大量的感应电动机和变压器等用电设备，因此供电系统除供应有功功率外，还需供应大量的无功功率，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，一般对于的用户赐予嘉奖，而对于的用户赐予罚款。为此必需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接受并联电容器进展无功功率的补偿。1〕电容器补偿容量的计算设补偿前负荷的有功功率为，功率因数角为，补偿后功率因数角要求到达