煤礦采區(qū)供電設(shè)計(jì)所需原始資料
煤礦采區(qū)供電設(shè)計(jì)所需原始資料
煤礦采區(qū)供電設(shè)計(jì)所需原始資料
在進(jìn)行井下采區(qū)供電設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先收集以下原始資料，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。
(1)礦井的瓦斯等級(jí)，采區(qū)煤層走向、傾角，煤層厚度、煤質(zhì)硬度、頂?shù)装迩闆r、支護(hù)方式。
(2)采區(qū)巷道布置，采區(qū)區(qū)段數(shù)目、區(qū)段長(zhǎng)度、走向長(zhǎng)度、采煤工作面長(zhǎng)度，采煤工作面數(shù)目，巷道斷面尺寸。
(3)采煤方法，煤、矸、材料的運(yùn)輸方式，通風(fēng)方式。
(4)采區(qū)機(jī)械設(shè)備的布置，各用電設(shè)備的詳細(xì)技術(shù)特征。
(5)電源情況。了解采區(qū)附近現(xiàn)有變電所及中央變電所的分布情況，供電距離、供電能力及高壓母線上的短路容量等情況。
(6)采區(qū)年產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年工作時(shí)數(shù)，電氣設(shè)備的價(jià)格、當(dāng)?shù)仉妰r(jià)、硐室開拓費(fèi)用、職工人數(shù)及平均工資等資料。
此外，在做井下采區(qū)供電設(shè)計(jì)時(shí)還需要準(zhǔn)備下述資料：
《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦井下供電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》、《礦井低壓電網(wǎng)短路保護(hù)裝置整定細(xì)則》、《礦井保護(hù)接地裝置安裝、檢查、測(cè)定工作細(xì)則》、《煤礦井下檢漏繼電器安裝、運(yùn)行、維護(hù)與檢修細(xì)則》、《煤礦電工手冊(cè)》第二分冊(cè)(下)、《中國(guó)煤炭工業(yè)產(chǎn)品大全》、各類有關(guān)的電氣設(shè)備產(chǎn)品樣本、各類供電教材。
煤礦采區(qū)供電設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的擬定
擬定采區(qū)供電系統(tǒng)，就是確定變電所內(nèi)高、低壓開關(guān)和輸電線路及控制開關(guān)的數(shù)量。在擬定供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮以下原則：
(1)在保證供電安全可靠的前提下，力求所用的開關(guān)、起動(dòng)器和電纜等設(shè)備最少;
(2) 原則上一臺(tái)起動(dòng)器只控制一臺(tái)低壓設(shè)備;一臺(tái)高壓配電箱只控制一個(gè)變壓器。當(dāng)高壓配電箱或低壓起動(dòng)器三臺(tái)及以上時(shí)，應(yīng)設(shè)置進(jìn)線開關(guān);采區(qū)為雙電源供電時(shí)，應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)進(jìn)線高壓配電箱。
(3)當(dāng)采區(qū)變電所的動(dòng)力變壓器多于一臺(tái)時(shí)，應(yīng)合理分配變壓器的負(fù)荷，原則上一臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)一個(gè)工作面的用電設(shè)備;且變壓器最好不并聯(lián)運(yùn)行;
(4)由工作面配電點(diǎn)到各用電設(shè)備宜采用輻射式供電，上山及順槽的輸送機(jī)宜采用干線式供電;供電線路應(yīng)走最短的路線，但應(yīng)注意回采工作面(機(jī)采除外)、軌道上下山等處不應(yīng)敷設(shè)電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴(yán)禁敷設(shè)電纜，并盡量避免回頭供電;
(5)大容量設(shè)備的起動(dòng)器應(yīng)靠近配電點(diǎn)的進(jìn)線端，以減小起動(dòng)器間電纜的截面;
(6)低瓦斯礦井掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)，可采用裝有選擇性漏電保護(hù)裝置的供電線路供電，或采用掘進(jìn)與采煤工作面分開供電;
(7)瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)都應(yīng)實(shí)行三專(專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路)供電;
(8)局部通風(fēng)機(jī)與掘進(jìn)工作面的電氣設(shè)備，必須裝有風(fēng)電閉鎖裝置。瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中的所有掘進(jìn)工作面應(yīng)裝設(shè)兩閉鎖(風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖)設(shè)施。因此，在掘進(jìn)工作面的供電線路上應(yīng)設(shè)一臺(tái)閉鎖用的磁力起動(dòng)器，或?qū)Ｓ玫娘L(fēng)電閉鎖裝置。
(9)局部通風(fēng)機(jī)無論在工作或交接班時(shí)，都不準(zhǔn)停風(fēng)。因此要在專用變壓器與采區(qū)變電所內(nèi)其他任意一臺(tái)變壓器之間加設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時(shí)斷開，在試驗(yàn)局部通風(fēng)機(jī)線路的漏電保護(hù)時(shí)，合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，以防局部通風(fēng)機(jī)停電;
(10)采區(qū)變電所、上山絞車房、裝車站及綜采工作面應(yīng)設(shè)照明燈。
當(dāng)供電系統(tǒng)有多種可行方案時(shí)應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選擇。
煤礦采區(qū)供電設(shè)計(jì)低壓電纜的選擇
低壓電纜又分為支線和干線兩種。支線是指起動(dòng)器到電動(dòng)機(jī)的電纜，向單臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電;干線是指分路開關(guān)到起動(dòng)器的電纜，向多臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電。低壓電纜的選擇就是確定各低壓電纜的型號(hào)、芯線數(shù)、長(zhǎng)度和截面等。
一、低壓電纜型號(hào)、芯數(shù)和長(zhǎng)度的確定
1.低壓電纜型號(hào)的選擇
電纜的型號(hào)主要依據(jù)其電壓等級(jí)、用途和敷設(shè)場(chǎng)所等條件來決定。煤礦井下所選電纜的型號(hào)必須符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。礦用低壓電纜的型號(hào)，一般按下列原則確定：
(1)支線一律采用阻燃橡套電纜。1140V設(shè)備及采掘工作面的660V和380V設(shè)備，必須用分相屏蔽阻燃橡套電纜;移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備，應(yīng)使用專用的橡套電纜。
(2)固定敷設(shè)的干線應(yīng)采用鎧裝或非鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜;對(duì)于半固定敷設(shè)的干線電纜，為了移動(dòng)方便一般選用阻燃橡套電纜，也可選用上述鎧裝電纜。
(3)采區(qū)低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯。
(4)電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面的導(dǎo)體。
(5)照明、通信和控制用電纜，固定敷設(shè)時(shí)應(yīng)采用鎧裝電纜、阻燃橡套電纜或礦用塑料電纜;非固定敷設(shè)時(shí)應(yīng)采用阻燃橡套電纜。
礦用電纜的型號(hào)規(guī)格見表7-6～表7-7。
2.確定電纜的芯線數(shù)目
(1)干線用的鎧裝電纜選三芯電纜，非鎧裝電纜選用四芯電纜。
(2)支線用電纜就地控制(控制按鈕在起動(dòng)器上)時(shí)，一般采用四芯電纜;遠(yuǎn)方控制和聯(lián)鎖控制(控制按鈕在工作機(jī)械上)時(shí)，應(yīng)根據(jù)控制要求增加控制芯線的根數(shù)。注意電纜中的接地芯線，除用作監(jiān)測(cè)接地回路外，不得兼作其他用途。
(3)信號(hào)電纜芯線根數(shù)要按控制、信號(hào)、通訊系統(tǒng)的需要決定，并留有備用芯線。
3.確定電纜長(zhǎng)度
就地控制的支線電纜長(zhǎng)度，一般取5m～10m。其它電纜因吊掛敷設(shè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)彎曲，所以電纜的實(shí)際長(zhǎng)度L應(yīng)按式(7-8)計(jì)算。即
L=KmLm(7-8)
式中Lm——電纜敷設(shè)路徑的長(zhǎng)度，m;
Km——電纜彎曲系數(shù)，橡套電纜取1.1，鎧裝電纜取1.05。
為了便于安裝維護(hù)和便于設(shè)備移動(dòng)，確定電纜長(zhǎng)度時(shí)還應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)：
(1)移動(dòng)設(shè)備的電纜，須增加機(jī)頭部分活動(dòng)長(zhǎng)度3m～5m余量。
(2)當(dāng)電纜有中間接頭時(shí)，應(yīng)在電纜兩端頭處各增加3m余量。
二、低壓電纜主芯線截面的選擇
低壓電纜主芯線截面必須滿足以下幾個(gè)條件：
(1)正常工作時(shí)，電纜芯線的實(shí)際溫度應(yīng)不超過電纜的長(zhǎng)時(shí)允許溫度，所以應(yīng)保證流過電纜的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流不得超過其允許持續(xù)電流。
(2)正常工作時(shí)，應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動(dòng)機(jī)的端電壓在95%～105%的額定電壓范圍內(nèi)，個(gè)別特別遠(yuǎn)的電動(dòng)機(jī)端電壓允許偏移8%～10%。
(3)距離遠(yuǎn)、功率大的電動(dòng)機(jī)在重載情況下應(yīng)保證能正常起動(dòng)，并保證其起動(dòng)器有足夠的吸持電壓。
(4)所選電纜截面必須滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。
在按上述條件選擇低壓電纜主芯線的截面時(shí)，支線電纜一般按機(jī)械強(qiáng)度初選，按允許持續(xù)電流校驗(yàn)后，即可確定下來。選擇干線電纜主芯線截面時(shí)，如干線電纜不長(zhǎng)，應(yīng)先按電纜的允許持續(xù)電流初選;當(dāng)干線電纜較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)先按正常時(shí)的允許電壓損失初選;然后再按其他條件校驗(yàn)。
某煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算示例之一
一、供電系統(tǒng)的擬定
1、地面主供電線路(詳見供電系統(tǒng)圖)
根據(jù)《煤礦規(guī)程》第四百四十一條規(guī)定，結(jié)合某煤礦的實(shí)際情況，現(xiàn)擬定礦井供電線路為兩條，一是由某地(1)變電站向某煤礦地面配電室輸送的6KV供電線路;二是由某地(2)變電站向某煤礦地面配電室輸送的6KV供電線路。
2、礦井主供電線路詳見供電系統(tǒng)圖)
根據(jù)《煤礦規(guī)程》第四百四十一條規(guī)定，結(jié)合五一煤礦的實(shí)際情況，現(xiàn)擬定礦井供電線路為兩條，
第一條：采用ZLQ50mm2鎧裝電纜從地面10KV站向+510中央變電所供6000V電源，電纜長(zhǎng)度為1200m。
第二條：采用ZLQ35mm2鎧裝電纜從地面10KV站向+350中央變電所供6000V電源，電纜長(zhǎng)度為1700m。
第三條：采用ZLQ35mm2鎧裝電纜從地面10KV站向+200中央變電所供6000V電源，電纜長(zhǎng)度為2200m;從+200中央變電所采用VUZ35mm2鎧裝電纜向南翼采區(qū)變電所供6000V電源，電纜長(zhǎng)度為2300m。
3、聯(lián)絡(luò)電纜供電情況：
+510水平中央變電所與+350水平中央變電所聯(lián)絡(luò)供電采用ZLQ35mm2鎧裝電纜，電纜長(zhǎng)度為500m;+350水平中央變電所與+200水平中央變電所的聯(lián)絡(luò)供電采用ZLQ35mm2鎧裝電纜，電纜長(zhǎng)度為500m。
二、各中央變電所變壓器容量的計(jì)算
1、+510中央變電所變壓容量的計(jì)算
P510=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3，
P1=130KW為2m絞車負(fù)荷;
P2=75KW為1.2m人車負(fù)荷;
P3=30KW為照明等其它負(fù)荷。則
ΣPe=130+75+30=255KW;Kx=0.7，Cosψpj=0.7
P510=235×0.7÷0.7
=235KVA>180KVA。
由于考慮到1.2m絞車是專提升人員用，故該變電所采用兩臺(tái)變壓器分別向2m絞車和1.2m絞車供電。即一臺(tái)180KVA和一臺(tái)100KVA的變壓器。因此完全能夠滿足生產(chǎn)需要。
2、目前+350水平中央變電所變壓器容量的計(jì)算
P350前=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5，
P1=250KW為D280×43×5的主排水泵負(fù)荷;
P2=155KW為150D30×7排水泵的負(fù)荷;
P3=130KW為壓風(fēng)機(jī)負(fù)荷;
P4=110KW為1.6m人車負(fù)荷;
P5=15×2=30KW為充電設(shè)備及照明等其它負(fù)荷;則
ΣPe=250+155+130+110+30=675KW;Kx=0.85，Cosψpj=0.8
P350前=675×0.85÷0.8
=717.8KVA。
由于該中央變電所，目前有比較多的大容量設(shè)備，因此，選用三變壓器，兩臺(tái)320KVA和一臺(tái)200KVA的變壓器。其中一臺(tái)320KVA的變壓器供200D43×5的水泵250KW電動(dòng)機(jī)的電;另一臺(tái)320KVA的變壓器供壓風(fēng)機(jī)130KW和1.6m人車130KW電動(dòng)機(jī)的電;一臺(tái)200KVA的變壓器供兩臺(tái)150D30×7的水泵155KW電動(dòng)機(jī)的電，兩臺(tái)水泵一臺(tái)排水，一臺(tái)備用。
3、南翼投產(chǎn)后+350中央變電所變壓器的容量計(jì)算
由于南翼投產(chǎn)后兩臺(tái)壓風(fēng)機(jī)已搬至南翼采區(qū)變電所，因此，+350中央變電所的負(fù)荷發(fā)生變化，其變化后的情況如下：
P350后=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4，
P1=250KW為D280×43×5的主排水泵負(fù)荷;
P2=155KW為150D30×7的排水泵負(fù)荷;
P3=110KW1.6m人車負(fù)荷;
P4=15×2=30KW為充電設(shè)備及照明等其它負(fù)荷;則
ΣPe=250+155+110+30=545KW;Kx=0.85，Cosψpj=0.8
P350后=545×0.85÷0.8
=579KVA。
由于該中央變電所有比較多的大容量設(shè)備，而且又有主排水設(shè)備，因此，選用兩臺(tái)320KVA變壓器。其中一臺(tái)320KVA的變壓器供200D43×5的水泵250KW電動(dòng)機(jī)的電;另一臺(tái)320KVA的變壓器供1.6m人車110KW電動(dòng)機(jī)的電和兩臺(tái)150D30×7的水泵155KW電動(dòng)機(jī)的電;兩臺(tái)水泵一臺(tái)排水，一臺(tái)備用。
4、+200水平中央變電所變壓器容量的計(jì)算
P200=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3，
P1=250KW為D280×43×5的主排水泵負(fù)荷;
P2=155KW為150D30×7的排水泵負(fù)荷;
P3=70KW為充電設(shè)備及照明等其它負(fù)荷;則
ΣPe=250+155+70=475KW;Kx=0.85，Cosψpj=0.8
P200=475×0.85÷0.8
=504.7KVA。
由于該中央變電所擔(dān)負(fù)著南翼主排水任務(wù)。因此，選用兩臺(tái)315KVA變壓器，其中一臺(tái)315KVA的變壓器供200D43×5的水泵250KW電動(dòng)機(jī)的電;另一臺(tái)315KVA的變壓器供兩臺(tái)150D30×7的水泵155KW電動(dòng)機(jī)的電，兩臺(tái)水泵一臺(tái)排水，一臺(tái)備用。
5、南翼采區(qū)變電所變壓器容量的計(jì)算
P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj
其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，
P1=130KW為壓風(fēng)機(jī)負(fù)荷;
P2=40×2=80KW為兩個(gè)采煤工作面40型電刮板運(yùn)輸機(jī)的負(fù)荷;
P3=30×2=60KW為兩個(gè)采煤工作面泵站的負(fù)荷;
P4=17×2=34KW為兩個(gè)掘進(jìn)磧頭裝巖機(jī)的負(fù)荷;
P5=25×2=50KW為兩個(gè)掘進(jìn)磧頭內(nèi)齒輪絞車的負(fù)荷;
P6=70KW為各工作面和掘進(jìn)磧頭的干變、水泵、煤電鉆、局扇以及硐室照明等其它負(fù)荷;則
ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW;Kx=0.7，Cosψpj=0.8
P南翼=432×0.7÷0.8
P南翼=378KVA。
由于該采區(qū)變電所擔(dān)負(fù)著南翼主生產(chǎn)任務(wù)。因此，選用一臺(tái)320KVA變壓器和一臺(tái)180KVA的變壓器，320KVA的變壓器供壓風(fēng)機(jī)及充電設(shè)備的電;180KVA的變壓器供兩個(gè)掘進(jìn)磧頭和采煤工作面所有設(shè)備的電。
三、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)各主輸電電纜載面
1、+510中央變電所主輸電電纜截面的校驗(yàn)
?、?、+510中央變所兩臺(tái)壓器無功功率的計(jì)算
Q510=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100式中：I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130
Q1=6×180÷100+4.5×180(130÷180)2÷100
=10.8+4.225
=15.025
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75
Q2=6×100÷100+4.5×100(75÷100)2÷100
=6+2.53
=8.53
Q510=Q1+Q2
=15.025+8.53
=23.56(千乏)
?、凇⒂?jì)算+510中央變電所的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流
Ig510=√(P5102+Q5102 )÷(√3 ×U ) 式中:P510=235KW，Q510=23.56千乏,
U=6
Ig510 =√(2352+23.562)÷(√3 ×6)
=236 ÷10.39
=22.7(A)
?、?、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面
S510=Ig510÷Jn式中：Ig510=22.7A，Jn=1.15
S510=22.7÷1.15
=19.7(A)
根據(jù)計(jì)算電流19.7A查電工手冊(cè)可選取電纜截面為10mm2電纜，允許電流為65A，而現(xiàn)使用的電纜截面為50mm2，允許電流為135A，能繼續(xù)使用，但不經(jīng)濟(jì)。
2、目前+350中央變電所主輸電電纜截面的校驗(yàn)
?、佟?350中央變所三臺(tái)壓器無功功率的計(jì)算
Q350前=Q1+Q2+Q3
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=310
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(310÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=260
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(260÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=200，ux%=4.5，P=185
Q3=5.5×200÷100+4.5×200(185÷200)2÷100
=11+7.7
=18.7
Q350前=Q1+Q2+Q3
=31.1+31.1+18.7
=80.9(千乏)
?、?、計(jì)算目前+350中央變電所的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流
Ig350前=√(P350前2+Q350前2)÷(√3×U)式中:P350前=717.8KW，
Q350前=80.9千乏,
U=6
Ig350前=√(717.82+80.92)÷(√3×6)
=69.52(A)
③、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面
S350前=Ig350前÷Jn式中：Ig350前=69.52A，Jn=1.15
S350前=69.52÷1.15
=60.5(A)
根據(jù)計(jì)算電流60.5A查電工手冊(cè)可選取電纜截面為16mm2電纜，允許電流為65A,而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，允許電流為105A,能繼續(xù)使用,但不經(jīng)濟(jì)。
3、南翼投產(chǎn)后+350中央變電所主輸電電纜截面的校驗(yàn)
?、?、南翼投產(chǎn)后+350中央變所二臺(tái)壓器無功功率的計(jì)算
Q350后=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=280
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(280÷320)2÷100
=17.6+11
=28.6
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=260
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(260÷320)2÷100
=17.6+13.5
=31.1
Q350后=Q1+Q2
=28.6+31.1
=59.7(千乏)
?、?、計(jì)算投產(chǎn)后+350中央變電所的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流
Ig350后=√(P350后2+Q350后2)÷(√3×U)式中:P350后=579KW，
Q350后=59.7千乏,
U=6
Ig350后=√(5792+59.72)÷(√3×6)
=56(A)
?、?、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面
S350后=Ig350后÷Jn式中：Ig350后=56A，Jn=1.15
S350后=56÷1.15
=48.7(A)
根據(jù)計(jì)算電流48.7A查電工手冊(cè)可選取電纜截面為16mm2電纜，允許電流為65A,而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，允許電流為105A,能繼續(xù)使用,但不經(jīng)濟(jì)。
4、南翼投產(chǎn)后采區(qū)變電所主輸電電纜截面的校驗(yàn)
?、?、南翼投產(chǎn)后采區(qū)變所二臺(tái)壓器無功功率的計(jì)算
Q南=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=250
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(250÷320)2÷100
=17.6+8.8
=26.4
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=180，ux%=4.5，P=174
Q2=5.5×180÷100+4.5×180(174÷180)2÷100
=9.9+7.5
=17.4
Q南=Q1+Q2
=26.4+17.4
=43.8(千乏)
?、?、計(jì)算南翼投產(chǎn)后采區(qū)變電所的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流
Ig南=√(P南2+Q南2)÷(√3×U)式中:P南=378KW，
Q南=43.8千乏,
U=6
Ig南=√(3782+43.82)÷(√3×6)
=380.5÷10.39
=36.6(A)
?、?、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面
S南=Ig350后÷Jn式中：Ig南=36.6A，Jn=1.15
S南=36.6÷1.15
=31.8(A)
根據(jù)計(jì)算電流31.8A查電工手冊(cè)可選取電纜截面為10mm2電纜，允許電流為48A，而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，允許電流為105A,能繼續(xù)使用，但不經(jīng)濟(jì)。
5、南翼投產(chǎn)后+200中央變電所主輸電電纜截面的校驗(yàn)
?、佟⒛弦硗懂a(chǎn)后+350中央變所二臺(tái)壓器無功功率的計(jì)算
Q200=Q1+Q2
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=250
Q1=5.5×320÷100+4.5×320(250÷320)2÷100
=17.6+8.8
=26.4
Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe(P÷Pe)2÷100 式中：I0%=5.5，
Pe=320，ux%=4.5，P=225
Q2=5.5×320÷100+4.5×320(225÷320)2÷100
=17.6+7.1
=24.7
Q200=Q1+Q2
=26.4+24.7
=51.1(千乏)
②、計(jì)算投產(chǎn)后+200中央變電所的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流
Ig200=√(P2002+Q2002 )÷(√3×U)+Ig南 式中:P200=504KW，
Q200=51.1千乏，U=6，Ig南=36.6
Ig200=√(5042+51.12)÷(√3×6)+36.6
=85.3(A)
③、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面
S200=Ig200÷Jn 式中：Ig200=Ig200+Ig南=48.7+36.6=85.3A，Jn=1.15
S200=85.3÷1.15
=74.2(A)
根據(jù)計(jì)算電流74.2A查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，允許電流為95A,而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，允許電流為105A,能繼續(xù)使用,但不經(jīng)濟(jì)。
6、按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)+510與+350聯(lián)洛電纜的載面
?、?、根據(jù)+510或+350水平的經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)聯(lián)絡(luò)電纜截面
若因向+510或+350主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)聯(lián)絡(luò)電纜則擔(dān)分別任+510或+350水平的負(fù)荷。
根據(jù)計(jì)算電流 Ig510= 22.7A;Ig350前=69.5A;Ig350后=65A;查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的聯(lián)絡(luò)電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)絡(luò)電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用，但不經(jīng)濟(jì)。
?、?、根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)+510、+350主輸電電纜的截面
若因向+510或+350主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)任何路主輸電電纜就要擔(dān)負(fù)+510和+350兩個(gè)水平的全部負(fù)荷，則主輸電電纜電流為兩個(gè)水平高壓電流之和。
Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A
Ig=22.7+69.5=92.2(A)
根據(jù)計(jì)算電流92.2A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的主輸電電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝主輸電電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
7、根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)+350與+200聯(lián)洛電纜的載面
①、根據(jù)+350或+200水平的經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)聯(lián)絡(luò)電纜截面
若因向350或+200主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)聯(lián)洛電纜則擔(dān)分別任+350或+200水平的負(fù)荷。
根據(jù)計(jì)算電流Ig350后=65A;Ig200=85.3A;查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的聯(lián)絡(luò)電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)洛電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
②、根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)+350、+200主輸電電纜的截面
若因向+350或+200供電電纜任何一條出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)任何一條主輸電電纜就要擔(dān)負(fù)+350和+200兩個(gè)水平的全部負(fù)荷，則主輸電電纜電流為兩個(gè)水平高壓電流之和。
Ig=Ig350+Ig200Ig350=65A，Ig200=85.3A
Ig=65+85.3=150.3(A)
根據(jù)計(jì)算電流150.3A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為70mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為165A;而現(xiàn)使用的主輸電電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流105A;因此，+350和+200兩個(gè)水平現(xiàn)使用的ZLQ35mm2鎧裝主輸電電纜不能擔(dān)負(fù)兩水平的全部負(fù)荷，使用聯(lián)絡(luò)時(shí)，不能滿足正常生產(chǎn)的需要。
某煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算示例之二
四、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)各主輸電電纜載面
1、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+510中央變電所主輸電電纜截面
根據(jù)計(jì)算電流Ig510=22.7A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為10mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為48A;而現(xiàn)使用的電纜截面為50mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為135A;因此，現(xiàn)使用ZLQ50mm2鎧裝電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
2、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+350中央變電所主輸電電纜截面
根據(jù)計(jì)算電流Ig=69.5A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
3、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+200中央變電所主輸電電纜截面
根據(jù)計(jì)算電流Ig200=85.3A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
4、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)?zāi)弦聿蓞^(qū)變電所主輸電電纜截面
根據(jù)計(jì)算電流Ig南=36.6A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為10mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為48A;而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用VUZ35mm2鎧裝電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
五、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)各聯(lián)絡(luò)電纜載面
1、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+510與+350聯(lián)洛電纜載面
若因向+510或+350主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)聯(lián)絡(luò)電纜則擔(dān)分別任+510或+350水平的負(fù)荷。
根據(jù)計(jì)算電流Ig510=22.7A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為10mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為65A;而現(xiàn)使用的聯(lián)絡(luò)電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)絡(luò)電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
根據(jù)計(jì)算電流Ig350=69.5A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的聯(lián)絡(luò)電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)洛電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
2、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+510、+350主輸電電纜截面
若因向+510或+350主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)任何路主輸電電纜就要擔(dān)負(fù)+510和+350兩個(gè)水平的全部負(fù)荷，則主輸電電纜電流為兩個(gè)水平高壓電流之和。
Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A
Ig=22.7+69.5=92.2(A)
根據(jù)計(jì)算電流Ig=92.2A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的主輸電電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝主輸電電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
3、按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+350與+200聯(lián)洛電纜載面
若因向350或+200主供電電纜任何一路出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)聯(lián)洛電纜則擔(dān)分別任+350或+200水平的負(fù)荷。
根據(jù)計(jì)算電流Ig350=69.5A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的聯(lián)絡(luò)電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)洛電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
根據(jù)計(jì)算電流 Ig200= 85.3A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為25mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為95A;而現(xiàn)使用的電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為105A;因此，現(xiàn)使用ZLQ35mm2鎧裝聯(lián)絡(luò)電纜符合供電要求，可以繼續(xù)使用。
4、 按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)+350、+200主輸電電纜截面
若因向+350或+200供電電纜任何一條出現(xiàn)電纜故障時(shí)，啟用聯(lián)絡(luò)電纜，這時(shí)任何一條主輸電電纜就要擔(dān)負(fù)+350和+200兩個(gè)水平的全部負(fù)荷，則主輸電電纜電流為兩個(gè)水平高壓電流之和。
Ig=Ig350+Ig200Ig350=69.5A，Ig200=85.3A
Ig=69.5+85.3=154.8(A)
根據(jù)計(jì)算電流154.8A，查電工手冊(cè)可選取電纜截面為70mm2電纜，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為165A;而現(xiàn)使用的主輸電電纜截面為35mm2，其長(zhǎng)時(shí)允許電流105A;因此，+350和+200兩個(gè)水平現(xiàn)使用的ZLQ35mm2鎧裝主輸電電纜不能擔(dān)負(fù)兩水平的全部負(fù)荷，使用聯(lián)絡(luò)時(shí)，不能滿足正常生產(chǎn)的需要。
六、按輸電電壓損失校驗(yàn)各主輸電電纜截面
1、按輸電電壓損失校驗(yàn)+510主輸電電纜截面
?、?、計(jì)算+510輸電電壓損失
△UK=PL÷UeγS式中：P=235×103W，L=1200m，Ue=6000，
γ=28.8米/歐.毫米2，S=50mm2
△UK=235×103×1200÷(6000×28.8×50)
=32.6(V)
②計(jì)算+510容許電壓損失
根據(jù)有關(guān)規(guī)定截面為50mm2的高壓電纜電壓損失率為2.57%，則
△U=Ue×2.57%
=6000×2.57%
=154.2(V)>32.6V符合要求
2、按輸電電壓損失校驗(yàn)+350主輸電電纜截面
?、?、計(jì)算+350輸電電壓損失
△UK=PL÷UeγS式中：P=579×103W，L=1700m，Ue=6000，
γ=28.8米/歐.毫米2，S=35mm2
△UK=579×103×1700÷(6000×28.8×35)
=162.7(V)
②計(jì)算+350容許電壓損失
根據(jù)有關(guān)規(guī)定截面為35mm2的高壓電纜電壓損失率為3.5%，則
△U=Ue×3.5%
=6000×3.5%
=210(V)>162.7V符合要求
3、按輸電電壓損失校驗(yàn)+200主輸電電纜截面
?、?、計(jì)算+200輸電電壓損失
△UK=PL÷UeγS式中：P=504.7×103W，L=2200m，Ue=6000，
γ=28.8米/歐.毫米2，S=35mm2
△UK=504.7×103×2200÷(6000×28.8×35)
=183.5(V)
?、谟?jì)算+200容許電壓損失
根據(jù)有關(guān)規(guī)定截面為35mm2的高壓電纜電壓損失率為3.5%，則
△U=Ue×3.5%
=6000×3.5%
=210(V)>183.2V符合要求
4、按輸電電壓損失校驗(yàn)?zāi)弦碇鬏旊婋娎|截面
?、佟⒂?jì)算+南翼輸電電壓損失
△UK=PL÷UeγS式中：P=378×103W，L=4500m，Ue=6000，
γ=28.8米/歐.毫米2，S=35mm2
△UK=378×103×4500÷(6000×28.8×35)
=281(V)
?、谟?jì)算+200容許電壓損失
根據(jù)有關(guān)規(guī)定截面為35mm2的高壓電纜電壓損失率為5%，則
△U=Ue×5%
=6000×5%
=300(V)>281V 符合要求
七、按短路電流的熱效應(yīng)校驗(yàn)電纜截面
1、按短路電流的熱效應(yīng)校驗(yàn)+510電纜截面
①、選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA
計(jì)算6KV最遠(yuǎn)點(diǎn)基準(zhǔn)電流值
Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV
Ib=100÷√3×6
= 9.6(KA)
?、?、計(jì)算電抗標(biāo)么值
電力系統(tǒng):X1=Sb÷SK=100÷500=0.2
輸電線路:X2=0.957×1.2=1.148
X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+1.148)×500÷100=6.74
③、計(jì)算電流標(biāo)么值
根據(jù)計(jì)算電抗等于6.74大于3，故可按電源為無限容量的方法處理。
IS=I*0.2=I*無窮=1/X=1/6.74=0.148
④、計(jì)算短路電流
IS=I*0.2=I*無窮=0.148×500÷√3U式中:U=6KV
=0.148×500÷(√3×6)
=7.12(KA)
⑤、按熱效應(yīng)校驗(yàn)+510電纜截面
SZX=I無窮√tj÷C 式中：C=165，tj=0.2，
SZX=7120×√0.2÷165
=19.2(mm2)<50mm2 符合要求
2、按短路電流的熱效應(yīng)校驗(yàn)+350電纜截面
?、?、選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA
計(jì)算6KV最遠(yuǎn)點(diǎn)基準(zhǔn)電流值
Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV
Ib=100÷√3×6
= 9.6(KA)
②、計(jì)算電抗標(biāo)么值
電力系統(tǒng):X1=Sb÷SK=100÷500=0.2
輸電線路:X2=0.957×1.7=1.627
X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+1.627)×500÷100=9.1
?、?、計(jì)算電流標(biāo)么值
根據(jù)計(jì)算電抗等于9.1大于3，故可按電源為無限容量的方法處理。
IS=I*0.2=I*無窮=1/X=1/9.1=0.109
④、計(jì)算短路電流
IS=I*0.2=I*無窮=0.109×500÷√3U式中:U=6KV
=0.109×500÷(√3×6)
=5.24(KA)
?、荨礋嵝?yīng)校驗(yàn)+350電纜截面
SZX=I無窮√tj÷C式中：C=165，tj=0.2，
SZX=5240×√0.2÷165
=14.2(mm2)<35mm2符合要求
3、按短路電流的熱效應(yīng)校驗(yàn)+200電纜截面
?、?、選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA
計(jì)算6KV最遠(yuǎn)點(diǎn)基準(zhǔn)電流值
Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV
Ib=100÷√3×6
=9.6(KA)
?、?、計(jì)算電抗標(biāo)么值
電力系統(tǒng):X1=Sb÷SK=100÷500=0.2
輸電線路:X2=0.957×2.2=2.1
X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+2.1)×500÷100=11.5
?、邸⒂?jì)算電流標(biāo)么值
根據(jù)計(jì)算電抗等于11.5大于3，故可按電源為無限容量的方法處理。
IS=I*0.2=I*無窮=1/X=1/11.5=0.087
④、計(jì)算短路電流
IS=I*0.2=I*無窮=0.087×500÷√3U式中:U=6KV
=0.087×500÷(√3×6)
=4.2(KA)
⑤、按熱效應(yīng)校驗(yàn)+200電纜截面
SZX=I無窮√tj÷C 式中：C=165，tj=0.2，
SZX=4200×√0.2÷165
=11.4(mm2)<35mm2 符合要求
4、按短路電流的熱效應(yīng)校驗(yàn)?zāi)弦黼娎|截面
?、?、選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA
計(jì)算6KV最遠(yuǎn)點(diǎn)基準(zhǔn)電流值
Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV
Ib=100÷√3×6
=9.6(KA)
?、?、計(jì)算電抗標(biāo)么值
電力系統(tǒng):X1=Sb÷SK=100÷500=0.2
輸電線路:X2=0.957×4.5=4.3
X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+4.3)×500÷100=22.5
③、計(jì)算電流標(biāo)么值
根據(jù)計(jì)算電抗等于22.5大于3，故可按電源為無限容量的方法處理。
IS=I*0.2=I*無窮=1/X=1/22.5=0.044
?、?、計(jì)算短路電流
IS=I*0.2=I*無窮=0.044×500÷√3U式中:U=6KV
=0.044×500÷(√3×6)
=2.7(KA)
⑤、按熱效應(yīng)校驗(yàn)?zāi)弦黼娎|截面
SZX=I無窮√tj÷C式中：C=165，tj=0.2，
SZX=2700×√0.2÷165
=7.3(mm2)<35mm2符合要求
八、結(jié)論
根據(jù)以上的計(jì)算，按電纜長(zhǎng)時(shí)允許電流、允許電壓損失、短路電流的熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面的情況，作出如下結(jié)論：
1、某煤礦現(xiàn)使用的一根ZLQ50mm2主供電電纜單獨(dú)向+510水平供電，完全能夠滿足生產(chǎn)的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供電電纜單獨(dú)向+350水平供電，完全能夠滿足生產(chǎn)的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供電電纜單獨(dú)向+200水平供電，完全能夠滿足生產(chǎn)的需要。
2、某煤礦現(xiàn)使用的兩根ZLQ35mm2聯(lián)絡(luò)供電電纜，完全能夠滿足聯(lián)絡(luò)的要求。
3、在南翼投產(chǎn)后，若+350水平或+200水平的主輸電電纜發(fā)生供電故障時(shí)，啟用聯(lián)洛電纜供電，則+350水平或+200水平任意一條主輸電電纜均不能滿足同時(shí)向+350水平和+200水平供電的要求。但是，如果在+510輸電電纜、+350輸電電纜、+200輸電電纜以及聯(lián)絡(luò)輸電電纜的相序完全相同的情況下，當(dāng)+200水平主輸電電纜出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過+510水平主輸電電纜、+350水平主輸電電纜和聯(lián)絡(luò)輸電電纜并聯(lián)向+200水平中央變電所供電，是完全能夠滿足生產(chǎn)需要;當(dāng)+350水平主輸電電纜出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過+510水平主輸電電纜、+200水平主輸電電纜和聯(lián)絡(luò)輸電電纜并聯(lián)向+350水平中央變電所供電，是完全能夠滿足生產(chǎn)需要;
4、為了保證某煤礦供電安全，建議由機(jī)運(yùn)科組織，機(jī)電隊(duì)配合，將+350水平主供電電纜、+200水平主供電電纜、兩根聯(lián)絡(luò)供電電纜的相序進(jìn)行校對(duì)，確保井下主供電電纜的相序完全相同，同時(shí)，檢查兩根聯(lián)絡(luò)電纜的絕緣情況，保證井下三條主供電電纜隨時(shí)都可以并聯(lián)送電來滿足生產(chǎn)和突發(fā)事故的需要。
