矿山机电设备整定计算方法

一、

移动变电站及高压开关的选择

1、工作面变压器容量的选择，变压器容量按下式计算：

SP.K.KNrscos

PN …… 参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW；

Kr …… 需用系数，按要求选取；

cos …… 参加计算的电力负荷的平均功率因素，按表选取；

Ks …… 同时系数，当供给一个工作面时取1，供给两个工作面时取

0.95，供给三个以上工作面时取0.9。

（1）入仓溜、转载溜及皮带移变容量的选择：

PN40022002001000 SPNKr10000.914kVA cos0.7Kr0.40.6Pmax4000.40.60. PN1000平均功率因数综采工作面一般取CosΦ=0.7 因此选择一台1250KVA移动变电站满足容量需求。 （2）同理，乳化液泵站移变选择500kVA满足容量要求。 （3）带工作面前、后刮板机变压器容量的选择：

PN240024002001600 SPNKr16000.71600kVA cos0.7Kr0.40.6Pmax8000.40.60.7 PN1600平均功率因数综采工作面一般取CosΦ=0.7 因此选择一台2500kVA移动变电站满足容量需求。

（4）同理，采煤机和转载机、破碎机移变选择一台2500kVA移变满足要求。

二、

高压开关选择

选择原则

1）根据《煤矿安全规程》规定，矿用一般型高压配电箱适用于无煤（岩）与沼气突出的矿井井底车场主变电所及主要进风巷道，作为配电开关或保护高压电动机及变压器用。

2）根据《煤矿安全规程》规定，矿用隔爆型高压配电箱适用于有煤（岩）与沼气突出的矿井井底车场主变电所及所有采区变电所中，作为配电开关或控制保护高压电动机及变压器用。

3）在选用高压开关时，除考虑使用场合外，其额定电压必须符合井下高压电网的额定电压等级；额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流。

4）高压开关在选择使用时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。如果缺少实际数据，则变电所母线短路容量可取50MVA计。

选择计算及型号的确定 1）选择计算

INSs…………长期工作电流，A 3UNSs …… 井下总负荷的视在功率，kVA； UN …… 井下高压电压，kV。

经计算长期工作电流，4#高开为127A，10#高开为1A，6#高开为156A，根据以上参数和变电所实际情况，确定使用以下的高压开关。

3、高压开关型号的确定

高压开关主要技术数据列表如下

额定 电压 （KV） 极限通过最高工额定 断流 额定断10S热电流（KA） 作电压电流 容量 开电流稳定电峰有效（KV） （A） （MVA） （KA） 流（KA） 植 值 型号 BGP9L-6-400 6 7.2 200 130 12.5 20 12.5 12.5 根据计算结果和选择条件，按《煤矿安全规程》规定进行选用。选用型号为： BGP9L-6-400，符合所有要求，合格。

三、

电缆截面的选择原则

1．高压电缆的截面选择

⑴必须按《煤矿安全规程》选用适合煤矿井下型号的高压电缆。 ⑵按最大持续允许电流校验电缆截面。如果向单台设备供电时，则可按设备的额定电流校验电缆截面。按系统最大运行方式时发生的三相短路电流校验电缆的热稳定性。一般在电缆首端（即馈出变电所母线）选定短路点。

⑶供移动变电站高压电缆选用屏蔽带监视型高压电缆。 ⑷本采面必须采用铜芯电缆。

2.带工作面前、后溜、机组、转载、破碎机、泵站、皮带等高压电缆的截面选择：

⑴按持续允许电流选择电缆截面

向单台或两台电动机供电的电流计算，其实际工作电流可取电动机额定电流或两台电动机额定电流之和；向三台以上（包括三台）电动机供电的电流可按下式计算：

KrPN1000

3UNcosIwPN …… 干线电缆所供的电动机额定功率之和，kW；

Kr …… 需用系数，按K0.40.6Pmax进行选取；

rPN …… 平均功率因素，按要求选取（或由

UN …… 电网额定电压，V。

确定）；

1）供KBSGZY—1250/6/1.2kV变压器、KBSGZY—500/6/1.2kV的高压电缆的电流选择按上式计算，可以算出6KV侧电流为：

IwKrPN10000.713251000127A 1.7360000.73UNcos查表知MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5的允许载流量为173A，大于127A，因此选择MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5高压电缆完全满足要求。

2）供工作面前后刮板机高压电缆的电流选择按上式计算，可以算出6KV侧电流为：

IwKrPN10000.7160010001A 1.7360000.73UNcos查表知MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5的允许载流量为173A,大于1A，因此选择MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5的高压电缆完全满足要求。

3）供工作面采煤机、转载机、破碎机高压电缆的电流选择按上式计算，可以算出6KV侧电流为：

I1KrPN10000.716201000156A 1.7360000.73UNcos查表知MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5的允许载流量为173A,大于156A，因此选择MYPTJ—3.6/6-3×50+3×25/3+3×2.5的高压电缆完全满足要求。

⑵按电缆短路时的热稳定条件校验电缆截面

Sx …… 最大断流容量，默认为50MVA；

tf …… 短路电流作用的假想时间，井下高爆开关取0.15s，

C …… 热稳定系数，高压电缆无接头时取120，有接头时铜芯电缆取

93.4，铝芯取60.4；

UN …… 井下高压电压，kV。

经校验所有的电缆截面热稳定截面为19.95mm2，所以所选电缆都符合要求。

3．低压电缆的选择原则

⑴矿用橡套电缆型号选择时符合《煤矿安全规程》的规定； ⑵在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是65ºC,铠装电缆允许温升是80°C；

⑶正常运行时电缆网路的实际电压损失不得大于网路所允许的电压损失；

⑷采面常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取即可，不必进行其它项目的校验。对于干线电缆，则必须首先按长期允许电流选择，然后再按允许电压损失计算校验电缆截面；

⑸对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足要求，因此不必再进行短路时

的热稳定校验。

⑹干线电缆采用不延燃橡套电缆。

⑺移动式和手持式电气设备使用专用的不延燃橡套电缆。

⑻固定敷设的照明、通讯、信号和控制用的电缆采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆，非固定敷设的采用不延燃橡套电缆。

⑼根据拟定的供电系统，确定系统中各段的电缆长度。在确定电缆长度时，固定橡套电缆按10%余量考虑，铠装电缆按5%余量考虑；移动设备用的橡套电缆的长度，除应按实际使用长度选取外，必须增加一段机头部分的活动长度，约3-5米左右。

⑽电缆的正常工作负荷电流必须等于或小于电缆允许持续电流。 ⑾正常运行时，电动机的端电压不低于额定电压的5-10％。 ⑿电缆未端的最小两相短路电流大于馈电开关整定电流值的1.5倍。 ⒀对橡套电缆，需考虑电缆机械强度要求的最小截面。 ⒁动力用橡套电缆选用四芯。 ⒂当用于机组电缆时，选用八芯电缆。 4.按持续允许电流选择电缆截面 （1）入仓溜电缆选型计算

变压器低压侧干线电缆通过的电流为：

IP10004001000268A

1.73UNcos1.7311400.80.95选择MYP-3×95+1×25的低压电缆，其长度为20m。查表知该电缆的长时允许载流量为260A，小于268A。考虑到在井下实际运行中，电机一般达不到满负荷状况，且电缆的长时允许载流量与计算的负荷电流相差不大，

因此选择该型号的电缆是满足要求的。

（2）转载溜和皮带电缆选型计算

IP10006001000402A

1.73UNcos1.7311400.80.95选择MYP-3×95+1×25的低压电缆，其长度为160m。查表知该电缆的长时允许载流量为260A，小于402A。为了满足载流量的要求，采用两根同样的电缆并联，载流量之和为520A，满足要求。

按以上原则选出各电缆截面列表如下：

负荷名称 长时负荷电流（A） 入仓溜 转载溜、皮带 乳化液泵、喷雾泵 前刮板机 后刮板机 268 402 217 184 184 MYP-3×95+1×25 MYP-3×95+1×25 MYP-3×95+1×25 MYPT-1.9/3.3-3×95-3×50/3 MYPT-1.9/3.3-3×95-3×50/3 MYPT-1.9/3.3-3×95-3×50/3 MYPT-1.9/3.3-3×95-3×50/3 电缆型号、截面（mm） 2电缆长度(m) 20 160 20 1100 1100 1100 1100 采煤机、破碎、转载机 235 破碎、转载机 138 5、按电压损失校验电缆截面（按最远处电动机的端电压损失计算） 电压损失由三个部分组成：

UUTU1U2

UT …… 变压器中的电压损失，V； U1 …… 干线电缆中的电压损失，V； U2 …… 支线电缆中的电压损失，V。

变压器的电压损失计算

Ub%Sb(UrcosUxsin) UTUb%Ue SeUr—变压器电阻压降 Ux—变压器电抗压降

Sb—选择变压器时计算的需用容量 Se — 变压器额定容量，kVA；

cos、sin …… 变压器负荷中的功率因数及对应的正弦值；

Ue —变压器二次侧额定电压，V。

干线电缆中的电压损失值计算

U1PNL2(R0X0tg)UN

PNKrPN …… 电缆所带电动机的有功功率，W；

Kr为需用系数；

L2 …… 电缆的实际长度，km； UN …… 电网额定电压，V；

R0 …… 电缆单位长度的电阻，/km； X0 …… 电缆单位长度的电抗，/km；

tg …… 线路平均功率因数相应的正切值。

支线电缆中的电压损失值计算

U2PNL2(R0X0tg)UN

（1）入仓溜、转载溜、皮带移变供电系统计算 1、正常运行时的电压损失： ○

变压器电压损失值

Ub%Sb(UrcosUxsin)Se914(0.59290.74.460810.72) 12502.63UTUb%Ue2.63120031.56 100干线电缆电压损失值

U1PNL2(R0X0tg)UN4200.08100010.72(0.230.075)

11400.79.03支线电缆即转载溜电机电缆上电压损失

U2PNL2(R0X0tg)UN2000.0710.72(0.3150.078)

11400.74.84UUTU1U231.569.034.8445.43

变压器的空载电压为1200V，当允许电压降为5%时，允许电压损失为117V；因45.43V＜117V，故满足要求。

2启动电压损失计算：按皮带电机启动时校验（两台电机同时启动） ○

单台皮带电机启动时

ZstUe11400.8559(Ω)

1.73Iest1.73769RstZstcosst0.85590.40.3424(Ω) XstZstsinst0.85590.91650.7844(Ω)

起动电机电缆的阻抗:电缆型号为MYP-3×70+1×25，长度为0.015km

RqR0L0.3150.0150.0047(Ω)

XqX0L0.0780.0150.0012(Ω) 起动电机和电缆的阻抗:

RRqRst0.00470.34240.3471(Ω) XXqXst0.00120.78440.7856(Ω)

ZR2X20.85(Ω)

Z0.4295(Ω) 2起动电机和其供电电缆的总电导、电纳为:

两台电机回路并联后的阻抗为Z1g1R0.3471X0.7856 1.8816b4.2587 12222Z10.4295Z10.4295转载溜正常运行时的阻抗计算

ZdUe11404.9119(Ω)

1.73Id1.73134RdZdcos4.91190.854.1751(Ω) XdZdsin4.91190.52672.5875(Ω) 电缆型号为MYP-3×70+1×25，长度为0.07km

RLR0L0.3150.070.0221(Ω) XLX0L0.0780.070.0055(Ω) 电机和电缆的阻抗之和

RRdRL4.17510.02214.1972(Ω) XXdXL2.58750.00552.593(Ω)

ZR2X24.9336(Ω)

该回路电导、电纳为

R4.19720.1724 22Z4.9336X2.593b220.1065

Z4.93362g2皮带和转载溜回路的电导、电纳之和

g3g1g21.88160.17242.0

b3b1b24.25870.10654.3652

导纳：y3g2b22.024.365224.8243

33阻抗：Z3110.2073 y34.824322电阻：R3g3z32.00.20730.0883 22电抗：X3b3z34.36520.20730.1876

皮带和转载溜回路的干线电缆为MYP-3×95+1×25，长度为0.16km，采用两根相同电缆并联

RLXL0.0750.16R0L0.230.160.006(Ω) 0.0184(Ω) XL02222移变低压侧皮带和转载溜回路的总电阻、电抗

R4R3RL0.08830.01840.1067(Ω) X4X3XL0.18760.0060.1936(Ω)

22Z4R4X40.221(Ω)

电导和电纳为：g4R0.1067X0.1936 2.1835b3.9639 42222Z40.221Z40.221入仓溜正常运行时的阻抗计算

ZdUe11402.4559(Ω)

1.73Id1.73268RdZdcos2.45590.852.0876(Ω) XdZdsin2.45590.52671.2938(Ω)

入仓溜电机供电电缆的型号为MYP-3×95+1×25，长度为0.04km

RLR0L0.230.040.0092(Ω) XLX0L0.0750.040.003(Ω)

移变低压侧入仓溜回路的总电阻、电抗

R5RdRL2.08760.00922.0968(Ω)

X5XdXL1.29380.0031.2968(Ω)

Z5R52X522.46(Ω)

电导和电纳为：g5R52.0968X51.2968 0.345b0.2134 52222Z52.46Z52.46移变低压侧供电线路的总电导、电纳

g6g4g52.18350.3452.5285 b6b4b53.96390.21344.1773

导纳：y6g62b622.528524.177324.8829 阻抗：Z6110.2048 y.882922电阻：R6g6z62.52850.20480.1061 22电抗：X6b6z64.17730.20480.1752

变压器的电阻、电抗：RTR0.006 XTR0.0457

皮带电机启动时，移动变电站输出电流回路总阻抗

RR6RTR0.10610.0060.1121 XX6XTR0.17520.04570.2209

2ZR2X20.11210.220920.2477

变压器输出电流为

I12002800

1.730.2477变压器输出电压：U1.73IZ61.7328000.2048992 皮带电机实际启动电流

Ist9921335

1.730.4295实际启动电压：Ust1.7313350.4295992855

满足要求。

其他三台移变供电回路中的正常运行及启动电压损失计算同上，不再列出其详细计算步骤。

四、

低压供电回路短路电流计算

以采煤机、转载机、破碎机供电回路为例进行计算 系统短路容量取Sd50MVA 最远点为采煤机电机处。 电源系统电抗(Ω):

U2eXs0.0288

Sd变压器型号:KBSGZY-2500/6/3.45 变压器容量(KVA):2500 一次侧电压(kV): Ue1=6.0

二次侧平均电(kV):Ue2=3.45 变压比:1.74 变压器每相电阻(Ω):Rt=0.0202 变压器每相电抗(Ω):Xt=0.2372

高压电缆型号:MYPTJ-3X50 长度(km):0.7 每千米电阻(Ω):R0=0.441 每千米电抗(Ω):X0=0.094

高压电缆电阻折算到变压器二次侧:

2RhR0L0.4410.70.102(Ω) 22K1.74高压电缆电抗折算到变压器二次侧:

X0L0.0940.7Xh0.0217(Ω) 22K1.74变压器二次侧第一段低压电缆型号:MYPT-1.9/3.3-3×95-3×50/3 长(m):1000.0（原长为1100米，因在末端并联了200米电缆，所以其等效长度为1000米）

每千米电阻(Ω):0.23 每千米电抗(Ω):0.076

R10.231.00.23 X10.0761.00.076

采煤机电缆MCPT-1.9/3.3-3×70-3×35/3+4×4 长(m):300.0 每千米电阻(Ω):0.346 每千米电抗(Ω):0.078

R20.3460.30.1038 X20.0780.30.0234

线路总电抗(Ω): XXsXtXhX1X20.3947 线路总电阻(Ω): RRtRhR1R20.479 线路总阻抗(Ω):Z(R)2(X)20.6207

线路末三相短路电流(A):

Ue2I2673

1.73Z3d线路末采煤机电机处两相路电流(A):

23Id0.866*Id2314

五、 高压开关的整定

以6#高开为例进行整定的计算

①过载整定值，按所带负荷的计算电流来整定

I1KrPN10000.716201000156A 1.7360000.73UNcosIe156A

②电流速断保护的动作电流，应躲过大容量电动机起动时的起动电流冲击。

Id1.21.4(IQeKxIe)Kb1.21.4(9000.2260.76000.22)8831.74

按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数，其灵敏系数为：

(2)Id2314Kr1.51.511.5

KbIz1.74883满足要求

九、低压开关的整定

采煤机、破碎机、转载机运行时低压侧的负荷电流为

I2KrPN10000.716201000248A 1.7333000.803UNcos①过载保护整定值：Ie250

②短路保护整定：Id7Ie72501750

2Id23141.321.2 ③灵敏度系数检验：KrIZ1750满足灵敏度要求。