煤矿文档：标准模板-井下高压供电设计报告

井下高压供电设计报告填报单位说明：采区负责人：机电队负责人：编制人：矿审批意见：机电总工程师：机电科：通风科：安检科：井下负荷（高压电机和变压器）的参数表:序号类型型号功率(kW/kVA)最大起动电流(A)额定电流(A)台数备注第一章高压电缆的选型与校验(一)井下高压电缆的截面选择1、下井主电缆截面选择条件（1）在一下井主电缆停止供电时，其它下井主电缆应满足矿井最大涌水量时的最大负荷的需要，此时应按允许持续电流校核电缆截面。（2）在正常涌水量运行时，全部电缆投入运行，按经济电流密度来校核电缆截面。（3）在电力系统最大运行方式下，下井主电缆首端即地面变电所母线（如下井回路接有电抗器时，应为电抗器的负荷端）发生三相短路时，电缆应满足热稳定要求。2、供采区变电所及单台设备电缆截面的选择（1）按允许持续电流校核。向采区供电的电缆以采区最大持续负荷电流校核；向单台设备供电的电缆可按设备的额定电流校核。（2）电缆首端（即馈出变电所母线）在系统最大运行方式时发生三相短路时，应满足热稳定要求。（二）高压电缆截面选择计算1、按持续允许电流选择截面apIKI………………………………(1-1)式中pI………空气温度为25。C时，电缆允许载流量，A；K………环境温度不同时的载流量的修正系数，默认为1；aI……通过电缆的持续工作电流，A。其中，通过电缆的持续工作电流计算公式如下：NSaUSI3………………………………(1-2)sS……高压电缆所带负荷的视在功率，kVA；NU……井下高压电压，kV。高压电缆所带负荷的视在功率sS：21cosSNSsKPKSS…………（4-2-3）S…………井下各变电所计算负荷的视在功率，kVA；1SK…………井下各变电所间的同时系数，取0.8~0.9；NP……井下主排水设备及其它大型固定设备的计算功率之和，kW；cos………井下主排水设备及其它大型固定设备的加权平均功率因数；2SK………井下主排水设备及其它大型固定设备间的同时系数，只有排水设备时取1，有其它固定设备时取0.9~0.952、按经济电流密度选择电缆截面JnIAa………………(4-2-4）式中：A………电缆截面，mm2；aI……正常负荷下，通过电缆的持续工作电流，A；n………不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；J………经济电流密度（A/mm2），见下表，电缆的年运行小时，一般取3000~5000h。3、按电缆短路时的热稳定选择电缆截面CtIAfk)3(min………………(4-2-5）式中：minA………电缆短路时热稳定要求的最小截面)3(kI…最大运行方式下，电缆首端发生三相短路时的三相稳态短路电流。ft……短路电流作用的假想时间，s，地面变电所向井下馈出开关的继电器保护整定时限为0.5s,ft取0.65S，井下中央变电所馈出开关为瞬时动作，ft取0.25s；C……热稳定系数，见下表（三）高压电缆的电阻和电抗值电缆的阻抗计算可用电导率公式法和查表法两种方法计算1．电导率法计算如下：电阻：SDlRl…………………………《矿山供电》式（4-7-1）；式中：l……电缆长度（米）；D……电导率（铜取53）；S……截面（2毫米）；电抗：lXXl0…………………………《矿井供电》式（4-7-2）；式中：l……电缆长度（千米）；0X……单位长度电抗(0.081)；2．利用电阻率查表方法计算：高压铠装电缆的电阻、电抗值（km/）表截面mm2电压kV1625355070铜铝铜铝铜铝铜铝铜铝6R11.342.2570.8571.4450.6121.030.4290.7220.3060.516X10.0680.0680.0660.0660.0640.0640.0630.0630.0610.06110R11.3132.2120.841.4160.61.0110.420.7080.30.506X10.080.080.080.080.080.080.080.080.080.08截面mm295120150185240电压kV铜铝铜铝铜铝铜铝铜铝6R10.2260.380.1790.3010.1430.2410.1160.1950.0890.15X10.060.060.060.060.060.060.060.060.060.0610R10.2210.3720.1750.2950.140.2360.1140.1910.0880.147X10.080.080.080.080.080.080.080.080.080.08注:电缆线芯温度，对于6kV为65oC通过公式或查表法得出的阻抗值为表12:电缆编号电阻(R)电抗(X)计算方法（四）高压电缆表电缆编号型号及规格额定载流（A）长时载流（A）长度（m）第二章井下高压短路电流计算井下高压短路电流计算方法为两种，一种是采用标么值计算，另一种是采用有名值计算。（一）标么值计算高压短路电流用标么值计算时，首先选定一个基准容量，此基准容量的选择应是“便于计算”，如系统大，取1000MVA，系统小，取100MVA，煤矿一般取100MVA。基准电压一般选取平均电压，平均电压bU比额定电压高5%，然后算出基准电流值。基准容量bS和基准电压bU确定后，基准电流bbbUSI3(1)电力系统各元件的电抗1、电抗器电抗标么值电抗器在电力系统中是用来限制短路电流的，而不是变换能量的，所以有关电抗器的参数一般只给出额定电压NU，额定电流NI和电抗百分数LX%，电抗器电抗标么值公式如下：2*3)100%(bbNNKKUSIUXX……………………………………………（2-1）式中：%KX…………电抗器电抗的百分数；NU……………电抗器额定电压，KV；NI……………电抗器额定电流，KA；bS……………基准容量，MVA；bU……………基准电压，KV。2、线路阻抗标么值2*bbLLUSLRR，2*bbLLUSLXX………………………（2-2，2-3）2*2**LLLXRZ………………………式(2-4)式中：*LR，*LX……………线路电阻和电抗的标么值；LR，LX……………线路每千米电阻和电抗值,Ω；L……………………线路长度，Km；bS，bU……………基准容量和基准电压；*LZ…………………线路阻抗标么值3、系统阻抗标么值系统阻抗的标么值（地面变电所的阻抗标么值）一般由供电局提供，因此井下高压短路电流的计算依据供电局提供的数据，从地面变电站馈出母线算起。如果供电局给出的是系统短路容量，则系统阻抗的标么值计算公式如下：sbSSSX*………………………式(2-5)式中：*SX……………系统阻抗标么值；bS……………基准容量，MVA；sS……………系统短路容量，MVA；短路回路内总阻抗的标么值2*2****)(LLKSkRXXXZ(2)短路电流的计算三相短路电流由下式计算：kbKZII*3………………………………式(2-6)32866.0kkII………………………式(2-7)式中：3KI，2kI…………三相短路电流有效值，两相短路电流有效值，KA；bI………………基准电流，KA；kZ*……………短路回路内总阻抗的标么值；短路点名称设备名称每千米电阻值每千米电抗值电缆长度(km)电阻标么值电抗标么值阻抗标么值之和两相短路电流(A)（二）有名值计算高压短路电流(1)电力系统各元件的电抗1、电抗器电抗值NNKKIUXX3)100%(………………………………式(2-8)式中：%KX…………电抗器电抗的百分数；NU……………电抗器额定电压，KV；NI……………电抗器额定电流，KA。2、线路阻抗值LRRiL，LXXiL………………………（2-9，2-10）22LLLXRZ………………………式(2-11)式中：LR，LX……………线路电阻有名值，电抗有名值，Ω；iR，iX……………线路每千米电阻和电抗值,Ω；L……………………线路长度，Km；LZ…………………线路阻抗值，Ω。3、系统电抗值如果供电局提供的是系统阻抗标么值*SX，那么系统电抗有名值SX的计算如下：**ZXXSS………………………………式(2-12)式中：SX…………系统电抗有名值，Ω；*SX…………系统阻抗标么值；*Z…………基准阻抗,bbSUZ2*，bU、bS为基准电压和基准容量；如果供电局提供的是系统三相短路电流值kI，那么系统阻抗有名值SX的计算如下：SPSSUX2………………………………式(2-13)式中：pU…………线路的平均电压，KV；SS…………系统短路容量，MVA，其计算公式如下：kpSIUS3…………式(2-14)式中：kI…………系统三相短路电流值，KA；(2)短路电流的计算232)(3LLKSpkRXXXUI………………………………式(2-15)32866.0kkII………………………………式(2-16)式中：3KI，2kI…………三相短路电流值，两相短路电流值，KA；pU…………线路平均电压，KV。短路点名称设备名称每千米电阻值每千米电抗值电缆长度(km)电阻值Ω电抗值Ω阻抗值之和Ω两相短路电流(A)第三章高压配电箱的选择一、选择计算及型号的确定高压配电箱的额定电流须大于它的长期工作电流aI，长期工作电流等于其控制端接出的高压电缆的长时载流之和，长时载流的计算过程请查阅第一章。高压配电箱主要技术参数表如下型号额定电压（V）最高工作电压（V）额定电流（A）断流容量（MVA）额定断开电流（A）极限通过电流（A）10S热稳定电流（A）台数峰植有效值二、高压配电箱过流保护装置的整定及校验高压配电箱可以对变压器，高压电动机，高压电缆线路进行保护。对于电磁式和电子式的计算公式有所不同，性能也各异，但其整定计算的原则是一样的。1．变压器保护变压器内部以及低压侧出线端发生的短路故障，是用高压配电箱来切除的，因此它的瞬时过电流继电器整定值必须大于变压器的尖峰负荷电流，而小于其低压侧出线端的最小两相短路电流。具体的整定计算方法如下：(1)电磁式继电器的整定：短路保护：电流整定值：)(4.1~2.1exQeibZIKIKKI………………………………式（3-1-1）或简化成)(4.1~2.1ebxbQeiZIKKIKI式中：ZI……………高压配电箱过电流继电器电流整定值，A；1.2~1.4……可靠系数；bK…………变压器的变压比；QeI…………起动电流最大的一台或几台（同时起动的）电动机的额定起动电流，A；xK…………需用系数，取0.5~1；eI………其余电动机的额定电流之和，A；ebI………变压器高压侧的额定电流，A；iK………电流互感器的变流比。过载保护:过载整定值：iebgKKII………………………………式（3-1-2）式中：K…………可靠系数，取1.2；ebI………变压器高压侧的额定电流，A；iK………电流互感器的变流比。(2)电子式继电器的整定：短路保护：电流整定值：ibexQeZKKIKII………………………………式（3-1-3）或简化成iebxbQeZKIKKII短路整定倍数：geZIIn………………………………式（3-1-4）式中：geI…………高压配电箱装置额定电流，A。bK、QeI、xK、eI、ebIiK……含义同公式(3-1-1)过载保护：过载整定值：iebgKII………………………式（3-1-5）式中：ebI………变压器高压侧的额定电流，A；iK………电流互感器的变流比。(3)灵敏度的校验对于Y/Y接线的变压器，灵敏度按下式校验如果短路电流取的是变压器低压侧母线上的两相短路电流，公式如下5.12ZibSCSIKKIK…………………式（3-1-6）如果短路电流取的是变压器高压侧母线上的两相短路电流，公式如下5.12ZiSCHSIKIK………………………式（3-1-7）式中：SK……………灵敏度系数；2SCI…………变压器低压侧母线上的最小两相短路电流，A；2SCHI………变压器高压侧母线上的最小两相短路电流，A；bK…