第五章--煤矿井下供电基本计算.doc

1、第五章 煤矿井下供电基本计算主要内容：采区供电系统的变压器、开关、电缆的选择，井下电网的短路电流计算，井下过流保护装置的整定。教学目标：会选择电缆截面，会选择开关的额定电流、额定电压，会整定和校验开关的过流保护装置；能编写采区供电系统计算说明书。为采区供电系统选择电气设备、配置电缆、整定过流保护装置，是机电技术人员的日常工作之一。正确的计算是完成上述工作的前提。本章采用项目引领的教学方法，通过为采区供电系统配备变压器、开关、电缆，整定过流保护装置，掌握井下供电计算的基本方法。第一节 项目任务一、项目场景某煤矿机电科，机电副矿长兼机电总工程师向机电科各专业组下达矿长会议精神。本矿在东翼新开一上山

2、采区，机电科承担新采区的供电系统设计计算任务。学生以 34 人为一组，模拟机电科专业组，选出组长。每组独立完成项目。教师模拟机电总工程师，向学生讲解采区的巷道布置、基本条件、设备配置情况。学生跟随课程进度，完成相应的项目任务。二、项目任务（1）采区变电所动力变压器的选型计算与台数的确定；（2）绘制采区生产设备布置图，草拟采区供电系统；（3）选择采区高、低压动力电缆；（4）选择采区高低压配电装置；（5）计算短路电流；（6）整定过电流保护装置；（7）画出采区供电系统图（A2 图纸） ，在图中标注电气设备型号、规格，电缆型号、规格，短路电流，过流保护整定值等。其中（2）和（4）项在本教材第四章和第三

3、章中已有叙述，本章不再赘述。三、基本条件序号 技术参数项目 参数 序号 技术参数项目 参数1 沼气等级 高沼 8 采煤工作面个数 12 电源电压等级（kV） 10 9 煤层倾角 83 与中央变电所距离（m） 1200 10 煤层厚度（m） 34 采区走向长度（m） 1600 11 散煤自然安息角 305 采区斜长（m） 600 12 采区掘进工作面个数 26 采煤工作面长度（m） 180 13 年工作天数 3007 工作面采煤方法 综采 14 日工作小时数 14四、生产机械技术参数分组序号 设备名称台数 型号额定功率/kW额定电压/V 备注1 采煤机 1 MGTY200/500-1.1D电牵引

4、采煤机 2002+402+20 11402 刮板输送机 1 SGZ-730/264 2132 11403 转载机 1 SZB-730/75 75 1140采煤工作面4 乳化液泵 2 BRW200/31.5 125 1140 一台工作5 调度绞车 1 JD-11.4 11.4 1140/660 下顺槽6 回柱绞车 1 JH-8 7.5 1140/660 下顺槽7 小水泵 1 5.5 1140/660 下顺槽8 调度绞车 1 JD-11.4 11.4 1140/660 上顺槽9 回柱绞车 1 JH-8 7.5 1140/660 上顺槽10 小水泵 1 5.5 1140/660 上顺槽11采煤工作面

5、可伸缩皮带输送机1 DJS80/40/275(B) 275 1140/660电机在下顺槽口12 上山皮带输送机 1 DTL100/63/75 75 1140/660集中运输 13 上山绞车 1 JTP-1.61.2 110 66014 掘进机 2 EBZ100E 100 1140/66015掘进工作面可伸缩皮带输送机2 DJS65/20/222 222 1140/66016 调度绞车 4 JD-11.4 11.4 1140/660掘进工作面 17 小水泵 2 5.5 1140/660局扇 18 局部扇风机 4 FBD-6.3/30 215 1140/660二台工作第二节 负荷计算当我们为采区供

6、电系统选配开关、变压器和电缆时，首先要计算这些设备所负担的功率和电流，这叫负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器等电气设备和电缆截面的基础。负荷计算要计算的参数有三个：一是负荷的有功计算功率，简称计算功率，用 Pca 表示。它是负荷在运行时实际需要的长时最大有功功率，单位是 kW（千瓦） 。二是负荷的视在计算功率，用 Sca 表示。它是负荷在运行时实际需要的长时最大视在功率,单位是 kVA（千伏安） 。用来选择变压器容量。三是长时工作电流，用 Ica 表示。它是负荷在实际运行时的长时最大工作电流，单位是 A（安） 。用来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

7、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、负荷计算的方法1.一台电动机的负荷计算通常我们能够从铭牌上知道一台电动机的额定功率（PN ）和额定电流（IN） ，则NcacacaIPSP85.0os（5-1）在生产现场常常只知道电动机的额定功率和额定电压，而不知道额定电流。电动机的额定电流可用式 5-2 计算，但有些参数需要查电机手册才能得到，现场计算很不方便。NNUPIcos3 （5-2）式中 PN 电动

8、机额定功率，kW；UN 电动机额定电压，kV。下面介绍迅速估算电动机额定电流的方法，准确性可满足工程计算要求。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。例 5-1 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 1.1540 = 46

9、A2.一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 台电动机，每台电动机的额定功率已知为 PN1、PN2、PN3PNn 。则总额定功率为： NNPP21（5-3）但是这些电动机在生产运行时，一般不会同时工作，同时工作的电动机一般也不会同时满载，因此实际需要的功率 Pca 总小于 PN。 Pca =Kde PN （5-4 ）由 Pca 可计算出 Sca 和 IcaSca =Pca /cos （5-5）NcaNcacaUSPI3os3（5-6）式中

10、： UN 额定电压，kV；Kde用电设备组的需用系数； cos 用电设备组的加权平均功率因数。Kde 和cos 均可由表 5-1 查得。根据工作面的产量、地质状况以及生产工艺选择合适的数值。地质条件好、产量高的工作面 Kde 和 cos 可取较大的值，反之，取较小的值。上述负荷计算方法，称为需用系数法。负荷计算的方法还有利用系数法、二项式法，不再赘述。表 5-1 煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数用电设备组名称 需用系数Kde 功率因数 costan 备注井底车场无主排水泵有主排水泵0.60.70.750.850.70.81.020.75无机组缓倾斜采煤工作面 0.40.6 0.61

11、.33有机组缓倾斜采煤工作面 0.60.75 0.60.71.331.02急倾斜采煤工作面 0.60.65 0.60.7 1.331.02无掘进机煤巷掘进工作面 0.30.4 0.6 1.33采区有掘进机煤巷掘进工作面 0.5 0.60.7 1.331.02井下运输架线式电机车蓄电池电机车输送机和绞车0.40.70.80.60.70.90.90.70.480.481.02例 5-2 一个缓倾斜炮采工作面，供电电压 660V。有 SGB-620/40T 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

12、 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（ Pca、Sca 和Ica） 。解：1）计算总额定功率PN = PN1 + PN2 + PN3 + PNn=540+30+27.5+25.5+211.4+21.2=281.2 kW2）查表 5-1，缓倾斜炮采工作面 Kde 取 0.5，cos 取 0.6。3）计算有功计算功率Pca =Kde PN =0.5281.2=140.6 kW4）计算长时负荷电流 cos3NacaUPI2056073214A5）计

13、算视在功率Sca =Pca/cos=140.6/0.6=234 KVA例 5-3 试计算项目中的综采工作面设备的负荷并选择工作面移动变电站容量。解：项目中的综采工作面设备，除下顺槽可伸缩皮带输送机和上顺槽设备外，均由工作面移动变电站供电。1）计算总额定功率PN = PN1 + PN2 + PN3 + PNn=500+2132+75+125+11.4+7.5+5.5=988.4 kW2）查表 5-1，综采工作面 Kde 取 0.7，cos 取 0.7。3）计算有功计算功率Pca =Kde PN =0.7988.4=692 kW4）计算视在功率Sca =Pca/cos = 692/0.7=988

14、KVA选取一台 KBSG-1000/10/1.2 型矿用隔爆型移动变电站。3.多个用电设备组的负荷计算当一个变压器、开关或一条电缆向两个或两个以上用电设备组供电时，就需要计算这多个用电设备组的总功率和总电流。步骤如下：1）计算各组的 PN2）查表 5-1 选取各组的 Kde、 cos 和 tan3）计算各组的 Pca 和 QcaQca= Pcatan （5-7）4）计算 Pca 和 QcaPca = Pca1 +Pca2 +Pca3 （5-8）Qca = Qca1 +Qca2 +Qca3 （5-9）5）计算 Sca 2cacaQPS（5-10）例 5-4 设一个炮采工作面和一个掘进工作面由一台

15、变压器供电，已知：采煤工作面 Pca1 =140.6 kW， cos1=0.6，tan1=1.33 ；掘进工作面 Pca2 =58 kW，cos2=0.6，tan2=1.33 ；电动机额定电压 660V。试计算变压器的总负荷，并选择变压器的容量。解：炮采工作面 Qca1= Pca1tan1=140.61.33=187 kvar掘进工作面 Qca2= Pca2tan2=581.33=77 kvarPca = Pca1+ Pca2=140.6+58=198.6 kWQca = Qca1+ Qca2 =187+77=264 kvar 302641982.QPScacakVA需选用 KBSG-400/

16、6/0.693 矿用隔爆型干式变压器，其额定容量为 400kVA。二、项目进度要求各专业组应在教师指导下，先画出采区巷道布置图，并标出各生产机械的位置和电动机所在准确地点，选择采区变电所的位置。然后完成掘进工作面移动变电站和集中运输组变压器的选型计算，集中运输组变压器计算时要把备用局部通风机统计在内。变压器选型计算完成后，拟定采区变电所主结线图和工作面配电结线图。采区变电所主结线必须采用单母线分段。正常工作局部通风机要使用专用变压器、专用电缆、专用开关供电。正常工作局部通风机的专用变压器和备用局部通风机的变压器应分配在两段母线上。可在下顺槽口单设一台移动变电站向综采工作面下顺槽可伸缩皮带输送机

17、和上顺槽设备供电，也可用设置在变电所内的集中运输组变压器供电。掘进工作面采用移动变电站供电，移动变电站距掘进机 300500 米，兼顾掘进工作面可伸缩皮带输送机供电。具体要求请参见本教材第四章相关内容。负荷计算结果填入下表：组别 PN /kW Kde cos Pca /kW Qca /kvar Sca/kVA变压器容量备注采煤工作面掘进工作面集中运输和备用局扇其他局扇总计第三节 电缆导线截面计算电缆导线截面的选择是井下供电计算的关键。合适的电缆导线截面，可以使电缆安全运行，可以使电动机电压正常、高效运行，可以使过流保护动作灵敏度校验容易满足要求。通常井下电缆线路导线截面计算的步骤如下：（1）按

18、长时允许电流初选电缆导线截面。（2）给采掘工作面生产机械供电的支线电缆要校验机械强度允许最小截面。长电缆要校验允许电压损失。（3）高压电缆还要校验短路热稳定性，详见本章第四节。一、电缆导线截面的计算方法1.按长时允许电流初选电缆导线截面导线是有电阻的，当电流通过时会发热。温度过高会缩短电缆寿命、烧坏电缆绝缘，造成短路，使电缆报废。长时允许电流是导线能长期通过又不过热的最大电流。为了使导线在正常运行时不超过其长时允许温度，流过导线的长时工作电流不得超过导线的长时允许电流。即 pI ca （5-11）式中 标准环境温度（一般为 25）时导线的长时允许电流（见表 5-2） ；caI导线的最大长时工作

19、电流。例 5-5 试为例 5-2 的采煤工作面选择电缆线路截面。解：在例 5-2 中，已计算出工作面负荷的长时工作电流 Ica=205A。查表 5-2，选取 70mm2 低压矿用橡套电缆，其长时允许电流 Ip=215A，IpIca ，满足要求，初选合格。2.按机械强度允许最小截面校验导线截面电缆在工作面和巷道中敷设，难免会受到外部机械力的作用，截面太小的电缆很容易出现断线、护套破裂、绝缘损坏现象。为避免在拖拽、碰撞等外力作用下断线、破裂，给采掘工作面生产机械供电的支线电缆按长时允许电流初选后，还要校验机械强度允许最小截面。这些电缆的截面应符合表 5-3 的要求。 表 5-2 井下常用电缆在空气

20、中敷设时的长时允许电流 A聚氯乙烯绝缘铠装电缆 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装电缆 矿用橡套电缆1kV 四芯 6kV 三芯 6kV 10kV 低压 高压导线截面mm2铜芯 铝芯 铜芯 铝芯 铜芯 铝芯 铜芯 铝芯 铜芯 铜芯46101625355070951203039527094119149184226260233040547392115141174201567395118148181218251435673901141431681942112603183671632032462851481802142673243721151401662072512883646648511313817321526

21、0320537294121148170205250注：表中长时允许电流是环境温度为 25时的数值，如果环境温度不是 25，则需要修正。实际中，如果环境温度高于 25，可选择大一级的截面。表 5-3 矿用橡套电缆满足机械强度的最小截面（ mm2）用电设备名称 最小截面 用电设备名称 最小截面采煤机组可弯曲输送机一般输送机回柱绞车装岩机35501635102516251625调度绞车局部扇风机煤电钻照明设备4646462.543.按允许电压损失校验导线截面输电线路通过电流时，将产生电压损失 LU。电压损失过大，会造成电动机电压过低，电动机起动困难、工作电流增大、甚至会因电流过载烧坏电动机。因此，按

22、长时允许电流初选的长电缆，还要校验允许电压损失。1）线路电压损失的计算所谓电压损失是指输电线路始、末两端电压的算术差值。三相线路的线电压损失为 sinco3LLaLXRIU（5-12）式中 线路的线电压损失，V ；caI线路的长时工作电流，A ；线路所带负载的功率因数角；LXR、线路每相电阻、电抗， 。式 5-12 用功率表示时则为NLcacLUXQRP （5-13 ）式中 ca、 线路所带负荷的有功计算功率，kW；无功计算功率，kvar；电网的额定电压，kV。在式 5-12 和式 5-13 中， caI、 caQP、cos 、sin 都在负荷计算时得到，需要计算的是LXR、。可用下式计算：

23、AL（5-14）式中：L 电缆的长度，m；A 电缆导线截面，mm2；电缆导线的电导率，m/mm2；橡胶电缆取 43.5，塑料电缆取 48.6，铝芯电缆取 28.8。LX可用下式计算： x0（5-15 ）式中：L 电缆的长度，km；0线路每千米电抗， 0x和线路结构、电压等级有关，电缆线路取 0.060.08/km，架空线路取 0.30.4 /km，高压线路取较大的值。因为电缆线路的电抗很小（0.060.08 /km） ，通常情况下可忽略，式 5-12 和式 5-13 可简化为 NcacaLUALPIUos3（5-16）例 5-6 设例 5-5 中电缆长度为 400m，试计算其电压损失。解：从例

24、 5-2 和例 5-5 中已知 Ica 为 205A，cos = 0.6，Pca =140.6 kW，电缆截面为70mm2，代入式 5-15 可得： 9.275.437062.1cos3ALIUaV或： 926054371.PNcaLV表 5-4 电网额定电压与线路允许电压损失的对照表2）线路允许电压损失井下变压器的二次侧额定电压为 1.05UN，电动机的允许最低电压为 0.95UN ，因此，变压器和线路的电压损失之和不能超过 10%UN 。考虑到井下变压器的电压损失通常不超过5%UN，则如果从变压器出口处到电动机的线路电压损失不超过 5%UN，即可满足电动机运行的要求。为计算简便起见，规定从

25、变压器副边出口处到用电设备（电动机、变压器）的线路允许电压损失 LpU=5%UN。表 5-4 为电网额定电压与线路允许电压损失的对照表。例 5-7 采区上山绞车 PN =110 kW，UN =660 V，从采区变电所到绞车房的电缆长 400m，试选取电缆截面。解：1）按长时允许电流初选截面Ica=IN =1.15110=126.5A查表 5-2 选取 35mm2 矿用橡套电缆，其长时允许电流 Ip 为 138A。Ip IN 满足要求，初选合格。2）校验电压损失代入式 5-15 843605431UALPNcaV查表 5-4 可知 Lp=33V， LU p 不合格。增大截面为 50mm27306

26、5401APNcaLVU p校验合格。例 5-8 某采区供电系统局部如图 5-1 所示，试选择电缆 L1 和 L2 的型号与截面。解：1）选择电缆型号选择 MYP-0.38/0.66 型矿用橡套电缆。2）计算 L1 的截面L1 的负荷是一台电动机，长时工作电流为：Ica=IN =1.15PN=1.1575=86A查表 5-2，选取 25mm2，长时允许电流为113A，IpIN 满足要求，初选合格。L1 电缆的电压损失为： 4860543271UALPNcaV3）计算 L2 的截面电网额定电压UN/kV线路允许电压损失ULP/V0.127 60.38 190.66 331.14 576 3001

27、0 500T KBSG-40 /10/.693 L2 L1 图 5-1 例 5-8电 路图 5kW 75kW 40m 80m 30kW L2 的负荷是多台电动机。因台数较少，故取 Kde= 0.8。长时工作电流为1607.0732.18cos3NdecaUPKIA选取 50mm2。长时允许电流为 173A，IpIca 满足要求，初选合格。L2 电缆的电压损失为 63504516822 .ALPKNdecaL V从变压器到电动机的总电压损失为 63821.ULLV p不合格，把 L2 的截面增大到 70mm2，重新计算电压损失。25604371822 APKNdecaLV总电压损失为 5821U

28、LLV p，合格。例 5-9 炮采工作面运输巷配电接线图如下，试选择各段电缆的截面。当从变压器到电动机有多段电缆时，可采用单位长度等电压损失法计算。此方法只适用于电缆。20m 60V 工 作 面 配 电 点 40kW 127V 40kW 40kW 40kW 30kW 7.5kW 1.2kW 10m 90m 80m 70m L1 L2 L3 L4 L5 图 5-2 例 5-9电 路 解：1）求电缆总长度 4078902Lm2）计算单位长度允许电压损失 615403.UuPpV/m3）计算各段电缆的截面L1 段67016543201 uUPKApNde ）（mm2选取 70mm2，IP=215A。

29、校验长时允许电流 736.0732.198cos3NdecaIAIPIca，合格。L2 段 5620165437702 .uUPKApNde ）（mm2选取 70 mm2，IP=215A。校验长时允许电流 26.0732.18cos3NdecaIAIPIca，合格。L3 段 94706154322703 .uUPKApNde ）（mm2选取 50 mm2，IP=173A。校验长时允许电流 26.0732.18cos3NdecaIAIPIca，合格L4 段： 2350615437804 .uUPKApNde ）（mm2选取 35 mm2，IP=138A。校验长时允许电流 926.0732.18c

30、os3NdecaIAIPIca，合格L5 段： 520615435 .uUPKApNde mm2选取 25 mm2，IP=113A。校验长时允许电流Ica = IN =1.15PN=46AIPIca，合格例 5-10 某采区变电所向综采工作面移动变电站供电的高压电缆长 1100m，移动变电站型号为 KBSGZY-1000/6/1.14，该电缆允许电压损失为 1%UN，试选电缆型号和截面。解：1）选取电缆型号可选 MYPTJ-3.6/6 型电缆。2）按长时允许电流初选截面移动变电站的额定电流为 96732.101NUSIA查表 5-2，选 25mm2，Ip=121AI1N，初选合格。3）校验电压

31、损失 1865.4320710cosNacLUALSPUV p不合格，把 L2 的截面增大到 70mm2，重新计算电压损失。596.435017cosNacLALSPVU p合格。注：从地面主变压器到工作面移动变电站的电缆分三段，地面井下中央变电所采区变电所移动变电站，总电压损失正常时不得超过 5%UN，故障时不得超过7%UN。故该例题中采区变电所到移动变电站的电缆允许电压损失规定为 1%UN。二、变电所电压管理电压是衡量电能质量的主要指标。供电系统在运行中，送到用电设备的实际电压与额定电压总有一些偏差，此偏差值称为电压偏移。如果电压偏移超过允许的范围，电气设备的运行状态将显著恶化，甚至损坏电

32、气设备。例如交流电动机电压过低时，电动机转矩急剧下降，起动困难，电流增大，运行温度升高，加速绝缘的老化，甚至烧毁电动机；电压过高时，会造成电动机空载电流和铁损的增大，温度升高，过高的电压甚至会造成绝缘击穿，引起短路。一般电动机和照明灯的允许电压偏移为其额定电压的5%。煤矿井下常见电压问题是靠近变压器的地方电压过高，可达额定电压的 1.1 倍以上；离变压器远的地方电压过低，可低于 0.9 倍的额定电压。当变压器出口处的电压偏高时，可通过电力变压器的调压分接头来调节，矿用隔爆干式变压器的调压分接头有+5%、0、-5%三个等级，当高压侧输入电压比额定电压高 5%时，调压分接头置于+5%位置，依此类推

33、。调节原则是当变压器在正常负载下运行时出口处的电压等于或略高于电网额定电压。当输电线路远端的电压偏低时，可以通过增大线路导线截面、增加电缆根数或使用移动变电站供电来解决。三、项目进度要求学生在教师指导下，计算采区供电系统中各条电缆的长度、选择型号。电缆长度计算可参考图 2-4 采区巷道布置图，根据电缆所经的巷道长度确定电缆长度。橡胶电缆的实际长度是电缆所经巷道长度的 1.1 倍，塑料铠装电缆的实际长度是电缆所经巷道长度的 1.05 倍。选取采煤机电缆、上山绞车电缆、移动变电站高压电缆、多段长电缆等不同类型的电缆进行截面计算。要求能熟练计算电缆截面。计算结果填入下表：电缆编号 电缆型号 长度/m

34、 Ip/A 截面/mm2 LU/V 备注第四节 井下电网短路电流计算一、短路电力系统在运行中难免发生各种故障，而使系统的正常运行遭到破坏。根据运行经验，最为常见而且危害最大的故障是短路。短路是指供电系统中不同电位的导体在电气上被短接。1.短路的种类在三相系统中，短路的基本类型有：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路和单相接地短路等。在煤矿井下供电系统中，由于电网中性点不接地，故没有单相短路和单相接地短路。常见的短路是三相短路和两相短路。2.造成短路的原因煤矿井下电网短路故障的主要原因如下：（1）电气设备年久失修，绝缘自然老化； （2）绝缘材料表面污秽、受潮，使绝缘能力下降；（3）绝缘受到

35、机械性损伤，如撞击、拖拽、过度弯曲等，导致绝缘损坏；（4）带负荷拉合隔离开关，造成弧光短路；分断真空开关时引起操作过电压，击穿绝缘。3.短路的危害（1）损坏电气设备。短路电流可达正常工作电流的几倍甚至几十倍，短路电流产生的电动力效应和热效应，会使故障设备及短路回路中的其它设备遭到破坏。（2）短路点的电弧、火花和高温会引爆瓦斯和煤尘、引发火灾。（3）造成停电事故。短路时，电力系统的保护装置动作，使开关跳闸，造成停电。越靠近电源，停电范围越大，造成的经济损失也越严重。4.计算短路电流的目的和任务为了使电力系统可靠、安全地运行，将短路带来的损失和影响限制在最小范围，必须准确地进行短路电流计算，以解决

36、下列技术问题：（1）校验电气设备的分断能力和动、热稳定性。选择电气设备时，需要计算出可能通过电气设备的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以检验电气设备的分断能力及耐受能力。三相短路电流最大，造成的危害最严重，用于校验电气设备的分断能力和动、热稳定性。（2）校验继电保护的灵敏度。整定继电保护装置时，需要校验继电保护装置动作的灵敏度是否符合要求，以保证继电保护装置在发生短路时能可靠跳闸。继电保护装置保护范围内的最小两相短路电流用于校验过流保护的灵敏度。5.预防和减少短路的措施（1）搬迁电气设备时要停电，拖拽、搬运电气设备和电缆时用力要适当。放置电气设备的场所，顶板、底板和槽帮要稳定，无淋水

37、，无积水，通风良好。（2）及时清理电气设备上的灰尘和露水，保持设备内外整洁。在灰尘多和潮湿的地方，可使用硅脂、硅油涂抹绝缘表面。（3）加强设备维护与检查，定期进行绝缘试验，及时发现绝缘缺陷，预防绝缘老化引起的短路。按照煤矿安全规程的规定，高压电缆的泄漏电流和耐压试验每年一次，主要电气设备的绝缘检查，每半年不少于一次，固定敷设电缆的绝缘和外部检查每季度一次，橡套电缆的绝缘检查每月一次，新设备在投入运行前都要做绝缘电阻的检测。（4）要按煤矿安全规程的规定敷设电缆，电缆的架设要稳固、可靠，受力时有一定的缓冲。（5）严格执行变电所停送电操作规程和检修规程，严禁无电工作业资格的人擅自操作电气设备。（6）

38、由地面引入井下的电力线路、通信线路、金属管道、铁轨等必须在下井前设置防雷电措施。二、短路电流的波形周 期 分 量 Ism 0.1 is -Ism t 0 图 5-3 短 路 电 流 波 形 图 0.15 im im 全 电 流 非 周 期 分 量 在短路发生后的 0.2 秒时间内，短路电流不是正弦波。图 5-3 是高压电网短路电流的波形图。从图 5-3 可看出，短路电流是由周期分量和非周期分量组成的。周期分量是正弦波，非周期分量是指数曲线，非周期分量在 0.150.2s 后衰减到零。短路电流在 0.01s 时出现最大值，叫做冲击电流，用 iim 表示。冲击电流可达周期分量有效值的 1.842.

39、55 倍，对电气设备的破坏作用很大。计算短路电流主要是计算周期分量有效值 Is。井下电网计算短路电流常用有名值法和查表法。三、有名值法计算短路电流有名值法又称绝对值法。井下低压电网短路电流的计算多采用有名值法。（一）短路点距离变压器较远时井下低压电网短路时，如果短路点距离变压器较远，影响短路电流大小的主要是变压器和低压电缆线路的阻抗，可以忽略高压线路和电源的阻抗。图 5-4 是低压电网两相短路和三相短路示意图和等效电路图。图中 RT、XT、RL、XL 分别表示变压器和线路的电阻、电抗， 32NU、是两相短路和三相短路时一相的电压。从图 5-4 可以看出，只要求出短路回路的总阻抗，就可用欧姆定律

40、计算短路电流。短路电流计算步骤如下：1.计算短路回路各阻抗元件的阻抗1）变压器的电阻和电抗变压器的阻抗NzTSU%uZ20（5-17）式中 变压器每相的阻抗，；uz变压器阻抗电压百分值；NU2变压器二次额定电压，kV ；S变压器的额定容量，kVA。变压器的电阻 2NTSPR（5-18）式中 变压器每相的电阻，；NP变压器的额定短路损耗，W 。表 5-5 KBSG 矿用隔爆变压器和 KBSGZY 隔爆移动变电站技术参数表额定电压副边额定电压 693V副边额定电压（400V）/1200V型 号 额定容量 /kV高压/k低压/kV联结组标号额定短路损阻抗电压/%电阻RT/电抗XT/电阻RT/电抗XT

41、/A V 耗/WKBSG100/6 100 920 4 0.04420.187 （0.0147）（0.0623）KBSG160/6 160 13004 0.02440.118 （0.00813）（0.0392）KBSG200/6 200 15504 0.01860.0942 （0.00620）（0.0314）KBSG250/6 2500.693 (0.4)Yy0 (d11)18004 0.01380.0756（0.00461）（0.0252）KBSG315/6 315 21504 0.01040.06010.0312 0.180KBSG400/6 400 26004 0.007800.0474

42、0.0234 0.142KBSG500/6 500 31004 0.005960.03800.0179 0.114KBSG630/6 63061.2 (0.693)Yy0 (d11)36804 0.004450.03020.0134 0.0905KBSG100/10100 10504 0.05040.185 （0.0168）（0.0618）KBSG160/10160 15004 0.02810.117 （0.00938）（0.0389）KBSG200/10200 18004 0.02160.0936（0.00720）（0.0312）KBSG250/102500.693 (0.4)Yy0 (d1

43、1)21004 0.01610.0751（0.00538）（0.0250）KBSG315/10315 25004 0.01210.05980.0363 0.179KBSG400/10400 30004 0.009000.04720.0270 0.141KBSG500/10500 35004 0.006720.03780.0202 0.113KBSG630/10630101.2 (0.693)Yy0 (d11)41004 0.004960.03010.0149 0.09023.3KV 1200VKBSG800/6 800 45004 0.0837 0.589 0.0101 0.0713KBSG1

44、000/6100054004 0.0643 0.472 0.00778 0.0571KBSG1250/6125063.45 (1.2)Yyn0 (Yy0) 65004 0.0495 0.378 0.00599 0.0457KBSG800/10800 51004 0.0949 0.588 0.0115 0.0711KBSG1000/10100061004.5 0.0726 0.531 0.00878 0.0642KBSG1250/10125074004.5 0.0564 0.425 0.00682 0.0514KBSGZY-1600/10160085005 0.0395 0.370 0.0047

45、8 0.0448KBSGZY-2000/1020003.45 (1.2)Yyn0 (Yy0)97005 0.0289 0.296 0.00349 0.0358KBSGZY-2500/102500108005.5 0.0206 0.261 KBSGZY-3150/103150128005.5 0.0154 0.207 KBSGZY-4000/104000103.45Yyn0 (Dyn11) 150006 0.0112 0.178 注：（1）表中 KBSG 干式变压器的技术参数，可与 KBSGZY 移动变电站通用。（2）括号内的数值适用于副边额定电压为 400V 的变压器。变压器电抗 2TTRZX

46、（5-19 ）式中 变压器每相的电抗， 。表 5-5 是 KBSG 矿用隔爆变压器和 KBSGZY 隔爆移动变电站技术参数表，可供计算时使用。2）输电线路的阻抗输电线路的电阻和电抗计算在本章第三节已有叙述，参见式 5-14 和式 5-15，这里不再赘述。2.短路回路一相总阻抗的计算2201)X().RZLTLT、（ 5-20）式中 0.01短路电弧等效电阻。3.计算短路电流两相短路电流计算 ZUI2Ns）（5-21）式中 变压器副边额定电压， V；）（ 2sI两相短路电流，A。三相短路电流计算 ）（）（ 22315sNsI.ZUI（5-22）例 5-10 给上山绞车供电的变压器为 KBSG-3

47、15/10/0.693，电缆长 460m，截面为 50mm2，试计算绞车房的两相短路电流。解：1）查表得 KBSG-315/10/0.693 型变压器的电阻和电抗为：RT=0.0121，XT=0.0598。2）计算线路的电阻和电抗线路的电阻和电抗为： 2105436.ALRXL1=0.070.46=0.0322 3）计算短路回路的总阻抗： 2201)X().RZLTLT、 20359820 ). 51.4）计算短路电流 130256912.ZUINs）（A例 5-11 某采区变电所向工作面供电简图如图 5-5 所示，试计算 S1、S2 点的短路电流。解：1） 查表 5-5 得 KBSG-400

48、/10/0.693 型变压器的电阻和电抗为RT=0.0090XT=0.04722）计算线路的电阻和电抗：线路 L1 的电阻和电抗为：T KBSG-40/10/.693 S2 S1 MYP-370+125-40m MYP-325+116-80m L2 L1 图 5-5 例 5-1电 路 073654281.ALR07XL线路 L2 的电阻和电抗为： 1354702.ARL28X3）画出等效电路如图 5-6 所示4）计算 S1 点短路回路的总阻抗 212110)X().RZLTLT 、 2085604737609 ). = 0.2385）计算 S2 点短路回路的总阻抗 22201)X().RZLTLT、 0847309.