一、负荷计算与变压器选择

工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。

1、负荷统计

按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。

表1-1 工作面负荷统计表格式

设备名称 电动机台数 电动机型号 额定功率)(kw 额定电压)(V 额定电流)(A 额定功率因数

ecos 起动功率因数

qcos 额定效率e 启动电流倍数

功 率)(kWPe

加权平均功率因数pjcos

平均功率因数计算公式：

eneeeneneeeepjPPPPPP...cos...coscoscos212211

加权平均效率计算公式：

eneeeneneeeepjPPPPPP......212211

2、负荷计算

1）需用变压器容量bS计算值为：

pjexbPKScos KVA

2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数：

exPPKmax714.0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数：

exPPKmax6.04.0

maxP——最大一台电动机功率，kw。

①适用一般机组工作面 Kx= 0.286 + 0.714×Pmax∑Pe [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-2)]

②适用机械化采煤工作面 Kx= 0.4 + 0.6×Pmax∑Pe [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-3)]

③cosφpj= ∑(Pi×cosφei)∑Pi [煤矿综采连实用电工技术(3-3-3)]

④Kb= Kx×∑Pecosφpj [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-1)]

井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表

井下负荷名称 需用系数xK 平均功率因数cos

综采工作面：

综合机械化工作面（自移支架）

一般机械化工作面（单体支架）

一般机械化工作面（倾斜机采面）

缓倾斜煤层（炮采工作面）

急倾斜工作面（炮采工作面）

掘进工作面：

采用掘进机的

非掘进机的

电机车：

架线式电机车

蓄电池电机车

其它运输设备（如输送机、绞车等）

井底车场：

无主排水设备

有主排水设备 ePP/6.04.0max

ePP/714.0286.0max

75.0~6.0

5.0~4.0

6.0~5.0

5.0

4.0~3.0

65.0~5.0

8.0

5.0

7.0~6.0

85.0~75.0 7.0

7.0~6.0

7.0~6.0

6.0

7.0

7.0~6.0

6.0

9.0

9.0

7.0

7.0

8.0

二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面

长时负荷电流计算方法：pjpjexegUkPIcos3103

eP——高压电缆所带的设备额定功率之和kw；（见变压器负荷统计中的结果）

xk——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结果）

eU——高压电缆额定电压(V) V10000、V6000；

pjcos——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果）

pj——加权平均效率。0.8-0.9

①Ig= ∑Pe×Kx×1033×Ue×cosφpj×ηpj [煤矿综采连使用电工技术(3-5)]

2、电缆截面的选择

选择要求是：

gyIKI

―> 长时最大允许负荷电流应满足： KIIgy，初步筛选出符合条件的电缆

gI——电缆的工作电流计算值，A；

yI——环境温度为Co25时电缆长时允许负荷电流，A；

K——环境温度校正系数。

不同环境温度下的电缆载流量修正系数K

电缆芯线最高允许工作温度Co/

5 10 15 20 25 30 35 40 45

65 1.22 1.17 1.12 1.06 1.0 0.935 0.865 0.791 0.707

3、按经济电流密度选择高压电缆截面

jgjInIAjI——经济电流密度；

n——同时工作电缆的根数。

经济电流密度选择表

年最大利用负荷小时数h/ 经济电流密度2/mmA

1000～3000

3000～5000

5000以上 2.50

2.25

2.00

备注：年最大负荷利用小时数一班作为1000～3000h，两班作业为3000～5000h，三班作业为5000h以上。

经济截面是指按降低电能损耗、降低线路投资、节约有色金属等因素，综合确定的符合总经济利益的导体截面。与经济截面相应的电流密度，叫做经济电流密度。

4、按热稳定校验电缆截面

CtIAfd)3(min

minA——电缆短路时热稳定要求的最小截面，2mm ；

)3(dI——三相最大稳态短路电流，A；

计算方法：

PsdUSI3)3(

sS——变电所母线的短路容量，MVA；一般指地面变电所KV6，KV10和井下中央变电所KV6，KV10母线的短路容量，计算地面高低压短路电流时，以地面变电所KV6，KV10母线为基准。计算井下高低压短路电流时，以井下变电所KV6，KV10母线为基准。

pU——平均电压 , KV；

ft——短路电流作用的假想时间；

C——电缆芯线热稳定系数。

铜芯高压电缆热稳定系数表

额定电压(kV) 电缆中间有接头 电缆中间无接头 3～10 kV 93.4 159

对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

5、按允许电压损失校验高压电缆截面

高压电缆电压损失计算方法：

tan10%2XRUpLUegg

P——高压电缆所带的负荷计算功率kw；

exPKP;

eP——高压电缆带的所有设备额定功率之和，kw；

xK——需用系数，计算和选取方法同前；

tan——电网平均功率因数对应的正切值；1cos1tan2

eU——高压额定电压kV6，kV10；

R，X——所选高压电缆的每公里电阻和电抗kM/；

gL——高压电缆长度km。

注：电压损失正常情况下不得超过7％，故障状态下不超过10％。

①Ig= ∑Pe×Kx×1033×Ue×cosφpj×ηpj [综采技术手册(下p1461)]

②Aj=Ign×Ij [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-7)]

③Amin= Id(3)max×tfC [煤矿供电手册(矿井供电下10-3-8)]

④△Ug%= Kx×∑Pe×LgUe2×10×(Ri + Xitanφ) [煤矿供电手册(矿井供电下10-5-6)]

三、低压电缆选择计算和校验

1、按长时负荷电流初选电缆截面

长时负荷电流的计算方法：

1）向单台或两台电动机供电的电缆，可以取单台或两台电动机的额定电流之和。 eeeeegUPIIcos3103 )(A

gI，eI——分别为通过电缆的电动机工作电流与额定电流；

eP——电动机的额定功率，KW；

eU——电动机的额定电压，V；

e——电动机的额定效率；

ecos——电动机的额定效率因数。

2）向三台及以上电动机供电的电缆长时负荷电流计算方法：

pjpjeexgUPKIcos3103 )(A

xK——需用系数，需用系数计算和选取方法同上；

pj——平均效率，取9.0~8.0pj；

pjcos——平均功率因数，可以取7.0。

3）中途分支干线电缆的工作电流

中途分支干线电缆的工作电流可以分别各段电缆进行计算，各段电缆的工作电流可以参照单台、两台或三台以上电动机工作电流公式进行计算。

2、电缆截面的选择

选择要求是：

gyIKI

gI——电缆的工作电流计算值，A；

yI——环境温度为Co25时电缆长时允许负荷电流，A；

K——环境温度校正系数。

不同环境温度下的电缆载流量修正系数K 电缆芯线最高允许工作温度Co/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45

65 1.22 1.17 1.12 1.06 1.0 0.935 0.865 0.791

0.707

3、按允许电压损失校验电缆截面

变压器二次侧电压损失包括三部分：

（变压器电压损失，干线电缆电压损失，支线电缆电压损失）

电压总损失=变压器电压损失+干线电缆电压损失+支线电缆电压损失

各种电压等级下允许的电压损失

电压等级？（2次侧） 一般情况 个别情况

660V 63V

96V

1140V 117V 174V

3300V 330V 495V

注：各部分电压损失计算方法如下。

变电器电压损失计算

正常负荷时变压器内部电压损失百分数

pjxpjrebbUUSSUsincos%

rU——变电器电阻压降；

xU——变电器电抗压降；

bS——选择变压器时计算的需用容量，KVA；

pjcos——选择变压器时的加权平均功率；

pjpj2cos1sin

eS——选择的变压器额定容量。

变压器电压损失绝对值：

2%ebbUUU V

注：正常运行时电动机的电压降应不低于额定电压的%10~%7。

准确计算低压电缆干线和支线电压损失：

tan10%002XRUpLUe