煤礦總工程師技術(shù)手冊(cè)(V1)

1、煤礦總工程師技術(shù)手冊(cè)2009 05 16 第9篇 礦井供電、排水、壓風(fēng)目 錄1礦井供電11.1礦井供電標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范11.1.1煤礦供電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)11.1.2電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)11.1.3無功相關(guān)規(guī)范11.2礦井供電技術(shù)11.2.1礦井供電結(jié)線方式11.2.1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本方式11.2.1.2礦井變電所常用接線方式31.2.2礦井電網(wǎng)中性點(diǎn)接線方式81.2.2.1中性點(diǎn)不接地方式81.2.2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圖接地方式101.2.2.3中性點(diǎn)直接接地方式111.2.3負(fù)荷計(jì)算121.2.3.1負(fù)荷曲線121.2.3.2負(fù)荷估算的方法141.2.3.3負(fù)荷計(jì)算的方法291.2.3.4礦井負(fù)荷的確

2、定及主變?nèi)萘康倪x擇341.2.3.5無功補(bǔ)償容量計(jì)算361.2.4短路計(jì)算381.2.4.1短路電流的基本概念381.2.4.2短路電流的暫態(tài)過程391.2.4.3無限大容量電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算491.2.4.4有限大容量電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算611.2.4.5大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響641.2.4.6不對(duì)稱短路電流計(jì)算671.2.4.7短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)801.2.5高壓電器設(shè)備選擇原則821.2.5.1概述821.2.5.2母線的選擇971.2.5.3母線支柱絕緣子及穿墻套管選擇1091.2.5.4高壓開關(guān)設(shè)備的選擇1141.2.5.5限流電抗器的選擇1191.2.5.6電流互

3、感器的選擇1231.2.5.7電力架空線路與電力電纜截面的選擇1341.2.5.8變壓器的選擇1451.2.6低壓設(shè)備選擇原則1491.2.6.1刀開關(guān)、熔斷器與低壓斷路器的選擇1521.2.6.2接觸器、磁力起動(dòng)器及熱繼電器的選擇1631.3礦井地面供電1651.3.1礦井地面供電系統(tǒng)1651.3.1.1供電電壓的選擇1661.3.1.2電力負(fù)荷分級(jí)及對(duì)供電的要求1671.3.1.3電力負(fù)荷對(duì)供電的基本要求1691.3.1.4礦井地面變電所1701.3.2地面供電設(shè)備1711.3.2.1開關(guān)設(shè)備1711.3.2.2電力變壓器1791.3.2.3導(dǎo)線1811.3.2.4互感器1821.3.3繼

4、電保護(hù)1851.3.3.1繼電保護(hù)運(yùn)行設(shè)置的基本原則1851.3.3.235kV、110kV礦區(qū)主變保護(hù)1881.3.3.33-10kV配電變壓器保護(hù)1931.3.3.46kV線路保護(hù)1961.3.3.56kV電力電容器保護(hù)2021.3.3.66k母線與聯(lián)絡(luò)開關(guān)保護(hù)2071.3.3.7高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)2091.3.4自動(dòng)裝置（重和閘和備用電源自動(dòng)投入）2141.3.4.1自動(dòng)重合閘在電力系統(tǒng)中的作用2141.3.4.2對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求2161.3.4.3自動(dòng)重合閘的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)符合以下要求：2161.3.4.4110kV及以下雙側(cè)電源線路的自動(dòng)重合閘裝置，按下列規(guī)定裝設(shè)：2161.3.4

5、.5雙側(cè)電源送電線路置合閘的方式及選擇原則2171.3.4.6備用電源自動(dòng)投入2191.3.5無功補(bǔ)償與諧波治理設(shè)備2211.3.5.1無功補(bǔ)償介紹2211.3.5.2并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率的原理2221.3.5.3靜止無功補(bǔ)償裝置2241.3.5.4諧波的危害介紹2311.3.5.5LC濾波器2311.3.5.6有源濾波器（APF）濾波2331.3.5.7混合諧波濾波器（AHF+PHF）濾波2351.3.6過電壓及其保護(hù)（大氣過電壓、操作過電壓、內(nèi)部過電壓）2351.3.6.1外部過電壓2361.3.6.2內(nèi)部過電壓2371.3.6.3過電壓的抑制2391.3.7變電所與線路的防雷2401.

6、3.7.1輸電線路防雷2401.3.7.2變配電所防雷2431.4礦井井下供電2461.4.1井下供電系統(tǒng)2461.4.2防爆電器選擇2571.4.3井下供電設(shè)備2611.4.3.1礦用變壓器2611.4.3.2礦用隔爆型高壓配電箱2641.4.3.3礦用低壓配電開關(guān)2691.4.3.4礦用隔爆型移動(dòng)變電站2751.4.3.5礦用電纜2831.4.4繼電保護(hù)2901.4.4.1井下漏電保護(hù)2901.4.4.2礦井過流保護(hù)3091.4.4.3井下監(jiān)視線保護(hù)3341.4.5保護(hù)接地3381.4.6雜散電流的危害與防治3441.4.6.1雜散電流的概念3441.4.6.2雜散電流的危害3451.4.

7、6.3與煤礦雜散電流防治相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)3501.4.6.4雜散電流的防治措施3501.4.6.5雜散電流的監(jiān)測(cè)3521.4.6.6雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3601.4.7靜電的危害及預(yù)防3601 礦井供電1.1 礦井供電標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范1.1.1 煤礦供電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1煤炭安全規(guī)程電氣部分（2006）1.1.2 電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1電力系統(tǒng)頻率允許偏差 （GB/T 159451995）2電壓波動(dòng)和閃變 （GB 1232690）3公用電網(wǎng)諧波（GB/T 1454993）4供電電壓允許偏差（GB 1232590）5三相電壓允許不平衡度（GB/T 155431995）6暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓（GB/T 18481200

8、1）1.1.3 無功相關(guān)規(guī)范1國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則（國(guó)家電網(wǎng)生2004435號(hào)）2電力系統(tǒng)電壓和無功電力管理?xiàng)l例（能源電198818號(hào)）3電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則（SD325-89）3631.2 礦井供電技術(shù)1.2.1 礦井供電結(jié)線方式供電系統(tǒng)結(jié)線是指由各種電氣設(shè)備及其連接線構(gòu)成的電路，其功能是匯集和分配電能。結(jié)線中的母線又稱匯流排，它實(shí)質(zhì)上是電源線路或變壓器與多個(gè)用戶饋出線的連接處，表現(xiàn)為電路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，起集中和分配電熊的作用。電力系統(tǒng)長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐表明，認(rèn)識(shí)和掌握以下幾種基本供電系統(tǒng)的結(jié)線方式是十分重要的。1.2.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本方式放射式、干線式和環(huán)

9、狀式是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的幾種基本方式。1放射式1）單回放射式。如圖911所示為單回放射式結(jié)線，它適于向三級(jí)或二級(jí)小負(fù)荷或某些專用設(shè)備供電。這種結(jié)線方式的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便。缺點(diǎn)是：使用的開關(guān)、線路多，供電可靠性較差。圖911 放射式結(jié)線a單電源單回路；b單電源雙回路；c雙電源雙回路2）雙回路放射式。根據(jù)所含電源數(shù)目，雙回路放射式又分為單電源雙回路和雙電源雙回路兩種。單電源雙回路放射式結(jié)線方式如圖911b所示。在這種方式中，從一段母線上并列引出兩回線路，且每回均由單獨(dú)的開關(guān)控制。這種結(jié)線適用二級(jí)負(fù)荷。例如在由一路電源供電的采區(qū)變電所中，它的兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)采用分段母線。正常情況下分列運(yùn)行

10、，當(dāng)一臺(tái)變壓器維修或出現(xiàn)故障時(shí)，接通母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由另一臺(tái)保證采區(qū)的重要負(fù)荷供電，或維持必要的生產(chǎn)設(shè)備供電。雙電源雙回路放射式結(jié)線方式如圖911所示。在這種方式中，從兩段母線上各引出一回線路對(duì)用戶供電。與單回路放射式相比，由于雙回路放射式具有兩個(gè)獨(dú)立可控的回路，故其可靠性較高。此外，這種結(jié)線與單回路放射式相比有較好的靈活性，它既可采用雙回路同時(shí)運(yùn)行的方式，使線路上的功率、電壓損失減小又可采用一回工作另一回備用的運(yùn)行方式，使兩回互為備用。這種結(jié)線方式適用于具有較大容量或一級(jí)負(fù)荷的供電點(diǎn)，如圖911中的主要通風(fēng)機(jī)。由于該方式具有兩回電源，故較前述兩種方式在可靠性上有了進(jìn)一步的提高，即當(dāng)任何一回線路

11、或電源發(fā)生故障時(shí)，供電均不會(huì)中斷。至于在負(fù)荷側(cè)結(jié)線中的進(jìn)線與母線分段開關(guān)是采用斷路器，還是隔離開關(guān)，要根據(jù)用戶點(diǎn)負(fù)荷出線數(shù)量及性質(zhì)而定。比如在圖911c中，由于主要通風(fēng)機(jī)不屬于瞬時(shí)不能停電的礦山電力設(shè)備，故其配電母線可采用隔離開關(guān)分段，進(jìn)線開關(guān)為斷路器。在一回線路發(fā)生故障時(shí)，能使其兩側(cè)開關(guān)均自動(dòng)切斷，投入母線分段隔離開關(guān)，由另一側(cè)電源線路繼續(xù)供電。2干線式干線式結(jié)線分直接連接圖912 a與貫穿連接圖912 b 兩種。圖912干線式結(jié)線a 直接聯(lián)接式；b貫穿聯(lián)接式直接連接的結(jié)線方式是從一路高壓配電干線上直接引出分支線向用戶供電，其分支線一般不超過5個(gè)，且配電變壓器容量不宜超過3000kV

12、3;A。它一般適用于架空線上對(duì)三級(jí)負(fù)荷分散用戶配電，也適用于井下電纜線路對(duì)多臺(tái)工作面巷道輸送機(jī)的供電。與放射式結(jié)線相比，直接連接干線式具有回路少、能使高壓配電裝置數(shù)量減少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。但是，當(dāng)公用的干線發(fā)生故障時(shí)，全部干線上的負(fù)荷供電均中斷，故其可靠性差。貫穿連接式結(jié)線方式的各用戶變電所呈串接形式。由于在連接各用戶干線的進(jìn)出兩端均采用了隔離開關(guān)，故有可能減少因一段干線故障而引起的停電范圍。3環(huán)狀式環(huán)狀式結(jié)線方式如圖913 所示，線路將電能從兩段母線或同一電源引出，經(jīng)過不同路徑，由不同方向和地點(diǎn)，引入礦山地面變電所或某負(fù)荷點(diǎn)。此種結(jié)線方式適用于電源對(duì)礦區(qū)用戶的相對(duì)位置居中或較遠(yuǎn)，而用戶間距較近

13、，且負(fù)荷相差不很懸殊的供電情況。特別是適用于當(dāng)初期建設(shè)的送電線路和變電所容量不足時(shí)，需在其他位置新建變電所的情況。圖913環(huán)狀式結(jié)線1.2.1.2 礦井變電所常用接線方式礦井變電所主結(jié)線分橋式、單母線、雙母線、線路變壓器組4種，下面扼要介紹前兩種。1橋式結(jié)線對(duì)具有兩回電源進(jìn)線、斷路器和隔離開關(guān)組成的、橫連跨接的“橋”，將兩個(gè)“線路變壓器組”高壓側(cè)連接起來的結(jié)線方式?！皹颉鄙系臄嗦菲鞣Q為“橋開關(guān)”。根據(jù)跨接橋橫連位置的不同，橋式結(jié)線可分為“內(nèi)橋式”、“外橋式”和“全橋式”三類。兩臺(tái)變壓器的變電所，可采用橋式結(jié)線。1）外橋結(jié)線外橋結(jié)線方式如圖914 a所示，跨接橋連接在變壓器斷路器QF1和QF2的

14、外側(cè)線路，進(jìn)線回路只裝隔離開關(guān)。這種結(jié)線對(duì)變壓器的切換操作是方便的，只需用斷路器(QF1與QP2)自動(dòng)進(jìn)行即可，但電源進(jìn)線回路的切換操作卻不方便。例如當(dāng)電源線路WL1故障或檢修操作WL1的隔離開關(guān)時(shí)，需在斷路器QFl及QF3斷開后方能進(jìn)行。外橋結(jié)線的適用范圍是：（1）供電線路較短，線路切換少的變電所；（2）由于某種原因（如負(fù)荷變化）要經(jīng)常切換變壓器的變電所；（3）有穩(wěn)定穿越功率的變電所；（4）出去環(huán)網(wǎng)中的變電所；（5）向一、二級(jí)負(fù)荷供電的情況。2）內(nèi)橋結(jié)線。內(nèi)橋結(jié)線方式如圖914 b所示，跨接橋連在變壓器斷路器(QF1和QF2)的靠變壓器側(cè)變壓器電源端僅裝隔離開關(guān)。這種結(jié)線方式無疑可提高電源線

15、路運(yùn)行的可靠性和倒閘操作的靈活性與方便性。圖914橋式結(jié)線a外橋結(jié)線；b內(nèi)橋結(jié)線；c全橋結(jié)線內(nèi)橋結(jié)線適用的范圍是：（1）電源線路校長(zhǎng)(線路故障概率較大)的變電所；（2）不需經(jīng)常切換變壓器且負(fù)荷穩(wěn)定的變電所；（3）沒有穿越功率的變電所；（4）處于電網(wǎng)終端的變電所；（5）向一、二級(jí)負(fù)荷供電的情況。3）全橋結(jié)線由前述可知，在內(nèi)橋結(jié)線中，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，線路將短時(shí)停止工作；而在外橋結(jié)線中，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，變壓器將短時(shí)停止工作。兩種情況下，不能避免用操作客量較小的隔離開關(guān)切斷空載電路。為了克服上述缺點(diǎn)，在內(nèi)橋結(jié)線的基礎(chǔ)上，再增加兩個(gè)變壓器斷路器，組成具有5個(gè)斷路器的全橋結(jié)線，如圖914 c所示。一

16、般對(duì)于電壓在35kV、容量在7500kV·A以上，或電壓為110kV、容量在31500kV·A以上的兩臺(tái)(三臺(tái)等)變壓器可采用全橋結(jié)線。全橋結(jié)線操作方便、運(yùn)行靈活，但它會(huì)使占地面積加大，投資增加。4）方案選擇。在具體應(yīng)用上述各種結(jié)線方式時(shí)，應(yīng)就技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合比較，從中選取合理的主結(jié)線系統(tǒng)。一般，礦山地面變電所均有兩路電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器，變壓器原方電壓為35110kV，副方為610Kv(目前多為6Kv)。按其所在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分，有雙回高壓網(wǎng)上的中途和終端變電所、環(huán)網(wǎng)上的變電所、單回開式網(wǎng)上的終端變電所等類型。下面結(jié)合這幾種類型，簡(jiǎn)要說明方案的選擇。 （1）對(duì)于雙回高

17、壓電網(wǎng)上的中途變電所，一般可選用如圖915 所示的單母線分段結(jié)線方案。因?yàn)閷?duì)此類變電所通常有兩點(diǎn)要求，其一是既保證本變電所的可靠性又保證后續(xù)變電所的可靠性；其二是它要兼起開、閉變電所的作用。所以，若按該圖結(jié)線，則在任一段線路故障時(shí)，均可使其余三段線路按并串聯(lián)方式正常運(yùn)行，并使線路阻抗比一回線路全部跳閘時(shí)要小，即所形成的雙回路貫穿式結(jié)線，可較好地保持后續(xù)變電所的電壓質(zhì)量。對(duì)于特大型變電所，當(dāng)變壓器臺(tái)數(shù)較多時(shí)，可采用雙母線結(jié)線。圖915雙回路高壓電網(wǎng)上的中間變電所（2）對(duì)于雙回高壓電網(wǎng)上的終端變電所，可采用內(nèi)橋（電源線路較長(zhǎng)，需經(jīng)常操作時(shí)）或外橋結(jié)線（變電所負(fù)荷變化較大，需經(jīng)常切換電源變壓器時(shí)）。

18、若變電所內(nèi)有3臺(tái)變壓器，可采用擴(kuò)大內(nèi)(外)橋結(jié)線。（3）對(duì)于環(huán)形電網(wǎng)上的變電所，為了減少環(huán)形電網(wǎng)的解環(huán)次數(shù)，且盡量減少環(huán)內(nèi)斷路器的數(shù)目，以采用外橋結(jié)線為宜。當(dāng)變電所內(nèi)有三臺(tái)變壓器時(shí)，可采用擴(kuò)大外橋結(jié)線。 （4）對(duì)于單回線開式電網(wǎng)上的終端變電所，可采用如圖916 所示的“線路一變壓器組”結(jié)線方式，即只有單側(cè)電源、單回線路且變電所只裝有一臺(tái)變壓器的結(jié)線方式。當(dāng)負(fù)荷分別為二、三級(jí)時(shí)，采用這種結(jié)線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用設(shè)備少、投資省、基建快等優(yōu)點(diǎn)，但因其在線路或變壓器故障或檢修時(shí)均要停電，其可靠性較差。圖916線路一變壓器組結(jié)線2單母線結(jié)線在單母線結(jié)線方式中，進(jìn)、出線均設(shè)有旨在切斷負(fù)荷與故障電流的斷路器，

19、并沒有與母線連接的“母線隔離開關(guān)”和與線路連接的“線路隔離開關(guān)”。其中，前一種隔離開關(guān)用來在檢修斷路器時(shí)隔離母線，而后一種則用來防止在檢修斷路器時(shí)從用戶側(cè)反向送電，或防止雷電過電壓侵入，從而保證維修人員和設(shè)備的安全。單母線結(jié)線又分為分段和不分段兩種形式。1）單母線不分段。單母線不分段結(jié)線方式原理如圖917a所示。這種結(jié)構(gòu)雖有線路簡(jiǎn)單、配電裝置造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但在性能上卻不夠靈活與可靠，特別是在處理母線系統(tǒng)故障或檢修時(shí)，因需全線停電，故其一般只適用于小容量的用戶。這里，母線系統(tǒng)是指由線本身與其隔離開關(guān)構(gòu)成的系統(tǒng)。2）單母線分段。為克服單母線不分段結(jié)線工作可靠性和靈活性差的缺點(diǎn)，可根據(jù)電源的數(shù)目、功

20、率、電網(wǎng)的結(jié)線情況，將母線分成若干段，這就形成了單母線分段結(jié)線方式。在這種方式中，通常每段接一或兩個(gè)電源，其引出線分別接到各段上，并使各段引出線電能分配盡量與電源功率相平衡且盡量減少各段之間的功率交換。單母線分段結(jié)線又分為隔離開關(guān)分段的和斷路器分段的兩類，前一類的結(jié)線如圖917b所示，適用于由雙回路供電的、允許短時(shí)間停電的二級(jí)負(fù)荷用戶；后一類的結(jié)線如同圖917c所示，適用于一級(jí)負(fù)荷用戶較多的情況。圖917 單母線接線a不分段；b隔離開關(guān)分段；c斷路器分段在采用隔離開關(guān)分段的情況下，各段可分列或并列運(yùn)行。一般多采用分列運(yùn)行方式，只有在一路電源送電時(shí)，隔離開關(guān)方可投入運(yùn)行。在采用斷路器分段的情況下

21、，由于斷路器除具有分段隔離開關(guān)的作用，能實(shí)現(xiàn)切斷負(fù)荷電流或故障電流的功能外，還可在繼電保護(hù)配合下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分、合閘。故在母線系統(tǒng)檢修或故障時(shí)，以避免全部停電。不管采用何種開關(guān)分段，在檢修母線或電源系統(tǒng)故障時(shí)，單母線分段結(jié)線方式都不能避免使故障段母線的用戶停電。對(duì)用斷路器分段的單母線接有二級(jí)用戶較多又無備用電源時(shí)，為避免長(zhǎng)時(shí)停電造成較大經(jīng)濟(jì)損失，通常在變電所裝備用母線來解決(即旁路母線或雙母線)，這比裝負(fù)荷備用線路能節(jié)約有色金屬與投資。1.2.2 礦井電網(wǎng)中性點(diǎn)接線方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式包括三種：中性點(diǎn)不接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圖接地方式，中性點(diǎn)直接接地方式。前兩種可合稱為中性點(diǎn)非有效接地方

22、式，屬小接地電流系統(tǒng)；后一種稱為中性點(diǎn)有效接地方式，屬大接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)不同的運(yùn)行方式，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)有明顯的不同，因而決定著系統(tǒng)保護(hù)與監(jiān)測(cè)裝置的選擇與運(yùn)行。各種接地方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)亦有各自的適用范圍。1.2.2.1 中性點(diǎn)不接地方式我國(guó)310kV電網(wǎng)，一般采用中性點(diǎn)不接地方式。這是因?yàn)樵谶@類電網(wǎng)中，單相接地故障占的比例很大，采用中性點(diǎn)不接地方式可以減少單相接地電流，從而減輕其危害。中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，單相接地電流基本上由電網(wǎng)對(duì)地電容決定，其電路與相量關(guān)系如圖918所示。圖918中性點(diǎn)不接地方式的電力系統(tǒng)（a）電路圖；（b）相量圖系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電A壓對(duì)稱，三

23、相經(jīng)對(duì)地電容入地的電流相量和為零，沒有電流在地中流動(dòng)。各相對(duì)地電壓就等于相電壓。系統(tǒng)發(fā)生一相接地時(shí)，例如C相接地，如圖918（a）所示。此時(shí)C相對(duì)地電壓為零，而A相對(duì)地電壓，B相對(duì)地電壓，如圖918 （b）所示。這表明，中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，其余兩個(gè)非故障相相電壓將升高到線電壓，因而易使電網(wǎng)絕緣薄弱處擊穿，造成兩相接地短路。這是中性點(diǎn)不接地方式的缺點(diǎn)之一。C相接地時(shí)，電網(wǎng)的接地電流（電容電流）應(yīng)為A、B兩相對(duì)地電容電流之和。取電源到負(fù)荷為各相電流的正方向，可得 (911)由圖918（b）可知，相位超前90°，在量值上，由于，而=，故得 (912)即一相接地的電容電流為正常

24、運(yùn)行時(shí)每相對(duì)地電容電流的3倍。對(duì)于短距離，電壓較低的輸電線路，因?qū)Φ仉娙菪?，接地電流小，瞬時(shí)性故障往往能自動(dòng)消除，故對(duì)電網(wǎng)的危害小，對(duì)通訊線路的干擾也小。對(duì)于高電壓、長(zhǎng)距離輸電線路，單相接地電流一般較大，在接地處容易發(fā)生電弧周期性的熄滅與重燃，出現(xiàn)間歇電弧，引起電網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成過電壓，可能擊穿設(shè)備絕緣，造成短路故障。為了避免發(fā)生間歇電弧，要求310kV電網(wǎng)單相接地電流小于30A，35kV及以上電網(wǎng)小于10A。因此，中性點(diǎn)不接地方式對(duì)高電壓、長(zhǎng)距離輸電線路不適宜。應(yīng)該指出，中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)。三相用電設(shè)備的正常工作并未受到影響。從圖918（b）可以看出，電網(wǎng)線電壓的相位和量值均

25、未發(fā)生變化，因此三相用電設(shè)備仍可照常運(yùn)行。按我國(guó)規(guī)程規(guī)定，中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，允許暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)。如企業(yè)有備用線路，應(yīng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路上去。經(jīng)兩小時(shí)后接地故障仍未消除時(shí)，就應(yīng)該切除此故障線路。對(duì)于危險(xiǎn)易爆場(chǎng)所。當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，應(yīng)立即跳閘斷電，以確保安全。1.2.2.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圖接地方式當(dāng)電網(wǎng)單相接地電流超出上述要求時(shí)，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，如圖919 所示。圖919中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖；（b）相量圖消弧線圈實(shí)際上就是鐵芯線圈式電抗器，其電阻很小，感抗很大，利用電抗器的感性電流補(bǔ)償電網(wǎng)的對(duì)地電容電流，可使

26、總的接地電流大為減少。設(shè)電網(wǎng)C相發(fā)生單相接地，則流過接地點(diǎn)的電網(wǎng)電容電流為： (913)消弧線圈的電感為L(zhǎng)，其流過的電流為因與相位差，如果選擇消弧線圈使和的量值相等，則可達(dá)到完全補(bǔ)償，其條件為： (914)故得：L= (915)完全補(bǔ)償對(duì)熄滅接地電弧非常有利。但由于電網(wǎng)中具有線路電阻、對(duì)地絕緣電阻、接地過渡電阻及變壓器和消弧線圈的有功損耗等，即使電容電流被完全補(bǔ)償，故障點(diǎn)還是會(huì)流過一個(gè)不大的電阻電流。這種接地方式在正常運(yùn)行時(shí)，如果三相對(duì)地分布電容不對(duì)稱，或發(fā)生一相斷線時(shí)，可能出現(xiàn)消弧線圈與對(duì)地分布電容的串聯(lián)諧振，這時(shí)變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)危險(xiǎn)的高電位。為此，消弧線圈一般采用過補(bǔ)償運(yùn)行，即選擇參數(shù)使

27、電感電流大于電容電流，這是該接地方式的缺點(diǎn)之一。此外，因要根據(jù)運(yùn)行電網(wǎng)的長(zhǎng)短來決定消弧線圈投入的數(shù)量或調(diào)節(jié)其電感值，故系統(tǒng)運(yùn)行較復(fù)雜，設(shè)備投資較大，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)也比較困難。與中性點(diǎn)不接地方式一樣，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓也要升高到線電壓，但三相線電壓正常，也允許繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)用于查找故障。1.2.2.3 中性點(diǎn)直接接地方式圖9110 是中性點(diǎn)直接接地方式電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時(shí)的電路。這種單相接地，實(shí)際上就是單相短路，用符號(hào)表示由于變壓器和線路的阻抗都很小，故所產(chǎn)生的單相短路電流比線路中正常的負(fù)荷電流大得多。因而保護(hù)裝置動(dòng)作使斷路器跳閘或線路熔斷器熔斷，將短

28、路故障部分切除，其它部分則恢復(fù)正常運(yùn)行。圖9110中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)該類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓不會(huì)升高，因此電網(wǎng)中供用電設(shè)備的絕緣只需按相電壓考慮，這對(duì)于110kV及以上的高壓、超高壓系統(tǒng)有較大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值。高壓電器特別是超高壓電器，其絕緣是設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵，絕緣要求的降低，實(shí)際上就降低了造價(jià)，同時(shí)也改善了高壓電器的性能。為此，我國(guó)110kV及以上的高壓、超高壓系統(tǒng)均采取中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。對(duì)于380220V低壓配電系統(tǒng)，我國(guó)廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線N和保護(hù)線PE。中性線N的功能，一是用于需要220V相電壓的單相設(shè)備，二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)

29、中的不平衡電流和單相電流；三是減少負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線PE的功能，是防止發(fā)生觸電事故，保證人身安全。通過公共的PE線，將電氣設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分連接到電源的接地中性點(diǎn)上，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生單相接地（碰殼）故障時(shí)，便形成單相短路，使保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，切除故障設(shè)備，從而防止人身觸電。這種保護(hù)稱保護(hù)接零。按新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡含有中性線的三相系統(tǒng)，通稱為三相四線制系統(tǒng)，即“TN”系統(tǒng)。若中性線與保護(hù)線共用一根導(dǎo)線一保護(hù)中性線PEN，則稱為“TN-C”系統(tǒng)；若中性線與保護(hù)線完全分開，各用一根導(dǎo)線，則稱為“TN-S”系統(tǒng)；若中性線與保護(hù)線在前段共用，而在后段又全部或部分分開測(cè)稱為“TNCS”系統(tǒng)

30、。1.2.3 負(fù)荷計(jì)算1.2.3.1 負(fù)荷曲線在電力系統(tǒng)中，用電設(shè)備所需用的電功率稱為電力負(fù)荷，簡(jiǎn)稱負(fù)荷。功率是表示能量變化速率的一個(gè)重要物理量。通常，電功率又分為有功功率、無功功率和視在功率。負(fù)荷有時(shí)也用電流表示。目前，供電部門分配的負(fù)荷指標(biāo)是每小時(shí)平均有功功率，而不是視在功率。但對(duì)變電站(或配電所)的變壓器或其它電器設(shè)備則常以視在功率為限額。 不論是一臺(tái)用電設(shè)備，還是一組用電設(shè)備，其用電負(fù)荷均不可能保持固定不變，它在一晝夜內(nèi)或一年內(nèi)均隨時(shí)間而變化。負(fù)荷曲線是用來表示一組用電設(shè)備的用電功率隨時(shí)間變化關(guān)系的圖形，它反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)系內(nèi)，一般縱坐標(biāo)表示電力負(fù)荷，

31、橫坐標(biāo)表示時(shí)間。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有企業(yè)的、車間的或是某用電設(shè)備組的負(fù)荷曲線，按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功和無功負(fù)荷曲線；按所表示負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分，有年負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線、日負(fù)荷曲線或工作班的負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線代表用戶一晝夜(24h)實(shí)際用電負(fù)荷的變化情況。圖9111 是某企業(yè)的日有功負(fù)荷曲線。圖9111 a是依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線。通常，為了使用方便，負(fù)曲線繪制成如圖9111 b的階梯形負(fù)荷曲線。圖9111日有功負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線可用測(cè)量的方法來繪制。繪制的方法是：先將橫坐標(biāo)按一定時(shí)間間隔（一般為半小時(shí)）分格。再根據(jù)功率表讀數(shù)，將每一時(shí)間間隔內(nèi)功率的平均值，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)相應(yīng)的時(shí)間間隔繪在圖

32、上，即得階梯形負(fù)荷曲線。其時(shí)間間隔取得愈短，則該負(fù)荷曲線愈能反映負(fù)荷的實(shí)際情況。日負(fù)荷曲線與坐標(biāo)所包圍的面積代表全日所消耗的電能數(shù)。年負(fù)荷曲線代表用戶全年(8760h)內(nèi)用電負(fù)荷變化規(guī)律。企業(yè)的年負(fù)荷曲線可以根據(jù)企業(yè)一年中具有代表性的冬季和夏季的日負(fù)荷曲線來繪制。圖9112 就表示這種年負(fù)荷曲線繪制的方法。圖9112 a表示某企業(yè)具有代表性的夏季日負(fù)荷曲線，圖9112 b表示該企業(yè)具有代表性冬季日負(fù)荷曲線，圖9112 c是由此繪制約該企業(yè)的年負(fù)荷曲線。年負(fù)荷曲線的橫坐標(biāo)用一年365天的總時(shí)數(shù)8760h來分格。繪制年負(fù)荷曲線時(shí)，冬季日和夏季日所占的天數(shù)，應(yīng)視當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌鉁厍闆r而定。在我國(guó)北

33、方，一般可近似地認(rèn)為夏日165天，冬日200天；而在我國(guó)南方，則可以近似地認(rèn)為夏日200天，冬日165天。圖9112 c就假定是繪制我國(guó)南方某企業(yè)的年負(fù)荷曲線。圖9112年負(fù)荷曲線的繪制上述年負(fù)荷曲線反映了企業(yè)全年負(fù)荷變動(dòng)與負(fù)荷持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，所以也稱為年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，一般就簡(jiǎn)稱為年負(fù)荷曲線。還有另一種年負(fù)荷曲線，它是按全年每日的最大負(fù)荷（一般取為每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值）繪制的，稱為年每日最大負(fù)荷曲線，如圖9113 所示。橫坐標(biāo)依次以全年十二個(gè)月份的日期來分格。這種年最大負(fù)荷曲線，可用來確定擁有多臺(tái)電力變壓器的企業(yè)變電站在一年內(nèi)不同時(shí)期宜于投入幾臺(tái)變壓器運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以降低

34、電能損耗，提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。圖9113年每日最大負(fù)荷曲線從各種負(fù)荷曲線上，可以直觀地了解負(fù)荷變動(dòng)的情況。通過對(duì)負(fù)荷曲線的分析，可以更深入地掌握負(fù)荷變動(dòng)的規(guī)律，并可從中獲得一些對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行有用的資料。因此，負(fù)荷曲線對(duì)于從事企業(yè)供電設(shè)計(jì)和運(yùn)行的人員來說，是很有用的。1.2.3.2 負(fù)荷估算的方法負(fù)荷估算是指在進(jìn)行礦區(qū)總體設(shè)計(jì)或可行性研究時(shí)，對(duì)礦區(qū)內(nèi)各企業(yè)(或某一項(xiàng)目)的用電負(fù)荷的概略計(jì)算。在該企業(yè)的用電負(fù)荷和用電設(shè)備的總?cè)萘窟€是一個(gè)末知數(shù)時(shí)，過去是根據(jù)類似企業(yè)的單耗和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來估算企業(yè)的最大負(fù)荷，即 (916)式中 企業(yè)的最大用電負(fù)荷，kW；企業(yè)的產(chǎn)品單耗，；Q企業(yè)的年產(chǎn)量，t；年最大

35、負(fù)荷利用小時(shí)。為礦井用電負(fù)荷估算的需要，這里介紹兩種估算方法。1類似礦井估算法這種估算方法，就是以自然條件大致相同，已生產(chǎn)礦井的實(shí)際用電負(fù)荷為根據(jù)，估算本企業(yè)的用電負(fù)荷。如條件相同(或相似)，應(yīng)優(yōu)先采用這種方法，但在估算中必須避免“刀切”，即總體設(shè)計(jì)中所有不向條件的礦井，都按一個(gè)噸煤電耗的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算，這樣估算出來的用電負(fù)荷必然有很大出入。表911至表919列出了我國(guó)各種礦井產(chǎn)量和各種自然條件下的實(shí)際用電負(fù)荷，供總體設(shè)計(jì)(或可行性研究)時(shí)選擇。表中雖列出了100多對(duì)有代表性的礦井，但在實(shí)際選用時(shí)，仍可能找不到完全合適的類似礦井，這就必須用計(jì)算法來補(bǔ)充其不足。這時(shí)首先挑選井型和井深相似礦井，其它

36、部分根據(jù)已知條件進(jìn)行必要修正。表911年產(chǎn)15萬t以下礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例注：這里所有的小型礦井自然條件均較復(fù)雜，未包括自然條件簡(jiǎn)單的個(gè)體和地方小礦井，這種小礦井的用電負(fù)荷大大低于本表數(shù)值表912年產(chǎn)1530萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表913年產(chǎn)3045萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表914年產(chǎn)4560萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表915年產(chǎn)6090萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表916 年產(chǎn)90120萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表917年產(chǎn)120180萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例 表918年產(chǎn)180240萬t礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例表919年

37、產(chǎn)240萬t以上礦井各種自然條件和用電負(fù)荷實(shí)例2已知條件估算法這種方法是利用礦區(qū)總體設(shè)計(jì)(或可行性研究)的已知條件來估算用電負(fù)荷，或作為類似礦井估算法的一個(gè)補(bǔ)充，調(diào)整某一部分的用電負(fù)荷，即將某些自然條件出入較大的環(huán)節(jié)，按本方法進(jìn)行調(diào)整。該方法是在總結(jié)多年設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)某些環(huán)節(jié)進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化后提出來的，可作為設(shè)計(jì)和規(guī)劃人員估算用電負(fù)荷的參考。礦井生產(chǎn)的實(shí)踐表明，礦井四大件和井下采、掘、運(yùn)的用電負(fù)荷，一般占礦井總負(fù)荷的7080，有的甚至更大。這些負(fù)荷僅與礦井產(chǎn)量、瓦斯等級(jí)、煤層賦存條件、礦井涌水量及生產(chǎn)機(jī)械化水平有關(guān)。這些條件在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)(或可行性研究)時(shí)是已知的，因此礦井用電負(fù)荷，可根

38、據(jù)這些條件進(jìn)行估算。1）排水負(fù)荷的估算排水負(fù)荷主要決定于礦井涌水量、開采深度和開拓方式，其用電負(fù)荷為： (917)式中 水泵電機(jī)計(jì)算容量，kW；阻力系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)礦井的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，豎井為1.051.2；斜井根據(jù)傾角大小的不同，一般為1.151.35；露天礦由于垂深小，管路長(zhǎng)，阻力系數(shù)可達(dá)24，甚至更大；水泵排水量的裕度系數(shù)，設(shè)計(jì)造型水泵工況點(diǎn)的排水量，一般為1.42倍的正常涌水量，礦井涌水量大時(shí)取小值，小時(shí)取大值； 礦井水的比重，一般取1.05；礦井正常涌水量，；井口與井底標(biāo)高差，m；電動(dòng)機(jī)效率，一般為0.850.93；水泵工況點(diǎn)效率，一般為0.650.85。將上述數(shù)據(jù)代入后化簡(jiǎn)，得排水負(fù)荷的近

39、似計(jì)算公式為：豎井： 斜井： 露天： 排水噸煤電耗則為：豎井： 斜并： 露天： 式中 年排出的礦井總涌水量，m3； 礦井年產(chǎn)量，kt； 噸煤排水電耗，。2）提升負(fù)荷的估算提升負(fù)荷主要決定于提升量、提升高度和提升方式。根據(jù)煤炭工業(yè)的實(shí)際情況，主井提升多用箕斗或膠帶，也有些中小型斜井采用單鉤或雙鉤串車，副豎井多用罐籠，副斜井則用串車，現(xiàn)按不同提升方式將用電負(fù)荷估算如下：（1）豎井提升：主井提煤箕斗的用電負(fù)荷計(jì)算公式為： (918)式中 拉力差，在平衡尾繩提升系統(tǒng)中，其拉力差 礦井提升阻力系數(shù)，箕斗為1.15；一次有效提升量，t；小時(shí)提升量，t；提升裕度系數(shù)，涉及選型一般取1.31.5；一次提升純運(yùn)

40、行時(shí)間，s；休止時(shí)間，s；最大提升速度，根據(jù)設(shè)計(jì)礦井的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，豎井一般?。粶p速機(jī)傳動(dòng)效率，直聯(lián)為1，一次傳動(dòng)為0.92，二次傳動(dòng)為0.85。將上述數(shù)值代入(918)式的箕斗提升的用電負(fù)荷近似為： (919)對(duì)于副井提升，主要提升量為人員、矸石及材料，其最大拉力差一般出現(xiàn)在提矸時(shí)，全天矸石量可按4h內(nèi)提出來計(jì)算用電負(fù)荷。當(dāng)?shù)V井含矸率為X時(shí)，則副井提升的用電負(fù)荷課用3XP2來表示，豎井提升總負(fù)荷可用下式表示： (9110)豎井箕斗提煤總效率在0.30.5之間。矸石大致相同，人員、材料及輔助設(shè)備的耗電量課按提升總耗電量的20%30%計(jì)算，提升噸煤電耗為： (9111)（2）斜井提升：斜井提升的用電

41、負(fù)荷計(jì)算公式為： (9112)式中 拉力差，在斜井單鉤串車提升時(shí)的拉力差為（3）膠帶提升：用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤時(shí)其用電負(fù)荷為： (9113)式中 提升量裕度系數(shù)，一般為1.52；膠帶運(yùn)行阻力系數(shù)，一般為0.020.04；膠帶運(yùn)送機(jī)單位重量，kg/m；對(duì)于國(guó)產(chǎn)GDS型膠帶運(yùn)送機(jī)，其值在0.250.3之間。同樣將上述數(shù)據(jù)代數(shù)(9112)式，膠帶運(yùn)送機(jī)的用電負(fù)荷為： (9114)3）通風(fēng)負(fù)荷的估算扇風(fēng)機(jī)的用電負(fù)荷主要決定于產(chǎn)量、瓦斯涌出量、通風(fēng)方式即風(fēng)路長(zhǎng)度。由于這些數(shù)據(jù)的變化規(guī)律比較復(fù)雜，很難用簡(jiǎn)單公式表示但根據(jù)對(duì)200多對(duì)礦井的實(shí)際調(diào)查，即對(duì)解放后多年設(shè)計(jì)工作的分析，礦井通風(fēng)耗電大致如表9110所示

42、。使用該表時(shí)，當(dāng)瓦斯涌出量大、風(fēng)路長(zhǎng)時(shí)取大值，反之則取小值。對(duì)瓦斯涌出量接近10m3的特大型礦井而風(fēng)路又長(zhǎng)時(shí)，可取瓦斯涌出量較小的高瓦斯大、中型礦井的較低值；相反對(duì)瓦斯涌出量較小的高瓦斯片盤斜井，由于風(fēng)路較短，故可采用低瓦斯礦井的較高值。表9110礦井通風(fēng)耗電指標(biāo)4）壓風(fēng)負(fù)荷的估算壓風(fēng)負(fù)荷的大小，決定于巖石硬度、煤的賦存條件及各礦的使用習(xí)慣。根據(jù)對(duì)200多對(duì)礦井的實(shí)際調(diào)查及多年設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)的積累，壓風(fēng)負(fù)荷大致如表9111所示。掘進(jìn)含矸量的大小決定于煤的賦存條件、開拓方式和采煤方法等多種因素，它是確定風(fēng)量的重要因素，但不是唯一因素，必須與礦井工作面的巖石硬度和各礦的使用習(xí)慣統(tǒng)一考慮，選用合適的用

43、電標(biāo)準(zhǔn)。表9111礦井壓風(fēng)的耗電指標(biāo)5）井下采、掘、云用電負(fù)荷的估算井下采、掘、運(yùn)用電負(fù)荷不僅決定于礦井產(chǎn)量和機(jī)械化程度，而且與工作面的產(chǎn)量、運(yùn)距、運(yùn)輸方式及管理水平有關(guān)。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)礦井和生產(chǎn)礦井的實(shí)際調(diào)查，大致情況如表9112所示。表9112礦井井下采、掘、運(yùn)的耗電指標(biāo)選擇上述數(shù)據(jù)時(shí)，機(jī)械化程度搞、工作面產(chǎn)量小、運(yùn)輸距離長(zhǎng)的礦井取上限值，反之取下限值。在上述數(shù)據(jù)中未包括水力采煤和水力運(yùn)輸。當(dāng)?shù)V井井下有水力采煤及水力運(yùn)輸時(shí)，采、掘、運(yùn)的噸煤電耗可達(dá)4050以上。礦井用電負(fù)荷除四大件和井下采、掘、運(yùn)的用電負(fù)荷外，其它用電負(fù)荷約占礦井總負(fù)荷的20%30%。在估算礦井總負(fù)荷時(shí)，井下采、掘、運(yùn)河四大件

44、的用電負(fù)荷相加后，需乘以同時(shí)系數(shù)。在簡(jiǎn)化計(jì)算中，礦井用電總負(fù)荷可按負(fù)荷大小不同，乘0.951.2的系數(shù)，小負(fù)荷乘大值，大負(fù)荷乘小值。對(duì)于礦井的噸煤電耗，由于沒有同時(shí)系數(shù)，各電耗相加后，按耗電量的大小需乘1.21.4的系數(shù)，數(shù)值大時(shí)取小值，小時(shí)取大值。1.2.3.3 負(fù)荷計(jì)算的方法目前，我國(guó)設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行企業(yè)供電設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常采用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位電耗法和單位面積功率法等。需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)于任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計(jì)算結(jié)果基本上符合實(shí)際，因此，這種計(jì)算方法采用最廣泛。尤其對(duì)備用電設(shè)備容量相差較小，且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組，這種計(jì)算方法最為

45、適宜。二項(xiàng)系數(shù)法則主要適用于備用電設(shè)備容量相差大的場(chǎng)合，如機(jī)械加工企業(yè)、煤礦井下綜采工作面等。利用系數(shù)法是以平均負(fù)荷作為計(jì)算的依據(jù)，利用概率論分析出最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的關(guān)系。這種計(jì)算方法雖理論依據(jù)較充分，但由于目前積累的實(shí)用數(shù)據(jù)不多，且計(jì)算步驟較繁瑣，精確度也并不比前兩種方法強(qiáng)多少，所以，目前已逐漸不被采用。最后兩種方法常用于方案估算。1需用系數(shù)法1）需用系數(shù)的含義以一組用電設(shè)備來分析需用系數(shù)Kd值的含義。設(shè)該組用電設(shè)備有n臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其額定總?cè)萘繛椋╧W）。則當(dāng)此用電設(shè)備組滿載運(yùn)行時(shí)，需從電網(wǎng)接用容量：，kW (9115)式中 用電設(shè)備組從電網(wǎng)吸收容量，kW； n臺(tái)電動(dòng)機(jī)的加權(quán)平均效率然而，n

46、臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行的可能很小。我們可以定義同時(shí)運(yùn)行系數(shù)則在最大負(fù)荷期間，電網(wǎng)供給該用電設(shè)備組的最大負(fù)荷為：，kW (9116)考慮到用電設(shè)備組在運(yùn)行時(shí)，供電線路上也會(huì)引起一些功率損耗，它也必須由電網(wǎng)提供，于是得：，kW (9117)式中 供電線路效率，一般為0.950.98。由式(9116)用電設(shè)備組的需用系數(shù)： (9118)通過以上分析不難看出用電設(shè)備組的需用系數(shù)的含義。它標(biāo)示著用電設(shè)備組在投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，需從電網(wǎng)實(shí)際取用的有功功率所必須考慮的一個(gè)綜合系數(shù)。這個(gè)系數(shù)是與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)、同時(shí)運(yùn)行系數(shù)、電動(dòng)機(jī)的加權(quán)平均效率以及電網(wǎng)供電線路效率等系數(shù)有關(guān)。2）需用系數(shù)法計(jì)算電力負(fù)荷在確

47、定了設(shè)備容量之后，可分別按下列情況按需用系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷。（1）用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個(gè)車間中，可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，再分別計(jì)算備用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。其計(jì)算公式為： (9119)式中 、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計(jì)算負(fù)荷； 該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量，kW，額定電壓，V；功率因數(shù)角的正切值；該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷電流，A；需用系數(shù)，由表9113查得。表9113用電設(shè)備的、和（2）多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，但是各個(gè)用電設(shè)備組的最大

48、負(fù)荷并非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)，具體計(jì)算如下： (9120)式中 、為配電干線或變電站低壓母線的有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷；同時(shí)系數(shù)其值見表9114；該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；、分別對(duì)應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；該干線或變電站低壓母線上的計(jì)算電流，A；該干線或低壓母線上的額定電壓，V。注意：在計(jì)算多組用電設(shè)備組的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，一般各組設(shè)備的臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均按表9113所列和的值來計(jì)算，而不必考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增大和值的問題。表9114工業(yè)企業(yè)需要時(shí)數(shù)的同

49、時(shí)系數(shù)注：1.無功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)一般采用與有功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)相同數(shù)值。2.當(dāng)又全長(zhǎng)各車間的設(shè)備容量直接計(jì)算全場(chǎng)最大負(fù)荷時(shí)，就同時(shí)誠(chéng)意表中兩個(gè)同時(shí)系數(shù)。2二項(xiàng)式法用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，只按用電設(shè)備類別乘以不同的需要系數(shù)，而對(duì)用電設(shè)備組中容量最大的幾臺(tái)設(shè)備沒有單獨(dú)加以特殊的考慮，因而使計(jì)算結(jié)果常常偏小。二項(xiàng)式法則額外地計(jì)及了幾臺(tái)最大容量用電設(shè)備的影響，彌補(bǔ)了需要系數(shù)法的缺陷。但有時(shí)也可能矯枉過正，使計(jì)算結(jié)果偏大。二項(xiàng)式法適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計(jì)算，以及機(jī)械加工車間、機(jī)械裝配車間和熱處理車間等用電設(shè)備數(shù)量較少但容量差別較大的場(chǎng)所。使用二項(xiàng)式法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意以下各項(xiàng)：1）應(yīng)將

50、計(jì)算范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備統(tǒng)一按性質(zhì)分組(不按地點(diǎn)或車間分組)后進(jìn)行計(jì)算。2）不必像需要系數(shù)法那樣從末端負(fù)荷按接線圖逐級(jí)向前計(jì)算，也沒有同時(shí)系數(shù)。3利用系數(shù)法該方法利用下式計(jì)算負(fù)荷： (9121)其中 利用系數(shù)，且 最大系數(shù)，且由于利用系數(shù)和最大系數(shù)的數(shù)據(jù)目前還比較缺乏，所以利用系數(shù)法的應(yīng)用目前還不廣泛。1.2.3.4 礦井負(fù)荷的確定及主變?nèi)萘康倪x擇由于井下地質(zhì)條件、涌水量及工作環(huán)境等比較復(fù)雜，要準(zhǔn)確計(jì)算井下電氣設(shè)備的電力負(fù)荷，是一個(gè)比較復(fù)雜和困難的問題。因此在沒有新的較準(zhǔn)確的計(jì)算方法以前，仍然推薦在設(shè)計(jì)計(jì)算中使用需要系數(shù)法來進(jìn)行井下電力負(fù)荷的計(jì)算。計(jì)算時(shí)按以下步驟：（1）先根據(jù)井下用電設(shè)備布置

51、及用電設(shè)備的單臺(tái)容量大致確定井下設(shè)置的變電站的數(shù)目(包括固定和移動(dòng)變電站)。（2）井下采區(qū)變電站的負(fù)荷可按式(9121)進(jìn)行計(jì)算： (9122)式中 所計(jì)算的電力負(fù)荷總的視在功率，kVA；參加計(jì)算的所有用電設(shè)備(不包括備用)額定功率之和，kW；參加計(jì)算的電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)；需用系數(shù)，按以下兩種情況選取。A、單體支架，各用電設(shè)備無一定順序起動(dòng)的一般機(jī)組工作面，按式(9123)計(jì)算需用系數(shù)： (9123)式中 最大電動(dòng)機(jī)的功率，kW。B、自移式支架，各用電設(shè)備按一定順序起動(dòng)的機(jī)械化采煤工作面，按式(9124)計(jì)算需用系數(shù)： (9124)（3）井下井底車場(chǎng)等其他變電站的負(fù)荷，仍可按式(9122)

52、計(jì)算。其所取的各用電設(shè)備所需的需用系數(shù)即平均功率因數(shù)如表9115。表9115井下用電設(shè)備的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)表（4）可以較正確計(jì)算出用電功率的設(shè)備，如提升機(jī)、水泵、空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)及大型強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)等的電力負(fù)荷，應(yīng)取其計(jì)算負(fù)荷。（5）一個(gè)采區(qū)變電所供給二個(gè)及以上工作面的電力負(fù)荷，應(yīng)按式(9125)計(jì)算： (9125)式中 同時(shí)系數(shù)，當(dāng)供給二個(gè)工作面時(shí)取0.95，當(dāng)供給三個(gè)以上工作面時(shí)取0.9。（6）井下總負(fù)荷的計(jì)算，考慮到負(fù)荷變化較大的采區(qū)與負(fù)荷較穩(wěn)定的主排水泵等井下固定設(shè)備的區(qū)別，為更接近實(shí)際，采用二個(gè)同時(shí)系數(shù)按式(9126)計(jì)算： (9126)式中 井下總負(fù)荷的視在功率，kVA；井下各

53、變電所計(jì)算負(fù)荷的視在功率之和，kVA；井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備計(jì)算功率之和，kW；井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)；井下各變電所間的同時(shí)系數(shù)，取0.80.9；井下主排水泵及其他大型固定設(shè)備間的同時(shí)系數(shù)，只有排水設(shè)備時(shí)取1，有其他固定設(shè)備時(shí)取0.90.95。井下總負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)按式(9126)的復(fù)數(shù)計(jì)算，即有功功率和無功功率分別相加后，可求得總負(fù)荷的功率因數(shù)。1.2.3.5 無功補(bǔ)償容量計(jì)算礦井用電負(fù)荷的功率因數(shù)(包括主變壓器在內(nèi))，在變電所一次母線上應(yīng)達(dá)到0.9以上，而礦井自然功率因數(shù)均達(dá)不到這一要求。其補(bǔ)償?shù)姆椒ǔ嗽谠O(shè)計(jì)中合理選擇電動(dòng)機(jī)和變壓器容量，減少無功功率的損耗外，般都采用靜電電容器和同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。1靜電電容器補(bǔ)償使用靜電電容器具有投資省、有功功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便及事故范圍小等優(yōu)點(diǎn)因此在煤礦企業(yè)中廣泛使用。靜電電容器般安裝在消耗無功功率大的地方。煤礦企業(yè)的主要用電負(fù)荷在610kV母線側(cè)，因此靜電電容器一般集中設(shè)在地面變電所6l0kv母線上。對(duì)于低壓負(fù)荷比較集中的地方如選煤廠、機(jī)廠等地點(diǎn)，也可