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141Office Excel 办公软件在煤矿井下
供电设计中的应用
大隆矿
马帅
屈海峰
许志伟
摘要
利用Office Excel 办公软件函数编辑功能，进行编程与绘制系统的供电设计计算表格，实现
了供电设备、电缆的选型验算、继电保护整定计算过程软件化。
关键词
三相短路电流两相短路电流参数计算Excel
1引言
供电设计中，无论是电气设备选择或继电保护
整定等等，都需要计算短路电流，是供电设计中最基本的任务，也是非常重要的环节。在煤矿企业，地质及作业环境比较特殊，短路电流计算准确尤为重要。煤矿企业用电一般来自地区电网，所以计算最大短路电流，使用三相短路值用来选择电气设备及电缆，并校验其动、热稳定；计算最小短路电流，使用两相短路值用来校验开关保护，整定灵敏度。
随着计算机软件技术的发展，时代的进步，很多复杂的计算可以让计算机去完成。其中，最简单的应用是使用OFFICE 办公软件的EXCEL 表格函数编辑功能，可以把复杂的公式甚至无法手算的循环计算等编辑到EXCEL 中，输入已知数据瞬间计算出想要的结果，就能提高计算结果的准确性，同时省去按计算器的时间，大幅度提高工作效率。
所以，采用计算机计算煤矿井下供电设计中短路电流，已是必然趋势。大隆矿使用EXCEL 软件进行井下供电设计中短路电流计算，提升了工作效率，提高了设计准确性。
2应用实例
大隆矿一趟标准的配电线路如附图所示，供电路径由地面供电部66kV 变电所二次配出，经过一台限流电抗器和一根185mm 2高压铠装入井电缆，配送至中央变电所。再经中央变电所2#高压开关配出，使用50mm 2高压橡套电缆配送至工作面移动变电站。最后经移动变电站低压后配出660V 电压，供给工作面设备使用。
为满足该矿安全配电和输电的需要，
供电设计中必须计算K1点三相短路电流，据之选择高压开关和高压电缆；
计算K2点两相短路电流，整定2#
高压开关；计算K3点两相短路电流，
整定QJ1开关。附图大隆矿井下配电系统图
从附图可看出计算这三点短路电流，需要计算设备和电缆的参数很多。专业设计人员按计算器一步
网络技术
一步算下来至少20min，还不一定保证计算准确性。大隆矿机电科创造性运用Excel 计算，取得了快捷、准确性可靠的效果。2.1
操作方法
本文仅以图1中K1点短路电流的计算为例，说明Excel 的使用方法。计算工作任务是要计算系统阻抗、电抗器阻抗、电缆阻抗，首先将相关电学计算公式编辑到软件中，然后输入相关参数，就能立即生成中间计算结果，详见表1、2、3。最终计算K1点短路电流，其结果详见表4。
表1供电系统阻抗标幺值计算
在表1“电阻标幺值”“电抗标幺值”列中，分别完成输入“=ROUND(0.1*D8,4)”“=ROUND(0.995*B8,4)”，而后输入供电部提供的最大及最小运行方式下的阻抗标幺值，按下电脑回车键，
便会自动生成结果。其中，D8代表D 列8行数值；B8即B 列8行的数值；4表示要求计算结果中小数保留的位数。
表2电抗器参数
在表2中，输入“=ROUND((4/100)*(B17/(3^0.5*C17))*(100/6.3^2),4”，其算术关系表达式如下：
限流电抗器电抗标幺值=（4/100）×〔B 列17行数值÷(3√×C 列17行数值)〕×（100÷6.32）
其计算结果的小数部分为4位。接续输入电抗器铭牌参数中的阻抗百分数、额定电压、额定电流后，便会自动生成电抗标幺值的计算结果。表3
线路参数
在表3格中“电阻标幺值”列内，输入“=ROUND ((B13*D13)*(100/6.3^2),4)”，其算术关系表达式如下：
excel中round函数的使用方法
高压电缆阻抗标幺值=(B 列13行数值×D 列13行数值)×(100÷6.32）
其计算结果保留4位小数。而后对照电缆型号查电缆细则或手册，将单位电阻、单位电抗和线路长度输入到表格对应位置，便会自动生成计算结果。
表4
K1点短路电流计算
在表4中“三相短路电流”列内输入“=ROUND ((1/D20)*(100/(6.3*3^0.5)),4)”，算术关系表达式如下：
三相短路电流=(1÷D 列20行数值）×(100÷6.3×3√）
在表4中“两相短路电流”“短路容量”列内分别输入“=ROUND(0.866*E20,4))”“=ROUND(3^0.5*6.3*E 20,4)”，其计算结果保留4位小数。至此，∑R*、∑X*、∑Z*中已输入求和及矢量求和公式，前述电抗和电阻标幺求和值已自动生成。最后按下电脑回车键，即能显示输出打印K1点短路电流值。
实际应用中上述计算的供电系统阻抗参数、限流电抗器阻抗参数为固定不变值，常用电缆的参数也基本无变化，应用时无需重复输入，只需要输入电缆长度，需要结果中的最大、最小运行方式下的三相、
两相阻抗标幺值
电阻标幺值电抗标幺值短路电流/KA 短路容量/MVA 三相两相最大运行
方式0.5553
0.05530.552516.514.29180.0467最小运行方式
0.57860.0576
0.5757
15.83
13.71
172.7357
X *R =0.995Z*R R *R =0.1X *R
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142阻抗电
压百分
数/%额定电压/kV 额定电流/kA 电抗标
幺值460.6
0.5819Z *R U KN 100=U NR 3√I NR S B U 2≈X *R
B
线路型号
线路长度(km)单位电阻(Ω/km)单位
电抗(Ω/km)
依据
电阻标幺值电阻标幺值
MYJV42
-63*185  2.150.116
0.06
《手册》0.6284
0.325
R *=LR L S B U 2L
B
X *=LX L S B
U 2L
B
∑R*
∑X*∑Z*三相短路电流(kA)两相短路电流(kA)短路容量(MVA)最大运
行方式0.6837  1.4594  1.6116  5.6865  4.924562.0506最小运行方式
0.686
1.4826
1.6336
5.6099
4.858261.2148
I (3)
K
=1∑Z*=S B 3√U B
=0.866I I (2)K
(3)
K
幅度的提升。3.1
员工安全意识得到提高
“安全生产动态视频监控系统”建成使用初期，部分干部工人存在很大的抵触情绪，觉得在监控下工作很不舒服，侵犯了隐私权，特别是个别习惯违章作业的员工更是对此十分反感。为此，进行了耐心细致的思想教育工作，大力宣传创新安全管理方法，提高安全管理水平的重要意义，结合交通监控探头、公安“天眼”工程的成功使用，因势利导对员工进行建设“安全生产动态视频监控系统”重要性教育，特别是通过将视频监控发现的各种违规操作行为，制作成安全警示教育片在班前会上播放，使员工亲眼看到了各种违规操作行为的危害性，逐渐使员工的思想有了很大的改变，从抵触变成了积极接受、主动配合。3.2
管理人员素质得到提升
通过视频监控管理人员行走路线和工作时效情况并定期通报，提升了各级管理人员现场履责意识和自主管理能力，为矿井的安全生产增加了一道
有力的保障。3.3
现场安全管控能力明显增强
“安全视频监控系统”建设，使现场安全管理“眼更清”“目更明”，矿井的安全管控能力、超前防范能力和“
三违”查处能力得到大幅提升，自2019年4月投入使用以来，通过“安全生产动态视频监控系统”查出各类“三违”415条，其中一般“三违”374人次，严重“三违”34人次，特别严重三违7人次，处罚违章违纪违规人员467人次，累计97290元。
4结语
安全信息化建设是保证安全生产的重要手段。
煤矿只有不断加快安全信息化建设步伐，将工业技术、信息技术、管理技术高度融合，才能真正建成本安型矿井。
作者简介：王超越（1974-），男，高级工程师。1996年毕业于辽宁工程技术大学机电工程专业，现在小青矿从事煤矿安全生产技术管理工作。：152****7216。
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143短路电流和短路容量便会自动生成，具备秒算能力。2.2
其他用途
大隆矿还编制了低压短路计算、开关整定值灵敏度校验、电缆选型载流量、电压降、经济电流密度验算等，用时1个月共计编辑了计算公式100余个，与上述原理、计算步骤基本相同，
于此不复赘述。3综合效果分析
目前，供电设计实际应用中，市场上也有一些功
能相近的工程计算类软件，但这类软件研发成本较高，市场售价普遍居高，平均价格均在20万元以上，并且仅对企业和专业设计院出售，
还没有针对设计和技术人员在工程实践中具体操作的个体软件；软件的更新、升级和维护也需要大量费用，
使用成本较高。使用Office Excel 软件的函数编辑功能，对大隆矿供电设计计算内容进行了归类整理，自行研制绘制系统的供电设计计算表格，并进行了编程创新，共计编辑各类公式100余种。通过在煤矿井下供电设计中的使用，基本实现了供电设备、电缆的选型验算、继电保护整定计算过程的软件化，使用起来也非常容易，并且与付费软件具有同等的效果，工作效率得到了大幅提升。
第一作者简介：马
帅（1987-），男，工程师。2010年毕业
于湖南工程学院电气工程及其自动化专业，现任大隆矿机电科科员，：187****7512。

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