Thiết kế nguồn cấp điện cho mỏ — phụ tải máy nghiền, tời trục, quạt thông gió và băng tải, tính toán máy biến áp và tủ đóng cắt, kiểm tra khởi động động cơ lớn, giảm thiểu sóng hài VFD và giảm định mức theo độ cao/bụi, kèm BOM và sơ đồ đơn tuyến.
Mỏ kết hợp môi trường vận hành khắc nghiệt nhất với phụ tải động cơ rất lớn, gián đoạn. Máy tính này tổng hợp máy nghiền, tời trục, quạt và băng tải, áp dụng hệ số nhu cầu và giảm định mức theo độ cao, kiểm tra sụt áp khi khởi động động cơ lớn nhất, và tính toán máy biến áp, bù công suất phản kháng và lọc sóng hài theo GB 50070 và IEC 60034.
Settings are illustrative starting points — confirm with a protection coordination study per IEC 60255 / IEEE 242.
📚 Calculation book
CALCULATION BOOK
1600 kVA - 10kV/0.4kV - single - illustrative
1. Load calculation
Standard: IEC 60076 - IEC 60364-5-52
Parameter
Formula
Value
Connected load
P = sum(kW)
1,321 kW
Demand factor
Kd
1
Demand power
Pd = P x Kd
1,321 kW
Power factor
cos(phi) before -> after
0.80 -> 0.95
Design apparent power
Sd = Pd / cos(phi)
1,391 kVA
Transformer loading
Sd / Srated
87%
2. Short-circuit calculation
Standard: IEC 60909
Parameter
Formula
Value
System impedance (pu)
Zs = S / Ssc
0.32% (on 1600 kVA base)
Transformer impedance
Zt = Z%
4%
Total impedance
Z = Zt + Zs
4.32%
LV prospective Isc
Isc = In / Z
53.5 kA
HV prospective Isc
Isc = Ssc / (sqrt(3) x V)
28.9 kA
Breaking check
Icu >= Isc
LV 65 kA (1.2x margin) PASS
3. Voltage drop
Standard: IEC 60364-5-52 Annex G
Parameter
Formula
Value
Main feeder
dU = sqrt(3) x I x L x R / V
300 mm2 - dU 1.80% @ 120 m
Limit
max 3%
within limit
Transformer volt. reg.
dU ~ loading x Z% x sin(phi)
1.1% at full load
4. Reactive power / harmonics
Standard: IEC 61921 (PFC) - IEEE 519 (harmonics)
Parameter
Formula
Value
Required compensation
Qc = Pd x (tan1 - tan2)
0 kvar
PFC bank
standard step
0 kvar
Detuned reactor
p = 6%
n/a
5. Grounding
Standard: IEC 60364-5-54 earthing arrangements and protective conductors LV earthing target 10 ohm (TN systems); 4 ohm used as a conservative design target - target 4 ohm
Parameter
Formula
Value
Single rod resistance
R1 = rho/(2 x pi x L) x ln(4L/d)
39.6 ohm
Rods required
n = R1 / (target x 0.8)
13 rod(s) <= 4 ohm
Rod spec
dia x length
20 mm x 2.5 m
This calculation book is illustrative it consolidates the computed values with the referenced standards. A licensed engineer must verify and seal final design documents for construction.
Cable & grounding pricing:Cable conductors and grounding are priced from the confirmed cables-trays-grounding price reference (per-metre copper YJV; aluminium remains POA). The main copper busbar is POA — its length is project-specific.
Busway (high-current feeders):For LV feeders above ~2500 A, a busway (母线槽) trunking system is recommended instead of parallel cables.
Motor starting:Largest motor 500 kW started Soft starter draws a 5.0% bus dip (within the 15% limit).
Altitude derating:1500 m elevation → 3% capacity derating applied per IEC 60076 / GB/T 6451 (0.5%/100 m above 1000 m).
Dust protection:Heavy dust environment → specify IP54 enclosure; underground mines should use dry-type transformers (fire safety).
VFD harmonics:40% VFD load — an active harmonic filter (APF) is recommended to meet GB/T 14549 limits.
Dedicated hoist / crusher drives:Hoists need a regenerative (four-quadrant) VFD to feed lowering energy back to the bus; crushers need a heavy-duty VFD with high overload and load-sharing for multi-motor drives. Both are quoted per project.
Scope:Electrical power side only — mining, hoisting and ventilation mechanical engineering is outside this calculator.
Cách tính toán
Cách tính toán hoạt động
Phụ tải đấu nối = Σ (số lượng × kW). Nhu cầu = đấu nối × Kd (0,7 điển hình cho mỏ). Độ cao trên 1000 m làm giảm định mức máy biến áp (~0,5%/100 m theo IEC 60076), nên phụ tải hiệu dụng = nhu cầu ÷ hệ số giảm định mức. kVA khởi động động cơ lớn nhất = P ÷ (η·cosφ) × kst, và sụt áp thanh cái = Sstart ÷ (Sstart + Ssc). Bù công suất phản kháng Qc = P × (tanφ₁ − tanφ₂); dòng sóng hài VFD Ih được lọc bằng bộ tụ khử điều hướng.
Tiêu chuẩn áp dụng
Tính toán tham chiếu GB 50070 (thiết kế cấp điện mỏ), IEC 60034 (máy điện quay), GB/T 14549 (sóng hài), GB 50052 (thiết kế cấp điện) và IEC 60076 (giảm định mức máy biến áp).
Câu hỏi thường gặp
How does altitude affect transformer and switchgear rating?
Above 1000 m, thinner air reduces cooling and Dielectric Strength. Transformers derate about 0.5% per 100 m above 1000 m, and Switchgear derates similarly. A 1500 m site needs roughly 2.5% derating; a 3000 m site about 10%. The calculator applies Altitude Derating to the selected Transformer and panels per IEC 60076 and IEC 62271.
What is the typical voltage for underground mining power?
Underground mining uses 10 kV or 6 kV distribution into the mine, stepping down to 1.14 kV or 0.66 kV for crushers, hoists and conveyors, and 0.4 kV for auxiliaries. Long cable runs and motor starting favour the higher LV levels. The calculator models a 10/0.4 kV surface plant with motor-starting dip checks for the hoist and crusher.
Why do mine hoists need special starting consideration?
A mine hoist motor (often 500 kW-3 MW) draws 5-7 times rated current on DOL start, which can dip the mine bus below 85% and trip other drives. Soft-start or VFD limits the inrush, and the transformer must be sized for the starting kVA. The calculator checks the voltage dip of the largest motor and sizes supply accordingly.
How are VFD harmonics handled in a mining plant?
With 40% of load on VFDs, THDi can exceed 20%, so a detuned capacitor bank (7% reactor) or APF is needed to meet IEEE 519 (5% THD at PCC). The calculator sizes reactive compensation and detuning based on the VFD share; heavy-dust duty also calls for IP54 or higher enclosures.
What demand factor applies to a mining plant?
Crushers, hoists, fans and conveyors do not peak together; a demand factor of 0.6-0.75 is typical. A plant with 250 kW crushers, a 500 kW hoist, 160 kW fans and 90 kW conveyors rarely exceeds 60-70% of the 1,600+ kW nameplate simultaneously. The calculator applies kd before selecting transformer kVA.
What enclosure and protection does mining switchgear need?
Mining switchgear must resist dust and moisture: IP54 or IP55 for surface plants, flameproof Ex d for underground gassy mines (IEC 60079). Heavy-dust environments shorten creepage distances, so wider clearances and anti-tracking insulation are standard. The calculator flags dust level and applies the corresponding enclosure grade in the BOM.
Nhúng máy tính này
Sao chép mã iframe bên dưới để nhúng máy tính này vào bất kỳ trang web nào. Trang nhúng có noindex và phù hợp với mọi chiều rộng.
Kết quả là ước tính kỹ thuật để tham khảo. Thiết kế cuối cùng phải được xác nhận bởi kỹ sư địa phương có giấy phép dựa trên điều kiện thực tế và quy chuẩn áp dụng. Giá là FOB Qingdao (EXW) và không bao gồm vận chuyển, thuế hoặc lắp đặt.
Send my complete design report
Get the full bill of materials, single-line diagram, calculation steps and FOB pricing as a PDF — free, no sign-up.
Your data stays private. No spam — only a reply to your enquiry.