矿山电工课程设计_副本32869.pdf

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1、.第三章 负荷统计及变压器选择 一、负荷分组 根据煤矿安全规程规定，“在低沼气矿井中，掘进工作面与回采工作面的电器设备应该分开供电。”该采区由一个普通机采工作面、一个炮采工作面、两个掘进头、轨道上山和运输上山组成。根据规定将采区分为机械采煤组、炮采采煤组、掘进组三组。二、负荷统计 1、机械采煤组 主要电器设备：MLQ1-80 型采煤机，容量 80KW；SGW-44A 型机采运输机，容量 22KW；SGW-40型下顺槽刮板运输机，容量 40KW；JD-11.4 型调度绞车，容量 11.4KW；JH2-17 型回柱绞车；容量 17KW；MZ2-1.2 型煤电钻，容量 1.2KW；总负荷：PN=80

2、+222+440+11.4+217+21.2 =331.8KW 需用系数 Kde=0.286+0.715Pmax/PN =0.286+0.714 80331.8=0.46 加权平均功率因数 cos wm=0.65 该组用电设备的计算负荷 Sca=.wnPn KdeCOS=331.8 0.460.65=234.81KW 2、炮采采煤组 主要电器设备：SGWf-22 炮采面运输机，容量 22KW；SPJ-800 顺槽运输机，容量 30KW；JTB-1200 型上山绞车，容量 55KW；JD-11.4 型调度绞车，容量 11.4KW；JH2-17 型回柱绞车；容量 17KW；MZ2-1.2 型煤电钻

3、，容量 1.2KW；照明负荷 4KW；总负荷：PN=22+30+55+11.4+217+21.2+4 .=161.2KW 需用系数 Kde=0.40.5，取 Kde=0.4 加权平均功率因数 cos wm=0.6 该组用电设备的计算负荷 Sca=.coswnPn Kde=161.2 0.50.6=134.33KW 3、掘进组 主要电器设备：JBT52-2型掘进局扇，容量11KW；SDJ-150型上山皮带，容量75KW；MZ2-1.2型煤电钻，容量 1.2KW；SPJ-800 掘进皮带机，容量 30KW；总负荷：PN=211+275+41.2+230 =236.8KW 需用系数 Kde=0.4

4、加权平均功率因数 cos wm=0.6 该组用电设备的计算负荷 Sca=.coswnPn Kde=236.8 0.40.6=157.87KW 三、变压器选型 根据三组负荷统计，对变压器进行选型。1、机械采煤组 电设备的计算负荷 Sca=234.81KW；故选择 KSGB-315/6/0.69 型防爆干式变压器；2、炮采采煤组 电设备的计算负荷 Sca=134.33KW；故选择 KSGB-200/6/0.69 型防爆干式变压器；3、掘进组 电设备的计算负荷 Sca=157.87KW；.故选择 KSGB-200/6/0.69 型防爆干式变压器；三台变压器的技术数据见表 3-1 控制负荷名称 型号

5、额定电流A 额定电压 kv 额定断流容量MVA KSGB-315 BPG2-6/50 50 6 100 KSGB-200 BPG2-6/50 50 6 100 KSGB-200 BPG2-6/50 50 6 100 变电所总线开关 BPG2-6/100 100 6 100 第四章采区供电系统的拟订及高压配电装置的选择 一、采区供电系统 二、高压配电装置选择 1、配电装置电气参数选择应该符合以下条件（1）设备的额定电压不应该小于其装设出的额定电压。（2）配电装置的额定电流 IN不应小于其所控制的设备或线路的长时间最大工作的电流Ica，既 INIca。Ica=3103cosnscwmwnPnVK

6、1、KSGB-315/6/0.69 型防爆干式变压器配电箱选择（1）配电装置的额定电压：选定为 6KV（2）配电装置额定电流应大于变电站的最大长时工作电流。变压器最大工作电流既额定电流 IN T=3N TNSV .式中 SNT变压器额定容量，KVA VN变压器高压侧额定电压，KV 变电站的额定电流 IN T 1=3N TNSV=31563=30.3A 根据矿山电工课程设计手册附表7 选择 BPG2-6/50型真空高压防爆配电箱；2、KSGB-200/6/0.69型防爆干式变压器配电箱选择 （1）配电装置的额定电压：选定为6KV（2）配电装置额定电流应大于变电站的最大长时工作电流。变压器最大工作

7、电流既额定电流IN T=3N TNSV 式中 SNT变压器额定容量，KVA VN变压器高压侧额定电压，KV 变电站的额定电流 IN T 2=3N TNSV=20063=19.25A 根据矿山电工课程设计手册附表7 选择 BPG2-6/50型真空高压防爆配电箱；（3）采区变电所总高压配电箱选 IN T 总=IN T 1+2IN T 2=30.6+219.25=69.1A 根据矿山电工课程设计手册附表7 选择 BPG2-6/100型真空高压防爆配电箱；（4）短路验算 所选高压配电箱短流容量均为50MVA，而我国井下主要变电母线上的短路容量均限制在50MVA 以下，故满足要求。采区变电所高压配电箱选

8、择结果 .控制负荷名称 型号 额定电流 A 额定电压 kv 额定断流容量 MVA KSGB-315 BPG2-6/50 50 6 100 KSGB-200 BPG2-6/50 50 6 100 KSGB-200 BPG2-6/50 50 6 100 变电所总线开关 BPG2-6/100 100 6 100 2、高压电缆的选择 选择原则：1按经济电流密度选择电缆截面；2按长期允许载流选择电缆截面；按上述原则对该采区的高压电缆进行选型（1）电缆型号：ZQ20铜芯油浸纸绝缘铅包钢带铠装电缆（2）电缆的截面：因为 IN T 总=69.1，按允许负荷可选择长时允许电流 A69.1A 的电缆，根据 矿山电

9、工 表 6-7 铠装电缆允许符合电流表可以选择 310mm2，316mm2的电缆。因为 310mm2的长时允许电流仅 70A 故选择 316mm2的电缆。（3）电缆的长度：根据表 1-1，对软电缆取 0.1 的富余系数，可以下式：电缆长度 L=（1600+172.5+50）1.1 =1914m（4）对电缆进行校验 参照煤矿电工手册表 10-3-4 无中间接头的电缆可承受三相短路稳态电流及相应 6KV 短路容量表：316mm2的电缆可以满足热稳定电压损失，用查表法查煤矿电工手册表 10-3-6，按 COS=0.7，16mm2每公里负荷电压损失为 3.91%.则该长度的电缆电压损失V=3.91%1

10、914（0.254+0.134+0.158）=4.09%我国规定，电缆线路电压损失的标准为：10KV 以下的线路为7%故该截面满足要求。第五章 采区低压电缆及设备的选择 一、低压电缆型号的选择 1、选择原则 低压电缆的型号及电压登记，要在符合煤矿安全规程的前提下，根据实际用点设备的要求，电缆的用途和敷设场所等情况加以确定。1）在井下，采煤机组、截煤机组、回柱绞车、调度绞车、电钻、工作面 运输机、装岩机、装煤机和局扇等，都是经常移动的工作机械。对于 此类机械，其供电电缆一律采用轻便、易弯曲的非延燃橡胶套电缆。具体选择为：（1）对采煤机、刨煤机等供电的，应该选用专用移动型电缆。当电网电压为 660

11、V 时，选用 UCP-100（UC-1000）系列的；当电网电压为 1140V 时，必须选用带分相屏蔽的橡胶绝缘专用电缆，可选用 UCPQ 或 UPQ 系列。（2）对综合机械化工作面，必须选用屏蔽电缆。（3）向煤电钻供电应选用 UZ-500 系列电钻专用电缆。（4）对无特殊要求的一般矿井，可选用 U 或 UP 系列电缆，向工作面辅助设备或不常移动的电器设备供电。（5）但上述个种电缆用语采区和工作面时，一律应选用铜芯的，严禁使用铝芯电缆。2）对于 660V 或 380V 固定或半固定设备，如上（下）山绞车，上（下 山和平巷的运输机，可选用铠装铅包纸绝缘铜芯电缆，铠装聚氯乙烯绝缘铜芯电缆，.或矿用

12、橡胶套电缆。3）对无沼气的进风斜井和平硐，对有新鲜风流的井底车场，以及对低沼气矿的砌碹的回风斜井，可以选用铝芯电缆。对井下主变（配）电所的高、低压电缆，亦可以选铝芯的。在同时采用铝、铜芯电缆时，需在他们的衔接处，使用铜-铝过度接头，并应经常加以检查。4）在采区，一般选用无黄麻外皮的 ZQ 20型铜芯油浸纸绝缘铅包铠装电缆，但有水泥支柱或砌碹的通风良好的巷道除外。2、对电缆型号进行选择 根据上述原则，结合 1-1 供电系统图，实际所选低压电缆型号为：1、干线电缆 1ZQ20型铜芯油浸纸绝缘铅包铠装电缆：上山绞车、上山皮带；2U 型：其余均采用。2、支线电缆 1UCP 型：采煤机、工作面运输机；2

13、U 型 UP 型：上山绞车、上山皮带、调度绞车等工作面辅助设备；3UZ 型：向煤电钻供电；二、低压电缆的长度及芯数的确定 1、电缆长度 电缆的实际长度应该按下式进行计算 Lca=KinLwa 式中 Lca电缆的实际长度，m；Lwa电缆敷设路径长度，m；Kin增长系数，对橡套电缆为 1.1,对铠装电缆为 1.05；.1）机械采煤组 采区变电所到机采工作面的电缆长度：L工作面=KinLw=（20+72.5+330）1.1 =465m 采区变电所到机采运输顺槽的电缆长度：L运输顺槽=KinLw =（20+72.5+100）1.1 =212m 采区变电所到机采轨道顺槽的电缆长度：L轨道顺槽=KinLw

14、 =（20+72.5+100+330）1.1 .=465m 2）普采面组 采区变电所到绞车房电缆长度：L工作面=KinLw =（20+72.5+100+20）1.05 =224m 采区变电所到普采运输顺槽的电缆长度：L运输顺槽=KinLw =（20+72.5+190）1.1 =311m 采区变电所到普采轨道顺槽的电缆长度：L轨道顺槽=KinLw =（20+72.5+100+190）1.1 .=427m 2）掘进组 采区变电所到上山皮带运输机的电缆长度：L上山运输机=KinLw =（20+72.5+100+20）1.05 =224m 采区变电所到普采运输顺槽的电缆长度：L=KinLw =（20+

15、72.5+100）1.05 =197m 采区变电所到上山底部的电缆长度：.L下山=KinLw =（20+72.5+100）1.1 =207m 上山底部到东翼掘进头的电缆长度：L东翼掘进头=KinLw =3201.1 =350m 上山底部到西翼掘进头的电缆长度：L西翼掘进头=KinLw =2001.1 =220m 二、电缆芯数的确定 1、确定原则：1铠装动力电缆只有三条输送电能的主芯线。2对移动设备供电的橡套电缆，其芯线树木可以分为以下两种情况：1）对一般移动设备。如运输机、回柱绞车等，因它们的控制按钮不在 工作机械上，故通常可另设控制电缆，此时其供电电缆可以选四芯的，其中三芯作为想电动机供电的

16、主芯线，另一芯线做接地用。2）对于采煤机组，装岩机等移动设备，因它们的控制按钮装在工作机械 上，故一般选六芯电缆做动力、接地、控制用；2、参照以上原则，采取供电电缆的芯数确定如下：铠装橡套均为三芯；支线橡套橡套均为四芯，其中采煤机采用六芯；.干线橡套橡套均为四芯；二、低压电缆主芯线截面的确定 1、选择原则 1电缆正常工作符合电流（计算值），应等于或小于电缆长时允许载流量。2在正常工作运行时，低压电缆最远端电压。不应低于电网额定电压的规定值。根据煤矿井下供电设计技术规定“正常运行时电动机两端电压允许偏移额定电压5%，个别特别远的电机运输偏移-8-10%”。3电缆的机械强度，应符合用电设备的使用场

17、合要求。4对距离远，容量最大的电动机，在重载情况下，应保证其启动端电压不低于额定值的 75%，以确保磁力启动器有足够的吸合电压。在选择低压电缆截面的时，还应按启动条件加以校验。5所选择电缆截面必须能与保护装置适配，并在短路时，应具有足够的热稳定性。2、截面的确定 1）支线电缆截面 按照工作面配电点至各移动机械的支线应满足机械强度要求，在按允许载流量加以校验。各个支线截面选择见表 灵敏度的校验：原则上应考虑对配出线路的过电流保护装置起后备保护作用，亦既按下式进行校验：.Ks=(2)1.5KIIa 式中 IK（2）下一级保护围末端的最小两相短路电流，A；Ia过电流脱扣器的实际整定电流值，A；.支线

18、电缆截面表 序号 设备名称 型号规格 容量(单台)(KV)电缆型号与规格 长时最大工作电流 A 允许载流量 A 按机械强度选择 按温度升高选择 1 采煤机 MLQ1-80 80 UCPQ-1000-335+16+44 UCPQ-1000-335+16+44 91 138 2 机采工作面运输机 SGW-44 22 UCPQ-1000-325+110 UCPQ-1000-325+110 26 113 3 下顺槽运输机 SGW-40A 40 U UP-100310+116 45 64 4 炮采工作面运输机 SGW-22 22 U-100-316+16 U-1000-316+16 26 85 5 顺槽

19、皮带机 SPJ-800 30 UP-1000-310+110 33 64 6 上山皮带机 SDJ-150 75 ZQ20-1000-325 82 125 7 上山绞车 JTB-1200 55 ZQ20-1000-316 60 95 8 煤电钻 MZ2-1.2 12 UZ-500-34+14 UZ-500-34+14 6 36 .9 掘进局扇 JBT52-2 11 UP-1000-34+14 13 36 10 调度绞车 JD-11.4 11.4 U-1000-34+14 U-1000-34+14 14 36 11 回柱绞车 JH2-17 17 U-1000-310+16 U-1000-310+1

20、6 21 64 12 掘进皮带机 SPJ-800 30 U-1000-36+16 33 46 .采区固定、半固定设备供电的支线电缆，因他们都很短加上不经常移动、工作条件较好，故在选择他们的截面的时，不是以满足电压损失和机械强度为准，而是按他们的允许负荷，像选择高压电缆一样。2、采区变电所至各配电点的干线电缆截面选择（1）各干线电缆的负荷电流 Ica=3cosnwmPnKdeV Vn 式中 Ica长时最大工作电流 A；nP电动机的额定功率，KW；Kde电动机负荷系数；Vn电动机额定电压，V cos电动机功率因数；1机采组：轨道顺槽干线：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(11.4172

21、1.2)0.64130.66 0.7A 机采组线：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(8022 2 1.2)0.7109.6530.66 0.7A 运输顺槽干线：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=40 4 0.714030.66 0.7A 2普采组：轨道顺槽干线：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(11.4172 1.22)0.641.8630.66 0.7A 运输顺槽干线：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(3022 1.22)0.747.6430.66 0.7A 3掘进组：.皮带运输上山：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=75 2 0.7131.43

22、0.660.7A 东翼掘进工作头：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(11 30 1.2 2)0.63830.66 0.6A 西翼掘进工作头：Ica=3cosnwmPnKdeV Vn=(11 30 1.2 2)0.63830.66 0.6A（2）干线电缆截面的选择 正常工作时负荷电流大。供电距离长，线路电压损失相对比较突出，故应按允许电压损失选择截面，在依长时允许流量校验。1）确定变压器至电机间允许电压损失UP 按照正常运行时电缆网路末路端电压不低于额定电压 95%的原则，用下式计算网路中的电压损失 UP=U2N-0.95 VN 式中 UP网路中的允许电压损失，V；U2N变压器二次侧的

23、额定电压，V；VN低压电网的额定电压，V；UP=U2N-0.95 VN=690-0.95660=63V 2）变压器电压损失 UT UT=3Ica.t(RTcos+XTsinT)Ica.t=3caTnSV RT=22sNNPVS XT2100nTnVXS 式中 UT 变压器的电压损失，V；.Ica.t 变压器上午计算电流值，A（按需要系数法求）cos变压器的功率因数，它等于相应负荷的加权平均功率因数，可查矿山电工学表2；sinT与变压器规律因数角对应的正弦值；RT、XT的取值用查有关表 1机采组 变压器型号:KSGB-315/6/0.69 Ica.t=3caTnSV=234.8130.66=20

24、5.41A RT=0.011 XT=0.06 UT=3Ica.t(RTcos+XTsinT)=3205.41(0.0110.6+0.060.8)=19.4V 2炮采组 变压器型号:KSGB-200/6/0.69 Ica.t=3caTnSV=134.3330.66=117.5 A RT=0.019 XT=0.093 UT=3Ica.t(RTcos+XTsinT)=3117.5(0.0190.6+0.090.8)=18.0V 3掘进组 .变压器型号:KSGB-200/6/0.69 Ica.t=3caTnSV=157.8730.66=138.1A RT=0.019 XT=0.093 UT=3Ica.

25、t(RTcos+XTsinT)=3138.1(0.0190.6+0.0930.8)=21.14V 3）支线电压损失UTL（因 70mm2以下的电缆 XblRbl，故在计算过程中忽略Xbl）1机采组：机组支线：UTL1=3IbLRbLcosbl =3IbLcosbLblblLrA =39130.187 100.8342.5 35 =16.4V 轨道顺槽回柱绞车支线：UTL2=3IbLRbLcosbl =3IbLcosbLblblLrA =321770.8342.5 10 =5.5V 其中 r=42.5mm/（2mm），芯线最高允许温度 65oC 时。A=35mm2 4按允许电压损失选干线电缆；由

26、U=3IcosbLrA .A=deNP KLV rV I=3cosdeNP KV 运输顺槽干线 U=UP-UT-Ub =63-21.04-16.4=25.2V A=deNP KLV rV=(11.4172 1.2)0.74600.6642.5 25.2=57.7A 选标准截面为 70mm2，查表知其最大工作电流为 215A I=3cosdeNP KV=(80222 1.2)0.730.66 0.7=109.65（mm2）215A109.65A 满足要求 轨道顺槽干线：U=UP-UT-Ub =63-21.04-5.5=36.1V A=deNP KLV rV=(11.4172 1.2)0.6 57

27、00.6642.5 25.2=15.74A 选标准截面为 25mm2，查表知其最大工作电流为 113A41A I=3cosdeNP KV=(11.4172 1.2)0.630.66 0.6=41.96（mm2）113A41A 满足要求 顺槽运输机干线：U=UP-UT =63-21.04=41.96V .A=1()ni ideiNpl KVV =40 4 205 0.740 3 110 0.840 2 110 0.840 11042.5 0.6641.96 =38.2（mm2）选标准截面 50mm2，查表知其最大工作电流为 173A I=3cosdeNP KV=40 4 0.730.66 0.7

28、=140（mm2）3、采区变电所、各配电点的低压电器设备的选择：遵循煤矿安全规程，采区巷道布置急采掘工作面的低压开关和电器设备，一律为隔爆型、本质安全型或隔爆兼本质安全型的。这里，低压开关包括自动馈电开关，磁力启动器，手动开关及组合开关等。低压电器设备选择具体原则为：1）用电设备的额定电压应与其所在电网的电压等级相符。开关的额定电流应大于或等于用电设备的实际工作电流。2）作馈电用的总开关或分路开关，应该选用DW80 系列或 DWKB30 系列自动馈电开关。3）对综合机械化开采区和高档普采工作面，军需配备保护齐全的的660V 和 1140V 成套电器设备。4）直接控制电动机或其它动力设备的开关，

29、应该选用隔爆型磁力启动器，其具体结构，型号分别 工作面机械及控制方式，依下述原则确定：1对需要远方控制的生产机械，如采煤机、截煤机、装岩机、输送机等，均应从 QC83、QC810 或 QCS83、QCKB30 或 DQBH 等型系的磁力启动器选取，或选用 DQZBH 系列真空磁力启动器。2对不需要经常远方控制或不经常启动的生产机械，如局扇、照明设备等，应选用QSS81系列或 CH-15 型带熔断器的开关；作短路保护用，亦可选用 QAKB30 型插销式手动起动.器，它带有热脱口器，可进行过载、短路保护。3对需要经常进行远方控制正、反转的生产机械，如刨煤机、回柱绞车、调度绞车等，应选用 QC83-

30、80N、QC815N 及新系列 QCKB30-12N 系列等可逆磁力启动器。4对需要集中连锁控制的机械，如输送机、采煤机组与可弯曲刮板运输机等，应选用QC83、QC810 或 QC815 等系列的磁力启动器。5对于电钻、照明设备供电开关，一般应该选用 BZ80-2.5 或 KSGZ-4（或 2.5）型变压器综合装置，也可选用 QS81 及 CH-15 型系列的手动开关。6开关的继电保护装置，应与电网和生产设备相符，具体要求如下：第一、采区变电所的总低压开关，应设有短路、过负荷和漏电保护装置，或至少装设漏电及短路保护装置。第二、变电所的分路开关及陪电点的总开关，除需要有短路，过负荷和漏电保护装置

31、，还应该设有漏电闭锁或选择性查漏保护装置（包含人工分流装置）。第三、向综合机械化采煤工作面馈电的移动变电站的低压馈电开关，除应有短路、过符合保护外，还应当设有漏电闭锁和漏电保护装置。第四、直接控制电动机的各种起动电器，一般均具有短路、过负荷、断相的保护装置，而直接控制与保护采煤机组等大型设备的启动器，还要有电闭锁和漏电保护装置。第五、井下低压真空开关，应该有过电保护装置。第六、各类低压开关的接线喇叭口的数目，要满足电网接线要求，而他们的出口口径，则要与所用电缆的外径相适配。根据以上原则 变压器总馈电开关 DW81-350F 分路开关及配电点馈电开关 DW80-200 各配电点磁力启动器 .采煤

32、机 QC83-225 工作面运输顺槽 QC83-225 工作面轨道顺槽 QC83-80 调度绞车 QC83-80N 4、过电流保护装置整定计算 根据保护装置确定短路点，然后算出各短路点的短路电流；其次对各类开关（总开关、分路总开关、电动机控制开关、电钻照明控制开关等）中的不同保护装置进行整定（计算整定值、用最小两相短路电流校验保护装置的灵敏度）。（一）电动机保护 过电流继电电器或限热继电器得电磁元件，可按下列情况分别进行整定计算。1、单台电动机 IaINst 式中 Ia过电流继电电器的动作电流整定值，A；INst电动机的额定启动电流，A；对于某些大型采掘机械设备，由于其处于低压电网末端，且电动

33、机功率较大，启动的电压损失较大，因而实际启动电流要大大低于额定启动电流。若测出或计算出电动机的实际启动电流，则上式子和以下各个式中的 INst应以实际启动电流进行计算。这样可以降低电流继电器的整合电流值，其短路故障时能够可靠的动作。但整定值应略大于实际启动电流值，以防止开关误动。2、同时起动多台电动机 IaINst 式中 N stI同时启动的几台电动机的额定电流之和，A；3、不同时起动的多台电动机 .IaINst+NI 式中 N stI根据生产工艺过程，可能出现最大电流时的电动机的额定起动电流，A；NI已经运转的全部电动机的额定电流之和，A 根据上述计算，初步确定的整合电流值，还应以保护围的末

34、端的最小两相短路电流进行校验。合格后方能使用。Ks=(2)1.5KIIa 式中 IK（2）电动机端子上的最小两相短路电流，A 15灵敏系数；（二）配电线路（干线）的确定 过电流继电器或过电流脱扣器的动作电流值可按下式进行整合计算。IaINst+NI 式中 N stI起动电流最大的一台电动机的额定起动电流，A；对于数台电动机同时起动的工作机械，若其总的起动电流大于单台起动时的最大起动电流，则N stI应为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和；NI其余电动机的额定电流之和，A；灵敏度校验：原则上应考虑有一级后备保护，因此，灵敏度校验应按下一级保护围末端的最小两相短路电流来计算，其具体要求如下：Ks=(2)1.5KIIa 式中 IK（2）下一级保护围末端的最小两相短路电流，A .15灵敏系数；Ia过电流脱扣器的动作电流实际整合值，A；（三）变压器保护 对于二次侧总的自动馈电开关，其过流脱扣器的动作电流整定值可按下式估算：Ia（45）INTC 式中 INTC变压器低压侧的额定电流，A；45考虑电动机起动的可靠系数。灵敏度的校验：原则上应考虑对配出线路的过电流保护装置起后备保护作用，亦既按下式进行校验：Ks=(2)1.5KIIa