關(guān)于某綜采工作面運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電電壓損失的計算分析

周建新

摘 要：針對某煤礦開采中綜采工作面的情況，依據(jù)相關(guān)理論計算出了運(yùn)輸機(jī)線路的電壓損失，并結(jié)合該供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況對計算結(jié)果進(jìn)行了分析研究，以期促進(jìn)我國煤礦開采行業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦；綜采工作面；運(yùn)輸機(jī)；供電線路

中圖分類號：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.093

1 某綜采工作面運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電概況

本文以某煤礦的開采情況為例，在該綜采工作面中，上順槽為650 m，下順槽為610 m，工作面采高在2.3～2.4 m之間，工作面的傾斜長度控制在150 m。為了適應(yīng)煤礦開采工作的需要，在機(jī)電設(shè)備上新安裝了ZZS5600型液壓支架、MXG-450型采煤機(jī)、SGZ-730—364型刮板運(yùn)輸機(jī)等。高度在順槽成形之后確定，依據(jù)工作面上有關(guān)機(jī)電設(shè)備的容量，供電過程中必須具備大容量的移動變電站。但依據(jù)該綜采工作面順槽的高度，移動變電站要想進(jìn)入到順槽中，首先要增高煤礦巷道，這增加了運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電的難度。因此，為了減少巷道拓高帶來的工程量，并節(jié)約時間，本文對運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電電壓損失進(jìn)行了多次計算和核實(shí)，從而獲得了較優(yōu)的供電方案。即采用兩臺大容量的移動變電站，把該設(shè)備安裝在皮帶巷口位置，并把這兩臺變電站側(cè)面輸出電壓調(diào)到最高。同時，選取UCPQ-3×70-1×16+3×4型號的電纜作為低壓側(cè)的主干線電纜，然后向綜采工作面上的機(jī)電設(shè)施供電。以上供電方式不僅有助于拓高巷道成本的降低，還為工作面贏得了充分的準(zhǔn)備時間。另外，UCPQ型號電纜的使用最大程度地解決了電壓浪費(fèi)的問題。所以，該供電方案在煤礦開采的綜采工作面中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了理想的實(shí)施效果。

2 電壓損失的理論計算

2.1 運(yùn)輸機(jī)供電線路的電壓損失

對于該運(yùn)輸機(jī)供電線路的最小起動電壓，依據(jù)是否符合起動器吸力線圈能夠吸持電壓來進(jìn)行驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，該運(yùn)輸機(jī)處于最小起動電壓時，起動電流I最小=84.4 A×6=506.4 A。

這個時候，該運(yùn)輸機(jī)供電線路的電壓損失如下：

式（1）中，I為最小起動電流；L為供電線路長度。

代入數(shù)據(jù)得U最小= 。

經(jīng)計算，可知該起動器在安裝位置的電壓為902 V+46.8 V，即948.8 V。在符合起動器吸持電壓要求后，該運(yùn)輸機(jī)端子部位的最小起動電壓是902 V。

2.2 起動過程中電網(wǎng)各部分電壓損失

為了計算電網(wǎng)各個部位的電壓損失，首先要獲取起動過程中運(yùn)輸機(jī)支線電纜上的電壓損失。因?yàn)橐獫M足電動機(jī)最小起動轉(zhuǎn)矩方面的條件，該運(yùn)輸機(jī)電機(jī)在最小起動電壓上仍然為902 V。那么，需要重新計算運(yùn)輸機(jī)支線電纜上的電壓損失，依然采用上述計算方法，可得出支線電纜上的電壓損失為384 A。

接下來再計算起動過程中干線電纜上的功率因素和電流，可得出如下公式：

式（2）中，K為功率因素；P為除了起動機(jī)電動機(jī)以外，剩下用電設(shè)備在額定功率上的和；U為變壓器電壓。cos 取值0.7，K為0.8.

2.3 起動過程中干線電纜的電壓損失

根據(jù) 這一公式可計算出起動情況下干線電纜

的電壓損失，為105.4 V。

2.4 起動過程中變壓器的電壓損失

首先，計算起動情況下電壓器的負(fù)荷電流，經(jīng)計算后該負(fù)

荷電流為552.6 A。同時，可根據(jù) 這一公

式計算起動情況下的功率因素，為0.63.

在此基礎(chǔ)上，計算起動情況下變壓器的電壓損失，為90.84 V。

2.5 起動過程中供電電壓的總損失

在對以上線路電壓損失、電網(wǎng)各部分電壓損失、干線電纜的電壓損失和變壓器的電壓損失進(jìn)行計算后，可知總的電壓損失為90.84 V+105.4 V+46.8 V，也就是243.04 V。同時，該運(yùn)輸機(jī)電機(jī)端子上面的電壓為1 200 V和243.04 V的差，即956.96 V，且大于該運(yùn)輸機(jī)端子部位的最小起動電壓為902 V，所以符合該綜采工作面的供電要求，可以采用。

3 該運(yùn)輸機(jī)供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況

在本文研究的某煤礦綜采工作面中，供電系統(tǒng)從運(yùn)行開始就基本正常。同時，在現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)中，該運(yùn)輸機(jī)重載下的起動電壓為980 V，起動電流為400 A。當(dāng)采煤機(jī)在重載情況下起動時，電壓為950 V，電流為420 A。以上測試結(jié)果與理論計算結(jié)果相差不大，表明本次對某綜采工作面運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電電壓損失的計算相對準(zhǔn)確。

4 結(jié)果分析與討論

根據(jù)該運(yùn)輸機(jī)實(shí)際運(yùn)行中測試得的數(shù)據(jù)資料，該綜采工作面運(yùn)輸機(jī)起動情況下，開關(guān)控制位置測試到了980 V的電壓。在此基礎(chǔ)上，用該電壓與支線上的電壓損失相減，即980 V-46.8 V=933.2 V，而933.2V正是該綜采工作面運(yùn)輸機(jī)起動過程中溜尾電動機(jī)端子部位的電壓值。由于本次理論計算出電動機(jī)端子位置的電壓值為956.96 V，所以實(shí)際電壓與理論電壓相差23.76 V。另外，在采煤機(jī)起動情況下，開關(guān)控制部位測試得出的電壓損失為950 V，在此基礎(chǔ)上與該綜采工作面上支線的電壓損失相減，即950 V-40.1 V=909.9 V，而909.9 V正是采煤機(jī)在最遠(yuǎn)端情況下電動機(jī)端子位置的電壓。由于理論計算得出的電壓值為921 V，所以實(shí)際電壓與理論電壓相差11.2 V。借助于以上數(shù)據(jù)結(jié)果之間的對比，可以證明本次設(shè)計的供電方案滿足了供電要求，是確實(shí)可行的。而根據(jù)該煤礦的開采情況，自該綜采工作面正式開采之后，每年生產(chǎn)原煤已經(jīng)超過30 000 t，而且供電正常，沒有發(fā)生因電壓損失而造成的供電設(shè)備故障，為該煤礦生產(chǎn)效益的提高奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

總之，在今后類似綜采工作面運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距離供電中采用該供電方式，不僅可以降低巷道成本，還能減少電壓浪費(fèi)，進(jìn)而促進(jìn)我國煤礦開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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〔編輯：王霞〕