綜放工作面供電系統設計與探討

劉要宇

（陽煤集團新大地煤業有限公司， 山西 晉中 032700）

1 工作面概況

15304工作面大部分位于井玉溝以西，地表總體為北高南低的山梁地帶，地面主要為林地及荒地，地表井玉溝從工作面北部穿過。井下位于三采區，煤層厚度最大為6.5 m，15304工作面設計走向長度520 m，采長120 m。工作面采煤機、前溜、后溜、轉載機、破碎機、乳泵、噴霧泵、順槽皮帶采用1140 V供電；進回風系統采用660 V供電。臨時配電點設立在軌道巷口，距進風口950 m。

15304工作面為綜采放頂煤工作面，安裝有低位放頂煤支架、過渡架、前后部刮板輸送機、采煤機、進風巷安裝一部皮帶輸送機，一部轉載機，配一臺錘式破碎機。進風巷轉載機往外安一列設備列車如表1所示。

表1 工作面主要設備技術參數

2 供電系統的概述

工作面臨時配電點電源直接來自三采區配電室，6 kV電源由臨配點饋出一趟MYPTJ-3×95 mm2高壓電纜，供給1號、2號移動變電站，并變為1140V，滿足采煤機、前溜、乳化液泵，噴霧泵、轉載機、電源要求。6 kV電源由臨配電點電源配饋出一趟MYPTJ-3×95mm2高壓電纜，供給3號、4號移動變電站，并變為1140 V，滿足乳化液泵、噴霧泵、破碎機后溜電源要求。6 kV電源由臨配電點電源配饋出一趟MYPTJ-3×35 mm2高壓電纜，供給5號、6號移動變電站，并變為1140 V及660 V，滿足軌道巷皮帶電源要求；同時并變為660 V滿足回、進風動力電源要求。

3 工作面1140V系統變壓器選擇

變壓器的容量S按下公式計算：

式中：∑PN為用電設備額定功率和，kW；Kr為需用系數；cosφ為平均功率因素；Ks為同時系數。

3.1 1號變壓器的選擇

∑PN=1260 kW，Kr=0.73，cosφ=0.7，Ks=1。

將數據代入式（1）得：S=1314 kVA。

根據計算結果選擇KBSGZY-1000/6移動變電站能滿足要求。

3.2 2號變壓器的選擇

∑PN=800 kW，Kr=0.7，cosφ=0.7，Ks=1。

將數據代入式（1）得：S=800 kVA。

根據計算結果選擇KBSGZY-1000/6移動變電站能滿足要求。

3.3 3號變壓器的選擇

∑PN=1270 kW，Kr=0.59，cosφ=0.7，Ks=1。

將數據代入式（1）得：S=1070.43 kVA。

根據計算結果選擇KBSGZY-1600/6移動變電站能滿足要求。

3.4 4號變壓器的選擇

∑PN=630 kW，Kr=0.7，cosφ=0.7，Ks=1。

將數據代入式（1）得：S=594 kVA。

根據計算結果選擇KBSGZY-1000/6移動變電站能滿足要求。

4 工作面1140V電纜的選擇

變壓器4號所帶電纜的選擇。

4.1 按長時載流選擇電纜型號

式中：∑PN為電動機額定功率之和，取315 kW；UN為電網額定電壓，取1140 V；Kr為需用系數；cosφ為所帶負荷的加權平均功率因數，取0.85。

將數據代入公式，電纜C21的長時載流Iw=187.7 A。

選擇MYP-0.66/1.143×70+1×25，其額定載流215＞187.7 A，滿足要求。

4.2 按允許電壓損失校驗電纜截面

正常運行時，1140 V系統末端的電壓損失不得超過7%，此時電壓損失計算公式為：

式中：U2N為負荷側額定電壓，1200 V；UN為電網額定電壓，1140 V。

將數據代入公式得：ΔU=140 V。

1）變壓器的電壓損失

式中：Iw為正常運行時，變壓器低壓側的負荷電流，319.06 A；U2N為變壓器二次側額定電壓，1200 V；I2N為變壓器二次側的額定電流，481.15 A；ΔP為變壓器的短路損耗，5400 W；SN為變壓器額定容量，1000 kVA；UK為變壓器的阻抗電壓百分數，4%；sinφ=0.7，cosφ=0.71。

將數據代入公式得：ΔUT=22.8 V。

2）干線電纜電壓損失：變壓器干線距離僅20 m，干線電纜電壓損失ΔUc1可以忽略不計。

3）支線電纜電壓損失

式中：∑PN為電纜所帶電動機的額定功率，315 kW；Kr為需用系數，支線電纜取1；L為電纜長度，0.05 km；UN為電網額定電壓，1140 V；R0、X0分別為電纜單位長度的電阻和電抗，分別取值0.267和0.078 Ω/km；tgφ為電動機平均功率因數相應的正切值，取0.62。

將數據代入公式得：ΔUc2=4.357 V。

依線路電壓損失總和公式：∑ΔU=ΔUT+ΔUc1+ΔUc2式中：ΔUT為變壓器中的電壓損失，22.8 V；ΔUc1、ΔUc2為干線和支線電纜中的電壓損失，ΔUc1=0，ΔUc2=4.4 V。得 ΣΔU=27.2 V＜140 V，合格。

5 供電系統管理規定

第一，操作、檢修人員須經過培訓，經考試合格發證后，方可持證上崗。第二，各操作人員必須熟悉了解供電系統。每臺設備應有標志牌，注明型號、電壓、容量、用途、功率及過流整定值。第三，嚴格執行“誰停電，誰送電”制度。第四，供電系統所有繼電保護裝置均應符合要求，靈敏可靠。第五，綜采工作面配電點應設置局部接地極和移變以及照明綜保的輔助接地裝置。第六，停電后必須吊掛“有人工作，不得送電”的警示牌，并閉鎖或專人看守。

6 應用效果及分析

通過科學的計算和合理的選型，對綜放工作面的設備和供電系統進行了設計，供電系統適應了開采條件和各類綜采設備的供電要求，滿足了設備在啟動、維護和運行中的供電能力。本工作面由于不是大走向和大采長工作面，采用了1140 V系統，增強了和設備的配套選型的科學合理性，也實現了較好的經濟效益。對15304工作面開采以來也減少了低電壓系統造成的壓降大、電流大的弊端，整體供電質量可靠，系統運行平穩，提高了開機率。