某礦大采高綜采放頂煤工作面供電系統設計及選型

朱振國

(霍州煤電集團呂臨能化有限公司， 山西 臨縣 033200)

1 前言

某礦某工作面所采煤層為9#煤層，9#煤層賦存于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15m，平均50.63m，煤層賦存穩(wěn)定，結構復雜，含一至二層夾矸，平均煤厚為11.8m，該工作面采用一次采全高綜采放頂煤走向長壁采煤法，煤層傾角12°～36°，平均24°，為緩傾斜煤層。9- 301工作面直接頂為泥巖，厚1～2m；基本頂為細粒砂巖，厚1～3m，屬于中等易垮落性頂板。該工作面機采高為3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1∶2.69。

2 供電設備配置

2.1 設備配置

(1)9- 301綜放工作面主要設備有MG500/1180- WD采煤機1臺、SGZ- 800/1050前部刮板機1臺、SGZ- 1000/1710后部刮板機1臺。主要設備負荷統計見表1。

9- 301正巷主要設備有SZZ- 1200/525轉載機1臺，PLM4000- 525破碎機1臺，DSJ1400/3×450、皮帶1部。

2.2 設備電源供給方式

采煤機、轉載機及破碎機由9#煤層三采區(qū)變電所7219高開引出，經負荷中心由6kV變3 300V供給；前部、后部刮板機各由9#煤三采區(qū)變電所7213高開引出，經前后變壓器由6kV變3 300V供給；順槽1.4m皮帶及其他設備電源由9#煤三采區(qū)變電所7210高開引出，經皮帶機頭2臺移動變電站由6kV變1 140V供給；乳化液泵及副巷其他設備電源由9#煤三采區(qū)變電所1～4#饋電開關引出供給，電壓等級1 140V。

表1 9- 301綜放工作面主要設備負荷統計

2.3 工作面設備布置

乳化液泵站布置在9- 3012輔助運輸巷，采用遠距離供液。負荷中心等設備安設在設備列車上隨設備車整體移動，將設備列車安設在副巷，距工作面250m，設備列車為液壓牽引，其從里往外方向依次為3 300V電纜車2列、后溜前溜變頻器專用變壓器4車、通訊總站1車、8組合負荷中心(3 300V、3 150kVA)1車、6kV高壓電纜車2列。

3 供電電纜布置

3.1 正巷布置

(1)兩趟纜線分別是信號纜線(信號纜線放在第一鉤位置)、1 140V動力，共用二聯鉤吊掛。

(2)吊掛要求：

(1)1 140V動力從9- 3011皮帶機頭移動變電站引出→9- 3011巷→巷道內各使用地點。

(2)電纜鉤吊掛間距1 000mm，電纜鉤在正巷內要求距地板不低于1.8m，以防止單軌吊運輸過程中刮傷電纜。

3.2 副巷布置

(1)四趟纜線，分別是信號(信號纜線放在第一鉤位置)、兩趟負荷中心6kV高壓纜線以及1 140V纜線，共用四聯鉤吊掛。

(2)吊掛要求：①乳化泵站6kV纜線從機頭變電所引出→9- 700一部皮帶巷上山方向左幫→9- 3012輔助運輸系統巷→9- 3012巷左側上手幫至泵站，從上往下第二鉤。②兩趟6kV纜線從9#煤三采區(qū)變電所引出→東區(qū)皮帶上山方向左手幫→9- 700一部皮帶巷上山方向左手幫→9- 3012巷上手幫至設備列車負荷中心，從上往下第三、四鉤。

4 設備、電纜選型

4.1 選擇移動變電站

1)移動變電站(采煤機、轉載機、破碎機)的選擇

采煤機、轉載機及破碎機統計功率為2 230kW。電力負荷總視在功率計算公式為[1]

(1)

式中：S——所計算的電力負荷總視在功率，kVA；

∑Pn——參加計算的所有用電設備的額定功率之和，kW；

cosφ——參加計算的電力負荷的平均功率因數，取0.90；

KX——需用系數，取0.85。

S=0.85×2 230/0.90=2 106kVA。

根據計算結果，工作面配套1臺3 150kVA移動變電站，能夠滿足要求。

2)移動變電站(前部刮板機)的選擇

前部刮板機統計功率為1 050kW。

根據式(1)可得：S=KX∑Pn/cosφ=0.9×1 050/0.90=1 050kVA(KX取0.90、cosφ取0.90)。

根據計算結果，工作面配套1臺1 600kVA能夠滿足要求。

3)移動變電站(后部刮板機)的選擇

后部刮板機統計功率為1 710kW。

根據式(1)可得：S=KX∑Pn/cosφ=0.90×1 710/0.90=1 710kVA(KX取0.90、cosφ取0.90)。

根據計算結果，工作面配套1臺3 150kVA能夠滿足要求。

4)移動變電站(1.4m皮帶)的選擇

1.4m皮帶負荷統計功率為3×450kW=1 350kW

根據式(1)可得：S=KX∑Pn/cosφ=0.7×1 350/0.70=1 350kVA(KX取0.7、cosφ取0.70)。

根據計算結果，結合礦內設備使用情況選用2臺KBSGZY- 1000/6/1.14移動變電站供電，移動變電站考慮放置9- 301皮帶機頭處。

5)移動變電站(乳化液泵)的選擇

乳化液泵負荷統計功率為315kW。

根據式(1)可得：S=KX∑Pn/cosφ=0.90×315/0.90=315kVA(KX取0.90、cosφ取0.90)。

根據計算結果并結合副巷排水、照明情況選用1臺KBSGZY- 1000/6/1.14移動變電站供電。

4.2 3 300V及以下電纜截面及其開關選擇

1)供電系統的選擇

綜放工作面采煤機、轉載機、破碎機、前部刮板機、后部刮板機、1.4m皮帶使用變頻啟動器控制、乳化液泵由400A防爆電磁啟動器(電壓等級1 140V)控制；照明供電利用原巷道1 140V供電系統。

2)采煤機負荷電纜截面及開關的選擇

設備長時工作電流計算公式為[2]

(2)

式中：I——設備長時工作電流，A；

Kf——設備負荷系數，取0.80；

Pn——設備的額定功率，kW；

η——設備的效率，取0.95；

U——設備的額定電壓等級，kV；

cosφ——用電設備的功率因數，取0.8。

根據計算結果選取MCPJ- 1.9/3.3-3×95+1×25橡套電纜，開關選用負荷中心開關，對應的起動開關整定值236A。

3)前刮板機負荷電纜截面及開關的選擇

前刮板機機頭、機尾電機功率為525kW。

根據計算結果，前刮板機機頭、機尾電纜選取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套電纜，開關選用變頻器控制，過載整定105A。

4)后部刮板機負荷電纜截面及開關選擇

后部刮板機功率855kW。

根據計算結果，后刮板機電纜選取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套電纜，開關選用開關選用變頻器控制，過載整定171A。

5)轉載機、破碎機電源及負荷電纜截面及開關的選擇

(1)轉載機負荷電纜截面及開關的選擇。

高速運轉時根據式(2)計算得出

根據計算結果，轉載機高速電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負荷中心對應的回路整定值105A。

低速運轉時根據式(2)計算得出

根據計算結果，轉載機低速電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負荷中心對應的起動開關整定值55A。

(2)破碎機負荷電纜截面及開關的選擇。

根據式(2)計算得出

根據計算結果，破碎機電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負荷中心對應的起動開關整定值105A。

6)1.4m皮帶負荷電纜的選擇

7)1 140V低壓線路電纜及開關的選型

(1)副巷低壓電纜總干線截面及低壓開關的選擇：

根據計算結果，結合現副巷的電源電纜情況選取MYP- 3×95+1×16橡套電纜，副巷低壓開關選取630A真空開關。開關過載整定為120A、短路整定為600A。

(2)正巷水泵控制開關及電纜截面選擇：

根據計算結果，結合現正巷的電源電纜情況選取MYP- 3×35+1×16橡套電纜，開關選取630A真空開關。開關過載整定為80A、短路整定為400A。

以上設計已經考慮電壓損失等各種因素，開關、變壓器、電纜都有較大的余量，整定時也充分考慮保證開關起動的基礎上盡量降低其整定值，整定值選取較小，故不再進行校驗。

5 結論

本文主要介紹了大采高綜放工作面供電系統的設計、布置，為工作面正常開采提供了技術支持；設備、電纜的選型，保障了設備的安全工作，為大采高綜放工作面的正常生產提供了安全保障。