综放工作面供电系统设计与探讨

刘要宇

（阳煤集团新大地煤业有限公司， 山西 晋中 032700）

1 工作面概况

15304工作面大部分位于井玉沟以西，地表总体为北高南低的山梁地带，地面主要为林地及荒地，地表井玉沟从工作面北部穿过。井下位于三采区，煤层厚度最大为6.5 m，15304工作面设计走向长度520 m，采长120 m。工作面采煤机、前溜、后溜、转载机、破碎机、乳泵、喷雾泵、顺槽皮带采用1140 V供电；进回风系统采用660 V供电。临时配电点设立在轨道巷口，距进风口950 m。

15304工作面为综采放顶煤工作面，安装有低位放顶煤支架、过渡架、前后部刮板输送机、采煤机、进风巷安装一部皮带输送机，一部转载机，配一台锤式破碎机。进风巷转载机往外安一列设备列车如表1所示。

表1 工作面主要设备技术参数

2 供电系统的概述

工作面临时配电点电源直接来自三采区配电室，6 kV电源由临配点馈出一趟MYPTJ-3×95 mm2高压电缆，供给1号、2号移动变电站，并变为1140V，满足采煤机、前溜、乳化液泵，喷雾泵、转载机、电源要求。6 kV电源由临配电点电源配馈出一趟MYPTJ-3×95mm2高压电缆，供给3号、4号移动变电站，并变为1140 V，满足乳化液泵、喷雾泵、破碎机后溜电源要求。6 kV电源由临配电点电源配馈出一趟MYPTJ-3×35 mm2高压电缆，供给5号、6号移动变电站，并变为1140 V及660 V，满足轨道巷皮带电源要求；同时并变为660 V满足回、进风动力电源要求。

3 工作面1140V系统变压器选择

变压器的容量S按下公式计算：

式中：∑PN为用电设备额定功率和，kW；Kr为需用系数；cosφ为平均功率因素；Ks为同时系数。

3.1 1号变压器的选择

∑PN=1260 kW，Kr=0.73，cosφ=0.7，Ks=1。

将数据代入式（1）得：S=1314 kVA。

根据计算结果选择KBSGZY-1000/6移动变电站能满足要求。

3.2 2号变压器的选择

∑PN=800 kW，Kr=0.7，cosφ=0.7，Ks=1。

将数据代入式（1）得：S=800 kVA。

根据计算结果选择KBSGZY-1000/6移动变电站能满足要求。

3.3 3号变压器的选择

∑PN=1270 kW，Kr=0.59，cosφ=0.7，Ks=1。

将数据代入式（1）得：S=1070.43 kVA。

根据计算结果选择KBSGZY-1600/6移动变电站能满足要求。

3.4 4号变压器的选择

∑PN=630 kW，Kr=0.7，cosφ=0.7，Ks=1。

将数据代入式（1）得：S=594 kVA。

根据计算结果选择KBSGZY-1000/6移动变电站能满足要求。

4 工作面1140V电缆的选择

变压器4号所带电缆的选择。

4.1 按长时载流选择电缆型号

式中：∑PN为电动机额定功率之和，取315 kW；UN为电网额定电压，取1140 V；Kr为需用系数；cosφ为所带负荷的加权平均功率因数，取0.85。

将数据代入公式，电缆C21的长时载流Iw=187.7 A。

选择MYP-0.66/1.143×70+1×25，其额定载流215＞187.7 A，满足要求。

4.2 按允许电压损失校验电缆截面

正常运行时，1140 V系统末端的电压损失不得超过7%，此时电压损失计算公式为：

式中：U2N为负荷侧额定电压，1200 V；UN为电网额定电压，1140 V。

将数据代入公式得：ΔU=140 V。

1）变压器的电压损失

式中：Iw为正常运行时，变压器低压侧的负荷电流，319.06 A；U2N为变压器二次侧额定电压，1200 V；I2N为变压器二次侧的额定电流，481.15 A；ΔP为变压器的短路损耗，5400 W；SN为变压器额定容量，1000 kVA；UK为变压器的阻抗电压百分数，4%；sinφ=0.7，cosφ=0.71。

将数据代入公式得：ΔUT=22.8 V。

2）干线电缆电压损失：变压器干线距离仅20 m，干线电缆电压损失ΔUc1可以忽略不计。

3）支线电缆电压损失

式中：∑PN为电缆所带电动机的额定功率，315 kW；Kr为需用系数，支线电缆取1；L为电缆长度，0.05 km；UN为电网额定电压，1140 V；R0、X0分别为电缆单位长度的电阻和电抗，分别取值0.267和0.078 Ω/km；tgφ为电动机平均功率因数相应的正切值，取0.62。

将数据代入公式得：ΔUc2=4.357 V。

依线路电压损失总和公式：∑ΔU=ΔUT+ΔUc1+ΔUc2式中：ΔUT为变压器中的电压损失，22.8 V；ΔUc1、ΔUc2为干线和支线电缆中的电压损失，ΔUc1=0，ΔUc2=4.4 V。得 ΣΔU=27.2 V＜140 V，合格。

5 供电系统管理规定

第一，操作、检修人员须经过培训，经考试合格发证后，方可持证上岗。第二，各操作人员必须熟悉了解供电系统。每台设备应有标志牌，注明型号、电压、容量、用途、功率及过流整定值。第三，严格执行“谁停电，谁送电”制度。第四，供电系统所有继电保护装置均应符合要求，灵敏可靠。第五，综采工作面配电点应设置局部接地极和移变以及照明综保的辅助接地装置。第六，停电后必须吊挂“有人工作，不得送电”的警示牌，并闭锁或专人看守。

6 应用效果及分析

通过科学的计算和合理的选型，对综放工作面的设备和供电系统进行了设计，供电系统适应了开采条件和各类综采设备的供电要求，满足了设备在启动、维护和运行中的供电能力。本工作面由于不是大走向和大采长工作面，采用了1140 V系统，增强了和设备的配套选型的科学合理性，也实现了较好的经济效益。对15304工作面开采以来也减少了低电压系统造成的压降大、电流大的弊端，整体供电质量可靠，系统运行平稳，提高了开机率。