某矿大采高综采放顶煤工作面供电系统设计及选型

朱振国

(霍州煤电集团吕临能化有限公司， 山西 临县 033200)

1 前言

某矿某工作面所采煤层为9#煤层，9#煤层赋存于太原组中下部，上距5#煤层40.90～56.15m，平均50.63m，煤层赋存稳定，结构复杂，含一至二层夹矸，平均煤厚为11.8m，该工作面采用一次采全高综采放顶煤走向长壁采煤法，煤层倾角12°～36°，平均24°，为缓倾斜煤层。9- 301工作面直接顶为泥岩，厚1～2m；基本顶为细粒砂岩，厚1～3m，属于中等易垮落性顶板。该工作面机采高为3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用单轮顺序放煤方式，采放比1∶2.69。

2 供电设备配置

2.1 设备配置

(1)9- 301综放工作面主要设备有MG500/1180- WD采煤机1台、SGZ- 800/1050前部刮板机1台、SGZ- 1000/1710后部刮板机1台。主要设备负荷统计见表1。

9- 301正巷主要设备有SZZ- 1200/525转载机1台，PLM4000- 525破碎机1台，DSJ1400/3×450、皮带1部。

2.2 设备电源供给方式

采煤机、转载机及破碎机由9#煤层三采区变电所7219高开引出，经负荷中心由6kV变3 300V供给；前部、后部刮板机各由9#煤三采区变电所7213高开引出，经前后变压器由6kV变3 300V供给；顺槽1.4m皮带及其他设备电源由9#煤三采区变电所7210高开引出，经皮带机头2台移动变电站由6kV变1 140V供给；乳化液泵及副巷其他设备电源由9#煤三采区变电所1～4#馈电开关引出供给，电压等级1 140V。

表1 9- 301综放工作面主要设备负荷统计

2.3 工作面设备布置

乳化液泵站布置在9- 3012辅助运输巷，采用远距离供液。负荷中心等设备安设在设备列车上随设备车整体移动，将设备列车安设在副巷，距工作面250m，设备列车为液压牵引，其从里往外方向依次为3 300V电缆车2列、后溜前溜变频器专用变压器4车、通讯总站1车、8组合负荷中心(3 300V、3 150kVA)1车、6kV高压电缆车2列。

3 供电电缆布置

3.1 正巷布置

(1)两趟缆线分别是信号缆线(信号缆线放在第一钩位置)、1 140V动力，共用二联钩吊挂。

(2)吊挂要求：

(1)1 140V动力从9- 3011皮带机头移动变电站引出→9- 3011巷→巷道内各使用地点。

(2)电缆钩吊挂间距1 000mm，电缆钩在正巷内要求距地板不低于1.8m，以防止单轨吊运输过程中刮伤电缆。

3.2 副巷布置

(1)四趟缆线，分别是信号(信号缆线放在第一钩位置)、两趟负荷中心6kV高压缆线以及1 140V缆线，共用四联钩吊挂。

(2)吊挂要求：①乳化泵站6kV缆线从机头变电所引出→9- 700一部皮带巷上山方向左帮→9- 3012辅助运输系统巷→9- 3012巷左侧上手帮至泵站，从上往下第二钩。②两趟6kV缆线从9#煤三采区变电所引出→东区皮带上山方向左手帮→9- 700一部皮带巷上山方向左手帮→9- 3012巷上手帮至设备列车负荷中心，从上往下第三、四钩。

4 设备、电缆选型

4.1 选择移动变电站

1)移动变电站(采煤机、转载机、破碎机)的选择

采煤机、转载机及破碎机统计功率为2 230kW。电力负荷总视在功率计算公式为[1]

(1)

式中：S——所计算的电力负荷总视在功率，kVA；

∑Pn——参加计算的所有用电设备的额定功率之和，kW；

cosφ——参加计算的电力负荷的平均功率因数，取0.90；

KX——需用系数，取0.85。

S=0.85×2 230/0.90=2 106kVA。

根据计算结果，工作面配套1台3 150kVA移动变电站，能够满足要求。

2)移动变电站(前部刮板机)的选择

前部刮板机统计功率为1 050kW。

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

根据计算结果，工作面配套1台1 600kVA能够满足要求。

3)移动变电站(后部刮板机)的选择

后部刮板机统计功率为1 710kW。

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

根据计算结果，工作面配套1台3 150kVA能够满足要求。

4)移动变电站(1.4m皮带)的选择

1.4m皮带负荷统计功率为3×450kW=1 350kW

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

根据计算结果，结合矿内设备使用情况选用2台KBSGZY- 1000/6/1.14移动变电站供电，移动变电站考虑放置9- 301皮带机头处。

5)移动变电站(乳化液泵)的选择

乳化液泵负荷统计功率为315kW。

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

根据计算结果并结合副巷排水、照明情况选用1台KBSGZY- 1000/6/1.14移动变电站供电。

4.2 3 300V及以下电缆截面及其开关选择

1)供电系统的选择

综放工作面采煤机、转载机、破碎机、前部刮板机、后部刮板机、1.4m皮带使用变频启动器控制、乳化液泵由400A防爆电磁启动器(电压等级1 140V)控制；照明供电利用原巷道1 140V供电系统。

2)采煤机负荷电缆截面及开关的选择

设备长时工作电流计算公式为[2]

(2)

式中：I——设备长时工作电流，A；

Kf——设备负荷系数，取0.80；

Pn——设备的额定功率，kW；

η——设备的效率，取0.95；

U——设备的额定电压等级，kV；

cosφ——用电设备的功率因数，取0.8。

根据计算结果选取MCPJ- 1.9/3.3-3×95+1×25橡套电缆，开关选用负荷中心开关，对应的起动开关整定值236A。

3)前刮板机负荷电缆截面及开关的选择

前刮板机机头、机尾电机功率为525kW。

根据计算结果，前刮板机机头、机尾电缆选取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套电缆，开关选用变频器控制，过载整定105A。

4)后部刮板机负荷电缆截面及开关选择

后部刮板机功率855kW。

根据计算结果，后刮板机电缆选取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套电缆，开关选用开关选用变频器控制，过载整定171A。

5)转载机、破碎机电源及负荷电缆截面及开关的选择

(1)转载机负荷电缆截面及开关的选择。

高速运转时根据式(2)计算得出

根据计算结果，转载机高速电缆选取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套电缆，负荷中心对应的回路整定值105A。

低速运转时根据式(2)计算得出

根据计算结果，转载机低速电缆选取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套电缆，负荷中心对应的起动开关整定值55A。

(2)破碎机负荷电缆截面及开关的选择。

根据式(2)计算得出

根据计算结果，破碎机电缆选取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套电缆，负荷中心对应的起动开关整定值105A。

6)1.4m皮带负荷电缆的选择

7)1 140V低压线路电缆及开关的选型

(1)副巷低压电缆总干线截面及低压开关的选择：

根据计算结果，结合现副巷的电源电缆情况选取MYP- 3×95+1×16橡套电缆，副巷低压开关选取630A真空开关。开关过载整定为120A、短路整定为600A。

(2)正巷水泵控制开关及电缆截面选择：

根据计算结果，结合现正巷的电源电缆情况选取MYP- 3×35+1×16橡套电缆，开关选取630A真空开关。开关过载整定为80A、短路整定为400A。

以上设计已经考虑电压损失等各种因素，开关、变压器、电缆都有较大的余量，整定时也充分考虑保证开关起动的基础上尽量降低其整定值，整定值选取较小，故不再进行校验。

5 结论

本文主要介绍了大采高综放工作面供电系统的设计、布置，为工作面正常开采提供了技术支持；设备、电缆的选型，保障了设备的安全工作，为大采高综放工作面的正常生产提供了安全保障。