長平礦井下供電系統(tǒng)的應(yīng)用方案研究

王華杉

（山西晉煤集團(tuán)晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048000）

煤礦井下工作面供電系統(tǒng)必須保證電壓穩(wěn)定，各項(xiàng)保護(hù)齊全，電流整定正確合理，從而保障工作面的開采工作。晉煤集團(tuán)公司委托晉城宏圣建筑公司對長平煤業(yè)分公司4313綜采工作面的供電方案進(jìn)行設(shè)計研究。

1 工作面概況

4313工作面位于11#層408盤區(qū)，工作面走向長度1033m，工作面長度157m，煤層厚度1.6～3.5m，平均厚度2.30m。供電方式為由西部中央變電所出三趟高壓電纜和一趟低壓電纜，其中兩趟高壓為4313工作面供電，一趟高壓和一趟低壓電纜分別為4313工作面主風(fēng)機(jī)及備用風(fēng)機(jī)供電。

2 工作面負(fù)荷統(tǒng)計

長平礦4313工作面負(fù)荷統(tǒng)計見表1。

表1 長平礦4313工作面負(fù)荷統(tǒng)計表

3 供電系統(tǒng)的應(yīng)用方案分析

3.1 移變的選擇及校驗(yàn)

移變的選型公式：

式中：

Sca-一組用電設(shè)備的計算負(fù)荷，kVA；

Kde-綜采工作面用電設(shè)備的需用系數(shù)；

∑PN-該組設(shè)備的總額定功率，kW；

Pmax-最大一臺電動機(jī)額定功率，kW；

SN-移變的額定容量，kVA；

cosΦwm-該組設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)。

（1）煤機(jī)移變的選擇：Sca=1×700/0.85=824（kVA），選擇KSGZY-1000/6/1.2移變，1000＞824滿足要求。

（2）刮機(jī)輸送機(jī)移變的選擇：Sca=1×800/0.85=941（kVA），額定電壓為1140V，因此選擇KSGZY-1000/6/1.2移變，1000＞941滿足要求。

（3）轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵、噴霧泵移變的選擇：Sca=0.56×935/0.7=748（kVA），額定電壓為1140V，因此選擇KSGZY-1000/6/1.2移變，1000＞748滿足要求。

（4）膠帶輸送機(jī)移變的選擇：Sca=1×400/0.85=470（kVA），額定電壓為1140V，因此選擇KSGZY-500/6/1.2移變，500＞470滿足要求。

（5）2802巷低壓移變的選擇：Sca=0.48×302.3/0.7=208（kVA），額定電壓為660V，因此選擇KSGZY-315/6/6.69移變，315＞208滿足要求。

（6）5802巷低壓移變的選擇：Sca=0.5×229/0.7=164（kVA），額定電壓為660V，因此選擇KSGZY-315/6/6.69移變，315＞164滿足要求。

3.2 電纜的選擇計算

3.2.1 6kV電纜的選擇及校驗(yàn)

給移變供電高壓電纜選用監(jiān)視型屏蔽橡套電纜，即MYPTJ-6kV，共需兩趟電纜，兩趟供工作面設(shè)備及皮帶。其中機(jī)組高壓電纜的選擇及校驗(yàn)如下：

（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜計算公式：

式中：

Ae-電纜主芯截面，mm2；

Ica—電纜的長時最大工作電流，A；

Jed-經(jīng)濟(jì)電流密度，取2.25A/mm2；

n-同時工作電纜數(shù)。

為了達(dá)到要求選用同樣的兩條MYPTJ-6KV-3×70電纜并接，長為1300m×2。

（2）按允許電流負(fù)荷電流校驗(yàn)：所選電纜的允許負(fù)荷電流為210A，210×2＞302滿足要求。

（3）按允許電壓損失校驗(yàn)：

式中：

△U%-高壓電纜線路中的電壓損失百分?jǐn)?shù)；

P-電纜輸送的有功功率，kW；

Lca-電纜長度，km；

UN-電纜線路的額定電壓，kV；

R0-電纜每千米電阻，Ω/km；

X0-電纜每千米電抗；Ω/km；

tanφ-負(fù)載功率因數(shù)角的正切值，取1.02。

2.23 %＜5%，滿足要求。

3.2.2 低壓電纜的選擇及校驗(yàn)

按長時最大工作電流選擇電纜截面的計算公式為：

式中：

Ica-最大長時負(fù)荷電流，A；

∑PN-電動機(jī)額定功率之和，kW；

UN-額定電壓，V；

cosφN-加權(quán)平均功率因數(shù)；

ηN-加權(quán)平均效率；

Iy-電纜的長時允許工作電流，A。

根據(jù)公式計算得出下表2所示。

3.3 開關(guān)的選型計算

開關(guān)按計算工作電流選擇，其公式為（2），根據(jù)計算得出開關(guān)的選型結(jié)果。采煤機(jī)選用QJZ-800/1140-4開關(guān)1臺；刮板機(jī)選用QJZ-800/1140-4開關(guān)1臺；轉(zhuǎn)載機(jī)選用QJZ-300/1140開關(guān)1臺；破碎機(jī)選用QJZ-300/1140開關(guān)1臺；乳化液泵和噴霧泵選用QJZ-800/1140-4開關(guān)1臺；皮帶機(jī)選用QJR-400/1140開關(guān)2臺；兩巷低饋需用KBZ-200開關(guān)2臺；漲緊車需用QBZ-80N開關(guān)1臺；JD-40kW絞車選用QBZ-80N開關(guān)12臺；JD-11.4kW絞車選用QBZ-80N開關(guān)2臺；JHMB-14回柱絞車選用QBZ-80N開關(guān)1臺；5.5kW水泵選用QBZ-80N開關(guān)6臺；4寸泵選用QBZ-80N開關(guān)2臺。

表2 電纜選擇計算表

3.4 方案總結(jié)

4313工作面供電方式為由西部中央變電所出三趟高壓電纜和一趟低壓電纜，其中兩趟高壓為4313工作面供電，一趟高壓和一趟低壓電纜分別為4313工作面主風(fēng)機(jī)及備用風(fēng)機(jī)供電。局部通風(fēng)機(jī)電纜全部布置在巷道頂部，過巷電纜沿頂布置，用特制電纜卡固定。電纜使用專用電纜鉤吊掛，電纜鉤間距為1.2m，頂板電纜鉤下沿距離頂板不超過0.5m。電纜布置遵循“高壓在上、低壓在下”的原則，高壓或低壓電纜間距不小于50mm，高低壓電纜間距不小于100mm。通訊電纜吊掛在最下方，距離最下方低壓電纜不小于50mm?？傪侀_關(guān)外殼在臨時變電所和主接地極進(jìn)行連接，形成接地網(wǎng)，向工作面的開關(guān)和分饋分別安裝局部接地極；局部接地母線和開關(guān)外部連接形成局部接地網(wǎng)；接地極安裝后由專職電工對其接地電阻測試，接地電阻小于2Ω，符合要求后方可使用。

4 應(yīng)用效果及社會經(jīng)濟(jì)效益分析

晉城宏圣建筑公司將供電設(shè)計方案應(yīng)用于長平礦4313工作面，經(jīng)過3個月的應(yīng)用，效果良好。供電系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，有力地保障了煤礦的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全，提高了機(jī)電設(shè)備維修和保養(yǎng)的便捷性，保障了井下工作人員的安全，降低了4313工作面機(jī)械設(shè)備電氣故障的次數(shù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，可以為其他工作面供電系統(tǒng)的方案選擇提供參考。