某礦大采高綜采放頂煤工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型

朱振國(guó)

(霍州煤電集團(tuán)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(jié)構(gòu)復(fù)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(zhǎng)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(xì)粒砂巖，厚1～3m，屬于中等易垮落性頂板。該工作面機(jī)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(shè)備配置

2.1 設(shè)備配置

(1)9- 301綜放工作面主要設(shè)備有MG500/1180- WD采煤機(jī)1臺(tái)、SGZ- 800/1050前部刮板機(jī)1臺(tái)、SGZ- 1000/1710后部刮板機(jī)1臺(tái)。主要設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

9- 301正巷主要設(shè)備有SZZ- 1200/525轉(zhuǎn)載機(jī)1臺(tái)，PLM4000- 525破碎機(jī)1臺(tái)，DSJ1400/3×450、皮帶1部。

2.2 設(shè)備電源供給方式

采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及破碎機(jī)由9#煤層三采區(qū)變電所7219高開(kāi)引出，經(jīng)負(fù)荷中心由6kV變3 300V供給；前部、后部刮板機(jī)各由9#煤三采區(qū)變電所7213高開(kāi)引出，經(jīng)前后變壓器由6kV變3 300V供給；順槽1.4m皮帶及其他設(shè)備電源由9#煤三采區(qū)變電所7210高開(kāi)引出，經(jīng)皮帶機(jī)頭2臺(tái)移動(dòng)變電站由6kV變1 140V供給；乳化液泵及副巷其他設(shè)備電源由9#煤三采區(qū)變電所1～4#饋電開(kāi)關(guān)引出供給，電壓等級(jí)1 140V。

表1 9- 301綜放工作面主要設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

2.3 工作面設(shè)備布置

乳化液泵站布置在9- 3012輔助運(yùn)輸巷，采用遠(yuǎn)距離供液。負(fù)荷中心等設(shè)備安設(shè)在設(shè)備列車上隨設(shè)備車整體移動(dòng)，將設(shè)備列車安設(shè)在副巷，距工作面250m，設(shè)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(fù)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(hào)纜線(信號(hào)纜線放在第一鉤位置)、1 140V動(dòng)力，共用二聯(lián)鉤吊掛。

(2)吊掛要求：

(1)1 140V動(dòng)力從9- 3011皮帶機(jī)頭移動(dòng)變電站引出→9- 3011巷→巷道內(nèi)各使用地點(diǎn)。

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

3.2 副巷布置

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

(2)吊掛要求：①乳化泵站6kV纜線從機(jī)頭變電所引出→9- 700一部皮帶巷上山方向左幫→9- 3012輔助運(yùn)輸系統(tǒng)巷→9- 3012巷左側(cè)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(shè)備列車負(fù)荷中心，從上往下第三、四鉤。

4 設(shè)備、電纜選型

4.1 選擇移動(dòng)變電站

1)移動(dòng)變電站(采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī))的選擇

采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及破碎機(jī)統(tǒng)計(jì)功率為2 230kW。電力負(fù)荷總視在功率計(jì)算公式為[1]

(1)

式中：S——所計(jì)算的電力負(fù)荷總視在功率，kVA；

∑Pn——參加計(jì)算的所有用電設(shè)備的額定功率之和，kW；

cosφ——參加計(jì)算的電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)，取0.90；

KX——需用系數(shù)，取0.85。

S=0.85×2 230/0.90=2 106kVA。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，工作面配套1臺(tái)3 150kVA移動(dòng)變電站，能夠滿足要求。

2)移動(dòng)變電站(前部刮板機(jī))的選擇

前部刮板機(jī)統(tǒng)計(jì)功率為1 050kW。

根據(jù)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(jù)計(jì)算結(jié)果，工作面配套1臺(tái)1 600kVA能夠滿足要求。

3)移動(dòng)變電站(后部刮板機(jī))的選擇

后部刮板機(jī)統(tǒng)計(jì)功率為1 710kW。

根據(jù)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(jù)計(jì)算結(jié)果，工作面配套1臺(tái)3 150kVA能夠滿足要求。

4)移動(dòng)變電站(1.4m皮帶)的選擇

1.4m皮帶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)功率為3×450kW=1 350kW

根據(jù)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(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合礦內(nèi)設(shè)備使用情況選用2臺(tái)KBSGZY- 1000/6/1.14移動(dòng)變電站供電，移動(dòng)變電站考慮放置9- 301皮帶機(jī)頭處。

5)移動(dòng)變電站(乳化液泵)的選擇

乳化液泵負(fù)荷統(tǒng)計(jì)功率為315kW。

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

根據(jù)計(jì)算結(jié)果并結(jié)合副巷排水、照明情況選用1臺(tái)KBSGZY- 1000/6/1.14移動(dòng)變電站供電。

4.2 3 300V及以下電纜截面及其開(kāi)關(guān)選擇

1)供電系統(tǒng)的選擇

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

2)采煤機(jī)負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)的選擇

設(shè)備長(zhǎng)時(shí)工作電流計(jì)算公式為[2]

(2)

式中：I——設(shè)備長(zhǎng)時(shí)工作電流，A；

Kf——設(shè)備負(fù)荷系數(shù)，取0.80；

Pn——設(shè)備的額定功率，kW；

η——設(shè)備的效率，取0.95；

U——設(shè)備的額定電壓等級(jí)，kV；

cosφ——用電設(shè)備的功率因數(shù)，取0.8。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取MCPJ- 1.9/3.3-3×95+1×25橡套電纜，開(kāi)關(guān)選用負(fù)荷中心開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)整定值236A。

3)前刮板機(jī)負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)的選擇

前刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾電機(jī)功率為525kW。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，前刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾電纜選取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套電纜，開(kāi)關(guān)選用變頻器控制，過(guò)載整定105A。

4)后部刮板機(jī)負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)選擇

后部刮板機(jī)功率855kW。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，后刮板機(jī)電纜選取MCP- 1.9/3.3-3×70+1×25橡套電纜，開(kāi)關(guān)選用開(kāi)關(guān)選用變頻器控制，過(guò)載整定171A。

5)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)電源及負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)的選擇

(1)轉(zhuǎn)載機(jī)負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)的選擇。

高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)根據(jù)式(2)計(jì)算得出

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，轉(zhuǎn)載機(jī)高速電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負(fù)荷中心對(duì)應(yīng)的回路整定值105A。

低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)根據(jù)式(2)計(jì)算得出

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，轉(zhuǎn)載機(jī)低速電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負(fù)荷中心對(duì)應(yīng)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)整定值55A。

(2)破碎機(jī)負(fù)荷電纜截面及開(kāi)關(guān)的選擇。

根據(jù)式(2)計(jì)算得出

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，破碎機(jī)電纜選取MCP- 3.3-3×70+1×25橡套電纜，負(fù)荷中心對(duì)應(yīng)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)整定值105A。

6)1.4m皮帶負(fù)荷電纜的選擇

7)1 140V低壓線路電纜及開(kāi)關(guān)的選型

(1)副巷低壓電纜總干線截面及低壓開(kāi)關(guān)的選擇：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)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(kāi)關(guān)選取630A真空開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)過(guò)載整定為120A、短路整定為600A。

(2)正巷水泵控制開(kāi)關(guān)及電纜截面選擇：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)正巷的電源電纜情況選取MYP- 3×35+1×16橡套電纜，開(kāi)關(guān)選取630A真空開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)過(guò)載整定為80A、短路整定為400A。

以上設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮電壓損失等各種因素，開(kāi)關(guān)、變壓器、電纜都有較大的余量，整定時(shí)也充分考慮保證開(kāi)關(guān)起動(dòng)的基礎(chǔ)上盡量降低其整定值，整定值選取較小，故不再進(jìn)行校驗(yàn)。

5 結(jié)論

本文主要介紹了大采高綜放工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、布置，為工作面正常開(kāi)采提供了技術(shù)支持；設(shè)備、電纜的選型，保障了設(shè)備的安全工作，為大采高綜放工作面的正常生產(chǎn)提供了安全保障。