礦井綜采工作面遠距離供電的研究

＊賈 璐

（山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司五陽煤礦 山西 046200）

前言

當前由于煤礦作業(yè)的需要，各種礦用設(shè)備都朝著大型化與重型化的方向發(fā)展，從而大大提高了機電設(shè)備的功率，與此同時對井下供電系統(tǒng)提出了更高的要求。特別是對于綜采工作面而言，其在發(fā)展過程中出現(xiàn)縱深發(fā)展，這樣使得井下供電距離變得越來越大，從而導(dǎo)致線路電壓損失變得更加明顯，這樣不能更好地優(yōu)化供電設(shè)備的電壓。因此以潞安集團某礦供電系統(tǒng)為例，對遠距離輸送線路進行探究，從而可以設(shè)計出遠距離綜采工作面供電系統(tǒng)。

1.概況

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)潞安集團某礦礦井設(shè)置的采煤設(shè)備都比較先進。其采掘工作面運輸巷道長度達到了645m，相應(yīng)的回風(fēng)巷道長度可以達到621m，而相應(yīng)的供電距離可以達到5000m以上。經(jīng)過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)工作面內(nèi)機械設(shè)備用電電荷量超過6000kW，由此可以看出其對工作面遠距離輸送提出了較高的要求。

2.供電方式選擇

該礦采煤機型號為MG400/930-WD，額定電壓為3.3kV，額定功率為930kW。相應(yīng)的刮板機數(shù)量為2部，對應(yīng)的型號為SGZ-960/1400，其額定電壓為3.3kV，額定功率為700kW。對應(yīng)的水泵數(shù)量為5臺，相應(yīng)的額定電壓為660V，1臺的功率為22kW，而另外4臺功率為37kW。表1為其他設(shè)備及功率。

表1 綜采工作面主要機電設(shè)備的額定電壓和額定功率

對于工作面供電，該礦選用遠距離供電。該煤礦工作面主要借助6kV變電所進行供電。當前總功率相對較大，這時選用四臺移動變電站給井下設(shè)備進行供電。一臺移動變電站給兩臺刮板機、噴霧泵供電，一臺移動變電站給采煤機、破碎機、轉(zhuǎn)載機、乳化液泵進行供電，一臺移動變電站給皮帶供電，最后一臺移動變電站給絞車以及水泵進行供電，如圖1所示。

3.遠距離供電系統(tǒng)的設(shè)計

(1)變電站容量及型號的選擇

由于設(shè)備在工作的過程中，不可能長時間處于高速運行的狀態(tài)?？墒菫榱颂岣咴O(shè)備的安全性，通常需要對移動變電站的效率進行計算，一般將機械設(shè)備的極限狀態(tài)當做計算的依據(jù)，同時需要把機電設(shè)備功率因數(shù)設(shè)定為0.85。表2為四個移動變電站功率大小以及相應(yīng)的型號。

表2 移動變電站的功率大小及型號選擇

(2)移動變電站進線高壓電纜型號的選擇

為了能夠有效地提高井下工作的安全性，必須使用特定的高壓電纜進行供電系統(tǒng)的供電，該系統(tǒng)使用礦用監(jiān)視型高壓雙屏蔽橡套電纜。

在電纜中通入電流時，將會產(chǎn)生電流，假如電纜長時間處于高負荷的狀態(tài)下，那么在發(fā)熱的情況下將會引起電纜絕緣出現(xiàn)老化，當處于嚴重的狀態(tài)下將會導(dǎo)致電纜出現(xiàn)損壞，從而導(dǎo)致出現(xiàn)用電安全問題。

對于1號移動變電站電纜對應(yīng)的總長度可以達到5470m，相應(yīng)的供電電壓達到了6kV，而相應(yīng)的負載功率可以達到3050kW。經(jīng)過計算可以發(fā)現(xiàn)該線路最大的電流值為229A。與之匹配的電纜型號為MYPTJ-3x95。相應(yīng)的電纜可以允許持續(xù)電流達到250A，因此能夠滿足工程的需要。與此同時對于2、3、4移動變電站而言，其產(chǎn)生的最大電流分別為：178A、A86.6A、22.96A，同時與之匹配的電纜型號為：MYPTJ-3x70，MYPTJ-3x50和MYPTJ-3x50，配置的允許電流為：215A、175A、175A，因此能夠滿足工程的需要。

(3)低壓電纜型號的選擇

對于固定敷設(shè)的動力電纜而言，通常選擇類別相對較多。因此在設(shè)計供電系統(tǒng)時，必須遵守如下規(guī)則：電纜材料不能選用鋁芯以及電纜最大的持續(xù)工作電流必須大于機電設(shè)備的最大功率。

通常采煤機工作電流經(jīng)過計算可以設(shè)定為213A，所采用的電纜型號為MCPTJB-3x95，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到260A。相應(yīng)兩臺刮板輸送機的工作電流值都達到了180A，對應(yīng)的電纜型號選為MCPT-3x70，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到215A；轉(zhuǎn)載機和破碎機的工作電流值都達到了100A，對應(yīng)的電纜型號選為MCPT-3x35，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到138A；3臺乳化液泵的工作電流值都達到了175A，對應(yīng)的電纜型號選為MYP-3x70，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到215A；3臺噴霧泵的工作電流值都達到了87.5A，對應(yīng)的電纜型號選為MYP-3x70，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到215A；2臺水泵以及2臺絞車的工作電流值都達到了54A，對應(yīng)的電纜型號選為MYP-3x16，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到83A；1臺水泵的工作電流值達到了26.4A，對應(yīng)的電纜型號選為MYP-3x4，流經(jīng)電纜的持續(xù)電流值可以達到36A。相關(guān)工作人員測定后發(fā)現(xiàn)電纜都滿足工作需要。

(4)低壓組合開關(guān)的選擇

在選擇組合開關(guān)時，必須嚴格按照額定電流高于需要控制設(shè)備的額定值，同時其設(shè)置有相應(yīng)的保護功能。通過分析井下用電設(shè)備的情況，選用3300V和1140V組合開關(guān)。其中3300V的開關(guān)采煤機中，一個主用，一個備用。2臺刮板輸送機的開關(guān)都是設(shè)置為一個主用，一個備用。對于1140V組合開關(guān)，乳化液泵設(shè)置為一個主用，一個備用。噴霧泵開關(guān)設(shè)置為一個主用，一個備用。

4.結(jié)語

經(jīng)過三個月的工程實踐發(fā)現(xiàn)，煤礦供電系統(tǒng)整體相對穩(wěn)定。并未出現(xiàn)較大的用電安全問題，由此可以看出該遠距離輸電系統(tǒng)相對較好。這樣可以為綜采工作面開采提供保障，不僅可以提高經(jīng)濟價值，而且可以降低井下用電安全事故率。