長平礦井下供電系統的應用方案研究

王華杉

（山西晉煤集團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必須保證電壓穩定，各項保護齊全，電流整定正確合理，從而保障工作面的開采工作。晉煤集團公司委托晉城宏圣建筑公司對長平煤業分公司4313綜采工作面的供電方案進行設計研究。

1 工作面概況

4313工作面位于11#層408盤區，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工作面主風機及備用風機供電。

2 工作面負荷統計

長平礦4313工作面負荷統計見表1。

表1 長平礦4313工作面負荷統計表

3 供電系統的應用方案分析

3.1 移變的選擇及校驗

移變的選型公式：

式中：

Sca-一組用電設備的計算負荷，kVA；

Kde-綜采工作面用電設備的需用系數；

∑PN-該組設備的總額定功率，kW；

Pmax-最大一臺電動機額定功率，kW；

SN-移變的額定容量，kVA；

cosΦwm-該組設備的加權平均功率因數。

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

（2）刮機輸送機移變的選擇：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）轉載機、破碎機、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

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

（1）按經濟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-經濟電流密度，取2.25A/mm2；

n-同時工作電纜數。

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

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

（3）按允許電壓損失校驗：

式中：

△U%-高壓電纜線路中的電壓損失百分數；

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-負載功率因數角的正切值，取1.02。

2.23 %＜5%，滿足要求。

3.2.2 低壓電纜的選擇及校驗

按長時最大工作電流選擇電纜截面的計算公式為：

式中：

Ica-最大長時負荷電流，A；

∑PN-電動機額定功率之和，kW；

UN-額定電壓，V；

cosφN-加權平均功率因數；

ηN-加權平均效率；

Iy-電纜的長時允許工作電流，A。

根據公式計算得出下表2所示。

3.3 開關的選型計算

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

表2 電纜選擇計算表

3.4 方案總結

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工作面主風機及備用風機供電。局部通風機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。總饋開關外殼在臨時變電所和主接地極進行連接，形成接地網，向工作面的開關和分饋分別安裝局部接地極；局部接地母線和開關外部連接形成局部接地網；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 應用效果及社會經濟效益分析

晉城宏圣建筑公司將供電設計方案應用于長平礦4313工作面，經過3個月的應用，效果良好。供電系統可靠、穩定，有力地保障了煤礦的生產效率和生產安全，提高了機電設備維修和保養的便捷性，保障了井下工作人員的安全，降低了4313工作面機械設備電氣故障的次數，取得了良好的經濟效益和社會效益，可以為其他工作面供電系統的方案選擇提供參考。