綜采工作面遠距離供電設計分析與研究

劉立平 何小軍

摘 要：為了提高綜采工作面采煤水平，探討遠距離供電設計方案。以某礦為例介紹遠距離供電設計現狀，從設備負荷、電壓等級、移動變電站型號選擇、高壓電纜、短路電流5個方面探討供電設計方案，希望能夠提高采煤信息化水平。

關鍵詞：綜采工作面;遠距離供電;供電設計;泵站

目前我國礦井綜采裝備能力與性能顯著提升，煤礦綜采工作面的要求越來越高，順槽設備所采用的供電方式必須要進行創新，規避不安全因素對于綜采工作面的影響。與此同時，為了提高供電效率，開始應用現代化的采煤技術，為開采工作賦予了數字化特點，尤其是煤礦綜采工作面遠距離供電系統設計，在原來的基礎上得到優化，這為綜采工作面一系列工作提供了極大便利。

1 項目概況

目前某礦設計的綜采工作面一般移動變電站二次側離設備列車供電距離220米左右，設備列車距工作面刮板機機頭部150米左右，加上工作面長度，供電距離約500米左右。同時，綜采工作面運順1680米。工作面切眼長度240米，工作面坡度5°左右，拉上山，經驗算，使用刮板輸送機2×525kw電機不能滿足現生產需求。經計算，前、后部刮板輸送機需配置2×700kw電機。綜采工作面遠距離供電系統圖見圖1。

2 綜采工作面遠距離供電設計現狀

該礦二盤區綜采工作面地質條件較差，頂板壓力大，地鼓嚴重，巷道變形嚴重，導致巷道空間狹小，設備列車與帶式輸送機同時布置于運輸巷道，設備檢修及行人困難。回采期間拉移設備次數較多，經常需擴幫，起底，挑頂，設備列車放置拉移困難，耗費大量的人力物力，進行大坡度運輸時安全隱患多，影響生產。

經驗算，現使用刮板輸送機2×525kw電機不能滿足目前生產需求。經計算，前、后部刮板輸送機需配置2×700kw電機。為滿足前、后部刮板輸送機帶負荷啟動和轉載機負荷啟動，使用兩臺組合變頻器控制。一臺三組合變頻器控制后部刮板機兩個電機，一路備用，另一臺三組合變頻器控制前部刮板機兩個電機，及轉載機，電壓等級3300v。

3 綜采工作面遠距離供電優化設計方案

經過實際情況的研究以及設計要求的分析可以明確遠距離供電設計方案結構，然而泵站設備主要被安裝于工作面機頭位置，運行過程中液化液系統以遠距離供液系統為核心，為工作面提供電量的過程中并沒有對泵站系統予以考慮[1]。從成本方面考慮，泵站系統需要運用1140 V電壓。以此為前提展開綜采工作面遠距離供電系統的優化設計。

3.1 設備負荷設計

綜采工作面裝機總功率為6080 kW，其中包括前部刮板輸送機、采煤機、后部刮板輸送機、乳化液泵、噴霧泵等。采煤機及破碎機 供電布置方式和原來一樣利用原來設備，負荷電纜從原來的500米增加到2100米，截面有所增加，具體見圖2。

3.2 電壓等級設計

變電所供電高壓為6kV，經過移動變電站為所有用電設備提供電量。具體電壓等級如下：3.3kV電壓設備主要包括采煤機、刮板輸送機以及破碎機等，1.14 kV電壓的設備有乳化液泵、噴霧泵等，而0.66 kV電壓的設備則包含運輸絞車與水泵等。

3.3 移動變電站型號選擇

綜采工作面中運用的刮板輸送機、采煤機、轉載機、破碎機在供電方面所使用的移動變電站，需用系數是0.67，移變容量S=2981kV·A。按照現場實際情況，選擇KBSGZY-2500/10/2×1.905、KBSGZY-2500/10/3.45、KBSGZY-1600/10/1.2這三種型號。

3.4 高壓電纜設計

高壓電纜主要采用MCPTX-3300/3*95、MYPT-3×95、MYPT-3×70、MYPT-3×50這四種類型，根據經濟電流密度確定電纜截面。綜采工作面移動變電站設備的額定功率為6080kW，需用系數設置為0.6，而加權平均功率因數則為0.8，對移動變電站供電最大電流進行計算[2]。根據短路時熱穩定條件展開校驗工作，觀察得知短路電流持續時間為0.25s，那么將電纜芯線熱穩定系數計為145，通過計算便可以得出電纜最大短路電流以及電纜最小熱穩定截面。根據允許電壓損失組織校驗工作，高壓配電線路的允許電壓損失為7%，而線路實際電壓損失則需要按照公式進行計算，

即：△U實=①。公式中的P點負荷有功功率，U代表電纜線路的額定電壓，而Lca代表電纜的實際長度，R0、X0則分別代表電纜線路單位長度電阻、電抗，最終計算所得電壓損失如果小于允許電壓損失，即可確定電纜符合規定。

3.5 短路電流

針對移動變電站的高壓進線電纜短路電流進行計算，按照電源系統所給出的額定電壓數值以及電源系統短路容量，對電源系統電抗進行計算，一般電源系統短路容量以50MV·A為準[3]。隨后計算6kV電纜線路阻抗、移動變電站的一次側電阻、移動變電站高壓側兩相短路電流、移動變電站高壓側短路電流、移變串接與移動變電站電纜長度、移動變電站低壓電網兩相短路電流等進行準確計算，將所得數值與規定對比。電源最遠點采煤機兩相短路電流數值進行驗算，計算得出干線電纜的短路電流以及靈敏度系數，大于1.5即滿足要求。本次所述綜采工作面計算結果顯示，綜采工作面遠距離供電設計方案合理、可行。

4 結束語

綜上所述，綜采工作面遠距離供電設計非常重要，一方面需要結合實際情況明確供電設計需求，另一方面則要采用現代化設備，保證遠距離供電效果，改善設備運行環境減少設備故障率、減輕了工人勞動強度，提高設備檢修效率，避免了膠帶和設備列車并列布置帶來的行人安全空間不足、多項交叉作業等危險因素，減少了大量的起底、擴幫、挑頂工作，從而提高綜采工作面開采能力，為今后煤礦開采工作提供有價值的參考。

參考文獻

[1]范曉龍.綜采工作面機頭側工作面延長對接技術研究[J/OL].當代化工研究，2019（05）：72-73.

[2]張文科.煤礦井下大采高工作面遠距離供電、供液研究[J].能源與環保，2018，40（09）：161-164+189.

[3]李鵬程.滑動構造影響下綜放工作面遠距離供電設計與應用[J].機械管理開發，2017，32（04）：14-15.