杭來灣煤礦超大采高綜采工作面供電系統設計

張 軍

（陜西有色榆林煤業有限公司，陜西 榆林 719000）

1 綜采工作面條件

杭來灣煤礦30201綜采工作面地質結構簡單，煤層為向西北緩傾的單斜層，傾角小于1°，未發現斷層及其他構造，無巖漿活動痕跡，低瓦斯，無地熱危害，煤層屬易自燃煤[1]。

2 工作面設備介紹和負荷統計

采煤機為SL1000型（艾科夫），最大采高7.4 m，最大牽引速度25 m/min。運輸機選用張家口煤機廠SGZ1400/3*1500型，運輸能力5 000 t/h。轉載機選用張家口煤機廠SZZ1600/1000型，運輸能力5 500 t/h。破碎機選用張家口煤機廠PCM700型，破碎能力6 000 t/h。乳化泵選用雷波公司S500型五柱塞乳化液泵，流量633 L/min，工作壓力37.5 MPa。噴霧泵選用雷波公司S300型三柱塞泵，流量517 L/min，最大工作壓力16 MPa。工作面機頭機尾各設兩臺大流量排水泵，工作面設10臺渣漿泵。

工作面設備負荷統計見表1。

表1 工作面負荷統計

3 移動變電站的選擇和校驗

移動變電站的選型遵循盡可能由1臺變壓器向工作面的一個生產環節或一部主要設備供電原則，以便縮小因事故引起的停電范圍。在此前提下綜合考慮礦內現有設備的通用互換性、經濟容量、變壓器數量等經濟技術指標[2-4]，故30201工作面選用6臺移動變電站。

3.1 1號移變的選擇和校驗

1號移變向采煤機供電，采煤機裝機總功率為2 640 kW，則1號移變計劃選用KBSGZY-4 000/10/3.45移動變電站。

移變計算容量：

式中：S為移變計算視在容量；Kx為需用系數，取1；∑Pe為設備額定容量之和，取2 640 kW；cosθ為功率因數，取0.85。

經計算可知，1號移變選型合格。

3.2 2號移變的選擇和校驗

2號移變向運輸機機頭平行電機和垂直電機供電，總功率為2×1 500 kW，則2號移變計劃選用KBSGZY-4000/10/3.45移動變電站。

移變計算容量：

式中：S為移變計算視在容量；Kx為需用系數，取1；∑Pe為設備額定容量之和，取3 000 kW；cosθ為功率因數，取0.85。

經計算可知，2號移變選型合格。

3.3 3號移變的選擇和校驗

3號移變向運輸機機尾電機供電，總功率為1 500 kW，3號移變計劃選用KBSGZY-2 500/10/3.45移動變電站。

移變計算容量：

式中：S為移變計算視在容量；Kx為需用系數，取1；∑Pe為設備額定容量之和，取1 500 kW；cosθ為功率因數，取0.85。

經計算可知，3號移變選型合格。

3.4 4號移變的選擇和校驗

4號移變向轉載機、破碎機、機頭預破碎機供電，總功率為2 000 kW，則4號移變計劃選用KBSGZY-2 500/10/3.45移動變電站。

移變計算容量：

經計算可知，4#移變選型合格。

3.5 5號移變的選擇和校驗

5號移變向乳化泵、噴霧泵供電，總功率為2 434 kW，則5號移變計劃選用KBSGZY-3 150/10/1.2移動變電站。

移變計算容量：

經計算可知，5號移變選型合格。

3.6 6號移變的選擇和校驗

6號移變向工作面排水泵供電，總功率為410 kW，選擇6號移變型號為KBSGZY-500/10/1.2移動變電站。

移變計算容量：

經計算可知，6號移變選型合格。

4 組合開關的選擇

組合開關的選擇考慮負荷的適配、先進的技術、通用互換、緊湊布置等經濟技術指標。開關須滿足頻繁啟停要求，具有齊全的保護功能，接觸器、隔離開關每一回路模塊單元可以任意互換，且能接入工作面自動化控制系統[5]。因此30201工作面選用3臺組合開關。

4.1 1號組合開關

給采煤機、轉載機、破碎機、機頭預破碎機供電，選擇型號為QJZ-2400/3300-9的組合開關：

1）額定電壓：3 300 V；

2）進線斷路器的數量及容量：4路、每路≥800 A；

3）出線斷路器的數量及容量：2路、每路≥630 A；7路、每路≥400 A；

4）換向隔離參數：≥3個、3 300 V、≥800 A；

5）主接觸器：7臺、3 300 V、400A；2臺、3 300 V、630 A；

4.2 2號組合開關

向刮板運輸機供電。選擇額定電壓為3 300 V的QJZ-1600/3300-6的組合開關：

1）進線斷路器的數量及容量：4路、每路≥800 A；

2）出線斷路器的數量及容量：6路、每路≥400 A；

3）換向隔離參數：≥2個、3 300 V、≥800 A；

4）主接觸器：6臺、3 300 V、400 A

4.3 3號組合開關

向乳化泵、噴霧泵供電。選擇額定電壓為1 140 V的QJZ-2400/1140-14的組合開關：

1）進線斷路器的數量及容量：4路、每路≥800 A；2）出線斷路器的數量及容量：14路、每路≥400 A；

3）換向隔離參數：≥3個、1 140 V、≥800 A；

4）主接觸器：10臺、1 140 V、≥400 A；4臺、1140 V、≥100 A；

5 高壓電纜的選擇和校驗

5.1 高壓電纜的選擇

30201綜采工作面高壓供電距離約7 000 m，采用雙回路高壓供電，電壓為10 kV，第一路向采煤機、轉載機、破碎機、機頭預破碎機、乳化泵、噴霧泵供電，第二路向刮板運輸機、工作面排水泵供電[6]。因此30201工作面高壓電纜選擇兩趟MYPTJ-8.7/10 kV3*185+3*50/3+3*2.5 mm2煤礦用高壓移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜，長時工作電流461 A。

5.2 高壓電纜的校驗

5.2.1 按長時工作電流校驗

校驗結果：合格。

5.2.2 按電壓損失校驗

校驗結果：合格。

6 低壓電纜選擇和校驗

6.1 采煤機

采煤機電纜選用：MCPTJ-1.9/3.3 kV 3*240，長時工作電流549 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取2 640 kW；Ue為電壓，取3.3 kV；cosθ為功率因數，取0.85。校驗結果：合格。

6.2 刮板運輸機

刮板運輸機電機電纜選用：MVFPT-1.9/3.3kV 3*150，長時工作電流401 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取1 500 kW；Ue為電壓，取3.3 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.3 轉載機

轉載機電機電纜選用：MVFPT-1.9/3.3kV3*95，長時工作電流298 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取1 000 kW；Ue為電壓，取3.3 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.4 破碎機

破碎機電機電纜選用：MVFPT-1.9/3.3kV3*95，長時工作電流298 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取700 kW；Ue為電壓，取3.3 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.5 機頭預破碎機

機頭預破碎機電機電纜選用：MCPTJ-1.9/3.3kV 3*25，長時工作電流131 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取300 kW；Ue為電壓，取3.3 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.6 乳化泵

乳化泵電機電纜選用：MCP-0.66/1.14 kV 3*95，長時工作電流298 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取450 kW；Ue為電壓，取1.14 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.7 噴霧泵

噴霧泵電機電纜選用：MCP-0.66/1.14kV 3*50，長時工作電流197 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取160 kW；Ue為電壓，取1.14 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.8 高壓泵

高壓泵電機電纜選用：MCP-0.66/1.14kV 3*50，長時工作電流197 A，則：

式中：Iw為線路長時負荷電流；Ks為同時系數，取1；Kx為需用系數，取1；∑Pe為負荷功率之和，取132 kW；Ue為電壓，取1.14 kV；cosθ為功率因數，取0.85。

校驗結果：合格。

6.9 工作面排水泵

工作面排水泵總電纜選用：MCP-0.66/1.14 kV 3*35，長時工作電流156 A，則：

校驗結果：合格。

7 保護整定和校驗

計算流過開關的負荷電流，依據《煤礦井下低壓電網短路保護裝置的整定細則》可計算開關過負荷保護和短路保護的整定值。再計算短路電流，利用最小兩相短路電流校驗短路保護靈敏度，利用三相短路電流校驗開關的分斷能力。

通過以上詳細的計算和校驗，并參考周邊類似礦井工作面設備的選型配置，證明30201工作面供電系統的設計和選型是合適的。同時通過以上工作可為以后類似工作面的設計提供參考。