五龍煤業15102 綜采工作面供電設備選型分析

劉計德

（太原東山煤電集團有限公司，山西 太原 030043）

1 概 況

五龍煤業15102 工作面長149.5 m，151021 巷長897 m（順槽皮帶巷），151022 巷長922 m（回風巷）。15102 工作面采煤機采用MG300/730-WD型交流電牽引采煤機，總裝機功率730 kW；前刮板輸送機采用SGZ764/400 型刮板輸送機，總裝機功率2×200 kW；后刮板輸送機采用SGZ764/630型刮板輸送機，總裝機功率2×315 kW；轉載機采用SZZ764/200 型中雙鏈橋式轉載機，額定功率為200 kW；破碎機采用PCM-110 型錘式破碎機，額定功率 132 kW； 順槽帶式輸送機采用DSJ100/120/2×200 型伸縮帶式輸送機1 部，額定功率2×200 kW；乳化液泵采用BRW315/31.5 型乳化液泵2 臺，一備一用，額定功率200 kW；設備裝機總功率月2 941.5 kW。

工作面電源來自井下中央變電所，電壓等級為10 V，經過移動變電站分別向采區用電設備供電，所用用電設備電壓等級分別為1 140 V 和660 V。因此，需要根據工作面的實際情況，選擇合適的供電設備。

2 移動變電站的選擇

根據供電系統的擬定原則，五龍煤業15102 工作面擬設置6 個移動變電站。MG300/730-WD 型交流電牽引采煤機總裝機功率為730 kW，單機容量較大，因此用單臺移動變電站來供電；其他電器負載根據15102 工作面實際位置情況和設備電壓等級進行安排，詳見表1。

表1 變電站的負荷統計Table 1 Load statistics of substation

按需用系數法計算移動變電站的容量。綜采工作面用電備用系數可表示為：

式中：Kx 為需用系數；Pd為最大一臺電動機功率，kW；ΣPe為用電設備的額定功率之和，kW。

變電站的容量可表示為：

式中：Sca為變電站的容量，kVA；PN為設備的功率，kW；cosφwm為電網的功率因數，不低于0.8。

經過計算，1 號移動變電站所需容量為593 kVA，選取型號KBSGZY-800/10/1.2，額定容量為800 kVA；2 號移動變電站所需容量為478.5 kVA，選取型號KBSGZY-800/10/1.2；3 號移動變電站所需容量為551 kVA，選取型號KBSGZY-800/10/1.2；4 號移動變電站所需容量為350 kVA，選取型號KBSGZY-800/10/1.2；5 號移動變電站所需容量為72 kVA，選取型號KBSGZY-500/10/1.2，額定容量為500 kVA；6 號移動變電站所需容量為350 kVA，選取型號KBSGZY-500/10/1.2。

3 高壓配電裝置的選擇

高壓配電裝置選定為中央變電所9011 號高壓開關，額定電壓10 kV；其中9011 號高壓配電裝置給15102 綜采配電點1 號高壓配電裝置，1 號高壓配電裝置主要給15102 工作面設備列車供電。

高壓配電裝置的額定電流與變壓器的最大長時間工作電流有關，可以表示為：

式中：Ie 為高壓配電裝置的額定電流，A；Se為變壓器額定容量，kVA；Ue為額定高壓電壓，V。

經過計算，9011 號高開額定電流為170 A，配電點1 號高開額定電流為140 A，選擇的高壓配電裝置見表2。圖1 為PJG-200 型高壓配電裝置。

表2 高壓配電裝置選擇Table 2 Selection of high voltage distribution device

4 供電系統短路電流的計算

在校驗電氣設備的性能時，例如電纜的熱穩定性、開關的開斷能力等，需要計算開關保護范圍內的短路電流。由于15102 綜采工作面內設備較多，下面以1 號變電站到采煤機處的短路電流（最遠點的短路電流） 的計算為例進行分析。

其中，1 140 V 系統平均電壓Uar·2=1.2kV。

（2） 高壓電纜折算阻抗。

查表得MYPTJ-3×95+3×35-（1 300） m 高壓電纜r0=R65=0.229 Ω/km，x0=0.096 Ω/km。高壓電纜的電抗0.001 6Ω，高壓電纜的電抗

（3） 移動變電站阻抗。

查表得KBSGZY-800/10/1.2 移動變電站，阻抗電壓u%=4.0%，負載損耗△PN=5 100W。變電站的電阻變電站的阻抗變電站的電抗

（4） 移動變電站二次出線端最小兩相短路電流。

短路時總電阻ΣR=R'1+RT =0.015 4Ω，短路時總電抗ΣX=X'sy+X'1+XT= 0.101 5Ω，短路時總阻抗變電站的短路電流

（5） 采煤機電纜阻抗。

查表得電纜MYP-3×70+1×25-（350） m，每相單位阻抗值x0=0.078 Ω/km，r0=0.315 Ω/km。X2=x0L2=0.078 ×0.35=0.0273 Ω，R2=r0L2=0.315 ×0.35=0.110 2Ω。

（6） 短路回路的總阻抗。

ΣR=0.110 2+0.015 4=0.125 6 Ω， ΣX=0.027 3+0.101 5=0.128 8Ω，Z=

同理，可計算其它變電站到最遠點的短路電流。則2 號移動變電站到破碎機電機處電纜短路電流為4.084 kA；3 號移動變電站到后刮板輸送機電機處電纜短路電流為3.606 kA；4 號移動變電站到前運輸機電機處電纜短路電流為3.386 kA；6 號移動變電站到順槽皮帶電機處電纜短路電流為3.896 kA；5 號移動變電站到151022 巷水泵電機處電纜短路電流為1.079 kA。

各變壓器的短路電流見表3。

表3 變壓器的短路電流Table 3 Short-circuit current of transformer

5 高壓開關的整定計算

PJG 型高壓真空配電裝置整定值按如下進行選擇。

5.1 短路保護的整定

短路瞬時動作電流應按躲過變電站低壓側尖峰負荷電流來整定，計算動作電流為：

式中：Isb·r為短路保護動作電流，A；KgT為變壓器級別系數，與變壓器的接線方式有關，Y-y 接線取1，Y-d 接線取3；KT為變壓器的變壓比；Ist·M為最大電機的電流，A；ΣIN為除去最大電機后的電機電流之和，A。

經過計算，9011 號高開的短路整定值Isb·r≥418A，動作電流倍數取n=2，短路整定值取400 A。配電點1 號高開的短路整定值Isb·r≥369 A，動作電流倍數取n=2，短路整定值取400 A。

5.2 過載保護的整定

隔爆型高壓配電箱過載保護裝置的動作電流與移動變電站的額定電流有關，可以表示為：

經過計算，9011 號高開過載保護整210 A，配電點1 號高開過載保護整定175 A。

5.3 靈敏度校驗

按移動變電站二次出線端最小兩相短路電流校驗靈敏系數：

9011 號高開靈敏度系數為2.3，配電點1 號高開靈敏度系數為3.8，均大于規定的最小靈敏系數，故選擇的高壓變電裝置符合要求。

6 結 語

結合五龍煤業15102 工作面的具體情況，對設備供電使用的移動變壓器和高壓配電裝置進行選型。考慮到工作面內的設備較多，為了保證安全，采用了6 臺變壓器分別進行供電，移動變壓器主要選取了KBSGZY-800/10/1.2 和KBSGZY-500/10/1.2兩種型號，高壓配電裝置選擇了PJG-200 型，整定電流為400 A。選擇的設備經過驗算均符合使用要求，保證了工作面安全開采。