对大功率设备的综采工作面长距离供电方式的研究
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摘要：本文对使用大功率设备的综采工作面设备列车的长距离供电做了具体分析，通过计算总结出大功率设备的综采工作面可将变压器放在距工作面970m之内的机电硐室内，实现长距离供电。
关键词：大功率综采面；长距离供电；移动变电站移动变电站深入综采工作面的供电方式虽然保证了供电电压稳定性，确保了采煤正常运行，但却占据了顺槽皮带巷空间，增加了对顺槽皮带巷宽度及高度的要求，设备列车的拖运也更加繁琐。本文考虑将移动变电站牵至工作面联络巷巷口，通过增加变电站至组合开关干线电缆长度，减少设备列车设备，提高采面生产效率，降低对顺槽皮带巷高度和宽度要求，现对具体供电长度加以分析：
一、 负荷统计
1、采煤机 MG550/1220-WD 1230KW
2、输送机 SGZ-900/10502×525KW
3、转载机 SZZ-900/315 315KW
4、破碎机 PLM2200 200KW
5、乳化泵 BRW400/31.5 250KW×2
6、喷雾泵 BPW315/10 75KW
总装机容量3370KW
工作面顺槽皮带、无极绳绞车、调度绞车、排水泵及照明信号电源取自工作面配电点的变压器，在此不做考虑。
二、 变压器容量选择
1、 采煤机及刮板输送机作为大功率设备，采用3300V供电。
ST1= =0.69×2280/0.7=2247KVA
式中：
∑Pn=550×2+55×2+20+525×2=2280KW
=0.7(综采工作面)
Kde=0.4+0.6 =0.4+0.6×2×550/2280=0.69
Pn•max=2×550KW由变压器供电的用电设备中最大一台设备电动机的额定功率，考虑到两台截割电机同时开启2×550KW。
依据计算和三机配套情况选KBSGZY-2500/10/3.3型移动变压器一台符合要求。
2、破碎机、转载机移动变电站的选择
ST2= = =564KVA
式中：
∑Pn=200＋315=515KW
=0.7(综采工作面)
Kde=0.4+0.6 =0.4+0.6× =0.766
Pn•max=315KW
依据计算和三机配套情况选KBSGZY-1250/10/1.2型移动变压器一台符合要求。
3、3#移动变压器(供乳化泵按、喷雾泵按用)的选择
ST4= =0.86×325/0.7=399KVA
式中：
∑Pn=250＋75=325KW
=0.7(综采工作面)
Kde=0.4+0.6 =0.4+0.6×250/325=0.86
Pn•max=250KW
依据计算考虑到乳化液泵是一用一备、喷雾泵是一用一备，选KBSGZY-800/10/1.2型移动变压器一台满足供电能力。
三、 电缆截面的选择
按持续允许电流选择电缆截面
K×ICC≥In
式中：
ICC 空气温度为25°C时电缆载流量；
K环境温度校正系数；
In 用电设备持续工作面电流。
1、 采煤机及刮板机移变干线电缆
选用两根MYP 1.9/3.3 3*120+1*70电缆供电，ICC=350A，K=1
则1×350≥498/2，合格
2、 转载机及破碎机移变干线电缆
选用两根MYP 0.66/1.14 3*95+1*50电缆供电即可。
考虑到供电距离较远，转载机起动压降较大，改选两根MYP 0.66/1.14 3*120+1*70电缆供电
3、 乳化泵及喷雾泵移变干线电缆
选用两根MYP 0.66/1.14 3*95+1*50电缆供电即可。
四、 按正常情况校验电压损失
正常运行时，电动机的端电压不低于额定电压的10%。设备列车采用放射式供电方式，计算支线时选取距离最远，负荷最大的电机，计算电压损失时要特别注意。
1、采煤机及刮板机组合开关电源线
（1）KBSGZY-2500/10变压器电压损失
（2）采煤机负荷线（支线）电压损失
电动机容许电压损失按10%计算，则移变至组合开关（干线）容许电压损失为：
则
按电机容许电压损失10%计算，工作面走向长在2243m内可以正常运行。
2、工作面转载机、破碎机组合开关电源线
（1）KBSGZY-1250/10变压器电压损失
（2）转载机负荷线（支线）电压损失
电动机容许电压损失按10%计算，则移变至组合开关（干线）容许电压损失为：
则
按电机容许电压损失10%计算，工作面走向长在1871m内可以正常运行。
3、工作面乳化泵与喷雾泵可采用近距离供电，供电电缆电压损失满足要求。
五、启动时，网络电压损失计算
按规定，启动时电动机的端电压不应低于额定电压的75%。按最远最大电机计算。
1、 采煤机起动压降
（1）采煤机起动阻抗
额定起动电流：
起动功率因数：
起动阻抗：
起动电阻：
起动电抗：
（2）LZ电缆阻抗
两根同截面电缆并联，电阻为原来的一半，电抗为原来的2倍。MYP 1.9/3.3 3*120+1*70 并联后电阻0.073Ω/m,电抗0.144Ω/m
电阻：
电抗：
(3)采煤机起动时变压器输出负载阻抗
电阻：
电抗：
(4)变压器内部阻抗
变压器二次侧的额定电流：
电阻：
电抗：
（5）采煤机起动时，变压器输出电流回路阻抗及输出电流
电阻：R=0.835+0.019=0.854
电抗：X=1.219+0.251=1.47
阻抗：
输出电流为：
(6)采煤机起动时实际起动电压
(7)采煤机起动时截割部处压降
(8)电压损失百分比
，满足要求。
按采煤机起动压降计算，MYP1.9/3.33*120+1*70 电缆可实现1100远距离供电。
2、 转载机起动压降
（1）转载机起动阻抗
额定起动电流：
起动功率因数：
起动阻抗：
起动电阻：
起动电抗：
（2）LZ电缆阻抗
两根同截面电缆并联，电阻为原来的一半，电抗为原来的2倍。MYP 1.9/3.3 3*120+1*70 并联后电阻0.073Ω/m,电抗0.144Ω/m
电阻：
电抗：
(3)转载机起动时变压器输出负载阻抗
电阻：
电抗：
(4)变压器内部阻抗
变压器二次侧的额定电流：
电阻：
电抗：
（5）转载机起动时，变压器输出电流回路阻抗及输出电流
电阻：R=0.384+0.007=0.391
电抗：X=0.516+0.052=0.568
阻抗：
输出电流为：
(6)转载机起动时实际起动电压
(7)转载机起动时截割部处压降
(8)电压损失百分比
，满足要求。
按转载机起动压降计算，MYP1.9/3.33*120+1*70 电缆可实现820m远距离供电。
六、总结
根据上述计算，综采工作面使用类似设备、类似电压等级、类似采煤设备供电方式（采煤机、刮板机采用3300V供电KGSGZY-2500移变，转载机、破碎机采用1140V供电，KBSGZY-1250移变，乳化泵、喷雾泵采用1140V供电，KBSGZY-800移变），可实现距工作面970m的长距离供电。乳化泵及喷雾泵可根据供液压力和流量的要求，采用双进双回的液压管路，与移变放在相同的位置，保证工作面设备正常运行。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。