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1、综采工作面最优供电设计方案确立与综合性分析铁岭市韫达煤矿作者：李 清2012629综采工作面最优供电方案确立与综合分析李 清摘要：本文重点论述了综采工作面供电设计方案的确定及方案的系统分析方法，对综采工作面供电系统的方案确定和最有设计具有指导意义。关键词：综合机械化采煤供电系统分析The comprehensive Mechanized mining face optimal supplypower program determine and comprehensive analysisingWANG Zhe n jiangSHI Lia nxi ngLI Qua n fuLI QingAbs
2、tractThis paper dem on strates the comprehe nsive mecha ni zed coal worki ng face desig n program ofpower supply the determ in ati on of the system and the program an alysis methods, to improve the quality of power supply system design of comprehensive mechanized coal working face has a guidi ng sig
3、 ni fica nee.Keywords : comprehe nsive mecha ni zed mining coalpower supply system an alysis一、简介铁岭市韫达煤矿自1958年建矿以来，一直采用炮采和其它比较落后的采煤方法。为实现安全高效生产，该矿于 2011年8月首次确 定在二煤采区203工作面采用综合机械化采煤。因此如何确定该综采 工作面供电方案和提高供电系统的可靠性，是实现供电系统安全、合理、可靠、经济运行的重要保障，也是该矿继续扩大再生产能力的首次关键性选择。本文针结合该矿203工作面实际和矿井原有的供电系统的实际情况提出了的最优供电设计方案，
4、并对设计方案的进行了综合性分析。因此有效地指导了该综合机械化采煤工作面的电气系统设备选择、安装，实现了供电系统安全运转和生产的顺利进行。二、 203 综采工作面供电系统最优方案确定在确定 203 综采工作面供电系统方案过程中，本着安全、可靠、 经济、合理并留有发展余地的原则。结合 203 工作面实际，在实施工 作面安装前初选三套方案，既采用远方供电、远方供液方案；高压 6000V 电源深入采区工作面的供电方案； 取消破碎机和喷雾泵的供电 方案。最终对前两个进行了详细分析和论证。（一） 采用远方供电、供液方案的综合性分析1、远方供电供液方案确定该方案是利用原已形成 203 工作面机电硐室集中安装
5、该工作面 供电系统中主要电气设备和供液设备， （高压开关、移动变电站、各 类低压开关、乳化液泵站和泵箱、喷雾泵站和泵箱等）设备。由硐室 引出两根 MY P-11403X120+1*25型矿用屏蔽橡套电缆深入工作面运输顺槽，作为工作面1140V用电设备电源。在距工作面45米处设 置采煤机、运输机、转载机、破碎机的 1140V 控制开关的小型变电 列车。另外由硐室引出一根 MY-1000 3*70+1*16 型低压橡套电缆深入 工作面运输顺槽，作为工作面 660V 设备电源。上述各台移动变电站 距工作面700m。形成远方供电、供液方式（既泵站、变电站等大型 供电设备设置在工作面运输顺槽外） 。由硐
6、室引出供综采工作面支架升降的供、回液管路，引出一根喷 雾泵管路供综采工作面设备循环冷却用水，形成远方供液方式。2、远方供电远方供液方案的综合性分析（1）远方供电系统的安全性分析供电系统的安全、可靠、经济、合理运行是供电方案选择必须遵 循的基本原则，是保证矿井安全生产的必要条件。保证供电系统的安全性就是必须保证系统发生电气故障时能够可 靠切断故障线路或电气设备， 保证供电系统电气最远点发生两相短路 时继电保护装置可靠动作， 灵敏度满足要求。 该设计方案初选了系统 中相对的六个电气最远点进行了短路电流计算， 其中电气最远点的回 风顺槽后三角点的 JD-25KW 绞车电机接线盒处两相短路，最小两相
7、短路电流为495A，该绞车的控制开关整定为 40A，上一级开关整定 为200A，该短路点的保护开关的一级灵敏度为12.37,二级灵敏度为2.475（规定一级灵敏度不小于 1.5，二级灵敏度不得小于 1.2），其他 各短路点的的灵敏度均大于上述两数值, 所以该方案满足系统保护灵 敏度的要求。该工作面供电系统的漏电选择为零序电流和零序电压保护方式, 各台磁力起动器采用漏电闭锁和漏电监视方式, 所以发生漏电事故时 系统能够在 0 秒内切断故障线路或设备,保证供电安全性。（2）远方供电系统的可靠性分析 保证供电系统的可靠性就是要保证各台电气设备继电保护整定合 理,设备运行在最佳工况点,避免设备超载运行
8、。保证发生三相短路 故障时,设备的热稳定和动稳定性满足要求。 该工作面供电系统系统 中采煤机功率最大, 供采煤机回路的 KSGZY-800/1140 移动变电站低 压侧总开关 KBZ-630 在采煤机起动时应该整定为：x. I_kx* Pmax * _kx* Peqmax 一3*讥*込 ?3* Ue *cos_330.7*456*10*70.7*(1600 -456)*101.732*1140*0.61.732*1140*0.75其中：Iqnax 采煤机起动时系统最大起动电流。Akx 设备需用系数，取0.7。Pm a 系统中最大设备额定功率456KW。n 起动电流倍数，取7倍。Pe 系统中去掉
9、最大设备后的其余设备额定容量之和。Ue系统额定电压1140V。cos 系统功率因数 取0.75，采煤机起动功率因数取0.6。经对本方案的电控系统中的各支路及各台设备的继电保护整定 进行详细计算（见203综采工作面供电设计说明书，在此略），经 实践检验供电系统的可靠性满足要求。经设计计算，井下高压电缆的短路电流发生在在中央变电所高压 电缆进线端，6KV高压系统发生三相短路时，最大短路电流为2352A, 最大三相短路冲击电流为3575A，最大短路容量为39.01MVA，实际 选择的高压开关的热稳态和动稳态电流为70MVA，满足系统最大短路容量要求，能够在切断最大短路电流时无烧损，并能够保持在10S
10、鈡内动稳定电流时开关无形变。（3）远方供电系统的供电质量分析煤矿供电质量主要包括两个方面：一是要保证供电电源的频率，这主要决定于上级供电网络，在电网正常供电时系统频率正常， 无讨 论的必要。二是要保证设备末端供电电压波动在允许范围内。煤矿用电设备的正常供电压波动范围是士 5%。该工作面重载起动 最大功率的设备(运输机)的起动电压波动范围允许不低于70%。为了符合现场实际，设计中分别对采煤机回路的正常电压损失和 工作面运输机起动电压损失计算。 采煤机回路正常工作电压损失该回路总负荷是采煤机和破碎机，采煤机变电站总负荷为803kw计算负荷为：厂456 1 1 0 kw6 Pe 采煤机回路计算负荷
11、kw回路中各元件电压损失计算：(1)、采煤机正常工作时变电站电压损失计算：Ub 二 3lb(尺 cos ： Xbsin)=3 324 (0.0117 0.75 0.098 0.66)=41.38VUb 变压器电压损失VI b变电站二次正常工作电流ARb变电站直流电阻QXb变电站电抗COS功率因数0.75采煤机干线电压损失计算UX1sin)=弓3 267 (0.10168 0.75 0.03472 0.66)-33V采煤机支线电缆电压损失计算采煤机正常工作电流|_ kx Pe23 Ue cos0.7 456 1031.732 1140 0.75-184Akx 需用系数0.7采煤机支线电压损失U
12、2 二、3l2( R cos 亠 X2 sin 症)=.3 184 (0.065455 0.75 0.01484 0.66)= 16V：U = Ub U U3 = 48.28 33 16 = 97v .Ux =1200 10% =120v采煤回路正常工作时的总的电压损失：U f；Ub 6：U3=48.28 33 21.92=103v采煤机回路允许电压损失v . UX =1200 10%=120vU 电压损失V所以采煤机正常工作时的电压损失在允许范围内。满足供电电压 质量要求。 运输机起动时回路总的电压损失为（计算过程略）： ：U = Ub II ：Uz =170 84 37 = 291v运输起
13、动时电机末端电压为1200-291=909V，为额定电压 79.7%70%,起动电压损失在允许范围内，运输机回路供电质量满足 要求。因此采用远方供电方案。虽然增加了变压器二次出口至工作面设备的低压电缆距离，但是该工作面设备供电质量满足要求。 （3）、远方供电系统方案的初期投入经济性分析采用远方供电方案需要购置的设备费用：BGP9L-6 型高压真空隔爆配电装置一台、 KSGZY-800 移动变电 站两台、KSGZY-315型移动变电站一台、，KBZ系列馈电开关9台、 各类矿用隔爆兼本质安全型磁力起动器 18台、 KTC-102 型矿用载波 通讯装置一台、煤电钻综合保护一台、信号照明综合保护 5台
14、、瓦斯 监测监控装置一套（应用原已形成瓦斯监测监控系统） ，经结算实际 发生的设备购置费为 83.6 万元。采用该方案需要的大型材料费用：MYP-1140 3*120+1*25 型矿用移动屏蔽型橡套电缆 1500m、 MYP-1140 3*75+1*16 型电缆 860m，MYPC-3*90+1*25+3*6 采煤机专 用电缆160m。660V电缆和其他控制电缆计4500m。51型高压胶管 650m,38型高压胶管650m。结算后实际发生电缆和胶管购置费 93.2 万元。其他材料不计。采用该方案安装电控系统主要大型费用共计 176.8万元。（4）、远方供电方案的合理性分析 采用该方案后可利用现
15、已经形成的机电硐室集中安装主要电气 设备。只要对硐室进行简要维修就可满足安装条件。 利用现有机电硐室安装后，可以保证后续的205工作面、207工作面继续供电, 既保证二煤采区全部采完, 不需要多次对硐室内的 设备搬家移设。 采用硐室安装设备运行环境好，维修人员作业方便。避免了设备灰尘堆积和顶板冒落威胁，利于维修材料集中存放。 电气设备具有独立的通风系统，设备散热条件好，设备产生的 热量直接进入矿井总回风道， 降低了 203 整个工作面环境高温。 利于 生产和设备运行。 解决了综采工作面每次移动变电列车的复杂操作，避免了巷道 变形对移动变电列车的影响，缩短了移动变电列车停电中断生产时 间。提高了设备开机率。 避免了综采工作面临近采止线时，移动变电列车上的设备无处 存放的难题。 只需要延长机电硐室至工作面的部分干线电缆，就可以实现该 工作面内的小型变电列车可直接进入下一个工作面的安装， 不需要改 接线路。节约劳动力资源、 降低了改接线所造成的材料损失、缩短了 安转工期。（二）高压 6000V 电源深入采区工作
