五龍煤業(yè)15102 綜采工作面供電設(shè)備選型分析

劉計德

（太原東山煤電集團(tuán)有限公司，山西 太原 030043）

1 概 況

五龍煤業(yè)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(fēng)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(zhuǎn)載機采用SZZ764/200 型中雙鏈橋式轉(zhuǎn)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(shè)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(jīng)過移動變電站分別向采區(qū)用電設(shè)備供電，所用用電設(shè)備電壓等級分別為1 140 V 和660 V。因此，需要根據(jù)工作面的實際情況，選擇合適的供電設(shè)備。

2 移動變電站的選擇

根據(jù)供電系統(tǒng)的擬定原則，五龍煤業(yè)15102 工作面擬設(shè)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(fù)載根據(jù)15102 工作面實際位置情況和設(shè)備電壓等級進(jìn)行安排，詳見表1。

表1 變電站的負(fù)荷統(tǒng)計Table 1 Load statistics of substation

按需用系數(shù)法計算移動變電站的容量。綜采工作面用電備用系數(shù)可表示為：

式中：Kx 為需用系數(shù)；Pd為最大一臺電動機功率，kW；ΣPe為用電設(shè)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(shè)備的功率，kW；cosφwm為電網(wǎng)的功率因數(shù)，不低于0.8。

經(jīng)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(guān)，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(shè)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(guān)，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(jīng)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(tǒng)短路電流的計算

在校驗電氣設(shè)備的性能時，例如電纜的熱穩(wěn)定性、開關(guān)的開斷能力等，需要計算開關(guān)保護(hù)范圍內(nèi)的短路電流。由于15102 綜采工作面內(nèi)設(shè)備較多，下面以1 號變電站到采煤機處的短路電流（最遠(yuǎn)點的短路電流） 的計算為例進(jìn)行分析。

其中，1 140 V 系統(tǒng)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(fù)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(yuǎn)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(guān)的整定計算

PJG 型高壓真空配電裝置整定值按如下進(jìn)行選擇。

5.1 短路保護(hù)的整定

短路瞬時動作電流應(yīng)按躲過變電站低壓側(cè)尖峰負(fù)荷電流來整定，計算動作電流為：

式中：Isb·r為短路保護(hù)動作電流，A；KgT為變壓器級別系數(shù)，與變壓器的接線方式有關(guān)，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(jīng)過計算，9011 號高開的短路整定值Isb·r≥418A，動作電流倍數(shù)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(shù)取n=2，短路整定值取400 A。

5.2 過載保護(hù)的整定

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

經(jīng)過計算，9011 號高開過載保護(hù)整210 A，配電點1 號高開過載保護(hù)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(shù)：

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

6 結(jié) 語

結(jié)合五龍煤業(yè)15102 工作面的具體情況，對設(shè)備供電使用的移動變壓器和高壓配電裝置進(jìn)行選型?？紤]到工作面內(nèi)的設(shè)備較多，為了保證安全，采用了6 臺變壓器分別進(jìn)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(shè)備經(jīng)過驗算均符合使用要求，保證了工作面安全開采。