山西晋煤寺河煤矿供电系统的方案设计研究.pdf

1452018 年第 5 期 山西晋煤寺河煤矿供电系统的方案设计研究 李 康 （山西晋城无烟煤矿业集团有限公司寺河煤矿，山西 晋城 048000） 摘 要 本论文主要是以山西晋煤集团寺河矿3302综采工作面为研究对象， 对其供电系统的方案进行了全面的设计分析， 并就负荷统计、变电站容量、井下电缆及低压电器设备选择等方面进行了分析研究。 关键词 综采工作面 供电系统 变电站容量 负荷 中图分类号 TD611 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2018.05.062 Study on the Design of Power Supply System for Sihe Coal Mine in Shanxi Province Li Kang Sihe Coal Mine, Shanxi Jincheng Anthracite Mining group Co., LTD., Shanxi Jincheng 048000 Abstract This thesis mainly takes 3302 fully mechanized coal face in Sihe Coal Mine in Shanxi Jincheng Coal Group as the research object, designs the scheme of the power supply system and analyzes it in terms of the statistics, transer substation and the load capacity and underground cables and low voltage electrical equipment selection, etc. Key words fully mechanized working face power supply system substation capacity load 收稿日期 2018-01-18 作者简介 李康（1984-）， 男，山西泽州人，2009 年毕业于山 西农业大学信息学院机械设计制造及其自动化专业， 助理工程师， 本科，研究方向煤矿机电。 1 工程概况 山西晋煤集团寺河煤矿位于沁水煤田东南边 缘里，斜井盘区开拓，综合机械化开采，生产能 力 1080 万 t/a。3302 综采工作面西为东区北翼回 风、胶带下山，东为 F13 大断层，南为上庄北翼 回风巷、进风巷（已掘）和沟南煤柱。工作面走向 长 3800m，倾斜长 224m，煤层平均厚度 6.55m， 倾 角 28 ， 工 业 储 量 8140025.6t， 可 采 储 量 6027347.2t。3302 综采面供电采用 10kV 电压等级， 10kV 高压选用 3120mm2电缆两根，10kV 电源来 自变电所的 07、13高爆开关柜（07号高爆开关 柜供采煤机及后刮板输送机负荷中心，13号高爆 开关柜供前刮板输送机、转载乳化液泵负荷中心及 315kVA 移变），综采工作面的设备采用 3300V、 1140V/660V 等电压等级的设备。 2 工作面供电负荷统计 3302 综采工作面供电负荷为采煤机、前部刮板 输送机、 后部刮板输送机、 转载机、 破碎机乳化液泵、 喷雾泵、回柱绞车、调度绞车、潜水泵。其总功率 P∑P163085547004001603315 445457980（kW） 3302 综采工作面设备及参数如表 1 所示。 表 1 3302 综采工作面设备列表 序号 设备 名称 型号 电动 机数 额定功 率 （kW） 额定电压 （kV） 额定 电流 （A） 1采煤机MG650/1630-WD 226503.3AC 22900.38AC 1303.3AC 344 2 刮板输 送机 SGZ1000/2855448553.3AC173 3转载机SZZ1200/70017003.3AC152 4破碎机PLM350014003.3AC85 5喷雾泵BPW516/16K231603.4AC34 6 乳化 液泵 BRW500/31.5443153.3AC66 7 回柱 绞车 JH-301451.14/0.6627 8 调度 绞车 JH-301451.14/0.6627 9水泵1.14/0.66 1462018 年第 5 期 3 负荷中心变压器容量选择 3302综采工作面拟选择5台负荷中心移动变电站。 3.1 FH-1 号负荷中心移动变电站选择 1 号负荷中心所带负荷为采煤机 1630kW，破碎 机 400kW，喷雾泵 160kW，额定功率为 2190kW。 其计算负荷为 0.58 2190 1815kVA cos0.7 den ca KP S ϕ ≈ 式中 Sca- 一组用电设备的计算负荷，kVA； Kde- 需用系数，取 0.58； Pn- 一组用电设备的额定负荷； cosφ- 一组用电设备的加权平均功率因数，取 0.7。 负荷中心移动变电站的选取要超过额定容量 的 10，即18150.118151997kVA，故选取 1 台 KBSG-3150/10/3.45kV，额定容量为 3150kVA ＞ 1997kVA，满足供电的要求。 3.2 FH-2 号负荷中心移动变电站的选择 2 号负荷中心移动变电站拟向前部刮板输送机 2855kW 与转载机 700/350kW 供电，变压器的容 量计算值为 2760 0.59 2310kVA cos0.7 den ca KP S ϕ 式中 Sca- 一组用电设备的计算负荷，kVA； Kde- 需用系数，取 0.59； Pn- 一组用电设备的额定负荷； cosφ- 一组用电设备的加权平均功率因数，取 0.7。 负荷中心移动变电站的选取要超过额定容量 的 10，即23100.123102541kVA，故选取 1 台 KBSG-3150/10/3.45kV，额定容量为 3150kVA ＞ 2541kVA，满足供电的要求。 3.3 FH-3 号负荷中心移动变电站的选择 3 号负荷中心移动变电站拟向后部刮板输送机 2855kW 及喷雾泵 2160kW 供电，变压器的计 算容量为 2030 0.65 1885kVA cos0.7 den ca KP S ϕ 式中 Sca- 一组用电设备的计算负荷，kVA； Kde- 需用系数，取 0.65； Pn- 一组用电设备的额定负荷； cosφ- 一组用电设备的加权平均功率因数，取 0.7。 负荷中心移动变电站的选取要超过额定容量 的 10，即18850.118852073kVA，故选取 1 台 KBSG-3150/10/3.45kV，额定容量为 3150kVA ＞ 2073kVA，满足供电的要求。 3.4 FH-4 号负荷中心移动变电站的选择 4 号负荷中心移动变电站拟向乳化泵供电，变 压器的计算容量为 1260 0.55 990kVA cos0.7 den ca KP S ϕ 式中 Sca- 一组用电设备的计算负荷，kVA； Kde- 需用系数，取 0.55； Pn- 一组用电设备的额定负荷； cosφ- 一组用电设备的加权平均功率因数，取 0.7。 移动变电站的选取要超过额定容量的 10， 即9900.19901089kVA，故选取 1 台 KBSG-1250/10/3.45kV， 额 定 容 量 为 1250kVA ＞ 1089kVA，满足供电的要求。 3.5 FH-5 号移动变电站的选择 5 号移动变电站拟向回柱绞车、采区水泵等供 电，变压器的计算容量为 90 0.8 85kVA cos0.85 den ca KP S ϕ 式中 Sca- 一组用电设备的计算负荷，kVA； Kde- 需用系数，取 0.8； Pn- 一组用电设备的额定负荷； cosφ- 一组用电设备的加权平均功率因数，取 0.85。 移动变电站的选取要超过额定容量的 10，即 850.18593.5kVA，故选取 1 台 KSGZY-315/10/1， 额定容量为 315kVA ＞ 93.5kVA，满足供电的要求。 4 电缆选择的分析 4.1 高压电缆选择分析 （1）型号的确定向移动变电站供电的 10kV 高 压 电 缆 选 用 MYPTJ3120350/332.5 两 根，分别向 4 台负荷中心变电站的总负荷电流 1472018 年第 5 期 为 223.3A，向一台移动变电站供电的总负荷电流 223.3A。 （2）按经济电流密度初选主截面其经济电 流密度查表得 2.25A/mm2，所用电缆截面偏大，满 足使用要求。 （3）按长时最大允许负荷电流校验，查表得 MYPTJ3120350/332.5 型电缆的长时最大 允许负荷电流 Ip246A。根据实际使用时，长时最 大负荷电流 rr0L223.3A，rr0L229.3A， xx0L223.3A＜Ip246A， rr0L229.3＜Ip246A 满足要求。 （4） 按 热 稳 定 条 件 校 验 电 缆 截 面 22 4110 0.25 14.2mm120mm 145 ss It A C 22 4220 0.25 14.5mm120mm 145 ss It A C ，满足热稳 定要求。考虑电缆入口处发生短路时，其值最大， 也就是最不利的情况。 4.2 低压电缆截面的选择 （1） 采 煤 机 负 荷 电 缆。 按 经 济 电 流 密 度 选 择 导 线 截 面， 选 用 1 根 MCPT-1.9/3.3、 315019574 型电缆。按持续允许电流效验 电缆截面，MCPT-1.9/3.3 315019574 型电 缆在 65时，其一根长时允工作电流为 380A，因 此满足Ip≥ Ia。经过以上计算，采煤机负荷电缆 选择 1 根 MCPT -1.9/3.3 315019574 型电 缆能够满足电流要求，电缆长度为 950m。 （2）刮板输送机负荷电缆。按经济电流密 度选择导线刮板输送每台电机均初选 1 根 MCPT -1.9/3.3 39515044 型电缆。按持续允许电 流校验电缆截面，每台电机均选 1 根 MCPT -1.9/3.3 39515044 型电缆能够满足电流要求。刮板 输送机机头电机电缆长度取 665m，机尾电机电缆 长度取 950m。 （3）转载机负荷电缆。按经济电流密度选择 导线截面，转载机高速初选 1 根 MCPT -1.9/3.3， 37013544 型电缆；低速初选 1 根 MCPT -1.9/3.3 35012544 型 电 缆。 按 持 续 允 许 电 流 校 验 电 缆 截 面， 选 择 MCPT -1.9/3.3 37013544 型电缆，电缆长度各取 660m。 （4） 破 碎 机 负 荷 电 缆。 按 经 济 电 流 密 度 选 择 导 线 截 面， 初 选 1 根 MCPT -1.9/3.3 35012544 型 电 缆。 按 持 续 允 许 电 流 校 验 电 缆 截 面， 选 择 1 根 MCPT -1.9/3.3 35012544 型电缆能够满足电流要求，电缆 长度取 660m。 （5） 乳 化 液 泵 电 机 负 荷 电 缆。 按 经 济 电 流 密 度 选 择 导 线 截 面， 初 选 1 根 MCP- 0.66/1.1435011044 型电缆。按持续允许电 流校验电缆截面，喷雾泵站Ⅰ和喷雾泵站Ⅱ四台电 机 各 选 择 1 根 MCPT -1.9/3.3，33511644 型电缆能够满足电流要求，电缆长度总共 600m。 5 井下照明系统 设备列车、单轨吊小车、转载机桥身、工作面 架前照明，均采用 127V 防爆型 LED 灯，其型号为 DGS10/127LA，所有照明采用并联方式布置；其 数量为工作面架前 32 台，设备列车 10 台，单轨 吊小车 25 台，转载机桥身 4 台。 【参考书目】 ［1］ 李建功 . 同忻煤矿井下中央变电所供电方案的优 化设计 [J]. 山东煤炭科技 ,201707137-138141. ［2］ 刘刚 . 现代化综采工作面供电系统设计探析 [J]. 山东煤炭科技 ,20170490-9193. ［3］ 姚武 . 综采工作面供电系统的优化与设计 [J]. 煤 炭与化工 ,2016,391135-37. ［4］ 胡胜飞 , 王跃 . 蒋庄煤矿综放工作面供电方案的 研究与实践 [J]. 价值工程 ,20142651-52. ［5］ 刘蕴哲 , 张宝红 . 煤矿井下薄煤层综采工作面 供电方案 [J]. 山西大同大学学报 自然科学 版 ,2009,250162-65. ［6］ 智建华 . 乌兰煤矿供电系统的改造方案 [J]. 煤矿 机电 ,20050522-24. 率，同时体现出随着介质浓度的增加，回收率有所 提高的特点。因此，HMDS 磁选机具有一定的发展 潜力，有必要加强对该类磁选机的研究，进而实现 企业生产成本的降低，实现企业效益最大化。 【参考文献】 ［1］ 何加伟 , 王占山 , 李莹莹 . 新型 HMDS 磁选机 在重介选煤厂的应用 [J]. 煤炭加工与综合利 用 ,20171155-56. ［2］ 杨军伟 , 李桂华 , 王占山 .HMDS 高效煤用重介磁 选机的应用 [J]. 洁净煤技术 ,2011,17039-11. （上接第 144 页）