第4章综采工作面供电计算
第4章综采工作面供电设计计算
编写本章的目的在于正确地拟定综采工作面供电系统；正确地选择井下供电单元的变压器容量、控制开关、动力电缆；正确地计算、整定、调试继电保护装置。使供电系统安全，供配电设备容量合理，高低压开关保护装置动作灵敏可靠，既不误动又不拒动。掌握或了解低压供电系统的计算方法，对煤矿井下电气设备检修大有帮助。
4.1 供电设计计算概述
1. 设计依据
（1）综采工作面巷道布置、巷道尺寸及支护方式；
（2）综采工作面地质、排水、通风、沼气情况；
（3）综采工作面机电设备布置、作业过程、运输情况；
（4）综采工作面机电设备容量、技术参数及性能；
（5）作业制度。
（6）技术和经济指标
2. 设计要求
（1）应符合《煤矿安全规程》、《井下供电设计技术规定》和《煤炭工业设计规范》中的要求；
（2）尽量选用定型的国产新产品
（3）应保证安全、可靠、经济、合理、技术先进。
3. 设计步骤
（1）根据地质条件、巷道布置、通风、机电设备容量、设备的分布情况确定移动变电站及工作面配电点的位置；
（2）综采工作面用电设备负荷统计，确定移动变电站容量、型号、台数；
（3）根据综采工作面设备的布置情况，拟定供电系统图；
（4）选择高压配电装置和高压电缆；
（5）选择低压电缆；
（6）选择低压开关；
（7）继电保护装置的整定计算；
（8）绘制综采工作面供电系统图。
4.2 综采工作面供电系统负荷计算
1. 供电电压
综采工作面的供电电压可根据日生产能力、单机或双机最大容量、总装机容量来确定电压等级。参考范围见表4-1。
表4-1 综采工作面电压等级使用范围
应符合下列要求：高压，不超过10kV；低压，不超过1140V；照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V；远距离控制线路的额定电压，不超过36V；采区
电气设备使用3300V 供电时，必须制定专门的安全措施。”
由于日产万吨矿井综采工作面装机总容量不断增大，传统的井下6kV 配电电压已不能满足供电合理的要求。目前，部分矿井井下已使用10kV 高压作为配电电压，配套的10kV 煤矿井下配电设备，国内已有正式生产厂家。
2. 负荷统计
把综采工作面用电负荷逐项填入表4-2中，进行统计。
表4-2 综采工作面负荷统计表
3. 移动变电站变压器容量计算
综采工作面变压器容量计算方法，通常采用需用系数法。需用系数法是借助一些统计数据，通过计算手段，由各用电设备的额定功率求取一组用电设备的计算负荷的方法。一组用电设备的计算负荷为
cos de N ca w m
k P S ?∑=
（4-1）
式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ；
∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算
N
de P P k ∑+=max 6
.04.0 （4-2）
式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ；
wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数，即各用电设备的额定功率N i P 与功率因
数cos Ni ?的乘积之和与它们总功率之比，即为
Nn
N N Nn
Nn N N N N wm P P P P P P +???+++???++=
212211cos cos cos cos ???? （4-3）
采区其它作业电力负荷的需用系数K de 和加权平均功率因数wm ?cos 也可查《煤矿电工手册》、《煤矿井下供电设计技术规定》等资料求取。表4-3给出了参考。
表4-3 矿井电力负荷计算需用系数de K 及加权平均功率因数wm ?cos
4. 移动变电站台数的确定
移动变电站总的额定容量S N应大等于计算容量S ca，即
S N≥S ca （4-4）
综采工作面采用一台移动变电站是不能满足要求的。移动变电站容量应根据设备的布置、电压等级和容量，确定几个分组方案，分别求出各方案下的各组计算容量，初选移动变电站的额定容量及台数，确定最优分组方案。
国产矿用隔爆型移动变电站（联合设计）主要技术数据见表4-4a，太原万鵬变器压公司生产的隔爆型移动变电站技术数据见表4-4b，国外移动变电站主要技术数据见表4-4c。
表4-4a 国产矿用隔爆型移动变电站技术数据
太原万鵬变压器公司生产的隔爆型移动变电站技术数据
注：以上参数为太原万鵬变压器公司（原太原变压器厂）的产品
表4-4c 国外矿用隔爆型移动变电站主要技术数据
4.3 综采工作面供电系统的拟定
1. 拟定综采供电系统的原则
1）在保证供电可靠的前提下，力求减少电缆的根数和长度，尽量避免回头供电。橡套电缆长度按敷设路径长度增加10%，铠装电缆长度按敷设路径增加5%；
2）采煤机功率相对较大，宜采用单独电缆供电；工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式线路供电；带式输送机可以采用干线式供电，对多台大容量带式输送机，也可以用辐射
式线路供电；
3）配电点的设置。综采工作面设置为集中配电点，一般距离工作面50~70m，随工作面的移动而移动；对输送机及其他附属机械，因位置的分散，可分别设置配电点；
4）原则上1台起动器控制1台电动机。对采煤机等重要生产机械应设备用起动器，即一用一备；对控制刮板输送机的起动器，采用二用一备。各备用起动器与工作起动器的主接线，可参考图4-1连接；
图4-1 工作起动器与备用起动器的连接
a-起动器一用一备主接线；b-起动器二用一备主接线
1#、3#-工作起动器；2#-备用起动器
5）配电点在3台及以下起动器时，可以不设进线总馈电开关；
6）移动变电站低压侧已有低压馈电开关，而且保护齐全，可以不在移动变电站之外再设置低压总馈电开关；
7）综采工作面一般选用2~3台移动变电站。例如，1#移动变电站向带式输送机及其他转运设备供电；2#移动变电站向采煤机、乳化液泵和喷雾泵供电；3#移动变电站向刮板输送机、转载机等供电。2#、3#移动变电站的负荷可以根据需要适当调换。
2. 综采工作面供电系统的拟定
根据供电系统拟定原则，初步拟定综采工作面供电系统。
3. 综采工作面供电设备的布置
综采工作面供电设备布置，是根据运输巷道断面、顶底板地质情况、瓦斯含量等，基本上分为4种方案。这是矿上地质、技术部门等在设计综采工作面，布置巷道时已考虑和论证过的。
1）方案Ⅰ-大断面单巷道布置法
工作面配电点和乳化液泵站等设备布置在可伸缩带式输送机的一侧，随着工作面的推进，移动供电设备及泵站，因为起动器通常放置在平板矿车上。这一方案缺点是巷道断面大，开拓量大，支护成本高。其优点是，供电、供液距离短，低压电缆电压损失小，液压管路压力损失小，而且设备移动很方便，便于供电、供液设备的维护。是现代综采供电的典型方案，地质条件许可时，应优先选用。工作面设备的布置如图4-2所示。
图4-2 综采工作面设备布置Ⅰ
1-采煤机；2-刮板输送机；3-桥式转载机；4-带式输送机；5-安全绞车；6-液压支架；7-乳化液泵站；8-喷雾泵；9-破碎机；1#-向带式输送机和安全绞车供电的移动变电站；2#-向采煤机、乳化液泵站、喷雾泵站、通信系统供电的移动变电站；3#-向刮板输送机、转载机、破碎机照明灯供电的移动变电站；4#-控制带式输送的起动器；5#-拉紧绞车开关；6#-液压绞车控制开关；7#-控制采煤机磁力起动器；8#-控制采煤机备用起动器；9#、10#-乳化液泵站起动器；11#、12#-喷雾泵站磁力起动器；13#-CK-1通信系统；14#、16#-刮板输送机磁力起动器；15#-刮板输送机备用开关；17#-转载机磁力起动器；18#-破碎机磁力起动器；19#、20#照明变压
器。
2）方案Ⅱ-小断面双巷布置法
将移动变电站、工作面配电点开关、乳化液泵站和喷雾泵站都设置在单独的辅助巷道内，每隔一定的距离，用联络巷与工作面运输巷连通，通过联络巷与运输巷向工作面配电。
这种方案最适宜于下一个工作面尚未回采，但其回风巷已经开拓完毕，这就可在此回风巷布置上工作面的移动变电站、配电开关和泵站设置。这种方案可使运输巷道断面缩小，支
护成本低，适合于双巷掘进的开拓系统，其设备布置如图4-3所示。
图4-3 综采工作面设备布置Ⅱ
1-刮板输送机；2-采煤机；3-破碎机；4-转载机；5-带式输送机；6-液压支架；7-轨道；8-乳化液泵站；
9-配电开关组；10-移动变电站
3）方案Ⅲ-定点布置法
将供电、供液设备安装在离工作面较远的短石门里或硐室里，并随工作面的推进而多次移动。这种方案适合于顶板比较破碎、巷道维护较困难，同时走向长度和工作面长度不太长的综采工作面。其优点是投资小，维护方便。设备布置如图4-4所示。
图4-4 远距离供电供液综采工作面设备布置
1-运输大巷；2-短石门；3-斜巷；4-移动变电站；5-泵站；6-运输巷；7-回风巷；8-带式输送机；9-转载机；10-破碎机；11-液压支架；12-采煤机；13-刮板输送机
4）其他方案
对于低瓦斯矿井的综采工作面供电的移动变电站、配电开关和泵站，可以设置在回风巷，也可以在进风的运输巷与回风巷各设一部分。对于放顶煤综采支架后的刮板输送机等设备的配电点与移动变电站，有的设在回风巷内。
4.4 高压配电装置及高压电缆选择
1. 高压配电装置的选择
综采工作面供电系统中，一般不设高压配电装置（箱），而是由采区变电所直接引来高压电源。但是，当综采工作面顺槽较长，特别是高产高效矿井，日产万吨及以上原煤的综采工作面供电系统，为了维修工作面配电点的设备方便，有时也将隔爆型高压配电装置（箱）设置在工作面顺槽入口处，作为综采工作面供电系统中高压的总开关。下面简述高压配电装置的选择方法。
选择原则：根据环境条件和供电要求，确定高压配电装置的型式和参数。
1）高压配电装置的型式应符合《煤矿安全规程》第444条中的有关规定，也就是说，选用井下电气设备，必须符合表4-5的要求。通常选择矿用隔爆型高压真空配电装置。
表4-5 井下电气设备选用规定
使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内可以采用矿用一般型电气设备（包括照明
灯具、通信、自动化装备和仪表、仪器）；
**
煤（岩）与瓦斯突出矿井井底车场的主泵房内，可使用矿用增安型电动机； ***
允许使用经安全检测鉴定，并取得煤矿矿用产品安全标志的矿灯。
2）电气参数选择
（1）按正常条件选择额定电压和额定电流
高压配电装置的额定电压U N ，应与井下高压电网额定电压等级相符，即设备的额定电压不应小于其装设处的额定电压。
高压配电装置的额定电流I N ，不应小于其所控制的设备或线路的长时最大工作电流I ca ，即I N ≥I ca ，
3
ca I =
（4-5）
式中 I ca -将高压配电装置所带用电设备的总负荷电流折算到高压侧的值，A ；
∑P N -该高压配电装置所带用电设备的额定功率之和，kW ； K SC -变压器变比，即变压器原、副绕组的匝数比；
cos φwm -加权平均功率因数；
ηwm -同时工作设备的加权平均效率，它反映各用电设备设备平均功率损耗，即各用
电设备的功率与效率的乘积之和与总功率之比。
由于电气设备的额定电流I N 是指在规定的的环境温度θh.a ℃=+40℃（我国目前规定的最高环境温度）时，长期允许通过的最大电流。所以，当设备装设地点的温度θ℃时,应进行修正。即，在该环境温度下的长期允许工作电流Ip 为
p so N N I K I I ==
（4-6）
式中 I p —环境温度为θ℃时，设备长期允许的工作电流，A ；
K so —温度修正系数；
θh.h —最热月份的平均最高温度，℃； θ
h.a —规定额定电流I N 时的环境温度，通常取
40℃；
θ—设备安装地点的温度，℃。 （2）动稳定和热稳定校验
动稳定校验，设备的极限通过电流峰值i max （或有效值I max ）应大于或等于短路电流冲击值i im （或冲击值的有效值I im ）。即
m ax im i i ≥ 或者 m
a x
im I I ≥ （4-7）
热稳定校验，高压配电装置在出厂前都经过了试验，规定了在t 秒时间内允许通过热稳定电流I ts 的数值。根据短路电流热效应的计算方法得
ph ss ts t I t I 2
2
≥ 即 ts
ph ss
ts t t I I ≥ （4-8）
式中 I ts -设备在t 秒内能承受的热稳定电流，kA 。可从产品样本中查得；
t ts -设备热稳定电流所对应的时间，s 。可从产品样本中查得； I ss -稳态短路电流，kA 。(3)ss s I I =（(3)s I 为三相短路电流）；
t ph -短路电流作用的假想时间，s 。
假想时间t ph 是在计算短路电流通过导体引起发热而引入的一个等效时间。也就是说，在假想时间内短路稳态电流I ss 所产生的热量等于短路全电流i s 在实际短路时间内产生的热量。对无限大容量系统的短路故障，确定方法如下
t ph =t sc +t br +0.05 （4-9）
式中 t sc —短路保护装置动作时间，s ；
t br —主开关的断路时间（s ），约0.11~0.25s ；
0.05—是考虑知路电流非周期分量的影响而增加的时间，当实际短路时间大于1s 时，
该值可以忽略。
所谓无限大电源电源容量是一相对概念，它是指电源距短路点的“电气距离”较远时，
电源的额定额定容量远大于系统供给短路点的功率，因此，在短路过程中可近似认为电源电压不变化，称之为无限大容量电源，以S = ∞表示。
（3）断流能力校验
断流能力必须符合下式要求
I
＞m ax s I ?或N D S ＞max s S ? (4-10)
I ND 、S ND 是配电装置的额定开断电流、额定开断容量；I max.s 、S max.s 是配电装置安装处最大短路电流、最大短路容量。
2. 高压电缆选择
给综采工作面移动变电站供电的6kV 或10kV 高压电缆，应选择高压橡套双屏蔽电缆。其主芯线载面的确定，通常按经济电流密度初选，按长期允许负荷电流校验，按允许电压损失校验，按电缆线路电源端短路电流校验热稳定。
1）按经济电流密度初选高压电缆载面
经济截面，是指按降低电能损耗、线路投资、节约有色金属等因素，综合确定出的符合总经济利益的导体截面。与经济截面相应的电流密度，叫做经济电流密度。
按经济电流密度选择电缆截面e A 为
ca e ed
I A J =
（4-11）
式中 e A —经济截面，mm 2
；
ca I —正常运行时，通过电缆的最大长时负荷电流。当两条电缆并联运行时，不考虑
一条线路故障时的最大负荷电流，A ；
ed J —经济电流密度，A/mm 2，其数值可参照表4-6来选择。
当计算出经济截面后，选取标准截面s A ，并使s A ≤e A 。即，选择接近而小于计算截面的标准截面。
表4-6 铜芯电力电缆经济电流密度
注：一班作业，年最大负荷利用小时数1000~3000h ；两班作业，3000~5000h ；三班作业为5000h 以上。
2）按长时允许负荷电流校验
电缆芯线有电阻，当流过电流超过长期允许电流时，产生的热量就会超过允许值，加速绝缘老化，使用寿命缩短或迅速损坏，从而造成漏电或短路事故。矿用橡套电缆的长时允许电流（载流量）见表4-7所示。
表4-7 矿用橡套电缆长时允许载流量
注：1. 上表是环境温度为+25℃，电缆芯线最高允许工作温度+65℃时的值。当环境温度不等25℃时，应乘以修正系数，才是电缆的长时允许载流量。
2.电缆型号UGSP 为试制时的型号，现在改为UYJP 型号。
按长时允许电流校验电缆截面时，应满足
ca p
I KI
>
（4-12）
式中 p I —环境温度为+25℃时，电缆的允许载流量，A ；
ca I —通过电缆的最大长时负荷电流，A ；
K —环境温度不等于+25℃时的修正系数，见表4-8所示。
表4-8 不环境温度时的电缆载流量修正系数
最大长时负荷电流ca I 的计算：
（1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即
N
N N ca U S I I 13
1310?=
= （4-13）
式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ；
N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ；
N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。
（2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即
3
1112ca N N I I I =+=
（4-14）
（3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为
3
ca I =
（4-15）
式中 ca I —最大长时负荷电流，A ；
N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ； N
U
—移动变电站一次侧额定电压，V ；
sc K —变压器的变比；
wm ?cos 、η
wm —加权平均功率因数和加权平均效率。
（4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。
3）按短路电流热稳定校验电缆截面
短路时应满足电缆热稳定最小截面的要求。即所选电缆的主截面应大于等于最小热稳定截面。最小热稳定截面用下式计算
C
t I A ph ss
=min （4-16）
式中 m i n A —电缆的最小热稳截面，mm 2；
ss I —通过电缆的最大短路电流，A ； ph t —假想时间，计算方法同前所述；
C -电缆芯线热稳定系数，见表4-9。
表4-9 热稳定系数C 的值
4）按允许电压损失校验电缆截面
允许电压损失是指线路首末两端电压的数值差，用ΔU 表示。我国规定，电缆线路电压损失百分数的标准为：对10~35kV 及以上的线路为±5%；对10kV 及以下的线路为±7%。对于矿井高压电缆，在计算电压损失时，其长度应从地面变电所至采区变电所。电压损失计算公式为
()
00cos sin %100%ca ca N
L R X U U ??+?=
? （4-17）
或 )%(10%002?tg X R U
PL U N
ca +=
? （4-18）
式中 %U ?—电缆线路电压损失百分数；
I ca —通过电缆的最大长时工作电流，A ；
cos ? 、sin ?—该电缆所带负荷的功率因数和对应的正弦值；
P —负荷功率，kW ；
N
U
—电缆线路的额定电压，kV ；
00,X R —分别为电缆线路的电阻和电抗，Ω/km 。可查表4-10求取； ca L —电缆长度，km ；
?tg —电缆所带负荷功率因数角的正切。
表4-10a 矿用橡套电缆单位长度电阻和电抗 Ω/km
注：表中的数值为20℃时的值，换算到65℃的电阻值为R 65=1.18R 20
表4-10b 千伏级矿用屏蔽橡套电缆电阻和电抗 Ω/km
注：R65=R20〔1+0.004(65-20)〕= 1.18R20
4.5 低压电缆的选择
1. 矿用低压电缆型号选择
选择的低压电缆要符合《煤矿安全规程》的规定。根据电压等级、使用环境、机械的工作情况等确定电缆的型号。
对向采煤机、刨煤机、工作面刮板输送机、调度绞车等经常移动的工作机械，应采用轻便易弯曲非燃屏蔽橡套电缆。
当电网电压为660V时，选用UCP-1000或UC-1000型系列电缆；当电网电压为1140V 时，必须选用带分相屏蔽的橡胶绝缘专用电缆。如向采煤机供电低压电缆，选用UCPQ-1140型；向煤电钻供电电缆应选用UZ-500系列电钻专用电缆。矿用橡套电缆的型及使用场所见表4-11。
表4-11 矿用电缆的型号及使用场所
2. 低压电缆长度的确定
橡套电缆按所经路经长度的1.10倍计，移动设备还须增加机头部分活动长度3~5m。
3. 低压电缆芯线数的确定
低压电缆芯线数目，主要取决于控制按钮是否装在工作机械上，分两种情况来考虑。
1）控制按钮不装在工作机械上或另设控制电缆。如输送机、回柱绞车等，供电电缆选4芯的，其中3芯线为动力回路，另1芯线作地线用。
2）控制按钮装在工作机械上。如采煤机、装岩机等，视具体需要，选7~11芯，其中3芯为动力回路，1芯为地线，其他芯线为控制线。
4. 低压电缆主芯线截面的选择原则
（1）按最大工作电流确定主截面。最大工作电流不大于电缆的长时允许电流，以保证在电缆正常运行时不过热；
（2）电缆的机械强度应符合用电设备使用场合的要求。防止设备在运行中电缆弯曲过渡、打结、扭伤或砸碰等绝缘损坏，引起断线或短路事故。
（3）按允许电压损失校验电缆截面。以保证电动机正常运转。
（4）按距离最远、功率最大的电动机起动时校验电压损失。以保证该电动机能够正常起动，同时已起动的电动机能够正常运转。
（5）用熔断器保护的，应按熔件额定电流与两相短路电流和电缆最小截面的配合要求进行校验。
（6）按过流保护装置动作灵敏度要求校验电缆截面。
5. 低压电缆主芯线截面的选择
1）按长时最大工作电流选择电缆主截面
（1）流过电缆的实际工作电流计算
① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。
N
N N
N N ca U
P I I η?cos 3103
?=
= （4-19）
式中 ca I —长时最大工作电流，A ；
N I —电动机的额定电流，A ； N
U
—电动机的额定电压，V ；
N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数；
N η—电动机的额定效率。
② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。
向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即
21N N ca I I I += （4-20）
向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算
wm
N
N de ca U
P K I ?cos 3103
?∑=
（4-21）
式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ；
N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N
U
—额定电压，V ；
de K —需用系数；
wm ?cos —加权平均功率因数。
（2）电缆主截面的选择
选择要求 p KI ≥ca I （4-22）
K 是环境温度校正系数，参见表4-8；p I 环境温度为25℃时，电缆长时允许负荷电流，
A ，见表4-7；由长时最大工作电流ca I 查表4-12，确定电缆的标称主截面。
表4-12 矿用橡套电缆主要技术数据
按机械强度校验电缆的最小截面，见表4-13。
表4-13 井下机电设备按机械强度要求的电缆最小截面
《煤矿井下供电设计技术规定》第6.3.3条规定“对距离最远、容量最大的电动机（如采煤机、工作面输送机等），在重载情况下应保证起动，如采掘机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的±5%，个别特别远的电动机允许偏移-8% ~ -10%。”
允许电压损失p U ?用下式计算
N
N p
U
U U
95.02-=? （4-23）
煤矿井下不同电网电压下正常与最大允许电压损失值见表4-14。
表4-14 不同电网电压下的正常与最大允许电压损失
（1）电缆支线上电压损失
采区低压电网电压损失分布如图4-5所示。总电压损失ΔU 通常由三部分组成，即变压器电压损失T U ?、供电干线电压损失tl U ?、和支线电压损失bl U ?。并满足
p U ?≥bl tl T U U U U ?+?+?=? （4-24）
图4-5 采区低压电网电压损失分部图
支线橡套电缆电压损失bl U ? )sin cos (3bl bl bl bl bl bl X R I U ??+=
? （4-25）
式中 bl U ?—支线电缆电压损失，V ；
bl I —支线电缆工作电流，通常取电动机的额定电流，A ；
bl R 、bl X —支线电缆电阻、电抗值，Ω/km ；
bl ?cos —电动机的功率因数，取电动机额定功率因数； bl ?sin —功率因数角对应的正弦值。
煤矿井下1140V 及以下电压等级的供电系统，低压电缆截面一般限制在70mm 2以下，最大不超过95mm 2，此时，bl X ＜＜bl R ，所以上式可略去电感抗的影响，简化为
bl bl bl bl R I U ?cos 3=
? （4-26）
而支路电流近似为电动机的额定电流，即将bl
bl N
N N bl U
P I I η?cos 3103
?==，
bl
sc bl
bl A L R γ=代入上式，支线电缆电压损失也可用下式计算
bl
bl N
sc bl N bl A U
L P U ηγ3
10
?=
? （4-27）
式中 bl U ?—配电点中，线路最长且负荷最大的支线电缆电压损失，V ；
N P 、N
U
、bl η—依次为电动机额定功率，kW ；额定电压，V ；额定效率；
sc γ—电缆材料的电导系数，m/Ωmm 2
；取42.5（芯线温度为65℃）； bl L 、bl A —依次为支线电缆的长度，m ；截面积，mm 2。
（2）变压器电压损失T U ?
计算变压器的电压损失与计算电缆的电压损失完全相同，只是由于变压器绕组的电抗较大而不能忽略，即按下式计算
)sin cos (3T T T T T ca T X R I U ??+=
?? （4-28）
式中 T U ?—变压器的电压损失，V ；
T ca I ?—变压器的负荷电流，A ；按需用系数法求取；
T ?c o s —变压器的功率因数，它等于相应负载的加权平均功率因数； T ?sin —功率因数角的正弦值；
T R 、T X —分别是变压器每相绕组的电阻、电抗值，Ω。
通常移动变电站或干式变压器技术数据中，给出的是负载损耗和阻抗电压百分数，所以需要计算变压器的电阻、电抗值。
2
2
22
23N
N
N N
N T S U P I P R ?=
?=
（4-29）
N
N N
N N N
N
T S U u U I U U U I U Z 2
22222222%
3%
1003==
=
（4-30）
2
2
T T T R Z X -= （4-31）
式中 T R 、T X 、T Z —依次为变压器每相电阻、电抗和阻抗，Ω；
N P ?、%u 、N U 2、N S —依次为变压器的负荷损耗，W ；阻抗电压百分数，%；二次
额定电压，V ；额定容量，V ·A 。
如果已知变压器的电阻压降百分数和电抗压降百分数，也可以用下式计算变压器的电压损失。
%100)sin cos (3%100%22222?+=
??=
??T T N T T N N
N T ca N
T T X I R I I U I U U U ?? （4-32）
式中 T ca I ?、N I 2—变压器实际负荷电流及额定电流。
其余参数含义同前。 设N
T ca N
T ca T lo S S I I K ???==
2为变压器的负荷系数；%1003%22?=
N
T N R U R I u 为变压器电阻
压降百分数；
%1003%22?=
N
T N X U X I u 为变压器电抗压降百分数。则上式可写成
)sin %cos %(%T X T R T lo T u u K U ??+=?? （4-33）
变压器的电阻压降百分数、电抗压降百分数，也可以由负荷损耗N P ?和阻抗电压%u 求得
N
N R S P u 10%?=
；2
2
%)
(%)
(%R X u u u -=
（4-34）
计算出变压器电压损失百分数后，便可求出变压器的电压损失
100
%2N
T T U U U ??=
? （4-35）
（3）干线电缆电压损失计算
为了减少计算工作量，提高干线电缆计算的准确性，当选择了供电距离最远、负荷最大支线电缆，并计算出电压损失，计算出变压器的电压损失后，根据式（4-24）求出干线上的允许电压损失值，再由电压损失公式计算出干线电缆的截面，确定标称截面，计算如下。
干线上允许的电压损失tl
p U
??
bl T p
tl
p U U U
U
?-?-?=??
wm
N tl sc n
i tl de Ni
tl
P U A L K P
U
ηγ∑=??=
?1
3
10
（4-36）
式中 tl
p U
??—干线电缆允许电压损失，V ；
Ni P —第i 台电动机额定功率，kW ； de K —变压器所带负荷的需用系数； tl L —干线电缆的长度，m ；
sc γ—电缆材料的电导系数，m/Ω·mm 2；对铜芯软电缆取42.5（芯线温度为65℃）； tl A —干线电缆截面，mm 2；
wm η—由该电缆供电所有电动机的加权平均效率，
∑∑===n i Ni
n
i i
Ni
wm P
P
1
1ηη，其中Ni P 和i
η分别为第i 台电动机的额定功率和效率。
满足电压损失要求的干线电缆截面可由式（4-36）求得
远距离供电方案最终版
连采工作面远距离供电方案 目前的连采工艺是连续采煤机配梭车、给料破碎机、带式输送机出煤，锚杆机进行支护，列车有两台负荷中心车和一台电缆车，每掘进一个横川，需前移列车，工艺繁琐，效率低下。为优化工艺，提高掘进效率，特制定远距离供电方案如下： 一、方案一 以现工作面设备为基础计算最大供电距离，如图 图1 一）以保护装置的可靠动作系数计算最大供电距离
变压器二次电压1200V ，系统短路容量按110MVA 计算；则系统电抗为 = =dy 2x S ze E X 2 (1.2)0.0131110MVA kV =Ω； 变压器二次电压3450V ，系统短路容量按110MVA 计算；则系统电抗为 = =dy 2x S ze E X 2 (3.45)0.108110MVA kV =Ω； 1、1#负荷中心所带负荷，以梭车电机的短路电流为最小两相短路电流。 从东五东翼胶带机变电所6#高开至1#负荷中心（TS1281）处有MYPTJ3x95+3x25+3x2.5型电缆L1=2000米，计算从1#负荷中心（TS1281）至梭车处的最长距离L2。 两相短路电流值校验公式： 5.1) 2(≥Z d I I (1) 式中)2(d I --被保护电缆干线或支线距变压器最远端的两相短路电流值，A ； Z I --过电流保护装置的电流整定值，A ； 1.5--保护装置的可靠动作系数。 低压侧梭车处长延时过载整定为： I e =P e /(1.732*U e *cos θ*n)=100A 短路瞬时整定： I Z =7I e =700A 根据公式1计算)2(d I ，应≥1050A
由公式：I d (2)= ∑∑+2 2 ) ()(2X R Ue (2) ΣR=R 1/K b 2+R b +R 2 ΣX=X x +X 1/K b 2+X b +X 2 其中：U e =1200V,K b =5 查表得：X x =0.0131欧姆 查TS1281移变技术参数得：R b =0.00329欧姆 ，X b =0.055欧姆。 6KV 高压电缆的电阻、电抗值，查表得： 3*95mm 2 6KV 高压铜芯电缆：R 1’=0.217欧姆/千米 X 1’=0.069欧姆/千米 3*35 mm 2 低压铜芯电缆的电阻、电抗值，查表得： R 2’=0.683欧姆/千米 X 2’=0.084欧姆/千米 保护装置的可靠动作系统 根据公式2反向计算从1#负荷中心（TS1281）至梭车处的最长距离L2=800米。 二）低压电网的允许电压损失校验 1、允许压降计算 采掘工作面设备正常运行电压损失不超过额定电压的10%，允许 电压损失计算公式； e e y U E U 9.02-=?
煤矿综采工作面供电设计
附件2: ***矿综采工作面供电设计 （一）综采工作面主要条件 该工作面属于3#煤层一盘区，平均煤层厚度5m，工作面长度225m,走向长度为2000m，平均倾角3-5度，采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度5.5m，工作面采用三进两回布置方式。 矿井井下高压采用10KV供电，由西翼盘区变电所负责向该综采工作面供电，西翼盘区变电所双回10KV电源来自地面***110KV站815、816号盘，变电所高压设备采用BGp9L-10型高压隔爆开关，保护选用上海山源ZBT——11综合保护，盘区变电所距综采工作面皮带机头200m。 （二）设备选用 1、工作面设备 采煤机选用德国艾柯夫公司生产的SL500型采煤机，其额定功率1815KW，其中两台截割主电动机功率为750KW,额定电压为3300V；两台牵引电机功率为90KW,额定电压为460V;调高泵电机电压1000V，功率35KW，破碎机功率100KW，额定电压为3300V。两台主电动机同时起动。 工作面刮板输送机采用山西煤机厂制造的SGZ1000-Z×700型输送机，机头及机尾都采用额定功率为350/700KW的双速电机，额定电压为3300V。 2、顺槽设备
1）破碎机：采用山西煤机厂制造PCM-315型破碎机，其额定功率315KW,额定电压1140V。 2）转载机：采用山西煤机厂制造SZZ1200/315型转载机。其额定功率315KW,额定电压1140V。 3）顺槽带式输送机：采用**集团机电总厂生产的SSJ-140/250/3*400型输送机（1部），驱动电机额定功率3×400 KW,循环油泵电机额定功率3×18.5KW,冷却风扇电机额定功率3×5.5KV,抱闸油泵电机额定功率2×4KW,额定电压均为1140V，自动涨紧油泵电机额定功率12KW，卷带电机额定功率15KW,电压1140V。皮带机采用CST启动方式。 4）乳化液泵站：三泵二箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的BRW400/31.5型液泵，其额定功率250KW,额定电压1140V。 5）喷雾泵：采用无锡威顺生产的BPW516/13.2型（2台），其额定功率132KW,额定电压1140V。 3、其它设备 移动列车处安装JH2-18.5慢速绞车两部，用于移动列车牵引。绞车电机功率18.5KW,额定电压等级1140V；顺槽皮带机机头安装电磁除铁器一台，型号RCDC-25S，电机功率30KW,额定电压1140V；皮带顺槽巷采用2台15KW 排污泵临时排水，额定电压1140V；其余巷道排水设备及水仓处固定离心泵就近接取电源或另设移动变电站供电。 （三）工作面移动变电站及配电点位置的确定
矿井综采工作面供电系统设计说明
. . . . 辽源职业技术学院 煤矿机电设备选型设计题目：综采工作面供电系统设计 .. .. ..
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
一份综采工作面供电设计说明书
842综采工作面供电设计说明书 一、工作面概述 842综采工作面是西四采区8层煤的一个综采工作面，总安装长度635米，其中切眼长145米，机巷长400米，溜斜长90米。工作面支护选用ZY3800/13/28型综采支架，采煤机选用MWG-300/700WD型，工作面车选用SGZ-764/2×315型。机巷安装SDJ-150P型皮带机一台、溜斜安装SGB-80T 型刮板机一台、转载机使用SZZ-764/160 型以及WRB-400/31.5型乳化泵站、通讯控制采用KTC-2 型。移变、乳化泵站、工作面设备控制开关设备集中安设在联巷设备硐室，这样可便于检修和管理，供电电源来自西四上部变电所。 二、移变容量计算 1、设备负荷统计 根据设备选型，负荷统计结果如下： 本系统供电设备额定功率之和为： ∑P=700＋160＋250＋110＋2×315＋2×75＋2×55＋2×55=2220KW 2、移变容量计算与选择 采区供电一般采用需用系数法，因自移支架且设备按一定顺序起动，故需
用系数为： 589.02220 700 6.04.06.04.0max =?+=∑? +=e X P P K 查表综采面加权平均功率因数cos Ψdj 取0.7。 因此移变容量计算为： KVA P K S dj e X B 97.18677 .02220589.0cos =?=ψ∑?= 2、移变选择： 根据以上计算，选用两台移变负责该面供电，1140V 系统采用一台KSGZY-800/6型矿用移动变电站分别对转载机、破碎机、机巷刮板机、机巷皮带、溜斜刮板机进行供电。3300V 系统采用一台KSGZY-1600/6型矿用移动变电站对工作面输送机、乳化泵、采煤机进行供电。 容量验算如下： 1#移变KSGZY-800/6型(6/1.14KV)： 设备总功率：∑Pe=640KW 查表K X 取0.5，cosP dj 取0.7 故移变容量计算为：KVA P K S dj e X B 14.4577 .0640 5.0cos =?=ψ∑?= 因S B 457.14KV A ＜Se=800KV A ，该移变选择符合要求。 2#移变KSGZY-1600/6型(6/3.3KV): 需用系数：666.01580 700 6.04.06.04.0max =?+=∑? +=e X P P K 设备总功率：∑P =700＋250＋2×315=1580KW 故移变容量为 KVA P K S dj e X B 86.15027 .01580 666.0cos =?=ψ∑?=
10102综采工作面供电设计说明书
山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司10102综采工作面供电设计说明书 设计：孟庆保 2011-6-21
10102综采工作面供电设计 （一）综采工作面主要条件 该工作面属于10#煤层一采区，平均煤层厚度3.3m，工作面长度180m,走向长度为1170m，平均倾角3-5度，采用一次采全高采煤工艺，可采最高煤层厚度3.5m。 矿井井下高压采用10KV供电，由采区变电所负责向该综采工作面供电。变电所高压设备采用PBG23-630/10Y型高压隔爆开关，保护选用常州市武进矿用设备厂GZB-ARM-911系列智能型高压数字式综合继电保护装置，采区变电所距综采工作面皮带机头200m。 （二）设备选用 1、工作面设备 采煤机选用山西太重煤机煤矿装备成套有限公司生产的MG300/730-WD型采煤机，其额定功率730KW，其中两台截割主电动机
功率为300KW,额定电压为1140V；两台牵引电机功率为55KW,额定电压为380V;调高泵电机电压1140V，功率20KW。 工作面刮板输送机中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SGZ764/630型输送机，机头及机尾都采用额定功率为160/315KW的双速电机，额定电压为1140V。 2、顺槽设备 1）破碎机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的PCM-110型破碎机，其额定功率110KW,额定电压1140V。 2）转载机：采用中煤张家口煤矿机械有限责任公司制造的SZZ764/160型转载机。其额定功率160KW,额定电压1140V。 3）顺槽带式输送机：采用兖州市华泰机械公司制造的DSJ100/63/2*110型输送机（1部），驱动电机额定功率2×110 KW, 4）乳化液泵站：两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的BRW200/31.5型液泵，其额定功率125KW,额定电压1140V。 5）喷雾泵：采用无锡威顺生产的BPW315/6.3型（2台），其额定功率45KW,额定电压1140V。 3、其它设备 （三）工作面移动变电站及配电点位置的确定 工作面电源电压为10kV,来自井下中央变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。在临时变电所处设置移动变电站，为顺槽皮带机供电；在顺槽
第4章综采工作面供电计算
第4章综采工作面供电设计计算 编写本章的目的在于正确地拟定综采工作面供电系统；正确地选择井下供电单元的变压器容量、控制开关、动力电缆；正确地计算、整定、调试继电保护装置。使供电系统安全，供配电设备容量合理，高低压开关保护装置动作灵敏可靠，既不误动又不拒动。掌握或了解低压供电系统的计算方法，对煤矿井下电气设备检修大有帮助。 4.1 供电设计计算概述 1. 设计依据 （1）综采工作面巷道布置、巷道尺寸及支护方式； （2）综采工作面地质、排水、通风、沼气情况； （3）综采工作面机电设备布置、作业过程、运输情况； （4）综采工作面机电设备容量、技术参数及性能； （5）作业制度。 （6）技术和经济指标 2. 设计要求 （1）应符合《煤矿安全规程》、《井下供电设计技术规定》和《煤炭工业设计规范》中的要求； （2）尽量选用定型的国产新产品 （3）应保证安全、可靠、经济、合理、技术先进。 3. 设计步骤 （1）根据地质条件、巷道布置、通风、机电设备容量、设备的分布情况确定移动变电站及工作面配电点的位置； （2）综采工作面用电设备负荷统计，确定移动变电站容量、型号、台数； （3）根据综采工作面设备的布置情况，拟定供电系统图； （4）选择高压配电装置和高压电缆； （5）选择低压电缆； （6）选择低压开关； （7）继电保护装置的整定计算； （8）绘制综采工作面供电系统图。 4.2 综采工作面供电系统负荷计算 1. 供电电压 综采工作面的供电电压可根据日生产能力、单机或双机最大容量、总装机容量来确定电压等级。参考范围见表4-1。 表4-1 综采工作面电压等级使用范围 应符合下列要求：高压，不超过10kV；低压，不超过1140V；照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V；远距离控制线路的额定电压，不超过36V；采区
188-综采工作面远距离供电供液系统设计与应用
矿井设计 综采工作面远距离供电供液系统设计与应用 李占平 （天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013） ［摘要］结合清塬煤矿首采工作面两巷断面特点，设计采用远距离供电供液方案，通过技术 论证、计算和实践，证明了其可行性。该项目对复杂地质条件下实现工作面的远距离供电供液具有很好的参考价值。 ［关键词］ 综采工作面；远距离供电；远距离供液；压降 ［中图分类号］TD611 ［文献标识码］B ［文章编号］1006-6225（2012）03-0028-02Design and Application of Long-distance Power Supply and Feed Liquid System in Full-mechanized Mining Face ［收稿日期］2012－02－03 ［作者简介］李占平（1978－），男，河南焦作人，工程师，主要从事煤矿供电系统的设计与研究工作。 陕西省旬邑县清塬煤矿属技改矿井，设计在4－2 号煤层中布置一个长壁工作面，采用综合机械 化采煤。首采42101工作面走向长850m ，倾斜长120m ，采高1.5 2.4m ，煤厚变化较大，两巷沿煤层掘进，底板起伏较大（最大倾角21?，落差50m ），且顶板压力大，来压速度快，造成两巷断面严重变形，大大减小了两巷断面。如果采用近距离供电供液方式，会出现以下问题： （1）拉移变电站的过程中，危险性增加由于两巷底板起伏大，极可能发生变电站断绳跑车或翻车事故，危及设备和人员安全。 （2）工人工作量增大由于变电站列车经常移动，必须随移动变电站列车挪移电缆及供水、供液管路，增大了工人的工作量。 （3）对复杂巷道条件的适应能力较差 由于 巷道变形严重，有时需要扩帮、卧底 ［1－2］ 。为了解决这一难题，打破传统的工作面移动变 电站布置方式，由集中布置改变为分离远距离布置。即将移动变电站、乳化液泵及泵箱一次性地移出工作面，布置在运顺外端联络巷内；控制工作面采煤机、刮板输送机、转载机和破碎机的组合开关，工作面通信、控制主机、工作面照明开关等布置在转载机落地段上，随转载机一同推移。1远距离供电供液技术需要解决的问题1.1 工作面配套设备 工作面配套选用ZY4000/13/29型液压支架、MG250/556－WD1型采煤机、SGZ730/2?132型刮板输送机、SZZ730/132型转载机、PLM1000破碎 机、BRW315/31.5型乳化液泵站、BPW315/12.5型喷雾泵站和DSJ100/2?90型两巷胶带输送机等设备。 1.2远距离供电供液技术难题 煤矿综采工作面供电系统必须保证电压稳定，各项保护齐全，电流整定正确合理，确保安全生产。正常运行时供电网络的实际电压损失必须小于网络所允许的电压损失。乳化液泵和喷雾泵的流量和压力损失应符合要求，满足支架和采煤机等设备的正常使用。因此，工作面远距离供电、供液必须解决以下问题： （1）远距离供电线路长、线路压降大、线损大，因此必须优化工作面供电方案，选用合适的变压器、电缆等，确保整个供电系统的电压损失控制在允许范围以内，保证工作面设备的正常运行。 （2）将控制工作面内设备启停的启动器、控制主机等与变压器、泵站分离后，将电站、泵站移出工作面，供电供液线路加长，因此必须采用新型的启停设备和控制器。要求启停设备和控制器体积小，便于搬移和放置，保护功能完善，能及时发现故障隐患、及时采取措施避免设备损坏，并能实现自动化控制。 （3）远距离供液距离长、管路压力损失大，因此必须对液压系统进行优化，最大限度地降低管路压力损失，提高管路在长期长距离高压供液过程中的可靠性。2 远距离供电系统设计 根据42101综采工作面采煤设备负荷统计，选 8 2第17卷第3期（总第106期） 2012年6月煤矿开采Coal mining Technology Vo1.17No.3（Series No.106） June 2012 DOI:10.13532/https://www.wendangku.net/doc/29167009.html,11-3677/td.2012.03.010
1803综采工作面供电设计
贵州五轮山煤业有限公司1803综采工作面供电设计 编制人： 编制单位：综采办公室 编制时间：
审批人员签字 调度室：年月日技术部：年月日安监部：年月日机电部：年月日综采办：年月日副总工程师：年月日批准人：年月日
一、概述 1803工作面为走向长壁俯斜开采，运输顺槽平均坡度13°，最大坡度20°。采用固定、加移动电站方式布置，先期布置到1803运顺切眼以外100米处，以后设备列车通过JSDB-10型回柱绞车进行整体移动式下放，采用40T链条配合卡轨器分别固定到轨道上，三台移动变压器、2台乳化泵、2台喷雾泵及泵箱固定在8煤集中运输巷（1803运顺开口位置）。后期回采过程中，采用JSDB-10回柱绞车分次下放设备列车，直到工作面停采线以外。 二、供电系统 1）供电系统回路如下： 1、井下中央变电所—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—（10KV）移动变电站(1140V)—1803运输顺槽—组合开关—工作面设备。 2、工作面运顺胶带输送机供电由井下机车充电硐室单独敷设一条电缆。其供电回路为：井下机车充电硐室—+1330m水平轨道大巷—8煤辅运巷—8煤集中运输巷—1803运输顺槽胶带输送机 2）1803工作面综采设备装机总容量为2281KW，分为3台移动变电站供电。其中： 1#移动变电站设备总功率：1226KW。 2#移动变电站设备总功率：835KW。 3#移动变电站设备总功率：220KW 三、负荷统计及分配 （1）设备负荷统计表
（2）负荷分配情况 根据变压器容量，台数及设备的功率，大致分组如下： 1.KBSGZY—1600移动变电站 ●MG300/701－WD 采煤机 P e=2×300+2×45+11=701kw ●GRB315/ 1#乳化泵 P e=200kw ●KPB315/16 1#喷雾泵 P e=125kw ●SZZ764/200 转载机 P e=200KW ΣP=1226KW 2.KBSGZY—1000移动变电站 ●SGZ764/400 刮板输送机 P e=2×200=400KW ●PLM1000 破碎机 P e=110 kw ●GRB315/ 2#乳化泵 P e=200 kw ●KPB315/16 2#喷雾泵 P e=125kw ΣP=835KW 3.BSGZY—500移动变电站 ●DSJ80/40/2X55 皮带运输机 P e=55kw ●JSDB-8 涨紧绞车 P e= ●JSDB-8 涨紧绞车 P e= ΣP=235KW （3）变压器容量的验算 根据公式 S bj =K X ×ΣP/ COSφpj 式中， S bj ——所计算负荷总视在功率， KVA K X ——需用系数， K X =+∑Pe P S ——变压器所带负荷中最大电动机的功率，KW ∑Pe——变压器所带设备电动机的总功率， KW COSφ——变压器所带设备电力负荷的加权平均功率因数，取COSφpj=
综采工作面远距离供电的设计及应用探究
综采工作面远距离供电的设计及应用探究 摘要：当前，随着开采力度的加大，矿井的深度越来越深，巷道容易变形，而通风断面和人性通道均依靠扩修来保证，使得开采工作的难度也越来越大。本篇文章综合介绍综采工作面远距离供电的设计，旨在为综采工作面远距离供电的实现提供参考和依照。 关键词：综采工作面；远距离供电；设计 近年来，随着经济的发展，科学技术水平得到了极大的提高，综采工作面也得到了极大的发展，综采工作越来越机械化、大型化、专业化，伴随着综采设备使用，对大型电站设备提出了更高的要求，给移动电站系统提出了更大的挑战。同时，综采设备在工作期间会产生大量的热量，常给井下工作带来不便，然而电站会在一定程度上占据巷道空间，影响巷道的支护等，若想解决这一系列问题，必须采用远距离供电系统。 一、综采工作面当前供电系统设计 当前，综采设备功率较高，耗电量大，常采用移动变电站进行供电，主要有三种方式。第一种是将移动变电站设计在综采工作面下顺槽中的运输巷内，然后在可伸缩胶带输送机一侧铺设一条专供移动变电站及工作面配电点和乳化液泵站等设备装置的平移轨道，虽然设备在工作时能够随意移动，但这种方式存在一定的不足，其要求巷道断面较宽，所需要的支护成本较高。第二种是将移动变电站、工作面配电点及泵站均设置在单独的辅助巷道内，每隔一定距离用横川与运输巷相连，这种方式解决了第一种方式的不足，但却由于需要铺设运输巷和横川，综合起来，没有第一种方式好。第三种方式是把移动变电站安装在远离综采区的地方，和第一种方式相比，减少了巷道截面，支护成本低，维护的时候也较为方便，但由于变电站距离综采区较远，电缆压浆损失等较大。所有，若想获得最为
煤矿供电设计高低压
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 表1-1 工作面负荷统计表格式 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=...cos ...cos cos cos 212211???? 加权平均效率计算公式：
en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=......212211ηηηη 注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计 2、负荷计算 1）变压器需用容量b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ；（见变压器负荷统计中的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结 果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。0.8-0.9 2、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥ ―> 长时最大允许负荷电流应满足： K I I g y ≥，初步筛选出符合条件 的电缆 g I ——电缆的工作电流计算值，A ； y I ——环境温度为C o 25时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。
复杂条件下综采工作面远距离供电供液技术实践应用 苏庆华
复杂条件下综采工作面远距离供电供液技术实践应用苏庆华 发表时间：2018-04-19T16:08:17.063Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：苏庆华丁宁 [导读] 摘要：本文介绍了蒋庄煤矿结合3下1105综采工作面现场实际，通过探索改变原综采工作面传统的设备列车布置方式，因地制宜地探索实践应用远距离供电供液技术，实现复杂条件下综采工作面的快速回采，为类似下解决供电供液问题提供参考和借鉴依据。 （枣矿集团蒋庄煤矿） 摘要：本文介绍了蒋庄煤矿结合3下1105综采工作面现场实际，通过探索改变原综采工作面传统的设备列车布置方式，因地制宜地探索实践应用远距离供电供液技术，实现复杂条件下综采工作面的快速回采，为类似下解决供电供液问题提供参考和借鉴依据。 关键词：设备列车；切眼；无缝钢管 随着科学技术的不断进步，煤矿科技的不断发展，综采工作面实现了快速推进，作为工作面动力源泉的传统设备列车布置方式，对现场安全快速高效生产带来直接影响。如何解决以往设备列车的合理布置，避免随工作面回采速度的加快带来的牵移困难、超前支护空间小、温度高、影响通风断面缩小等诸多问题，特别是在深部不规则开采过程中拐弯多、巷道起伏大、开采压力显现大、巷帮变形严重等问题，成为复杂条件下快速回采的首要技术难题。山东能源枣矿集团蒋庄煤矿在调研其它矿井的基础上，在3下1105综采工作面材料巷采用远距离供电供液技术，有效的实现了复杂条件下综采工作面的快速推采、确保矿井的生产任务。 1工作面概况 山东能源枣矿集团蒋庄煤矿3下1105综采工作面回采煤层为山西组3下煤层，煤层在工作面内赋存稳定，煤层厚度在3.4～4.3m之间，平均煤厚3.9m，为厚煤层，煤层可采指数为1，变异系数为10%，为稳定煤层，煤层结构简单，无夹矸发育，煤体结构属于原生结构煤。煤层伪顶为泥岩，厚为0.50m；直接顶为砂质泥岩，厚度为4.5m；直接底为碳质泥岩，厚为0.3m；基本底为砂质泥岩，厚为10.1m。工作面两巷均沿煤层顶板布置，倾斜长度为55～179m，走向长度为789.6～791m，工作面底板标高为-489.6～-538.0m。 工作面材料巷沿顶布置，现场巷道底板起伏较大（最大倾角160），为最大化回收现场煤炭资源，材料巷设计了三处拐点（最大拐角为1580）。当工作面推进至材料巷9#点前30m时，材料巷受三上煤层采动影响，顶板压力增大、切来压速度较快，造成巷道断面严重变形。 综合以上因素，我们决定采取将设备列车布置在距工作面791m的3下1101外切眼内，实现综采工作面的远距离供电供液。 2 远距离供电供液需要解决的问题 2.1工作面设备 工作面使用ZFS7000/23/47型液压支架支护顶板，工作面综机设备选用MG400/930-QWD双滚筒采煤机，SGZ830/800型刮板输送机，PLM1000型破碎机配合SZZ764/160型转载机。 2.2远距离供电供液技术难题 综采工作面供电系统必须保证电压稳定，各项保护齐全、可靠，电流整定正确合理。工作面正常生产时供电网络的实际电压损失必须小于网络允许的电压损失。乳化液泵的流量和压力应确保现场的使用，满足工作面液压支架正常使用。 （1）远距离供电时线路长、压降大、线损大，因此必须优化供电方案，选用合适的电缆、设备，确保将电压损失控制在允许的范围内，以保证工作面设备的正常运行。 （2）远距离供液距离长、管路压力损失大，因此必须对液压系统进行优化，最大限度的降低管路压力损失，提高管路在长期长距离高压供液过程中的可靠性。 3 远距离供电供液系统设计 根据3下1105综采工作面设备负荷统计，我们选用一台KBSGZY-2000/6型移动变电站向采煤机、刮板输送机供电，向采煤机供电的电缆选用MCPT-3.3KV-3×70＋1×35＋3×6型橡套电缆，向刮板输送机供电电缆选用-3.3KV-3×50＋1×35＋3×6型橡套电缆。 3.1电压损失校验 采煤机电压降计算：△U=（P×L）/（A×S）=（930×791）/（77×70） =136.48 △U%=4.13%＜7% 刮板输送机电压降计算： △U=（P×L）/（A×S）=（400×791）/（77×50） =82.18 △U%=2.5%＜7% 经过计算，以上设备正常运行时的电压降低于《煤矿电工手册》中：正常运行时，电动机的端电压不低于额定电压的7%～10%。 3.2保护和控制系统 为满足3下1105工作面现场设备的需要，我们选用天津华宁电子有限公司产QJZ-1200/3300-8型组合开关控制现场的采煤机和刮板输送机。该组合开关控制器采用大屏彩色液晶显示，触屏输入方式，具有以 4远距离供液系统的设计 4.1供液系统选择 供液系统采用两台BEW315/31.5型乳化液泵站、配备一套型号为RX2000的乳化液泵箱向工作面液压支架提供动力源，该泵的流量为315L/min，额定压力为31.5MPa，电动机功率为200KW。 通过调研与对比分析，我们采用压力高、密封效果好、耐压性强、安全性好、维护方便快捷可多次重复使用高压无缝钢管，进回液钢管分别选用60.3×9mm、60.3×7mm的无缝钢管。 4.2供液系统压力损失校验 为确保高压液从泵站流经管路到达工作面液压支架时，压力不低于规定要求，必须计算管路的损失，校验到达液压支架的高压液是否
煤矿供电设计规范
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ... cos ... cos cos cos 2 12 2 1 1 ?? ? ? 加权平均效率计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P + + ++ + + = ...... 2 12 2 1 1η η η η 注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计
2、负荷计算 1）变压器需用容量 b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ； （见变压器负荷统计中的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。0.8-0.9 2、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥ ―> 长时最大允许负荷电流应满足： K I I g y ≥ ，初步筛选出符合条件的电缆 g I ——电缆的工作电流计算值，A ； y I ——环境温度为C o 25时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。 不同环境温度下的电缆载流量修正系数K
综采工作面供电设计
综采工作面供电设计说明书 目录 一、概述????????????????????????????????????1 二、设计方案的确定??????????????????????????2 三、移动变电站容量的选择与计算??????????????6 四、10KV高压电缆的选择??????????????????????9 五、3300V电缆的选择????????????????????????13 六、供电系统灵敏度校验?????????????????????18 七、某巷皮带头供电?????????????????????????24 八、皮带机及工作面控制系统?????????????????30 九、工作面照明系统汇总表???????????????32 一、概述 某工作面为山西组5＃煤层，盘区为一盘区。工作面倾向长230米，某巷顺槽长960米，某巷顺槽长980米。 某工作面设备具体设备参数为：
1、采煤机：采用某公司生产的型号为SL-500型采煤机，总装机功率为1715kw，其中包括截割电机2×750kw；牵引电机2×90kw；泵电机（液压）35kw。电压等级3300v。 2、前部刮板运输机：采用某公司生产的型号为PF6/1142刮板机，头尾两部电动机，每部1050kw，电压等级为3300v，运输能力2500t/h。在前部刮板机挡煤板支架侧安装天津贝克KJ50型PROMOS型监控系统，每隔15米安装KTK1K扩音电话。 3、后部刮板运输机：采用某公司生产的型号为PF6/1342刮板机，头尾两部电动机，每部1050kw，电压等级为3300v，运输能力3000t/h。 4、转载机：采用某公司生产的型号为PF6/1542转载机，电动机功率为600kw，电压等级为3300v。 5、破碎机：采用某公司生产的型号为SK1118破碎机，电机功率400kw，电压等级为3300v。 6、顺槽胶带运输机和联巷胶带运输机：均采用某公司生产的型号为DSJ140/350/2×500、DTL140/350/2×500带式输送机，两部皮带机共4台电机。皮带机电压等级为10kv，每台电机功率均为500kw。 7、中间液压支架：采用某厂生产的型号为ZF13000/25/38，共计126架。 8、过渡支架：采用某厂生产的型号为ZF13000/27.5/42H过渡支架，共计7架，头三架、尾四架。 9、端头支架：采用某厂生产的型号为ZFZ20000/27.5/42端头支架，两架一组。 10、喷雾泵：采用某公司生产的型号为BPW400/16的泵站，电机功率为125kw，电压等级3300v。 11、乳化液泵：采用某公司生产的型号为BRW400/31.5的泵站，
综采工作面供电系统设计
综采工作面供电系统设计 第一节供电系统设计要求 一、设计内容 1、设计依据 综采工作面巷道布置、巷道尺寸及支护方式；综采工作面地质、通风、排水、运输情况；综采工作面的技术和经济参数；综采工作面的作业制度；综采工作面机械设备性能、数据及布置。 2．设计内容 根据所设计综采工作面设备选型情况，选定移动变电站与各配电点位置；确定变压器容量、型号、台数；拟定综采工作面供电系统图；确定电缆型号、长度和截面；选择高低压开关；做继电保护的整定计算；绘制综采工作面供电系统图；造综采工作面供电设备表。 二、设计要求 设计应符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规定》；设备应选用定型产品并尽量选用新产品和国产设备；设计要保证技术先进、经济合理、安全可靠。 三、供电设计有关规定 1、《煤矿安全规程》中的规定 严禁井下配电变压器中性点直接接地。 井下电气设备的选用，应符合表5—1要求。
表5—1 井下电气设备的选用 井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求： （1）高压，不应超过10000V； （2）低压，不应超过1140V； （3）照明、手持电气设备的额定电压和电话和信号装置的额定供电电压，都不应超过127V； （4）远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。 采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。 (国外采煤工作面供电电压已达5000V) 井下电力网的短路电流，不得超过其控制用的断路器的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。 40kw及以上的电动机，应使用真空电磁起动器控制。 井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电
综采工作面供电设计
8103综采供电设计 单位：机电科 整定时间：二零一九年一月
供电设计 设计审批计算人： 机电科： 机电副总： 机电矿长： 总工：
一、工作面概况与设备选型配置 1、8103切眼长度为240m，切眼与两顺槽成90°夹角，方位角为135°17′41″。切眼为矩形断面净宽7m，净高3m（沿煤层顶底板掘进）。 2、8103运输顺槽长度为1883m, 顺槽为矩形断面净宽5.0m，净高3.5m（沿煤层顶底板掘进），方位角为225°17′41″。采用锚杆+钢筋网+梯子梁+锚索联合支护，供回采工作面进风、行人、运煤。 3、8103辅运顺槽长度为1813m, 顺槽为矩形断面净宽5.0m，净高3.5m。方位角为225°17′41″。采用锚杆+钢筋网+梯子梁+锚索联合支护，供回采工作面回风、行人、运料。 4、8103综采工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤方法，全部垮落法管理顶板。采用MG550/1220-WD型采煤机一台双向穿梭采煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，滚筒自旋使其截齿将煤破碎。采煤机端头斜切进刀，割三角煤采煤，按割煤—移架—推刮板输送机顺序进行，利用机组滚筒和输送机铲煤板将煤自行装入运输机，采用SGZ900/1050型双中心链可弯曲刮板输送机一部,支护利用ZY6800/18/38型液压支架。 8103运输顺槽采用SZZ900/315型转载机一部，配备PLM2200型破碎机一台和DSJ100/80/2*250型带式输送机一部负责原煤运输。 5、8103工作面两顺槽辅助设备配置： （1）8103运输顺槽为工作面配备BRW400/31.5型乳化泵两套，一用一备。为工作面配备BPW320-10M型喷雾泵两套，一用一备。工作面排水设备选用两台BQS50-100/5-45型潜水泵。（2）8103辅运顺槽排水设备选用BQS50-50/2-13/N型潜水泵一台。
综采工作面供电设计
一、概述： 51101工作面10KV电源来自中央变电所，工作面机巷走向长度1360米, 工作面采长200米，从由该工作面用电设备的容量与布置来看，该工作面3300V 及1140V用电设备应采用移动变电站方式供电，2台移动变电站和乳化液泵站放置51101机巷设备列车。 二、负荷统计： 三、移动变电站的选「择 工作面采用移动变电站方式供电。由中央变电所提供一路10K V电源, 分别供到一台1600KVA移动变电站（供工作面3300V采煤机）和另一台1600KVA移动变电站（供工作面刮板运输机、乳化液泵、喷雾泵和转载破碎机）和。高压电缆沿机巷敷设，2台放置在设备列车处。
根据供电系统拟定原则，选择两台移动变电站，其容量分别决定如下：1、移动变电站(T1)向930KW采煤机组供电，供电电压为3450V。 K ix=0.4+0.6(P ima>/ 艺Re)=0.4+0.6(400/930)=0.66 加权平均功率因数取cos? wm=0.7 S ib= 2 P ie K ix/cos ?wn=930X 0.66/0.7=874KVA 故移动变电站(T1)选用KBSGZY-1600/10/3.45干式变压器 S 1e=1600KVA> Sb=874KVA 满足工作需要 2、移动变电站(T2)向2*315KW运输机、250KV乳化液泵站、75KW喷雾泵站、 200KW转载机和160KW破碎机供电，供电电压为1140V,共计负荷1315KW K1x=0.286+0.714(P 1ma/ 2 Re)=0.286+0.714(630/1315)=0.628 加权平均功率因数取cos ? wm=0.7 S *=2 Re KMcos ?wm=1315X 0.628/0.7=1179KVA 故移动变电站(T2)选用KBSGZY-1600/10/1.2干式变压器 S 1e=1600KVA> Sb=1179KVA 满足工作需要 四、电气设备的选型 本次设计采用3300V 1140V两种电压等级，故所有选择的低压电器设备、电缆，均为千伏级。 根据煤矿井下电气设备选型原则，列表说明设备的控制开关选型配置情 况。
72205综采工作面3300V高压供电技术改造
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/29167009.html, 72205综采工作面3300V高压供电技术改造作者：朱信河 来源：《价值工程》2014年第06期 摘要：随着工作面功率的加大，矿井电压过低造成设备启动困难或不启动现象，甚至造 成欠电压跳闸，因此1140V电压等级升高到3300V将是煤矿发展的前进方向。 Abstract： With the working power increasing， low voltage in the mine causes start difficulty or start failure of equipment or even undervoltage tripping. So it is the development direction of the mine to increase the voltage from 1140V to 3300V. 关键词：电压；供电系统；改造；分析 Key words： voltage；power supply system；modification；analysis 中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0042-02 0 引言 过去我矿综采设备采用1140V低压供电。南翼72205工作面使用的PF6/1142德国进口刮板输送机，功率为2×630kW，EL-2000型双滚筒采煤机，功率为1490kW。如果使用供电电压1140V，就会出现刮板输送机高速和采煤机不能正常运转，刮板输送机一起动，就会导致移动变电器过流跳闸。造成设备的机械寿命降低，并带来了安全隐患。根据徐矿集团公司要求，要使本部矿井要达到一井两面或一井一面的布局，就必须装备先进的综采设备。经过调查研究我们建议对PF6/1142型刮板输送机供电系统电压升级改造，使用3300V工作电压取代原1140V 工作电压。 1 研究方案的确定 1.1 根据我矿生产现场实际情况，对以下内容进行 研究 ①综采工作面刮板输送机供电电压由1140V升至3300V时，移动变压器、高低压配电箱和2×630KW电机工作性能。②综采工作面3300V高压远距离供电。 根据我矿生产接续布局，2012年8月份-2012年10月份，在7411综采工作面实施刮板输送机、采煤机供电电压升级工作试点以来。通过3300V专用电缆供给SGZ-764/2×855型刮板 输送机的控制开关，从而消除刮板输送机由低速转高速运转时大负荷、大电流、压降大的断电事故，实现刮板输送机高速稳定运转，为72205大功率设备的使用提供了借鉴依据。