天安煤矿20101工作面供电设计实践

胡凤元

(阳泉煤业集团天安煤矿有限公司，山西 忻州 035100)

1 工作面概况

20101工作面位于201采区，西侧、未采区，东南侧为201采区回风下山，北侧为井田边界，东侧为正在掘进的202采区(设计面)，该工作面对应地面为黄土型地貌山地，部分为农田，无建筑物及水体，只有一条季节性排水沟。工作面地面标高1540～1635m，工作面标高1376～1437m，工作面走向长度432m，倾斜长96～139m，主要开采2号煤层，2号煤层为石炭系太原组稳定可采煤层，总厚度1.7～4.8m，平均2.8m，煤层中间夹有1～5层0.1～0.5m的炭质泥岩夹矸，为简单～复杂结构煤层。

2 工作面供电设计

2.1 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2#煤采区变电所。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、乳化液泵、喷雾泵等设备供电；在工作面切眼以外转载机头处设置配电点，用以对工作面设备进行供电。

2.2 负荷统计及移动变电站选择

1#移动变电站选用KBSGZY-1250/10矿用隔爆型移动变电站一台，2#移动变电站选用KBSGZY-1000/10矿用隔爆型移动变电站一台。

2.3 移动变电站高压开关的选择

1、配电装置额定电压：选定为10KV。

2、高压配电装置额定电流应大于变压器的最大长时工作电流。

变压器最大长时工作电流即额定电流Ie为

式中：Se—变压器额定容量，KV.A；

Ve—变压器高压侧额定电压，KV。

1#移变高压开关的选择：

高压侧额定电流为：

根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。

2#移变高压开关的选择：

高压侧额定电流为：

根据计算选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电装置。

2.4 高压电缆截面选择校验

按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPTJ型矿用10KV铜芯、橡套、双屏蔽电缆。

1、供1#移变高压电缆截面选择(L1)

按长时允许电流选电缆截面

式中：ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，KW；

Kr——需用系数。

CosΦ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得50mm2电缆为138A>70A满足要求。

2、按经济电流密度校验电缆截面。

A—电缆主芯截面

j—经济电流密度 A/mm2查表得2.25

根据高压电缆经济电流密度校验50mm2电缆能够满足要求。

3、按允许电压损失校验

ΔU%=PLK = 0.8×(0.588+0.078×0.577)= 0.5%<7%

ΔU%——高压电缆线路中的电压损失百分数。

K——兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数；

10KV时，K=1·(R0+X0tanφ)。

P——电缆输送的有功功率，兆瓦。

L—— 电缆长度，km。

7%——允许电压损失百分数。

按电压损失校验，满足要求。

4、热稳定校验电缆截面

设井下采区变电所10kV 母线最大短路容量限制50MVA，最大三相稳态短路电流：

ti——短路电流的假象时间，即热等效时间，取0.25S；

C——电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。

热稳定校验电缆截面满足要求。

综上可知1#高压电缆选择50mm2，可以满足供电要求。

根据负荷统计表，2#高压电缆也选择50mm2，可以满足供电要求。

2.5 按长时负荷电流选择低压电缆截面

长时负荷电流要求电缆截面载流量大于等于电缆长时间负荷电流。

1、采煤机电缆(L1)选择：

式中：ΣPN—参加计算的所有用电设备额定功率之和，kW；

Kr—需用系数。

CosΦ—参加计算的电力负荷的平均功率因数；

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得95mm2电缆为260A>215A满足要求。

2、转载机电缆(L2)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2电缆为113A>47A满足要求。

3、破碎机电缆(L3)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2电缆为113A>70A满足要求。

4、输送机电缆(L4-5)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm2电缆为215A>199A满足要求。

5、顺槽皮带机电缆(L6)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2电缆为113A>101A满足要求。

6、乳化液泵电缆(L7-8)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2电缆为113A>79A满足要求。

7、喷雾泵电缆(L9-10)选择：

根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得25mm2电缆为113A>47A满足要求。

采煤机选用MCPJB-0.66/1.14-3*95+1*35+4*4型电缆，其余电缆均选用1140V MYP型矿用橡套屏蔽电缆。

2.6 现场实践

20101工作面电缆选择完成后，通过相关校验，保护装置可靠灵敏，可满足使用的要求。经过现场应用实践，20101工作面供电系统运行过程中安全稳定，为工作面高产高效提供了保障。

3 结语

以天安煤矿20101工作面为工程背景，对工作面的供电系统进行了设计，可为矿井类似工作面的供电设计提供一定的参考借鉴。后期在进行综采工作面供电设计时，需要综合考虑满足需求和设备安全可靠的需求，同时要考虑生产成本，以保证供电设备的循环使用。