五龙煤业15102 综采工作面供电设备选型分析

刘计德

（太原东山煤电集团有限公司，山西 太原 030043）

1 概 况

五龙煤业15102 工作面长149.5 m，151021 巷长897 m（顺槽皮带巷），151022 巷长922 m（回风巷）。15102 工作面采煤机采用MG300/730-WD型交流电牵引采煤机，总装机功率730 kW；前刮板输送机采用SGZ764/400 型刮板输送机，总装机功率2×200 kW；后刮板输送机采用SGZ764/630型刮板输送机，总装机功率2×315 kW；转载机采用SZZ764/200 型中双链桥式转载机，额定功率为200 kW；破碎机采用PCM-110 型锤式破碎机，额定功率 132 kW； 顺槽带式输送机采用DSJ100/120/2×200 型伸缩带式输送机1 部，额定功率2×200 kW；乳化液泵采用BRW315/31.5 型乳化液泵2 台，一备一用，额定功率200 kW；设备装机总功率月2 941.5 kW。

工作面电源来自井下中央变电所，电压等级为10 V，经过移动变电站分别向采区用电设备供电，所用用电设备电压等级分别为1 140 V 和660 V。因此，需要根据工作面的实际情况，选择合适的供电设备。

2 移动变电站的选择

根据供电系统的拟定原则，五龙煤业15102 工作面拟设置6 个移动变电站。MG300/730-WD 型交流电牵引采煤机总装机功率为730 kW，单机容量较大，因此用单台移动变电站来供电；其他电器负载根据15102 工作面实际位置情况和设备电压等级进行安排，详见表1。

表1 变电站的负荷统计Table 1 Load statistics of substation

按需用系数法计算移动变电站的容量。综采工作面用电备用系数可表示为：

式中：Kx 为需用系数；Pd为最大一台电动机功率，kW；ΣPe为用电设备的额定功率之和，kW。

变电站的容量可表示为：

式中：Sca为变电站的容量，kVA；PN为设备的功率，kW；cosφwm为电网的功率因数，不低于0.8。

经过计算，1 号移动变电站所需容量为593 kVA，选取型号KBSGZY-800/10/1.2，额定容量为800 kVA；2 号移动变电站所需容量为478.5 kVA，选取型号KBSGZY-800/10/1.2；3 号移动变电站所需容量为551 kVA，选取型号KBSGZY-800/10/1.2；4 号移动变电站所需容量为350 kVA，选取型号KBSGZY-800/10/1.2；5 号移动变电站所需容量为72 kVA，选取型号KBSGZY-500/10/1.2，额定容量为500 kVA；6 号移动变电站所需容量为350 kVA，选取型号KBSGZY-500/10/1.2。

3 高压配电装置的选择

高压配电装置选定为中央变电所9011 号高压开关，额定电压10 kV；其中9011 号高压配电装置给15102 综采配电点1 号高压配电装置，1 号高压配电装置主要给15102 工作面设备列车供电。

高压配电装置的额定电流与变压器的最大长时间工作电流有关，可以表示为：

式中：Ie 为高压配电装置的额定电流，A；Se为变压器额定容量，kVA；Ue为额定高压电压，V。

经过计算，9011 号高开额定电流为170 A，配电点1 号高开额定电流为140 A，选择的高压配电装置见表2。图1 为PJG-200 型高压配电装置。

表2 高压配电装置选择Table 2 Selection of high voltage distribution device

4 供电系统短路电流的计算

在校验电气设备的性能时，例如电缆的热稳定性、开关的开断能力等，需要计算开关保护范围内的短路电流。由于15102 综采工作面内设备较多，下面以1 号变电站到采煤机处的短路电流（最远点的短路电流） 的计算为例进行分析。

其中，1 140 V 系统平均电压Uar·2=1.2kV。

（2） 高压电缆折算阻抗。

查表得MYPTJ-3×95+3×35-（1 300） m 高压电缆r0=R65=0.229 Ω/km，x0=0.096 Ω/km。高压电缆的电抗0.001 6Ω，高压电缆的电抗

（3） 移动变电站阻抗。

查表得KBSGZY-800/10/1.2 移动变电站，阻抗电压u%=4.0%，负载损耗△PN=5 100W。变电站的电阻变电站的阻抗变电站的电抗

（4） 移动变电站二次出线端最小两相短路电流。

短路时总电阻ΣR=R'1+RT =0.015 4Ω，短路时总电抗ΣX=X'sy+X'1+XT= 0.101 5Ω，短路时总阻抗变电站的短路电流

（5） 采煤机电缆阻抗。

查表得电缆MYP-3×70+1×25-（350） m，每相单位阻抗值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） 短路回路的总阻抗。

ΣR=0.110 2+0.015 4=0.125 6 Ω， ΣX=0.027 3+0.101 5=0.128 8Ω，Z=

同理，可计算其它变电站到最远点的短路电流。则2 号移动变电站到破碎机电机处电缆短路电流为4.084 kA；3 号移动变电站到后刮板输送机电机处电缆短路电流为3.606 kA；4 号移动变电站到前运输机电机处电缆短路电流为3.386 kA；6 号移动变电站到顺槽皮带电机处电缆短路电流为3.896 kA；5 号移动变电站到151022 巷水泵电机处电缆短路电流为1.079 kA。

各变压器的短路电流见表3。

表3 变压器的短路电流Table 3 Short-circuit current of transformer

5 高压开关的整定计算

PJG 型高压真空配电装置整定值按如下进行选择。

5.1 短路保护的整定

短路瞬时动作电流应按躲过变电站低压侧尖峰负荷电流来整定，计算动作电流为：

式中：Isb·r为短路保护动作电流，A；KgT为变压器级别系数，与变压器的接线方式有关，Y-y 接线取1，Y-d 接线取3；KT为变压器的变压比；Ist·M为最大电机的电流，A；ΣIN为除去最大电机后的电机电流之和，A。

经过计算，9011 号高开的短路整定值Isb·r≥418A，动作电流倍数取n=2，短路整定值取400 A。配电点1 号高开的短路整定值Isb·r≥369 A，动作电流倍数取n=2，短路整定值取400 A。

5.2 过载保护的整定

隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流与移动变电站的额定电流有关，可以表示为：

经过计算，9011 号高开过载保护整210 A，配电点1 号高开过载保护整定175 A。

5.3 灵敏度校验

按移动变电站二次出线端最小两相短路电流校验灵敏系数：

9011 号高开灵敏度系数为2.3，配电点1 号高开灵敏度系数为3.8，均大于规定的最小灵敏系数，故选择的高压变电装置符合要求。

6 结 语

结合五龙煤业15102 工作面的具体情况，对设备供电使用的移动变压器和高压配电装置进行选型。考虑到工作面内的设备较多，为了保证安全，采用了6 台变压器分别进行供电，移动变压器主要选取了KBSGZY-800/10/1.2 和KBSGZY-500/10/1.2两种型号，高压配电装置选择了PJG-200 型，整定电流为400 A。选择的设备经过验算均符合使用要求，保证了工作面安全开采。