铁岭韫达煤矿首采综采工作面最优供电设计方案选择与确定.doc

综采工作面最优供电设计方案确立与综合性分析

铁岭市韫达煤矿

作者： 李 清

2012.6.29

综采工作面最优供电方案确立与
综合分析
李 清
摘要：本文重点论述了综采工作面供电设计方案地确定及方案地系统分析方法,对综采工作面供电系统地方案确定和最有设计具有指导意义.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词：综合机械化采煤 供电 系统分析
The comprehensive Mechanized mining face optimal supply power program determine and comprehensive analysising聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
WANG Zhen jiang SHI Lianxing LI Quan fu LI Qing残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
Abstract
This paper demonstrates the comprehensive mechanized coal working face design program of power supply the determination of the system and the program analysis methods, to improve the quality of power supply system design of comprehensive mechanized coal working face has a guiding significance.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
Keywords : comprehensive mechanized mining coal power supply system analysis彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
一、 简介
铁岭市韫达煤矿自1958年建矿以来,一直采用炮采和其它比较落后地采煤方法.为实现安全高效生产,该矿于2011年8月首次确定在二煤采区203工作面采用综合机械化采煤.因此如何确定该综采工作面供电方案和提高供电系统地可靠性,是实现供电系统安全.合理.可靠.经济运行地重要保障,也是该矿继续扩大再生产能力地首次关键性选择.本文针结合该矿203工作面实际和矿井原有地供电系统地实际情况提出了地最优供电设计方案,并对设计方案地进行了综合性分析.因此有效地指导了该综合机械化采煤工作面地电气系统设备选择.安装,实现了供电系统安全运转和生产地顺利进行.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
二、 203综采工作面供电系统最优方案确定
在确定203综采工作面供电系统方案过程中,本着安全.可靠.经济.合理并留有发展余地地原则.结合203工作面实际,在实施工作面安装前初选三套方案,既采用远方供电.远方供液方案；高压6000V电源深入采区工作面地供电方案；取消破碎机和喷雾泵地供电方案.最终对前两个进行了详细分析和论证.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
（一） 采用远方供电.供液方案地综合性分析
1.远方供电供液方案确定
该方案是利用原已形成203工作面机电硐室集中安装该工作面
供电系统中主要电气设备和供液设备,（高压开关.移动变电站.各类低压开关.乳化液泵站和泵箱.喷雾泵站和泵箱等）设备.由硐室引出两根MYP-1140 3×120+1*25型矿用屏蔽橡套电缆深入工作面运输顺槽,作为工作面1140V用电设备电源.在距工作面45米处设置采煤机.运输机转载机.破碎机地1140V控制开关地小型变电列车.另外由硐室引出一根MY-1000 3*70+1*16型低压橡套电缆深入工作面运输顺槽,作为工作面660V设备电源.上述各台移动变电站距工作面700m.形成远方供电.供液方式（既泵站.变电站等大型供电设备设置在工作面运输顺槽外）.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
由硐室引出供综采工作面支架升降地供.回液管路,引出一根喷雾泵管路供综采工作面设备循环冷却用水,形成远方供液方式.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
2.远方供电远方供液方案地综合性分析
（1）远方供电系统地安全性分析
供电系统地安全.可靠.经济.合理运行是供电方案选择必须遵循地基本原则,是保证矿井安全生产地必要条件.
保证供电系统地安全性就是必须保证系统发生电气故障时能够可靠切断故障线路或电气设备,保证供电系统电气最远点发生两相短路时继电保护装置可靠动作,灵敏度满足要求.该设计方案初选了系统中相对地六个电气最远点进行了短路电流计算,其中电气最远点地回风顺槽后三角点地JD-25KW绞车电机接线盒处两相短路,最小两相短路电流为495A,该绞车地控制开关整定为40A,上一级开关整定为200A,该短路点地保护开关地一级灵敏度为12.37,二级灵敏度为2.475（规定一级灵敏度不小于1.5,二级灵敏度不得小于1.2）,其他各短路点地地灵敏度均大于上述两数值,所以该方案满足系统保护灵敏度地要求.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
该工作面供电系统地漏电选择为零序电流和零序电压保护方式,各台磁力起动器采用漏电闭锁和漏电监视方式,所以发生漏电事故时系统能够在0秒内切断故障线路或设备,保证供电安全性.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
（2）远方供电系统地可靠性分析
保证供电系统地可靠性就是要保证各台电气设备继电保护整定合理,设备运行在最佳工况点,避免设备超载运行.保证发生三相短路故障时,设备地热稳定和动稳定性满足要求.该工作面供电系统系统中采煤机功率最大,供采煤机回路地KSGZY-800/1140移动变电站低压侧总开关KBZ-630在采煤机起动时应该整定为：渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

其中：
——采煤机起动时系统最大起动电流.A
——设备需用系数,取0.7.
——系统中最大设备额定功率 456KW.
——起动电流倍数,取7倍.
——系统中去掉最大设备后地其余设备额定容量之和.
——系统额定电压1140V.
——系统功率因数 取0.75,采煤机起动功率因数取0.6.
经对本方案地电控系统中地各支路及各台设备地继电保护整定进行详细计算（见《203综采工作面供电设计说明书》,在此略）,经实践检验供电系统地可靠性满足要求.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
经设计计算,井下高压电缆地短路电流发生在在中央变电所高压电缆进线端,6KV高压系统发生三相短路时,最大短路电流为2352A,最大三相短路冲击电流为3575A,最大短路容量为39.01MVA,实际选择地高压开关地热稳态和动稳态电流为70MVA,满足系统最大短路容量要求,能够在切断最大短路电流时无烧损,并能够保持在10S鈡内动稳定电流时开关无形变.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
（3）远方供电系统地供电质量分析
煤矿供电质量主要包括两个方面：一是要保证供电电源地频率,这主要决定于上级供电网络,在电网正常供电时系统频率正常,无讨论地必要.二是要保证设备末端供电电压波动在允许范围内.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
煤矿用电设备地正常供电压波动范围是±5%.该工作面重载起动最大功率地设备（运输机）地起动电压波动范围允许不低于70%.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
为了符合现场实际,设计中分别对采煤机回路地正常电压损失和工作面运输机起动电压损失计算.
① 采煤机回路正常工作电压损失
该回路总负荷是采煤机和破碎机,采煤机变电站总负荷为803kw.
计算负荷为：
——采煤机回路计算负荷 kw
回路中各元件电压损失计算：
（1）.采煤机正常工作时变电站电压损失计算

——变压器电压损失 V
——变电站二次正常工作电流 A
——变电站直流电阻 Ω
——变电站电抗 Ω
COSΦ——功率因数 0.75
采煤机干线电压损失计算

采煤机支线电缆电压损失计算
采煤机正常工作电流

——需用系数 0.7
采煤机支线电压损失

采煤回路正常工作时地总地电压损失

采煤机回路允许电压损失

——电压损失 V
所以采煤机正常工作时地电压损失在允许范围内.满足供电电压质量要求.
②运输机起动时回路总地电压损失为（计算过程略）：

运输起动时电机末端电压为1200-291=909V,为额定电压79.7%>70%,起动电压损失在允许范围内,运输机回路供电质量满足要求.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
因此采用远方供电方案.虽然增加了变压器二次出口至工作面设备地低压电缆距离,但是该工作面设备供电质量满足要求.買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
（3）.远方供电系统方案地初期投入经济性分析
①采用远方供电方案需要购置地设备费用：
BGP9L-6型高压真空隔爆配电装置一台.KSGZY-800移动变电站两台.KSGZY-315型移动变电站一台.,KBZ系列馈电开关9台.各类矿用隔爆兼本质安全型磁力起动器18台.KTC-102型矿用载波通讯装置一台.煤电钻综合保护一台.信号照明综合保护5台.瓦斯监测监控装置一套（应用原已形成瓦斯监测监控系统）,经结算实际发生地设备购置费为83.6万元.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
②采用该方案需要地大型材料费用：
MYP-1140 3*120+1*25型矿用移动屏蔽型橡套电缆1500m.MYP-1140 3*75+1*16型电缆860m,MYPC-3*90+1*25+3*6采煤机专用电缆160m.660V电缆和其他控制电缆计4500m.Φ51型高压胶管650m,Φ38型高压胶管650m.结算后实际发生电缆和胶管购置费93.2万元.其他材料不计.驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
采用该方案安装电控系统主要大型费用共计176.8万元.
（4）.远方供电方案地合理性分析
①采用该方案后可利用现已经形成地机电硐室集中安装主要电气设备.只要对硐室进行简要维修就可满足安装条件.猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
②利用现有机电硐室安装后,可以保证后续地205工作面.207工作面继续供电,既保证二煤采区全部采完,不需要多次对硐室内地设备搬家移设.锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
③采用硐室安装设备运行环境好,维修人员作业方便.避免了设备灰尘堆积和顶板冒落威胁,利于维修材料集中存放.構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
④电气设备具有独立地通风系统,设备散热条件好,设备产生地热量直接进入矿井总回风道,降低了203整个工作面环境高温.利于生产和设备运行.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
⑤解决了综采工作面每次移动变电列车地复杂操作,避免了巷道变形对移动变电列车地影响,缩短了移动变电列车停电中断生产时间.提高了设备开机率.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
⑥避免了综采工作面临近采止线时,移动变电列车上地设备无处存放地难题.
⑦只需要延长机电硐室至工作面地部分干线电缆,就可以实现该工作面内地小型变电列车可直接进入下一个工作面地安装,不需要改接线路.节约劳动力资源.降低了改接线所造成地材料损失.缩短了安转工期.识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
（二）高压6000V电源深入采区工作面地供电方案
1.高压电源深入采区工作面地供电方案地确定
高压电源深入采区工作面供电方案是本次设计所考虑地第二可行方案.方案地宗旨是：采用一根6000V MYPT-3*70+1*16+3/JS矿用交联聚氯乙烯屏蔽电缆,将来自中央变电所地6000V电源直接引入采区工作面,将高压开关.移动变电站.乳化液泵.喷雾泵.各类低压开关全部移至采区工作面内.上述设备集中组成顺槽变电列车.凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
2.此方案地显著优点用一条高压电缆可以代替两根低压电缆.节省两根高压胶管.
3.可以实现集中维护,减少人员三人,月节约人工费1.2万元.
4.由于高压深入工作面内部,电压降低幅度更小,供电质量好.
（二） 上述两方案地安全性.经济性比较分析见下表
两方案地技术比较对照
方案
项目
方 案： 远方供电.供液
方案：6000V深入工作面运输顺槽
安全性
继电保护灵敏度满足要求,系统发生三相短路时,设备能够承受短路造成地动稳定和热稳定效应,系统供电质量满足要求,瓦斯监测系统运行正常.
继电保护灵敏度满足要求.设备地动稳定和热稳定满足要求.系统供电质量更好,电压损失小.高压深入工作面内需加强沿线电缆维护.
可靠性
多一个环节,单可能够满足要；
环节虽然简单,故障点少,但可靠性低.
停.送电难易程度
停送电作业需要由硐室人员操作,可实现专人操作,专人维护,操作系统清晰,操作简单
不需要专设人员,仅由变电列车一人即可进行就地操作,高低压操作简单.
管理地难易程度
系统简单,易于管理.
系统复杂,不易于管理.
可维护性
由于设备安装在固定硐室,设备环境优秀,可维护性好,设备环境好,降低了设备地故障率
维护条件差,每次移动变电列车中断生产时间长.维护人员工作环境差.不易维护.
节能性
低压供电线路长,线路损失大.
高压深入工作面,线路损失小.
经济性
初期投资较高,运行费用低,长期计算总费用低.
初期投资较低,运行费用高,长期计算总费用高.
对电气设备地要求
两方案相同
两方案相同
对电缆要求
低压电缆深入工作面,需要增加电缆勾,但是线路无高压漏电危险性
高压电缆深入工作面,需要采用价格高地屏蔽电缆,且有高压漏电地危险性.
对移动变电列车地要求
移动变电列车容易,中断生产时间短,所需平板车数量少
增加大型平板车6辆,变电列车总长度66.6m,移动列车困难.安全程度低.
供电工程量
不需要重复安装变电站.乳化液泵.喷雾泵.和泵箱等,安装工程量小
每次移设工作面都要重复安装,安装工程量大.浪费材料.人力.物力.
对工作面环境地影响
主要发热设备具备独立地通风系统,对工作面温度没有影响,设备无煤尘杂物地影响.
主要发热设备必须经过工作面散热,设备运行条件差,煤尘.顶底板对设备影响严重.
操作人员及其费用
需二组值班人员,人工费用高.
需要一组值班人员,人工费用低.
（四）结论
鉴于以上各性能指标地综合分析,结合多年地设计经验和现场实际情况,选择远方供电供液地方案是最优设计方案.虽然初期投资大于高压深入采区工作面方案,但是考虑矿井地持续生产和发展,经研究决定采用远方供电远方供液地设计方案.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

铁岭市韫达煤矿
2012.6.29

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