獨頭掘進大功率長距離供電的可靠性設計與應用

1、<p>　　獨頭掘進大功率長距離供電的可靠性設計與應用</p><p>　　摘 要：獨頭掘進的大功率長距離供電一直困擾著很多巷道的掘進施工，近年來大功率綜掘機的使用，使其矛盾愈加凸顯，特別是當瓦斯超限后，局部通風區(qū)域的所有動力設備及電源不能及時切斷，給施工人員留下了很大的隱患。本文設計用切斷高爆開關的方法來達到切斷整個局部通風區(qū)域所有動力設備及電源問題，經(jīng)過實踐確認安全可靠。 </p>&

2、lt;p>　　關鍵詞：獨頭掘進；大功率長距離供電；切斷高爆開關 </p><p>　　中圖分類號： U223 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　一、引言 </b></p><p>　　為加快巷道掘進進度,很多煤礦采用綜掘機掘進，EBZ-318H型懸臂式掘進機是淮北礦業(yè)集團公司巖巷掘進使用最廣的掘進機，其功率在57

3、2 KW（除塵風機和二運電滾筒不同，功率略微有差異）。后路跟皮帶出貨及其他設備，總功率可達800KW以上。大功率長距離供電面臨著壓降大、短路電流保護失效、瓦斯電閉鎖斷不掉所有回風巷的電等諸多問題，本文改變思路把原斷低壓饋電開關改為斷進風流中的高爆開關，從而實現(xiàn)斷掉整個局部通風區(qū)域所有動力設備及電源。 </p><p>　　現(xiàn)以臨渙煤礦II13采區(qū)進風排水巷為例進行計算。巷道概況如下：設計長度 1500m，由于其是

4、在施工完II13軌道上山之后的掘進工程，II13軌道上山及上部車場全長800m，車場離I13變電所200m，巷道全長2500m；掘進巷道里還設備有充電機、耙矸機、噴漿機、電泵、照明、絞車、助行器、皮帶機和局扇等；局扇其中局扇、充電機、助行器、提升絞車等為II13軌道原有使用設備。如使用原有線路，供電已遠遠不能滿足條件，固需要敷設1200m高壓鎧裝電纜，移變放于II13軌道上山下口，詳見供電系統(tǒng)圖。 </p><p&g

5、t;　　二、供電系統(tǒng)的設計計算 </p><p><b>　　1、供電系統(tǒng)構成 </b></p><p>　　主、備局線路取自I13變電所，雙回路供電；原II13軌道上山供電不變，供電電壓等級660V；II13采區(qū)進風排水巷動力取I13變電所高爆開關，經(jīng)高爆開關、高壓電纜、移變、饋電開關，電壓等級為1140V，原II13軌道上山供電在此不再計算，只對新該線路進行計算。

6、 </p><p>　　圖1II13采區(qū)進風排水巷供電系統(tǒng)圖 </p><p>　　2、根據(jù)巷道施工情況選用設備 </p><p>　　施工巷道的設備布置情況及負荷統(tǒng)計，見表1所列。 </p><p>　　表1 施工巷道布置設備負荷統(tǒng)計 </p><p>　　（1）根據(jù)負荷統(tǒng)計表計算變壓器容量 </p>

7、<p>　　移變動力：∑Pe =881.5KW </p><p>　　∑PN=318+22+11+75×2+10+110+45+10+5.5+200=881.5(KW) </p><p>　　式中：∑PN為所選設備的額定總功率。 </p><p>　　KX=0.4+0.6×PN.max／∑PN=0.4+0.6×318／881.

8、5=0.616 </p><p>　　式中：KX為需要系數(shù)取0.65；PN.max為所選設備的最大額定功率。 </p><p>　　COSФ取0.8，則變壓器的計算容量： </p><p>　　Sb= KX∑PN／COSФ=0.65×881.5／0.8=716（KV.A） </p><p>　　式中：COSФ為加權平均功率因數(shù) &l

9、t;/p><p>　　Sb為變壓器實際負荷的計算容量；∑SN為變壓器額定容量 </p><p><b>　　（2）選擇變壓器 </b></p><p>　　根據(jù)∑SN≧Sb選KBSGZY-1000移動變壓器一臺。 </p><p>　　3、低壓干線電纜的選擇 </p><p>　　掘進機干線的選擇：

10、</p><p>　　Ica= KX∑PN×103/UNCOSФ=0.65×897.26×103/×1200×0.8=343.85(A)＜IP </p><p>　　式中：Ica為流過電纜的實際長時最大工作電流；IP為電纜的長時允許電流；UN為變壓器二次額定電壓。 </p><p>　　按其長時允許電流校驗：選用MY

11、P-3×120橡套電纜其長時允許電流為360A，故能滿足要求。 </p><p>　　4、低壓系統(tǒng)電壓損失校驗 </p><p>　　移動變壓站電壓損失： </p><p>　　該移動變電站型號為KBSGZY-1000，其相關參數(shù)：空載損耗為2950W，負載損耗為7000W，空載電流為1.2%，短路阻抗Uz=4%，Ur=0.563%，Ux=3.960%。S

12、b=716KVA；β=Sb/Se=716/1000=0.716 </p><p>　　變壓器電壓百分數(shù)：ΔＵb％=β（ＵR％×cosф+ＵX％×sinф） </p><p>　　=0.716×(0.563×0.8+3.96×0.6) =2.032 </p><p>　　ΔＵb＝ΔＵb％×Ｕe/100＝2.0

13、32×1200/100＝24.4(V) </p><p>　　其中：sinф＝0.6，COSф＝0.8。 </p><p>　　允許損失電壓為：UP=1200-1140×95％=117(V) </p><p>　　綜掘機干線電壓損失： </p><p>　　ΔＵg=[Ｋx×∑P×Ｌ×10３/（

14、ｒ×Ue×Sg×η）] </p><p>　　=0.65×761.5×500×10３/（42.5×1140×120×0.95）+0.65×318×800×10３/（42.5×1140×120×0.95) </p><p>　　=44.8+29

15、.9=74.7 (V) </p><p>　　其中：Ｋx取0.65,η取0.95 </p><p>　　因綜掘機支線最長，負荷功率也最大，所以只需計算其電壓損失。 </p><p>　　ΔＵZ=Ｋx×∑P×Ｌ×10３/（ｒ×Ue×Sg×η） </p><p>　　=1×31

16、8×20×10３/（42.5×1140×120×0.95）=1.15V </p><p>　　ΔＵ=ΔＵb+ΔＵg+ΔＵZ=24.4+74.7+1.15=100.3V ＜117V合格 </p><p>　　5、低壓電纜的選擇 </p><p><b>　　移變低壓側： </b></p>

17、;<p>　　Ig1=∑Pe×Kx/×Ue×COSф=761.5×0.65/（×1.14×0.8）=313.36(A) </p><p>　　I g1：常時電流；其中：Kx取0.65，COSф取0.8。 </p><p>　　選擇MYP-0.66/1.14KV 3×120+1×50橡套電纜Iy=3

18、60A＞313.36A合格 </p><p>　　Ig2=∑Pe2×Kx/×Ue×COSф </p><p>　　=（150+45+5.5+10）×0.65/（×1.14×0.8）=86.62(A) </p><p>　　Ig2：常時電流；其中：KX取0.65，COSф取0.8。 </p>&

19、lt;p>　　選擇MYP-0.66/1.14KV3×70+1×25橡套電纜Iy=215A＞86.62A合格 </p><p>　　6、整定線路饋電整定 </p><p>　?。?）移變低壓側的過流整定 </p><p>　　I≥KX∑PN×103／UNCosa≥1×897.26×103／×1200&#

20、215;0.8 </p><p>　　≥530A 實際整定取550A </p><p>　　移變低壓側的短路整定： </p><p>　　IZ≥IQe+ KX∑Ie≥1131.6+0.65×（542.75-188.6）≥1361.8A </p><p>　　實際整定1400A。 </p><p>　　動力線路

21、120mm2電纜長度1300m換算長度為：416m，系統(tǒng)兩相短路電流經(jīng)查表得：2600A。 </p><p>　　校驗：Id(2)/IZ=2600／1400=1.86＞1.5校驗合格 </p><p>　　移變高壓側：變壓器變壓比：6/1.2=5,過載電流計算：550/5=110 A </p><p>　　（2）高壓開關整定 </p><p>

22、;　　變比300/5,負荷最大功率318kw,其余功率563.5kw </p><p>　　短路電流計算：Id=(318×0.14×6+563.5×0.14) /300=1.153 </p><p><b>　　取1.6檔 </b></p><p>　　過載電流計算Ig=（318+563.5）×0.14/

23、300=0.411,取0.6檔 </p><p>　?。?）饋電開關KBZ-630的短路整定 </p><p>　　IZ≥IQe+ KX∑Ie≥1131.6+0.65×（542.75-188.6-66-4）≥1316.3 </p><p>　　實際整定1350A。 </p><p>　　動力線路120mm2電纜長度800m換算長度為

24、：256m，系統(tǒng)兩相短路電流經(jīng)查表得：3570A </p><p>　　校驗：Id(2)/IZ=3570/1350=2.64＞1.5校驗合格 </p><p>　　其它啟動器的過載整定按常規(guī)整定即可，在此不再說明。 </p><p><b>　　三、結語 </b></p><p>　　通過對臨渙煤礦II13采區(qū)進風排水巷

25、供電系統(tǒng)的計算，可以看出該系統(tǒng)滿足供電要求；并且局扇開關離高爆開關較近，風電閉鎖接線距離較短，動作可靠。此方法現(xiàn)已在多個長距離的獨頭掘進工作面推廣使用。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]張家淳編.煤礦技術操作規(guī)程.北京：中華人民共和國煤炭工業(yè)部,1988年. </p><p>　　[2]佟熙田,雷芳