２０１０年第８期 中州煤炭 总第１７６期 综采工作面３．３ ｋＶ供电系统在平煤六矿的应用研究 张 涛 ，戴莉丽 ，樊孝敏 （１．平煤股份六矿，河南平顶山４６７０９１；２．平煤集团公司，河南平项山４６７０００） 摘要：为满足平煤六矿丁 一２２１８０综采面大功率综采设备的用电需求，需将原１．１４ ｋＶ供电系统升级改造为 ３．３ ｋＶ供电系统。结合工作面实际，分析统计了工作面的负荷，对负荷控制中心的保护和控制系统进行了 选型，对高压电缆进行了截面校验，对移动变电站容量进行了计算，并进行了设备选型。 关键词：综采工作面；３．３ ｋＶ供电系统；移动变电站；控制系统 中图分类号：ＴＤ６１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—０５０６（２０１０）０８—００１５—０２ 为了加快高产高效矿井的建设步伐，平煤六矿 向。负荷控制中心配有３路１２７ Ｖ辅助电源，供照 在丁 ．２２１８０工作面投入１套大功率综采设备，总装 明使用。 机容量近２ ５００ ｋＷ，原综采面的１．１４ ｋＶ供电系统 负荷控制中心的先导回路为本质安全型电路， 无法适应新的生产需求。因此，对丁 一２２１８０综采工 并能防止操作控制线路短路或接地时引起自启动事 作面进行电压升级改造，由１．１４ ｋＶ升级为３．３ ｋＶ， 故的发生。 以充分发挥设备的性能。 负荷控制中心的保护与控制系统采用德国西门 １ 工作面负荷的确定 子ｓ７—２００工业控制用计算机（ＰＬＣ），对系统进行监 测监控，并完成漏电闭锁、漏电保护、过载、短路、断 根据各设备电压等级选用３台移动变电站，按 相、欠压和过压等保护功能。该控制系统具有智能 移动变电站分组统计负荷见表１。 化程度高、性能稳定、动作可靠等优点。 表１移动变电站分组统计负荷 采用西门子触摸式全中文液晶显示屏，可显示 和记忆开关的工作状态、参数和故障类型，具有友好 的用户界面以及良好的人机对话功能，可提高判断 故障和排除故障的效率。 所有模拟信号全部处理为数字信号，具有抗干 扰能力强、接线便捷、信息量大、控制可靠、准确等特 点。具有完备的自检、自诊断和故障模拟试验功能， 可方便地检查保护和控制系统正常与否。 ２ ３・３ ｋＶ负荷控制中心的选型 ３ ３．３ ｋｖ高压电缆截面校验及选型 根据煤矿井下电气设备选型原则，采煤机与刮 板输送机选用ＫＸＪＺ１．７００／３．３ 矿用隔爆兼本质安 ３．１高压电缆截面校验 全型组合式负荷控制中心（以下简称负荷控制中 按设计规定，初选铜芯橡套双屏蔽电缆各１根： 心）。它适用于含爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的 ＭＹＰＴＪ一３．６／６－３×５０＋３×１６／３＋３×２．５—３５００型和 矿井中，在额定电压为３．３ ｋＶ供电线路中，对三相 ＭＹＰＴＪ一３．６／６—３×３５＋３×１６／３＋３×２．５—３５００型。 鼠笼式异步电动机或三相双绕组鼠笼式异步电动机 ５０ ｍｍ 电缆配１ 和２ 移动变电站，３５ ｍｍ 电缆配 的启动、停止进行控制和保护，并可在停止时进行换 ３ 移动变电站。 ３．１．１按长时允许负荷电流校验 （１）５０ ｍｍ 电缆电流校验。查表得５０ ｍｍ 电 收稿日期：２０１０—０３—２９ 作者简介：张涛（１９８５一），男，河南商水人，２００８年毕业于郑州大 缆的长时允许负荷电流， ＝１７３ Ａ，根据所选设备， 学，现从事煤矿机电工作。 计算工作状态下长时负荷电流值为 ．１ ５・ ２０１０年第８期 中州煤炭 总第１７６期 ， 一 至 ！ 兰 ｃ。ｓ ，：１６９ Ａ 一 ４．２ ２ 移动变电站容量计算 ｐ ｓ ＝兰 ｃｏｓ ：８８２ ｋＶＡ。考虑上述理由及设备 式中，∑Ｐ ，：１ ６８０ ｋＷ，为１ 、２ 电站总负荷；Ｋ 为 通用性、互换性，仍取Ｓ ＝１ ２５０ ｋＶＡ。 需用系数，Ｋ ＝０．４＋０．６ ：０．６６；Ｕ 为额定 ４．３ ３ 移动变电站容量计算 Ｓｂ：—电压，６ ０００ Ｖ；ｃ０ｓ ｉ为功率因数，取０．７；叼 为平均 效率，估测值刀 ｉ：０．９。 因为 。＝１６９ Ａ＜１７３ Ａ，所以所选高压电缆满 Ｅ Ｐ—Ｋ￣：＋６１３ ｋＶＡ ｃｏｓ 。Ｊ 式中，ｃｏｓ 。 为各设备加权平均功率因数，取０．７５； 足长时工作发热要求。 （２）３５ ｍｍ 电缆电流校验。查表得３５ ｍｍ。电 缆的长时允许负荷电流， ＝１３８ Ａ。 长时负荷电流计算值为： ｆｈ２ 一：至 一 ：７２一… Ａ‘ √３ Ｕ ｃｏｓ Ｐｊ叼ｐＩ 式中，∑Ｐ。 为３ 电站总负荷，８１０ ｋＷ；Ｋ 为需用系 数；ｃｏｓ ｊ为平均功率因数，０．７；叼 ｉ为平均效率，０．９。 ３．１．２ 按经济电流密度校验高压电缆截面 Ａｉｌ＝ ｌ／ｌｊ：７５．１ ｍｍ ＞５０ ｍｍ Ａｉ２＝Ｉｒａ２／ｌｊ ３２ ｍｍ ＜３５ ｍｍ 式中，，；为经济电流密度，查表取ｌｊ＝２．２５ Ａ／ｍｍ 。 ｉ 所选电缆截面偏小，但基本满足使用要求； Ａｊ：所选电缆截面合适，满足使用要求。 ３．２高压电缆选择 根据电压等级、工作条件、铺设场所选用的铜芯 ＭＣＰ．３．３ｋＶ ３×７０＋７×４＋１×１０（输送机用）及 ＭＣＰ．３．３ｋＶ ３×７０＋７×４＋１×２５（采煤机用）电缆 为不延燃、双屏蔽型橡套电缆。 ４移动变电站容量选择 根据工作面用电设备的位置，移动变电站布置 在运输巷距工作面２００～３００ ｍ处，工作面配电点安 设在运输巷距工作面１００～１５０ ｍ处，随着工作面的 推进及时外移。 由于采煤机（９３０ ｋＷ）与刮板输送机（７５０ ｋＷ） 单机容量较大，考虑过电流保护灵敏系数的要求，分 别都选１台容量大一些的移动变电站。 ４．１ １ 移动变电站容量计算 Ｓｂ ：—ＥＰ￣—Ｋ，：１ ０９４ ｋＶＡ ｃ０ｓ 式中，ｃｏｓ ，为各设备的加权平均功率因数，１ 移动 变电站供给１台采煤机组，取０．８５；∑Ｐ 为设备额 定功率之和；Ｋ 为需用系数，对单台设备，Ｋ ＝１。 选择移动变电站Ｓ ＝１ ２５０ ｋＶＡ＞Ｓ ＝１ ０９４ ｋＶＡ。 ∑Ｐ 为设备额定功率之和；Ｋ ＝０．５８５。选择移动 变电站Ｓ ＝１ ０００ ｋＶＡ＞Ｓｂ＝６１３ ｋＶＡ。 ５移动变电站设备选择 ５．１ 高低压保护箱选择 选用２台移动变电站ＫＢＳＧＺＹ一１２５０／６／３．３，配 备高低压保护箱，其高压保护箱为ＫＢＧ一３１５／６ＹＺ矿 用隔爆型移动变电站用高压真空开关，低压保护箱 为ＢＸＢ．８００／３３００Ｙ矿用隔爆型移动变电站用低压 保护箱。 其中，ＢＸＢ．８００／３３００Ｙ矿用隔爆型移动变电站 用低压保护箱具有隔爆性能好、技术先进、保护性能 稳定可靠、结构紧凑、易于维护和检修等优点。它由 隔爆外壳、微机型电流保护（２套）、微机型漏电保护 （１套）、绝缘监视保护等组成，有２路负载输出接线 腔。该保护箱适用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井 中，作为移动变电站低压侧用馈电保护设备，与 ＫＢＧ．３１５／６ＹＺ矿用隔爆型移动变电站用高压真空 开关配套使用。保护箱采用微机型保护电路，实现 对负载的过载、短路、相不平衡、漏电及漏电闭锁的 稳定可靠保护，并对电缆实现绝缘监视保护，由压敏 电阻实现对主电路的过电压保护。 ５．２高压真空开关选择 ＫＢＧ．３１５／６ＹＺ矿用隔爆型移动变电站用高压 真空开关作为移动变电站高压侧开关，主体是６ ｋＶ 真空断路器，是高压负荷开关的新型替代产品，电动 分合闸，也可以实现远距离分、合闸操作，控制灵活 方便可靠。它可与各种型号的低压侧馈电开关或低 压保护箱配套使用。 该开关与ＢＸＢ一８００／３３００Ｙ低压保护箱配套使 用时，为不改变现有移变的接线，高低压侧之间的信 息采用载波传送。高１、高２线将交流１ｏ０ Ｖ电源送 到低压保护箱，同时将低压保护箱的各种保护信息 通过载波传送回开关，来控制断路器跳闸。 （下转第３６页） ２０１０年第８期 中州煤炭 总第１７６期 咬口处注入ＢＹ—Ｉ型防水密封膨胀剂。整个钢护筒 台（用于壁后注浆充填）；ＺＸ７—３１５ ＮＢＣ．３５０型电焊 上小下大，筒径相差２０ ｍｍ，便于脱模。井壁作业 区、液压系统操作区千斤顶两侧及方钢底座处铺满 机４台（用于焊接）；ＢＸ３—５００型氧气割具２套（用于 切割型材）；ＺＨＰ．２型混凝土喷浆机２台（用于井帮 混凝土临时支护）；ＪＺＣ３５０型混凝土搅拌机２台（用 于混凝土井壁施工）；ＢＺ５０．９型液压控制台２台（用 内层钢板。⑤把环形顶铁嵌入钢板桩内，两侧间隔 １ ｍ用三角铁加固，顶铁下方焊接加固井圈。对应 千斤顶井圈位置下方焊１ ｍ长的方钢底座及３００ ｍｍ宽环向钢板带形成环形“牛腿”，千斤顶两侧各 于千斤顶供油）；１８０ ｔ的千斤顶１Ｏ台，冲程２ ｍ； ＷＱＸ－５０、ＷＱＸ－８０型水泵４台（用于排水），等。 焊２条钢板带加固。⑥超前支护区下部间隔１ ｍ分 别焊接３００ ｍｍ宽环向钢板带和２０ 槽钢井圈，内支 承临时加固。钢护筒中部搭设六边形操作平台布置 油泵、，中间留出提升吊桶空间。 ５ 实施效果 整体滑移钢护筒综合配套工艺是立井厚软土层 施工技术上的突破，提供了一种立井通过厚软土层 （２）钢护筒的顶进与井筒开挖。①在井壁混凝 土中加入１２ ｈ就可以达到Ｃ２０的ＱｗＨ（Ａ）型早强 非冻结施工的新途径。①投资少，普通法施工费用 另加１００万元即可，１个立井可节省数百万元以上； 剂，利用井壁当“后背”顶进。②当千斤顶的行程达 到２ ｍ时立即进行该段壁后注浆；在绑扎钢筋的同 时施工塑料薄膜、泡沫板隔离层，并在每段井壁上部 间隔２ ｍ预埋注浆管；顶进时钢护筒底部的井圈也 随即拆除。③遇到较大的石块用ＹＣ一２０型挖掘机 清除，随挖随顶，确保顶进顺利进行。“小挖”配有 ②工期短，缩短工期２个月；③质量好，施工方便，按 常规普通法凿井施工，不但减少了套壁，工人作业环 境还得到了明显改善，避免了冷冻对井壁质量的影 响；④工效高，安全可靠，小型挖掘机配套使用，不放 土炮，不会抽帮，安全隐患明显减少，挖、装一机两 用，工效成倍提高；⑤比较环保，大大降低了用电负 荷，减少了二氧化碳的排放。仅电费每天就节约上 万元，不使用污染环境的材料。 破碎锤，遇砾石可破碎，遇泥土可挖装，是人工掘进 效率的十几倍。 ４材料与设备 （１）材料。选用国产材质Ｑ３４５、规格为冷弯 ４７５ ｍｍ×１５０ ｍｍ×１０ ｍｍ不对称咬口Ｕ型钢板桩， ６结语 整体滑移钢护筒综合配套工艺简单，施工方便， 可操作行强，在井下工作面进行，减少了技术方案的 盲目性。在河南某煤矿立井井筒施工中，取得直接 经济效益３９３．９２万元，间接效益５ ４００万元。同时 其抗弯刚度是同类槽钢的２倍，具有切阻力小、抗弯 性能高、防水性能好的特点。内外加固钢板选用的 也是同样材质的１０ ｍｍ厚钢板，密封材料是体积可 具有的知识产权，形成了立井通过流砂、厚软土 层成套的核心技术，提高了企业的自主创新能力和 市场竞争能力，为企业实现跨越式发展提供了强大 膨胀７倍的ＢＹ—Ｉ型防水膨胀剂。 （２）设备。选用冲程大于２ ｍ的１８０ ｔ柱塞式 液压千斤顶。为了提高顶进速度，选择２台５０ ＭＰａ 油泵。油泵通过分配器可保证所有的千斤顶同步顶 的技术支撑。符合环保节能型、建设创新型国家的 基本国策。２０１０年３月，该工艺的关键技术通过了 中国煤炭建设协会组织的专家鉴定，目前，该技术在 国内属于领先水平。 （责任编辑：秦爱新） 进，遇到特殊情况通过三位四通换向阀启动任意３ 个千斤顶调偏。主要设备有：ＱＺＢ一５０／４型注浆泵１ （上接第１６页） 的可靠运行。 ６ 结语 综采工作面３．３ ｋＶ供电系统于２００８年１ １月 在六矿丁 ．２２１８０工作面投入使用，经过近２ ａ的生 产应用，达到了预期目的，取得了良好的社会、经济 效益。 备启 率电气设备的启动电流，使设 （３）减小了供电电缆截面，降低了电缆成本。 （４）降低了控制开关、电机等电气设备的故障 率，缩短了事故影响时间，相应增加了工作面的有效 生产时间，提高了原煤产量，每年可新增经济效益数 百万元。 （责任编辑：刘欢欢） （１）提高了电机的启动力矩，保证了电气设备 ・３６．
