综采工作面长距离高电压等级供电设计与应用研

Xie and application research of 3 300 V long-distance high-voltage power supply in fully-mechanized working face[J].China Energy and Environmental Protection，2021，43(4)：237-239，248.

近几年，随着煤矿采掘设备重型化的发展，采掘设备装机功率及供电距离均不断增加，大型煤矿部分巷道达到2 000 m以上，采面将达到300 m左右，采掘设备电压压降增大，设备启动困难，传统矿井660、380 V工作面低压供电系统已不能满足现代化矿井安全生产的需求，将是制约煤矿安全高效生产的重要因素。

城郊煤矿工作面位于十一采区属二2煤层，切眼长度352 m，是城郊煤矿首个大采长、重型化综采工作面，工作面配套设备功率达到4 800 kW，装机功率相当于普通综采工作面的2倍。采用传统矿井1 140、660 V工作面低压供电系统已不能满足长距离、重型化综采工作面安全生产的需求，是制约城郊煤矿安全高效生产的重要因素。实现长距离安全供电的方法主要有增加电缆截面(主要是并联电缆，电缆投入多)、提高功率因数(工作面需增加多台无功补偿装置，设备列车更长)、提高电压等级等，其中提高电压等级能够比较合理[1-6]。

1 方案设计

1.1 3 300 V电压等级供电设备

综采工作面采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机等设备使用3 300 V电压等级进行供电。工作面采用3 300 V电压等级供电有5条线路，即由动力中心降压后供工作面采煤机、转载机和破碎机的3条线路；由移变降压后经变频器供刮板输送机机头、机尾的2条线路，3 300 V电压等级供电设备见表1。

表1 3 300 V电压等级供电设备Tab.1 3 300 V voltage level power supply equipment设备名称规格型号数量功率/kW采煤机MG500/1130-WD1台1 130刮板输送机SGZ800/2×7002部2×700转载机SZZ800/2501部250破碎机PLM部200变频器(控制刮板输送机)BPJV-2×855/3.31部2×855变频器专用变压器KBSGZY-2000/6/2×1.9051台动力中心变压器KBSGZY-3150/6/3.3(1.14)1台

1.2 电压等级及供电系统设置

(1)工作面电源来自二水平南翼2号变电所。根据工作面主要设备的容量与布置情况，采用660、1 140、3 300 V三种工作电压，刮板输送机设备的电压为3 300 V(分别由1号移动变电站供电)。上巷胶带机设备的电压等级为1 140 V(由5号移动变电站供电)；巷道排水及绞车设备电压等级为660 V(分别由3号和4号移动变电站供电)。

(2)工作面设计2趟高压回路供电。由二水平南翼2号变电所B6105号、D6205号高压开关各引出1趟6 kV高压，其中B6105号负担1号移动变电站(切眼刮板输送机设备)和3号移动变电站(工作面1回路排水)及5号移动变电站(上巷胶带机)供电。D6205号负担2号移动变电站(切眼采煤机、转载、破碎、喷雾泵、乳化泵等设备)和4号移动变电站(工作面二回路排水)供电。

(3)正常的甲烷断电范围是工作面所有非本质安全型电气设备，通过二水平南翼2号变电所B6105号和D6205号执行断电，实现甲烷电闭锁。

1.3 移动变电站与配电点位置的确定

(1)担负工作面切眼设备供电的1号、2号移动变电站及其开关安装在中间巷内移动设备列车上，可随工作面的推进，每隔500～600 m移动1次。

(2)担负工作面两回路排水电源的3号、4号移动变电站及低压总馈电开关安装在中间巷车场移变硐室和低压配电硐室内。担负工作面上巷胶带机电源的5号移动变电站开关安装在上巷车场移变硐室内。在下巷车场移变硐室内安装2台高爆开关，分别控制下巷工作面设备列车两回路高压供电。工作面供电系统如图1所示。

图1 工作面供电系统Fig.1 working face power supply system

1.4 负荷统计及移动变电站选择

工作面供电总负荷4 649.58 kW。据《综采设备手册》中对工作面供电系统拟定的原则，选择4台移动变电站：①1号移动变电站向切眼刮板机供电，输出电压等级3 300 V，选择1台KBSGZY-2000/6/2×1.905型移动变电站，其额定容量为2 000 kVA>1 088 kVA能够满足要求。②2号动力中心向切眼采煤机、转载机、破碎机供电，输出电压等级为3 300 V；选择1台KJZ-3200/6/3.3/1.2-6/8D型动力中心，其3 300 V额定容量为2 500 kVA，其1 140 V额定容量为650 kVA。③3号移动变电站向工作面一回路排水供电，选择1台KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站。④4号移动变电站向工作面二回路排水供电，选择1台KBSGZY-500/6/0.69型移动变电站。⑤5号移动变电站向上巷胶带机供电，选择1台KBSGZY-800/6/1.2型移动变电站。

1.5 供电电缆的选择

按设计选/6-3×70+3×25/3+3×2.5型的高压电缆，其主芯线截面为70 mm2。其中一根电缆负担1号、3号及5号移动变电站，一根电缆负担2号和4号移动变电站，每根电缆长度为实际敷设距离的1.1倍，选择电缆长度2 100 m。

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