2-山西兰花集团东峰煤矿有限公司生产科 山西 048407）
摘要：近年来，我国对煤炭的需求不断增加，煤炭生产越来越受到关注。现阶段我国的煤炭生产呈现采掘速度快，产量大，设备功率大，生产智能化的发展趋势下，采掘工作面的回收、搬家、备采工作面安装的频次也在不断加大，而每一次采掘工作面的搬家，备采工作面的安装前，必须要做好供电系统的设计工作。实践得出：科学有效的供电设计，应先设计供电系统图，并以原始资料为依据，初选采掘设备；以实地测算为依据，合理布置设备；以初步估算为依据，合理分配负荷；以经验计算为依据，合理布设电缆几方面进行综合设计。研究结果可为供电安全提供强有力的保障。
关键词：供电系统图；容量；电压损耗；载流量
引言
在对煤矿的工作面进行供电的设计时，要对原始资料进行收集，然后按照供电设计程序进行验算设计。主要分为两种情况，一新建盘区或采区的供电设计，需要从设计产量、工序组织等方面进行详细计算，然后进行设备选型、系统设计等；二在本采区或本盘区内安装备采工作面，原始资料基本相似，一般采用验算法进行设计，即事先拟订好供电系统图然后进行验算，本文仅针对这种情况进行论述。设计步骤包括：第一，工作面原始资料的总结及供电要求；第二，选择变压器，画出机电设备布置图；第三，选择高压配电装置；第四，选择低压开关、起动器；第五，选择低压电缆；第六，拟订供电系统图；第七，低压开关和移变高馈保护装置整定；第八，绘制供电系统图。由此可见，拟订供电系统图成为设计能否成功的关键。在实际采掘工作面供电设计过程中，经常出现设计与工作面自然条件相差较远，不能有效实现设计意图的情况，主要是：设备选型偏大或偏小，设备过负荷运行或大马拉小车的现象；变压器负荷分配不合理，设备不起动，各种保护不能有效运行或者灵敏度系数不能满足要求等。要做出一份科学有效的供电设计，拟定供电系统图至关重要，主要应从以下几个方面做起。
1 以原始资料为依据，初选采掘设备
1.1资料收集
根据原始资料中所要求的产量、生产组织形式、地质资料情况，包括工作面的长度、煤层厚度、原煤的运输方式及运距，计算班产、日产，依此进行采掘机组及配套设备的选型，包括运输机、转载机、液压泵、运输绞车等，对所有设备的技术数据进行收集，做成负荷统计图表。
1.2 初选设备
首先，要对采掘机组的生产能力进行考虑，这是确保设计成功的关键，既不能出现能力不足的情况，也不能出现能力过剩；其次，考虑运输设备的运距，按设备的最小运距设计为宜，同时，要与机组的采2 以实地测算为依据，合理布置设备
2.确定配电点位置
对配电点的具体位置进行确定，一般参照本采区内上一个工作面配电点的位置即可。
2.1确定运输机位置
对运输机的位置进行确定，首先要确定运输机机头的安装位置，要求安装机头的巷道顶板要坚硬，无活石，底板平整，周围无淋水，还要考虑输送机的运距。材料运输方面，要确定运输绞车的位置及如何保证运输系统的正常运行。
2.2确定电缆敷设的线路及布置
在进行实地的测算过程时，要对设备的选型和布置进行更正，若不能满足实际要求就要对其进行校正，尤其是采用绞车运输时，一定要筹划好哪些地段采用递进式运输，哪些地段采用对拉式运输。在确定了电缆敷设线路后，要初步估算是否能够满足供电有关技术数据要求。
2.3确定设备布置图
根据实际测得的情况，确定设备的型号和位置，并画出设备布置草图。实地测量的有关数据要进行收集统计，作为供电系统图拟定的重要参考数据。
3 以初步估算为依据，合理分配负荷
3.1 计算所带负荷
式中：Ｋｘ为需用系数；∑Ｐｅ为参加计算的用电设备额定功率之和，ｋＷ；ｃｏｓφ为功率因数。
3.2初选变压器
式中：SB为所选变压器最小容量，ｋＶＡ。在选择变压器的低压侧开关时，要能满足最大负荷电流要求，只有这样，才能在整定开关的过载电流时，达到要求。
3.3 变压器负荷分配
3.3.1变压器的总负荷与容量
变压器所承担的负荷越大的话，变压器自身的电压损耗就会越大，从而缩短供电距离。一般以所带负荷不超过变压器的80％为宜，当然，如果太小也不科学，会造成无谓的设备成本提高和电能的浪费。
3.3.2负荷运行的统一性
一般供采掘工作面的电源要与运输线路电源分开，回风电源要与进风电源分开。同时，也是为了在设计风电闭锁时，能够比较容易的限定闭锁范围。
3.3.3变压器供电的范围
要对变压器供电能够辐射的范围进行考虑，即最远供电距离，要保证所有设备都能有效供电。
3.3.4负荷的性质
要对负荷的性质进行考虑，针对不常使用的负荷或者和其他工序相互制约的负荷，能够并入相关的供电电源，交替使用电源（在设计中要注明）。例如，某工作面集中皮带运输巷，在皮带输送机出现故障时，需要更换设备部件（电动机、减速器、滚筒等），机头位置在煤仓处，更换部件运输需要从材料巷运输。在更换部件时，皮带运输机线路确定处于停运状态，因此，更换设备运输线路的电源就可与皮带运输机线路的电源交替使用。这样考虑是因为更换设备部件的运输线路一般处于停运状态，若再增加一个变压器为其供电，则造成电能和设备的浪费。集中皮带巷设备运输示意图。
3.3.5其它重要电源
要考虑照明、信号、通讯以及瓦斯分站等负荷的电源，确保可靠监测，通讯畅通。
4 以经验计算为依据，合理布设电缆
4.1电缆型号的确定
确定电缆型号时，低压电缆一般采用矿用阻燃屏蔽橡套软电缆，并符合 ＭＴ－818标准。移动变电站高压电源电缆多采用 ＭＹＰＴＪ型橡套塑料软电缆，机组电缆一般采用七芯或八芯阻燃屏蔽橡套软电缆。
4.2电缆长度的确定
电缆敷设线路不同，电缆的设计长度就不同，不能仅凭图纸来计算，这会有较大误差。按照实测距离确定电缆线路长度后，再按照线路长度的110％确定设计长度，高压电缆按照实测线路的105％确定。另外，在实际安装过程中，如果电缆使用旧电缆，长度不一定正好是设计的长度，截取电缆又会造成电缆的浪费，大多采用富余电缆打回头悬挂处理，这会造成设备起动时，电压降增大，起动困难。因此，原则上不应在线路上增加较长的富余电缆。
4.3电缆截面的确定
在进行截面的初选时，要根据电缆的长期允许负荷电流来确定。而根据载流量要求，很明显可以看出，以上仅为小功率采掘设备的供电电缆标准。因此，在设计时，应考虑电缆的长时允许电流能否满足设备运转时的需要。矿用橡套电缆长期允许负荷电流表。初步计算时，首先要考虑干线电缆的载流量以及电缆的截面与设备是否匹配。其次，要进行电压降和最大功率设备起动时起动电压的校验要求。当所有电缆选择完毕后，拟定出供电系统草图，然后进行电缆线路电压降验算、短路电流计算、高低压开关整定、灵敏度系统计算以及经济部分计算，如在验算过程中，出现不能满足要求时，要进行供电设计的调整，直到各项数据符合要求后，绘制供电系统图，形成供电设计报告，完成设计工作。
4.4 供电系统的调整
4.4.1满足电压降的调整方法
当电压降超过规定要求时，可采用增大电缆截面的方法进行调整。
4.4.2满足灵敏度系数的调整方法
当灵敏度系统不能满足要求时，可采用在适当位置增加过路开关的方法进行调整。
4.4.3系统电压的调整
当需要增加或降低变压器所带系统的电压时，可通过调整变压器抽头的方法进行5％的调整。
结语
综上所述，只有紧密结合实际，经过实地测算，合理筹划，综合考虑，严密细致的搞好每一步设计，收集整理好相关数据，再根据收集计算的相关数据，拟定出一份高质量的供电系统图，才能设计出一个切合实际的供电系统，指导好新工作面的供电安装工作，为我们的供电安全提供强有力的保障。
参考文献
[1]刘连永.试论变电站综合自动化的系统设计[J].科技传播，2001（03）：40-41.
[2]罗万金.民用建筑变配电所设计探讨[J].机电信息，2010（18）.
论文作者:徐靖峰1,秦燕尼2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
标签：电缆论文; 设备论文; 工作面论文; 供电系统论文; 负荷论文; 变压器论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第6期论文;