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[摘 要]随着煤矿机械化水平的提高，为提高回收率和生产效率，综采工作面向长、大采高发展，设备功率不断增大，电流、压降损失不断变大，原有660V和1140V设备已无法满足生产需要，急需提高电压等级，来降低运行电流和电压压降，本文以某工作面3300V供电进行设计与计算。
[关键词]3300V 移动变电站 电缆
中图分类号：R669 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0333-02
一、工作面概况
某工作面傾斜长260米，机巷走向长1670m，风巷长1498米，煤层平均厚度为2.96米，采用综合机械化采煤，综采工作面供电设备采用大断面单巷布置法（移动变电站随着工作面移动）。
二、供电方案
某工作面10KV电源来自采区变电所，工作面机组采用移动变电站供电，因负荷较大且考虑变电所两段负荷分布均匀，采用双路电源供给工作面机组，其中一路供采煤机、转载机、乳化泵、喷雾泵，另一路供运输机、破碎机、皮带机。
三、3300V系统电缆选型
本系统选用两台KBSGZY-3150/10/3.45移變，其中一台控制采煤机、转载机，Σpe=1935KW；另一台移变控制工作面运输机，Σpe=2000KW。
选择原则：根据电压等级、长时允许工作电流、机械强度选择电缆截面。
（一）、1#移变馈出线选择（供煤机、转载机）
1、馈出煤机主干线选择
采煤机总装机容量1620KW，平均数功率因数COSφ取0.75
Ifh=1620×103×0.88/（×3300×0.75）=333
需用系数Kx=0.4+0.6（Pmax/ΣPe）=0.4+0.6（1300/1620）=0.88
1#移变至控制采煤机干线选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆两根，允许工作电流345A>333A，长度20M的两根，且机械强度满足最小截面50mm2，满足供电要求。
2、馈出煤机支线选择
开关至采煤机支线选用MCPT-1.9/3.3-3*150+1*50+4*6型电缆，允许工作电流345A>333A，长度450M的一根，且机械强度满足最小截面50mm2，满足供电要求。
3、馈出转载机支线选择（双速电机）
Ie=∑P/UeCos￠=315×/×3.3×0.75=73A
选用MYPT-1.9/3.33*35+1*16型电缆，允许工作电流138A>73A，长度为200M的二根，干线与支线选型相同，长度很短。
（二）、2#移变馈出线的选择（供运输机）
1、运输机主干线选择
Ie=∑P/UeCos￠=2000×/×3.3×0.75=466A
选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆复式供电，允许工作电流248A*2>466A，长度为10M的两根，机械强度满足最小截面35mm2，满足供电要求。
2、工作面运输机支线电缆选择（单电机1000KW）
Ie=∑P/UeCos￠=1000×/×3.3×0.75=233A
选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆供电，允许工作电流248A>233A，长度450M、200M各一根，机械强度满足最小截面35mm2，满足供电要求。
（三）、按允许电压损失校验电缆截面
根据有关技术资料规定变压器低压侧到电机端子的电压损失，不能大于其允许值为合格∑△U≤△Uy=330V
1、1#移变及线路系统电压损失计算
采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之间总的电压损失为：∑△U=△Ub+△Ug+△Uz
①1#移动变电站的电压损失，
ΔUb=ΔUb%×Ue；ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）
β—变压器的负荷系数，β=Sb/Se=1935×0.9/（0.75×3150）=0.74
UR—变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数
Ux—变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数
由KBSGZY-3150/10移变技术参数表得知
UR=0.432，UX=5.483，CosφN=0.75sinφN=0.66
ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）%=0.74×（0.432×0.75+5.483×0.66）%=2.92%
ΔUb=ΔUb%×Ue=2.92%×3450=101V
②煤机支线电压损失
△Ug=Pe*L/A*UN*D=1620*450/150*3.3*53=28V
∑△U=△Ub+△Ug=101+28=129<330V，满足要求。
煤机干线很短，电压损失很小，忽略不计。
2、2#移变及线路系统电压损失计算
ΔU=ΔUb+ΔUg+ΔUz
①2#移动变电站的电压损失
ΔUb=ΔUb%×Ue，ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）
β—变压器的负荷系数，β=Sb/Se=2000×1/（0.75×3150）=0.85
UR—变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数
Ux—变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数
四、按启动电压损失校验电缆截面
电机启动时电机入口处电压不能低于额定电压的25%，即3300V系统允许最大启动压降为3300×25%=825V；1140V系统允许最大启动压降为1140×25%=285V，满足此条件电机就能正常启动。 这里只校验系统供电距离最远、运行负荷最大的电气设备是否能满足启动条件。
1、工作面运输机启动压降校验
已知：KBSGZY-3150/10/3.45移动变压站
Se=3150KVA U2e=3.45KV Ud%=5.5%
△P=10800W I1e=182A I2e=527A
移变电阻压降百分数Ur=0.406%，移变电抗压降百分数Ux=5.485%
则：Rb=△PU22e/Se2=10800×3.452/31502=0.013Ω
Xb=10UxU22e/Se=10×5.485×3.452/3150=0.21Ω
校验所选运输机电缆截面MYPT-1.9/3.33*95+3*35/3
运输机启动时变压器内部电压损失：
△Ub=（Iq+I∑）（RbCos￠+XbSin￠）
=（6Ie+233）（0.013×0.75+0.21×0.66）=419V
运输机启动时支线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×6Ie×0.75×450×0.0189/95=162V
运输机启动时干线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×（6Ie+233）×0.75×10×0.0189/190=2V
式中：Iq—运输机启动电流
Cos￠—功率因数，取0.75，则Sin￠为0.66
I∑—其它電机额定电流，D—电导率D=1/ρ，L—电缆长度，S—电缆截面
则：运输机启动时供电电压损失为：
△U=△Ub+△Uz=419+162+2=583V<825V滿足电机启动要求。
2、机巷运输机启动压降损失校验
已知：KBSGZY-1000/10/1.2移动变压站
Se=1000KVA U2e=1.2KV Ud%=4%
△P=5100W I1e=57.7A I2e=481A
移变电阻压降百分数Ur=0.638%，移变电抗压降百分数Ux=3.949%
则：Rb=△PU22e/Se2=5100×1.22/10002=0.007Ω
Xb=10UxU22e/Se=10×3.949×1.22/1000=0.057Ω
校验所选运输机电缆截面MYPT-1.9/3.33*95+3*35/3
机巷运输机启动时变压器内部电压损失：
△Ub=×Iq×（RbCos￠+XbSin￠）
=×6Ie×（0.007×0.85+0.057×0.53）=179V
机巷运输机启动时干线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×6Ie×0.85×260×0.0189/190=108V
式中：Iq—机巷运输机启动电流
Cos￠—功率因数，取0.85，则Sin￠为0.53
I∑—其它电机额定电流，D—电导率 D=1/ρ，L—电缆长度，S—电缆截面
则：运输机启动时供电电压损失为：
△U=△Ub+△Ug=179+108=287V，与允许电压损失285V相当，且电机启动时功率因数只能达到0.5，启动电流也小，所以能满足电机启动要求。
这里运输机支线很短，启动压降很小，忽略不计。
通过以上计算可知，提高电压等级供电，设备、电缆运行电流大大降低，大量节约有色金属投入，设备体积变小，有利于井下运输、安装，允许电压损失由于原来的660V设备允许损失63V，1140V设备允许损失117V提高到允许电压损失330V，使供电距离变的更远。
参考资料
[1] 煤矿电工手册.
[2] 矿山供电.
[3] 综采技术手册.
[关键词]3300V 移动变电站 电缆
中图分类号：R669 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0333-02
一、工作面概况
某工作面傾斜长260米，机巷走向长1670m，风巷长1498米，煤层平均厚度为2.96米，采用综合机械化采煤，综采工作面供电设备采用大断面单巷布置法（移动变电站随着工作面移动）。
二、供电方案
某工作面10KV电源来自采区变电所，工作面机组采用移动变电站供电，因负荷较大且考虑变电所两段负荷分布均匀，采用双路电源供给工作面机组，其中一路供采煤机、转载机、乳化泵、喷雾泵，另一路供运输机、破碎机、皮带机。
三、3300V系统电缆选型
本系统选用两台KBSGZY-3150/10/3.45移變，其中一台控制采煤机、转载机，Σpe=1935KW；另一台移变控制工作面运输机，Σpe=2000KW。
选择原则：根据电压等级、长时允许工作电流、机械强度选择电缆截面。
（一）、1#移变馈出线选择（供煤机、转载机）
1、馈出煤机主干线选择
采煤机总装机容量1620KW，平均数功率因数COSφ取0.75
Ifh=1620×103×0.88/（×3300×0.75）=333
需用系数Kx=0.4+0.6（Pmax/ΣPe）=0.4+0.6（1300/1620）=0.88
1#移变至控制采煤机干线选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆两根，允许工作电流345A>333A，长度20M的两根，且机械强度满足最小截面50mm2，满足供电要求。
2、馈出煤机支线选择
开关至采煤机支线选用MCPT-1.9/3.3-3*150+1*50+4*6型电缆，允许工作电流345A>333A，长度450M的一根，且机械强度满足最小截面50mm2，满足供电要求。
3、馈出转载机支线选择（双速电机）
Ie=∑P/UeCos￠=315×/×3.3×0.75=73A
选用MYPT-1.9/3.33*35+1*16型电缆，允许工作电流138A>73A，长度为200M的二根，干线与支线选型相同，长度很短。
（二）、2#移变馈出线的选择（供运输机）
1、运输机主干线选择
Ie=∑P/UeCos￠=2000×/×3.3×0.75=466A
选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆复式供电，允许工作电流248A*2>466A，长度为10M的两根，机械强度满足最小截面35mm2，满足供电要求。
2、工作面运输机支线电缆选择（单电机1000KW）
Ie=∑P/UeCos￠=1000×/×3.3×0.75=233A
选用MYPT-1.9/3.3-3*95+1*35型电缆供电，允许工作电流248A>233A，长度450M、200M各一根，机械强度满足最小截面35mm2，满足供电要求。
（三）、按允许电压损失校验电缆截面
根据有关技术资料规定变压器低压侧到电机端子的电压损失，不能大于其允许值为合格∑△U≤△Uy=330V
1、1#移变及线路系统电压损失计算
采区低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之间总的电压损失为：∑△U=△Ub+△Ug+△Uz
①1#移动变电站的电压损失，
ΔUb=ΔUb%×Ue；ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）
β—变压器的负荷系数，β=Sb/Se=1935×0.9/（0.75×3150）=0.74
UR—变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数
Ux—变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数
由KBSGZY-3150/10移变技术参数表得知
UR=0.432，UX=5.483，CosφN=0.75sinφN=0.66
ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）%=0.74×（0.432×0.75+5.483×0.66）%=2.92%
ΔUb=ΔUb%×Ue=2.92%×3450=101V
②煤机支线电压损失
△Ug=Pe*L/A*UN*D=1620*450/150*3.3*53=28V
∑△U=△Ub+△Ug=101+28=129<330V，满足要求。
煤机干线很短，电压损失很小，忽略不计。
2、2#移变及线路系统电压损失计算
ΔU=ΔUb+ΔUg+ΔUz
①2#移动变电站的电压损失
ΔUb=ΔUb%×Ue，ΔUb%=β（URcosφ+UXsinφ）
β—变压器的负荷系数，β=Sb/Se=2000×1/（0.75×3150）=0.85
UR—变压器在额定负荷时变压器中的电阻压降百分数
Ux—变压器在额定负荷时变压器中的电抗百分数
四、按启动电压损失校验电缆截面
电机启动时电机入口处电压不能低于额定电压的25%，即3300V系统允许最大启动压降为3300×25%=825V；1140V系统允许最大启动压降为1140×25%=285V，满足此条件电机就能正常启动。 这里只校验系统供电距离最远、运行负荷最大的电气设备是否能满足启动条件。
1、工作面运输机启动压降校验
已知：KBSGZY-3150/10/3.45移动变压站
Se=3150KVA U2e=3.45KV Ud%=5.5%
△P=10800W I1e=182A I2e=527A
移变电阻压降百分数Ur=0.406%，移变电抗压降百分数Ux=5.485%
则：Rb=△PU22e/Se2=10800×3.452/31502=0.013Ω
Xb=10UxU22e/Se=10×5.485×3.452/3150=0.21Ω
校验所选运输机电缆截面MYPT-1.9/3.33*95+3*35/3
运输机启动时变压器内部电压损失：
△Ub=（Iq+I∑）（RbCos￠+XbSin￠）
=（6Ie+233）（0.013×0.75+0.21×0.66）=419V
运输机启动时支线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×6Ie×0.75×450×0.0189/95=162V
运输机启动时干线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×（6Ie+233）×0.75×10×0.0189/190=2V
式中：Iq—运输机启动电流
Cos￠—功率因数，取0.75，则Sin￠为0.66
I∑—其它電机额定电流，D—电导率D=1/ρ，L—电缆长度，S—电缆截面
则：运输机启动时供电电压损失为：
△U=△Ub+△Uz=419+162+2=583V<825V滿足电机启动要求。
2、机巷运输机启动压降损失校验
已知：KBSGZY-1000/10/1.2移动变压站
Se=1000KVA U2e=1.2KV Ud%=4%
△P=5100W I1e=57.7A I2e=481A
移变电阻压降百分数Ur=0.638%，移变电抗压降百分数Ux=3.949%
则：Rb=△PU22e/Se2=5100×1.22/10002=0.007Ω
Xb=10UxU22e/Se=10×3.949×1.22/1000=0.057Ω
校验所选运输机电缆截面MYPT-1.9/3.33*95+3*35/3
机巷运输机启动时变压器内部电压损失：
△Ub=×Iq×（RbCos￠+XbSin￠）
=×6Ie×（0.007×0.85+0.057×0.53）=179V
机巷运输机启动时干线供电电缆电压损失：
△UG=×Iq×Cos￠L/（D.S）
=×6Ie×0.85×260×0.0189/190=108V
式中：Iq—机巷运输机启动电流
Cos￠—功率因数，取0.85，则Sin￠为0.53
I∑—其它电机额定电流，D—电导率 D=1/ρ，L—电缆长度，S—电缆截面
则：运输机启动时供电电压损失为：
△U=△Ub+△Ug=179+108=287V，与允许电压损失285V相当，且电机启动时功率因数只能达到0.5，启动电流也小，所以能满足电机启动要求。
这里运输机支线很短，启动压降很小，忽略不计。
通过以上计算可知，提高电压等级供电，设备、电缆运行电流大大降低，大量节约有色金属投入，设备体积变小，有利于井下运输、安装，允许电压损失由于原来的660V设备允许损失63V，1140V设备允许损失117V提高到允许电压损失330V，使供电距离变的更远。
参考资料
[1] 煤矿电工手册.
[2] 矿山供电.
[3] 综采技术手册.