关于某综采工作面运输机远距离供电电压损失的计算分析

周建新

摘 要：针对某煤矿开采中综采工作面的情况，依据相关理论计算出了运输机线路的电压损失，并结合该供电系统的实际运行状况对计算结果进行了分析研究，以期促进我国煤矿开采行业的科学发展。

关键词：煤矿；综采工作面；运输机；供电线路

中图分类号：TD611 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.093

1 某综采工作面运输机远距离供电概况

本文以某煤矿的开采情况为例，在该综采工作面中，上顺槽为650 m，下顺槽为610 m，工作面采高在2.3～2.4 m之间，工作面的倾斜长度控制在150 m。为了适应煤矿开采工作的需要，在机电设备上新安装了ZZS5600型液压支架、MXG-450型采煤机、SGZ-730—364型刮板运输机等。高度在顺槽成形之后确定，依据工作面上有关机电设备的容量，供电过程中必须具备大容量的移动变电站。但依据该综采工作面顺槽的高度，移动变电站要想进入到顺槽中，首先要增高煤矿巷道，这增加了运输机远距离供电的难度。因此，为了减少巷道拓高带来的工程量，并节约时间，本文对运输机远距离供电电压损失进行了多次计算和核实，从而获得了较优的供电方案。即采用两台大容量的移动变电站，把该设备安装在皮带巷口位置，并把这两台变电站侧面输出电压调到最高。同时，选取UCPQ-3×70-1×16+3×4型号的电缆作为低压侧的主干线电缆，然后向综采工作面上的机电设施供电。以上供电方式不仅有助于拓高巷道成本的降低，还为工作面赢得了充分的准备时间。另外，UCPQ型号电缆的使用最大程度地解决了电压浪费的问题。所以，该供电方案在煤矿开采的综采工作面中得到了广泛应用，并取得了理想的实施效果。

2 电压损失的理论计算

2.1 运输机供电线路的电压损失

对于该运输机供电线路的最小起动电压，依据是否符合起动器吸力线圈能够吸持电压来进行验证。在此基础上，该运输机处于最小起动电压时，起动电流I最小=84.4 A×6=506.4 A。

这个时候，该运输机供电线路的电压损失如下：

式（1）中，I为最小起动电流；L为供电线路长度。

代入数据得U最小= 。

经计算，可知该起动器在安装位置的电压为902 V+46.8 V，即948.8 V。在符合起动器吸持电压要求后，该运输机端子部位的最小起动电压是902 V。

2.2 起动过程中电网各部分电压损失

为了计算电网各个部位的电压损失，首先要获取起动过程中运输机支线电缆上的电压损失。因为要满足电动机最小起动转矩方面的条件，该运输机电机在最小起动电压上仍然为902 V。那么，需要重新计算运输机支线电缆上的电压损失，依然采用上述计算方法，可得出支线电缆上的电压损失为384 A。

接下来再计算起动过程中干线电缆上的功率因素和电流，可得出如下公式：

式（2）中，K为功率因素；P为除了起动机电动机以外，剩下用电设备在额定功率上的和；U为变压器电压。cos 取值0.7，K为0.8.

2.3 起动过程中干线电缆的电压损失

根据 这一公式可计算出起动情况下干线电缆

的电压损失，为105.4 V。

2.4 起动过程中变压器的电压损失

首先，计算起动情况下电压器的负荷电流，经计算后该负

荷电流为552.6 A。同时，可根据 这一公

式计算起动情况下的功率因素，为0.63.

在此基础上，计算起动情况下变压器的电压损失，为90.84 V。

2.5 起动过程中供电电压的总损失

在对以上线路电压损失、电网各部分电压损失、干线电缆的电压损失和变压器的电压损失进行计算后，可知总的电压损失为90.84 V+105.4 V+46.8 V，也就是243.04 V。同时，该运输机电机端子上面的电压为1 200 V和243.04 V的差，即956.96 V，且大于该运输机端子部位的最小起动电压为902 V，所以符合该综采工作面的供电要求，可以采用。

3 该运输机供电系统实际运行状况

在本文研究的某煤矿综采工作面中，供电系统从运行开始就基本正常。同时，在现场测试数据中，该运输机重载下的起动电压为980 V，起动电流为400 A。当采煤机在重载情况下起动时，电压为950 V，电流为420 A。以上测试结果与理论计算结果相差不大，表明本次对某综采工作面运输机远距离供电电压损失的计算相对准确。

4 结果分析与讨论

根据该运输机实际运行中测试得的数据资料，该综采工作面运输机起动情况下，开关控制位置测试到了980 V的电压。在此基础上，用该电压与支线上的电压损失相减，即980 V-46.8 V=933.2 V，而933.2V正是该综采工作面运输机起动过程中溜尾电动机端子部位的电压值。由于本次理论计算出电动机端子位置的电压值为956.96 V，所以实际电压与理论电压相差23.76 V。另外，在采煤机起动情况下，开关控制部位测试得出的电压损失为950 V，在此基础上与该综采工作面上支线的电压损失相减，即950 V-40.1 V=909.9 V，而909.9 V正是采煤机在最远端情况下电动机端子位置的电压。由于理论计算得出的电压值为921 V，所以实际电压与理论电压相差11.2 V。借助于以上数据结果之间的对比，可以证明本次设计的供电方案满足了供电要求，是确实可行的。而根据该煤矿的开采情况，自该综采工作面正式开采之后，每年生产原煤已经超过30 000 t，而且供电正常，没有发生因电压损失而造成的供电设备故障，为该煤矿生产效益的提高奠定了基础。

5 结束语

总之，在今后类似综采工作面运输机远距离供电中采用该供电方式，不仅可以降低巷道成本，还能减少电压浪费，进而促进我国煤矿开采行业的可持续发展。

参考文献

[1]刘兵.矿山供电[M].北京：中国矿业大学出版社，2010.

[2]尚文忠.煤矿供电[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.

[3]吴昕.综采工作面远距离供电电压降问题的研究[J].煤炭科技，2012，10（15）.

〔编辑：王霞〕