摘要：通過對高壓干線電源電纜理論設計與實際鋪供差異的分析，論述了在實際供電設計工作中，用電設備往往不是滿負荷運行，實際的有功負荷容量常小于其額定容量，只有準確確定了需用系數(shù)、功率因素，才能更經(jīng)濟更合理更安全進行供電設計。
關鍵詞: 大采高泵站 設計選型 需用系數(shù) 功率因數(shù)
大煤公司在14#層416盤區(qū)的開采中，使用了全國產(chǎn)化大采高設備，其主要設備軸功率值如表1所示。
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設備名稱 |
設備型號 |
單機總功率（kW） |
數(shù)量（臺） |
總功率（kW） |
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采煤機 |
MGTY/750/1800 |
1800 kW |
1 |
1800 |
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刮板機 |
SGZ/1000/1050 |
1050 |
1 |
1050 |
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轉載機 |
SZZ/1000/375 |
375 |
1 |
275 |
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破碎機 |
PCN/250 |
250 |
1 |
250 |
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乳化液泵 |
LRB/400/31.5 |
250 |
3 |
750 |
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噴霧泵 |
KPB/315/16 |
125 |
2 |
250 |
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順槽皮帶 |
SSJ/1000/200 SSI/1000/160 |
200 160 |
2 |
360 |
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合計 |
4735 |
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1.大采高工作面配套機械設備電氣負荷
綜采工作面電氣設備移動列車布置方式如圖1所示，其供電布置簡介如下：
圖1工作面電氣設備移動列車布置方式
圖中：2000KVA移變（6000/3300）供采煤機、1500KVA移變（6000/3300）供刮板機、兩臺800KVA移變（6000/1140）供轉載機、破碎機、乳化液泵、噴霧泵、順槽頭部及兩巷另由皮帶配電點500KVA移變(6000/660)供給。
2.首采工作面81606高壓干線電源電纜供電方式理論方案的確定
首采工作面81606順槽走向長1700m，切眼長140m，由11#層采區(qū)變電所經(jīng)孔至大采高泵站1900m供電。高壓干線電纜由泵站統(tǒng)計功率確定：
2.1采煤機1800kW
Kx= KT＋KF *Pmax/∑P =0.4+0.6*Pmax/∑P=0.4+0.6*750/1800≈0.65
視在功率Sb=Kx*∑P/cos∮=1671kVA
工作電流Ig=Sb/√3*Ue≈161A
公式中Kx—需用系數(shù)；
cos∮—功率因素取0.7；
KT—同組用電設備的同時供電系數(shù)；
KF—同組用電設備的負荷系數(shù)；
Pmax—同組用電設備的最大負荷；
∑P—同組用電設備的總負荷；
Ig—同組用電設備的工作電流
Ue—額定電壓。
由Ig選用MYPTJ-6000/3*50+3*25/3+JS型電纜，其Ie=183A（注Ie—額定電流）。即確定用1900m一根該型電纜向采煤機2000KVA移變供電。
2.2刮板機+轉載機+破碎機+乳化泵+噴霧泵+順槽二部=2875KW
需用系數(shù) Kx=0.4+0.6*Pmax/∑P=0.4+0.6*525/2875≈0.5
功率因素cos∮取0.7
視在功率Sb=Kx*∑P/cos∮≈2054KW
工作電流Ig=Sb/√3*Ue≈198A
由Ig值選用MYPT-3*70+3*25/3型電纜，其Ie=215A。即確定用1900m一根該型電纜向刮板機、轉載機、破碎機、乳化泵、噴霧泵、順槽二部1500KVA、800KVA*2移變高壓串供電。
3.后續(xù)工作面高壓干線電源電纜實際鋪供方案的實施及差異分析
后續(xù)工作面81621、81619、81615平均順槽走向長1000m,平均切眼長140m,由14#層采區(qū)變電所經(jīng)416-1巷至大采高泵站平均1300m供電。
通過對首采工作面變電所供大采高泵站高壓開關儀表指示的運行觀察，在后三個面的高壓電源電纜實際鋪供中我們僅用MYPT-3*70+3*25/3型電纜一根即滿足了大采高泵站的用電需要并且沒出現(xiàn)電纜發(fā)熱情況。分析原因首先可以確認，單根高壓電源電纜實際工作電流必定小于所選高壓電纜額定工作電流才不會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。
按公式：Ig=Sb/√3*Ue=Kx*∑P/√3*Ue*Cos∮。不計因順槽縮短不設二部皮帶（200KW）以及乳化液泵兩臺備用(250*2KW)、噴霧泵一臺備用(125KW)三項統(tǒng)計有功功率的減少,泵站現(xiàn)有功率：采煤機+刮板機+轉載機+破碎機+乳化泵一臺+噴霧泵一臺合計有功功率∑P=3850KW。
Kx=0.4+0.6*750/3850≈0.5
Cos∮取0.7
則計算Ig=265A仍大于高壓電纜額定工作電流215A與實際不符。
那么真正的原因何在呢？由Ig=Sb/√3*Ue=Kx*∑P/√3*Ue*Cos∮不難看出，Ig的變化在∑P、Ue一定的情況下Kx、Cos∮的取值是影響其大小的關鍵，而我們經(jīng)常設計計算中經(jīng)驗公式Kx=0.4+0.6*Pmax/∑P的取值與實際設備運行中相比往往偏大；綜采泵站Cos∮的經(jīng)驗取值為0.7左右也確定了功角三角形中有功功率∑P與視在功率Sb的自然功率因素夾角∮較大,高估了無功功率∑Q的值，這樣計算選型的設備雖然增加了其運行中的保險系數(shù)，但無疑同時也增加了資金的投入，難免出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。
在實際工作中，用電設備往往不是滿負荷運行，實際的有功負荷容量常小其額定容量；一組用電設備中，根據(jù)生產(chǎn)需要，所有設備也不可能同時工作；同時工作的設備，其最大負荷出現(xiàn)的時間也不相同。可見，所有用電設備的實際有功負荷總容量總是小于其額定容量的總和。用電設備組實際的負荷容量與額定容量的比值，即需用系數(shù)Kx理論上等于該組用電設備的同時系數(shù)與該組用電設備的負荷系數(shù)的乘積比上供電線路的效率與同時工作設備的加權平均效率乘積的比值；同時功率因素雖然不可能達到理想的1，也不至于過小。只有準確確定了需用系數(shù)、功率因素這兩個重要的參數(shù)才能更經(jīng)濟更合理更安全進行供電設計的每一個環(huán)節(jié)。
作者簡介：陳廷理，男，1962年12月出生，1983年7月畢業(yè)于太原工學院機鑄專業(yè)，全日制碩士學位，研究生學歷，高級經(jīng)濟師，工程師，現(xiàn)任大同煤礦集團大斗溝煤業(yè)公司副董事長、黨委書記。通訊地址：大同煤礦集團大斗溝煤業(yè)公司黨辦。
