摘要：通过对高压干线电源电缆理论设计与实际铺供差异的分析，论述了在实际供电设计工作中，用电设备往往不是满负荷运行，实际的有功负荷容量常小于其额定容量，只有准确确定了需用系数、功率因素，才能更经济更合理更安全进行供电设计。
关键词: 大采高泵站 设计选型 需用系数 功率因数
大煤公司在14#层416盘区的开采中，使用了全国产化大采高设备，其主要设备轴功率值如表1所示。
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设备名称 |
设备型号 |
单机总功率（kW） |
数量（台） |
总功率（kW） |
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采煤机 |
MGTY/750/1800 |
1800 kW |
1 |
1800 |
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刮板机 |
SGZ/1000/1050 |
1050 |
1 |
1050 |
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转载机 |
SZZ/1000/375 |
375 |
1 |
275 |
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破碎机 |
PCN/250 |
250 |
1 |
250 |
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乳化液泵 |
LRB/400/31.5 |
250 |
3 |
750 |
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喷雾泵 |
KPB/315/16 |
125 |
2 |
250 |
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顺槽皮带 |
SSJ/1000/200 SSI/1000/160 |
200 160 |
2 |
360 |
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合计 |
4735 |
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1.大采高工作面配套机械设备电气负荷
综采工作面电气设备移动列车布置方式如图1所示，其供电布置简介如下：
图1工作面电气设备移动列车布置方式
图中：2000KVA移变（6000/3300）供采煤机、1500KVA移变（6000/3300）供刮板机、两台800KVA移变（6000/1140）供转载机、破碎机、乳化液泵、喷雾泵、顺槽头部及两巷另由皮带配电点500KVA移变(6000/660)供给。
2.首采工作面81606高压干线电源电缆供电方式理论方案的确定
首采工作面81606顺槽走向长1700m，切眼长140m，由11#层采区变电所经孔至大采高泵站1900m供电。高压干线电缆由泵站统计功率确定：
2.1采煤机1800kW
Kx= KT＋KF *Pmax/∑P =0.4+0.6*Pmax/∑P=0.4+0.6*750/1800≈0.65
视在功率Sb=Kx*∑P/cos∮=1671kVA
工作电流Ig=Sb/√3*Ue≈161A
公式中Kx—需用系数；
cos∮—功率因素取0.7；
KT—同组用电设备的同时供电系数；
KF—同组用电设备的负荷系数；
Pmax—同组用电设备的最大负荷；
∑P—同组用电设备的总负荷；
Ig—同组用电设备的工作电流
Ue—额定电压。
由Ig选用MYPTJ-6000/3*50+3*25/3+JS型电缆，其Ie=183A（注Ie—额定电流）。即确定用1900m一根该型电缆向采煤机2000KVA移变供电。
2.2刮板机+转载机+破碎机+乳化泵+喷雾泵+顺槽二部=2875KW
需用系数 Kx=0.4+0.6*Pmax/∑P=0.4+0.6*525/2875≈0.5
功率因素cos∮取0.7
视在功率Sb=Kx*∑P/cos∮≈2054KW
工作电流Ig=Sb/√3*Ue≈198A
由Ig值选用MYPT-3*70+3*25/3型电缆，其Ie=215A。即确定用1900m一根该型电缆向刮板机、转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵、顺槽二部1500KVA、800KVA*2移变高压串供电。
3.后续工作面高压干线电源电缆实际铺供方案的实施及差异分析
后续工作面81621、81619、81615平均顺槽走向长1000m,平均切眼长140m,由14#层采区变电所经416-1巷至大采高泵站平均1300m供电。
通过对首采工作面变电所供大采高泵站高压开关仪表指示的运行观察，在后三个面的高压电源电缆实际铺供中我们仅用MYPT-3*70+3*25/3型电缆一根即满足了大采高泵站的用电需要并且没出现电缆发热情况。分析原因首先可以确认，单根高压电源电缆实际工作电流必定小于所选高压电缆额定工作电流才不会出现发热现象。
按公式：Ig=Sb/√3*Ue=Kx*∑P/√3*Ue*Cos∮。不计因顺槽缩短不设二部皮带（200KW）以及乳化液泵两台备用(250*2KW)、喷雾泵一台备用(125KW)三项统计有功功率的减少,泵站现有功率：采煤机+刮板机+转载机+破碎机+乳化泵一台+喷雾泵一台合计有功功率∑P=3850KW。
Kx=0.4+0.6*750/3850≈0.5
Cos∮取0.7
则计算Ig=265A仍大于高压电缆额定工作电流215A与实际不符。
那么真正的原因何在呢？由Ig=Sb/√3*Ue=Kx*∑P/√3*Ue*Cos∮不难看出，Ig的变化在∑P、Ue一定的情况下Kx、Cos∮的取值是影响其大小的关键，而我们经常设计计算中经验公式Kx=0.4+0.6*Pmax/∑P的取值与实际设备运行中相比往往偏大；综采泵站Cos∮的经验取值为0.7左右也确定了功角三角形中有功功率∑P与视在功率Sb的自然功率因素夹角∮较大,高估了无功功率∑Q的值，这样计算选型的设备虽然增加了其运行中的保险系数，但无疑同时也增加了资金的投入，难免出现大马拉小车现象。
在实际工作中，用电设备往往不是满负荷运行，实际的有功负荷容量常小其额定容量；一组用电设备中，根据生产需要，所有设备也不可能同时工作；同时工作的设备，其最大负荷出现的时间也不相同。可见，所有用电设备的实际有功负荷总容量总是小于其额定容量的总和。用电设备组实际的负荷容量与额定容量的比值，即需用系数Kx理论上等于该组用电设备的同时系数与该组用电设备的负荷系数的乘积比上供电线路的效率与同时工作设备的加权平均效率乘积的比值；同时功率因素虽然不可能达到理想的1，也不至于过小。只有准确确定了需用系数、功率因素这两个重要的参数才能更经济更合理更安全进行供电设计的每一个环节。
作者简介：陈廷理，男，1962年12月出生，1983年7月毕业于太原工学院机铸专业，全日制硕士学位，研究生学历，高级经济师，工程师，现任大同煤矿集团大斗沟煤业公司副董事长、党委书记。通讯地址：大同煤矿集团大斗沟煤业公司党办。
