采区工作面供电设计.pdf

煤矿供电,因其工作场所特殊,对供电要求特别 严格。在供电方面要求 ①供电的可靠性; ②供电的安全性; ③供电的质量; ④供电的经济合理。 因而,合理地选择供电方案和设备,是一个值得 探讨的课题。 1采区工作面供电设计 一个工作面的供电系统一般由高压开关、变压 器、低压馈电开关、动力电缆、用电设备等组成,见 图1 以普通综采工作面为例 。 图1普通综采工作面供电系统图 1 . 1高压开关的选择及整定 高压开关主要保护动力变压器低压侧发生的两相 短路,因此选择高压开关的关键是电流互感器的容 量,要求其灵敏度系数K m 1 . 5。高压开关的保护性 能要齐全,具有良好的防爆性能,要便于运输,断流 容量大。矿井中多使用B G P - 6型高压真空开关。该 开关保护性能齐全,具有过流、漏电、短路、断相、 失电压等保护,应用广泛,以此开关为例进行整定计 算。 1 . 1 . 1短路电流整定 短路电流整定倍数1,2,3,4,5,6,8,1 0, 1 2,1 4,1 6,共1 1档。 1 . 1 . 2过载保护整定 过载保护整定倍数0 . 4,0 . 5,0 . 6,0 . 7,0 . 8, 1 . 0,1 . 2,1 . 4,1 . 6,1 . 8,2 . 0,共1 1档。 1 . 1 . 3漏电保护整定 漏电保护整定0 . 0 1 5A ～ 1 . 0A。 1 . 1 . 4过载整定 I z 1 . 2 ～ 1 . 4 Σ I e /K i K b 。 式中I z过载整定电流,A; K i电流互感器变流比; K b变压器电压变比; Σ I e所有负荷额定电流之和,A。 例如I z 1 0A,二次电流为5A,I z / 5 1 0 / 5 2 , 即整定在2 . 0档。 1 . 1 . 5短路整定 I z 1 . 2 ～ 1 . 4I Q Σ I e/ K i K b 。 式中I Q 最大电机的启动电流; Σ I e其余电机的额定电流之和。 例如I z 1 5A,二次电流为5A,I z / 5 3 ,即整 定在3档。 当K m达不到要求时,可适当更换电流互感器的 变比容量,使之在保护范围之内。 1 . 2变压器的选择 S b Σ P e KX/ c o s φ p j。 式中S b变压器容量,k V A; Σ P e所有负荷的电机额定功率之和,k W; KX需用系数; c o s φ p j 平均加权功率因数。 KX和c o s φ p j的经验数据见第3 8页表1。 1 . 3低压开关的选择 11 4 0V低压开关启动器选择3 0 0A / 11 4 0V和 采区工作面供电设计 曾体 摘要阐述了矿井采区工作面供电设备选型方法、供电设计的步骤,及提高采区供电电压的意义。 关键词煤矿开采;采区工作面;供电设计 中图分类号T D 8 2 2 . 1 ; T D 6 1 1文献标识码A文章编号1 0 0 0 - 4 8 6 62 0 0 80 1 - 0 0 3 7 - 0 2 第1期 总第1 1 5期同煤科技 2 0 0 8年3月T O N GM E I K E J I3 7 同煤科技 3 8T O N GM E I K E J I2 0 0 8年第1期 采 区 用户条件 系数 KXc o s φp j 缓倾斜煤层0 . 4 5 ～ 0 . 50 . 6 缓倾斜用滚筒式联合机组0 . 6 ～ 0 . 7 50 . 6 ～ 0 . 7 急倾斜煤层0 . 6 ～ 0 . 6 50 . 7 掘进工作0 . 3 ～ 0 . 40 . 6 表1 K X和c o s φp j经验数据 2 0 0A / 11 4 0V真空磁力启动器。 整定计算I z ≥I e 0 . 6 3 P e,A。 6 6 0V系统馈电总开关和分路开关选择D W3 5 0 A 型开关。在短路电流小,供电距离长,灵敏度系数 K m达不到要求时,可选用D W2 0 0 A型开关作为分路 开关或增加电缆截面积,可达到保护的目的。 D W3 5 0 A型 开 关 的 整 定 刻 度 范 围 4 0 0A～ 12 0 0A。 D W2 0 0 A型开关的整定刻度范围2 0 0A ～ 6 0 0A。 整定计算I z ≥I Q Σ I e,A。 6 6 0V系统各分支负荷的开关选用Q C 8 3 - 8 0 A 1 2 0A,2 2 5A型磁力启动器。开关中装设电机综 合保护装置J D B。整定计算I z ≥I e。装设保险丝的 整定I Z≥IQ/ 1 . 8 ～ 2 ,A。 1 . 4电缆截面及型号的选择 基本的选择方法有以下几种 ①按电压损失选择; ②按经济电流密度选择; ③按长期允许电流选择; ④按短路热稳定条件选择; ⑤按机械强度要求选择。 动力电缆,一般按允许电压损失计算得出的电缆 截面积最大,所以在选择电缆的截面时按允许电压损 失计算,然后按长期允许电流和启动条件验算是否符 合要求即可。按以下步骤计算电缆截面。 1 . 4 . 1计算支线电压损失 在采煤工作面中,采煤机的功率最大,且供电电 缆最长,电压损失最大。根据实际工作经验,采煤机 的负荷率为0 . 9,效率为0 . 8 5,则其电压损失 Δ UZP r/ U e Kf P e L/U e r S η 。 式中P送电功率,k W; Kf负荷率; P e采煤机功率,k W; L采煤机电缆长度,m; U e额定电压,V; r电缆系数 橡套电缆为4 2 . 5,铠装电缆 为4 8 . 5 ; S电缆截面,m m 2 ; η效率。 1 . 4 . 2变压器的电压损失 Δ Ub Δ UbΔ Ub e/ 1 0 0 。 式中Δ Ub变压器的电压损失,V; Δ Ub变压器内部电压损失的百分比; Δ Ub e变压器二次额定电压,V。 1 . 4 . 3干线电压损失 Δ U g U e - Δ Ub- Δ U z。 1 . 4 . 4按允许电压损失计算干线电缆截面 S P L/U e r Δ U g K X Σ P e L/ U e r Δ U g 。 式中Σ P e干线上电机功率总和; L干线电缆长度; U e额定电压; r电缆系数; Δ U g干线电压损失。 1 . 4 . 5按允许电流校验干线电缆截面 干线电缆负荷电流 I KX Σ P e/U e c o s φ p j 。 2提高采区供电电压的意义 根据线路电压损失的相对额定值计算公式 Δ U * e Δ U / U e P L/U e 2 r S , 可得下述结论 ①供电时线路的电压损失都有一个限定,由于用 电器的要求,一般不得低于U e的7 5 ,否则电动机 不能正常启动,须保持电压损失的相对值Δ U * e在一 定范围。随着机械化采煤的发展,供电距离越来越 长,电动机的功率逐渐增大,造成电压损失的相对额 定值Δ U * e增大。这就要求相应地增大电缆的截面或 提高用电器的额定电压。由于搬运和制作等要求,电 缆截面不能提高很大,在国内外采区工作面的供电中 均采用提高电压等级的方法,使用的电压等级大于 11 4 0V以上。如大同煤矿集团公司普通的综采工作 面电压等级多为11 4 0V;一些大采高综采工作面, 由于采煤机功率近20 0 0k W,电压等级相应地提高 下转第4 0 页 同煤科技 4 0T O N GM E I K E J I2 0 0 8年第1期 3两种校验装置对比 通过对电子式电能表校验装置和Y C - 1 8 9 3型校 验装置工作原理及线路图的对比得出,后者因脉冲转 换线路与控制系统没形成回路而导致信号不能输出, 但通过查电路图发现装置中有一脉冲插座,因此只要 把脉冲转换线路与控制系统连接,再采用一脉冲转换 器,就能实现脉冲转换。 4 Y C - 1 8 9 3型校验装置的改进 对照线路图一路一路查线,利用万用表,查找每 一趟线路的进出线路,找出脉冲线路的端子;按照装 置光电转换线路工作原理,把转换器与脉冲线路端子 焊接,实现多路转换。改进后的Y C - 1 8 9 3型校验装 置的原理图见图2。这样,通过脉冲转换器,将电子 表和标准表的反馈信号和程控信号在反馈电路板上进 行比较,通过数据处理,使误差计显示误差。上机试 验,将电脉冲输入/输出电缆插头插入校验装置的电 图2改进后的Y C - 1 8 9 3型校验装置原理图 脉冲输入/输出插座,电缆的另一端接电子式电能表 黑色夹子为地线,红色夹子为电能脉冲信号输出 , 启动装置,电流、电压指示正常,误差计显示误差。 又校验感应系交流电能表,误差计显示正常。改进后 的装置既能校电子式电能表,又能校感应系交流电能 表。 经过几个月的试用,改进后的校验装置工作正 常。 作者简介 李永霞,女,1 9 7 1年出生,1 9 9 5年7月毕业于山西矿业学院 机 械制造工艺与设备专业 ,现在大同煤矿集团电业公司工作,工程师。 收稿日期2 0 0 7 - 1 1 - 0 9 修回日期2 0 0 7 - 1 1 - 2 6 脉冲转换 及控制 交 流 电 源 电压调节 标准电压 互感器 频率调节 电流调节 相位调节 标准电流 互感器 标准 电能表 被测电子 式电能表 I m p r o v e m e n t o f Y C - 1 8 9 3T h r e e - p h a s e E l e c t r i c M e t e r T e s t D e v i c e L iY o n g x i a A b s t r a c tT h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h ei n n o v a t i v ec o u r s eo f Y C - 1 8 9 3t h r e e - p h a s ee l e c t r i cm e t e rt e s t d e v i c e , a s s e m b l i n g i m p u l s e s w i t c h - a p p a r a t u s s o t h a t t h e e l e c t r o n i c a n de l e c t r o m a g n e t i c m e t e r s c a nb e t e s t e d . K e y w o r d se l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g t e c h n o l o g y;e l e c t r i c m e t e r;t e s t d e v i c e;i m p r o v e m e n t O nP o w e r S u p p l y D e s i g no f M i n i n g A r e a Z e n g T i A b s t r a c t T h ep a p e r e l a b o r a t e s t h es e l e c t i n gm e t h o do f p o w e r s u p p l ye q u i p m e n t , t h es t e po f p o w e r d e s i g na s w e l l a s t h e s i g n i f i c a n c e o f r a i s i n g v o l t a g e i nm i n i n g a r e a . K e y w o r d s c o a l m i n i n g ; w o r kf a c e i nm i n i n g a r e a ; p o w e r s u p p l y d e s i g n 上接第3 8 页 为33 0 0V。这样,可以显著地降低电压损失,有利 于采煤机械设备的正常运行。 ②在保持电压损失的相对值Δ U * e、电缆截面S、 送电功率P不变的条件下,提高供电系统的额定电压 U e,采区工作面的供电距离L可以显著地延长。这 就扩大了采区的供电范围,为少建采区变电所和减少 采区变电所的迁移创造了条件。但随着电压等级的提 高,设备的防爆性能、绝缘性能都要求相应提高。 ③在保持电压损失的相对值Δ U * e、送电功率P 和送电距离L不变的条件下,提高系统的额定电压 U e,电缆截面S可以显著地减小,可减少工作面的 准备时间,节约材料、降低准备成本。 作者简介 曾 体,男,1 9 6 7年1 1月出生,2 0 0 0年1月太原理工学院 工 业电气自动化专业毕业,现在大同煤矿集团电业公司工作,工程 师。 收稿日期2 0 0 8 - 0 1 - 0 4 修回日期2 0 0 8 - 0 1 - 1 8