采煤机和输送机采用5000V供电考察报告.pdf

采煤机和输送机采用5000V供电考察报告 第六图书馆 采煤机 输送机 供电 5000V煤炭科学技术顾永辉 金兆民不详1990第六图书馆 第六图书馆 穗秘隧翻 采煤机和输送机 采用5 o o o v 电考察报 告 中 国纥配煤矿 慧公 司技 求发展 局 顾永辉 中 国 统 配 煤 矿 怠 公 可生产局 盎兆 民 作者 曾于 1 9 8 8 年到法 国 考察昔 罗旺 斯煤 矿及 格 林 矿 区的 拉乌煤 矿 自1 9 8 3 年 以来工作 面 输送 机及 刨 煤机 采用 5 0 0 0 V供 电的羟 济 意义、运 行 ．安 垒措 旆 和研 制5 0 0 0 V设备 等情 况。 法国 的经验 对我 国 正确 选择 日产万 晡工 作面 的供 电电医 是很有 借 鉴 意 义 的。现 作 以下 几方面 叙 述 。 一 法国煤矿使用5 0 0 0 V供电的基本情况 1 ． 为什 矗首先在 工 作 面 输 进 机 采 用5 0 0 0 V 供 电 法 国煤 矿 采 区电压发 展 情况 与其 它西欧 国家 类 似 ，最 早使 用 2 2 0 V 和 3 fl 0 V， 以 后 使 用 5 0 0 V 自 1 9 5 7 年 开始使 用 千伏 级电 压 9 1 0 ，1 1 0 0 、 1 1 4 0 V ， 至 今此 千伏 级 电压 巳推广到 大 多数 井下 设备 。法圜 煤矿井下采区的低压电网电压有 以下 几种， ①2 2 0 V 和 3 8 0 V用 于井下 照 明灯 具和 电网 I ② 5 0 0 V用 于除 工作面以外柏采 区电气设备J9 1 0 V或I 1 0 0 V用于 果 煤机组 和 工作面 输 送机 由于近 年来 采掘运 机械 发展 迅速 ， 电动 机单 机 功率 猛增 ，特别 是工 作面 输送 机需要在 重 载 下 起 动 ，丽 变压 器与 电动 机间 的连接 电缆 起动对 电压 降 很大．使电动机的起动力矩下降4 0 以上。为此， 法 国煤 炭 局布 1 9 8 0 年决定 组织 洛林矿 区、 普罗 旺斯 矿、法 国煤 炭科 学 院及 有关 制 造厂共 同研究解 决选 一 问题 目前 ，最大 电动机 的功 率 已 达 4 5 0 k W ， 因此采用加太 电缆截面、增加电缆并联 回路以及 墨 交压 器 尽量 靠近 电动机 等措 擒 ，已经不 船解 决工 作 面 输送机 电 动机 的起动压 降 过大 『 可题 。要 解 决这 一 问题的途径只能是再一次提高供电电压。那么为什 么首先在工作面输送机采用8 k V供电，而不是在 采 煤 机 呢理 由很简单 ，他 们认 为采 煤机 组是轻 载起 动 ，约为 额定 功率 1 O ． 7 指 英 国AM一 5 0 0 机 组 ， 机组起动时状况要 比输送机好得多， 硅中断工作 面生 产 的主要 问题 。据 法国萨 奇姆 公司 介绍 ，他们 生产 的采牒 札单 机5 0 0 k W ． 已在 法 国、英 国 联 邦 德 国等煤 矿使 用 ，机 组电 压 ； 0 0 0 I 1 0 0 V，在 5 4 美 国只有在 2 6 0 m及 3 0 0 m长 工 作 面 采 用 2 ． 3 k V 供 电 ， 其 余均 为9 5 0 V电压 机 组 电缆 采 用 31 5 0 mm ， 电缆外 径约 为7 2 ram 当 然如把 机组 和输 送机 的 电 压 统一起 来在 使用 上会 方便 一 些．但 机 组 电机及 电 拉 设备 包 括进 线装 置要 改 为5 k V，估计 会 比输 送 机 困难 ，这 也是法 国为 什矗 首先 在输送 机上 升压 供电 的主要 原 因之一 。 2 ．如 何 正确 选择 下一级 电压 在 法 国1 0 O 0 V以上 的电压有 3 k V、 5 k V 和 1 0 k V， 现在 他们选 择5 k V电压 ，理 由如 下t 1在 相 同采 区条 件下 即供 电范 国和负 载 功率 相 同、， 5 k V供 电 的起 动力 矩 ， 仅 比1 0 k V 相 差 1 0 ％ I 2下井电压为5 k V，并下有 一些设备，如 水泉 ，皮 带 输送 机等 已经直 接 采用5 k V供 电． 放 采 用5 k V供 电可简化 井 下 电压 等 级， 3按 法 国规 程规定 5 k V设备 的空 气阃 骧和 漏 电距离 与3 k V相 比是不 同的 ，但制 造厂 考虑到 倚 化 规格 和标 准化 ，B将 此两种 电压 的 设备 均 按 7 ． 2 k V制 造 ， 因此 防爆 开关 、变压 器 等5 k V较 与3 k V级 的价 格也 相 差不太 4按 法 国有 关规 程规 定 ，对 5 k V与3 k V系 统 的安全 要求 是相 同 的， 5 电 网采用3 k V供 电时输 送能 力 促为 5 k V 时 的 3 ／ 5 。 I 6在 相同工 作面 条 件下 ，使 用 5 k V供 电时 工 作面 输进 机的 起动力 矩降 低1 1 ． 6 ，而3 k V供 电 要 降低 2 4 。 3 ．法 国使用 5 k V供 电的 2个煤 矿情 况 1 洛林 矿 区拉 乌煤 矿 。这 是一十 日产万 吨 的 煤矿 ，共 有 2个工作 面 ，Al b e r r 2 作 面 煤 屠 厚 2 ～ 3 ． 5 m， 日产 6 5 0 0 t ．工 作 面 长 1 7 0 m，使用 萨奇 姆 5 o 0 k W 采煤 机 ， 果 煤机 采用 I 1 0 0 V供电 。T H I工 作 面 日产 2 5 0 t ，投 有 采 用5 k V供 电 8 k V供 电 系统 见 图 1。 9普罗 旺斯煤 矿 。这 是 一个 日 产 7 5 0 0 t 煤 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 圈 1 拉 乌煤 矿Al b c r t _ 作面 5 k V供 电系统 1 一D{ 0 0 开关| 2 5 ／ 5 k V变压器 ， 3 一一 回路的KS O 0 O 开关 葙J 4 --K5 O O O 可逆 起动器 -5 一 工作 面输 送机 电 动机 矿 ， 2个 刨煤 机工 作面 ，煤 层厚 3 ． 5 ～5 ． 0 m，工 作 面 长2 0 0 m， 刨头 速 度为 1 ． 7 m／ s 。工 作 面 设备 除液 压 泵为 9 8 0 V供 电外 ，工 作面 的刨 头牵 引 电动 机 2 2 2 0 k W ，工 作面 输 送机 电动 机22 5 0 k W ，破 碎 机 2 1 6 0 k W ，转 载机 2 x1 6 0 k W 及 顺 槽皮 带 输 进 机 21 6 0 k W ， 皮带 宽1 ． 2 m，每一 皮带 长 3 0 0 m。该 矿 在1 9 8 3 年 7月 开始 使用 8 k V供 电时 -只有输 进 机 采 用8 k V供 电，供 电范 围很小 ，见 圈 2。 4 ．5 k V供电 的经 济意义 据 法国煤 矿有 关部 门计 算 ，8 k V与l k V供 电相 比， 由于消 除 了工 作面 输 送机不 能 起 动 的 敌 障 ， 8 k V供 电运 行1 3 十月 来 ，多出煤 炭 价值 1 2 0 万 法 郎， 而 8 k V设备投 资 比l k V的 约高 出1 0 0 万 法郎 ，即使 用 5 k V供 电，不 到 一 年时 间就 可 回收增 加设 备 费 用 的 投 资 。 ，工作面采用5 k V供电的几项安全措施 1 ．采用 隔 离变压 器 圈2 向工作 面 供 电的5 k V系统 ，是 由 1台电压 比为 1的变 压 器 作为 电气上 的 隔离。 因为 法 国煤 矿 井下 电网也 是 采用 中性点 绝 缘系统 ，采 用 隔离变 压 器后 由于工 作面 供 电系 统 与其它 系统 作 了 电 气 上 的隔 图 2 普罗 旺 斯5 k V工作面 供电 系统 1 一 有两 回路的配 电开关 J 2 一可 避的 开 关 箱， 3 ～有 两 回路 轱 出的电动机 枉射 开关箱 -{ 一 工作 面 输 送机 电动 机，5 一 绝缎监 捌 离 ，当发 生单 相接 地 时 ，可把 故障 电 流 限制 在3 A 据 法 国煤 炭科 学 院介 绍 ，减 少 此数有 利 于接地 电 弧 自灭 ．降低 电用过 电压 以及 减 小 人 身 接 触电 压 。如不 栗 用 隔离变 压 器则整 个8 k V电 阿的 接 地电 流可达 几十 A，这 样太的 电孤 电流 出现 在 工 作面 且 不 自灭是 有危 险的 。 2 ．用 于工作面 输 送机及 刨 煤 机 的 5 k V 电缆 图 8 8 k V电缆在 安 全上主 要有 两方面 考 虑 t加 强机 槭强 度 ，在 电 缆外 护套上 加 了钢 丝铠 装 ， 以防电缆 被 外物砸坏 在 电气保 护方面 采用取 屏 蔽结构 ，当 发生 电缆 内外 短路 时能 迅速 切断 电源 。 3 ．5 k V系 统的 绝缘 监测装 置 1 9 8 3 年开 始使用 5 k V时 采用在 变 压 器中 性点接 3 3 k 0电阻并 加 一直 流 电源 以监测 电 网绝缘 圈1 。 也可 采用 3个 1 0 0 k0电 阻组成 的星 点， 并分 别接在 三 相 电源上 的方 式 圈 2。 按法 国规 程规 定井下 电 网的 绝缘水 平 应达 到 1 0 0／ V，则 5 k V电 网应保持 在 5 0 k0以上 。当 电 网对 地 绝缘水 平在 2 0 0 k 0 以下 时应发 出警 报 ，在 5 0 k 以下 时应 切 断 电 源 。1 9 8 5 年末 法 国煤炭 科学 院 研制 的新 型监 测装置 当单相 接 地使变压 器 中性点 出现 高电 压时 ，能 自动 使中性 5 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 图 3 5 k V软电缆 结构 图 l 一0 ． 3 mm紫铜 线-2 一 导体带 相 线 ，3 一PVc绝 缘 层-4 一 合成材 料编织 带}5 一 合成纤 维 线 芯-6 -- 0 ． 8 mm紫 铜线编 织线 - 7 一 P Vc绝 缴层 ， 8 ～ 合 成材 料 蜿编带 l 8 -- 0 ． 2 mm编殴 线缠 绕的盎 属外套 - 1 0 一 导体 带，1 1 一合 成橡胶 绝缘层 |l 2 一 导 电台 威 橡 技 层 l 3 0 ． 3 ram编 殴线缠绕 在l 2 上 的盎 属 覆 盖 屡，l 4 一 台戚橡胶 绝缘 层- 1 5 一导 电合 成橡胶 层}1 6 一 包台 有 0 ． 2 ram镀 铝铜线 与棉线 的编织 带} 1 7 ～ 叠 属 装 线铠 装 的外护套 ，l B 一波 纹状 台成材料 编织 带 点接地以限制电压冲击 ，井约在0 ． 1 s 内切断 电源。 4 ．5 k V防爆电 气设备 的 防爆性 能 均 达到EN 欧 i lf I 标准 要 求 。 5 ．保护接 地 按 法 国规 程规 定 ，煤矿 井下 接地 网的总接 地 电 阻 应不 太 于I O。据法 国煤 炭科学 院介 绍 ，要 求 工 作 面 移动变 电站 配 电点 的局 部 接地 电阻不 应太 于2 O n， 当相线 碰触 外亮 ，而 又 当与系统 连接 的接 地芯 线 断开 时 ，外壳 对 地 电压不 大 于6 0 V 按单 相 接地 电流不 大 于3 A计 算 6 ．过 流保 护 采 用 电子 式反 时 限过 负荷及 短路 速 断保护 。 三、5 k V电气设备的主要特点 I ．s k y防爆 电动机 用 于刨煤 机的 电动 机 2 2 0 k W 每小 时起 动 次 数 为1 2 0 次，采 用水 玲 。工 作面 输送机 电动 机起 动 扶 致在 5 0 次 以下 ，采用 取风 道空 冷 5 k V电动 机 为 F级绝 缘 由S a g c m公 司生产 的I I o o V用 于 呆煤 机 的电动 机为C级绝 缘，取 水 道 玲 却 转 子供 水量 为 1 O L ／ rai n ，定子为 2 O L ／ rai n 2 ． 防爆移 动变 电站 C级绝缘 ，干 式 空冷 ，两侧 可装 开关 箱或 接线 盒 与电 缆连接 。 中性点 有 引 出装置 ，底部 装有 拖槊 便 于井 下采 区运输 ，外 壳为 椭 圆太 瓦 楞结构 。 56 技术 参数 额 定容 量3 1 5 l T 0 0 k VAI额 定 电 压 5 0 0 0 ／ 5 2 5 0 Vj短 路阻 抗4 。一 次侧 最 大 电 压 可达1 2 k V，二 次侧 最大 电压为 7 ． 2 k V，有 3 十 O 5 的调压 端 头 外 形尺 寸 包 括 2 个 端 头箱 不 大 于 1 6 0 0 1 2 0 03 1 6 0 ram。 3 ．防爆开关 设 备 5 k V开关 有 3种类 型 1D4 0 0 开关 。作变压 器一 次 侧 的 保护开 关 ，有过 负 荷和短 路 保护 。 技 术参数 额定 电压7 ． 2 k V 或1 2 k Vj额 定 电流 5 0 0 A 或6 3 0 A} 断路 容量 2 0 0 MVAj 外形 尺 寸9 2 08 6 O 1 5 8 7 mm。 2RHT 开 关 。 同样 可用 于 保护 变 压 器， 但 也 可作成 开关单 元 与变压 器一 次 出哉 侧 装在 一 起 ，成 为开 关变 压器 组 。可把 开关 内的断路 器改成 接触 器后 用 于控 制 电动机 。 技术 参数 。额 定 电压7 ． 2 k V 或 1 2 k V}额 定 电流4 0 0 A 断 路容量 1 0 1 8 k A 约 1 2 5 2 2 4 MVA } 外 形尺 寸I 1 8 0 8 5 6l 1 5 0 ram 。 3KS 0 0 0开 关 可作 配 电卫可作 电动 机控 制 用 。 如 图1 所 示 ， 每台 电动 机使 用I 台KS 0 0 0 型 配 电型 开关 和 1台具 有 可逆 的K 5 0 0 0 型起动 器控 制 。 另一 种方 式 如 图 2所 示 ，即用 I台具有 2个 馈 出 线的 KS 0 0 0 型 配 电型开关 和 1台KS 0 0 0 型 可 逆 的配 电开 关 控 制 1台有 两 回出线 的KS 0 0 0 型 起动 器 此 种开 关在 法 国5 k VI 作面 使 用 很广 泛。 技术 参数 t额 定 电压7 ． 2 k V}额 定电流 4 0 O A} 分 断能 力1 0 k A 约 1 2 4 MVAc o s q O 0 ． 3 j开 台 次 数 2 0 0 A时 通过3 0 万 次开告 }用 于控 制 l 台 电动 机 时 最大 电动 机 容量 可达2 0 0 o k w ／ 7 ． 2 k Vj用于 控 制 2 台电动 机时最 大 电动机 容量 可达 1 6 0 0 k W ／ 7 ． 2 k Vj 外形尺 寸 1 6 0 0 8 0 08 0 0 mm。 5 k V防爆 开关 均采 用 SF 6 开关 ，他 们 的理 由是 与真 空开关 相 比有 操作过 电压 小 ，有 可靠 的 气 体泄 漏保 护 ，在 较低 的S F6 气 体压 力下 仍船 可 靠 地切断 电源 正 常情 况气 体压 力为 2 ． 5 b a r ，气 体在 I ． 5 ～ 2 ． 5 b a t财 仍能 保持 开关 的 原来开 断特 性 ，低 于 1 ． 5 b a r时保 护装置 动 作切断 开关 或 闭锁在 开的 位置 不 能 台 闸， 即使气 压完 垒 消失仍 能有 2 ． 2 k VA 的切断 能 力 。 贵任编辑傅 元义 }；0 0 住 挖n ” ■■■■ {、 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆