(上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿)
摘要:结合姚桥煤矿东六采区7721综放工作面巷道情况,通过技术论证、理论计算,证实了远距离供电的可行性,对综放工作面供电方式进行了深入的研究与探讨。
关键词:综放工作面;远距离供电
一、工作面概况
上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿7721综放工作面位于昭阳湖下,标高-450米,材料道长度1308.9米,溜子道长度1237米,切眼长度211.8米,工作面上方为7719采空区,有采动应力影响。
二、常规供电方案的问题
常规方案采用近距离供电,会出现下列问题:
⒈采动区棚梁弯曲,巷道底鼓变形现象异常突出,对布置在材料道中的开关车构成安全威胁;
⒉采煤队拉移开关车过程中危险性增加,容易发生断绳跑车事故、出轨事故,危及人身财产安全;
⒊大功率装备的引用,设备外形尺寸加大,影响通风断面。
三、远距离供电方案设计
为解决以上问题,打破传统近距离供电方案,将移动式变电站、组合开关、变频器、泵站等设备布置在材料道口停采线之外,一次安装成功后不必再进行移动。
⒈负荷统计
负荷统计表
前部、后部刮板输送机各选用一部BPBJV-1250/6/3.3变电变频器供电;
采煤机选用一台KBSGZY-3150/6/3.45移动式变电站供电;
乳化泵、喷雾泵选用两台KBSGZY-1000/6/1.2移动式变电站供电;
皮带选用一台KBSGZY-1000/6/1.2移动式变电站供电;
转载机、破碎机选用一台KBSGZY-2000/6/3.45移动式变电站供电。
所选取的变电变频器、移动式变电站容量都大于用电设备需求容量。
⒉电缆的选型与校验
远距离供电情况下高压电缆长度短于近距离供电,电缆截面积相同时,电压损失必定小于近距离供电,此处不再对高压电缆进行计算。
⑴为采煤机供电的电缆选型
①按长时负荷电流初选电缆截面
型号为MCPTJB-1.9/3.3-3×120-1600m的电缆长时载流量为310A,满足要求。
②按允许电压损失校验电缆截面
采煤机正常运行时的电压总损失为
ΔU=ΔUb+ΔUg+ΔUz=47+121+0=168V
电压等级3300V允许电压损失480V,满足要求。
③按热稳定截面选择低压电缆截面
MCPTJB-1.9/3.3-3×120型电缆截面积满足要求。
⑵为刮板输送机供电的电缆选型
选取型号为MYPT-1.9/3.3-3×95-1600m的电缆,各校验均满足要求,计算过程参考上文,此处不再详细列出。
⑶为转载机供电的电缆选型
选取型号为MYPT-1.9/3.3-3×50-1190m的电缆,各校验均满足要求,计算过程参考上文,此处不再详细列出。
⑷为破碎机供电的电缆选型
选取型号为MYPT-1.9/3.3-3×50-1180m的电缆,各校验均满足要求,计算过程参考上文,此处不再详细列出。
⑸为皮带、乳化泵、喷雾泵供电的电缆不涉及远距离供电,此处不再详细列出。
⒊短路电流计算
⑴采煤机电缆末端短路电流
①变压器每相电阻、电抗计算
②总电阻和总阻抗
③采煤机电缆末端两相短路电流
⑵参考上述方法计算得
刮板输送机电缆末端两相短路电流I(2)d.min=1577A
转载机电缆末端两相短路电流I(2)d.min=1285A
破碎机电缆末端两相短路电流I(2)d.min=1289A
⒋启动电压计算
⑴采煤机启动电压
远距离供电最大的难题就在于电气设备启动困难,当电压损失超过规定值时,将导致电动机无法启动甚至烧毁电动机。电压等级3300V供电系统最小允许启动电压为2475V。
计算启动电压时,必须考虑到设备最难启动的情况。
以采煤机为例,SL-300型采煤机由2台截割电机(500kW)、2台牵引电机(55kW)、1台调高电机(20kW)组成,最难启动的情况应该是1台截割电机、2台牵引电机、1台调高电机正在运转时启动剩余的一台截割电机。
为准确计算复杂情况的启动电压,在此引入导纳法进行计算。
①元件阻抗
i变压器
移动变电站T2(KBSGZY-3150/6/3.45)R=0.015ΩX=0.2073Ω
ii电缆
电缆(MYJV22-700m)R=0.0826ΩX=0.0574Ω
电缆(MYJV22-3135m)R=0.567435ΩX=0.272745Ω
电缆(MYJV22-1717m)R=0.248965ΩX=0.145945Ω
电缆(MYJV22-1200m)R=0.1416ΩX=0.0984Ω
电缆(MCPTJ-1.9/3.3-1600m)R=0.2624ΩX=0.0896Ω
iii电动机
采煤机截割电机(启动)启动阻抗:
Rq=Zq×cosφq=2.962238×0.45=1.333007Ω
Xq=Zq×sinφq=2.962238×0.893=2.645279Ω
采煤机牵引电机、调高电机合计等值阻抗:
Rq=Zq×cosφq=68.364255×0.85=58.109616Ω
Xq=Zq×sinφq=68.364255×0.5268=36.014289Ω
采煤机截割电机等值阻抗:
Rq=Zq×cosφq=17.773431×0.85=15.107416Ω
Xq=Zq×sinφq=17.773431×0.5268=9.363043Ω
②支路阻抗分布
③启动电压计算
变压器输出电流:
截割电机启动时变压器输出端电压:
采煤机处电流和电压:
组合开关处电流和电压:
截割电机处启动电流和启动电压:
U_st=√3×I_q×Z_q=√3×513.77×2.962238=2635.94V
综上:截割电机的启动电压Uq=2635.94V≥75%Ue=3300×75%=2475V,满足要求。
⑵参考上述方法计算得
刮板输送机的启动电压Uq=2950.3V≥75%Ue=3300×75%=2475V,满足要求;
转载机的启动电压Uq=3271.04V≥75%Ue=3300×75%=2475V,满足要求;
破碎机的启动电压Uq=3225.79V≥75%Ue=3300×75%=2475V,满足要求。
⒌整定保护
采用远距离供电方案时,变压器二次侧电缆变长,导至短路电流减小,可能导至短路保护灵敏系数下降到1.5以下,因此必须进行校验。
四、应用情况
目前姚桥煤矿7721综放工作面远距离供电系统已经完成安装,成功试运转,各设备启动正常,运转正常,运转时各设备的压降都不超过10%,保证了供电质量,证明了本方案的可行性。
五、经济效益分析
⒈通过理论计算,验证了远距离供电方案的可行性,避免了盲目施工,减少了设备投资;
⒉方案避免了拉移开关车,从根本上解决了拉开关车时可能发生的断绳跑车等事故,有利于安全生产;
⒊大大降低了工作面的通风阻力,保证了工作面的通风质量;
⒋方案将开关车布置在停采线外,避免了巷道变形对开关车设备的危害。
参考文献
[1]顾永辉.煤矿供电手册(第二分册上)[M].北京:煤炭工业出版社,1997.
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