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大采高大采長綜采工作面供電設(shè)計研究

文檔作者：姬劍波文檔來源：河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月28日
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《電氣防爆》2018年12月第4期
;產(chǎn)品與應(yīng)用:
大采高大采長綜采工作面供電設(shè)計研究
姬劍波
(河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦，河南 永城 476600)
［關(guān)鍵詞］動力中心；組合變頻器；綜采供電
［摘 要］提出了一種基于動力中心和高壓組合變頻器的大采高大采長綜采工作面供電設(shè) 計方案，給出了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計計算 實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能夠滿足大采高大采長綜 采工作面的重型機械設(shè)備供電需求，解決了重載啟動問題，提高了綜采設(shè)備的運行可靠性。
［中圖分類號］TD611 ［文獻標(biāo)識碼］A ［文章編號］1004 -9118(2018)04 -0016 -04 D01：10. 14023/j. cnki. dqfb. 2018.04. 005
Research on Power Supply Design of Large Mining, Height and Large Mining, Length Fully Mechanized Mining Face
Ji Jian 一 bo
(Xinqiao Coal Mine, Yongmei Coal Company, Henan Energy and Chemical Industry Group, Yongcheng, Henan 476600, China)
Key words:power center ； combination inverter； fully mechanized power supph
Abstract: It introduces a power supply design scheme based on power center and high - voltage combined frequency converter and gives the hardware structure and design calculation of the system. The practical application shows that the system can meet the power supply requirements of heavy machinery equipment with large mining height and long mining length, solve the problem of heavy load starting, and improve the operational reliability of fully mechanized mining equipment.
0概況
綜合機械化采煤是煤礦現(xiàn)代化采煤的主要生 產(chǎn)方式，它使回采工作面的主要生產(chǎn)工序連同平 巷運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都實現(xiàn)了機械化和連續(xù)化。隨著我 國煤炭業(yè)的迅速發(fā)展，采煤工作面綜合機械化的 程度迅速提高，機電設(shè)備單機容量和總的容量不 斷增大，綜采設(shè)備不斷向重型化、強力化發(fā)展，結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，技術(shù)越來越先進，這就為綜采 供電提出了較高的要求工。
新橋煤礦2301綜采工作面為“大采高、大采
長”工作面，基本情況:工作面長度343 m（最大坡 度16。），走向長度為1 870 m,近水平煤層，工作 面傾角4° ~ 16。，平均10。；俯采角度0。-26°,仰 采角度0。~12。；煤層平均開采厚度為3. 9 m,煤 質(zhì)硬度:/ <4；1作面兩巷斷面為4. 2 m x3.2 m （寬x高）。為保證設(shè)備配套合理，采用MG - 500/1130QWD 采煤機、SGZ800/2 x700 刮板輸送 機、ZY6800/21/45型掩護式液壓支架、SZZ800/ 250型轉(zhuǎn)載機，由于綜采設(shè)備功率較大，考慮采用 3 300 V電壓等級對采煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、 破碎機供電②，乳化泵、噴霧泵等設(shè)備采用1 140 V
［收稿日期12018 -07 -25
［作者簡介］姬劍波（1986-）,男，T.程師,T.學(xué)學(xué)±,2009年畢業(yè)于河南科技大學(xué)自動化專業(yè)，主要從事煤礦機電技術(shù)及管理T.作。
—16 —
?產(chǎn)品與應(yīng)用?大采高大采長綜采工作面供電設(shè)計研究
電壓等級供電，刮板輸送機由于功率較大，且工作
面傾角偏大,考慮采用變頻器控制啟停。
1綜采工作面電氣設(shè)備選型
2301綜采工作面供電設(shè)計如果采用傳統(tǒng)供
電方式，至少需要兩臺移動變電站,3 300 V四組
合開關(guān)一臺，1 140 V四組合開關(guān)三臺，設(shè)備列車
數(shù)量較多，移動變電站和組合開關(guān)連接方式為橡
套電纜軟連接,電纜數(shù)量較多,對設(shè)備列車現(xiàn)場管
理和標(biāo)準(zhǔn)化工作都帶來很大的難度"7 o
進行負(fù)荷統(tǒng)計后,初步對綜采電氣設(shè)備選型，
考慮采用 KBSGZY -3150/6/3.3/1. 14 - （6,8） D
型動力中心進行供電，硬件結(jié)構(gòu)采用高壓頭+變
壓器本體+雙電壓組合開關(guān)硬連接的方式，減少
設(shè)備列車長度。變壓器采用雙繞組結(jié)構(gòu),一次側(cè)
輸入6 kV電壓等級，二次側(cè)同時輸出3 300 V和
1 140 V兩種電壓等級，滿足不同負(fù)荷的供電需
要,實現(xiàn)供電系統(tǒng)的高度集中化，優(yōu)化供電系統(tǒng)，
同時完全具備漏電、過流、短路等所有的電氣保護
功能，且操作更加智能，故障報警信息詳細(xì)，對故
障判斷查找有很大幫助,能減少故障查找時間，減
少對生產(chǎn)的影響。
刮板輸送機考慮采用BPJV-2 x855/3.3型
兩組合高壓變頻器驅(qū)動，變頻器具有兩個獨立輸
出回路，可實現(xiàn)對刮板輸送機機頭機尾任意一臺
電機的單獨啟?？刂埔约爸鲝穆?lián)合啟停控制，變
頻器內(nèi)部采用高速總線通訊方式，兩路輸出之間
可自動調(diào)整自身的輸出，實現(xiàn)主從運行及動態(tài)功
率平衡。驅(qū)動系統(tǒng)主要由驅(qū)動電動機、變頻器、移
動變電站和集控臺四大部分組成。刮板輸送機的
啟停指令由上級集控系統(tǒng)發(fā)出，變頻器接收到集
控臺的啟動信號后，依據(jù)設(shè)定的加速時間正常啟
動;變頻器接收到集控臺的停止信號后，停止輸
出。刮板輸送機驅(qū)動控制系統(tǒng)效果如圖1所示。
圖I刮板輸送機驅(qū)動系統(tǒng)圖
2綜采工作面供電設(shè)計
2.1負(fù)荷統(tǒng)計與變壓器選擇
如表1和表2所示。
表1 T1變壓器員荷統(tǒng)計表
設(shè)備名稱
電機
臺數(shù)
電動機型號
額定功率
/ kW
額定電壓
/ V
額定電流
/ A
額定功率因數(shù)
/ COS（Pe
啟動功率因數(shù)
/ COS（pq
額定效率
/ T],.
啟動電流倍數(shù)
/%
刮板輸送機2 GGZ800/2 x700 2 x700 3 300 2 x 160 0.85 0.43 0.96 6.0
功率kW 1 400
平均功率因數(shù)coscppj 0 .80
表2 T2變壓器負(fù)荷統(tǒng)計表
設(shè)備名稱
電機
臺數(shù)
電動機型號
額定功率
/ kW
額定電壓
/ V
額定電流
/ A
額定功率因數(shù)
/ COSlpe
啟動功率因數(shù)
/ COS（Pq
額定效率
/ %
啟動電流倍數(shù)
/Kq
MI （采煤機） 1 MG5OO/113OQWD 1 130.00 3 300 250 0.85 0.45 0.94 5.0
M2(1#?L化液泵) 1 BRW400/31.5 315.00 1 140 207 0.85 0.80 0.80 8.0
M3 （2#乳化液泵） 1 BRW400/31.5 315.00 1 140 207 0.85 0.80 0.80 8.0
M4（噴霧泵） 1 BPW320/10M 110.00 1 140 72 0.85 0.80 0.80 8.0
M5（破碎機） 1 PLM -1000 200.00 3 300 25 0.85 0.80 0.80 8.0
M6（轉(zhuǎn)載機） 1 SZZ764/200 250.00 3 300 50 0.85 0.80 ().80 8.0
平均功率因數(shù)0 .70
總計功率/ kW 2 180
—17 —
《電氣防爆》2018年12月 第4期
2.2變壓器選擇
根據(jù)供電系統(tǒng)的擬訂原則，變壓器的選擇原
理如下：
2.2. 1變壓器T1選型計算
熱穩(wěn)定電流：
/________S、 _ 34.36 X 10°
"-A x 1.05 x [/e _ 73 x 1.05 x 6 000
=3 969 A
° ” 一 700.00
°'4 + °'6 X 74()01)0 0. 7
=1.403 kAwl2.5 kA,滿足要求。
斷流容量:
COS 竹j
0. 7 x I 400. ()0
0. 80
1 225 kVA
平均功率因數(shù)cos%取0. 8 ,當(dāng)有功率因數(shù)補
償時，按計算的功率因數(shù)取值;選用型號為KBSGS,
nax = A x X las = A X 6 000 x 3 969
= 41.2 MVAW200 MVA,滿足要求。
2.4高壓電纜選擇和校驗
高斥電流選型表見表4。
ZY -2000/6/2 x 1905的移動變電站符合要求5
2.2.2變壓器T2選型計算
=0. 4 + 0. 6 x
Pmax
=0.4+0.6xU|= 0.71
cos%
0. 71 2 180.00
0. 70
表4高壓電流選型表
編'，； 型號
額定
電壓
\
R度
/ m
根數(shù)
空氣允
許載流
肚353：
/ A
負(fù)荷
電流
/ A
(：1 MYPTJ -3.6/6-120 6 000 1 900 1 295 244
(：2 MCPT-3.3 -95 3 30() 900 1 250 126
(：3 MVFP-3.3 -7() 3 300 900 1 205 96
S = K
s = X
=2 211 kVA
平均功率因數(shù)cos竹J取0. 7?當(dāng)有功率因數(shù)補
償時，按計算的功率因數(shù)取值;選用型號為KBSGZY-
3150/6/3.3( 1.2)的移動變電站符合要求。
2.3高壓配電箱選擇
選擇參考表3。
表3高壓配電箱選型表
編號型號
額定
電壓
/ V
額定
電流
/ A
額定
熱穩(wěn)定
電流
/ kA
熱穩(wěn)定
時間
/ S
額定
斷流
容ft
\1\ \
D1 PJG -630 6 000 630 12.5 2 200
2.4. 1 C1高壓電纜截面選擇和校驗計算
(1)長時負(fù)荷電流
&amp;amp; X工P” x心
療乞X cos% X外j
0.59 x3436 x 型
~ 事 x6000 x0.86 x0.93
= 244 A
心一需用系數(shù)，取心=0.59
型號為MYP1J -3.6/6 - 120的高壓電纜長
時載流量為295 A,滿足要求6 o
(2)按經(jīng)濟電流密度選擇高壓電纜截面
長時負(fù)荷電流：
y P,. X Kx x 10'
/g =二 --------------------=312 A
A X [/p X cos% X
額定電流:/..=630 AM312 A,滿足要求.
Kx 二 0. 4 + 0. 6
二 0. 4 + 0. 6
=0. 58
x--%------
V -1 ---1-3-0-
3 58()
mnr->
厶一經(jīng)濟電流密度,查表厶=5.5 o
(3)按熱穩(wěn)定截面選擇高壓電纜截面
=3 453 x
V4T25
93.4 二 21. 25
43. 306
A x 6 300
=3 453 A
/(3)仆神三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流,A；
18 -
?產(chǎn)品與應(yīng)用?大采高大采長綜采工作面供電設(shè)計研究
電纜芯線熱穩(wěn)定系數(shù)，查表取93.4O
(4)按允許電壓損失校驗高壓電纜截面
心X工巴x L”
10L/：
(/? + X x tan(p)
0. 59 x 34 x 1.9
10 x 62
x (0.412 +0. 075
x 0. 593)
=4.2%
2.4.2 C2高壓電纜截面選擇和校驗計算
(1)
長時負(fù)荷電流
,A； x X x 103
/n =------- — —
yju. x cos% x %”
0. 51 x 1 13() x 10'
x 3 300 x 0. 86 x 0. 93
=126 A
Kx—需用系數(shù)，取A\ =0.51
型號為MCPT-3.3 -95的高壓電纜長時載 流量為250 A,滿足要求。
(2)
按允許電壓損失校驗高壓電纜截面
抵x
△ 〃&amp;amp;%
10疋
(R + X x tan^p)
0. 51 x 1. 13 x 0. 9
10 X 3. 32
x (0.412
+ 0. 075 x 0. 593) =0. 17%
2.4.3 C3高壓電纜截面選擇和校驗計算
(1)
長時負(fù)荷電流
,K、x 工巴 x 103
/n 二-----------------
Au,. X cosv- x 17,,)
0. 6 x 700 x 10'
73 x 3 300 x 0. 86 x 0. 94
=96 A
K*—需用系數(shù)，取Kx =0.6
型號為MVFP-3.3 -70的高壓電纜長時載 流量為205 A,滿足要求。
(2)
按允許電壓損失校驗高壓電纜截面
心x工"x &amp;amp;
△久％
10t/；
(R + X x tan(p)
0. 6 x 700 x 0. 9
10 x 3. 32
x (0.412
+ 0. 075 x 0. 593)
3結(jié)束語
2301綜采工作面刮板輸送機和采煤機功率 較高，電機啟動時電流過大,對設(shè)備和電網(wǎng)都有沖 擊，存在很大安全隱患，采用3 300 V高壓供電， 對刮板輸送機采用組合高壓變頻器進行控制，一 方面減少啟動時對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，另一方面 可以實現(xiàn)電能節(jié)約。
技術(shù)關(guān)鍵是變頻器的功率單元需保持高可靠 性和高穩(wěn)定性，且變頻器的設(shè)計要符合電磁兼容性 要求，盡可能地減少電磁干擾變頻器專用變壓器的 設(shè)計同樣考慮抗干擾能力，在保持變頻器正常運轉(zhuǎn) 的情況下不對電網(wǎng)產(chǎn)生電磁干擾，刮板機電機設(shè)計 成變頻專用電機,絕緣等級更高，所有電纜采用抗 干擾屏蔽電纜，減少對其他電氣設(shè)備的影響。項目 實施后大大提高綜采工作面刮板輸送機的正常高 效運轉(zhuǎn)，為礦井安全生產(chǎn)提供裝備保障'卞。
動力中心投入運行后，減少設(shè)備列車長度，便 于現(xiàn)場檢查維護和標(biāo)準(zhǔn)化管理。新型供電結(jié)構(gòu)， 雙繞組變壓器,硬連接方式,減少變壓器和組合開 關(guān)電纜連接數(shù)量，減少故障點，提高供電系統(tǒng)運行 水平。從設(shè)備投運效果來看，動力中心和組合變 頻器運行可靠，對2301綜采工作面安全生產(chǎn)起到 很好的供電保障⑼。
參考文獻
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0. 24%
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