如何有效實現(xiàn)供電系統(tǒng)設計目的

武建文

(陽泉固莊煤礦,山西 陽泉 045060)

如何有效實現(xiàn)供電系統(tǒng)設計目的

武建文

(陽泉固莊煤礦,山西 陽泉 045060)

在當前煤炭生產(chǎn)呈現(xiàn)采掘速度快,產(chǎn)量大,設備功率大,生產(chǎn)智能化的發(fā)展趨勢下,采掘工作面的回收、搬家、備采工作面安裝的頻次也在不斷加大,而每一次采掘工作面的搬家,備采工作面的安裝前,必須要做好供電系統(tǒng)的設計工作。實踐得出:科學有效的供電設計,應先設計供電系統(tǒng)圖,并以原始資料為依據(jù),初選采掘設備;以實地測算為依據(jù),合理布置設備;以初步估算為依據(jù),合理分配負荷;以經(jīng)驗計算為依據(jù),合理布設電纜幾方面進行綜合設計。研究結(jié)果可為供電安全提供強有力的保障。

供電系統(tǒng)圖;容量;電壓損耗;載流量

在進行工作面供電設計時,首先要收集原始資料,其次按照供電設計程序進行驗算設計。分兩種情況,一新建盤區(qū)或采區(qū)的供電設計,需要從設計產(chǎn)量、工序組織等方面進行詳細計算,然后進行設備選型、系統(tǒng)設計等;二在本采區(qū)或本盤區(qū)內(nèi)安裝備采工作面,原始資料基本相似,一般采用驗算法進行設計,即事先擬訂好供電系統(tǒng)圖然后進行驗算,本文僅針對這種情況進行論述。設計步驟包括:第一,工作面原始資料的總結(jié)及供電要求;第二,選擇變壓器,畫出機電設備布置圖;第三,選擇高壓配電裝置;第四,選擇低壓開關、起動器;第五,選擇低壓電纜;第六,擬訂供電系統(tǒng)圖;第七,低壓開關和移變高饋保護裝置整定;第八,繪制供電系統(tǒng)圖。由此可見,擬訂供電系統(tǒng)圖成為設計能否成功的關鍵。

在實際采掘工作面供電設計過程中,經(jīng)常出現(xiàn)設計與工作面自然條件相差較遠,不能有效實現(xiàn)設計意圖的情況,主要是:設備選型偏大或偏小,設備過負荷運行或大馬拉小車的現(xiàn)象;變壓器負荷分配不合理,設備不起動,各種保護不能有效運行或者靈敏度系數(shù)不能滿足要求等。要做出一份科學有效的供電設計,擬定供電系統(tǒng)圖至關重要,主要應從以下幾個方面做起。

1 以原始資料為依據(jù),初選采掘設備

1.1資料收集

根據(jù)原始資料中所要求的產(chǎn)量、生產(chǎn)組織形式、地質(zhì)資料情況,包括工作面的長度、煤層厚度、原煤的運輸方式及運距,計算班產(chǎn)、日產(chǎn),依此進行采掘機組及配套設備的選型,包括運輸機、轉(zhuǎn)載機、液壓泵、運輸絞車等,對所有設備的技術數(shù)據(jù)進行收集,做成負荷統(tǒng)計圖表,如表1所示。

表1 工作面負荷統(tǒng)計表Table 1 Working load of working face

1.2初選設備

在設備選型時,首先,考慮采掘機組的生產(chǎn)能力,這是保證設計成功的關鍵,既不能出現(xiàn)能力不足的情況,也不能出現(xiàn)能力過剩;其次,考慮運輸設備的運距,按設備的最小運距設計為宜,同時,要與機組的采煤量相匹配;最后,考慮所選設備電壓的一致性。

2 以實地測算為依據(jù),合理布置設備

2.1確定配電點位置

確定配電點的具體位置,一般參照本采區(qū)內(nèi)上一個工作面配電點的位置即可。

2.2確定運輸機位置

確定運輸機機頭安裝的位置,要求安裝機頭的巷道頂板要堅硬,無活石,底板平整,周圍無淋水,還要考慮輸送機的運距。材料運輸方面,要確定運輸絞車的位置及如何保證運輸系統(tǒng)的正常運行。

2.3確定電纜敷設的線路及布置

在實地測算過程中,要進行設備選型和布置的更正,對不能滿足實際需要的要進行校正,尤其是采用絞車運輸時,一定要籌劃好哪些地段采用遞進式運輸,哪些地段采用對拉式運輸。在確定了電纜敷設線路后,要初步估算是否能夠滿足供電有關技術數(shù)據(jù)要求。

2.4確定設備布置圖

根據(jù)實測情況,確定設備型號及位置,畫出設備布置草圖。實地測量的有關數(shù)據(jù)要進行收集統(tǒng)計,作為供電系統(tǒng)圖擬定的重要參考數(shù)據(jù)。

3 以初步估算為依據(jù),合理分配負荷

3.1計算所帶負荷

(1)

式中:Kx為需用系數(shù);∑Pe為參加計算的用電設備額定功率之和,kW;cosφ為功率因數(shù)。

3.2初選變壓器

SB>Se.

(2)

式中:SB為所選變壓器最小容量,kVA。

在選擇變壓器的低壓側(cè)開關時,要能滿足最大負荷電流要求,只有這樣,才能在整定開關的過載電流時,達到要求。

3.3變壓器負荷分配

3.3.1變壓器的總負荷與容量

當變壓器的負荷越大,變壓器自身的電壓損耗就越大,供電距離就會縮短。一般以所帶負荷不超過變壓器的80%為宜,當然,如果太小也不科學,會造成無謂的設備成本提高和電能的浪費。

3.3.2負荷運行的統(tǒng)一性

一般供采掘工作面的電源要與運輸線路電源分開,回風電源要與進風電源分開。同時,也是為了在設計風電閉鎖時,能夠比較容易的限定閉鎖范圍。

3.3.3變壓器供電的范圍

要考慮變壓器供電能夠輻射的范圍,即最遠供電距離,要保證所有設備都能有效供電。

3.3.4負荷的性質(zhì)

要考慮負荷的性質(zhì),對不經(jīng)常使用的負荷或與其他工序有相互制約性的負荷,可以并入相關的供電電源,交替使用電源(在設計中要注明)。

例如,某工作面集中皮帶運輸巷,在皮帶輸送機出現(xiàn)故障時,需要更換設備部件(電動機、減速器、滾筒等),機頭位置在煤倉處,更換部件運輸需要從材料巷運輸。在更換部件時,皮帶運輸機線路確定處于停運狀態(tài),因此,更換設備運輸線路的電源就可與皮帶運輸機線路的電源交替使用。這樣考慮是因為更換設備部件的運輸線路一般處于停運狀態(tài),若再增加一個變壓器為其供電,則造成電能和設備的浪費。集中皮帶巷設備運輸示意圖,見圖1。

圖1 集中皮帶巷設備運輸示意圖Fig.1 Equipment transportation in centralized belt lane

3.3.5其它重要電源

要考慮照明、信號、通訊以及瓦斯分站等負荷的電源,確?？煽勘O(jiān)測,通訊暢通。

4 以經(jīng)驗計算為依據(jù),合理布設電纜

4.1電纜型號的確定

確定電纜型號時,低壓電纜一般采用礦用阻燃屏蔽橡套軟電纜,并符合MT-818標準。移動變電站高壓電源電纜多采用MYPTJ型橡套塑料軟電纜,機組電纜一般采用七芯或八芯阻燃屏蔽橡套軟電纜。

4.2電纜長度的確定

電纜長度的確定是各項技術指標能否達到要求的關鍵,這也是現(xiàn)場實測時需要重點設計和收集的。電纜敷設線路不同,電纜的設計長度就不同,不能僅憑圖紙來計算,這會有較大誤差。按照實測距離確定電纜線路長度后,再按照線路長度的110 %確定設計長度,高壓電纜按照實測線路的105 %確定。

另外,在實際安裝過程中,如果電纜使用舊電纜,長度不一定正好是設計的長度,截取電纜又會造成電纜的浪費,大多采用富余電纜打回頭懸掛處理,這會造成設備起動時,電壓降增大,起動困難。因此,原則上不應在線路上增加較長的富余電纜。

4.3電纜截面的確定

電纜截面選用參照表,如表2所示。

表2 電纜截面選用參照表Table 2 Reference table for cable cross-section

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展,大功率、高電壓已經(jīng)成為主要考慮的因素,因此,初選截面時,要以電纜的長期允許負荷電流來確定,而以往的按機械強度來確定是存在較大出入的。

而根據(jù)載流量要求,很明顯可以看出,以上僅為小功率采掘設備的供電電纜標準。因此,在設計時,應考慮電纜的長時允許電流能否滿足設備運轉(zhuǎn)時的需要。礦用橡套電纜長期允許負荷電流表,如表3所示。

表3 礦用橡套電纜長期允許負荷電流表Table 3 Amperemeter for permissible load of rubber sheath flexible cable in coal mining

初步計算時,首先要考慮干線電纜的載流量以及電纜的截面與設備是否匹配。其次,要進行電壓降和最大功率設備起動時起動電壓的校驗要求。當所有電纜選擇完畢后,擬定出供電系統(tǒng)草圖,然后進行電纜線路電壓降驗算、短路電流計算、高低壓開關整定、靈敏度系統(tǒng)計算以及經(jīng)濟部分計算,如在驗算過程中,出現(xiàn)不能滿足要求時,要進行供電設計的調(diào)整,直到各項數(shù)據(jù)符合要求后,繪制供電系統(tǒng)圖,形成供電設計報告,完成設計工作。

4.4供電系統(tǒng)的調(diào)整

4.4.1滿足電壓降的調(diào)整方法

當電壓降超過規(guī)定要求時,可采用增大電纜截面的方法進行調(diào)整。

4.4.2滿足靈敏度系數(shù)的調(diào)整方法

當靈敏度系統(tǒng)不能滿足要求時,可采用在適當位置增加過路開關的方法進行調(diào)整。

4.4.3系統(tǒng)電壓的調(diào)整

當需要增加或降低變壓器所帶系統(tǒng)的電壓時,可通過調(diào)整變壓器抽頭的方法進行5%的調(diào)整。

5 結(jié)束語

采掘工作面供電系統(tǒng)的設計是井下供電安全的重要基礎,也是科學合理供電的依據(jù)。只有緊密結(jié)合實際,經(jīng)過實地測算,合理籌劃,綜合考慮,嚴密細致的搞好每一步設計,收集整理好相關數(shù)據(jù),再根據(jù)收集計算的相關數(shù)據(jù),擬定出一份高質(zhì)量的供電系統(tǒng)圖,才能設計出一個切合實際的供電系統(tǒng),指導好新工作面的供電安裝工作,為我們的供電安全提供強有力的保障。

HowtoEffectivelyDesignPowerSupplySystem

WUJianwen
(GuzhuangMine,Yangquan045060,China)

Modern coal production shows a trend of fast driving, large yield, high facility power, and intelligent production. The frequency of recovery, moving, and installation of working faces increases continuously. It is necessary to design thoroughly the power supply system before the moving of driving face and installation of new working face. The study shows that, firstly, we should draw the diagram of the power supply system and use original data to select equipment in order to realize a scientific and effective power supply design; then, we could arrange equipment based on the field measuring and calculating; thirdly, we could allot working load on the preliminary estimates; and finally, an integrated design could be realized on the experience calculation and reasonable layout of cables. The results could provide a guarantee for the security of the power supply system.

power supply system diagram; capacity; voltage loss; ampacity

1672-5050(2017)03-0053-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.06.015

2016-10-24

武建文(1971-),男,山西武鄉(xiāng)人,大學本科,工程師,從事機電技術管理工作。

TD611

A

(編輯:武曉平)