隔爆型移動變壓器的選型及電纜的校驗

宋志剛

（山西寧武大運華盛老窯溝煤業有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

礦用隔爆型干式變壓器是井下重要的電力組成系統之一，由于長期在條件惡劣、濕度大、有毒有害氣體的環境中運行，安裝空間有限、電壓變動大，對于設備的選型有極高的要求[1-3]。如何準確選擇安全有效的隔爆型干式變壓器對維護礦井電力系統至關重要。

1 50106 綜采放頂煤工作面供電概述

1.1 綜采工作面用電負荷

老窯溝煤礦50106 綜放工作面位于礦井5 采區，井下標高+1 174～+1 290 m。工作面供電來自地面副井10 kV 配電室，經副斜井，通過井下中央變電所4號PBG-300/10 高開控制工作面供電。該工作面的主要用電設備包括采煤機、刮板輸送機、乳泵站、轉載機等，總負荷達到3 147 kW，具體規格及負荷計算見表1。

表1 50106 綜采工作面變壓器組所供負荷

1.2 變壓器的選擇

由于井下電壓穩定性較差，需要經常對高壓開關進行分閘/合閘的操作，在進行分/合閘的瞬間將對供電控制系統產生沖擊，容易造成電磁飽和并使電流急劇增加。據此將選用2 臺礦用隔爆型移動變壓器，型號分別為KBSGZY-2000/10 型10/1.14 kV 一臺（移動變壓器1 號），KBSGZY-2500/10 型10/1.14 kV 一臺（移動變壓器2 號）。KBSGZY 型隔爆型移動變壓器自帶過載、短路、欠壓、異常提醒等保護措施，主要由高（低）壓側開關、干式變壓器、組合控制器組成，隔爆外殼內裝有動力線和保護單元，其保護動作的執行由高壓側開關完成，具有裝機容量大、結構緊湊體積小、安全性能高的優點，結構示意圖見圖1。

圖1 KBSGZY 隔爆型移動變壓器

供電系統經MYPTJ-6/10，3×95 mm2高壓電纜沿運輸順槽到工作面變電列車處2 臺移動變壓器進行井下供電。其中，移動變壓器（1 號）為工作面采煤機、后刮板輸送機、小水泵、2 號乳化液泵、1 號噴霧泵供配電，移動變壓器（2 號）為工作面轉載機、前刮板輸送機、破碎機、1 號乳化液泵、2 號噴霧泵集中供配電。

2 50106 回采工作面移動變壓器電纜驗證

本礦井下電纜采用四回，其中兩回電纜從主井地面10 kV 配電室沿主斜井敷設至主井井底變電所，電纜的穩定直接關系到井下供電系統的優劣。50106 綜采工作面移動變電站所有供電高壓電纜統計見下頁表2。

表2 50106 綜采工作面移動變電站供電高壓電纜統計表

50106 回采工作面移動變壓器（1 號）電纜引副井底中央變電所9 號高壓開關，電纜型號為MYPTJ-6/10- 3×95 mm2礦用移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜，長度為1 200 m；移動變壓器（2 號）電纜引自50106 回采工作面移動變壓器（1 號）高壓側，電纜型號為MYPTJ-6/10- 3×50 mm2礦用移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜，長度為15 m。其中，由于1 號電纜長度較長，還需計算電纜斷路時熱穩定要求的最小截面。

1）長時負荷電流校驗電纜截面：

式中：Im為電纜線路最大負荷電流，A；P 為電纜線路所帶最大負荷，1 號變壓器取1 899 kW、2 號變壓器取1 248 kW；Ue為電纜線路額定電壓，取10 kV；cosα 為電纜線路最大負荷功率因數，取0.7；

經計算，MYPTJ-6/10-3×95mm2線路載流量為156.7 A，小于額定255A；MYPTJ-6/10-3×50mm2線路載流量為105.6A，小于額定流量205A，該電纜滿足使用要求。

2）經濟電流密度校驗電纜截面：

式中：A 為電纜截面，mm2；N 為不考慮電纜損壞時，同時工作電纜的根數，取1；J 為經濟電流密度，A/mm2，年最大負荷利用小時為3 000～5 000 h，J 取2.25。經計算，MYPTJ-6/10- 3×95 mm2線路A1=69.6 mm2，A2=46.9 mm2，該電纜滿足使用要求。

3）按電纜短路時熱穩定校驗1 號電纜截面：

式中：Amin為電纜短路時熱穩定要求的最小截面，mm2；Ik為供電系統在最大運行方式時，三相最大穩態短路電流，A；tf為短路電流作用的假想時間，取0.25s；C 為熱穩定系數，取100。經計算，電纜短路時熱穩定要求的最小截面Amin=56 mm2，小于95 mm2，滿足使用要求。

3 移動變壓器的維護及接地保護

移動變電站在井下長期工作，所處環境惡劣，需要保持防爆外殼完整無損。如果發現外殼有裂紋、開焊和變形的情況需要及時修理，避免失爆。另外，如防爆開關隔爆殼內外嚴重脫漆、母線盒有銹皮脫落且外殼有明顯的銹蝕，機械閉鎖裝置損壞等情況均有失爆的可能，需要及時檢查處理。在接地保護方面，工作面局部接地級必須采用直徑≥35 mm、長度≥1.5 m 的鍍鋅鋼管連接后，垂直打入底板。接地直線需用界面≥50 mm2的銅軟線連接，保持平衡禁止串聯。

4 工業性運行概況

50106 綜采工作面運輸順槽設備供電的變壓器、開關及電纜，經校驗符合要求。隨即按原先計劃分別以1 140 V 電源向采煤機、刮板運輸機、破碎機、乳化泵站、噴霧泵、轉載機等設備供電。由井下中央變電所4 號PBG-300/10 高開控制工作面2 臺礦用隔爆型移動變壓器，在各掘進工作面均設置了風電瓦斯閉鎖開關，以實現風電、瓦斯閉鎖。KBSGZY 系列移動變壓器乃至整個供電系統至今沒有出現任何故障，運行情況良好，基本滿足礦井安全生產作業。

5 結語

老窯溝煤礦根據實際情況經過供電系統的優化改進，線路調整，最終對兩臺設備的負荷能力進行了成功的校驗，滿足工作面設備總負荷3 147 kW 的要求。其所配套的礦用移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜的長度、截面等也達到安全標準，為機電設備在煤礦井下安全運行提供了可靠保障，實現了先進的技術指標和較好的經濟指標的統一。