武建文

(陽(yáng)泉固莊煤礦,山西 陽(yáng)泉 045060)

如何有效實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的

武建文

(陽(yáng)泉固莊煤礦,山西 陽(yáng)泉 045060)

在當(dāng)前煤炭生產(chǎn)呈現(xiàn)采掘速度快,產(chǎn)量大,設(shè)備功率大,生產(chǎn)智能化的發(fā)展趨勢(shì)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(shè)計(jì)工作。實(shí)踐得出:科學(xué)有效的供電設(shè)計(jì),應(yīng)先設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)圖,并以原始資料為依據(jù),初選采掘設(shè)備;以實(shí)地測(cè)算為依據(jù),合理布置設(shè)備;以初步估算為依據(jù),合理分配負(fù)荷;以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算為依據(jù),合理布設(shè)電纜幾方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。研究結(jié)果可為供電安全提供強(qiáng)有力的保障。

供電系統(tǒng)圖;容量;電壓損耗;載流量

在進(jìn)行工作面供電設(shè)計(jì)時(shí),首先要收集原始資料,其次按照供電設(shè)計(jì)程序進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)。分兩種情況,一新建盤區(qū)或采區(qū)的供電設(shè)計(jì),需要從設(shè)計(jì)產(chǎn)量、工序組織等方面進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,然后進(jìn)行設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yàn)算法進(jìn)行設(shè)計(jì),即事先擬訂好供電系統(tǒng)圖然后進(jìn)行驗(yàn)算,本文僅針對(duì)這種情況進(jìn)行論述。設(shè)計(jì)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(jī)電設(shè)備布置圖;第三,選擇高壓配電裝置;第四,選擇低壓開關(guān)、起動(dòng)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(guān)和移變高饋保護(hù)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(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。

在實(shí)際采掘工作面供電設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)與工作面自然條件相差較遠(yuǎn),不能有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的情況,主要是:設(shè)備選型偏大或偏小,設(shè)備過負(fù)荷運(yùn)行或大馬拉小車的現(xiàn)象;變壓器負(fù)荷分配不合理,設(shè)備不起動(dòng),各種保護(hù)不能有效運(yùn)行或者靈敏度系數(shù)不能滿足要求等。要做出一份科學(xué)有效的供電設(shè)計(jì),擬定供電系統(tǒng)圖至關(guān)重要,主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面做起。

1 以原始資料為依據(jù),初選采掘設(shè)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(zhǎng)度、煤層厚度、原煤的運(yùn)輸方式及運(yùn)距,計(jì)算班產(chǎn)、日產(chǎn),依此進(jìn)行采掘機(jī)組及配套設(shè)備的選型,包括運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓泵、運(yùn)輸絞車等,對(duì)所有設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,做成負(fù)荷統(tǒng)計(jì)圖表,如表1所示。

表1 工作面負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表Table 1 Working load of working face

1.2初選設(shè)備

在設(shè)備選型時(shí),首先,考慮采掘機(jī)組的生產(chǎn)能力,這是保證設(shè)計(jì)成功的關(guān)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(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)距,按設(shè)備的最小運(yùn)距設(shè)計(jì)為宜,同時(shí),要與機(jī)組的采煤量相匹配;最后,考慮所選設(shè)備電壓的一致性。

2 以實(shí)地測(cè)算為依據(jù),合理布置設(shè)備

2.1確定配電點(diǎn)位置

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

2.2確定運(yùn)輸機(jī)位置

確定運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭安裝的位置,要求安裝機(jī)頭的巷道頂板要堅(jiān)硬,無(wú)活石,底板平整,周圍無(wú)淋水,還要考慮輸送機(jī)的運(yùn)距。材料運(yùn)輸方面,要確定運(yùn)輸絞車的位置及如何保證運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.3確定電纜敷設(shè)的線路及布置

在實(shí)地測(cè)算過程中,要進(jìn)行設(shè)備選型和布置的更正,對(duì)不能滿足實(shí)際需要的要進(jìn)行校正,尤其是采用絞車運(yùn)輸時(shí),一定要籌劃好哪些地段采用遞進(jìn)式運(yùn)輸,哪些地段采用對(duì)拉式運(yùn)輸。在確定了電纜敷設(shè)線路后,要初步估算是否能夠滿足供電有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)要求。

2.4確定設(shè)備布置圖

根據(jù)實(shí)測(cè)情況,確定設(shè)備型號(hào)及位置,畫出設(shè)備布置草圖。實(shí)地測(cè)量的有關(guān)數(shù)據(jù)要進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì),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(fù)荷

3.1計(jì)算所帶負(fù)荷

(1)

式中:Kx為需用系數(shù);∑Pe為參加計(jì)算的用電設(shè)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(guān)時(shí),要能滿足最大負(fù)荷電流要求,只有這樣,才能在整定開關(guān)的過載電流時(shí),達(dá)到要求。

3.3變壓器負(fù)荷分配

3.3.1變壓器的總負(fù)荷與容量

當(dāng)變壓器的負(fù)荷越大,變壓器自身的電壓損耗就越大,供電距離就會(huì)縮短。一般以所帶負(fù)荷不超過變壓器的80%為宜,當(dāng)然,如果太小也不科學(xué),會(huì)造成無(wú)謂的設(shè)備成本提高和電能的浪費(fèi)。

3.3.2負(fù)荷運(yùn)行的統(tǒng)一性

一般供采掘工作面的電源要與運(yùn)輸線路電源分開,回風(fēng)電源要與進(jìn)風(fēng)電源分開。同時(shí),也是為了在設(shè)計(jì)風(fēng)電閉鎖時(shí),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(yuǎn)供電距離,要保證所有設(shè)備都能有效供電。

3.3.4負(fù)荷的性質(zhì)

要考慮負(fù)荷的性質(zhì),對(duì)不經(jīng)常使用的負(fù)荷或與其他工序有相互制約性的負(fù)荷,可以并入相關(guān)的供電電源,交替使用電源(在設(shè)計(jì)中要注明)。

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

圖1 集中皮帶巷設(shè)備運(yùn)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(hào)、通訊以及瓦斯分站等負(fù)荷的電源,確保可靠監(jiān)測(cè),通訊暢通。

4 以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算為依據(jù),合理布設(shè)電纜

4.1電纜型號(hào)的確定

確定電纜型號(hào)時(shí),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(biāo)準(zhǔn)。移動(dòng)變電站高壓電源電纜多采用MYPTJ型橡套塑料軟電纜,機(jī)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(zhǎng)度的確定

電纜長(zhǎng)度的確定是各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能否達(dá)到要求的關(guān)鍵,這也是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)和收集的。電纜敷設(shè)線路不同,電纜的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度就不同,不能僅憑圖紙來計(jì)算,這會(huì)有較大誤差。按照實(shí)測(cè)距離確定電纜線路長(zhǎng)度后,再按照線路長(zhǎng)度的110 %確定設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,高壓電纜按照實(shí)測(cè)線路的105 %確定。

另外,在實(shí)際安裝過程中,如果電纜使用舊電纜,長(zhǎng)度不一定正好是設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度,截取電纜又會(huì)造成電纜的浪費(fèi),大多采用富余電纜打回頭懸掛處理,這會(huì)造成設(shè)備起動(dòng)時(shí),電壓降增大,起動(dòng)困難。因此,原則上不應(yīng)在線路上增加較長(zhǎng)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(shí),要以電纜的長(zhǎng)期允許負(fù)荷電流來確定,而以往的按機(jī)械強(qiáng)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(shè)備的供電電纜標(biāo)準(zhǔn)。因此,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮電纜的長(zhǎng)時(shí)允許電流能否滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的需要。礦用橡套電纜長(zhǎng)期允許負(fù)荷電流表,如表3所示。

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

初步計(jì)算時(shí),首先要考慮干線電纜的載流量以及電纜的截面與設(shè)備是否匹配。其次,要進(jìn)行電壓降和最大功率設(shè)備起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電壓的校驗(yàn)要求。當(dāng)所有電纜選擇完畢后,擬定出供電系統(tǒng)草圖,然后進(jìn)行電纜線路電壓降驗(yàn)算、短路電流計(jì)算、高低壓開關(guān)整定、靈敏度系統(tǒng)計(jì)算以及經(jīng)濟(jì)部分計(jì)算,如在驗(yàn)算過程中,出現(xiàn)不能滿足要求時(shí),要進(jìn)行供電設(shè)計(jì)的調(diào)整,直到各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合要求后,繪制供電系統(tǒng)圖,形成供電設(shè)計(jì)報(bào)告,完成設(shè)計(jì)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(dāng)電壓降超過規(guī)定要求時(shí),可采用增大電纜截面的方法進(jìn)行調(diào)整。

4.4.2滿足靈敏度系數(shù)的調(diào)整方法

當(dāng)靈敏度系統(tǒng)不能滿足要求時(shí),可采用在適當(dāng)位置增加過路開關(guān)的方法進(jìn)行調(diào)整。

4.4.3系統(tǒng)電壓的調(diào)整

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

5 結(jié)束語(yǔ)

采掘工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是井下供電安全的重要基礎(chǔ),也是科學(xué)合理供電的依據(jù)。只有緊密結(jié)合實(shí)際,經(jīng)過實(shí)地測(cè)算,合理籌劃,綜合考慮,嚴(yán)密細(xì)致的搞好每一步設(shè)計(jì),收集整理好相關(guān)數(shù)據(jù),再根據(jù)收集計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù),擬定出一份高質(zhì)量的供電系統(tǒng)圖,才能設(shè)計(jì)出一個(gè)切合實(shí)際的供電系統(tǒng),指導(dǎo)好新工作面的供電安裝工作,為我們的供電安全提供強(qiáng)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(xué)本科,工程師,從事機(jī)電技術(shù)管理工作。

TD611

A

(編輯:武曉平)