韓萍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2104-5042-0156

摘? 要：地面排矸帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)中較大的電力負(fù)荷，負(fù)荷級(jí)別較高。為實(shí)現(xiàn)安全可靠供電，兼顧節(jié)能要求，電氣設(shè)計(jì)中需要合理確定供配電系統(tǒng)形式、配電室的選址及平面布置等，使設(shè)備運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，并做好防雷和接地等安全措施。現(xiàn)以一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例為參考，探討地面排矸帶式輸送機(jī)的電氣設(shè)計(jì)思路和采取的有效措施。

關(guān)鍵詞：排矸帶式輸送機(jī)? 配電系統(tǒng)? 電氣節(jié)能? 配電室平面布置

中圖分類號(hào)：TD612? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）03（b）-0039-04

Case Analysis on Electrical Design of Dumping Belt Conveyor in Surface Mine

HAN Ping

（Huaibei Industrial Architectural Design Institute Co.， Ltd.， Huaibei， Anhui Province， 235000 China）

Abstract： Drive motors of dumping belt conveyor is major electric load in surface production system of coal mine， being in upper grade of load classification. For optimizing design scheme， it is necessary to collect the appropriate power supply and distribution system， the location and layout plan of substation and security protection measures， keeping system running in a condition of safety， reliability， economy and energy saving. Taking a design example as a reference， this paper discusses the electrical design ideas and effective measures of dumping belt conveyor in surface mine.

Key Words： Dumping belt conveyor; Power distribution system; Electrical energy saving; Layout of power distribution room

地面排矸帶式輸送機(jī)作為煤礦排矸系統(tǒng)的“最后一公里”，其安全可靠的運(yùn)行有著重要的意義?，F(xiàn)以某煤礦地面排矸帶式輸送機(jī)的電氣工程設(shè)計(jì)為例，探討設(shè)計(jì)過(guò)程中為實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的可靠供電、保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行所采取的方法和措施。

1? 供電電源

1.1 電壓等級(jí)

該工程帶式輸送機(jī)總長(zhǎng)約700 m，經(jīng)機(jī)制專業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)備選型計(jì)算后確定設(shè)2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每臺(tái)功率均為160 kW[1]。從電氣節(jié)能的角度考慮，電動(dòng)機(jī)功率范圍在200～350 kW之間，選擇交流660 V較為節(jié)能。確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電電壓等級(jí)為交流660 V。

1.2 負(fù)荷級(jí)別

根據(jù)《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50070-2020）中礦山電力負(fù)荷分級(jí)的相關(guān)規(guī)定，該工程電氣設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷，由兩回線路供電[2]。輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)靠近輸送機(jī)機(jī)頭，離機(jī)尾的井口房配電室較遠(yuǎn)，因此設(shè)計(jì)選擇進(jìn)線電源6 kV高壓引入，取自距離驅(qū)動(dòng)電機(jī)位置更近的地面35 kV變電所內(nèi)6 kV側(cè)不同母線段。

2? 配電系統(tǒng)

2.1 高壓配電系統(tǒng)

2.1.1 選擇變壓器容量

表1列出了該輸送機(jī)的各用電負(fù)荷情況，其中2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為主要的長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行負(fù)荷。取保證最大負(fù)荷同時(shí)運(yùn)行的極端情況，每臺(tái)變壓器的容量保證所有二級(jí)負(fù)荷的用電并且運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)載率狀態(tài)，經(jīng)負(fù)荷計(jì)算，選擇2臺(tái)變壓器容量均為630 kVA，一用一備[3]。

2.1.2 確定高壓配電方案

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50215-2015）規(guī)定，礦井地面6 kV配電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠。作為地面高壓配電系統(tǒng)6 kV電壓的第2級(jí)配電，該系統(tǒng)在保證可靠供電的情況下采用最簡(jiǎn)配電方案：雙進(jìn)線、單母線、單PT。即雙進(jìn)線為一用一備，進(jìn)線斷路器閉鎖，省去聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，母線不分段，單臺(tái)PT提供電壓測(cè)量和保護(hù)。

2.1.3 繪制高壓配電系統(tǒng)圖

根據(jù)方案，設(shè)置5臺(tái)高壓配電柜：2臺(tái)進(jìn)線柜、1臺(tái)PT柜、2臺(tái)饋出柜，圖1為高壓配電系統(tǒng)圖（一次）。

2.1.4 高壓配電柜要求

除高壓配電柜的一般要求外，還應(yīng)注意：未設(shè)聯(lián)絡(luò)柜，故兩臺(tái)進(jìn)線柜要設(shè)電氣合閘閉鎖;為保證操作電源的可靠供電，另設(shè)置1臺(tái)壁掛式直流屏，以提供操作小母線直流220 V電源;進(jìn)線柜內(nèi)微機(jī)綜合保護(hù)裝置選用線路保護(hù)型，饋出柜內(nèi)則選用變壓器保護(hù)型;對(duì)于6～35 kV中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，為保護(hù)電壓互感器，消除諧振，PT柜中還應(yīng)設(shè)置消諧器。

2.2 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)見(jiàn)圖2。共設(shè)6臺(tái)低壓配電柜。兩臺(tái)變壓器為一用一備，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，也是省去聯(lián)絡(luò)柜，即兩臺(tái)進(jìn)線柜中的斷路器實(shí)現(xiàn)合閘閉鎖。設(shè)置控制變壓器的目的是向接觸器控制回路、PLC柜等提供控制電源。要求所有饋出回路均安裝合閘指示燈，均設(shè)漏電跳閘功能。低壓柜面板上設(shè)各電機(jī)回路的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（集控/就地/零位）及啟?？刂瓢粹o，以方便控制轉(zhuǎn)換。

地面660 V配電系統(tǒng)常采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式，通過(guò)調(diào)整接地電阻值，限制電弧接地過(guò)電壓的同時(shí)，兼顧繼電保護(hù)裝置的選擇性。向輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的回路設(shè)置軟起動(dòng)裝置以保證起動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)，額定運(yùn)行時(shí)用接觸器將軟起動(dòng)裝置短接即可。因?yàn)榇颂庍\(yùn)矸量較為穩(wěn)定，未設(shè)置變頻調(diào)速裝置。

2.3 電氣節(jié)能措施

電氣節(jié)能是變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要方面。此例中主要從以下4個(gè)方面考慮。

2.3.1 提高電能質(zhì)量

為減少諧波源和諧波量，首先將變壓器選為D/Y接線方式，其次考慮到該輸送機(jī)運(yùn)量較穩(wěn)定，可能長(zhǎng)期運(yùn)行在工頻電源狀態(tài)，調(diào)速要求不高，故未設(shè)變頻裝置起動(dòng)。選用SCB12型低損耗節(jié)能干式變壓器，減少變壓器的電壓降，提高功率因數(shù)。

2.3.2 配電系統(tǒng)節(jié)電設(shè)計(jì)

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取了有效的節(jié)能措施。例如：高壓深入負(fù)荷中心，縮短低壓供電半徑，減少線路損耗;采用660 V供電系統(tǒng)相較普遍采用的380 V系統(tǒng)具有輸電能力強(qiáng)、電能損耗低的優(yōu)點(diǎn);合理選擇變壓器容量和電纜截面，兼顧節(jié)約金屬材料和降低電能損耗的節(jié)能需要[4]。

2.3.3 照明節(jié)能

各燈具均選用高效節(jié)能型，排矸走廊沿線各燈具選用防爆型，除安裝在機(jī)頭、機(jī)尾、驅(qū)動(dòng)裝置及輸送機(jī)搭接等處外，其余沿走廊每100 m安裝1盞。

2.3.4 計(jì)量管理

在高壓饋出柜及低壓進(jìn)線柜均設(shè)置計(jì)量電能表并遠(yuǎn)傳，納入煤礦能效管理系統(tǒng)。

3? 配電室選址及平面布置

3.1 選址

配電室選址時(shí)首先避開(kāi)多塵、潮濕、振動(dòng)、火災(zāi)危險(xiǎn)等環(huán)境場(chǎng)所。現(xiàn)場(chǎng)考察后將配電室布置在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)附近，使高壓深入負(fù)荷中心，進(jìn)出線便利，而且節(jié)能、供電質(zhì)量高[5]。

3.2 平面布置

配電室內(nèi)設(shè)置5臺(tái)高壓配電柜、2臺(tái)變壓器和6臺(tái)低壓配電柜。隨著自動(dòng)化程度的提高，輸送機(jī)的集控裝置集中度更高，現(xiàn)場(chǎng)只需設(shè)置1臺(tái)PLC集控柜，省去了就地操作的人工控制臺(tái)，控制信號(hào)上傳至排矸系統(tǒng)的總控裝置[6]。因此為節(jié)約土地，不再單設(shè)控制室，將輸送機(jī)的集控PLC柜也安裝在此配電室內(nèi)。經(jīng)過(guò)方案比較，確定配電室的平面布置，如圖3。

高、低壓配電柜雙排面對(duì)面布置，干式變壓器的金屬防護(hù)外殼選用IP3X等級(jí)，可以與低壓配電柜貼鄰布置。各柜后維護(hù)通道均設(shè)為1.2 m，柜側(cè)通道不小于1.2 m，柜前操作通道為2.4 m，各通道距離均符合安全凈距要求。在操作通道兩側(cè)設(shè)置外開(kāi)門，符合疏散要求，寬門可用于進(jìn)出及日常維護(hù)設(shè)備使用，窄門用于人員出入。高、低壓配電柜后設(shè)電纜溝，配電室內(nèi)電纜沿電纜溝敷設(shè)。溝寬0.6 m，與各柜柜底的基礎(chǔ)溝相連通，用于電纜從柜內(nèi)引出。兩側(cè)盡頭應(yīng)預(yù)埋鍍鋅鋼管引出室外，用于穿設(shè)進(jìn)出配電室的電纜。預(yù)埋管口略向室外找坡，做好防水措施。電纜溝內(nèi)高、低壓電纜應(yīng)安裝在不同層的電纜支架上。

4? 防雷與接地

4.1 防雷

因配電室所處地域開(kāi)闊，建筑物較少，提高系數(shù)后設(shè)置第三類防雷。接閃器采用避雷帶，敷設(shè)于屋頂突出的屋檐及屋脊上。接閃器與各引下線可靠焊接。

輸送機(jī)走廊則利用金屬結(jié)構(gòu)做接閃器，將各金屬結(jié)構(gòu)連成一個(gè)電氣通路，并與基礎(chǔ)及接地裝置可靠連接。

4.2 接地

采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，保護(hù)接地和防雷接地合并，實(shí)測(cè)接地電阻不得大于1Ω。配電室的接地裝置利用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)樁及底板內(nèi)主鋼筋做接地體并將引下線與接地體鋼筋可靠焊連。接地連接線采用40×4熱鍍鋅扁鋼在基礎(chǔ)底板處環(huán)行敷設(shè)（圈梁內(nèi)可利用鋼筋通長(zhǎng)焊接），與所有經(jīng)過(guò)的柱內(nèi)主鋼筋焊接。接地裝置圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。輸送機(jī)走廊沿途各支柱利用基礎(chǔ)鋼筋做接地，土建施工時(shí)，每根鋼柱均用不小于φ10的鋼筋或圓鋼將基礎(chǔ)鋼筋和地腳螺栓可靠焊接;沿途每100 m做一次重復(fù)接地。該系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)，包括各電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬管道及結(jié)構(gòu)、所有進(jìn)出建筑物的預(yù)埋鋼管等。具體做法參見(jiàn)圖集《接地裝置安裝》（14D504）和《等電位聯(lián)結(jié)安裝》（15D502）。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上，地面排矸帶式輸送機(jī)作為大功率電力負(fù)荷，根據(jù)電機(jī)功率選用660 V或1140 V配電系統(tǒng)，高壓6 kV或10 kV深入負(fù)荷中心，并合理選擇電氣設(shè)備和材料，供電系統(tǒng)更可靠、更節(jié)能。

參考文獻(xiàn)

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