宋志剛

（山西寧武大運(yùn)華盛老窯溝煤業(yè)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(tǒng)之一，由于長期在條件惡劣、濕度大、有毒有害氣體的環(huán)境中運(yùn)行，安裝空間有限、電壓變動(dòng)大，對(duì)于設(shè)備的選型有極高的要求[1-3]。如何準(zhǔn)確選擇安全有效的隔爆型干式變壓器對(duì)維護(hù)礦井電力系統(tǒng)至關(guān)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(fù)荷

老窯溝煤礦50106 綜放工作面位于礦井5 采區(qū)，井下標(biāo)高+1 174～+1 290 m。工作面供電來自地面副井10 kV 配電室，經(jīng)副斜井，通過井下中央變電所4號(hào)PBG-300/10 高開控制工作面供電。該工作面的主要用電設(shè)備包括采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、乳泵站、轉(zhuǎn)載機(jī)等，總負(fù)荷達(dá)到3 147 kW，具體規(guī)格及負(fù)荷計(jì)算見表1。

表1 50106 綜采工作面變壓器組所供負(fù)荷

1.2 變壓器的選擇

由于井下電壓穩(wěn)定性較差，需要經(jīng)常對(duì)高壓開關(guān)進(jìn)行分閘/合閘的操作，在進(jìn)行分/合閘的瞬間將對(duì)供電控制系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，容易造成電磁飽和并使電流急劇增加。據(jù)此將選用2 臺(tái)礦用隔爆型移動(dòng)變壓器，型號(hào)分別為KBSGZY-2000/10 型10/1.14 kV 一臺(tái)（移動(dòng)變壓器1 號(hào)），KBSGZY-2500/10 型10/1.14 kV 一臺(tái)（移動(dòng)變壓器2 號(hào)）。KBSGZY 型隔爆型移動(dòng)變壓器自帶過載、短路、欠壓、異常提醒等保護(hù)措施，主要由高（低）壓側(cè)開關(guān)、干式變壓器、組合控制器組成，隔爆外殼內(nèi)裝有動(dòng)力線和保護(hù)單元，其保護(hù)動(dòng)作的執(zhí)行由高壓側(cè)開關(guān)完成，具有裝機(jī)容量大、結(jié)構(gòu)緊湊體積小、安全性能高的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 KBSGZY 隔爆型移動(dòng)變壓器

供電系統(tǒng)經(jīng)MYPTJ-6/10，3×95 mm2高壓電纜沿運(yùn)輸順槽到工作面變電列車處2 臺(tái)移動(dòng)變壓器進(jìn)行井下供電。其中，移動(dòng)變壓器（1 號(hào)）為工作面采煤機(jī)、后刮板輸送機(jī)、小水泵、2 號(hào)乳化液泵、1 號(hào)噴霧泵供配電，移動(dòng)變壓器（2 號(hào)）為工作面轉(zhuǎn)載機(jī)、前刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)、1 號(hào)乳化液泵、2 號(hào)噴霧泵集中供配電。

2 50106 回采工作面移動(dòng)變壓器電纜驗(yàn)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(shè)至主井井底變電所，電纜的穩(wěn)定直接關(guān)系到井下供電系統(tǒng)的優(yōu)劣。50106 綜采工作面移動(dòng)變電站所有供電高壓電纜統(tǒng)計(jì)見下頁表2。

表2 50106 綜采工作面移動(dòng)變電站供電高壓電纜統(tǒng)計(jì)表

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

1）長時(shí)負(fù)荷電流校驗(yàn)電纜截面：

式中：Im為電纜線路最大負(fù)荷電流，A；P 為電纜線路所帶最大負(fù)荷，1 號(hào)變壓器取1 899 kW、2 號(hào)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(fù)荷功率因數(shù)，取0.7；

經(jīng)計(jì)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(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)電纜截面：

式中：A 為電纜截面，mm2；N 為不考慮電纜損壞時(shí)，同時(shí)工作電纜的根數(shù)，取1；J 為經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為3 000～5 000 h，J 取2.25。經(jīng)計(jì)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(shí)熱穩(wěn)定校驗(yàn)1 號(hào)電纜截面：

式中：Amin為電纜短路時(shí)熱穩(wěn)定要求的最小截面，mm2；Ik為供電系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式時(shí)，三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A；tf為短路電流作用的假想時(shí)間，取0.25s；C 為熱穩(wěn)定系數(shù)，取100。經(jīng)計(jì)算，電纜短路時(shí)熱穩(wěn)定要求的最小截面Amin=56 mm2，小于95 mm2，滿足使用要求。

3 移動(dòng)變壓器的維護(hù)及接地保護(hù)

移動(dòng)變電站在井下長期工作，所處環(huán)境惡劣，需要保持防爆外殼完整無損。如果發(fā)現(xiàn)外殼有裂紋、開焊和變形的情況需要及時(shí)修理，避免失爆。另外，如防爆開關(guān)隔爆殼內(nèi)外嚴(yán)重脫漆、母線盒有銹皮脫落且外殼有明顯的銹蝕，機(jī)械閉鎖裝置損壞等情況均有失爆的可能，需要及時(shí)檢查處理。在接地保護(hù)方面，工作面局部接地級(jí)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(lián)。

4 工業(yè)性運(yùn)行概況

50106 綜采工作面運(yùn)輸順槽設(shè)備供電的變壓器、開關(guān)及電纜，經(jīng)校驗(yàn)符合要求。隨即按原先計(jì)劃分別以1 140 V 電源向采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、破碎機(jī)、乳化泵站、噴霧泵、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備供電。由井下中央變電所4 號(hào)PBG-300/10 高開控制工作面2 臺(tái)礦用隔爆型移動(dòng)變壓器，在各掘進(jìn)工作面均設(shè)置了風(fēng)電瓦斯閉鎖開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、瓦斯閉鎖。KBSGZY 系列移動(dòng)變壓器乃至整個(gè)供電系統(tǒng)至今沒有出現(xiàn)任何故障，運(yùn)行情況良好，基本滿足礦井安全生產(chǎn)作業(yè)。

5 結(jié)語

老窯溝煤礦根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)過供電系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，線路調(diào)整，最終對(duì)兩臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷能力進(jìn)行了成功的校驗(yàn)，滿足工作面設(shè)備總負(fù)荷3 147 kW 的要求。其所配套的礦用移動(dòng)金屬屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜的長度、截面等也達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，為機(jī)電設(shè)備在煤礦井下安全運(yùn)行提供了可靠保障，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)和較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)一。