煤矿电力拖动常见故障及解决方法

周保卫

（阳煤集团机电动力部，山西 阳泉 04500）

煤矿电力拖动常见故障及解决方法

周保卫

（阳煤集团机电动力部，山西 阳泉 04500）

针对煤矿生产中实际发生的电力拖动事故，经过分析计算实例说明，总结出了其常见故障的处理方法。

串并联；变压器；数理计算；分析

随着煤矿产量的需求提高，“采煤机械化”放在了第一位，机电设备已向高功率、大型化、自动化迈进，电力与机械设备的工况特点是否符合合理性、安全性、效益性；供电系统高压开关柜的额定电流、设备电机的负荷功率、电网电缆的长时工作载流量、生产所需的电机电源变流装置（整流器、变频器）是否考虑到实际生产过程所处的工作环境选择其经济性、安全性的各种生产系统的电压等级、移变容量大小及变压比、隔爆开关控制保护装置等问题。电力拖动同样需要考虑井下实际生产过程中由于巷道断面狭小有限、工作面的生产机械的工况特点和要求，采用何种电机和何种传动方式，是直接限矩器硬连接起动，还是通过液力耦合器经减速器起动。迅速发展的煤炭工业将要求井下电力工作电压愈来愈高，传输容量日益增大，必须考虑这些问题的妥善解决之法。

1 变压器的串并联

现对实际生产过程中常见的电力拖动及其计算分析方法进行简单说明。井下供电系统中，一个高开串联带好几个容量不等的变压器是常有的。例如图1，新元的310103综采工作面的局部供电系统图。

若按长时工作电流Igmax选择高开，以串联方式所带移变计算其1号移变的一次侧电流和2号的移变的一次侧电流。电流1号移变，2号移变的容量、变压比均不同。

1号移变的一次侧电流：

图1 局部供电系统串联接法

2 号移变的一次侧电流

I1≠I1*，即使1号移变的所带电气设备过流和2号的移变的所带电气设备过流，也可由磁力启动器进行一级保护，组合开关进行二级保护，变压器的二次头进行三级保护，最后高开可进行四级保护。这是新元公司采煤队310103工作面供电系统图一个高开串联带两个移变的情况。

并联的接法见图2。运裕矿地面10/6kV变电站，并联不同容量的变压器（变比还一样）；二次侧一并联直接就烧掉隔爆开关柜内的整流桥。可见，若是并联带几个变压器必须符合以下条件：一是变压器的容量相等；二是变压比一样；三是二次侧的接线方法一样；四是各变压器的阻抗电压、阻抗角相等。

图2 局部供电系统并联接法

通过供电系统串并联接法分析实例说明，在环境条件允许下一个高开带一个移变最好；在额定电流允许下高开串联带几个移变也是不够理想；若是并联接法就必须符合以上四点。

2 缩短起动时间和减少顶闸事故

生产工程中，经常起动和制动的机械设备，其生产率将会直接受到拖动装置起动和制动停车时的时间影响；再者，过长的启动时间，将使电机的温升过高，导致过流顶闸事故频发。

例如全公司15号煤采用一次采全高新型采煤工艺的寺家庄矿15104综采面SGZ-1000/1400型的工作溜来计算分析：15号煤的比重1.42×103 kg/m3，采煤机截割滚筒宽0.8 m，工作面煤厚5.6 m，采长240 m（以割6 m来计算）工作溜的拖动速度1.31 m/s，链轮直径664 mm，每对齿轮效率η=0.95；齿轮的传动比（i1i2）39。链轮的转速nm=60v/（πD）=37.69r/min。电机转速n=nm（i1i2）=1470r/min。负载阻力F=m·g=374 062 N。推出工作溜电机的转矩ML=9.55FV（nη2）=3527N·m.电机的功率 PL=MLn/9.55=1000kW。

拖动系统从某一稳定运行状态变到另一稳定运行状态，其间经过过渡过程。因为实际拖动系统存在各种惯性，例如物理质量引起的机械惯性（上述计算的转矩、转速就是电机的机械特性）和电磁惯性。为了提高生产率，缩短起动和制动停机时间，可用下列方法：一是减小电动机的转动惯量；二是增大加速或减速转矩，利用电机的过载量；三是选择适当的传动比。

在生产过程中，大功率的机械设备起动后，在间隔不足20 s内起动另一大功率的机械设备，势必造成峰值电流顶闸事故。3 300电压等级下，机械设备起动电流是额定电流的8～12倍，因为在短短几秒内起动两大功率的机械设备，启动电流太大常会出现电流峰值顶闸事故。

例如寺家庄矿15104综采面SGZ-1000/1400型的工作溜起动后，在不到3 s的时间内又起动了SZZD-1000/400 转载溜直接造成电流顶闸事故，影响了全矿的采煤班产出煤。实际上这个问题很好解决，起动了工作溜之后，刮板输送机司机稍微停顿些时间，再起动转载溜就不会发生顶闸事故。选用的是天津贝壳KE3002双速开关实现低速起动，高速运转。煤矿井下生产过程中，应尽可能降低事故，缩短事故处理时间，确保采煤正常生产。以上各例是电气设备电力拖动中经过分析计算总结出的一些经验方法。

3 结束语

煤矿生产过程是较复杂的生产过程，不仅受到地质构造的影响，还要受到工人素质的影响、机械特性的影响；随着煤炭工业的高速发展，采煤机械化程度的迅速提高，机电设备的单机容量和总容量随之增大。阳煤集团的采煤工作面一般为长臂工作面，由于推进速度要加快，要求采区走向加长，从而使电力拖动距离增大。公司井下的高压生产矿井（一矿、二矿、三矿、开元、五矿、新景）为6 kV，新的生产矿井（新元、平舒、寺家庄）已用10 kV向井下供电。由于矿井开采产量提高，辅助巷道、出煤巷道增加，都需供电系统的支持，力争减少电力拖动的故障，掌握正确的方法，作出正确的控制。总之，综采面是煤矿生产的第一线，其产量的多少决定着公司的效益，大型机电设备的选型合理性、电力拖动的安全可靠性和技术经济性将会主导着煤矿企业的发展。

［1］王洪欣，李木，刘秉忠.机械设计原理［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2004.

［2］赖昌干，张金程，邹有明.矿山电工学［M］.徐州：中国矿业大学，2005.

Abstract:The paper analyzes and calculates the electric drive accident cases happened in the real coal production and concludes the solutions for the frequent faults.

Keywords:series-parallel;transformer;mathematical calculation;analysis

编辑：刘新光

Frequent Faults and Solutions of Electric Drive in Mine

ZHOU Bao-wei

（Mechanical and Electrical Department of Yangquan Coal Group,Yangquan Shanxi,045000,China）

TD60

A

1672-5050（2010）07-0063-03

2010-04-12

周保卫（1975—），男，山西平定人，本科，助理工程师，从事矿井管理井下机电工作。