如何有效实现供电系统设计目的

武建文

(阳泉固庄煤矿,山西 阳泉 045060)

如何有效实现供电系统设计目的

武建文

(阳泉固庄煤矿,山西 阳泉 045060)

在当前煤炭生产呈现采掘速度快,产量大,设备功率大,生产智能化的发展趋势下,采掘工作面的回收、搬家、备采工作面安装的频次也在不断加大,而每一次采掘工作面的搬家,备采工作面的安装前,必须要做好供电系统的设计工作。实践得出:科学有效的供电设计,应先设计供电系统图,并以原始资料为依据,初选采掘设备;以实地测算为依据,合理布置设备;以初步估算为依据,合理分配负荷;以经验计算为依据,合理布设电缆几方面进行综合设计。研究结果可为供电安全提供强有力的保障。

供电系统图;容量;电压损耗;载流量

在进行工作面供电设计时,首先要收集原始资料,其次按照供电设计程序进行验算设计。分两种情况,一新建盘区或采区的供电设计,需要从设计产量、工序组织等方面进行详细计算,然后进行设备选型、系统设计等;二在本采区或本盘区内安装备采工作面,原始资料基本相似,一般采用验算法进行设计,即事先拟订好供电系统图然后进行验算,本文仅针对这种情况进行论述。设计步骤包括:第一,工作面原始资料的总结及供电要求;第二,选择变压器,画出机电设备布置图;第三,选择高压配电装置;第四,选择低压开关、起动器;第五,选择低压电缆;第六,拟订供电系统图;第七,低压开关和移变高馈保护装置整定;第八,绘制供电系统图。由此可见,拟订供电系统图成为设计能否成功的关键。

在实际采掘工作面供电设计过程中,经常出现设计与工作面自然条件相差较远,不能有效实现设计意图的情况,主要是:设备选型偏大或偏小,设备过负荷运行或大马拉小车的现象;变压器负荷分配不合理,设备不起动,各种保护不能有效运行或者灵敏度系数不能满足要求等。要做出一份科学有效的供电设计,拟定供电系统图至关重要,主要应从以下几个方面做起。

1 以原始资料为依据,初选采掘设备

1.1资料收集

根据原始资料中所要求的产量、生产组织形式、地质资料情况,包括工作面的长度、煤层厚度、原煤的运输方式及运距,计算班产、日产,依此进行采掘机组及配套设备的选型,包括运输机、转载机、液压泵、运输绞车等,对所有设备的技术数据进行收集,做成负荷统计图表,如表1所示。

表1 工作面负荷统计表Table 1 Working load of working face

1.2初选设备

在设备选型时,首先,考虑采掘机组的生产能力,这是保证设计成功的关键,既不能出现能力不足的情况,也不能出现能力过剩;其次,考虑运输设备的运距,按设备的最小运距设计为宜,同时,要与机组的采煤量相匹配;最后,考虑所选设备电压的一致性。

2 以实地测算为依据,合理布置设备

2.1确定配电点位置

确定配电点的具体位置,一般参照本采区内上一个工作面配电点的位置即可。

2.2确定运输机位置

确定运输机机头安装的位置,要求安装机头的巷道顶板要坚硬,无活石,底板平整,周围无淋水,还要考虑输送机的运距。材料运输方面,要确定运输绞车的位置及如何保证运输系统的正常运行。

2.3确定电缆敷设的线路及布置

在实地测算过程中,要进行设备选型和布置的更正,对不能满足实际需要的要进行校正,尤其是采用绞车运输时,一定要筹划好哪些地段采用递进式运输,哪些地段采用对拉式运输。在确定了电缆敷设线路后,要初步估算是否能够满足供电有关技术数据要求。

2.4确定设备布置图

根据实测情况,确定设备型号及位置,画出设备布置草图。实地测量的有关数据要进行收集统计,作为供电系统图拟定的重要参考数据。

3 以初步估算为依据,合理分配负荷

3.1计算所带负荷

(1)

式中:Kx为需用系数;∑Pe为参加计算的用电设备额定功率之和,kW;cosφ为功率因数。

3.2初选变压器

SB>Se.

(2)

式中:SB为所选变压器最小容量,kVA。

在选择变压器的低压侧开关时,要能满足最大负荷电流要求,只有这样,才能在整定开关的过载电流时,达到要求。

3.3变压器负荷分配

3.3.1变压器的总负荷与容量

当变压器的负荷越大,变压器自身的电压损耗就越大,供电距离就会缩短。一般以所带负荷不超过变压器的80%为宜,当然,如果太小也不科学,会造成无谓的设备成本提高和电能的浪费。

3.3.2负荷运行的统一性

一般供采掘工作面的电源要与运输线路电源分开,回风电源要与进风电源分开。同时,也是为了在设计风电闭锁时,能够比较容易的限定闭锁范围。

3.3.3变压器供电的范围

要考虑变压器供电能够辐射的范围,即最远供电距离,要保证所有设备都能有效供电。

3.3.4负荷的性质

要考虑负荷的性质,对不经常使用的负荷或与其他工序有相互制约性的负荷,可以并入相关的供电电源,交替使用电源(在设计中要注明)。

例如,某工作面集中皮带运输巷,在皮带输送机出现故障时,需要更换设备部件(电动机、减速器、滚筒等),机头位置在煤仓处,更换部件运输需要从材料巷运输。在更换部件时,皮带运输机线路确定处于停运状态,因此,更换设备运输线路的电源就可与皮带运输机线路的电源交替使用。这样考虑是因为更换设备部件的运输线路一般处于停运状态,若再增加一个变压器为其供电,则造成电能和设备的浪费。集中皮带巷设备运输示意图,见图1。

图1 集中皮带巷设备运输示意图Fig.1 Equipment transportation in centralized belt lane

3.3.5其它重要电源

要考虑照明、信号、通讯以及瓦斯分站等负荷的电源,确保可靠监测,通讯畅通。

4 以经验计算为依据,合理布设电缆

4.1电缆型号的确定

确定电缆型号时,低压电缆一般采用矿用阻燃屏蔽橡套软电缆,并符合MT-818标准。移动变电站高压电源电缆多采用MYPTJ型橡套塑料软电缆,机组电缆一般采用七芯或八芯阻燃屏蔽橡套软电缆。

4.2电缆长度的确定

电缆长度的确定是各项技术指标能否达到要求的关键,这也是现场实测时需要重点设计和收集的。电缆敷设线路不同,电缆的设计长度就不同,不能仅凭图纸来计算,这会有较大误差。按照实测距离确定电缆线路长度后,再按照线路长度的110 %确定设计长度,高压电缆按照实测线路的105 %确定。

另外,在实际安装过程中,如果电缆使用旧电缆,长度不一定正好是设计的长度,截取电缆又会造成电缆的浪费,大多采用富余电缆打回头悬挂处理,这会造成设备起动时,电压降增大,起动困难。因此,原则上不应在线路上增加较长的富余电缆。

4.3电缆截面的确定

电缆截面选用参照表,如表2所示。

表2 电缆截面选用参照表Table 2 Reference table for cable cross-section

随着现代化生产的发展,大功率、高电压已经成为主要考虑的因素,因此,初选截面时,要以电缆的长期允许负荷电流来确定,而以往的按机械强度来确定是存在较大出入的。

而根据载流量要求,很明显可以看出,以上仅为小功率采掘设备的供电电缆标准。因此,在设计时,应考虑电缆的长时允许电流能否满足设备运转时的需要。矿用橡套电缆长期允许负荷电流表,如表3所示。

表3 矿用橡套电缆长期允许负荷电流表Table 3 Amperemeter for permissible load of rubber sheath flexible cable in coal mining

初步计算时,首先要考虑干线电缆的载流量以及电缆的截面与设备是否匹配。其次,要进行电压降和最大功率设备起动时起动电压的校验要求。当所有电缆选择完毕后,拟定出供电系统草图,然后进行电缆线路电压降验算、短路电流计算、高低压开关整定、灵敏度系统计算以及经济部分计算,如在验算过程中,出现不能满足要求时,要进行供电设计的调整,直到各项数据符合要求后,绘制供电系统图,形成供电设计报告,完成设计工作。

4.4供电系统的调整

4.4.1满足电压降的调整方法

当电压降超过规定要求时,可采用增大电缆截面的方法进行调整。

4.4.2满足灵敏度系数的调整方法

当灵敏度系统不能满足要求时,可采用在适当位置增加过路开关的方法进行调整。

4.4.3系统电压的调整

当需要增加或降低变压器所带系统的电压时,可通过调整变压器抽头的方法进行5%的调整。

5 结束语

采掘工作面供电系统的设计是井下供电安全的重要基础,也是科学合理供电的依据。只有紧密结合实际,经过实地测算,合理筹划,综合考虑,严密细致的搞好每一步设计,收集整理好相关数据,再根据收集计算的相关数据,拟定出一份高质量的供电系统图,才能设计出一个切合实际的供电系统,指导好新工作面的供电安装工作,为我们的供电安全提供强有力的保障。

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,山西武乡人,大学本科,工程师,从事机电技术管理工作。

TD611

A

(编辑:武晓平)