綜采工作面供電系統(tǒng)設(shè)計

1、綜采工作面供電系統(tǒng)設(shè)計隨著煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，采掘工作面機械化程度越來越高，機電設(shè)備的總裝機容量和單機容量在不斷增加，加快了工作面的推進速度，這就要求采取走向長度加長，從而使供電距離增大，給供電帶來了新的問題，新的要求。因為供電電壓等級一定時，輸送的功率越大，電網(wǎng)的電壓損失越大，電動機的端電壓越低，這就影響用電設(shè)備的正常工作。特別是在大型綜采工作面中，大功率電機以它強勁的動力大大提高了工作面的產(chǎn)量。但是由于電機功率的逐漸增大，它對整個電網(wǎng)的沖擊就越來越明顯，尤其是在煤礦井下使用的大部分為鼠籠型異步電動機，它的起動電流大，對電網(wǎng)沖擊影響較大。新柳煤礦241103 工作面在設(shè)計之初就遇到了這樣問

2、題。工作面基本情況新柳煤礦 241103 工作面是重點綜放工作面之一，該工作面走向 1330m，長 198m。運輸系統(tǒng)長 1500 余米。設(shè)備總?cè)萘?4287kW，變壓器總?cè)萘繛?6050kVA，主要設(shè)備供電電壓等級為 1140V、660V。單機最大功率為后部刮板輸送機 2× 400kW，機功率為 400kW，前部刮板輸送機 2× 315kW，采煤機 600kW，破碎機 250kW， 1#乳化液泵 250kW， 2#乳化液泵250kW， 1#噴霧泵45kW， 2#噴霧泵45kW，頭部皮帶輸送機315kw，二部皮帶輸送機2× 315kW。供電方式該工作面的供電方式為

3、：一條UGSP3× 50+1×16/3 電纜由四盤區(qū)變電所向運巷移動變電站供電，二條UGSP3× 50+1× 16/3 、UGSP3×70+1× 16/3 電纜由四盤區(qū)變電所向材巷移動變電站供電，由移動變電站降壓至1140V 供用電設(shè)備。(1) 在實際的工作面供電中，運輸系統(tǒng)具有負荷分散，而采面設(shè)備具有負荷集中的特點，如果設(shè)備全部采用直接起動，電網(wǎng)電壓波動較大，設(shè)備的起動與工作面的供電出現(xiàn)矛盾，直接影響整個采面的供電質(zhì)量。(2) 在實際生產(chǎn)應(yīng)用中電機能否直接起動，取決于供電距離、電壓等級、電纜截面、電網(wǎng)容量的大小等。在選用的電動機由移

4、變供電時，不經(jīng)常起動的電動機其容量一般不宜超過變壓器容量的 30。經(jīng)常起動的電動機其容量則不宜超過變壓器容量的 20。(3) 以工作面設(shè)備為例，后部刮板運輸機 2×400kW雙機直接起動時對電網(wǎng)的沖擊就很嚴(yán)重，不但影響同一處供電的其他設(shè)備，重載起動時甚至?xí)绊懙骄卤P區(qū)變電所。(4) 以帶式輸送機為例全壓起動按理論數(shù)值計算至少需要 2100kVA 電壓為 1140V 變壓器供電才能正常啟動，這樣增加了空載損耗、功率因數(shù)降低、增大設(shè)備投入。既浪費了設(shè)備，又因變壓器損失浪費了電能。在 241103 工作面供電設(shè)計、安裝過程中，根據(jù)具體情況，對于工作面設(shè)備、運輸系統(tǒng)設(shè)備，根據(jù)性能及使用情況

5、按如下方式予以解決。具體設(shè)備布置情況見表1。表 1241103 工作面 1140V 系統(tǒng)設(shè)備供電及起動方式一覽表(1) 對于功率相對較小對電網(wǎng)沖擊不大的設(shè)備采用直接起動方式。如工作面破碎機 250kW就采用帶延時直接起動的方式。直接起動即全壓起動是一種簡單的起動方法，起動時不需特殊的裝置，直接起動操作簡單經(jīng)濟實用，在煤炭生產(chǎn)中多數(shù)異步電動機一般采用這種方式起動。(2) 對于功率較大并且能夠空載起動對起動轉(zhuǎn)矩要求不特別嚴(yán)格的電機采用降壓起動方式。如運輸系統(tǒng)中的后部刮板輸送機，由于礦用鼠籠型異步電動機不能采用在轉(zhuǎn)子電路中加入起動電阻的方法改善起動性能，只能靠降低外施電壓這種方式來達到減少起動電流的

6、目的。在煤礦井下工作面生產(chǎn)中由于要求調(diào)速條件不高，所以還是比較適用的，但這種方式起動性能較差。我礦在 241103 工作面供電實際應(yīng)用中，為防止電機直接起動對電網(wǎng)的沖擊，采用浙江中煤礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的 QJZ-400/1140R 型軟起動器，這種設(shè)備起動器以反并聯(lián)的三組大功率晶閘管為軟開關(guān)，其軟起動核心由改裝后的英國歐陸 SSD-591 傳動控制器和監(jiān)控版 RQD4-C組成，由 ZCS-1 或 KCS系列帶速傳感器構(gòu)成速度反饋外閉環(huán)，電流反饋作為內(nèi)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來控制大功率晶閘管元件，在電動機啟動過程完成后，由監(jiān)控板RQD4-C控制旁路交流接觸器吸合，短接所有的晶閘管， 是電機直接投入電網(wǎng)全壓

7、運行。在正常運轉(zhuǎn)過程中，具有磁力起動器的所有保護功能。采用這種啟動方式，電機起動時能夠平穩(wěn)運行，起動電流小，對電網(wǎng)沖擊不大。既減少了大功率電機對電網(wǎng)的沖擊，又保證了刮板輸送機起動的平穩(wěn)。(3) 對于功率大、負荷集中、并且必須重載起車的電機采用提高電壓等級和變頻調(diào)速的方法來減少對電網(wǎng)的沖擊。如工作面皮帶輸送機最大功率 2×315kW，起動時要求起動轉(zhuǎn)矩大，重載起車。因此選用唐山開誠電器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 ZJT 型礦業(yè)隔爆兼本質(zhì)變頻調(diào)試裝置，ZJT 系列隔爆變頻具備的保護功能過流、過/ 欠壓、過載、變頻過溫、電機過溫、內(nèi)部故障、漏電閉鎖、輸出短路保護、具有超導(dǎo)熱管散熱技術(shù)。 選用的主要

8、器件為高品質(zhì)進口器件，IGBT 為德國西門子半導(dǎo)體公司EUPEC分公司產(chǎn)品，630KW/1140V 選用3300VDC400A三模塊并聯(lián) ( 最大工作能力可達750KW),總沖擊電流可達1800A，可形成啟動轉(zhuǎn)矩為額定的2-3 倍，這樣解決皮帶重載啟動、大電流沖擊?？刂葡到y(tǒng)采用無速度傳感器矢量控制技術(shù)，軟件技術(shù)與德國合作開發(fā)，驅(qū)動系統(tǒng)采用光纖驅(qū)動系統(tǒng)。在功率平衡方面，自動調(diào)整各驅(qū)動電機之間的功率分配，從而達到系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)。輸出電纜采用屏蔽電纜以消除變頻器輸出的高頻對其他電子設(shè)備的干擾。變頻器與操作控制室的信號良好隔離、采用屏蔽控制電纜連接。變頻內(nèi)部安裝輸入電抗器，以減小對電網(wǎng)的諧波干擾。

9、輸出電纜的長度問題，內(nèi)部配置正弦波濾波器，并加裝輸出電抗器，并改變軟件采用軟開關(guān)技術(shù)。使輸出電壓電流均為正弦波，降低了由于輸出電纜的影響造成的電機過電壓問題。 1140V/630KW輸出電纜可長達 500 米。由于工作面的供電距離較遠，電壓波動較為嚴(yán)重，為了適應(yīng)現(xiàn)場條件，改變控制軟件， 變頻器的電壓波動設(shè)置范圍可達到75%-125%，在該波動范圍內(nèi)，變頻器自動調(diào)整輸出電壓以保證輸出電壓的恒定，解決了電壓波動問題。通過改變電源頻率來改變交流電機運轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動器。(4) 供電系統(tǒng)的完善。對于供電系統(tǒng)，針對241103 工作面可采儲量180 萬 t 以上水平及工作面設(shè)備特點。選用雙回路電源供電，電源由四盤區(qū)變電所供電，四盤區(qū)變電所電源來自西辛莊35kv 變電站 603、604 高壓開關(guān)柜供電，正常情況下分列運行，確保了供電可靠。241103 工作面自 20XX 年 11 月份正式投產(chǎn)以來， 在各種設(shè)備頻繁起動的情況下供電質(zhì)量仍保持良好，對整個供電系統(tǒng)沖擊不大，沒有波及到同一線路中的其它設(shè)備。每天產(chǎn)量保持在 6000t 水平。在新柳礦241103 綜采工作面的供電優(yōu)化設(shè)計中，采用軟起動技術(shù)、提高供電電壓等級、變頻調(diào)速等方法，不