Содержание
Особенностью состояния электроснабжения очистных забоев (СЭС 03) является то, что нагрузка наиболее мощного потребителя комбайна отнесена в силу причин технологического характера на большое удаление (до 500 м) от подземных участковых передвижных транспортных подстанций (ПУПП).
По этой причине возникают трудности с обеспечением требуемого пускового и номинального момента из-за больших возможных потерь напряжения при пуске комбайновых электродвигателей и при работе их под нагрузкой.
Расчет нагрузок по методу коэффициента спроса
В связи с этим особую важность приобретают методы расчета составляющих электросети обеспечивающих устойчивую высокопроизводительную работу всего ГШО участка, в том числе и комбайна, а именно:
- Расчет мощности трансформатора ПУПП.
- Расчет сечений кабельной продукции.
При выборе мощности участкового трансформатора используют известный метод коэффициента спроса:
где
- ∑Pi=kCPн.ост+Pp — суммарная нагрузка потребителей участка.
- cosϕi — номинальный коэффициент мощности i-го потребителя.
- cosϕcp= ∑Picosϕi/∑Pi — средний расчетный коэффициент мощности.
- kc— коэффициент спроса, учитывающий загрузку электродвигателей и неодновременность их работы.
- Pн.ост – суммарная установленная (номинальная) мощность всех потребителей участка, питающихся от трансформатора.
- За исключением Рр — мощности наиболее мощного электродвигателя (может быть принята фактическая мощность электродвигателя комбайна в режиме S4 — 60%).
Недостаток расчета нагрузок по методу коэффициента спроса известно, что это низкий уровень точности.
Кроме того, при его применении не учитывается наличие жестких технологических связей между основными потребителями очистного забоя:
- Маслостанцией.
- Конвейерами.
- Комбайном.
Все эти потребители работают одновременно и потребляют мощность, за исключением маслостанции, определяемую производительностью комбайна.
Низкая точность метода усугубляется тем, что рекомендованная Центрогипрошахтом согласно документа [1] формула расчета kc для очистных забоев, оборудованных гидрофицированными крепями и комбайнами, и примет вид:
где
- Здесь ∑PHi — суммарная установленная мощность электроприемников участка очистного забоя.
Отметим, что в те времена, когда создавалась формула (1), электродвигатель комбайна 60 — 100 кВт был самым мощным потребителем очистного забоя, а мощность электродвигателей забойных конвейеров не превышала 32 — 55 кВт.
Поэтому данная формула не отражает происшедшего в последние годы изменения соотношения мощностей электродвигателей комбайнов и конвейеров.
В связи с этим возникают трудности в применении формулы (1) для определения коэффициента спроса.
Из таблицы 1 видно, что в настоящее время установленная мощность электродвигателей конвейеров либо равна, либо превышает установленную мощность комбайна:
Если воспользоваться рекомендациями Центрогипрошахта по определению kc, приведенными выше, то для мощностей электродвигателей из таблицы 1 расчетные значения kc составят 0,48 ÷ 0,52, то есть оказываются существенно заниженными.
Следовательно, будет существенно занижена мощность трансформатора ПУПП, и он будет работать с перегрузом.
Алгоритм расчета мощности трансформаторов ПУПП
На практике оправдал себя алгоритм расчета мощности трансформаторов ПУПП очистного участка, который учитывает следующие особенности электроснабжения энергонасыщенных очистных забоев:
- Наибольшая мощность трансформатора ПУПП составляет 630 кВ.А.
- Потребители очистного забоя мощностью более 75 кВт получают питание от сети 1140 В, а все другие — от сети 660 В.
- Разделение потребителей на два уровня номинального напряжения применяют в связи с тем, что промышленность пока не освоила изготовление электродвигателей мощностью менее 75 кВт на напряжение 1140 В (за исключением электродвигателей серии ДКВ, которые имеют исполнение 660/1140 В).
Алгоритм расчета состоит в следующем:
- В масштабе плана горных работ подготовленного к выемке длинного столба наносят места установки всех основных потребителей с указанием мощности и коэффициентов мощности.
- По приведенным ниже формулам определяют максимально возможную по прочностным характеристикам разрабатываемого пласта скорость подачи комбайна, его минутную производительность и устойчивую мощность электродвигателя.
- Определяют устойчивую мощность забойного конвейера, перегружателя и ленточных конвейеров по производительности комбайна.
Определяют суммарную расчетную мощность технологически связанных горных машин:
где
- Руст,i — устойчивая расчетная мощность, кВт, i-го технологически связанного потребителя.
Определяют число трансформаторов NTP для питания участка из условия:
- При P∑ ≤ 750 кВт NTP = P∑/320.
- При P∑ ≥ 750 кВт NTP = P∑/504.
- Коэффициенты 320 и 504 соответствуют разбиению питания, соответственно от двух трансформаторов мощностью 400 кВ.А и 630 кВ.А.
Условие выбора номинальной мощности трансформатора:
Разделяют нагрузку по трансформаторам, исходя из условия, что несколько электродвигателей, установленных на одной машине, должны получать питание от одного трансформатора.
При этом должны быть приняты меры, предотвращающие их одновременный пуск.
При невозможности выполнить это условие мощность трансформатора должна быть проверена на условие пуска нескольких электродвигателей.
Выбор мощностей трансформаторов производят по таблице согласно работы [2], в которой представлены технические данные шахтных трансформаторных подстанций.
Трансформаторы передвижных подстанций допускают перегрузки, длительность и значения которых приведены в таблице 2:
На угольных шахтах находят широкое применение импортные трансформаторные подстанции, активные и индуктивные сопротивления которых как правило, неизвестны.
Эти сопротивления могут быть определены по следующим формулам:
где
- SТр — номинальная мощность трансформатора, кВ.А.
- U0— напряжение XX трансформатора, кВт.
- Рк.з. — потери КЗ в трансформаторе, Вт.
- Uk -напряжение КЗ трансформатора.
Реактивная составляющая напряжения КЗ трансформатора, %:
Активная составляющая напряжения КЗ трансформатора, %:
Анализ применяемых на практике схем электроснабжения очистных забоев и тенденций развития комбайнов и транспортных машин показывает необходимость роста единичной мощности передвижных подстанций:
- Энерговооруженность забойных конвейеров может увеличиться до 1260 кВт (4×315 кВт), а общая нагрузка очистного забоя — до 3000 — 3200 кВт.
- В связи с этим сдерживающим началом высокоэффективного использования энерговооруженной мощной техники очистного забоя станет отсутствие в нашей стране передвижных подстанций мощностью 1200 — 1400 кВ.А.
- В ближайшие годы следует ожидать увеличения мощности одного электродвигателя резания комбайнов до 400 кВт при напряжении 1140 В, привода подачи до 120 кВт, а общая энерговооруженность комбайнов составит 1000 кВт.
Список литературы
- Электроснабжение угольных шахт, С.А. Волотковский, Ю.Т. Разумный, Г.Г. Пивняк и другие — Москва: Недра, 1984 год, страница 376.
- Захарова А.Г., Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса, Монография, Государственное учреждение Кузбасский государственный технический университет — Кемерово, 2002 год, страница 198.
- Определение потерь электроэнергии в системах электроснабжения очистных забоев.
Источник: Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев / А.Г. Захарова // Вестник КузГТУ, 2005 год, №6, страницы 58-60.
