Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев

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.

В связи с этим особую важность приобретают методы расчета мощности трансформатора ПУПП и сечений кабелей, обеспечивающих устойчивую высокопроизводительную работу всего ГШО участка, в том числе и комбайна.

При выборе мощности участкового трансформатора используют известный метод коэффициента спроса:

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 1

где

  • ∑Pi=kCPн.ост+Pp — суммарная нагрузка потребителей участка;
  • 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%);
  • cosϕcp= ∑Picosϕi/∑Pi — средний расчетный коэффициент мощности;
  • cosϕi — номинальный коэффициент мощности i-го потребителя;
  • kc— коэф­фициент спроса, учитывающий загрузку электродвигателей и неодновременность их работы.

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 — комбайном, конвейерами и маслостанцией. Все эти потребители работают одновременно и потребляют мощность (за исключением масло- станции), определяемую производительностью комбайна.

Низкая точность метода усугубляется тем, что рекомен­дованная Центрогипрошахтом [1] формула расчета kc для очистных забоев, оборудованных гидрофицированными крепями и комбайнами, в виде:

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 2

Не отражает происшедшего в последние годы изменения соотношения мощностей электродвигателей комбайнов и конвейеров. 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.

Из табл. 1 видно, что в настоящее время установленная мощность электродвигателей конвейеров либо равна, либо превышает установленную мощность комбайна. В связи с этим возникают трудности в применении (1) для определения коэффициента спроса.

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 3
Таблица 1 - установленная мощность электродвигателей основного горношахтного оборудования

Если воспользоваться рекомендациями Центрогипрошахта по определению kc, приведенными выше, то для мощностей электродвигателей из табл. 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.

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
Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 4

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
Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 5

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 [2], в которой представлены технические данные шахтных трансформаторных подстанций.

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 6
Таблица 2 - Технические данные шахтных трансформаторных подстанций

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:

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 7

где

  • Рк.з. — потери КЗ в трансформаторе, Вт;
  • U0— напряжение XX трансформатора, кВт;
  • SТр — номинальная мощность трансформатора, кВ.А;
  • Uk -напряжение КЗ трансформатора;
Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 8

реактивная составляющая напряжения КЗ трансформатора, %;

Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев 9

активная составляющая напряжения КЗ трансформатора, %.

Трансформаторы передвижных подстанций допускают перегрузки, длительность и значения которых приведены в табл. 2.

Анализ применяемых на практике схем электроснабжения очистных забоев и тенденций развития комбайнов и транспортных машин показывает необходимость роста единичной мощности передвижных подстанций. 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. 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.

Список литературы

  1. Электроснабжение угольных шахт / С.А. Волотковский, Ю.Т. Разумный, Г.Г. Пивняк и др. — М.: Недра, 1984. — 376 с.
  2. Захарова А.Г. Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса: Монография / Гос. учреждение Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2002. — 198 с.

Источник: Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев / А.Г. Захарова // Вестник КузГТУ. — 2005. — №6. — C. 58-60.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org