Обоснование мощности трансформаторов передвижных подстанций очистных забоев

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Захарова А.Г. Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса: Монография / Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2002. - 198 с.

2. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул.-М.: Высш.шк., 1988.239.

3. Математическая статистика / Иванова В.М., Калинина В.М., Нешумова Л.А. и др. - М.: Высш. школа, 1981.- 371.

4. Закс, Лотар. Статистическое оценивание. - М.: Статистика, 1976.-598 с.

5. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ.-М.: Статистика, 1973.-279 с.

Автор статьи:

Захарова Алла Геннадьевна - канд техн. наук, доц.каф. электропривода и автоматизации

УДК 621.3:622.016.6

А.Г.Захарова

ОБОСНОВАНИЕ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПЕРЕДВИЖНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ

Особенностью состояния электроснабжения очистных

забоев (СЭС ОЗ) 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:

8тр Р./сояРср,

где Ер = ксРн ост + Рр -

суммарная нагрузка потребителей участка; Рн - суммарная

установленная

мощность всех потребителей участка, питающихся от трансформатора, за исключением Рр

- мощности наиболее мощного электродвигателя (может быть принята фактическая мощность электродвигателя комбайна в режиме 84 - 60%);

СОЯфр = Х Цсояр,/ X Р -

средний расчетный коэффициент мощности; со$Ц)1 - номинальный коэффициент мощности г-го потребителя; кс- коэффициент спроса, учитывающий загрузку электродвигателей и неодновременность их работы.

Недостаток расчета нагрузок по методу коэффициента спроса известен - 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 рекомен-

дованная Центрогипрошахтом [1] формула расчета кс для очистных забоев, оборудованных гидрофицированными крепями и комбайнами, в виде:

Р

к с — 0,4 + 0,6

’ У P

не отражает происшедшего в последние годы изменения соотношения мощностей электродвигателей комбайнов и конвейеров. Здесь X Р« - 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.

Если воспользоваться рекомендациями Центрогипрошахта

Электротехнические комплексы и системы

59

Таблица 1

Наименование Количество электродвигателей Мощность, кВт Общая мощность, кВт

Комбайны:

"Кузбасс-500" (К-500) 5 2х250+3х45 635

2КШЭУ 4 2х315+2х43 716

1КШЭ 3 2х200+1х139 413,9

К08-345М/2БР 3 2х200+2х60 460

Кв8-485Ж2ВР 3 2х200+1х85 485

Кв8-600М/2БР 3 2х300+1х85 685

Кв8-450/2БР 3 2х250+1х60 560

KGS-750RW/2БP 4 2х300+1х150+1х85 835

Забойные конвейеры 3х315

КСЮ 381.38Л 3 3х250

КСЮ 271.38Л 3

"Анжера-26" 2

(Здвухскор.) 2х250 480/165

"Анжера-30" 2

(Здвухскор.) 2х250

КСД28 2 500

Дробилки: 2х55

ДР1000Ю 2 110 (160) 110

1 110

ДУ-910 160

Перегружатели: 1 160

ПСП-308 1 110 160

ПС.271 1 110

ПСМ-26 160

Ленточные конвейеры 1 2х110 160

ЛТА-100 2 220

2ЛТ-100 55+15

Маслостанции 2 110+7,5 70

СНТ-32 2 2х110+7,5 117,5

СНЛ-180/32-01 3 227,5

по определению кС, приведенными выше, то для мощностей электродвигателей из табл. 1

расчетные значения кС составят

0,48 г 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 разра-

батываемого 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

П

РХ = Х р

X уст ,г

где Руст г - устойчивая расчетная мощность, кВт, г-го технологически связанного потребителя;

- определяют число трансформаторов ЫТР для пита-

ния участка из условия:

- при Рх < 750 кВт

МТг = Рх /320;

- при Рх > 750 кВт

Nр = Рх /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

S Т > £ Т =

н.Тр Тр

= Х Руст,г/С0*Рср ;

- 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.

На угольных шахтах находят широкое применение импортные трансформаторные подстанции, активные и индуктивные сопротивления которых,

Таблица 2

Перегрузка, % от номинальной нагрузки Продолжительность систематической перегрузки (ч) в режиме предварительной нагрузки, % номинальной

20 40 60 80

20 14,0 12,0 8,0 4,5

30 8,0 6,5 5,0 3,0

40 5,5 4,5 3,5 2,5

50 4,5 3,5 2,5 1,5

60 3,5 2,5 1,5 0,7

70 2,0 1,5 1,0 0,5

как правило, неизвестны. Эти сопротивления могут быть определены по следующим формулам:

р и2 Г) Ак .з У0 КТ =

Б2т ’

н. Тр

х 10их.хи20

л. т —

Б Т

н. Тр

где Рк з - потери КЗ в трансформаторе, Вт; ио - напряжение ХХ трансформатора, кВт; Бн Тр - номинальная мощность трансформатора, кВ-А;

их,х, = 7и2к - и2г - реактивная составляющая напряжения КЗ трансформатора, %; и -напряжение КЗ трансформатора; и. =  Рк

- активная со-

10s„

ставляющая напряжения КЗ трансформатора, %.

Трансформаторы пере-

движных подстанций допуска-

ют 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 (4х315 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.

Автор статьи:

Захарова Алла Геннадьевна

- канд техн. наук, доц.каф. электропривода и автоматизации