谈井下高压供电技术改造.docVIP

井下高压供电技术研究 肥城矿业集团查庄煤矿 刘光民 邓霞 张杰 摘 要：本文简要分析了矿井下高压升压技术，提出了运行中遇到的问题及有效措施，详细分析升压的优点，从而促进了此技术利用和推广。 关键词：高压供电 优越性 安全问题 措施 随着井型的大型化，综合机械化采煤工艺的普改，矿井井巷的开拓延深，井下总负荷和高压供电距离也日益增大，井下6KV配电系统已不能满足要求，制约了井下采煤生产工艺的现代化进程。因此许多大型煤矿完成了井下高压6KV配电升为10KV配电的科技改造，为以后安全技术工作提供了技术保证。 1、井下10KV高压供电的优越性 1.1简化供电系统，节约投资和运行费用。 对于中小型矿井，由于负荷较小，一般不设35KV降压变电所电源，就近取10KV标准电压，因井下高压采用6KV配电系统，故只得在地面设10/6KV变电所，增加一个变压环节至少增加两台10/6KV主变压器和5台以上高压开关柜，控制保护框，而且增加电力损耗。采用10KV配电系统，在矿井地面就与一般工厂一样，只须设双回路配电所并列出10KV下井电缆即可，因而供电系统简化，可靠性提高，并节约大量投资，对于新设计的中小型矿井，节约电气部分投资15～40万元，年运行费用可减少5～15万元。对于有35KV或110KV总降压变电所的大型、特大型矿井，若地面高压配电采用10KV电压而井下采用6KV，也同样有增加变压环节的问题，必须设置两台大容量10/6KV变压器向井下供电。由此而增加的投资和电力损耗是很可观的。 1.2提高输电能力 在相同的电压降U和负荷功率因数条件下，同一线路两种电压等级的输电能力比较可由下图导出 U2 P.cosφ 通过线路中的电流I可按下式计算： 式中P―通过线路的输出功率，KW UN―线路额定电压KV cosф―负荷功率因数 电流流过线路中的电压降为：△U==IZ 式中：―线路中始端电压和末端电压KV Z―线路阻抗 电压降的百分值为△U%== 得线路的输电能了为= ⑴ 由于给定两种电压等级的和cosф相等，故对于10KV和6KV两种电压的比较，据式①得：=2.78≈2.8 即在线路阻抗允许电压降百分值和负荷功率因数均相等的条件下，10kv线路的输电能力是6KV线路的2.8倍，由式⑴还可看出若在同样的条件下输送功率不变，则10KV电压的输送功率不变，则10KV电压的输送距离是6KV电压的2.8倍。 1.3降低电能损耗 在相同的输送功率线路阻抗及负荷功率因数的条件下线路的有功损耗为 ⑵ 式中R─线路电阻 Ω 由于两种电压下的P、R、cosф相等，由式⑵得： 即在同等条件下10KV线路的有功损耗仅为6KV线路的36%，对于无功损耗的比较也有类似的结果 1.4降低电压损失 设在两回相同的线路中分别流过相同cosф的电流I对于6KV和10KV两种电压其相量关系如图所示，图中U6、U10为始端电压相量，U6、U10为末端电压相量，显然此时10KV线路所输送的功率是6KV线路的倍 由此条件下两路的低电压损失必然相等即： 式中R、X—线路的电阻和电抗 Ω 则两回线路电压损失百分值之比： 上式表明即使输送功率是6KV的倍，同样阻抗的10KV线路的电压损失百分值只是6KV线路的60%，因而可以更好地保证线路末端用电设备的电压水平。 2、井下10KV高压供电的安全问题及措施 2.1短路容量 原有的10/6KV下井供电系统短路容量的问题不突出是由于10/6KV变压器的隔离作用，本矿供电系统相对独立于上级变电所，井下6KV母线上的短路容量被10/6KV变压器的阻抗所限制，其量值 明显降低，对于10KV直接下井供电系统，本矿供电系统对上级变电所便不再相对独立，井下10 KV母线上的短路容量由上级变电所主变压器容量，最大运行方式下上级主变压器高压侧的短路容量（或系统阻抗）及10KV输电距离等三个电气参数共同决定，若矿井距上级变电所较近，该短路容量就主要取决于上级变电所的电气参数，随着社会的发展，各个大电网相互并网使系统短路容量增大，上级变电所一、也会因总负荷的增大而改用较大容量的主变压器，使得井下10KV母线上的短路容量增加，对井下电气安全造成威胁。对井下10KV母线上的短路容量问题，可采用以下措施解决。（1）新研制的井下10KV开关设备其分断容量具有50、100、200、300、400VA等多种规格，以满足不同规模矿井的需要；（2）采用10KV供电系统的矿井，应设置不少于2Km的架空