【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 綜 采工作面單臺(tái)設(shè)備裝機(jī)容量較大， 采煤機(jī)裝機(jī)容量在 710KW，但是設(shè)備實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)在 ，運(yùn)行功率因較低，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)線路電流較高，線路損耗較大；同時(shí)由于設(shè)備運(yùn)行電流高在電纜選型時(shí)需選用大截面電纜，造成電纜的浪費(fèi)。投入礦用 SVG后，將功率因數(shù)提高至 ，在設(shè)備運(yùn)行功率不變的情況下，電源線路運(yùn)行電流降低為原來(lái)的一半，電纜選型時(shí)降低電纜截面；同時(shí)電源線路運(yùn)行電流降低，可以進(jìn)一步減少運(yùn)行熱量，降低線路損耗。 （ 2）隨著綜掘機(jī)巷道掘進(jìn)距離延伸， 巷道掘進(jìn)至 1600 米時(shí)，綜掘機(jī)（裝機(jī)容量 340KW）啟 動(dòng)瞬間電壓降至 800V 左右，設(shè)備無(wú)法正常啟動(dòng)， 線路壓降較大，投入 SVG 后將線路末端電壓提高 5%，末端電壓提高保證設(shè)備正常啟動(dòng)。 在未投入 SVG 時(shí)通過(guò)以下兩種方式解決線路壓降問(wèn)題：一是在工作面附近再開(kāi)鑿一個(gè)機(jī)電硐室，將工作面供電變壓器移至硐室內(nèi)，縮短供電距離來(lái)提高供電電壓，保證采掘設(shè)備正常啟動(dòng)。這種方式不僅造成大量投資浪費(fèi)，而且占用大量生產(chǎn)勞動(dòng)力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響正常生產(chǎn)。二是增加投資，選擇超過(guò)正常負(fù)荷設(shè)計(jì)大截面的高低壓供電電纜以及大容量供電變壓器，其目的就是為了減少回路阻抗，提高末端供電電壓，保證設(shè)備正 常運(yùn)轉(zhuǎn)。 投入礦用低壓 SVG，選用其電壓補(bǔ)償工作模式有效提高線路末端電壓，減少電壓降。礦用低壓 SVG 可以將末端電壓提高 5%，這樣可以延長(zhǎng)供電距離，保證大功率設(shè)備正常啟動(dòng)，有效延長(zhǎng)巷道掘進(jìn)距離，減少成本投入。 （ 3）投入 SVG 充分發(fā)揮其濾波功能，有效減少電網(wǎng)諧波含量，改善采掘工作面供電質(zhì)量。 （寫出使用前的的測(cè)量數(shù)值。） 隨著煤礦現(xiàn)代化的推進(jìn)，隨之非線性設(shè)備越來(lái)越多，造成系統(tǒng)中含有大量的諧波，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行不正常發(fā)熱，加速了電氣設(shè)備老化，縮短了使用壽命和期限。 SVG具有多種濾波功能，可以有效減少供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的諧波 含量，將諧波含量控制在國(guó)標(biāo)以內(nèi)，減少因諧波含量大而引起不必要的諧波跳閘保護(hù)、干擾井下通信、嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀設(shè)備。 針對(duì)以上問(wèn)題及解決方案，最終確定選用遼寧榮欣集團(tuán)生產(chǎn)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型靜止無(wú)功發(fā)生器（ SVG）。該設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面具有以下優(yōu)勢(shì)： （ 1）設(shè)備的先進(jìn)性。 該設(shè)備采用 IGBT 模塊的通斷來(lái)控制逆變單元輸出的交流電壓， 響應(yīng)時(shí)間短，小于等于 5ms，它可在極短的時(shí)間內(nèi)完成從額定容性無(wú)功到額定感性無(wú)功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種相應(yīng)速度完全可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償 補(bǔ)償功能多樣化，使用一套 SVG 裝置可以實(shí)現(xiàn)多種補(bǔ)償功能：?jiǎn)为?dú)補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功；單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載諧波；單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載不平衡；同時(shí)補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功、諧波和不平衡。 （ 2）該設(shè)備可以適應(yīng)較惡劣的環(huán)境。 該設(shè)備為防爆兼本質(zhì)安全型設(shè)備可以很好的適應(yīng)井下各種環(huán)境，而且可以根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的效果不同，靈活安排設(shè)備安裝位置。在綜采工作面考慮系統(tǒng)運(yùn)行功率，為保證最大程度上發(fā)揮設(shè)備性能，將 SVG安裝在距離變壓器最近位置。在綜掘工作面以使用其電壓補(bǔ)償為主，將其安裝在距掘進(jìn)迎頭 300米位置，提高線路末端電壓，保證設(shè)備正常啟動(dòng)。 （ 3）該設(shè)備具有可推廣性。 由 SVG 為防爆兼本質(zhì)安全型設(shè)備，可以應(yīng)用于高瓦斯礦井。使用環(huán)境溫度為 0℃ 40℃ ，存放溫度為 10℃ 50℃ 最大程度上提高其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，在各種礦井都可以推廣使用。 技術(shù)路線 首先，對(duì)新汶礦業(yè)集團(tuán)公司翟鎮(zhèn)煤礦低壓供電系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行全面調(diào)查研究，摸清現(xiàn)狀。對(duì)影響礦井低壓供電系統(tǒng)正常運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行排查，進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地分析研究，找出技術(shù)切入點(diǎn)。 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，借鑒國(guó)內(nèi)外成熟的先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，探索引進(jìn)使用配套的低壓 SVG，保證礦井低壓供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。 技術(shù)路線如下： 調(diào)查 論證 → 摸清現(xiàn)狀 → 找準(zhǔn)切入點(diǎn) →系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究 → 總結(jié)、整合 → 引進(jìn)配套低壓 SVG → 全面推廣。 （ 1）設(shè)備參數(shù) 型號(hào)說(shuō)明 B J S — 5 0 0 / 1 1 4 0額 定 電 壓 （ V ）額 定 功 率 （ K v a r ）靜 止 無(wú) 功 發(fā) 生 器（ S t a t i c V a r g e n e r a t o r ）隔 爆 兼 本 質(zhì) 安 全 型無(wú) 功 補(bǔ) 償 裝 置 （ 2）技術(shù)參數(shù) 防爆形式：隔爆兼本質(zhì)安全型 適用負(fù)載：瓦斯泵、水泵、膠帶運(yùn)輸機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等負(fù)載 使用條件：有甲烷與煤塵爆炸性氣體的環(huán)境中 額定電壓： 1140 V 額定電流： 253A 額定補(bǔ)償容量： 500 KVar （ 3）環(huán)境 條件 設(shè)備使用環(huán)境溫度： 0℃～ +40℃，設(shè)備存放溫度 10～ 50℃； 海拔高度不超過(guò)： 2022m； 周圍環(huán)境相對(duì)濕度≤ 98%（ +25℃）； 有甲烷與煤塵爆炸性氣體的環(huán)境中； 無(wú)破壞絕緣材料及金屬的氣體環(huán)境中； 無(wú)淋水、無(wú)積水、無(wú)顯著搖動(dòng)與沖擊震動(dòng)的地方； 與水平面的安裝傾斜度不超過(guò) 15176。； 大氣壓力： 86~106kPa； 安裝類別：Ⅰ類；污染等級(jí)： 3級(jí)。 （ 4）補(bǔ)償功能多樣化 ●單獨(dú)自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)功（靜止無(wú)功發(fā)生器功能）：在補(bǔ)償能 力范圍內(nèi)，補(bǔ)償后功率因數(shù)可達(dá)到 。 ●單獨(dú)自動(dòng)補(bǔ)償終端電壓（電壓補(bǔ)償功能）：在額定補(bǔ)償能力（ 253A）范圍內(nèi)，補(bǔ)償后終端電壓可達(dá)到電壓設(shè)定值。 ●自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)功并抑制諧波（靜止無(wú)功發(fā)生器功能 +APF功能）：在提高功率因數(shù)同時(shí)也有效抑制一定量的 1 13次特征諧波。 （ 5）采掘工作面補(bǔ)償容量計(jì)算 掘進(jìn)工作面運(yùn)行負(fù)荷： 掘進(jìn)工作面補(bǔ)償點(diǎn)后總功率Σ PN 為 410KW，最大單機(jī)功率 PD 為340KW： 負(fù)載需要系數(shù) KX=＋ （ PD/Σ PN） = PD最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率， kW； Σ PN 工作面電氣設(shè)備容量總和（不包含備用設(shè)備）； 則實(shí)際負(fù)荷 P=Σ PN KX=368KW 掘進(jìn)工作面補(bǔ)償容量： 掘進(jìn)機(jī)實(shí)際負(fù)荷 P 為 368KW，補(bǔ)償前功率因數(shù) cosφ 1=，補(bǔ)償后功率因數(shù) cosφ = tgφ 1=1cos/1cos 2 ???= tgφ =?? cos/cos1 2= Qk=p(tgφ 1－ tgφ )=254(kvar) cosφ 1補(bǔ)償前的 功率因數(shù) cosφ 想達(dá)到的 功率因數(shù) Qk 所需補(bǔ)償容量（ kvar） p 實(shí)際負(fù)荷（ KW） 通過(guò)計(jì)算我們得到掘進(jìn)工作面需要補(bǔ)償功率為 254kvar，榮信單臺(tái)容量為 500kvar，滿足要求。 綜采工作面工 作負(fù)荷： 綜采工作面總功率Σ PN為 ，最大單機(jī)功率 PD為 300KW： 需要系數(shù) KX=＋ （ PD/Σ PN） = PD最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率， kW； Σ PN 工作面電氣設(shè)備容量總和（不包含備用設(shè)備）； 則實(shí)際負(fù)荷 P=PN KX=460KW 綜采工作面補(bǔ)償容量： 采區(qū)工作面移變?nèi)萘繛?1000KVA，采區(qū)計(jì)劃補(bǔ)償點(diǎn)實(shí)際負(fù)荷 P為460KW，補(bǔ)償前功率因數(shù) cosφ 1=，補(bǔ)償后功率因數(shù) cosφ 1= tgφ 1=1cos/1cos1 2 ???= tgφ =?? cos/cos 2= Qk=p(tgφ 1－ tgφ )=317(kvar) cosφ 1補(bǔ)償前的 功率因數(shù) cosφ 想達(dá)到的 功率因數(shù) Qk所需補(bǔ)償容量 （ kvar） p實(shí)際負(fù)荷（ KW） 通過(guò)計(jì)算我們得到采區(qū)工作面需要補(bǔ)償功率為 317kvar，榮信單臺(tái)容量為 500kvar，滿足要求。 （ 6）產(chǎn)品選型總結(jié) 綜上計(jì)算結(jié)果和設(shè)備性能所述，我們認(rèn)為榮信 BJS500/1140礦用隔爆兼本質(zhì)安全型靜止無(wú)功發(fā)生器，滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件，并附帶有源濾波器的功能，能夠充分濾除由于 12路脈沖整流設(shè)備產(chǎn)生的 1 13次諧波，有效的保障供電系統(tǒng)正常運(yùn)行安全，經(jīng)討論最終確定該產(chǎn)品。 （ 7）系統(tǒng)中設(shè)備安裝位置 翟鎮(zhèn)煤礦采掘工作面一般距離大約在 1600m 左右，以往為避免供電末端電壓過(guò)低，常規(guī)采用的辦法是選擇大容量變壓器、電纜或者每延伸一定距離，通過(guò)開(kāi)鑿機(jī)電硐室安裝移動(dòng)變壓器的方法提高供電電壓。這些方式不僅造成嚴(yán)重資金浪費(fèi)，而且還占用大量生產(chǎn)勞動(dòng)力，同時(shí)影響正常生產(chǎn)。 通過(guò)分析與調(diào)研最終確定了榮信 BJS500/1140型產(chǎn)品。但安裝位置如何確定，技術(shù)攻關(guān)小組進(jìn)行了多次討論，通過(guò)常年采掘工作面運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及運(yùn)行負(fù)荷電流考慮，最終確定安裝位置點(diǎn)距離掘進(jìn)、采煤工作面大約 300m左右。 安裝位置的確定是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境以及計(jì)算結(jié)果得知，在此位置不 會(huì)因補(bǔ)償點(diǎn)后的電纜，由于電流大產(chǎn)生過(guò)高壓降（見(jiàn)圖一、二）。另一方面此安裝位置運(yùn)行環(huán)境比較好，避免了工作面產(chǎn)生的煤塵、潮濕等影響靜止無(wú)功發(fā)生器正常工作運(yùn)行，也不用單獨(dú)為靜止無(wú)功發(fā)生器開(kāi)鑿機(jī)電硐室。 （ 8）采掘工作面安裝靜止無(wú)功發(fā)生器位置計(jì)算分析 掘進(jìn)工作面未安裝靜止無(wú)功發(fā)生器末端電壓降 掘進(jìn)供電電纜 95mm 1600m，電壓 1140伏，功率因數(shù) ，正常運(yùn)行電流 266安，通過(guò)計(jì)算得出末端壓降 R=ρ *L1/S1=*1600/95=（歐姆） U=*I*R=*266*=144（伏特） I— 正常運(yùn)行電流 U— 電纜上壓降 R— 電纜內(nèi)阻 ρ — 銅電纜內(nèi)阻取 平方 /米 L— 95mm2電纜長(zhǎng)度米 S— 電纜截面積 mm2 通過(guò)計(jì)算得知，當(dāng)供電電壓 1140伏時(shí)，末端壓降超過(guò) 10%，此時(shí)電氣設(shè)備由于電壓的降低，必然會(huì)造成電流增高，導(dǎo)致壓降更多。多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)測(cè)量得知，末端電壓最低達(dá)到 900伏，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行，特別是大功率設(shè)備啟動(dòng)困難。 距離掘進(jìn)面 300米安裝靜止無(wú)功發(fā)生器，末端 電壓降計(jì)算 安裝靜止無(wú)功發(fā)生器后，保證了靜止無(wú)功發(fā)生器處供電電壓維持在了額定范圍，壓降只會(huì)在靜止無(wú)功發(fā)生器后 300米電纜上產(chǎn)生，所以壓降極小。靜止無(wú)功發(fā)生器后供電電纜 95mm 300m，電壓 1140伏，功率因數(shù) 左右，運(yùn)行電流降至 196 安，通過(guò)計(jì)算得出末端壓降。 R=ρ *L1/S1=*300/95=（歐姆） U=*I*R=*196*=20（伏特） I— 正常運(yùn)行電流 U— 電纜上壓降 R— 電纜內(nèi)阻 ρ — 銅電纜內(nèi)阻取 平方 /米 L— 95mm2電纜長(zhǎng)度米 S— 電纜截面積 mm2 通過(guò)計(jì)算得知，末端電纜壓降大約 20 伏左右，在供電允許范圍內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生很大影響，并且大設(shè)備啟動(dòng)時(shí)靜止無(wú)功發(fā)生器反應(yīng)迅速，能夠最短時(shí)間補(bǔ)償，維持系統(tǒng)電壓。 綜采工作面未安裝靜止無(wú)功發(fā)生器末端電壓降 綜采工作面低壓側(cè)供電電纜 95mm 1600m，電壓 1140 伏，功率因數(shù) ，正常運(yùn)行電流 333安，通過(guò)計(jì)算得出末端壓降 R=ρ *L1/S1=*1600/95=（歐姆） U=*I*R=*333*=180（伏特） I— 正常運(yùn)行電流 U— 電纜上壓降 R— 電纜內(nèi)阻 ρ — 銅電纜內(nèi)阻取 平方 /米 L— 95mm2電纜長(zhǎng)度米