浅谈矿井应急供电设备选型设计

摘要:本文从煤矿应急电源、运行参数、设备选型及技术要求等几方面讨论了煤矿应急供电设备选型的设计,为今后煤矿单回路供电提供参考依据。

关键词:应急 供电设备 选型 技术要求

中图分类号:TD611 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0091-01

北联电能源公司高头窑矿井设有地面35kV主变电所一座,承担矿井全部供电负荷。由于矿井目前为单回路供电,设计采用柴油发电机作为矿井的应急供电电源。

1 使用环境条件

(1)安装场所:简易彩板房。(2)海拔高度:1300m。(3)环境温度:上限+35℃,下限-20℃(室内)。(4)相对湿度:日平均值不大于95%,月平均值不大于90%。(5)地震烈度不超过8度。(6)没有火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。

2 设备选型计算

2.1 高头窑煤矿应急供电负荷

总负荷为1387kW,其中主排水及通风设备为一级负荷,工作面排水设备为二级负荷,地面生活用电为三级负荷,供电时可根据发电设备的状况逐级加减负荷。

2.2 发电机设备选取

根据负荷统计表的情况,选取3台380V、500kW柴油发电机与1台380V、800 kW柴油发电机并网运行,运行方式为三用一备。柴油发电机发出的380V电压经升压变压器升压至10kV后,输入高头窑35kV变电所10kV母线侧,运行方式为4台发电机同时并网运行。

发电机总功率计算,3台原有发电机已进行过大修,经实际使用测量现有效率为60%左右,800kW新发电机的效率为90%,3台发电机功率计算:

800×90%+500×3×60%=1620kW

满足应急设备运行需求。

3 发电设备技术要求

3.1 柴油发电机技术要求

(1)柴油发电机必须能与煤矿现有3台HX500GF型发电机可靠并网运行。(2)柴油发动机采用重庆康明斯柴油发动机,型号:KTAA19-G6A。四冲程,带废气涡轮增压,电调式柴油引擎。自带风扇水箱闭式水冷散热,采用电子调速器调速,喷油方式直喷式。(3)交流发电机厂采用中美合资马拉松交流发电机,型号:MP-800-4A/S。

3.2 箱式变电站技术要求

4台并网柜、升压变压器共同组成1台箱式变电站,为煤矿提供10kV电源。

3.2.1 并网柜技术要求

(1)4台并网柜能实现煤矿原有的3台380V、500kW发电机组与新采购的1台380V、800kW发电机组可靠并网运行。并网柜为下电缆进线,上铜母排出线。(2)并网柜可实现手动、自动并联,可实现发电机组的自动开机/停机、数据测量、报警保护及“三遥”功能。控制器采用大屏幕液晶(LCD)显示,可选择中英文操作界面,保证操作简单,运行可靠。控制器应具有控制GOV和AVR的功能,可以自动同步及负荷均分,和发电机组进行并联。控制器能准确监测发电机组的各种工作状态,当发电机组工作异常时自动关闭发电机组,并将故障状态显示在LCD上。(3)可以检测所有发电机组相关的电参量及非电参量。(4)在自动状态下具有以下工作模式:不带载运行,带载运行,按需求并联运行。(5)具有解列时负载转移功能。(6)具有定时带载/不带载试机功能,可实现每周/月循环开机/停机。(7)运行过程中机组控制器实时监控柴油机及发电机的运行工况:当发生输出电压过高或过低、输出短路、及柴油机机油压力偏低、冷却水高温、超速故障时立即报警停机(所有故障显示均自动锁定)。停机的同时立即启动备用机组,并切换至备用机组供电。(8)对柴油发电机组的电参量及水温、油压、油位等实时监测。(9)实现柴油发电机组自动开机/停机、同步并联、负荷均分及报警保护功能。(10)具有机组保养/维护时间到警告/停机功能。(11)保证输出电压、工频波动在允许范围内,能实现人工启动、自动并机、自动负荷分配。(12)并机柜配置有隔离开关、断路器,其额定电流及电压符合发电机的相应要求。

3.2.2 升压变压器的技术要求

(1)变压器应符合的标准:IEC。

(2)变压器名称:环氧树脂浇注绝缘干式三相双绕组无励磁变压器。

(3)型号:SCB10-2500/10 10.5±2×2.5％/0.4kV 2500kVA。

(4)额定频率:50Hz。

(5)额定容量:2500kVA。

(6)额定电压比:0.4kV/10.5±2×2.5%。

(7)系统最高运行电压:

高压侧:10.5kV:12kV；

低压侧:0.4kV:0.42kV。

(8)变压器损耗保证值:

空载损耗:≤3050W；

负载损耗:≤14450W(120℃)。

(9)调压方式:10kV侧中性点无励磁调压。

(10)调压范围:10.5±2×2.5％。

(11)阻抗电压:6％。

(12)联结组标号:D,yn11。

(13)中性点运行方式:10kV为不接地系统。

(14)冷却方式:AN/AF。

(15)绝缘方式:环氧树脂浇注绝缘。

(16)绝缘水平:F级绝缘。

(17)绕组材料:铜。

(18)铁芯材料:优质冷轧硅片。

(19)安装形式:

变压器带外柜体,低压侧母排进线,高压侧电缆出线,(与低压柜平行布置),上进下出。

(20)外罩防护等级:IP20,采用优质钢材制作,并做防腐处理。

(21)变压器本体应设温度控制器,测量变压器绕组温度并进行显示,温控器设有通讯接口满足与变电所综合自动化系统通讯,采用485接口。每台变压器外罩安装低噪声风机,配合温度控制器实现自动和手动开启。

(22)变压器外罩门应设机械闭锁

3.2.3 其它技术要求

(1)箱式变电站4台并网柜与升压变压器共用400V母线排,母线排采用铜板,其截面积及载流量应符合4台发电机同时运行的要求。(2)整体箱式变电站具备完善五防功能。(3)箱式变电站箱体具有防雨、防晒、防锈及通风散热等功能。各室考虑温度自动控制装置。保温层彩钢板厚度不小于2mm,彩钢板之间的保温层厚度不小于120mm。

综上所述:为了解决矿井单回路供电,拟采用柴油发电机作为矿井的应急供电电源,从技术要求、运行方式及容量等各方面能满足矿井通风及排水等功能,从安全方面也保证了矿井的应急措施。

参考文献

[1]高远强.柴油发电机组在煤矿建设工程中的应用[J].建井技术,2010(3).

[2]郑仕群.自备柴油发电机组容量选择[J].现代建筑电气,2011(7).

[3]罗辉,霍磊.煤矿副井提升机应急电源设计[J].煤炭工程,2011(8).