[實用新型]一種大型煤礦直流供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201621148612.6
• 申請日: 2016-10-22
• 公開（公告）號: CN206922428U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅娟;高淑萍;高峰;趙建文;李忠;宋國兵;王曉衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: H02J1/06
• 分類號: H02J1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型具體涉及大型煤礦供電方式的選擇和研究，屬于煤礦供電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1.大型煤礦供電系統(tǒng)的發(fā)展變化

隨著大型、特大型安全高產(chǎn)高效綠色現(xiàn)代化礦井的建設(shè)以及先進(jìn)采煤技術(shù)的不斷引進(jìn)，大型煤礦的供電系統(tǒng)發(fā)生了相應(yīng)的變化。

1.1煤礦供電容量及規(guī)模不斷擴(kuò)大

據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計：截止到2012年全國年產(chǎn)量超過120萬噸的大型煤礦有1050座，而大型、特大型安全高效現(xiàn)代化礦井的特點之一是：工作面大型化、綜采設(shè)備機(jī)電一體化和高度自動化，這將促使煤礦用電設(shè)備的單機(jī)容量和數(shù)量以及整個煤礦的供電容量及供電規(guī)模增大。據(jù)《安全高效現(xiàn)代化礦井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》顯示數(shù)據(jù)：單產(chǎn)為8Mt/a的特大工作面其采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)的裝機(jī)容量均已超過2MW，若計及轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、巷道輸煤系統(tǒng)及其它相關(guān)輔助設(shè)備，一個特大工作面的總裝機(jī)容量可達(dá)10MW。同時隨著井下工作面生產(chǎn)能力的提升，煤礦提升系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)及其它用電設(shè)備的單機(jī)容量及數(shù)量將隨之增大，目前就礦井提升系統(tǒng)其單機(jī)裝機(jī)功率已超2MW，大型煤礦用電負(fù)荷總裝機(jī)功率已超過50MW。同時，為了減少工作面搬家倒面次數(shù)，保證綜采工作面長時間高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，盤區(qū)掘進(jìn)長度不斷加大，從而使煤礦井下供電距離不斷加長，1996年美國工作面掘進(jìn)長度平均達(dá)2.570km，澳大利亞平均1.874km，美國西部某礦設(shè)計工作面推進(jìn)長度已達(dá)6.7km；國內(nèi)神東礦區(qū)活雞兔礦井掘進(jìn)長度超過5.3km，補(bǔ)連塔礦井亦達(dá)4.5km以上，2003年神東礦區(qū)榆家梁礦井 45202工作面推進(jìn)方向長度達(dá)6.380km。

由于上述原因，大型煤礦井下長距離大容量供電問題更加突出。

1.2煤礦負(fù)荷逐漸直流化

煤礦絕大多數(shù)負(fù)荷是電動機(jī)負(fù)荷，還有少數(shù)的照明、通信、監(jiān)控系統(tǒng)。《安全高效現(xiàn)代化礦井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中要求：提升機(jī)、帶式輸送機(jī)、主通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等用電設(shè)備宜采用變頻驅(qū)動，以提高設(shè)備工作效率，減少電能消耗。從目前大型煤礦電動機(jī)采取的驅(qū)動方式來看，立井的主、副提升機(jī)、斜井帶式輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)多數(shù)已采用交-直-交變頻驅(qū)動方式，隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展以及造價問題的解決，井下大巷及盤區(qū)帶式輸送機(jī)以及其它電動機(jī)負(fù)載采用變頻驅(qū)動將成為主要趨勢；為了節(jié)電，井下及地面照明可采用LED照明系統(tǒng)，而采用變頻驅(qū)動的電動機(jī)負(fù)載以及LED照明負(fù)載其用電方式更趨于直流化。

1.3電能消耗量大

在原煤生產(chǎn)過程中，電氣設(shè)備繁多，耗電量巨大，而大型、特大型煤礦單機(jī)容量及總負(fù)荷容量不斷加大，將致使煤礦用電量不斷增加，某年產(chǎn)量為800t的煤礦，其負(fù)荷的工作容量高達(dá)57626kW，噸煤耗電量可達(dá)到 16.62W·h，總耗電量13296×104kW·h/a，年運行費用高達(dá)8642.4萬元。因此，如何減小煤礦供電系統(tǒng)的運行費用將是煤礦企業(yè)亟待解決的問題之一。

在大型煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生上述變化之下，煤礦現(xiàn)行交流供電問題愈加突出，大型煤礦交流供電的進(jìn)一步發(fā)展將面臨挑戰(zhàn)。

2.煤礦交流供電存在的問題

1)大型煤礦交流供電系統(tǒng)的拓?fù)溱呌趶?fù)雜化和大型化，使其供電可靠性下降，同時也增加了煤礦交流供電系統(tǒng)的設(shè)計難度。文獻(xiàn)《工礦自動化》 2009年第12期“基于圖論的煤礦井下高壓供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化”利用最小路徑法對煤礦高壓交流電網(wǎng)的供電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，并理論驗證了該方法在提高煤礦供電安全性和可靠性方面有效性，但交流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化空間有限。

2)煤礦供電容量的增大，導(dǎo)致系統(tǒng)短路容量增大，越級跳閘問題更加突出，交流系統(tǒng)供電安全性下降。

3)井下長距離、重負(fù)荷供電時末端電壓降不能滿足要求。為了限制短路電流，電纜線路中串聯(lián)限流電抗器則導(dǎo)致線路壓降增大，進(jìn)一步加劇井下供電電壓的質(zhì)量問題。

4)變頻器的廣泛使用，使煤礦供電系統(tǒng)的諧波污染更加嚴(yán)重，而濾波器的安裝則會進(jìn)一步增加系統(tǒng)接線的復(fù)雜性。

5)電纜數(shù)量明顯增多，電纜截面加大，則使煤礦金屬消耗量大大增加，電纜投資費用不斷增大；同時供電距離及供電規(guī)模的增大，使電纜線路上的損耗增大，不利于交流系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行。

本實用新型根據(jù)上述情況分析可得：煤礦現(xiàn)行交流供電系統(tǒng)在大型煤礦供電容量、供電規(guī)模不斷擴(kuò)大的形式下，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化、供電可靠性、安全性、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)運行等方面存在適應(yīng)性問題；有必要改變煤礦現(xiàn)行供電拓?fù)浼肮╇娔Ｊ?，以解決煤礦負(fù)荷日益增大及負(fù)荷用電方式發(fā)生變化所帶來的諸多供電問題。

3.煤礦其它供電模式研究現(xiàn)狀