隔爆型移动变压器的选型及电缆的校验

宋志刚

（山西宁武大运华盛老窑沟煤业有限公司， 山西 宁武 036700）

引言

矿用隔爆型干式变压器是井下重要的电力组成系统之一，由于长期在条件恶劣、湿度大、有毒有害气体的环境中运行，安装空间有限、电压变动大，对于设备的选型有极高的要求[1-3]。如何准确选择安全有效的隔爆型干式变压器对维护矿井电力系统至关重要。

1 50106 综采放顶煤工作面供电概述

1.1 综采工作面用电负荷

老窑沟煤矿50106 综放工作面位于矿井5 采区，井下标高+1 174～+1 290 m。工作面供电来自地面副井10 kV 配电室，经副斜井，通过井下中央变电所4号PBG-300/10 高开控制工作面供电。该工作面的主要用电设备包括采煤机、刮板输送机、乳泵站、转载机等，总负荷达到3 147 kW，具体规格及负荷计算见表1。

表1 50106 综采工作面变压器组所供负荷

1.2 变压器的选择

由于井下电压稳定性较差，需要经常对高压开关进行分闸/合闸的操作，在进行分/合闸的瞬间将对供电控制系统产生冲击，容易造成电磁饱和并使电流急剧增加。据此将选用2 台矿用隔爆型移动变压器，型号分别为KBSGZY-2000/10 型10/1.14 kV 一台（移动变压器1 号），KBSGZY-2500/10 型10/1.14 kV 一台（移动变压器2 号）。KBSGZY 型隔爆型移动变压器自带过载、短路、欠压、异常提醒等保护措施，主要由高（低）压侧开关、干式变压器、组合控制器组成，隔爆外壳内装有动力线和保护单元，其保护动作的执行由高压侧开关完成，具有装机容量大、结构紧凑体积小、安全性能高的优点，结构示意图见图1。

图1 KBSGZY 隔爆型移动变压器

供电系统经MYPTJ-6/10，3×95 mm2高压电缆沿运输顺槽到工作面变电列车处2 台移动变压器进行井下供电。其中，移动变压器（1 号）为工作面采煤机、后刮板输送机、小水泵、2 号乳化液泵、1 号喷雾泵供配电，移动变压器（2 号）为工作面转载机、前刮板输送机、破碎机、1 号乳化液泵、2 号喷雾泵集中供配电。

2 50106 回采工作面移动变压器电缆验证

本矿井下电缆采用四回，其中两回电缆从主井地面10 kV 配电室沿主斜井敷设至主井井底变电所，电缆的稳定直接关系到井下供电系统的优劣。50106 综采工作面移动变电站所有供电高压电缆统计见下页表2。

表2 50106 综采工作面移动变电站供电高压电缆统计表

50106 回采工作面移动变压器（1 号）电缆引副井底中央变电所9 号高压开关，电缆型号为MYPTJ-6/10- 3×95 mm2矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆，长度为1 200 m；移动变压器（2 号）电缆引自50106 回采工作面移动变压器（1 号）高压侧，电缆型号为MYPTJ-6/10- 3×50 mm2矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆，长度为15 m。其中，由于1 号电缆长度较长，还需计算电缆断路时热稳定要求的最小截面。

1）长时负荷电流校验电缆截面：

式中：Im为电缆线路最大负荷电流，A；P 为电缆线路所带最大负荷，1 号变压器取1 899 kW、2 号变压器取1 248 kW；Ue为电缆线路额定电压，取10 kV；cosα 为电缆线路最大负荷功率因数，取0.7；

经计算，MYPTJ-6/10-3×95mm2线路载流量为156.7 A，小于额定255A；MYPTJ-6/10-3×50mm2线路载流量为105.6A，小于额定流量205A，该电缆满足使用要求。

2）经济电流密度校验电缆截面：

式中：A 为电缆截面，mm2；N 为不考虑电缆损坏时，同时工作电缆的根数，取1；J 为经济电流密度，A/mm2，年最大负荷利用小时为3 000～5 000 h，J 取2.25。经计算，MYPTJ-6/10- 3×95 mm2线路A1=69.6 mm2，A2=46.9 mm2，该电缆满足使用要求。

3）按电缆短路时热稳定校验1 号电缆截面：

式中：Amin为电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；Ik为供电系统在最大运行方式时，三相最大稳态短路电流，A；tf为短路电流作用的假想时间，取0.25s；C 为热稳定系数，取100。经计算，电缆短路时热稳定要求的最小截面Amin=56 mm2，小于95 mm2，满足使用要求。

3 移动变压器的维护及接地保护

移动变电站在井下长期工作，所处环境恶劣，需要保持防爆外壳完整无损。如果发现外壳有裂纹、开焊和变形的情况需要及时修理，避免失爆。另外，如防爆开关隔爆壳内外严重脱漆、母线盒有锈皮脱落且外壳有明显的锈蚀，机械闭锁装置损坏等情况均有失爆的可能，需要及时检查处理。在接地保护方面，工作面局部接地级必须采用直径≥35 mm、长度≥1.5 m 的镀锌钢管连接后，垂直打入底板。接地直线需用界面≥50 mm2的铜软线连接，保持平衡禁止串联。

4 工业性运行概况

50106 综采工作面运输顺槽设备供电的变压器、开关及电缆，经校验符合要求。随即按原先计划分别以1 140 V 电源向采煤机、刮板运输机、破碎机、乳化泵站、喷雾泵、转载机等设备供电。由井下中央变电所4 号PBG-300/10 高开控制工作面2 台矿用隔爆型移动变压器，在各掘进工作面均设置了风电瓦斯闭锁开关，以实现风电、瓦斯闭锁。KBSGZY 系列移动变压器乃至整个供电系统至今没有出现任何故障，运行情况良好，基本满足矿井安全生产作业。

5 结语

老窑沟煤矿根据实际情况经过供电系统的优化改进，线路调整，最终对两台设备的负荷能力进行了成功的校验，满足工作面设备总负荷3 147 kW 的要求。其所配套的矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆的长度、截面等也达到安全标准，为机电设备在煤矿井下安全运行提供了可靠保障，实现了先进的技术指标和较好的经济指标的统一。