Кварценаполненные взрывобезопасные шахтные трансформаторы и подстанции - Напряжение короткого замыкания трансформаторов

ГЛАВА ШЕСТАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КВАРЦЕНАПОЛНЕННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Вопросу выбора рационального значения Uк трансформатора следует уделять серьезное внимание, так как оно не только влияет на технико-экономические характеристики самого трансформатора, но от его значения, кроме того, существенно зависит фактическое напряжение, которое получают потребители, подключенные к его вторичной стороне. Естественно, что величина вторичного напряжения трансформатора определяет эффективность работы всех питаемых им токоприемников и в том числе электродвигателей.
В условиях шахтной подстанции на выбор оптимального значения Uк влияет также и аппаратура управления и защиты всего питаемого участка.
Как следствие того, что пусковая мощность главного электродвигателя превосходит установленную мощность трансформатора примерно в 2—3 раза, напряжение на выходе трансформатора при пуске или опрокидывании электродвигателя снижается до (0,8-0,9) UOM. С учетом потери напряжения в кабеле от трансформатора до распределительного пункта (РП) напряжение на РП снижается до (0,65-0,75), а напряжение на зажимах электродвигателя угольного комбайна падает до (0,4-0,5).
Так как нормальная работа электромагнитных контакторов, управляющих электродвигателями, обеспечивается при напряжении (0,85-=-1,1) UHOM, то нетрудно видеть, что значительное отклонение напряжения от номинального на РП ведет к снижению силы втягивающей катушки контактора, недостаточному нажатию на контакты, длительному горению электрической дуги  между контактами, а в отдельных случаях и к свариванию главных контактов контактора, что чрезвычайно опасно в подземных условиях.
Учитывая, что в работе контактора большой удельный вес составляет тяжелый режим АС4 (включение и отключение пускового тока), можно сделать вывод, что вышеприведенное обстоятельство приводит к усиленному износу контактов контактора и является причиной недостаточной работоспособности пусковой аппаратуры, применяемой в угольных шахтах.
Известно, что из всех видов электродвигателей асинхронный электродвигатель с замкнутым ротором является наиболее простым и надежным в эксплуатации. Однако его рабочие характеристики весьма чувствительны к отклонениям напряжения от номинального, так как моменты, развиваемые двигателем, пропорциональны квадрату напряжения. Вследствие этого фактические пусковые и максимальные моменты при работе двигателя в реальных условиях значительно отличаются от их номинальных значений. В отдельных случаях фактические моментные характеристики при снижении напряжения на зажимах главного электродвигателя до (0,4 н-0,5) 1/ном уменьшаются в 4—6 раз. Разумеется, что резкое снижение фактических пусковых и опрокидывающих моментов электродвигателя ведет к затяжному пуску электродвигателя, чрезмерному разогреву роторной клетки, а иногда и ее выплавлению и является одной из основных причин выхода из строя электродвигателей. Кроме того, снижение фактических моментов электродвигателя ставит все электрооборудование шахты в тяжелые условия, так как для преодоления момента сопротивления на валу электродвигателя приходится «раскачивать» главный электродвигатель — включать и отключать его в заторможенном состоянии, а иногда выводить исполнительный орган—бар комбайна из соприкосновения с пластом угля и запускать электродвигатель без нагрузки, что снижает производительность комбайна. В связи с этим ухудшение фактических моментных характеристик электродвигателей в схемах электроснабжения добычных участков вызвало стремление увеличивать установленную мощность электродвигателей и применять электродвигатели с большей кратностью пускового и максимального моментов. Однако такой путь далеко не всегда дает ожидаемый эффект и, более того, зачастую приводит даже к обратному— уменьшению фактических моментов электродвигателей.
Обеспечить устойчивую работу врубово-комбайновых электродвигателей можно в первую очередь за счет повышения мощности и снижения напряжения короткого замыкания питающего трансформатора.

Рис. 6-1. Реальные максимальные (опрокидывающие) моменты двигателя ЭДКО-4-2Л при питании от трансформаторов различной мощности с разными значениями UK.
J1— при питании от подстанции типа ТКШЕП-240/6 (Uк-2,5%); 2— от подстанции типа ТКШВП-180/6 (Uк=3,3%); 3 —от трансформатора типа ТМШ-320/6 (Uк=5,5%); 4 — от подстанции типа ТКШВП-135/6 (Uк=3,0%); 5 —от трансформатора типа ТМШ-180/6 (Uк=5,35%); б —от подстанции типа ТСШВП-180,'6 (Uк=5,35%); тм — максимальный момент двигателя в относительных единицах (за единицу принят стендовый максимальный момент); L —длина кабеля от трансформатора до распредпункта лавы (метры).
Трансформаторы с минимальным значением напряжения короткого замыкания позволяют повысить пусковые и опрокидывающие моменты электродвигателей, более полно использовать мощные врубовые электродвигатели типов ЭДК, ЭДКО и ЭКВ, с номинальной мощностью в часовом режиме от 122 до 144 кет, которые в последнее время находят все большее применение в угольной промышленности.
Обеспечение относительно высоких пусковых и опрокидывающих моментов электродвигателей стало возможным при питании мощных комбайнов от подстанций типа ТКШВП, имеющих Uк в пределах 2,5—3,5%.
Как следует из кривых рис. 6-1, опрокидывающие моменты, которые обеспечивает трансформаторная подстанция типа ТКШВП, имеющая Uк—3,3%, гораздо выше моментов, которые способны обеспечить трансформаторы и подстанции типов ТМШ и ТСШВП, у которых Uк = 5,35 %.