РЕЖИМЫ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ ПОДСТАНЦИИ И ТРАНСФОРМАТОРОВ
Режимы работы шахтных передвижных подстанций и трансформаторов определяются шахтными электросетями, для которых характерным является следующее:
- Дробление трансформаторной мощности, связанное с технологией добычи угля и применением глубокого ввода высокого напряжения к потребителю (лаве). Применение для питания электрооборудования каждого участка отдельного передвижного (ранее стационарного) трансформатора или подстанции. Случаи питания одним трансформатором или подстанцией двух участков необходимо рассматривать как исключение.
- Соизмеримость установленной мощности трансформатора и главного электродвигателя добычного механизма и относительно большой удельный вес мощности главного электродвигателя (до 40%) в общей присоединенной мощности потребителей.
- Длина кабельных линий от участкового трансформатора до электродвигателя комбайна в пределах 150— 500 м, что вызывает большие потери напряжения, резкое снижение фактических максимальных и пусковых моментов электродвигателей, и, как следствие, большое количество операций «включение — отключение» (В—О) заторможенного ротора электродвигателя при преодолении момента сопротивления.
Анализ режима работы трансформатора показывает, что определяющим является повторно-кратковременный режим работы главного электродвигателя угольного комбайна, а другие потребители (колонковые сверла, освещение и пр.) оказывают незначительное влияние на общую нагрузку. Машинное время работы угольных комбайнов за сутки составляет в среднем около 8 ч, а предельное время 4 — 12 ч [Л. 32]. Количество операций В—О главного электродвигателя за цикл колеблется от 400 (комбайны типа К—52М, ЛГД) до 1 600 (комбайны типа Донбасс-1, Донбасс-2), в среднем около 1 000 В—О. Средняя частота включений в 1 мин составляет 32—40, продолжительность групп В—О 15—30 сек, максимальная частота 90, продолжительность 2—3 сек.
Такая загрузка шахтного трансформатора вызывает противоречие, состоящее в том, что в связи с указанным режимом работы и соизмеримостью установленных мощностей трансформатора и главного электродвигателя шахтные трансформаторы в длительном режиме загружены в среднем на 40% [Л. 8]; в то же время при тяжелом типичном режиме — пуске электродвигателя под нагрузкой или его опрокидывании — ток нагрузки трансформатора достигает четырех-, шестикратной величины номинального тока главного электродвигателя, а пусковая мощность превосходит установленную мощность трансформатора в 2—3 раза. При сравнении условий работы и требований, предъявляемых к трансформаторам шахтным и общепромышленного назначения, следует отметить, что оптимальный коэффициент использования трансформаторов по мощности в подавляющем большинстве производств обычно равен 0,8—0,85, причем пусковой ток при прямом включении наиболее мощного асинхронного двигателя, как правило, не превосходит номинальный ток трансформатора. Как исключение, допускается по динамическому воздействию на трансформатор шесть пусков в сутки при четырехкратном токе, а при большей величине кратности тока число допускаемых пусков обратно пропорционально квадрату пускового тока.
Таким образом, необходимо считать, что особо тяжелые условия электроснабжения в шахтах требуют создания динамически устойчивого трансформатора, для которого режим двух-, трехкратного тока с общим количеством толчков 1 000 и более в сутки является нормальным.
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ШАХТНЫМ ПЕРЕДВИЖНЫМ ПОДСТАНЦИЯМ И ТРАНСФОРМАТОРАМ
Особые условия ведения горных работ предъявляют к передвижным шахтным трансформаторам и подстанциям ряд требований, характерных для горного электрооборудования, предназначенного к эксплуатации в горных выработках, опасных по газу или пыли.
Основные из них сводятся к следующему.
- Наличие взрывоопасной атмосферы в подземных выработках (смеси метана с воздухом, а также угольной пыли) требует обеспечения взрывобезопасности конструкции, исключающей передачу внутреннего воспламенения в конструкции в окружающую взрывоопасную среду.
- Наличие в непосредственной близости от электрооборудования горючих материалов создает повышенную опасность воспламенения, что требует обеспечения конструкцией пожаробезопасности, заключающейся прежде всего в отказе от применения горючего трансформаторного масла.
- Необходимость периодических передвижек вслед за продвижением забоев и возможность обрушения породы и угля определяет выполнение конструкции транспортабельной в горных выработках, удобной в монтаже и достаточно прочной механически.
- Обеспечение необходимого уровня напряжения на зажимах токоприемников при описанном выше режиме нагрузки требует снижения потерь напряжения в трансформаторе до минимума при сохранении достаточной динамической устойчивости его, что определяет оптимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора.
