主扇风机系统

1、变频技术在轴流式主通风机上的应用分析默认分类 2011-02-22 17:06:29 阅读18 评论0 字号：大中小订阅 郭 锋，何 栋，韩卫钦（大统矿业有限公司，山东 兖州 ）摘 要 根据国家发改委 十一五 节能工程要求，结合轴流式风机在设计选型与生产过程通过主通风机电控系统高压变频改造，实现满足安全生产需要和节约电能的双重目标关键词 风机；变频调速；高压变频器；功率单元串联多电平煤矿行业既是我国的产能大户，又是耗能大户，其中作为矿井“肺”的主通风机的耗电量约占生产电耗的15% 25%，随着节能降耗成为国策，越来越多的企业寻求对其进行技术改造。由于煤矿的工艺特点，主通风机设计选型时按照矿井最

2、大需量考虑，实际生产过程中，运行效率普遍较低，部分甚至在 30%以下 而传统运行方式下，无论需用风量大小，风机都以最高转速运行，系统所需风量的大小一般是通过调节风门开度或增减运行电机的台数来完成的，功率较大，消耗电能多；而采用变频调速技术后，可通过改变电动机工作电源频率来调节系统风量，最大化地实现了节能。1 调速原理分析按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为：n= （1- s）60f/p式中 s- - 滑差；P- - 电机极对数；f- - 电机运行频率结论：如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电的频率f，就可以平滑地调节异步电动机的转子转速n。2 节能原理分析由流体力学及

3、电机学公式可知，风机工况参数与电源频率的关系为：式中 Q- - 风机风量；H- - 风机风压；P- - 风机功率；f- - 电源频率上式说明，风机的流量与电源的频率成正比，风压与电源频率的平方成正比，功率与电源频率的立方成正比 因此，通过变频方式改变风量时，当风量下降 20%时，功率可将下降49%；如风量下降50%，功率可下降87.5%3 方案选择星村煤矿设计选用 BDK- 8- No.27 型（740r/min）矿用对旋轴流风机二台，一台工作，一台备用 配套电机为防爆电动机（10kV， 2 450kW， 740r/min）方案一：高 - 低 - 高方式变频系统：采用降压 升压变压器，将 10

4、kV高压降为低压，经低压变频器变频后，再经升压后驱动电动机。方案二：功率单元串联多电平高压变频系统：在 10kV侧设置移相变压器，将高压交流电变成多组低压交流电，每组低压交流电分别输人到单个功率单元，经整流为直流电后，逆变成为交流电，各功率单元的交流电按照一定的规律在逆变侧串联成为高压交流电，输出供给高压电动机4 技术分析方案一采用设备较多，控制环节较复杂，且对电网侧的谐波分量较大；方案二采用低压器件实现高压变频输出，输入输出谐波非常小；通过比较，确定本次改造选择一拖二的功率单元串联式多电平高压变频技术。5 谐波污染分析改造后的控制系统选用交 - 直 - 交结构高压变频系统，先将电源交流电用整

5、流电路转变成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间有一定的相位差（60 /n） 这种多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，不需要输入滤波器；其负载下的网侧功率因数可达0.95 以上系统整流电路采取全控型电力电子器件，为 PWM多电平控制方式，电压源型储能方式，其结构与逆变部分基本对称，则可以做到输入电流基本为正弦波，谐波成分很低，功率因数可调，且能量可双向流动 这种变频器对电机选择性要求不高，从技术上有效地

6、降低了逆变器件的损坏度，从而保证了系统运行的安全可靠性这种系统控制的电机谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶轮的机械力，从而保证主通风机电机运行寿命，且网侧谐波含量很低，有效地降低了系统对矿井供电系统的谐波污染。6 调节性能分析系统控制方式选用压频比及无传感器矢量控制两种方式相结合的运行模式，有效地保证了电机在高低速情况下控制的快速性及控制精度准确性V/f比恒定控制常用于风机 水泵的调速功能，以及对调速范围要求不高的场合 V/f比恒定控制的突出优点是可以进行电机的开环速度控制 利用矢量控制来弥补压频比控制方式动态性能控制不好的缺点，从而实现全面优良的控制品质目前变频器控制

7、元件多采用 IGBT器件，它作为大功率电子器件，具有驱动功率小，开关能耗小 工作频率高等优点，保证系统的高可靠性及运行稳定性。7 接口能力及保护功能系统选用 S7 200 型 PLC做为控制核心，主要负责变频器与工业现场的接口，以及对变频器内部开关量的处理 PLC负责对系统内外的各种状态进行综合判断，实现对变频器的启动 停机 急停控制，实现对变频器故障的报警与保护 PLC模块可以有效地实现原有风机在线监测系统监测的所有功能，采集并显示各种监测数据，有利于实现远程控制，便于接入矿井自动化控制系统，故障智能化显示功能有利于快速查找系统故障，迅速处理问题，保证了系统地安全性 可靠性高压变频器自身具有

8、高性能的保护功能，如输出过载 输出过流 电网过电压 电网欠电压 电网失电 直流母线过电压 直流母线欠电压 变压器过热 缺相 控制电源掉电 驱动故障 功率器件过热 散热风机故障 外部给定掉线 接地故障 光纤故障等等8 节能分析根据星村煤矿实际工况，主通风机电机在夏季时运行在40Hz，冬季时运行在 38 Hz，年平均节约电能近 400 万 kWh，按0.6 元 /kWh 计算，年节约电费约240万元8 间接效益（1）电机实现了真正的软启动 软停车，减少了电网冲击，延长了电机的使用寿命（2）降低了整机运行转数，减少了机械磨损，降低运行噪音和温升，延长了设备使用寿命（3）易于寻找风机运行的最佳工况点，

9、实现了小于设计风量 风压的无级调节（4）简化工人操作工艺，可实现了一键倒机 一键反风等操作，为无人值守机台提供了技术支持.（5）实现了就地补偿，提高了系统功率因数9 结束语应用变频调速技术改造煤矿轴流式风机，不但可以在结合煤矿通风工艺要求的基础上降低了电能消耗 设备维修费用，为矿井带来了较大的经济效益；而且又提升了系统的控制性能，提高了安全保障能力.一、供电系统的拟定1、地面主供电线路（详见供电系统图）根据煤矿规程第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电

10、线路。2、矿井主供电线路详见供电系统图）根据煤矿规程第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，第一条：采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向 510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。第二条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向 350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。第三条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向 200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从 200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。2、联络电缆供电情况：510水平中央变

11、电所与 350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m； 350水平中央变电所与 200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。 二、各中央变电所变压器容量的计算1、 510中央变电所变压容量的计算P510=PeKxCospj 其中Pe=P1 P2 P3，P1=130KW为2m绞车负荷；P2=75KW为1.2m人车负荷；P3=30KW为照明等其它负荷 。则Pe=130 75 30=255KW；Kx=0.7，Cospj=0.7P510=235*0.70.7=235KVA180KVA。由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采

12、用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。即一台180KVA和一台100KVA的变压器。因此完全能够满足生产需要。2、目前 350水平中央变电所变压器容量的计算P350前=PeKxCospj 其中Pe=P1 P2 P3 P4 P5，P1=250KW为D280*43*5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30*7排水泵的负荷；P3=130KW为压风机负荷；P4=110KW为1.6m人车负荷；P5=15*2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则Pe=250 155 130 110 30=675KW；Kx=0.85，Cospj=0.8P350前=675*0.850.8=717.8KVA。

13、由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43*5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D30*7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。3、南翼投产后 350中央变电所变压器的容量计算由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此， 350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下：P350后=PeKxCospj 其中Pe=P1 P2 P3 P4，P1=250KW

14、为D280*43*5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30*7的排水泵负荷；P3=110KW1.6m人车负荷；P4=15*2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则Pe=250 155 110 30=545KW；Kx=0.85，Cospj=0.8P350后=545*0.850.8=579KVA。由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设备，因此，选用两台320KVA变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43*5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供1.6m人车110KW电动机的电和两台150D30*7的水泵155KW电动机的电；两台水泵一台排水，一

15、台备用。4、 200水平中央变电所变压器容量的计算P200=PeKxCospj 其中Pe=P1 P2 P3，P1=250KW为D280*43*5的主排水泵负荷；P2=155KW为150D30*7的排水泵负荷；P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则Pe=250 155 70=475KW；Kx=0.85，Cospj=0.8P200=475*0.850.8=504.7KVA。由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43*5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30*7的水泵155KW电动机的电，

16、两台水泵一台排水，一台备用。5、南翼采区变电所变压器容量的计算P南翼=PeKxCospj 其中Pe=P1 P2 P3 P4 P5 P6，P1=130KW为压风机负荷；P2=40*2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷；P3=30*2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷；P4=17*2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；P5=25*2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则Pe=130 88 60 34 50 70=432KW；Kx=0.7，Cospj=0.8P南翼=432*0.70.8P南翼

17、 =378KVA。由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面1、 510中央变电所主输电电缆截面的校验、 510中央变所两台压器无功功率的计算Q510=Q1 Q2Q1=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130Q1=6*180100 4.5*180（130180）2100 =10.8 4.225=15.025Q2=I0%*Pe100

18、 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75Q2=6*100100 4.5*100（75100）2100 =6 2.53=8.53Q510=Q1 Q2=15.025 8.53=23.56(千乏)、计算 510中央变电所的最大长时负荷电流Ig510=(P5102 Q5102 )(3 *U ) 式中:P510=235KW，Q510=23.56千乏,U=6Ig510 =(2352 23.562)(3 *6)=236 10.39=22.7(A)、按经济电流密度校验电缆截面S510=Ig510Jn 式中：Ig510=22.7A，Jn =1.15S510=22

19、.71.15=19.7(A)根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。2、目前 350中央变电所主输电电缆截面的校验、 350中央变所三台压器无功功率的计算Q350前=Q1 Q2 Q3Q1=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=310Q1=5.5*320100 4.5*320（310320）2100 =17.6 13.5=31.1Q2=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe

20、=320，ux%=4.5，P=260Q2=5.5*320100 4.5*320（260320）2100 =17.6 13.5=31.1Q3=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=200，ux%=4.5，P=185Q3=5.5*200100 4.5*200（185200）2100 =11 7.7=18.7Q350前=Q1 Q2 Q3=31.1 31.1 18.7=80.9(千乏)、计算目前 350中央变电所的最大长时负荷电流Ig350前=(P350前2 Q350前2 )(3 *U ) 式中:P350前=717.8KW，Q350前=80.9千乏,U=6Ig

21、350前=(717.82 80.92)(3 *6)=69.52(A)、按经济电流密度校验电缆截面S350前=Ig350前Jn 式中：Ig350前=69.52A，Jn =1.15S350前=69.521.15=60.5(A)根据计算电流60.5A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。3、南翼投产后 350中央变电所主输电电缆截面的校验、南翼投产后 350中央变所二台压器无功功率的计算Q350后=Q1 Q2Q1=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux

22、%=4.5，P=280Q1=5.5*320100 4.5*320（280320）2100 =17.6 11=28.6Q2=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=260Q2=5.5*320100 4.5*320（260320）2100 =17.6 13.5=31.1Q350后=Q1 Q2=28.6 31.1=59.7(千乏)、计算投产后 350中央变电所的最大长时负荷电流Ig350后=(P350后2 Q350后2 )(3 *U ) 式中:P350后=579KW，Q350后=59.7千乏,U=6Ig350后=(5792 59.7

23、2)(3 *6)=56(A)、按经济电流密度校验电缆截面S350后=Ig350后Jn 式中：Ig350后=56A，Jn =1.15S350后=561.15=48.7(A)根据计算电流48.7A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。4、南翼投产后采区变电所主输电电缆截面的校验、南翼投产后采区变所二台压器无功功率的计算Q南=Q1 Q2Q1=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=250Q1=5.5*320100 4.5*320（2503

24、20）2100 =17.6 8.8=26.4Q2=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=180，ux%=4.5，P=174Q2=5.5*180100 4.5*180（174180）2100 =9.9 7.5=17.4Q南=Q1 Q2=26.4 17.4=43.8(千乏)、计算南翼投产后采区变电所的最大长时负荷电流Ig南=(P南2 Q南2 )(3 *U ) 式中:P南=378KW，Q南=43.8千乏,U=6Ig南=(3782 43.82)(3 *6)=380.510.39=36.6(A)、按经济电流密度校验电缆截面S南=Ig350后Jn 式中：Ig南=3

25、6.6A，Jn =1.15S南=36.61.15=31.8(A)根据计算电流31.8A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为48A，而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用，但不经济。5、南翼投产后 200中央变电所主输电电缆截面的校验、南翼投产后 350中央变所二台压器无功功率的计算Q200=Q1 Q2Q1=I0%*Pe100 ux%*Pe（PPe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=250Q1=5.5*320100 4.5*320（250320）2100 =17.6 8.8=26.4Q2=I0%*Pe100 ux%*Pe（P

26、Pe）2100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=225Q2=5.5*320100 4.5*320（225320）2100 =17.6 7.1=24.7Q200=Q1 Q2=26.4 24.7=51.1(千乏)、计算投产后 200中央变电所的最大长时负荷电流Ig200=(P2002 Q2002 )(3 *U ) Ig南 式中:P200=504KW，Q200=51.1千乏，U=6，Ig南=36.6Ig200=(5042 51.12)(3 *6) 36.6=85.3(A)、按经济电流密度校验电缆截面S200=Ig200Jn 式中：Ig200=Ig200 Ig南=48.7 36

27、.6=85.3A，Jn =1.15S200=85.31.15=74.2(A)根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。6、按经济电流密度校验 510与 350联洛电缆的载面、根据 510或 350水平的经济电流密度校验联络电缆截面若因向 510或 350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任 510或 350水平的负荷。根据计算电流 Ig510= 22.7A；Ig350前=69.5A；Ig350后=65A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其

28、长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用，但不经济。、根据经济电流密度校验 510、 350主输电电缆的截面若因向 510或 350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负 510和 350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350 Ig510 Ig350= 69.5A， Ig510 =22.7AIg=22.7 69.5=92.2（A） 根据计算电流92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流

29、为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。7、根据经济电流密度校验 350与 200联洛电缆的载面、根据 350或 200水平的经济电流密度校验联络电缆截面若因向350或 200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任 350或 200水平的负荷。根据计算电流Ig350后=65A；Ig200=85.3A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛

30、电缆符合供电要求，可以继续使用。、根据经济电流密度校验 350、 200主输电电缆的截面若因向 350或 200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负 350和 200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350 Ig200 Ig350= 65A， Ig200 =85.3AIg=65 85.3=150.3（A） 根据计算电流150.3A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此， 350和 200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装

31、主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。四、长时允许电流校验各主输电电缆载面1、按长时允许电流校验 510中央变电所主输电电缆截面根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为50mm2，其长时允许电流为135A；因此，现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。2、按长时允许电流校验 350中央变电所主输电电缆截面根据计算电流Ig=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，

32、现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。3、按长时允许电流校验 200中央变电所主输电电缆截面根据计算电流Ig200=85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。4、按长时允许电流校验南翼采区变电所主输电电缆截面根据计算电流Ig南=36.6A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用VUZ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续

33、使用。五、按长时允许电流校验各联络电缆载面1、按长时允许电流校验 510与 350联洛电缆载面若因向 510或 350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任 510或 350水平的负荷。根据计算电流 Ig510= 22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为65A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。根据计算电流Ig350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允

34、许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。2、按长时允许电流校验 510、 350主输电电缆截面若因向 510或 350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负 510和 350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350 Ig510 Ig350= 69.5A， Ig510 =22.7AIg=22.7 69.5=92.2（A） 根据计算电流Ig=92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；

35、因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。3、按长时允许电流校验 350与 200联洛电缆载面若因向350或 200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任 350或 200水平的负荷。根据计算电流Ig350 =69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。根据计算电流 Ig200= 85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截

36、面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。4、 按长时允许电流校验 350、 200主输电电缆截面若因向 350或 200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负 350和 200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350 Ig200 Ig350= 69.5A， Ig200 =85.3AIg=69.5 85.3=154.8（A） 根据计算电流154.8A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2

37、，其长时允许电流105A；因此， 350和 200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。六、按输电电压损失校验各主输电电缆截面1、按输电电压损失校验 510主输电电缆截面、计算 510输电电压损失UK=PLUeS 式中：P=235*103W，L=1200m，Ue=6000，=28.8米/欧.毫米2，S=50mm2UK=235*103*1200（6000*28.8*50)=32.6(V)计算 510容许电压损失根据有关规定截面为50mm2的高压电缆电压损失率为2.57%，则U=Ue*2.57%=6000*2.57%=154.2

38、(V)32.6V 符合要求 2、按输电电压损失校验 350主输电电缆截面、计算 350输电电压损失UK=PLUeS 式中：P=579*103W，L=1700m，Ue=6000，=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2UK=579*103*1700（6000*28.8*35)=162.7(V)计算 350容许电压损失根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则U=Ue*3.5%=6000*3.5%=210(V)162.7V 符合要求 3、按输电电压损失校验 200主输电电缆截面、计算 200输电电压损失UK=PLUeS 式中：P=504.7*103W，L=2200m，Ue=60

39、00，=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2UK=504.7*103*2200（6000*28.8*35)=183.5(V)计算 200容许电压损失根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则U=Ue*3.5%=6000*3.5%=210(V)183.2V 符合要求 4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面、计算 南翼输电电压损失UK=PLUeS 式中：P=378*103W，L=4500m，Ue=6000，=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2UK=378*103*4500（6000*28.8*35)=281(V)计算 200容许电压损失根据有关规定截面为35mm2的高压

40、电缆电压损失率为5%，则U=Ue*5%=6000*5%=300(V)281V 符合要求七、按短路电流的热效应校验电缆截面1、按短路电流的热效应校验 510电缆截面、选取基准容量Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb3Ub 式中:Ub =6KVIb=1003*6= 9.6(KA)、计算电抗标么值电力系统:X1=SbSK=100500=0.2输电线路:X2=0.957*1.2=1.148X=(X1 X2)*SSb=(0.2 1.148)*500100=6.74、计算电流标么值根据计算电抗等于6.74大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/6.

41、74=0.148、计算短路电流IS=I*0.2=I*无穷=0.148*5003U 式中:U=6KV=0.148*500(3*6)=7.12(KA)、按热效应校验 510电缆截面SZX=I无穷tjC 式中：C=165，tj=0.2，SZX=7120*0.2165=19.2(mm2)50mm2 符合要求2、按短路电流的热效应校验 350电缆截面、选取基准容量Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb3Ub 式中:Ub =6KVIb=1003*6= 9.6(KA)、计算电抗标么值电力系统:X1=SbSK=100500=0.2输电线路:X2=0.957*1.7=1.627X=(X1 X2)

42、*SSb=(0.2 1.627)*500100=9.1、计算电流标么值根据计算电抗等于9.1大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/9.1=0.109、计算短路电流IS=I*0.2=I*无穷=0.109*5003U 式中:U=6KV=0.109*500(3*6)=5.24(KA)、按热效应校验 350电缆截面SZX=I无穷tjC 式中：C=165，tj=0.2，SZX=5240*0.2165=14.2(mm2)35mm2 符合要求3、按短路电流的热效应校验 200电缆截面、选取基准容量Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb3Ub 式中:U

43、b =6KVIb=1003*6= 9.6(KA)、计算电抗标么值电力系统:X1=SbSK=100500=0.2输电线路:X2=0.957*2.2=2.1X=(X1 X2)*SSb=(0.2 2.1)*500100=11.5、计算电流标么值根据计算电抗等于11.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/11.5=0.087、计算短路电流IS=I*0.2=I*无穷=0.087*5003U 式中:U=6KV=0.087*500(3*6)=4.2(KA)、按热效应校验 200电缆截面SZX=I无穷tjC 式中：C=165，tj=0.2，SZX=4200*0.21

44、65=11.4(mm2)35mm2 符合要求4、按短路电流的热效应校验南翼电缆截面、选取基准容量Sb=100MVA计算6KV最远点基准电流值Ib=Sb3Ub 式中:Ub =6KVIb=1003*6= 9.6(KA)、计算电抗标么值电力系统:X1=SbSK=100500=0.2输电线路:X2=0.957*4.5=4.3X=(X1 X2)*SSb=(0.2 4.3)*500100=22.5、计算电流标么值根据计算电抗等于22.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/22.5=0.044、计算短路电流IS=I*0.2=I*无穷=0.044*5003U 式中:

45、U=6KV=0.044*500(3*6)=2.7(KA)、按热效应校验南翼电缆截面SZX=I无穷tjC 式中：C=165，tj=0.2，SZX=2700*0.2165=7.3(mm2)35mm2 符合要求八、结论根据以上的计算，按电缆长时允许电流、允许电压损失、短路电流的热稳定校验电缆截面的情况，作出如下结论：1、我矿现使用的一根ZLQ50mm2主供电电缆单独向 510水平供电，完全能够满足生产的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向 350水平供电，完全能够满足生产的需要;使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向 200水平供电，完全能够满足生产的需要。2、我矿现使用的两根ZLQ

46、35mm2联络供电电缆，完全能够满足联络的要求。3、在南翼投产后，若 350水平或 200水平的主输电电缆发生供电故障时，启用联洛电缆供电，则 350水平或 200水平任意一条主输电电缆均不能满足同时向 350水平和 200水平供电的要求。但是，如果在 510输电电缆、 350输电电缆、 200输电电缆以及联络输电电缆的相序完全相同的情况下，当 200水平主输电电缆出现故障时，可以通过 510水平主输电电缆、 350水平主输电电缆和联络输电电缆并联向 200水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要；当 350水平主输电电缆出现故障时，可以通过 510水平主输电电缆、 200水平主输电电缆和联

47、络输电电缆并联向 350水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要；4、为了保证我矿供电安全，建议由机运科组织，机电队配合，将 350水平主供电电缆、 200水平主供电电缆、两根联络供电电缆的相序进行校对，确保井下主供电电缆的相序完全相同，同时，检查两根联络电缆的绝缘情况，保证井下三条主供电电缆随时都可以并联送电来满足生产和突发事故的需要。风光牌高压变频器在煤矿主扇风机中的应用收藏此信息 打印该信息 添加：田生文 来源：未知国产高压变频器在煤矿主扇风机中的应用 The Application of Domestic High Voltage Inverter in Coal Mineral V

48、entilator 神华宁煤集团乌兰矿 田生文山东新风光电子科技发展有限公司 马建彬Tian Shengwen Ma Jianbin摘 要:本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿主扇风机中的应用情况。通过对高压电机各种调速方式比较，用户选用功率单元串联多电平型高压变频器对主扇风机进行调速改造。应用情况表明，改造是成功的。 关键词：高压变频器 功率单元串联多电平 煤矿主扇风机Abstract: This article mainly introduces the application of domestic high voltage inverter in coal mine ventilator

49、. Through to the high voltage electrical machinery each kind of velocity modulation way comparison, the user selects the power unit to connect the multi- levels high inverter to carry on the velocity modulation transformation to the ventilator. The application situation indicates that, the transform

50、ation is successful.Key words: High voltage inverter Power unit connects the multi-levels Coal mine ventilator1 引言我国煤开采仅2005年即耗能5086.81104t标准煤,耗电 376.04108 KW?h,分别占全国总耗能量和总耗电量3.86% 和3.49%,所以,煤炭工业堪称我国第一能源工业,既是产能大户,又是耗能大户,同时也是节能潜力大户。煤炭工业用的排水泵和通风的耗电量即占生产电耗44%左右,约 40108 50108KW?h ，其中排水量占生产电耗的20%30%，约 25

51、108 30108KW?h；通风机耗电量占生产电耗的15%25% ，约20108KW?h左右。为此，采用变频调速技术可大幅度地降低电耗，节电率平均按 30%计，年节电潜力至少10108 15108KW?h。所以，利用变频技术对现有用电设备进行节能改造，是解决我国煤炭工业高消耗、低效益的根本措施。2 工况简介乌兰矿位于贺兰山中段，井田走向长5公里，倾斜宽8公里，总面积16.15平方公里，井田划分为五个采区和一个备用区，井田内含薄、中、厚煤层22个，其中可采和局部可采煤层17层，可采储量1.36亿吨。2006年延深工程和矿井改扩建完成后，乌兰煤矿的原煤产量将达到240万吨。煤矿开采遵循以风定产的要

52、求，有多大的风量允许有多大的开采量，风量随煤的产量的增加而增加。在采煤作业中瓦斯随着煤的开采不断地涌出，涌出瓦斯与煤的开采量呈正比，而保障每个煤矿工人正常工作所需的新鲜空气也与煤的开采量呈正比。因此为了煤矿生产安全、完成生产任务，所需风量、风压随着开采和掘进的不断延伸，巷道延长，及开采量的增加而增加，风机需用功率也随之增加。乌兰矿原来的南翼风机随着掘进的深入，已经不能满足生产需要，故对南翼主扇通风进行了改造，撤除了原南翼主扇，增设南二主扇，大幅度提高了井下的通风能力。3 矿用主扇通风机调速方案选择在煤矿生产中，所需风量风压在不同阶段有不同的要求，为满足生产要求，煤矿通常采用以下几种方法调节：1

53、) 闸门调节；2) 改变通风机速度；3 )改变前导器叶片角度；4) 轴流式通风机改变动叶安装角；5) 离心式通风机调节尾翼摆角；6 )轴流式通风机改变动叶数目；7 )轴流式通风机改变静叶角度。其中以闸门调节效率最差，它是人为地改变阻力曲线，增加风阻，越调节性能就越恶化；前导器调节和尾翼摆角调节效率比闸门要高；改变动叶安装角和动叶数目，可改变风机的特性曲线，使风机在较大范围内以较高的效率运行，以达到节能降耗的目的。改变通风机速度，使其在最佳工况点运行，使风机在最大的范围内以最高的效率运行，节能效果好。乌兰矿南二主扇风机为两台对旋式轴流通风机，一用一备。轴流式通风机的一般性能曲线如图1所示：其中压

54、力曲线有驼峰，工况点如在驼峰以右区域时，通风机的工作状态是稳定的；工况点如在驼峰以左区域，通风机的工作状态就很难稳定，此时风压、流量发生波动，当工况点移至左下部时，流量、风压有激烈脉动，并引起整个风机装置强烈振动，我们称这种现象叫喘振。喘振可能使风机装置遭到破坏，因此通风机不允许在喘振状态下运行。为了避免风机在小流量时发生喘振现象，对风机进行变频改造是首选，并且当风机速度变化不超过20%，效率基本无变化，使用变频调速后就可以使风机在小流量段高效运行，不仅不会使风机喘振，还扩大了风机高效运行的工作范围，由于风机在投运的初始阶段所需风量相对风机风量都比较小，甚至小很多，因此在风机投运的初始阶段这点