礦用隔爆型干式變壓器在煤礦應(yīng)用中的創(chuàng)新

武麗霞

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司機(jī)電管理處，山西 大同 037003)

煤炭是我國(guó)的主要能源，特別是近年來(lái)國(guó)家對(duì)國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)實(shí)行資源整合，使煤炭工業(yè)得到了高速發(fā)展，煤炭生產(chǎn)向著機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。根據(jù)國(guó)家煤礦綜合調(diào)查報(bào)告，我國(guó)大多數(shù)煤礦均屬高瓦斯礦井，因此，確保煤礦安全是煤炭工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)有礦用隔爆型干式變壓器的主要問(wèn)題

多年來(lái)，礦井機(jī)械化采煤、掘進(jìn)工作面均采用礦用隔爆型干式變壓器供電。目前，大同煤礦集團(tuán)公司大多數(shù)礦井仍在使用，但是隨著煤礦的改建、擴(kuò)建及資源整合，存在原高壓網(wǎng)絡(luò)為6 kV電源，而所投入的變電站高壓網(wǎng)絡(luò)為10 kV電源的問(wèn)題，導(dǎo)致原有設(shè)備無(wú)法使用，更換新設(shè)備又會(huì)加大基建投資，加重老礦井的負(fù)擔(dān)，影響產(chǎn)能及效益。針對(duì)這種用電設(shè)備的現(xiàn)狀，為了統(tǒng)一用電設(shè)備，該集團(tuán)公司提出改進(jìn)設(shè)計(jì)一種高壓側(cè)既能適應(yīng)10 kV電壓，又能適應(yīng)6 kV電壓的礦用隔爆型干式變壓器。同時(shí)，由于井下用電設(shè)備的電源有多種，比較常用的是3300 V、1140 V、660 V、380 V等4種電壓，這就要求改進(jìn)的礦用隔爆型干式變壓器能夠提供至少4種輸出電壓，這樣才能滿足井下用電設(shè)備的不同需要，做到輸電設(shè)備合理調(diào)配、資源共享，實(shí)現(xiàn)煤礦的正常安全生產(chǎn)。

2 改進(jìn)設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)和工作原理

根據(jù)三相繞組三角形聯(lián)結(jié)和星形聯(lián)結(jié)、線電壓和相電壓的關(guān)系，高壓側(cè)通過(guò)Y－D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)10 kV和6 kV電壓的轉(zhuǎn)換。低壓側(cè)通過(guò)Y－D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)660 V/380 V的轉(zhuǎn)換。采用獨(dú)立繞組在適當(dāng)位置抽頭實(shí)現(xiàn)3300 V、1140 V，從而實(shí)現(xiàn)多電壓的轉(zhuǎn)換。

2.1 高壓側(cè)技術(shù)特點(diǎn)

高壓側(cè)技術(shù)特點(diǎn)為高壓側(cè)繞組不等匝調(diào)壓。

在高壓側(cè)電壓和低壓側(cè)電壓不同的組合過(guò)程中，采用Y－D轉(zhuǎn)換輸出電壓和要求值有出入。通過(guò)高壓的不等匝調(diào)壓，可以將輸出電壓控制在要求值的允許范圍內(nèi)。

高壓系統(tǒng)電壓在10±5%kV和6±5%kV時(shí)，為保證低壓均能輸出要求電壓值，故需采用不等匝調(diào)整。例如:

規(guī)格型號(hào):KBGS －1000/10(6)/3.3/1.14/0.66/0.38;額定容量:1000 kVA;高壓額定電壓:10 kV和6 kV;低壓額定電壓:3.3 kV/1.14 kV/0.66 kV/0.38 kV;相數(shù):3相;頻率:50 HZ。高壓繞組不等匝調(diào)壓表見(jiàn)表1。

表1 高壓繞組不等匝調(diào)壓表

高壓繞組采用表1分接電壓下的匝數(shù)，能保證系統(tǒng)電壓在10±5%kV和6±5%kV時(shí)，低壓均能輸出要求電壓值。高壓側(cè)接線原理示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 高壓側(cè)接線原理示意圖

2.2 低壓側(cè)接線方式

低壓側(cè)接線方式為根據(jù)三相繞組三角形聯(lián)結(jié)和星形聯(lián)結(jié)、線電壓和相電壓的關(guān)系，通過(guò)Y－D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)660 V/380 V的轉(zhuǎn)換。接線方式示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 低壓側(cè)接線方式示意圖

聯(lián)接組標(biāo)號(hào):

電壓組合:10/0.66 kV，標(biāo)號(hào):Yy0(A、B、C，a、b、c)

電壓組合:6/0.66 kV，標(biāo)號(hào):Dy0(A、B、C，a、b、c)

電壓組合:10/0.38 kV，標(biāo)號(hào):Yd11(A、B、C，a、b、c)

電壓組合:6/0.38 kV，標(biāo)號(hào):Dd4(A、B、C，c、a、b)

2.3 中壓側(cè)接線方式

中壓側(cè)接線方式為采用獨(dú)立繞組在適當(dāng)位置抽頭實(shí)現(xiàn)3300 V、1140 V，從而實(shí)現(xiàn)多電壓的轉(zhuǎn)換，中壓線圈輸出電壓為3300 V、1140 V。接線方式見(jiàn)圖3。

聯(lián)接組標(biāo)號(hào):

電壓組合:10/3.3 kV，標(biāo)號(hào):Yy0

電壓組合:6/3.3 kV，標(biāo)號(hào):Dy11

電壓組合:10/1.14 kV，標(biāo)號(hào)Yy0

電壓組合:6/1.14 kV，標(biāo)號(hào):Dy11

圖3 中壓側(cè)接線方式示意圖

3 礦用隔爆型干式變壓器的鐵心和繞組

1)鐵心選用優(yōu)質(zhì)取向高導(dǎo)磁率冷軋薄硅鋼片，例如:27QG100、27ZH100、27QG110、27ZH110。鐵心結(jié)構(gòu)采取無(wú)沖孔，45°全斜，臺(tái)階式交錯(cuò)接縫，上下鐵輥用低導(dǎo)磁鋼拉板固定，并用意大利高強(qiáng)度H200玻纖綁扎緊固結(jié)構(gòu)，有效降低了噪音和空載損耗、空載電流，從而加強(qiáng)鐵心結(jié)構(gòu)的可靠性和先進(jìn)性。

2)繞組電磁線選用優(yōu)質(zhì)無(wú)氧銅拉制，使其電阻率降至最低，導(dǎo)線絕緣包扎選用美國(guó)杜邦公司引進(jìn)的NoMEX－410羅邁克斯紙。該種高級(jí)絕緣材料的耐熱等級(jí)為“H”級(jí)，可在220℃高溫下正常使用。絕緣結(jié)構(gòu)件選用引拔成型絕緣“H3852”系列絕緣材料，其重量輕表面光潔、不吸潮、絕緣強(qiáng)度高，繞組采用VIP真空壓力浸漬，經(jīng)美國(guó)US－UL認(rèn)證的無(wú)溶劑H級(jí)絕緣漆。

4 改進(jìn)后的礦用隔爆型干式變壓器應(yīng)用情況

改進(jìn)后的礦用隔爆型干式變壓器，滿足了井下用電設(shè)備通用、互換的需要。特別適用于老礦井，在不改變?cè)谢?xiàng)目的基礎(chǔ)上，只需投入極少的基建資金便可完善整個(gè)礦井的用電狀況，在原有6 kV的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)10 kV的轉(zhuǎn)換，低壓側(cè)也能滿足各種用電設(shè)備的不同需要，方便了井下用電設(shè)備，具有輸電設(shè)備占用空間小的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的設(shè)計(jì)礦用隔爆型干式變壓器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是高壓通過(guò)Y－D轉(zhuǎn)換和無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓的不等匝調(diào)壓，在10 kV和6 kV電網(wǎng)±5%變化的情況下，保證低壓、中壓繞組輸出電壓的準(zhǔn)確性。一次輸入兩種電壓，二次輸出四種電壓可為用戶節(jié)省多臺(tái)礦用隔爆型干式變壓器，具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。