高压变频长距离传输技术在煤矿主斜井的运用

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1、注：2010年11月30日中国煤炭工业协会组织有关专家对此项目进行了鉴定,目前在报奖中。高压变频长距离传输技术在煤矿主斜井的运用贾清华（大同煤矿集团有限责任公司技术中心，山西大同037003）摘要：同煤国电同忻煤矿是设计年产量为1000万吨的国有大型矿井，其主斜井采用带式输送机由井底向上输送原煤，输送机的输送倾角为上运5.13°~3.08°~4.4。、提升高度360m.运送长度4600m。为满足年产量千万吨以上的生产任务，主斜井提升设备必须选用大运量高带速强力带式输送机，该带式输送机电气控制部分采用大功率、多点驱动、高压变频长距离调速技术，实现了带式输送机软启动/软停车的

2、功能，整个动态过程及集中控制方式等技术均位于国内煤炭行业领先地位。关键词：带式输送机；高压变频调速；多点驱动;0问题提出同煤国电同忻煤矿是年产1000万吨的现代化矿井，原煤运输采用连续型带式输送机向上输送方式，经计算在向上运输，输送倾角为5.13°〜3.08°〜4.4°、提升高度为360m、运送长度为4600m的条件下,需配置带宽1800mm.运量4800t/h、带速5m/s、总功率不小于lOOOOkW的带式输送机，才能满足生产需要。但如此大功率的带式输送机国内还没有使用过，特别是带式输送机的驱动方式选择牵涉到各方面的因素，决定着带式输送机的布置方式。在能满足大功率驱动和

3、软启动要求的三种装置，CST系统、调速型液力偶合器和变频器屮，经过综合比较选择了变频软启动技术，由此提出了矿用大型带式输送机如何实施高压变频长距离调速驱动问题。1带式输送机驱动方式选择针对同忻矿主斜井的分布特点，本带式输送机可采用两种设计方案：第一种是两条带式输送机搭接；第二种是一条带式输送机。采用第一种方案存在以下优点：输送距离短、要求的技术指标降低、带式输送机设计难度低；但是第一种方案也存在一些缺点：采用两条搭接时，搭接Ih同室较为庞大，恫室开拓及支护较为困难；带载停机时，由于两条输送机停车时间不同，易造成转载点堵煤；系统复杂，造成输送机管理难度人；输送带寿命降低,总

4、投资增人；采用第二种方案具有以下优点：简化运输系统、减少中转站，对一条输送带进行监测和管理较为方便，不存在两条输送机的协调管理问题，易于统一管理；不存在由于屮间转载所带来的堵煤、漏煤等诸多问题；降低运输成本，节省设备,减少基建费用和供电系统，输送带整体投资相对较小；第二种方法存在的缺点：由于输送带本身的粘弹性特性，再加上长距离运输，其运行时表现出的动态响应问题更为突出，容易出现输送带抖动（严重时甚至跳带）、涌带、断带事故；由于系统庞大，需要的驱动力很大，对驱动方式提岀很高的耍求。如采用一条输送机布置，头部集屮四驱动，输送机的单边最大张力达到2100RN,输送机的带强达到S

5、T8000,驱动单元也较为庞人，达到4X2800kW,造成输送机的投资大幅度增加。如采用转载式中间驱动布置形式，既可以降低带强，乂能解决转载点堵煤,方使输送机的管理。综合考量以上两个方案的优缺点，决定使用第二种设计方案，即一条输送带采用机头和屮间共同驱动的驱动方式。2大功率多电机软启动方式的选择要实现中间驱动，驱动装置的同步性和功率平衡是关键。目前能满足大功率驱动要求的软启动装置有三种：CST系统、阀控调速型液力偶合器及变频黠,三种软启动装置性能比较见表lo人功率软启动装置性能对比表表1特性CST阀控调竦型液力偶合器高压变频器软启动特性好好好控制系统复杂简旳简旳功率平衡较

6、好较好好传动效率高较高咼体积大最大小运行成本咼低最低节能效果好较好最好价格低rrj最低长时低速验带困难困难可以从表1屮可明显看出变频装置具有很大优势，应当为首选方案。但是在煤矿有特殊的防爆和煤安要求，前二种能满足防爆要求，后一种不防爆。也就是说,6000V以上的高电压、人功率变频器还没有取得防爆和煤安合格证，即使取得,那为其配套山同室、供电、供水等，也带来维护不便。为此，提出中间驱动实施2300m长距离高压变频调速。3长距离高压变频调速技术研究3.1长距离高压变频调速驱动的问题使用高压变频器实现长距离变频驱动，会遇到以下三个问题，即由于变频器的工作原理，使变频器输出波已经

7、不是纯正的正弦波，含有大量谐波，输出谐波对所控制的电机主要影响是:(1)输岀谐波会引起电机的附加发热和转矩脉动；(2)输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘；(3)长距离电缆变频供电，谐波会在电缆屮反射叠加。所以，(即使是采取了各种滤波后)在使用变频器输出正弦波形质量较差时，通常是电机降量使用。而高电压、人功率电机变频控制就不能再采用这种既不经济乂不可靠方法了。同时，长距离电缆变频供电，谐波会在电缆屮反射叠加，进一步加剧谐波对电缆和电机的损害。脉冲波在电缆屮的传播过程。根据传输线理论，波在屯机端的反射系数为Bm,在逆变器端的