Solución de transformador de potencia principal para mina de carbón

En el diseño de la parte de suministro de energía de la mina de carbón, después de las estadísticas de carga de la mina, el problema principal es determinar el nivel de voltaje del transformador de energía principal, la cantidad de transformadores de energía y la capacidad del transformador de energía. Parece ser un problema general de sentido común, pero es fácil confundirlo.

Ahora el diseño es el mismo, no importa cuán grande sea la mina y cuán grande sea la carga, hay dos transformadores de potencia principales en el tajo abierto o mina, y la capacidad es mayor que la carga, uno se usa y el otro Esta preparado. Sin duda cumple con los requisitos, pero a veces no es necesariamente económico.

En circunstancias normales, la fuente de alimentación de la mina debe adoptar el modo de operación dividida. Cuando el primer lazo está funcionando, el otro lazo debe estar encendido en modo de espera para garantizar la continuidad de la fuente de alimentación.

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De acuerdo con las regulaciones anteriores, la fuente de alimentación de doble circuito de la mina, la línea de doble circuito y los transformadores de doble potencia están activos y en espera, y están en espera en caliente entre sí, y no está permitido usar un modo de espera en frío para uno ciclo.

El suministro de energía dual y los transformadores de energía dual de la mina de carbón tienen que pagar el costo básico de electricidad de la suma de la capacidad de los dos transformadores de energía. La siguiente es una discusión sobre la selección y el cableado del transformador de potencia principal de la subestación de la mina de carbón.

Selección del transformador de potencia principal de la subestación de la mina (tome como ejemplo una mina de carbón)

Mina de carbón A: mi escala de 3,0 mt/a, la carga de electricidad calculada para toda la mina es de 9742 KVA. El diseño utiliza una subestación de 35KV, el transformador de potencia principal SL7-12500KVA/35/10KV, dos para un uso y uno para respaldo.

De acuerdo con la carga de electricidad de la mina de carbón A, hay tres opciones para la selección del transformador de potencia principal. Las siguientes tres opciones se comparan de la siguiente manera:

Opción 1: Utilice el transformador de potencia principal 2 × 12500KVA, uno para operación y otro para standby.

La tarifa de electricidad básica se debe pagar cada año: 2,98 USD × 2 × 12500 × 12 = 894 000 USD (la tarifa de electricidad básica se cobra de acuerdo con la capacidad instalada del transformador de potencia, 2,98 USD/KVA en esta área. Mensual, ligeramente diferente en cada región).

Ventaja:

  1. Uno se usa y el otro se prepara, lo que es beneficioso para el desarrollo futuro;
  2. La reserva de capacidad es del 100%. Cuando falla un transformador de potencia, el otro transformador de potencia puede garantizar la carga completa de la mina, y la producción y la vida útil de la mina no se verán afectadas;
  3. Dos transformadores de potencia principal, dos líneas de entrada, cableado simple y protección simple.

Desventaja:

  1. El transformador de potencia principal tiene una gran capacidad y un costo relativamente alto;
  2. La tarifa básica de electricidad que paga el departamento de suministro de energía es alta.

Opción 2: use el transformador de potencia principal 2 × 8000KVA y, por lo general, ambos funcionan al mismo tiempo.

Principio: No debe haber menos de 2 transformadores de potencia principales en una subestación minera. Cuando uno de los transformadores de potencia deja de funcionar, la capacidad de los transformadores de potencia restantes debe garantizar que las cargas primaria y secundaria utilicen electricidad.

El transformador de potencia de 8000KVA se selecciona en relación con la carga total de carbón de 9742KVA, y el coeficiente de garantía de suministro de energía es 0,82. Puede cumplir con el consumo de energía de la primera y segunda carga y cumplir con las normas anteriores.

Tarifa anual de electricidad básica: 2,98 USD × 2 × 8000 × 12 = 572160 USD

500kV Main Transformer in Hydropower Station
500kV Main Transformer in Hydropower Station

Ventaja:

  1. La capacidad del transformador de potencia es menor que el plan y la inversión inicial es menor;
  2. El factor de repuesto es 0. 8 y superior (cumple con la primera y segunda carga), cumple con los requisitos especificados;
  3. La factura de electricidad básica a pagar cada año es 50557.8USD menos que el plan uno;
  4. Los dos transformadores de potencia principales de la línea de dos circuitos funcionan al mismo tiempo, la pérdida de cobre es menor, la pérdida de caída de voltaje es menor, los dos transformadores de potencia principales, la línea de entrada de dos circuitos, el cableado y la protección son más simple, y la operación es simple.

Desventaja:

  1. Cuando una unidad falla, la otra garantiza la carga primaria y secundaria de la mina, que no puede satisfacer el consumo de energía de la carga de tercera categoría de la mina, y la producción y la vida útil de la mina de carbón se verán afectadas;
  2. Normalmente, las dos unidades funcionan al mismo tiempo, la pérdida relativa de hierro es relativamente grande y el factor de potencia es bajo. Pero se puede mejorar mediante la compensación de capacitancia.

Opción 3: Elija 3 transformadores de potencia principal, 3 × 5000KVA. Por lo general, dos están en funcionamiento y uno está en espera.

Tarifa anual de electricidad básica: 2,98 USD × 3 × 5000 × 12 = 536823,72 USD

power distribution Main Transformer
power distribution Main Transformer

Ventaja:

  1. La carga inicial de construcción de la mina es pequeña, y se le coloca un transformador de potencia principal, y se instala gradualmente de acuerdo con la carga para evitar el desperdicio causado por una inversión única;
  2. La capacidad instalada del transformador de potencia es de 3 × 5000 = 15000 KVA, y la tarifa de electricidad básica se paga menos.

Desventaja:

  1. Tres transformadores de potencia principales tienen una inversión mayor que dos;
  2. Se conectan tres transformadores de potencia principales y la protección es más complicada.

Selección del transformador de potencia principal de la subestación de la mina a cielo abierto (tome como ejemplo la mina de carbón B)​

Mina de carbón B Mina a cielo abierto 2#: la escala de la mina es de 15Mt/a, la carga de electricidad de toda la mina es de 59000KVA y el diseño utiliza transformadores de potencia de 2×63000KVA/110/35/10. Hay tres opciones para la comparación a continuación.

Opción 1: Elija el transformador de potencia principal 2 × 63000KVA, uno para uso y otro para respaldo

Tarifa anual de electricidad básica: 2,98 usd × 2 × 63000 × 12 = 4,505,760usd

Ventaja:

  1. Uno se usa y el otro se prepara, y hay un margen, que es beneficioso para el desarrollo futuro;
  2. La capacidad de reserva es del 100%. Cuando uno falla, el otro puede garantizar la carga completa de la mina;
  3. Dos transformadores de potencia principal, dos líneas de entrada, cableado simple y protección simple.

Desventaja:

  1. El transformador de potencia principal tiene una gran capacidad y un costo relativamente alto;
  2. La tarifa básica de electricidad que paga el departamento de suministro de energía es alta.

Opción 2: Se selecciona el transformador de potencia principal 2 × 31500KVA, y las dos unidades funcionan al mismo tiempo en condiciones normales, y el drenaje en el pozo se puede satisfacer en caso de falla.

Tarifa anual de electricidad básica: 2.98usd × 2 × 31500 × 12 = 2252880usd

De acuerdo con el “Código para el Diseño de Minas a Cielo Abierto de la Industria del Carbón”, la estación de bombeo de drenaje centralizada debe tener dos circuitos para el suministro de energía. Cuando un circuito falla, el otro circuito debe cumplir con la carga cuando todos los motores de la bomba de drenaje puedan arrancar normalmente y tener el desplazamiento máximo.

La capacidad de 31500KVA puede satisfacer una carga de todas las bombas de drenaje en el arranque eléctrico y drenaje máximo.

Ventaja:

  1. La capacidad del transformador de potencia es pequeña y la inversión es pequeña;
  2. La cantidad de repuesto es pequeña, pero cumple con los requisitos de la especificación.

Desventaja:

Una vez que una máquina falla, la otra solo puede soportar la mitad de la carga de la mina a cielo abierto, lo que afecta la producción.

Opción 3: Elija 3 transformadores de potencia principal, 3 × 31500KVA, dos en funcionamiento normal, uno en espera.

La factura de electricidad básica a pagar cada año es de 2,98 USD × 3 × 31500 × 12 = 3379320 USD.

Ventaja:

  1. La carga inicial de construcción de la mina es pequeña y se le coloca un transformador de potencia principal. Se invierte gradualmente de acuerdo con la carga para evitar el desperdicio causado por una inversión única;
  2. La tarifa de electricidad básica se paga menos que la del plan;
  3. Cuando una máquina falla, las otras dos pueden garantizar la carga completa de la mina sin afectar la producción y la vida normales.

Desventaja:

  1. La factura de electricidad básica es más que la de la Opción Dos;
  2. Los tres transformadores de potencia principales están conectados, la protección es más complicada y la inversión inicial es relativamente grande.

En la subestación de la mina a cielo abierto, la opción dos del transformador de potencia principal paga la tarifa eléctrica básica mínima, que es 225451,6 USD menos que la opción uno y 112725,8 USD menos que la opción tres.

El plan completo de comparación dos es el más económico y ahorra una gran cantidad de dinero, y está dentro del alcance de la especificación.

Aunque tiene un cierto impacto en la producción en caso de accidente, la tasa de falla del transformador de potencia es menor y la comparación integral puede elegir el segundo plan. Es más razonable.

Conclusión

La mayor parte del diseño adopta el esquema uno, que presta demasiada atención al respaldo del 100% en caso de falla y descuida la economía.

Del análisis y cálculo anterior, para minas grandes y grandes minas a cielo abierto, debido a la gran capacidad instalada de transformadores de potencia, la factura eléctrica básica es una cifra enorme y debe ser considerada. La probabilidad de falla del transformador de potencia es muy pequeña. puede satisfacer.

De acuerdo con el análisis anterior, la segunda opción (es decir, dos transformadores de potencia trabajando al mismo tiempo) es la más económica sin importar si es una mina o una mina a cielo abierto.

El único defecto es que cuando uno falla, el otro no puede garantizar todas las cargas de la mina. Aunque cumple con las especificaciones, afecta la producción y la vida para la continuidad de la producción.

La solución puede ser añadir un transformador de potencia auxiliar a los dos transformadores de potencia.

La capacidad del transformador de potencia se selecciona del 20% al 40% de la carga de la mina y se agrega un bus de 10KV cuando es normal. Cuando el autobús se desconecta en caso de avería, el motor diésel autosuministrado genera electricidad para suplir el consumo eléctrico de las minas de carbón.

Esto no afectará demasiado a la producción, y no aumentará la factura eléctrica básica. Aunque hay una tarifa de equipo inicial, es mucho más pequeña que la tarifa de electricidad básica que se paga. El método de conexión del transformador de potencia se muestra en la siguiente figura.

En la figura anterior, B1 y B2 son transformadores de potencia normales, los transformadores de potencia B1 y B2 son carga normal de mina de carbón de 80 ℅, B3 es transformador de potencia auxiliar, carga normal de mina de carbón de 20 ℅, cuando el transformador de potencia es normal, potencia B1 y B2 Los transformadores funcionan simultáneamente y B3 está desconectado.

Cuando uno falla, el otro puede asegurar el funcionamiento normal de la primera y segunda carga de la mina o la bomba de drenaje a cielo abierto.

Una vez que la falla es difícil de reparar, se puede usar un transformador de potencia B3 cuando la producción y el trabajo normales se ven afectados por un transformador de potencia. Después de poner en funcionamiento el transformador de potencia B3, se garantiza que la carga de la mina de carbón sea de 100 ℅, y la barra central solo tiene una carga de bajo nivel en la superficie de puesta a tierra.

Lo anterior es sugerencia del autor y necesita ser estudiado. El autor descubrió que la tasa de accidentes de transformadores de potencia no es alta a través de muchas encuestas de usuarios de electricidad. Dado que la tasa de accidentes del transformador de potencia no es alta, no es necesario preparar un transformador de potencia auxiliar de respaldo para la generación de energía diesel. Ahorre costos tanto como sea posible sobre la base.

Por lo tanto, en el diseño futuro, la comparación de esquemas no solo debe comparar la inversión básica, sino también comparar los costos operativos, comparar y comprender de manera integral las especificaciones y optimizar el diseño.

Por supuesto, si el departamento de suministro de energía local utiliza preferencialmente la electricidad o reduce o exime el cargo básico de electricidad para el modo de espera en caliente, es posible que no se considere el esquema anterior. En resumen, el diseño depende de la situación específica.

Por ejemplo, la fuente de energía de la mina de carbón es diferente de la fuente de energía superior y las tarifas pueden ser diferentes.

La fuente de energía de la mina de carbón se toma de la fuente de energía superior en diferentes secciones de barras de la misma subestación. Lo que enfrenta es una unidad de contrato, y el costo puede ser la tarifa básica para operar el transformador de potencia. Si es así, la opción anterior es mejor.
El suministro de energía de la mina de carbón se toma de dos fuentes de energía diferentes en el nivel superior, por lo que debe firmar un acuerdo de suministro de energía con los dos, y si paga la tarifa, debe pagar la tarifa básica para los dos transformadores de energía respectivos. .

Si este es el caso, la segunda opción anterior es más económica. En resumen, según el acuerdo del departamento de suministro de energía, se realizará una consideración integral para reducir el costo de producción sobre la base del cumplimiento de las regulaciones.

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