矿用隔爆型干式变压器在煤矿应用中的创新

武丽霞

(大同煤矿集团有限责任公司机电管理处，山西 大同 037003)

煤炭是我国的主要能源，特别是近年来国家对国内煤炭行业实行资源整合，使煤炭工业得到了高速发展，煤炭生产向着机械化、自动化、智能化方向发展。根据国家煤矿综合调查报告，我国大多数煤矿均属高瓦斯矿井，因此，确保煤矿安全是煤炭工业发展的关键。

1 现有矿用隔爆型干式变压器的主要问题

多年来，矿井机械化采煤、掘进工作面均采用矿用隔爆型干式变压器供电。目前，大同煤矿集团公司大多数矿井仍在使用，但是随着煤矿的改建、扩建及资源整合，存在原高压网络为6 kV电源，而所投入的变电站高压网络为10 kV电源的问题，导致原有设备无法使用，更换新设备又会加大基建投资，加重老矿井的负担，影响产能及效益。针对这种用电设备的现状，为了统一用电设备，该集团公司提出改进设计一种高压侧既能适应10 kV电压，又能适应6 kV电压的矿用隔爆型干式变压器。同时，由于井下用电设备的电源有多种，比较常用的是3300 V、1140 V、660 V、380 V等4种电压，这就要求改进的矿用隔爆型干式变压器能够提供至少4种输出电压，这样才能满足井下用电设备的不同需要，做到输电设备合理调配、资源共享，实现煤矿的正常安全生产。

2 改进设计的技术特点和工作原理

根据三相绕组三角形联结和星形联结、线电压和相电压的关系，高压侧通过Y－D转换实现10 kV和6 kV电压的转换。低压侧通过Y－D转换实现660 V/380 V的转换。采用独立绕组在适当位置抽头实现3300 V、1140 V，从而实现多电压的转换。

2.1 高压侧技术特点

高压侧技术特点为高压侧绕组不等匝调压。

在高压侧电压和低压侧电压不同的组合过程中，采用Y－D转换输出电压和要求值有出入。通过高压的不等匝调压，可以将输出电压控制在要求值的允许范围内。

高压系统电压在10±5%kV和6±5%kV时，为保证低压均能输出要求电压值，故需采用不等匝调整。例如:

规格型号:KBGS －1000/10(6)/3.3/1.14/0.66/0.38;额定容量:1000 kVA;高压额定电压:10 kV和6 kV;低压额定电压:3.3 kV/1.14 kV/0.66 kV/0.38 kV;相数:3相;频率:50 HZ。高压绕组不等匝调压表见表1。

表1 高压绕组不等匝调压表

高压绕组采用表1分接电压下的匝数，能保证系统电压在10±5%kV和6±5%kV时，低压均能输出要求电压值。高压侧接线原理示意图见图1。

图1 高压侧接线原理示意图

2.2 低压侧接线方式

低压侧接线方式为根据三相绕组三角形联结和星形联结、线电压和相电压的关系，通过Y－D转换，实现660 V/380 V的转换。接线方式示意图见图2。

图2 低压侧接线方式示意图

联接组标号:

电压组合:10/0.66 kV，标号:Yy0(A、B、C，a、b、c)

电压组合:6/0.66 kV，标号:Dy0(A、B、C，a、b、c)

电压组合:10/0.38 kV，标号:Yd11(A、B、C，a、b、c)

电压组合:6/0.38 kV，标号:Dd4(A、B、C，c、a、b)

2.3 中压侧接线方式

中压侧接线方式为采用独立绕组在适当位置抽头实现3300 V、1140 V，从而实现多电压的转换，中压线圈输出电压为3300 V、1140 V。接线方式见图3。

联接组标号:

电压组合:10/3.3 kV，标号:Yy0

电压组合:6/3.3 kV，标号:Dy11

电压组合:10/1.14 kV，标号Yy0

电压组合:6/1.14 kV，标号:Dy11

图3 中压侧接线方式示意图

3 矿用隔爆型干式变压器的铁心和绕组

1)铁心选用优质取向高导磁率冷轧薄硅钢片，例如:27QG100、27ZH100、27QG110、27ZH110。铁心结构采取无冲孔，45°全斜，台阶式交错接缝，上下铁辊用低导磁钢拉板固定，并用意大利高强度H200玻纤绑扎紧固结构，有效降低了噪音和空载损耗、空载电流，从而加强铁心结构的可靠性和先进性。

2)绕组电磁线选用优质无氧铜拉制，使其电阻率降至最低，导线绝缘包扎选用美国杜邦公司引进的NoMEX－410罗迈克斯纸。该种高级绝缘材料的耐热等级为“H”级，可在220℃高温下正常使用。绝缘结构件选用引拔成型绝缘“H3852”系列绝缘材料，其重量轻表面光洁、不吸潮、绝缘强度高，绕组采用VIP真空压力浸渍，经美国US－UL认证的无溶剂H级绝缘漆。

4 改进后的矿用隔爆型干式变压器应用情况

改进后的矿用隔爆型干式变压器，满足了井下用电设备通用、互换的需要。特别适用于老矿井，在不改变原有基建项目的基础上，只需投入极少的基建资金便可完善整个矿井的用电状况，在原有6 kV的基础上可实现10 kV的转换，低压侧也能满足各种用电设备的不同需要，方便了井下用电设备，具有输电设备占用空间小的特点，经济及社会效益显著。

5 结语

改进后的设计矿用隔爆型干式变压器设计的关键是高压通过Y－D转换和无励磁调压的不等匝调压，在10 kV和6 kV电网±5%变化的情况下，保证低压、中压绕组输出电压的准确性。一次输入两种电压，二次输出四种电压可为用户节省多台矿用隔爆型干式变压器，具有经济和社会效益。