試析煤礦井下工作面移動變電站

擺德新

[摘 要]用于礦井下使用的變電站，它由高壓開關(guān)、變壓器、低壓開關(guān)三部分組成，變壓器采用干式變壓器，一般為矮長開形，便于井下移動。它的最大特點(diǎn)就是具有防爆性能，多用于有爆炸危險的礦井。

[關(guān)鍵詞]移動變電站；煤礦

中圖分類號：TG911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0032-01

引言

移動變電站用干式變壓器為空氣自冷式，采用H級絕緣材料組成，主、縱絕緣可靠、熱穩(wěn)定性好、可持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行、鐵心采用優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁，薄硅鋼片、全45°C接縫，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠。有效地降低了空裁電流和空裁損耗。箱殼用鋼板焊接而成，主體側(cè)面采用瓦楞鋼板結(jié)構(gòu)，以增加散熱面。并在箱殼內(nèi)部上層空腔設(shè)有溫度監(jiān)視器件（溫控開關(guān)），溫控器均為常開觸點(diǎn)，其控制線引入到低壓饋電開關(guān)。實(shí)現(xiàn)超溫保護(hù)（H級125°C、B級80°C）。高壓開關(guān)有高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓真空開關(guān)兩種；高壓負(fù)荷開關(guān)與低壓饋電開關(guān)配套使用；高壓真空開關(guān)與低壓電源保護(hù)箱配套使用。高壓真空開關(guān)，低壓饋電開關(guān)和低壓電源保護(hù)箱具有漏電、過載、短路、斷相和失壓等保護(hù)功能。

高壓負(fù)荷開關(guān)使用操作手柄進(jìn)行手動合閘或分閘。與其配套的低壓饋電開關(guān)上設(shè)有復(fù)位、自檢、試驗(yàn)、電合、手分等按鈕和電壓表、電流表、電阻表及指示器件。高壓真空開關(guān)具有隔離開關(guān)和真空斷路器，真空斷路器同時具有電動合閘和手動合閘，面板上有復(fù)位、自檢、試驗(yàn)、分閘、合閘等按鈕和液晶顯示板。與其配套的低壓保護(hù)箱內(nèi)部不設(shè)斷路器，但有復(fù)位、自檢、試驗(yàn)等按鈕和液晶顯示板，將低壓運(yùn)行狀態(tài)反饋到高壓開關(guān)上實(shí)現(xiàn)保護(hù)。移動變電站的高、低壓開關(guān)之間設(shè)有電氣連鎖。高壓開關(guān)大蓋與高壓開關(guān)箱體之間有電氣連鎖；低壓開關(guān)箱與大蓋之間有機(jī)械連鎖，以保證高壓開關(guān)和底壓開關(guān)箱未蓋嚴(yán)時不能進(jìn)行分合閘操作。

一、關(guān)于煤礦機(jī)械操作

近年來，我國煤礦機(jī)械化水平不斷提高，設(shè)備向重型化、復(fù)雜化發(fā)展，井下采煤工作面綜采設(shè)備被廣泛使用，與采煤工作面綜采設(shè)備相配套的采煤工作面移動變電站設(shè)備龐大，一個大型工作面移動變電站使用的設(shè)備，往往需要幾十輛平板車裝載運(yùn)輸，而采煤工作面巷道起伏坡度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，而且變電站隨采煤工作面推進(jìn)而頻繁移動，特別在坡道上，由于斷繩、斷銷、斷連桿等原因，有時會形成跑車事故，給人員、設(shè)備安全帶來很多隱患，同時可能造成綜采工作面水、電、液和部分設(shè)備的供應(yīng)中斷，影響工作面的生產(chǎn)效率，給煤礦生產(chǎn)造成直接或間接經(jīng)濟(jì)損失。為解決設(shè)計中對煤礦井下移動變電站選型偏大而造成資源浪費(fèi)和投資增加，提出了利用在移動變電站低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ岣咭苿幼冸娬镜男剩?jié)約電能損耗，帶來了經(jīng)濟(jì)效益。

二、試析設(shè)計中的問題

在煤礦設(shè)計中，除了地面變電站容量選型的設(shè)計是整個礦井的核心外，井下移動變電站也是礦井供電設(shè)計環(huán)節(jié)中非常重要的一個方面；而且，井下移動變電站要求防爆型，各種性能指標(biāo)高于地面點(diǎn)電站。設(shè)計人員在面臨煤炭加快資源整合形勢下，工作任務(wù)中，設(shè)計周期短，設(shè)計中往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算并選擇，這樣就存在所選移動變電站容量往往偏大，從主變電所或者盤區(qū)變電所引至移動變電站的電纜就偏大，不僅浪費(fèi)電纜，增加建設(shè)投資，而且不能很好地發(fā)揮移動變電站的實(shí)際效率，保護(hù)裝置起不到良好的保護(hù)性能，影響煤礦的安全生產(chǎn)；同時，也為那些管理不到位的礦井進(jìn)行“超能力”“超負(fù)荷”開采生產(chǎn)埋下安全隱患。

設(shè)計人沒有注意到規(guī)范中提供的功率因數(shù)0.6～0.7，只是一個平均功率因數(shù)，顯然是偏低的，這樣選出的容量就是不合理的。從現(xiàn)有的《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》GB50215-2005和《煤礦井下供配電設(shè)計規(guī)范》GB50417-2007以及《煤礦安全規(guī)程》（2011年）中，并未明確井下各個工作面功率因數(shù)是否可以提高到0.85以上，以減少移動變電站站的容量，同時也利于節(jié)能和提高設(shè)備用電質(zhì)量。盡管在地面10/0.4kV變電所進(jìn)行高、低壓集中無功補(bǔ)償，但其作用只是有利于控制地面電網(wǎng)電壓水平，減少地面電網(wǎng)內(nèi)部、地面電網(wǎng)到井下高壓線路以及地面變壓器到上級供電（供電部門）線路的有功、無功負(fù)荷和電能損耗，真正解決不了井下電網(wǎng)內(nèi)部各移動變電站低壓側(cè)各分支饋出線上的無功負(fù)荷和電能損耗，所以選擇的移動變電站容量勢必要偏大，而移動變電站的實(shí)際效率卻偏小。

三、試析技術(shù)改進(jìn)

3.1 關(guān)于技術(shù)改進(jìn)

根據(jù)2007年國家發(fā)改委和改革委員會、國家環(huán)境保護(hù)總局聯(lián)合印發(fā)的《煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意見》1456號文件中，明確指出“條件具備時，宜采用動態(tài)無功補(bǔ)償和就地?zé)o功補(bǔ)償，礦井平均功率因數(shù)不得低于0.9”。這為我們在計算、選擇井下移動變電站時可以通過提高功率因來減小其容量并且提高供電質(zhì)量、節(jié)約能耗提供了指導(dǎo)性意見。

目前，在國內(nèi)有好幾家可以生產(chǎn)適合于煤礦井下的補(bǔ)償裝置，可以說條件已經(jīng)具備了。但要是在煤礦井下補(bǔ)償設(shè)備以660V或1140V的就地補(bǔ)償為主的話，就受到井下環(huán)境惡劣、負(fù)載分散的限制，并且造成就地補(bǔ)償設(shè)備投入量大、安裝不方便、占地面積較大、維護(hù)檢修不方便等。我們可以考慮在井下移動變電站低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，以解決上述問題。

3.2 關(guān)于通用移動變電站的圖例

結(jié)語

移動變電站由礦用隔爆型干式變壓器、高壓開關(guān)和低壓保護(hù)箱等部分組成。移動變電站箱體采用4mm以上鋼板制成，具有優(yōu)良的隔爆性能，變壓器銅線采用優(yōu)質(zhì)無氧銅經(jīng)最先進(jìn)的銅擠壓設(shè)備一次成型，使線材內(nèi)部更緊湊且表面均勻、無毛刺。運(yùn)用H級C級絕緣的NOMEX紙包無氧銅線，經(jīng)同模繞制而成的線圈，經(jīng)真空壓力侵化，有效提高了線圈的機(jī)械強(qiáng)度和防潮能力。鐵心采用優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁率冷軋硅鋼片，多級步進(jìn)式全斜接縫，上、下鐵軛用拉帶緊固，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、緊湊、可靠。

參考文獻(xiàn)：

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