礦用電機車安全供電方案分析

宰青果

摘要：近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對于煤炭等資源的使用需求越來越高。礦用電機車是現(xiàn)代礦山極為常見的運輸設(shè)備，已然成為現(xiàn)代礦山的運營的重要組成部分。供電系統(tǒng)是礦用電機車可靠運行的關(guān)鍵基礎(chǔ)。故為確保礦山健康穩(wěn)定運行，避免不安全用電行為，本文就礦用電機車安全供電系統(tǒng)展開探究，期望對同行業(yè)者有所借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：電機車;安全;供電技術(shù)

引言

對比于其它技術(shù)形式，電機車的引入可使用可以大大提升礦山工作效率，運力大大提高，操作也更為便捷，此外整個的成本投入也不大。但也需要認(rèn)識到，在設(shè)備訴求較高的電能指出，大量投入使用的背景下，極有可能因為供電設(shè)計不合理等原因而造成不必要的人員生命和財產(chǎn)等損失。因此此次結(jié)合具體案例，分析了礦用電機車的安全供電策略，同時嘗試發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，對其未來安全供電升級策略予以探討。

1.項目概況

礦用電機車以其穩(wěn)固架構(gòu)、運輸能力強以及成本低廉、操作便捷等多方面優(yōu)勢在現(xiàn)代礦山中應(yīng)用十分普遍，是當(dāng)下核心的井下巷道運輸設(shè)備，肩負(fù)著原料、器材、人員等多項運輸工作。而由于巷道往往容量不大，工作條件復(fù)雜多變，人員和機車時常處在同個巷道內(nèi)，因此可能會出現(xiàn)觸電危險等情況。所以有必要對現(xiàn)場安全供電技術(shù)進(jìn)行把控。

此次3660 運輸系統(tǒng)牽引網(wǎng)采用 65t 電機車作牽引動力，牽引網(wǎng)路標(biāo)稱額定電壓為直流 750V。整流裝置采用六相十二脈沖整流方式。根據(jù)采礦分期開采劃分及各水平電機車分布情況，設(shè)計考慮設(shè)置 2 座牽引變電所，分別設(shè)在 3660 水平重車線和空車線，其中空車線 牽引變電所命名為 1#牽引變電所;重車線牽引變電所命名為 2#牽引變電所。兩個牽引變同時向 3660 水平的機車牽引、巷道照明及動力、放礦設(shè)備等供電。

2.安全供電技術(shù)設(shè)計

2.1變電站位置篩選

牽引變電所位置的確定，根據(jù)生產(chǎn)要求及礦山現(xiàn)狀進(jìn)行分配，考慮電氣化鐵道的平面分布，同時考慮各區(qū)間的列車運行密度。不與機械震動大的場所接近等因素，設(shè)計將每個變電所設(shè)置在負(fù)荷中心位置。牽引變電所的個數(shù)與網(wǎng)路電壓、電氣化鐵路的平面分布、列車數(shù)量及運行條件等有關(guān)。按各級電壓供電半徑參考值和具體條件，確定出牽引變電所的個數(shù)為 2 個。為保證現(xiàn)場供電可靠，此次兩個牽引變同時向 3660 水平的機車牽引、巷道照明及動力、放礦設(shè)備等供電。礦山牽引屬二級負(fù)荷。牽引變電所采用雙回路電源供電，電源電壓 6kV，當(dāng)一路停電時，另一路保證全部負(fù)荷。牽引變電所的計算容量，根據(jù)供電范圍內(nèi)的牽引網(wǎng)路連續(xù)負(fù)荷及最大短時負(fù)荷兩者決定。

2.2供電和分區(qū)管理

牽引網(wǎng)路電壓 750V，接觸線選用 TCG-100 銅電車線。由 3660 布置的兩座牽引變電所 825V 直流配電屏分別送出饋出線，敷設(shè)在針式絕緣子上，沿巷道頂板敷設(shè)。牽引接觸網(wǎng)分段：接觸網(wǎng)的分段為便于檢修，盡量縮小故障范圍，經(jīng)濟(jì)合理，滿足電壓降、導(dǎo)線載流量及系統(tǒng)保護(hù)的選擇性和靈敏度的要求，還與鐵路運輸系統(tǒng)和礦山技術(shù)操作要求相配合。對于各主要運輸線、主要車站及運輸量較大的采場各階段水平，檢查機車上部的線路等都進(jìn)行分段，以保證任何一段線路發(fā)生事故或檢修時不影響其他線路工作。接觸線分段處安裝分段絕緣器，并根據(jù)需要安裝分段開關(guān)。當(dāng)部分區(qū)間接觸線事故或檢修時，將分段關(guān)打開，保證其它區(qū)段正常運行。

2.3供電網(wǎng)絡(luò)及其壓降設(shè)計

此次電機車主接觸網(wǎng)的懸掛方式，采用單線彈性懸掛方式。接觸線采用 TCG-100 銅電車線。根據(jù)電機車規(guī)格，接觸線吊掛高度為 3m。因采區(qū)裝礦點位無法設(shè)置主接觸網(wǎng)，為保證電機車在裝礦點位正常運行及停頓式裝礦的需求，在此點位設(shè)置旁弓。旁弓設(shè)置為從順序第一個裝礦點前開始至最后一個裝礦點結(jié)束。旁弓與正弓重疊區(qū)段不小于 45米。正常供電條件下最大電壓降不超過牽引網(wǎng)路額定電壓的 25%，在嚴(yán)重條件下網(wǎng)路的短時最大電壓降不超過牽引網(wǎng)路額定電壓的 40%。直流牽引網(wǎng)的電壓允許波動范圍見下表。

3.供電系統(tǒng)隱患及其改善策略

3.1供電系統(tǒng)隱患

不難發(fā)現(xiàn)，此次供電系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了多方面的考量，在提升礦山現(xiàn)場供電可靠性、保障電機車供電安全等方面有著顯著的效果。但也需要意識到，該供電方案也依然存在著一定的安全隱患，需要予以改善。結(jié)合該供電系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，供電系統(tǒng)的工作電壓基本都在500V以上，實際工作電流也比較高。即便現(xiàn)場引入了必要的安全保護(hù)裝置和措施，但是依然無法有效規(guī)避工作人員不小心觸碰線路等情況。一旦發(fā)生誤碰情況，高電壓瞬間經(jīng)過人體，極有可能導(dǎo)致重大安全事故。因此需要對這一問題，后期需要予以關(guān)注，并進(jìn)行對應(yīng)的改善。

3.2改善策略分析

為確保電機車運行期間觸電情況盡可能少的出現(xiàn)，可以從供電區(qū)間以及供電周期兩個維度進(jìn)行合理設(shè)計。首先，盡可能的減小電機車高壓供電范圍，對整個的架線區(qū)間進(jìn)行分段處置，唯有電機車工作的區(qū)間才給予電能支持，而其它回路則處在不帶電情況或是小于36V安全電壓運行狀態(tài)。對此，可以將整個的線路細(xì)分成多個部分，每段線路長度不宜高于200米，過長則安全風(fēng)險也會隨之增加，過短則可能導(dǎo)致成本過大。此外，在各段線路中配置針對的整流柜以及供電自動切換模塊，結(jié)合安置于現(xiàn)場的感應(yīng)模塊實時檢測信號，并把控工作電壓和安全電壓切換作業(yè)。

其次，盡可能的降低線路的供電周期，只是當(dāng)電機車處在運行情況下才可以供電支持，供電系統(tǒng)為電機車提供高壓直流電;一旦機車不工作，則自主的切斷線路電源，跳至不帶電狀態(tài)或是小于36V供電狀態(tài)。如下圖所示為自動切換模塊的主要工作原理。

如上圖所示，由于系統(tǒng)不單單訴求檢測信號為參照，還需要對人體安全予以檢測，所以需要于但機車不運行情況下在線路中添加36V安全電壓實時監(jiān)測。

其次，盡可能的降低線路的供電周期，只是當(dāng)電機車處在運行情況下才可以供電支持，供電系統(tǒng)為電機車提供高壓直流電;一旦機車不工作，則自主的切斷線路電源，跳至不帶電狀態(tài)或是小于36V供電狀態(tài)。如下圖所示為自動切換模塊的主要工作原理。

4.結(jié)束語

礦用電機車在現(xiàn)代礦山生產(chǎn)過程中起到了極為重要的作用，保證其供電系統(tǒng)安全運行對于整個礦山的運營又有著重要價值。因此，相關(guān)單位需要切實意識到這一問題，引入科學(xué)性的供電保障措施，提升供電安全的同時，有效提高供電效率。

參考文獻(xiàn)

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