煤礦供電設(shè)備供電穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計

閻曉東

【摘 要】為了降低企業(yè)的用電成本、提高電網(wǎng)系統(tǒng)中電能的利用率和使用效果，人們開始在供電設(shè)備中采用無功補償裝置，目前世界上最常用的煤礦電網(wǎng)無功補償裝置是機械投切式無功補償裝置，但是因其本身的技術(shù)限制，也存在著過電壓和過電流問題，已經(jīng)逐漸不能滿足煤礦井下機械設(shè)備對穩(wěn)定電能的需求，因此提出了一種基于相控投切技術(shù)的全新供電設(shè)備供電方式。

【關(guān)鍵詞】煤礦供電設(shè)備；供電穩(wěn)定性；優(yōu)化設(shè)計

【中圖分類號】TD355 文獻標(biāo)識碼：A

引言

現(xiàn)如今，高壓防爆配電裝置和移動變電站等都屬于我國常用的煤礦供電設(shè)備，通過接地保護、過流保護以及漏電保護來進一步保障供電設(shè)備的安全性和可靠性。一般情況下，電氣保護裝置都是建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，同時具有自我調(diào)節(jié)的優(yōu)勢，不但可以有效阻止短路和瞬間電壓過大的問題，同時還具有安全可靠的優(yōu)勢。在科學(xué)技術(shù)不斷進步的背景下，在進行煤礦供電設(shè)備保護時，已經(jīng)廣泛采用數(shù)字式繼電器保護裝置，不但有效提升了工作效率，為煤礦企業(yè)帶來了巨大的收益，而且還能夠大幅提高供電設(shè)備的安全可靠性和保護裝置的自動化水平。

1煤礦供電設(shè)備目前存在的缺陷和問題

1.1電源設(shè)計有待進一步完善和改進

當(dāng)前，絕大多數(shù)煤礦企業(yè)都處在擴大生產(chǎn)規(guī)模的階段，往往忽視了電源設(shè)計問題，從而使電源在實際應(yīng)用過程中存在很多安全漏洞，同時埋下了巨大的安全隱患。在電力設(shè)備不斷增多的同時，煤礦生產(chǎn)過程中消耗的電能越來越多，只有在安全用電環(huán)境下，才能在巨大用電壓力的情況下，保持正常運作，而電源設(shè)備的不科學(xué)合理，將無法保障供電安全。在礦井下使用最頻繁的電源就是雙回路式線路，可以切實保障煤礦用電安全，但是，一部分企業(yè)由于抗拒不了巨大利益誘惑，在實際生產(chǎn)過程中，沒有嚴格按照相關(guān)要求安裝雙回路式線路電源，這樣一來，將給煤礦生產(chǎn)構(gòu)成極大的威脅，直接危及礦上工人的人身安全以及企業(yè)的社會地位、威望。

1.2礦井下超遠距離供電存在很大危險

在煤炭開采作業(yè)線不斷拉長的背景下，供電距離也隨之變得越來越長，因此，礦井環(huán)境很容易影響到超遠距離供電效果，同時存在諸多不利因素。這種超遠距離供電，嚴重影響了電壓的供電水平，不但增加了電能損耗成本，而且還容易影響電力供電設(shè)備的運行效率，同時很容易損傷電力設(shè)備，讓企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟損失。礦井下超遠距離供電，使電極不能夠達到長久穩(wěn)定工作。同時，既不能滿足電力設(shè)備的實際運行需求，又不能真正保障電力運行安全。此外，還加大了煤礦安全生產(chǎn)的風(fēng)險。

2煤礦供電設(shè)備供電穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計要點

2.1供電設(shè)備相控投切無功功率補償結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）DSP/CPLD中心控制模塊。主控模塊作為供電設(shè)備的核心，主要擔(dān)負著接收并分析各子模塊傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)運行情況發(fā)出控制指令，確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，為各用電設(shè)備提供高質(zhì)量的電能。

（2）驅(qū)動模塊。在DSP/CPLD中心控制模塊發(fā)出投切控制的指令之后，需要由驅(qū)動模塊來控制開關(guān)系統(tǒng)進行開閘或者合閘操作，因此其可靠性直接影響開關(guān)系統(tǒng)的執(zhí)行情況。

（3）檢驗控制模塊。檢驗控制模塊在整個控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其直接決定著無功補償系統(tǒng)的補償效果，主要作用是連續(xù)不斷的對供電設(shè)備中所需要的無功功率進行檢測，并對供電設(shè)備中的信號過零點進行檢測，將檢測結(jié)果反饋給中心控制模塊。

（4）信息傳輸模塊。信息傳輸系統(tǒng)起著將各檢測單元監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信號傳遞給中心控制模塊的作用，為了保證信息傳遞的準(zhǔn)確性和及時性，要求信息傳輸模塊不僅要具有大容量的數(shù)據(jù)傳輸能力而且要具有極強的抗電磁干擾能力、適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，推薦采用CAN總線模塊。

（5）執(zhí)行模塊。執(zhí)行模塊作為系統(tǒng)的控制指令執(zhí)行機構(gòu)，主要由熔斷器、真空控制開關(guān)、隔離開關(guān)組成，其中熔斷器和隔離開關(guān)主要起到系統(tǒng)保護的作用，在實際工作中需要特別對真空開關(guān)的工作環(huán)境的濕度進行控制，以保證投切控制的精確性。

2.2供電網(wǎng)絡(luò)動態(tài)監(jiān)控

供電網(wǎng)絡(luò)中任何設(shè)備參數(shù)的變化對整個網(wǎng)絡(luò)短路電流、保護整定、載流量、電壓損失等的影響都會以紅色高亮反映在整個供電網(wǎng)絡(luò)圖中，實現(xiàn)計算結(jié)果動態(tài)可視化監(jiān)控并生成說明書。說明書包括變壓器視在功率計算、低壓電纜校驗、開關(guān)整定計算、短路電流計算、電機起動電壓計算、電壓損失校驗、高壓電纜校驗、高壓開關(guān)校驗、供電設(shè)計報告等。各種計算結(jié)果都包含了詳細標(biāo)準(zhǔn)的計算公式，計算結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

2.3漏電保護功能的實現(xiàn)

（1）礦井電氣漏電保護裝置。上文中所提到的繼電保護裝置其運行的關(guān)鍵在于對系統(tǒng)運行狀態(tài)的正常與否進行檢測并對其中展現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象做出及時應(yīng)對，并適時切斷電源，從而實現(xiàn)對電氣設(shè)備的有效保護。通常來說熔斷器、繼電器和接觸器均能勝任這一需求，但由于井下作業(yè)環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，大規(guī)模斷電的出現(xiàn)必然對井下安全造成嚴重威脅，因此反應(yīng)速度較慢的熔斷器便無法適應(yīng)井下工作的需求，而應(yīng)采用繼電器或接觸器進行電氣保護；

（2）現(xiàn)場信號輸入裝置。電路運行中所采集的各類信號進過初步處理后才會傳遞至機電保護裝置中，初步處理的主要內(nèi)容包括干擾信號的剔除和原始信號的放大，而這些工作均是借由信號輸入裝置予以完成的。所以，信號輸入裝置對信號初步處理的優(yōu)劣對最終能否獲得精準(zhǔn)的判斷信號至關(guān)重要，應(yīng)當(dāng)采取針對性的防護舉措；

（3）測量裝置。測量裝置的核心作用是對接收到的初步處理后的信號進行初步判定。其通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的內(nèi)部呈現(xiàn)對所得結(jié)果進行比較分析，并將判定結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號后傳遞至邏輯判斷裝置；

（4）煤礦保護裝置。該裝置運用PLC（可編程邏輯控制器）控制技術(shù)，通過對接收到的數(shù)據(jù)的分析判定，可對系統(tǒng)所操控設(shè)備的啟閉進行操控，避免設(shè)備帶故障運行而造成安全事故；

（5）邏輯判斷。數(shù)字信號傳輸至邏輯判斷裝置后，系統(tǒng)匯總前后所收集的判斷數(shù)據(jù)，并根據(jù)特定邏輯對所有信息進行匯總分析，進而對是否斷開電路進行最終判定。有鑒于此，邏輯判斷對是確保電力保護目的最終能否真正實現(xiàn)的關(guān)鍵要點；

（6）執(zhí)行裝置。接收由邏輯判斷裝置傳輸過來的訊號，并將訊號所需表達的動作予以執(zhí)行從而達成漏電保護功能。其主要功能包括切斷電路、隔離設(shè)備等，其也只有當(dāng)系統(tǒng)確定存在故障時，才會動作。

2.4礦山新型綜合保護裝置保護方法

煤礦井下的施工作業(yè)環(huán)境十分惡劣，復(fù)雜，同時開關(guān)設(shè)備的種類花樣繁出，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，無形中給安裝工作加大了難度，此外，還需要做好防爆安全措施，因此，需要在煤礦企業(yè)普遍使用變電站綜合自動化系統(tǒng)。新型的綜合保護裝置具備很多優(yōu)勢，不僅占地面積小，而且接口標(biāo)準(zhǔn)很是規(guī)范，同時保護模塊具有方便維修、高可靠性以及性價比高等諸多優(yōu)勢。操作選用的儀器不但擁有高效的嵌入式系統(tǒng)，開放式硬件系統(tǒng)以及多道開發(fā)程序共同完成任務(wù)，同時利于技術(shù)人員之間的交流溝通。

結(jié)束語

總而言之，在煤炭開采企業(yè)的發(fā)展過程中，煤礦的安全生產(chǎn)在其中發(fā)揮著重中之重的作用，因此，煤礦企業(yè)需要不斷完善煤礦供電設(shè)備的電氣保護技術(shù)。同時所有相關(guān)人員必須熟練掌握煤礦供電設(shè)備中電氣保護所有相關(guān)要求，潛心專研和創(chuàng)新相關(guān)的煤礦供電設(shè)備中電氣保護技術(shù)，以有效避免煤礦供電設(shè)備安全事故的發(fā)生。為我國煤礦事業(yè)的順利發(fā)展，保駕護航。

參考文獻：

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[3]王麗娟.煤礦供電設(shè)備電氣保護技術(shù)的探討[J].江西煤炭科技，2015（3）：113-114.

（作者單位：山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X礦）