礦井局部通風機后備電源技術研究與應用

李衛(wèi)超

（冀中能源峰峰集團 大淑村礦，河北 邯鄲 056300）

1 概 況

大淑村礦掘進工作面采用“三專兩閉鎖”主、備雙局部通風機供風，供電電源分別取自采區(qū)變電所的不同母線段，正常情況下，主扇工作，備扇備用。當主扇一路供電電源停電后，備扇自動切換運行。但依然存在客觀因素、人為誤操作等導致供電系統(tǒng)故障，局部通風機停止工作。局部通風機后備電源裝置能在發(fā)生大面積停電情況下，使風機維持正常工作2 h左右，防止瓦斯超限事故，提高局部通風機的穩(wěn)定性及供電可靠性。以大淑村礦為例，對該技術的應用進行研究分析。

2 礦井局部通風機后備電源技術設計方案

根據(jù)大淑村礦實際情況，后備電源裝置安裝在采區(qū)變電所或配電點，采用3個隔爆型特殊電源裝置串聯(lián)輸出直流960 V電源給逆變器供電，智能監(jiān)測局部通風機主、備扇饋電開關帶電合閘運行情況，當主、備扇饋電開關都失電掉閘后，逆變器自動切換投入運行，輸出交流660 V電向局部通風機備扇供電，在一定時間內保證局部通風機備扇風機正常運行，確保井下掘進巷道的空氣不間斷供給。在任意一路主、備扇饋電開關恢復供電時，逆變器由運行自動切換至備用。

2.1 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)配置Fig.1 System configuration

系統(tǒng)實物裝配如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)實物Fig.2 System physical object

2.2 項目特點

（1）配備3組專用電源裝置，70%電量狀態(tài)下可使2×30 kW的備用局部通風機正常運行約2 h。

（2）配備專用的逆變器，熱備待機電能損耗少，電池電量從100%降到80%時，可以對電池分別進行充電。

（3）后備電源裝置熱備狀態(tài)下，能夠檢測主、備扇專用供電線路是否供電異常，兩路電源發(fā)生掉電后自動投入運行。當主、備扇專用線路恢復供電時，后備電源裝置能夠自動切換閉鎖斷電。

（4）隔離開關、逆變器同時監(jiān)測斷電監(jiān)測信號，保證各自工作情況下做到有效隔離。

（5）逆變器的核心部件性能穩(wěn)定可靠。熱管散熱，不易凝露。

（6）3個電源裝置通過結構件做成立體狀，減少系統(tǒng)占用面積。

（7）備用電源裝置單節(jié)電池可與礦方井下在用蓄電池電機車電池互換使用。

2.3 項目實施

將后備電源裝置安裝在大淑村礦變電站硐室，備用電源輸出通過線纜引入到通風機，距離大約1 km。后備電源裝置檢測電網(wǎng)電壓，并通過在用分切開關串聯(lián)給備用風機供電。

3 使用情況

局部通風機后備電源技術供電系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 局部通風機后備電源技術供電系統(tǒng)Fig.3 Power supply system of local fan backup power technology

（1）井上試驗蓄電池續(xù)航運行時間，實現(xiàn)了單臺2×30 kW局部通風機運行5 h以上，2臺局部通風機（2×30 kW、2×22 kW）運行2 h以上，局部通風機運行工況與工頻狀態(tài)一致。

（2）掘進工作面應急后備電源供電時，局部通風機風量為400 m3/min，工頻供電時供風量為490 m3/min。

（3）實現(xiàn)了局部通風機變頻調速，在45 Hz時逆變器輸出電壓600 V，局部通風機風量為396 m3/min；在40 Hz時逆變器輸出電壓535 V，局部通風機風量為340 m3/min。

（4）為了防止監(jiān)測回路故障，在逆變器運行期間與備扇饋電開關形成閉鎖控制，逆變器運行期間備扇饋電開關報風電閉鎖故障不能合閘，形成控制回路互鎖保護。

（5）逆變器具有多種保護功能，如短路保護、缺相保護、過載保護、過壓、欠壓保護、IGBT過熱保護等。

4 結 論

（1）大淑村礦采用后備電源裝置后，提高了礦井供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，杜絕了因礦井井下采區(qū)變電所高壓“雙回路”停電造成局部通風機停運瓦斯超限事故，確保煤礦安全高效生產(chǎn)。

（2）后備電源裝置采用蓄電池發(fā)電，再由逆變器輸出交流660 V電源，造價成本低，維護及使用簡單，運行可靠穩(wěn)定，據(jù)估算，每年可創(chuàng)效200萬元，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。