礦井局部通風(fēng)機(jī)后備電源技術(shù)研究與應(yīng)用

李衛(wèi)超

（冀中能源峰峰集團(tuán) 大淑村礦，河北 邯鄲 056300）

1 概 況

大淑村礦掘進(jìn)工作面采用“三專兩閉鎖”主、備雙局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，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(dāng)主扇一路供電電源停電后，備扇自動(dòng)切換運(yùn)行。但依然存在客觀因素、人為誤操作等導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障，局部通風(fēng)機(jī)停止工作。局部通風(fēng)機(jī)后備電源裝置能在發(fā)生大面積停電情況下，使風(fēng)機(jī)維持正常工作2 h左右，防止瓦斯超限事故，提高局部通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性及供電可靠性。以大淑村礦為例，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。

2 礦井局部通風(fēng)機(jī)后備電源技術(shù)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)大淑村礦實(shí)際情況，后備電源裝置安裝在采區(qū)變電所或配電點(diǎn)，采用3個(gè)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(cè)局部通風(fēng)機(jī)主、備扇饋電開關(guān)帶電合閘運(yùn)行情況，當(dāng)主、備扇饋電開關(guān)都失電掉閘后，逆變器自動(dòng)切換投入運(yùn)行，輸出交流660 V電向局部通風(fēng)機(jī)備扇供電，在一定時(shí)間內(nèi)保證局部通風(fēng)機(jī)備扇風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，確保井下掘進(jìn)巷道的空氣不間斷供給。在任意一路主、備扇饋電開關(guān)恢復(fù)供電時(shí)，逆變器由運(yùn)行自動(dòng)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(shí)物裝配如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)實(shí)物Fig.2 System physical object

2.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

（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(fēng)機(jī)正常運(yùn)行約2 h。

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

（3）后備電源裝置熱備狀態(tài)下，能夠檢測(cè)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(dòng)投入運(yùn)行。當(dāng)主、備扇專用線路恢復(fù)供電時(shí)，后備電源裝置能夠自動(dòng)切換閉鎖斷電。

（4）隔離開關(guān)、逆變器同時(shí)監(jiān)測(cè)斷電監(jiān)測(cè)信號(hào)，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(gè)電源裝置通過結(jié)構(gòu)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(jī)車電池互換使用。

2.3 項(xiàng)目實(shí)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(fēng)機(jī)，距離大約1 km。后備電源裝置檢測(cè)電網(wǎng)電壓，并通過在用分切開關(guān)串聯(lián)給備用風(fēng)機(jī)供電。

3 使用情況

局部通風(fēng)機(jī)后備電源技術(shù)供電系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 局部通風(fēng)機(jī)后備電源技術(shù)供電系統(tǒng)Fig.3 Power supply system of local fan backup power technology

（1）井上試驗(yàn)蓄電池續(xù)航運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)2×30 kW局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行5 h以上，2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)（2×30 kW、2×22 kW）運(yùn)行2 h以上，局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況與工頻狀態(tài)一致。

（2）掘進(jìn)工作面應(yīng)急后備電源供電時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為400 m3/min，工頻供電時(shí)供風(fēng)量為490 m3/min。

（3）實(shí)現(xiàn)了局部通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，在45 Hz時(shí)逆變器輸出電壓600 V，局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為396 m3/min；在40 Hz時(shí)逆變器輸出電壓535 V，局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為340 m3/min。

（4）為了防止監(jiān)測(cè)回路故障，在逆變器運(yùn)行期間與備扇饋電開關(guān)形成閉鎖控制，逆變器運(yùn)行期間備扇饋電開關(guān)報(bào)風(fēng)電閉鎖故障不能合閘，形成控制回路互鎖保護(hù)。

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

4 結(jié) 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(fēng)機(jī)停運(yùn)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(jià)成本低，維護(hù)及使用簡(jiǎn)單，運(yùn)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。