基于礦用隔爆型移動變電站在煤礦井下的運用分析

李 凱

（山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西長治 047100）

在礦井移動變電站的應(yīng)用過程中，煤礦井下的供電系統(tǒng)和生產(chǎn)活動從中獲取了一定的資源支持。隨著我國煤礦產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展，煤礦生產(chǎn)效率有所提高，利用礦用隔爆型移動變電站進行煤礦的井下生產(chǎn)，要把握關(guān)鍵的技術(shù)要點，明確礦用隔爆型移動變電站的結(jié)構(gòu)功能，實現(xiàn)技術(shù)的升級，提高煤礦生產(chǎn)的效率，進一步推動煤礦生產(chǎn)活動的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。

1 礦用隔爆型移動變電站的結(jié)構(gòu)

礦用隔爆型移動變電站在運行過程中。集中了先進的技術(shù)和高新設(shè)備，其中涵蓋了隔爆型高壓真空配電裝置、隔爆型低壓保護箱、隔爆型干式變壓器。在煤礦井下生產(chǎn)中，礦用隔爆型移動變電站作為配電設(shè)備，為給排水設(shè)備和機械化采煤設(shè)備提供電力支持，礦用隔爆型移動變電站結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 礦用隔爆型移動變電站結(jié)構(gòu)圖

在變電站的應(yīng)用中，其發(fā)揮的功能是其他設(shè)備無法取代的，礦用隔爆型移動變電站可以系統(tǒng)地把握不接地供電系統(tǒng)，建立起移動變電站系統(tǒng)，使用低壓側(cè)保護箱，達到理想的低壓斷線高壓生產(chǎn)目標。變電站干式變壓器運行過程中以50Hz作為額定頻率，一次電壓為6kV 或10kV，從而保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，其中應(yīng)用到了無線溫度檢測技術(shù)，溫度檢測系統(tǒng)見圖2。

圖2 礦用隔爆型移動變電站無線溫度檢測系統(tǒng)圖

在礦用隔爆型移動變電站內(nèi)安裝無線溫度傳感器，可以檢測溫度值的變化，顯示溫度值的大小動態(tài)情況，利用溫度控制模塊，接收溫度信號，向保護器中傳輸信息。利用信號導(dǎo)向板的功能，在發(fā)送模塊上，可以借助導(dǎo)向板的功能，傳輸信號，向指定的方向輸送信號，從而確認變壓器返回移動變電站的具體方向。變電站檢測系統(tǒng)能夠?qū)γ旱V的大面積停電所帶來的風(fēng)險進行防范、控制，利用無線溫度傳感器，對各接線點的溫度進行檢測，達到數(shù)據(jù)存儲分析、故障報警和跳閘輸出等功能目標[1]。

2 礦用隔爆型移動變電站的發(fā)展歷程

我國礦用隔爆型移動變電站的應(yīng)用和發(fā)展，經(jīng)歷了較長的一段發(fā)展時期，隨著現(xiàn)代化社會和工業(yè)社會的建設(shè)進程逐步推進，煤礦生產(chǎn)逐漸向著機械化、智能化的方向，提高生產(chǎn)水平。國內(nèi)生產(chǎn)的礦用隔爆型移動變電站等電氣設(shè)備，也呈現(xiàn)出了快速發(fā)展的趨勢，進入到了蓬勃發(fā)展的新時期，最早我國礦用隔爆型移動變電站的應(yīng)用主要是依賴進口，逐漸向著合作仿制的方向探索，進而發(fā)展至獨立研發(fā)和制造的時期。隨著供電電壓等級的變化，礦用隔爆型移動變電站也隨之發(fā)生了性能方面的變化，最早我國煤礦井下采煤區(qū)供電電壓為660V，移動變電站的應(yīng)用依賴進口容量在630kVA 以下，直至1973 年，我國從國外引進了一批設(shè)備，用于采煤活動。

綜合機械化采煤設(shè)備應(yīng)用下，煤礦井下采煤區(qū)的供電電壓提高到了1140V，就在同一年，我國開始研制容量規(guī)格不同的移動變電站，分別是315kVA、500kVA、630kVA。1979年成功研制出移動變電站，在1980年投入到生產(chǎn)中進行礦井生產(chǎn)試運行，經(jīng)過一系列的鑒定、全面分析，國內(nèi)開始就移動變電站進行設(shè)計和制造，投入到了小批量的生產(chǎn)中。在1980年和1985年，我國成功地研制了大容量的移動變電站，分別為800kVA 和1000kVA，但是該時期產(chǎn)量有限，仍舊是以進口采購為主，以國內(nèi)生產(chǎn)作為輔助。

直至1990 年，我國開始對移動變電站系列產(chǎn)品加大了生產(chǎn)力度，投入到大批量生產(chǎn)中，對國外的技術(shù)進行借鑒、引進，改進隔爆殼體結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化產(chǎn)品的整體性能，呈現(xiàn)出了國產(chǎn)產(chǎn)品逐漸取代國外進口產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。在煤礦井下采煤區(qū)中普遍應(yīng)用3.45kV電壓等級的發(fā)展趨勢下，我國開始大量使用大容量的移動變電站，主要是以1250kVA 的容量為主。在礦用隔爆型移動變電站的應(yīng)用中，把握關(guān)鍵的技術(shù)要點，成為了提高礦井生產(chǎn)質(zhì)量生產(chǎn)效率的關(guān)鍵要素，要向著環(huán)保、節(jié)能、健康、穩(wěn)定、智能的方向探索，應(yīng)針對關(guān)鍵的技術(shù)要素加強把握，提高技術(shù)應(yīng)用水平[2]。

3 礦用隔爆型移動變電站關(guān)鍵技術(shù)要點

3.1 干式變壓器絕緣

在移動變電站中使用干式變壓器，是關(guān)鍵的技術(shù)手段，干式變壓器絕緣技術(shù)應(yīng)用是移動變電站運行的主體，玻璃纖維作為干式變壓器繞組導(dǎo)體外包的絕緣材料，在耐高溫絕緣漆的浸漬作用下投入到應(yīng)用中，增強了耐溫等級。高低壓間的絕緣筒使用成塊云母和浸漬硅漆玻璃纖維，部分繞組分接引線板，在生產(chǎn)和制造中，使用的是三聚氰酰胺樹脂層，采取壓板制造的形式，使用陶瓷制造繞組餅間及壓塊，耐溫等級為H 級。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，絕緣材料的性能逐步優(yōu)化，在繞組導(dǎo)體外包絕緣材料的選擇中，芳香烴聚酰胺耐高溫復(fù)合纖維紙被投入到了生產(chǎn)中，采取固化處理的方式，通過在特種瓷漆中進行浸漬處理，部分絕緣的耐溫等級進一步提升可達到C級[3]。

3.2 無線溫度檢測技術(shù)

使用礦用隔爆型移動變電站加強對溫度的檢測，是保證設(shè)備穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，將高溫線安裝在變壓器上，使用溫度傳感器保護線路，防止出現(xiàn)設(shè)備被燒壞、燒毀的問題，確保電路運行的穩(wěn)定性和安全性。在隔爆型移動變電站的生產(chǎn)和運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)高壓隔離刀閘、高壓分接頭和低壓星角轉(zhuǎn)換接頭等問題，利用無線溫度檢測技術(shù)，在礦用隔爆型移動變電站內(nèi)安裝無線溫度傳感器，檢測溫度值，采取的是接觸檢測的形式。

當出現(xiàn)接觸點溫度檢測結(jié)果異常的情況，利用紅外溫度傳感器，對溫度數(shù)據(jù)進行采集、分析，傳輸數(shù)據(jù)，將弧形鋁材信號導(dǎo)板安裝在傳輸模塊中，無線溫度傳感器可以在弧形板所包圍形成的空間內(nèi)，反射溫度信號，向指定方向傳輸溫度信號，清除磁場干擾。工作人員記錄溫度數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的生產(chǎn)活動機械設(shè)備的應(yīng)用方案提供支持依據(jù)和參考。設(shè)置溫度報警值，用自動預(yù)警的功能，加強對移動變電站的日常管理和有效維護，達到預(yù)分析的工作目標。無線溫度檢測系統(tǒng)可以提前檢測觸點溫度的狀態(tài)，并發(fā)揮出報警功能，對損壞、燒毀等觸點風(fēng)險進行了防范，降低了大面積停電影響煤礦生產(chǎn)進度的問題發(fā)生風(fēng)險[4]。

3.3 干式變壓器鐵心

干式變壓器的生產(chǎn)和設(shè)計隨著硅鋼片技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在鐵心設(shè)計方面發(fā)生了改變，疊裝工藝逐步進步完善，設(shè)計三相三柱式鐵心或三相五柱式鐵心，將覆蓋漆噴涂在鐵心表面和夾件表面，覆蓋漆應(yīng)具備耐高溫性和較強的防潮性，從而達到耐腐蝕處理、防銹處理的目標。使用的鐵心材料通常是以冷軋晶粒為主，厚度在0.2~0.3mm之間，硅鋼片兩面涂有絕緣膜，我國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)中生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的硅膠片性能逐步提高，國內(nèi)變壓器廠家也逐漸將國外進口的硅鋼片替代使用國產(chǎn)產(chǎn)品，以節(jié)約成本。

疊裝工藝的應(yīng)用過程中，以階梯步進的方式進行疊裝處理，使用全斜接縫法，提高貼裝工藝的處理效果，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最經(jīng)典的是夾件和穿心螺桿夾緊的結(jié)構(gòu)。該方式可以使鐵心的噪聲與振動減小，增強鐵心強度，提高鐵心在井下生產(chǎn)中的適用性，無穿心螺桿結(jié)構(gòu)也是一種常見結(jié)構(gòu)，使用鋼拉帶，達到保障和固定的目的，可以減少空載電流降低空載損耗[5]。

3.4 隔爆殼體技術(shù)

移動變電站的隔爆殼體生產(chǎn)和設(shè)計，要達到一定的耐爆性和隔爆性目標，遵循著便捷、高效的原則進行設(shè)計和生產(chǎn)，隔爆殼體要具備較強的機械強度和良好的散熱性能，在檢修和裝配等環(huán)節(jié)，要具有一定的便捷性，外觀大方，具有便捷的機加工應(yīng)用優(yōu)勢。我國使用的移動變電站隔爆殼體主要是以以下兩類為主，分別是圓形和方形殼體，以圓形為例，圓形或類圓形的殼體結(jié)構(gòu)均是較為常見的，兩端開蓋的波紋筒式結(jié)構(gòu)，或是一端開蓋、一端封閉的波紋筒式結(jié)構(gòu)，均屬于圓形移動變電站隔爆殼體結(jié)構(gòu)類型。

方形殼體具有一定的厚重性，其結(jié)構(gòu)是以上部開蓋的箱式結(jié)構(gòu)為主，波紋筒式結(jié)構(gòu)的橫斷面為圓形或與橢圓形類似，在殼內(nèi)底部位置采取焊接處理的方式，安裝縱向軌道，從而達到安裝變壓器本體的目的。殼體高壓端蓋的位置設(shè)計有線接墻，可以經(jīng)過焊接處理和箱體法蘭連在一起，低壓端蓋配有鋼制結(jié)構(gòu)的法蘭，利用螺栓緊固的連接起來，殼體內(nèi)部使用了噴涂處理的方式，將防潮漆噴涂在內(nèi)部表面。波紋箱體的吸熱性能較強，波紋箱體制作成波紋狀，使用高延展性鋼材，經(jīng)過壓制處理而成，有著較大的散熱面積，受力均勻性良好，具有較高的機械強度，和其他形式的同容量殼體相比，體積小，重量輕，體現(xiàn)出了顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.5 高壓開關(guān)和低壓開關(guān)

在礦用隔爆型移動變電站中，高壓開關(guān)和低壓開關(guān)是重要的組成部分，目前要向著智能化的方向發(fā)展，最早高壓開關(guān)是高壓負荷開關(guān)以空氣式作為開關(guān)的主要形式，缺少保護功能。目前保護功能愈發(fā)智能化，高壓開關(guān)有了多種保護功能，包括電流保護系統(tǒng)功能、漏電保護系統(tǒng)功能、通訊功能，利用PLC 可編程控制器，保護器從單片機的發(fā)展過渡到了智能化發(fā)展的新時期，拓展了有關(guān)的功能覆蓋范圍。

低壓開關(guān)最早是簡單的空氣開關(guān)有簡單的保護功能，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，低壓開關(guān)的保護功能逐步完善，能夠在斷路過流過壓漏電和短路等保護功能方面，發(fā)揮出一定的優(yōu)勢。高壓真空開關(guān)目前得到了普及和應(yīng)用，需要與高壓真空開關(guān)配合使用，利用PLC保護器，向高壓開關(guān)傳遞分閘信號，從而達到保護電源的目標，構(gòu)建起了低壓側(cè)故障分斷高壓側(cè)電源的模式，在大容量移動變電站中，適用性較強，實現(xiàn)了安全保護、高效生產(chǎn)[6]。

4 結(jié)論

綜上所述，礦用隔爆型移動變電站在我國已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，逐漸取代了進口產(chǎn)品，不斷優(yōu)化性能和工藝流程，煤礦供電的質(zhì)量有所提高，供電成本得到了大幅度的縮減，為煤礦生產(chǎn)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟效益和綜合效益。在礦用隔爆型移動變電站關(guān)鍵技術(shù)的研究和實踐中，工作人員要把握技術(shù)關(guān)鍵點，加強對礦用隔爆型移動變電站結(jié)構(gòu)的把握，為煤礦生產(chǎn)活動提供穩(wěn)定、切實的保障。