試析煤礦井下工作面移動變電站

擺德新

[摘 要]用于礦井下使用的變電站，它由高壓開關、變壓器、低壓開關三部分組成，變壓器采用干式變壓器，一般為矮長開形，便于井下移動。它的最大特點就是具有防爆性能，多用于有爆炸危險的礦井。

[關鍵詞]移動變電站；煤礦

中圖分類號：TG911 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0032-01

引言

移動變電站用干式變壓器為空氣自冷式，采用H級絕緣材料組成，主、縱絕緣可靠、熱穩定性好、可持續滿負荷運行、鐵心采用優質高導磁，薄硅鋼片、全45°C接縫，結構緊湊、可靠。有效地降低了空裁電流和空裁損耗。箱殼用鋼板焊接而成，主體側面采用瓦楞鋼板結構，以增加散熱面。并在箱殼內部上層空腔設有溫度監視器件（溫控開關），溫控器均為常開觸點，其控制線引入到低壓饋電開關。實現超溫保護（H級125°C、B級80°C）。高壓開關有高壓負荷開關和高壓真空開關兩種；高壓負荷開關與低壓饋電開關配套使用；高壓真空開關與低壓電源保護箱配套使用。高壓真空開關，低壓饋電開關和低壓電源保護箱具有漏電、過載、短路、斷相和失壓等保護功能。

高壓負荷開關使用操作手柄進行手動合閘或分閘。與其配套的低壓饋電開關上設有復位、自檢、試驗、電合、手分等按鈕和電壓表、電流表、電阻表及指示器件。高壓真空開關具有隔離開關和真空斷路器，真空斷路器同時具有電動合閘和手動合閘，面板上有復位、自檢、試驗、分閘、合閘等按鈕和液晶顯示板。與其配套的低壓保護箱內部不設斷路器，但有復位、自檢、試驗等按鈕和液晶顯示板，將低壓運行狀態反饋到高壓開關上實現保護。移動變電站的高、低壓開關之間設有電氣連鎖。高壓開關大蓋與高壓開關箱體之間有電氣連鎖；低壓開關箱與大蓋之間有機械連鎖，以保證高壓開關和底壓開關箱未蓋嚴時不能進行分合閘操作。

一、關于煤礦機械操作

近年來，我國煤礦機械化水平不斷提高，設備向重型化、復雜化發展，井下采煤工作面綜采設備被廣泛使用，與采煤工作面綜采設備相配套的采煤工作面移動變電站設備龐大，一個大型工作面移動變電站使用的設備，往往需要幾十輛平板車裝載運輸，而采煤工作面巷道起伏坡度大，地質條件復雜，而且變電站隨采煤工作面推進而頻繁移動，特別在坡道上，由于斷繩、斷銷、斷連桿等原因，有時會形成跑車事故，給人員、設備安全帶來很多隱患，同時可能造成綜采工作面水、電、液和部分設備的供應中斷，影響工作面的生產效率，給煤礦生產造成直接或間接經濟損失。為解決設計中對煤礦井下移動變電站選型偏大而造成資源浪費和投資增加，提出了利用在移動變電站低壓側進行集中補償的方法，提高移動變電站的效率，節約電能損耗，帶來了經濟效益。

二、試析設計中的問題

在煤礦設計中，除了地面變電站容量選型的設計是整個礦井的核心外，井下移動變電站也是礦井供電設計環節中非常重要的一個方面；而且，井下移動變電站要求防爆型，各種性能指標高于地面點電站。設計人員在面臨煤炭加快資源整合形勢下，工作任務中，設計周期短，設計中往往根據自己的經驗進行估算并選擇，這樣就存在所選移動變電站容量往往偏大，從主變電所或者盤區變電所引至移動變電站的電纜就偏大，不僅浪費電纜，增加建設投資，而且不能很好地發揮移動變電站的實際效率，保護裝置起不到良好的保護性能，影響煤礦的安全生產；同時，也為那些管理不到位的礦井進行“超能力”“超負荷”開采生產埋下安全隱患。

設計人沒有注意到規范中提供的功率因數0.6～0.7，只是一個平均功率因數，顯然是偏低的，這樣選出的容量就是不合理的。從現有的《煤炭工業礦井設計規范》GB50215-2005和《煤礦井下供配電設計規范》GB50417-2007以及《煤礦安全規程》（2011年）中，并未明確井下各個工作面功率因數是否可以提高到0.85以上，以減少移動變電站站的容量，同時也利于節能和提高設備用電質量。盡管在地面10/0.4kV變電所進行高、低壓集中無功補償，但其作用只是有利于控制地面電網電壓水平，減少地面電網內部、地面電網到井下高壓線路以及地面變壓器到上級供電（供電部門）線路的有功、無功負荷和電能損耗，真正解決不了井下電網內部各移動變電站低壓側各分支饋出線上的無功負荷和電能損耗，所以選擇的移動變電站容量勢必要偏大，而移動變電站的實際效率卻偏小。

三、試析技術改進

3.1 關于技術改進

根據2007年國家發改委和改革委員會、國家環境保護總局聯合印發的《煤炭工業節能減排工作意見》1456號文件中，明確指出“條件具備時，宜采用動態無功補償和就地無功補償，礦井平均功率因數不得低于0.9”。這為我們在計算、選擇井下移動變電站時可以通過提高功率因來減小其容量并且提高供電質量、節約能耗提供了指導性意見。

目前，在國內有好幾家可以生產適合于煤礦井下的補償裝置，可以說條件已經具備了。但要是在煤礦井下補償設備以660V或1140V的就地補償為主的話，就受到井下環境惡劣、負載分散的限制，并且造成就地補償設備投入量大、安裝不方便、占地面積較大、維護檢修不方便等。我們可以考慮在井下移動變電站低壓側進行集中補償，以解決上述問題。

3.2 關于通用移動變電站的圖例

結語

移動變電站由礦用隔爆型干式變壓器、高壓開關和低壓保護箱等部分組成。移動變電站箱體采用4mm以上鋼板制成，具有優良的隔爆性能，變壓器銅線采用優質無氧銅經最先進的銅擠壓設備一次成型，使線材內部更緊湊且表面均勻、無毛刺。運用H級C級絕緣的NOMEX紙包無氧銅線，經同模繞制而成的線圈，經真空壓力侵化，有效提高了線圈的機械強度和防潮能力。鐵心采用優質高導磁率冷軋硅鋼片，多級步進式全斜接縫，上、下鐵軛用拉帶緊固，結構先進、緊湊、可靠。

參考文獻：

[1]工業與民用配電設計手冊（第3版）中國電力出版社，2007.

[2]煤礦電工手冊（修訂本）.煤炭工業出版社，1999.

[3]王兆安等.諧波抑制和無功功率補償（第2版）.機械工業出版社，2010.