煤礦井下變電所后備電源配置方案的選擇探尋

（山西南煤集團西上莊煤礦 山西 045000）

引言

我國煤礦正不斷地建設無人值守的變電所，后備的電源往往能夠保證井下的變電所更好地運行。如果在實際運行的過程中沒有一個質量過關的備用電源，更多高配的電裝置不能夠在第一時間就切除故障，或者會因為電壓波動而誘發扣圈動作，進而誘發誤跳。最終井下處于停電狀態時做不到上下通達，更不能夠在第一時間就接收位于地面的指令。

1.高壓配電裝置對后備電源提出的要求

目前，多樣化的高壓配電裝置都是以開關內部存在的PT為最直接的保護器、失壓脫扣線圈和其他不同位置來進行供電。但是因為內部出現短路，大負荷啟動和其他不同的原因也會誘發開關誤動的現象，最終影響供電的安全。在實際建設時需要遵循如下幾個方面的問題：

(1)保護器后備電源存在問題

圖1 保護器后備電源主要結構

如果電網電壓內部出現波動之后，后續保護器往往能夠正常工作，并在第一時間判斷保護器內部的故障，爭取能夠將后續的信息更好地傳輸到地面監控中心內部。因此，所有的保護器都需要具備后備電源的特征，這樣才能夠保證后備供電時間為20s左右。在實踐的過程中，只有有效地分析保護器后備電源中存在的問題，才能夠讓其更好地發揮實際作用。圖1為保護器后備電源的主要結構。

(2)跳閘線圈后備電源

如果真正靠近高壓配電裝置的部分出現了短路的現象，母線電壓會在較短的時間內降低，即便還有續保護器直接運行，繼電器則會在第一時間跳出閘口，更多跳閘線圈所承載的供電電壓會直接降低，其實是和開關沒有多大關系的[1]。因此，幾乎所有的人都需要為每一個跳閘線圈配置后續的電源。在實際保證出口跳閘之后，后續的線圈內部更需要儲備足夠的能量，最終也就可以讓跳閘開關發揮實際的作用。

(3)失壓脫扣線圈后備電源

如果高壓配電裝置的使用過程中出現了短路的現象，又或者因為雷擊而出現了電壓波動的現象，后備的電壓則不能夠給失去壓力的線圈提供合適的電壓，這樣反而能夠避免因為開關而誘發的停電事故。但是，當整個系統真正出現停電的狀態時，后備電源內部的能量會直接變少，最終失壓線圈會在短時間內就跳開開關。所有失壓脫扣線圈會對后備電源提出5s的嚴格要求。這樣才能夠保證電壓自身的穩定性。

2.高壓配電裝置后備電源選擇

(1)分散式后備電源

更多分散的后備電源可以被分配到同一臺高壓配電裝置內部。如果內部交流電壓數值不足，需要在第一時間讓保護器和線圈更好地結合在一起，這樣自然可以讓任何的保護器在第一時間解除故障，最終也就能夠讓合適的故障信息直接傳遞給地面內部的監控中心。另外，需要有效地防止出現線圈電壓波動的問題，如果處理不當就會直接停電。

分散之后的電源會由一組和三組輸出的開關電源一起構成。更多的后備電源，可以配合高壓配電裝置內部的PT來更好地供電。實際接觸開關之后的電源會直接輸出兩路高能電容。此時，真正兩路直流24V電壓也會直接給不同的線圈供電。如果此時系統內部不存在壓力，儲能電容將會來回放電。在短暫的2s-3s的時間內就可以將儲存的能量直接放掉，最終才能夠讓整個線路變得更加安全[2]。

(2)集中式隔爆型不間斷電源

集中式隔爆型號電源指的是通過借助大功率的礦用UPS來直接給變電所內部的裝置進行供電。一個變電所內部會先存放一臺UPS，其內部存在的100V交流電源和直流電源可以借助七芯端子從后腔直接引到前腔，在使用時更會受到一個電源切換裝置的影響。

如果內部的UPS真的出現問題，則需要在第一時間切換到PT狀態下進行供電。如果有必要可以安裝一個合適的斷電裝置，從而保證后備電源也能夠在短時間內進行供電。

這種主要的供電模式其實是在原始供電模式的基礎上配合井下的高壓裝置發揮實際作用的，在這之后其他不同的裝置都能夠發揮不同的作用。

3.采用分散式后備電源的優勢

在實際使用的過程中，分散式后備電源內部的優勢主要由如下幾個方面組成，圖2為分散式后備電源內部的主要結構：

圖2 分散式后備電源內部主要結構

(1)可靠性較高

在實際分散之后，多數的后備電源會借助高能電容器來作為重要的儲能元件，一方面可以避免因為集中供電而誘發故障，并讓所有類型的高壓配電裝置都沒有任何風險。另外一方面，也能夠讓更多的高能電容器的壽命要高于一般的充電電池。從實際使用的過程看，分散式后備電源使用的過程中都沒有出現過多的問題，整體顯得很可靠。

(2)功能更加全面

更多后續存在的電源可以被當作保護器和后備電源，實際確實能夠和失壓脫扣線圈有直接的關系。在實際遇到線圈跳閘的情況時，注意提供一個合適的24V直流電源。如果實際碰到一個失壓脫扣線圈，則需要另外配置一個24V的電源，這樣才能夠讓電源切斷和延時。多數普通的電源確實可以在短時間內解決更多的難題，為的是能夠解決在實際使用中產生的各類問題。在實際運用時，更多分散式后備電源有著非常全面的功能，從而讓電源都能夠發揮實際的作用。

(3)滿足遠程停送電的要求

更多分散類型的電源都是從高壓配電裝置內部的PT上取得有關的電量的。更需要遵循一定的順序。在實際送電時，多數與開關相關的PT則一定是帶電存在的。只要設備是帶電的，后備的電源就可以提供更多的電能。開關只有有效地進行遠程操作才能夠滿足送電的整體要求。在實際使用的過程中，更多分散式后備電源能夠滿足遠程停送電的要求。

(4)有效滿足開關以及跳合閘對后備電源的要求

在實際正常運行時，更多的高壓配電裝置其實不會耗費更多的電量。每一臺機器內部的開關功率不會大于10W，但是在實際進行跳合閘時則需要在較短的時間內提供巨大的能量。在真正分散之后則需要運用高能電容進行儲能。每一臺開關都會配置獨立的后備電源，一方面確實能夠在較短的時間內釋放一定的能量，另外一方面也能夠滿足不同開關跳閘的要求[3]。但是，常規的UPS一般可以按照額定負載的80%來選配。在實際使用分散電源的過程中，確實能夠滿足開關和合閘對后備電源提出的要求。

(5)易擴容和搬遷

存在于井下的變電所內部的負荷會直接發生變化，更多的高壓配電裝置更會不斷地移動和變化。但是，在實際安裝后備電源相關的開關之后，無論產生何種變化都不會因此失去后備電源的支持。也只有明確以上幾個分散電源的優勢才能夠讓其發揮更大的作用。

4.通信設備對后備電源的要求

(1)估算監控通信設備內部的功率

變電所內部配置的電力分站一般是由環網交換機、無線基站和各類應急照明燈組成，每個不同的設備都會發揮不同的作用。實踐中更需要運用不同類型的算法來計算出不同通信設備內部的功率。

(2)監控通信設備內部的容量

從本次分析的案例可以看出，如果讓變電所內部所有的監控通信設備都配置多樣化的電源，所需要的電能大概會變為1670Wh，因此，要讓所有電池內部的電容量都控制在2000Wh，最終自然就可以滿足變電所在12h的供電要求。

在配置變電所監控通信設備的后備電源時，可以將后備電源的電量控制在2000Wh-2300Wh，并注意讓電池的容量能夠表現出蓄電池電源的特性。

5.結束語

多數高壓配電裝置內部都會安裝多樣化的后備電源，更多變電所監控通信設備內部也確實存在UPS電源。如果確實對通信設備有更高的要求，必要時則可以配置更多臺的UPS來更好地供電。