礦井局部通風機后備電源技術研究與應用

李衛超

（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

根據大淑村礦實際情況，后備電源裝置安裝在采區變電所或配電點，采用3個隔爆型特殊電源裝置串聯輸出直流960 V電源給逆變器供電，智能監測局部通風機主、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 系統配置

系統配置如圖1所示。

圖1 系統配置Fig.1 System configuration

系統實物裝配如圖2所示。

圖2 系統實物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、逆變器同時監測斷電監測信號，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，減少系統占用面積。

（7）備用電源裝置單節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電壓，并通過在用分切開關串聯給備用風機供電。

3 使用情況

局部通風機后備電源技術供電系統如圖3所示。

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

（1）井上試驗蓄電池續航運行時間，實現了單臺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的穩定性及可靠性，杜絕了因礦井井下采區變電所高壓“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。

（2）后備電源裝置采用蓄電池發電，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，運行可靠穩定，據估算，每年可創效200萬元，具有顯著的社會和經濟效益。