基于礦用隔爆型移動變電站在煤礦井下的運用分析

李 凱

（山西省長治經坊煤業有限公司，山西長治 047100）

在礦井移動變電站的應用過程中，煤礦井下的供電系統和生產活動從中獲取了一定的資源支持。隨著我國煤礦產業的現代化建設和發展，煤礦生產效率有所提高，利用礦用隔爆型移動變電站進行煤礦的井下生產，要把握關鍵的技術要點，明確礦用隔爆型移動變電站的結構功能，實現技術的升級，提高煤礦生產的效率，進一步推動煤礦生產活動的智能化、現代化發展。

1 礦用隔爆型移動變電站的結構

礦用隔爆型移動變電站在運行過程中。集中了先進的技術和高新設備，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。在煤礦井下生產中，礦用隔爆型移動變電站作為配電設備，為給排水設備和機械化采煤設備提供電力支持，礦用隔爆型移動變電站結構見圖1。

圖1 礦用隔爆型移動變電站結構圖

在變電站的應用中，其發揮的功能是其他設備無法取代的，礦用隔爆型移動變電站可以系統地把握不接地供電系統，建立起移動變電站系統，使用低壓側保護箱，達到理想的低壓斷線高壓生產目標。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，從而保證電力系統運行的穩定性，其中應用到了無線溫度檢測技術，溫度檢測系統見圖2。

圖2 礦用隔爆型移動變電站無線溫度檢測系統圖

在礦用隔爆型移動變電站內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。利用信號導向板的功能，在發送模塊上，可以借助導向板的功能，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。變電站檢測系統能夠對煤礦的大面積停電所帶來的風險進行防范、控制，利用無線溫度傳感器，對各接線點的溫度進行檢測，達到數據存儲分析、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展歷程

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

綜合機械化采煤設備應用下，煤礦井下采煤區的供電電壓提高到了1140V，就在同一年，我國開始研制容量規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年投入到生產中進行礦井生產試運行，經過一系列的鑒定、全面分析，國內開始就移動變電站進行設計和制造，投入到了小批量的生產中。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，但是該時期產量有限，仍舊是以進口采購為主，以國內生產作為輔助。

直至1990 年，我國開始對移動變電站系列產品加大了生產力度，投入到大批量生產中，對國外的技術進行借鑒、引進，改進隔爆殼體結構，以優化產品的整體性能，呈現出了國產產品逐漸取代國外進口產品的發展趨勢。在煤礦井下采煤區中普遍應用3.45kV電壓等級的發展趨勢下，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用中，把握關鍵的技術要點，成為了提高礦井生產質量生產效率的關鍵要素，要向著環保、節能、健康、穩定、智能的方向探索，應針對關鍵的技術要素加強把握，提高技術應用水平[2]。

3 礦用隔爆型移動變電站關鍵技術要點

3.1 干式變壓器絕緣

在移動變電站中使用干式變壓器，是關鍵的技術手段，干式變壓器絕緣技術應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。隨著科學技術的發展，絕緣材料的性能逐步優化，在繞組導體外包絕緣材料的選擇中，芳香烴聚酰胺耐高溫復合纖維紙被投入到了生產中，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

使用礦用隔爆型移動變電站加強對溫度的檢測，是保證設備穩定運行的關鍵，將高溫線安裝在變壓器上，使用溫度傳感器保護線路，防止出現設備被燒壞、燒毀的問題，確保電路運行的穩定性和安全性。在隔爆型移動變電站的生產和運行過程中，經常出現高壓隔離刀閘、高壓分接頭和低壓星角轉換接頭等問題，利用無線溫度檢測技術，在礦用隔爆型移動變電站內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。

當出現接觸點溫度檢測結果異常的情況，利用紅外溫度傳感器，對溫度數據進行采集、分析，傳輸數據，將弧形鋁材信號導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，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據信息，為后續的生產活動機械設備的應用方案提供支持依據和參考。設置溫度報警值，用自動預警的功能，加強對移動變電站的日常管理和有效維護，達到預分析的工作目標。無線溫度檢測系統可以提前檢測觸點溫度的狀態，并發揮出報警功能，對損壞、燒毀等觸點風險進行了防范，降低了大面積停電影響煤礦生產進度的問題發生風險[4]。

3.3 干式變壓器鐵心

干式變壓器的生產和設計隨著硅鋼片技術的持續發展，在鐵心設計方面發生了改變，疊裝工藝逐步進步完善，設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，我國的鋼鐵產業中生產廠家生產的硅膠片性能逐步提高，國內變壓器廠家也逐漸將國外進口的硅鋼片替代使用國產產品，以節約成本。

疊裝工藝的應用過程中，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，在結構設計中，最經典的是夾件和穿心螺桿夾緊的結構。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中的適用性，無穿心螺桿結構也是一種常見結構，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

移動變電站的隔爆殼體生產和設計，要達到一定的耐爆性和隔爆性目標，遵循著便捷、高效的原則進行設計和生產，隔爆殼體要具備較強的機械強度和良好的散熱性能，在檢修和裝配等環節，要具有一定的便捷性，外觀大方，具有便捷的機加工應用優勢。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構均是較為常見的，兩端開蓋的波紋筒式結構，或是一端開蓋、一端封閉的波紋筒式結構，均屬于圓形移動變電站隔爆殼體結構類型。

方形殼體具有一定的厚重性，其結構是以上部開蓋的箱式結構為主，波紋筒式結構的橫斷面為圓形或與橢圓形類似，在殼內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計有線接墻，可以經過焊接處理和箱體法蘭連在一起，低壓端蓋配有鋼制結構的法蘭，利用螺栓緊固的連接起來，殼體內部使用了噴涂處理的方式，將防潮漆噴涂在內部表面。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，體現出了顯著的應用優勢。

3.5 高壓開關和低壓開關

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

低壓開關最早是簡單的空氣開關有簡單的保護功能，隨著科學技術的快速發展，低壓開關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，發揮出一定的優勢。高壓真空開關目前得到了普及和應用，需要與高壓真空開關配合使用，利用PLC保護器，向高壓開關傳遞分閘信號，從而達到保護電源的目標，構建起了低壓側故障分斷高壓側電源的模式，在大容量移動變電站中，適用性較強，實現了安全保護、高效生產[6]。

4 結論

綜上所述，礦用隔爆型移動變電站在我國已經經歷了數十年的發展，逐漸取代了進口產品，不斷優化性能和工藝流程，煤礦供電的質量有所提高，供電成本得到了大幅度的縮減，為煤礦生產創造了更高的經濟效益和綜合效益。在礦用隔爆型移動變電站關鍵技術的研究和實踐中，工作人員要把握技術關鍵點，加強對礦用隔爆型移動變電站結構的把握，為煤礦生產活動提供穩定、切實的保障。