煤礦論文期刊推薦《化工礦山技術(shù)》主要報(bào)道我國化工礦行業(yè)和相關(guān)非金屬礦行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)發(fā)展和動(dòng)態(tài)、礦產(chǎn)開發(fā)與利用、加工技術(shù)與設(shè)備、礦產(chǎn)資源、采礦、選礦、超細(xì)粉碎、礦粉在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)與評(píng)價(jià)、管理科學(xué)、市場信息與動(dòng)態(tài)等。
　　【摘 要】通過對電動(dòng)機(jī)衰減電壓的詳細(xì)研究以及不同合閘條件對電動(dòng)機(jī)沖擊的研究，利用電源快速切換裝置對煤礦主通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)、不停風(fēng)目的。

　　【關(guān)鍵詞】煤礦,風(fēng)機(jī),供電,研究

　　1 概述

　　電源快速切換裝置是根據(jù)高瓦斯礦井主通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式，為解決供電系統(tǒng)主供回路故障時(shí)，人工恢復(fù)送電時(shí)間長導(dǎo)致煤礦主通風(fēng)機(jī)停電、瓦斯超限的問題，通過煤礦電網(wǎng)快速切換裝置的合理配置安裝，解決目前供電系統(tǒng)存在的問題，從而達(dá)到如下目標(biāo)：

　　(1)在主供電源線路失電的情況下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)、快速檢測和判斷故障范圍，實(shí)現(xiàn)電源快速切換至備用電源回路，達(dá)到煤礦主通風(fēng)機(jī)不停、瓦斯不超限的目的。

　　(2)在完成快速恢復(fù)送電的同時(shí)，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、連續(xù)供電，不會(huì)發(fā)生二次故障、擴(kuò)大事故的范圍，再次造成停電事故，不會(huì)對地面及井下受電設(shè)備造成損壞，也不會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊。

　　2 快速恢復(fù)供電技術(shù)研究創(chuàng)新點(diǎn)

　　根據(jù)煤礦主通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)接線方式，通過研究，使用電源快速切換裝置代替人工恢復(fù)送電，并在完成快速恢復(fù)供電的同時(shí)，確保不發(fā)生二次故障，擴(kuò)大事故范圍。

　　煤礦主通風(fēng)機(jī)接線圖可簡化如圖1所示。圖中進(jìn)線1、2可以是線路、主變、線路-變壓器組等對母線進(jìn)行供電的變配電設(shè)備的一種。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，基本有三種工況：(1)分列運(yùn)行，進(jìn)線1和進(jìn)線2各帶一段母線，互為備用;(2)進(jìn)線1帶兩段母線，進(jìn)線2熱備用;(3)進(jìn)線2帶兩段母線，進(jìn)線1熱備用。主要負(fù)荷為異步電動(dòng)機(jī)。

　　圖1 單母分段主接線

　　當(dāng)進(jìn)線1或進(jìn)線2發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，跳開1DL或2DL后母線1或母線2失電，電動(dòng)機(jī)將惰行。由于負(fù)荷多為異步電動(dòng)機(jī)，對單臺(tái)電機(jī)而言，工作電源切斷后電動(dòng)機(jī)定子電流變?yōu)榱�，轉(zhuǎn)子電流逐漸衰減，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將從額度值逐漸減速，轉(zhuǎn)子電流磁場將在定子繞組中反向感應(yīng)電勢，形成反饋電壓。多臺(tái)異步電機(jī)聯(lián)結(jié)于同一母線時(shí)，由于各電機(jī)容量、負(fù)載等情況不同，在惰行過程中，部分異步電動(dòng)機(jī)將呈異步發(fā)電機(jī)特征，而另一些呈異步電動(dòng)機(jī)特征。母線電壓即為眾多電動(dòng)機(jī)的合成反饋電壓，俗稱殘壓，殘壓的頻率和幅值將逐漸衰減。通常，電動(dòng)機(jī)總?cè)萘亢蛦螜C(jī)容量越大，殘壓頻率和幅值衰減的速度越慢。

　　由于殘壓的存在，為了防止備用電源合閘時(shí)造成的沖擊，石化企業(yè)中一般微機(jī)備自投的做法是等待母線電壓下降到額定電壓的65-75%時(shí)起動(dòng)備自投，經(jīng)延時(shí)后跳開進(jìn)線，再等電壓下降到無壓定值時(shí)(一般為25-40%)合上母聯(lián)，切換到備用電源(只設(shè)一個(gè)失壓或無壓定值，備自投起動(dòng)后后經(jīng)延時(shí)跳進(jìn)線、合母聯(lián)的做法也較常見)，故切換完成時(shí)母線殘壓已經(jīng)很低。

　　而事實(shí)上，通過對電動(dòng)機(jī)衰減電壓的詳細(xì)研究以及不同合閘條件對電動(dòng)機(jī)沖擊的研究，可以有新的發(fā)現(xiàn)。圖2給出了母線殘壓和備用電源電壓角差變化和殘壓幅值衰減示意圖，研究表明，當(dāng)失電剛發(fā)生時(shí)，通過控制合閘時(shí)的頻差和相角差，可以使得電動(dòng)機(jī)繞組承受的沖擊電壓小于電動(dòng)機(jī)的允許起動(dòng)電壓，即不超過機(jī)端額定電壓的1.1倍，從而既實(shí)現(xiàn)了快速合上備用電源，又避免了對電網(wǎng)和設(shè)備的強(qiáng)烈沖擊，這就是所謂的“快速切換”，適合快速切換的時(shí)機(jī)在圖中以區(qū)域1表示。在區(qū)域2，殘壓與備用電源電壓處于第一次相位重合點(diǎn)附近，如果能在此時(shí)合閘，則對電動(dòng)機(jī)的沖擊也不大，電動(dòng)機(jī)將很快進(jìn)入穩(wěn)定點(diǎn)，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，這就是所謂的“同期捕捉”。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，由于殘壓頻率變化的非線性，加上測量的離散性和間斷性，以及開關(guān)跳合閘時(shí)間的測量誤差，并不能做到精確在同相點(diǎn)合閘。理論分析和長期的應(yīng)用實(shí)踐表明，只要誤差小于一定范圍，如合閘角控制在±5°，就能使電動(dòng)機(jī)受到的沖擊較小，滿足實(shí)用要求。區(qū)域3則屬于電壓接近無壓的區(qū)域，此時(shí)合閘(殘壓切換的定值一般為25-40%)對電動(dòng)機(jī)的沖擊已不大，傳統(tǒng)的備自投就是工作在這一區(qū)域。當(dāng)然，此時(shí)合閘電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已很低，對生產(chǎn)的影響是不可避免的。

　　圖2 母線殘壓與備用電源角差和幅值示意圖

　　假定正常運(yùn)行時(shí)#1進(jìn)線電源與#2進(jìn)線電源同相，其電壓相量端點(diǎn)為A，則#1母線失電后殘壓相量端點(diǎn)將沿殘壓曲線由A向B方向移動(dòng)，如能在A-B段內(nèi)合上備用電源，則既能保證電動(dòng)機(jī)安全，又不使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多，這就是所謂的“快速切換”。

　　在實(shí)現(xiàn)快速切換時(shí)，母線的電壓降落、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降都很小，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)電流也不大。

　　3 實(shí)施效果

　　(1)從供電安全方面，保證了礦區(qū)I類重要負(fù)荷不間斷供電，維護(hù)了人身安全和設(shè)備安全，也減少了無計(jì)劃停電。同時(shí)也有利于供電系統(tǒng)的迅速恢復(fù)，降低了停電給生產(chǎn)管理、生產(chǎn)秩序帶來的混亂和損失。

　　(2)由于采用了用電安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)，減少了重大停電事故發(fā)生的幾率，消除了因生產(chǎn)安全、人身安全和停電給社會(huì)帶來的不穩(wěn)定因素，有利于社會(huì)和諧。

　　(3)該研究方案的實(shí)施，對于進(jìn)一步提高大型企業(yè)的供電可靠性，使企業(yè)真正做到安全用電、高效用電具有十分重要的意義，其潛在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益巨大。

　　4 推廣應(yīng)用前景

　　該項(xiàng)目實(shí)施后，可解決電源快速切換裝置在煤礦供電系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)難題，對提高煤礦10kV及以下供電系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下的供電可靠性，是一種很好的解決方案。

　　從安全角度講，在事故停電情況下，人工恢復(fù)供電過程持續(xù)時(shí)間較長，會(huì)造成井下瓦斯積聚等問題，嚴(yán)重影響礦井安全;事故處理中需人工參與故障的判別和開關(guān)的停送電操作，有可能因值班人員專業(yè)素質(zhì)不夠，延緩送電或誤判斷造成二次事故。

　　參考文獻(xiàn)：

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