煤礦論文期刊推薦《化工礦山技術(shù)》主要報道我國化工礦行業(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、超細粉碎、礦粉在化工生產(chǎn)中的應用、環(huán)境保護與評價、管理科學、市場信息與動態(tài)等。
　　【摘 要】通過對電動機衰減電壓的詳細研究以及不同合閘條件對電動機沖擊的研究，利用電源快速切換裝置對煤礦主通風機供電系統(tǒng)進行自動切換，實現(xiàn)不停機、不停風目的。

　　【關(guān)鍵詞】煤礦,風機,供電,研究

　　1 概述

　　電源快速切換裝置是根據(jù)高瓦斯礦井主通風機供電系統(tǒng)運行方式，為解決供電系統(tǒng)主供回路故障時，人工恢復送電時間長導致煤礦主通風機停電、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，從而達到如下目標：

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

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

　　2 快速恢復供電技術(shù)研究創(chuàng)新點

　　根據(jù)煤礦主通風機供電系統(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送電，并在完成快速恢復供電的同時，確保不發(fā)生二次故障，擴大事故范圍。

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

　　圖1 單母分段主接線

　　當進線1或進線2發(fā)生故障時，保護動作，跳開1DL或2DL后母線1或母線2失電，電動機將惰行。由于負荷多為異步電動機，對單臺電機而言，工作電源切斷后電動機定子電流變?yōu)榱悖�轉(zhuǎn)子電流逐漸衰減，由于機械慣性，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電勢，形成反饋電壓。多臺異步電機聯(lián)結(jié)于同一母線時，由于各電機容量、負載等情況不同，在惰行過程中，部分異步電動機將呈異步發(fā)電機特征，而另一些呈異步電動機特征。母線電壓即為眾多電動機的合成反饋電壓，俗稱殘壓，殘壓的頻率和幅值將逐漸衰減。通常，電動機總?cè)萘亢蛦螜C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造成的沖擊，石化企業(yè)中一般微機備自投的做法是等待母線電壓下降到額定電壓的65-75%時起動備自投，經(jīng)延時后跳開進線，再等電壓下降到無壓定值時(一般為25-40%)合上母聯(lián)，切換到備用電源(只設(shè)一個失壓或無壓定值，備自投起動后后經(jīng)延時跳進線、合母聯(lián)的做法也較常見)，故切換完成時母線殘壓已經(jīng)很低。

　　而事實上，通過對電動機衰減電壓的詳細研究以及不同合閘條件對電動機沖擊的研究，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，當失電剛發(fā)生時，通過控制合閘時的頻差和相角差，可以使得電動機繞組承受的沖擊電壓小于電動機的允許起動電壓，即不超過機端額定電壓的1.1倍，從而既實現(xiàn)了快速合上備用電源，又避免了對電網(wǎng)和設(shè)備的強烈沖擊，這就是所謂的“快速切換”，適合快速切換的時機在圖中以區(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附近，如果能在此時合閘，則對電動機的沖擊也不大，電動機將很快進入穩(wěn)定點，轉(zhuǎn)入正常運行，這就是所謂的“同期捕捉”。當然，實際應用中，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)跳合閘時間的測量誤差，并不能做到精確在同相點合閘。理論分析和長期的應用實踐表明，只要誤差小于一定范圍，如合閘角控制在±5°，就能使電動機受到的沖擊較小，滿足實用要求。區(qū)域3則屬于電壓接近無壓的區(qū)域，此時合閘(殘壓切換的定值一般為25-40%)對電動機的沖擊已不大，傳統(tǒng)的備自投就是工作在這一區(qū)域。當然，此時合閘電動機的轉(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

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

　　在實現(xiàn)快速切換時，母線的電壓降落、電動機轉(zhuǎn)速下降都很小，電動機的自起動電流也不大。

　　3 實施效果

　　(1)從供電安全方面，保證了礦區(qū)I類重要負荷不間斷供電，維護了人身安全和設(shè)備安全，也減少了無計劃停電。同時也有利于供電系統(tǒng)的迅速恢復，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帶來的不穩(wěn)定因素，有利于社會和諧。

　　(3)該研究方案的實施，對于進一步提高大型企業(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)濟與社會效益巨大。

　　4 推廣應用前景

　　該項目實施后，可解決電源快速切換裝置在煤礦供電系統(tǒng)的應用技術(shù)難題，對提高煤礦10kV及以下供電系統(tǒng)各種運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，人工恢復供電過程持續(xù)時間較長，會造成井下瓦斯積聚等問題，嚴重影響礦井安全;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：

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