煤矿论文煤矿主通风机快速恢复供电技术研究

发布时间：2014-12-24 16:48:06更新时间：2014-12-24 16:48:55 1

　　煤矿论文期刊推荐《化工矿山技术》主要报道我国化工矿行业和相关非金属矿行业产业政策、行业发展和动态、矿产开发与利用、加工技术与设备、矿产资源、采矿、选矿、超细粉碎、矿粉在化工生产中的应用、环境保护与评价、管理科学、市场信息与动态等。
　　【摘要】通过对电动机衰减电压的详细研究以及不同合闸条件对电动机冲击的研究，利用电源快速切换装置对煤矿主通风机供电系统进行自动切换，实现不停机、不停风目的。

　　【关键词】煤矿,风机,供电,研究

　　1 概述

　　电源快速切换装置是根据高瓦斯矿井主通风机供电系统运行方式，为解决供电系统主供回路故障时，人工恢复送电时间长导致煤矿主通风机停电、瓦斯超限的问题，通过煤矿电网快速切换装置的合理配置安装，解决目前供电系统存在的问题，从而达到如下目标：

　　(1)在主供电源线路失电的情况下，系统能够自动、快速检测和判断故障范围，实现电源快速切换至备用电源回路，达到煤矿主通风机不停、瓦斯不超限的目的。

　　(2)在完成快速恢复送电的同时，确保电网安全、稳定、可靠、连续供电，不会发生二次故障、扩大事故的范围，再次造成停电事故，不会对地面及井下受电设备造成损坏，也不会对电网造成冲击。

　　2 快速恢复供电技术研究创新点

　　根据煤矿主通风机供电系统接线方式，通过研究，使用电源快速切换装置代替人工恢复送电，并在完成快速恢复供电的同时，确保不发生二次故障，扩大事故范围。

　　煤矿主通风机接线图可简化如图1所示。图中进线1、2可以是线路、主变、线路-变压器组等对母线进行供电的变配电设备的一种。系统正常运行时，基本有三种工况：(1)分列运行，进线1和进线2各带一段母线，互为备用;(2)进线1带两段母线，进线2热备用;(3)进线2带两段母线，进线1热备用。主要负荷为异步电动机。

　　图1 单母分段主接线

　　当进线1或进线2发生故障时，保护动作，跳开1DL或2DL后母线1或母线2失电，电动机将惰行。由于负荷多为异步电动机，对单台电机而言，工作电源切断后电动机定子电流变为零，转子电流逐渐衰减，由于机械惯性，转子转速将从额度值逐渐减速，转子电流磁场将在定子绕组中反向感应电势，形成反馈电压。多台异步电机联结于同一母线时，由于各电机容量、负载等情况不同，在惰行过程中，部分异步电动机将呈异步发电机特征，而另一些呈异步电动机特征。母线电压即为众多电动机的合成反馈电压，俗称残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。通常，电动机总容量和单机容量越大，残压频率和幅值衰减的速度越慢。

　　由于残压的存在，为了防止备用电源合闸时造成的冲击，石化企业中一般微机备自投的做法是等待母线电压下降到额定电压的65-75%时起动备自投，经延时后跳开进线，再等电压下降到无压定值时(一般为25-40%)合上母联，切换到备用电源(只设一个失压或无压定值，备自投起动后后经延时跳进线、合母联的做法也较常见)，故切换完成时母线残压已经很低。

　　而事实上，通过对电动机衰减电压的详细研究以及不同合闸条件对电动机冲击的研究，可以有新的发现。图2给出了母线残压和备用电源电压角差变化和残压幅值衰减示意图，研究表明，当失电刚发生时，通过控制合闸时的频差和相角差，可以使得电动机绕组承受的冲击电压小于电动机的允许起动电压，即不超过机端额定电压的1.1倍，从而既实现了快速合上备用电源，又避免了对电网和设备的强烈冲击，这就是所谓的“快速切换”，适合快速切换的时机在图中以区域1表示。在区域2，残压与备用电源电压处于第一次相位重合点附近，如果能在此时合闸，则对电动机的冲击也不大，电动机将很快进入稳定点，转入正常运行，这就是所谓的“同期捕捉”。当然，实际应用中，由于残压频率变化的非线性，加上测量的离散性和间断性，以及开关跳合闸时间的测量误差，并不能做到精确在同相点合闸。理论分析和长期的应用实践表明，只要误差小于一定范围，如合闸角控制在±5°，就能使电动机受到的冲击较小，满足实用要求。区域3则属于电压接近无压的区域，此时合闸(残压切换的定值一般为25-40%)对电动机的冲击已不大，传统的备自投就是工作在这一区域。当然，此时合闸电动机的转速已很低，对生产的影响是不可避免的。

　　图2 母线残压与备用电源角差和幅值示意图

　　假定正常运行时#1进线电源与#2进线电源同相，其电压相量端点为A，则#1母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A-B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。

　　在实现快速切换时，母线的电压降落、电动机转速下降都很小，电动机的自起动电流也不大。

　　3 实施效果

　　(1)从供电安全方面，保证了矿区I类重要负荷不间断供电，维护了人身安全和设备安全，也减少了无计划停电。同时也有利于供电系统的迅速恢复，降低了停电给生产管理、生产秩序带来的混乱和损失。

　　(2)由于采用了用电安全监控与管理系统，减少了重大停电事故发生的几率，消除了因生产安全、人身安全和停电给社会带来的不稳定因素，有利于社会和谐。

　　(3)该研究方案的实施，对于进一步提高大型企业的供电可靠性，使企业真正做到安全用电、高效用电具有十分重要的意义，其潜在经济与社会效益巨大。

　　4 推广应用前景

　　该项目实施后，可解决电源快速切换装置在煤矿供电系统的应用技术难题，对提高煤矿10kV及以下供电系统各种运行方式下的供电可靠性，是一种很好的解决方案。

　　从安全角度讲，在事故停电情况下，人工恢复供电过程持续时间较长，会造成井下瓦斯积聚等问题，严重影响矿井安全;事故处理中需人工参与故障的判别和开关的停送电操作，有可能因值班人员专业素质不够，延缓送电或误判断造成二次事故。

　　参考文献：

　　[1]西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气二次部分[M].北京：中国电力出版社，1996.