煤矿主扇供电研讨

煤矿主扇供电研讨

徐卫星

永泰能源康伟集团有限公司   山西省   046500

摘要：煤矿主扇供电系统作为煤矿安全生产的重要组成部分，其稳定运行对于确保矿井通风、降低瓦斯浓度具有重要意义。基于现有研究，针对煤矿主扇供电系统的特点，深入探讨了主扇供电的各种特性。在分析现有供电系统存在问题的基础上，提出了优化供电方案，旨在提高煤矿主扇供电系统的整体性能。

引言

煤矿作为能源行业的重要组成部分，其安全生产问题一直备受关注。主扇作为矿井通风系统的核心设备，其供电系统的可靠性直接关系到矿井通风效果和瓦斯防治水平。因此，对煤矿主扇供电系统进行深入研究，提出有效的优化方案，对于提升煤矿安全生产水平具有重要意义。

一、主扇供电系统简易化：

1、开关保护越简单越好；

（1）不建议使用高压变频器，建议使用低压1140V变频器；

高压变频器缺点：成本高，单元模块多，10KV变频器一般由24个功率模块组成，每个单元内部有1块电源板、1块光纤板、4路逆变模块驱动芯片，每一个模块内的每一块电路板都可能出问题，故障点相对较多；备用主扇风机在停机备用时，有可能任意一个单元驱动部分有故障，只有在启动运行时才能发现。每月1次正常切换时，备机启动不了，还可以切回主扇，不会导致矿井停风。如果主扇突发故障需紧急切换，备机又启动不了，这样会造成全矿长时间停风。

1140V低压变频器优点：价格低，技术成熟。变频器内部系统简单，相当于高压变频器一个功率单元的板件。一般“一拖一”配置，即使一台变频器有故障也可以单机运行。

从安全稳定运行角度考虑，工频运行最稳定，不论10kV变频器及1140V变频器均存在电网波动导致跳闸停风现象，使用工频能很大程度避免类似问题。

2、主风机切换操作流程越简单越好：

（1）主扇切换流程简单化，主扇低压控制电源必须实现双回路自动切换，确保任一回路失电不会造成蝶阀控制电源失电。提高主扇值班人员突发情况应急操作技能，增强对值班操作人员手指口述检查考核力度，口述错误就按操作失误罪责问责；

（2）目前所有矿井主扇都安装有风机在线监测装置，主扇电机轴承温度、振动异常都可以提前发现处理。主扇无计划停风多数原因是电源失电造成，极少数是由于主扇本机原因停机。主扇电源失电多数原因是高压柜整定不合理越级跳闸导致（后面详细介绍过流三段保护）。

二、如何提高高瓦斯矿井主扇与瓦斯抽放泵站的供电可靠性？独立供电电源，主扇10KV电源不受井下其他负荷影响。

1、高瓦斯矿井10KV供电的主扇与瓦斯抽放泵站，建议双回路从35KV变电站单独变压器供电，通往风井供电线路直接从35KV变电站双回路供电，相当于局扇供电的专用变压器与专用电缆；

2、高瓦斯矿井建议35KV变电站安装三台变压器，两台用于矿井双回路动力负荷供电与局扇双回路供电，另一台变压器专门用于主扇风机与瓦斯抽放泵站供电。

3、大功率电机可以考虑10kV工频供电，10kV供电可以减少启动电流对电网冲击，同时减少电缆、变压器、变频器等设备投入；工频运行稳定、外围电网波动影响小、设备运行稳定。

4、主扇双回路供电可靠，从上级变电站到主扇开闭所必须实现大分列运行，确保主扇电源来自两趟不同母线段或来自不同变压器。

5、主扇供电开关柜、主扇达到报废年限或设备折旧为零时强制性更换，确保主扇供电可靠性；主扇选型有足够富余量，严禁主扇超出最佳工况运行，从而减少主扇机械故障率；

三、煤矿主扇现用配电柜使用建议：

1、主扇使用高压或低压工频直接启动方式的，不建议设备更新改造，保持现有配电设备最好；

2、主扇使用高低压变频器的，使用低压变频器的按规定每月切换一次主扇；使用高压变频器的，建议增加切换频次或每月对备用主扇打开检修（进风）口带负载低频率试运行一次。

3、矿井功率较大设备启动困难必须使用高压变频器起动的建议选用国内外知名品牌，如西门子、ABB、北京合康、利德华福，广州智光、山东新风光的次之；低压变频器建议选用汇川、英威腾。

高压开关柜整定不合理会导致供电系统越级跳闸，从而导致大面积停停电、主扇停风。什么是一段过流、二段过流、三段过流？

过流即过电流保护。三段式电流保护指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二段）、定时限过电流保护（第三段），相互配合构成的一套过电流保护机制。

1段，近区短路0秒跳闸，一般保护到母线侧线路出口一段距离；

2段，带0.3-0.5秒左右的时限跳闸，一般保护全线路，有可能还有少许延时；

3段，带N秒的延迟跳闸，一般是按照躲过最大负荷电流整定的，保护全线路包括下一级的很大一部分，视具体情况而定。

供电系统中的线路、设备等故障，会产生短路电流。短路电流比线路正常工作时大很多，这个就不用过多解释了。通过电流互感器测量这个电流值，和电流值的持续时间，达到整定值时输出跳闸信号，这个就是过电流保护的基本原理。故障电流越靠近电源点，短路电流越大。

过流一段保护，也俗称速断保护。这个保护的电流整定值是非常大的，而且没有整定时间。也就是说，只要是达到了这个电流值，保护装置必须立即动作（实际反应速度在毫秒级别）！但是，为了保证保护的选择性（下一级线路的故障不能使上一级的保护动作），速断保护并不能保护线路的全长。所以，别看它名字叫做一段，速断保护并不是线路的主保护！

过流二段保护。保护的电流整定值比一段小，也有整定时间。线路电流达到整定值并持续一段时间后，保护动作。过流二段保护的电流整定值，必须保证保护本线路的全长，还要延长至下一级线路的前半部分。二段保护是本线路的主保护，并作为下一级线路的远后备保护。

过流三段保护。保护的电流整定值比二段更小，时间比二段更长。三段保护不仅要保证本线路的全长，还要保证比过流二段保护更长。三段保护是线路的后备保护，并作为下一级线路（甚至下下一级）的远后备保护。

结语

通过对煤矿主扇供电系统的深入研讨，不难发现优化供电方案、提高供电系统的可靠性是确保煤矿安全生产的关键所在。在今后的工作中，还应继续加强对煤矿主扇供电系统的监测和维护，及时发现并解决潜在的安全隐患，为煤矿的安全生产提供有力保障。

参考文献

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