矿井井下供电综合自动化的实现
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【摘要】随着经济的发展，人们对于矿井供电自动化提出了更高的要求，通过合理的供电方式，提高矿井安全系数，降低能耗是矿井供电自动化发展的方向。文章对矿井井下供电综合自动化的实现进行探讨，具有一定的借鉴意义。
【关键词】矿井；供电；综合自动化；
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
文章对煤矿井下供电系统运行方式的技术要求进行了介绍，对矿井供电系统的自动化设计原则进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对实现矿井井下供电综合自动化的措施进行了探讨。
二、煤矿井下供电系统运行方式的技术要求
国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿安全规程》中，第441、442条中明确规定，不仅井上需采取两回路电源供电运行方式，同时还将两回路供电运行方式技术规定延伸到井下采区变（配）电所中，这样可以确保井下供电系统运行的安全可靠性。同时，要求向局部通风机供电的井下变（配）电所必须采用分列运行方式等，这样可以确保井下通风系统运行的安全可靠性。井下两回路供电电源采取并列运行，即按照一用一备和分列运行方式进行供电。另外，要结合井下采区供电机电设备的种类和负荷等级，确定合理的供电方案和运行方式，提高矿井安全生产水平，确保井下作业安全可靠、节能经济的高效稳定进行。
三、矿井供电系统的自动化设计原则
1.在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等设备最少。
2.原则上一台启动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱仅控制一个变压器。当高压配电箱或低压启动器3台及以上时，应设置进线开关。采区为双电源供电时，应设置2台进线高压配电箱。
3.当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备，且变压器最好不并联运行。
4.由工作面配电点到各用电设备宜采用放射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电。供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放矿石、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电。
5.大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。
6.局部通风机无论在工作或交接班时都不准停风，因此设置双电源双专供的风机供电系统，采区变电所内分别由两台接在不同母线上的高压配电箱进行供电，两趟线路上分别设置专用变压器及专用开关，分别给两台风机供电，并将风机进行编号管理，1#风机和2#风机，进行单双日切换，单日开单号机，双日开双号机，每日进行切换，当其中一台风机因故障停机时另一台风机能够自动启动向工作面供风，以防止工作面停风。
四、实现矿井井下供电综合自动化的措施
1.改造高压供电系统：（1）将富力供电中心以前使用的SNI型断路器改为ZN28-10型断路器，ZN28-10型断路器以其中封式纵磁场真空灭弧室为显著特点，在很大程度上增加了高压开关自我保护的直来那个和性能，同时也提高了断路器的断流效果，通过计算可以发现该短路器的断流次数可达25次，机械寿命在一万次左右，具有十分优良的性能。（2）采用CT19型弹簧操作机构：CT19型弹簧操作机构的储能方式具有自动和人工两种方式，储能时间较小，合分闸同样有自动和手动两种方式供选择，同时该机构的结构比较简单，功能比较好，是改造供电系统的质量的有效设备之一。
2.改变接地方式：将使用的变压器改为SJD9型接地变压器，该变压器能够以Z型绕组方式提供一个中性接地点，并且具有零序阻抗低的特点，这使得当变压器工作时，大部分的电压都加在变压器的线圈上，增加其电压补偿能力，另外，SJD9型变压器的二次侧装的绕组与三角形的状态呈现，是整个绕组具有稳定性，在很大程度上降低采样信号以及外界信号对供电系统的干扰。（2）采用XHDZ型消弧线圈，它的工作性能稳定，可操作性强，且跟踪速度快，便于供电工作的完成。另外将开关改为DYZ型，DYZ型开关具有开关电压高，转换速度快，开快档位多等特点将其与XHDZ型消弧线圈配合使用，可大大提高供电系统的供电效果。
3.改变选线装置：应该选取在6KV中性点不接地或经电阻接地的选线系统，另外选线系统往往应该在小电流接地的条件下工作，但是小电流工作系统在发生故障的时候会使得所有有对地电容的电路上都有零序电流流过，这类电流具有小且散的特点，这给接地线路带来了一定的麻烦，再加上消弧线圈的影响就会使难度进一步加深。（2）在发生此类故障时应该及时的对发生故障的线路进行同步采样，并对采样的结果进行合理的分析，在分析的基础上对故障进行判断，选取适当的解决办法。值得注意的是分析时要结合信号幅值和相位的大小以及变化程度，综合分析之后在选取解决策略。
五、提高煤矿井下供电安全可靠性的技术措施
1.提高井下供电可靠性
当煤矿井下一类负荷出现供电中断时，将会引起严重的人身伤亡、设备损坏事故，不仅给煤矿带来巨大的经济损失，同时还会造成巨大社会负面影响。所以，必须保证井下供电的安全可靠性，每一矿井均必须采取两回电源进行供电，且对于通风系统、排水系统、立井提升系统等一类负荷，必须从井下变（配）电所中采取两路互为备用电源进行供电。井下供电双回电源回路，必须引自不同的发电厂或变电所，并配置完善可靠的自动切换装置，一旦工作电源回路出现故障，则会通过自动切换装置自动切换到备用电源回路，快速恢复供电，确保井下作业的安全可靠性。为了确保井下供电的安全性和可靠性，井下供电的两回电源回路应单独设置，不得与其他负荷进行分接共用。
2.完善继电保护设备系统
完善井下供电继电保护方案，改善继电保护装置系统，提高供电系统故障或事故工况下动作选择性、可靠性和速动性。井下高压电动机、动力变压器等高压动力设备、控制设备等，均需按照要求设置短路、过负荷、接地和欠压释放等保护功能。煤矿应根据井下作业用电负荷类型、保护等级、分布位置、使用频率等实际情况，有针对性地进行井下供电系统继电保护方案的优化设计，同时应采取各种先进的技术措施、设备装置等，提高井下供电的安全可靠性，减少供电故障或事故影响范围，同时提高故障或事故排除速度，确保井下供电的安全可靠性。
3.变电站自动化系统中的几种新型综合保护装置
电气控制与保护领域高速发展，从热电磁到电子智能保护，从PCS、ACS、CCS、DCS系统NFCS现场总线，己走向了系统化和智能化。目前电力系统中微机保护得到普遍应用，国外典型的有美国SEL公司的SEL-279、SEL-321型，GE公司的ALPS型，德国西门子公司的7sA531型微机保护装置等；国内有南自厂的WXB系列，南瑞继保集团的RCS系列，北京德威特集团的DVP-600系列，以及许继集团、南京因泰莱、陕西银河等都有成熟的自动化保护系统；煤矿系统在用的还有北京顺城电子公司的KJ67、煤科总院常州自动化所的KJ36电力监控系统等。
4.对矿用新型综合保护装置的建议
变电站综合自动化系统将在煤矿逐步推广应用。由于井下开关设备种类比较复杂，结构多种多样，空间非常狭小且要隔爆。故新型综合保护装置必须体积小，有标准的插接接口。保护模块应具有性能优、可靠性高、灵活性强、调试维护方便、性价比好、多功能化等特点。采用开放式软硬件系统、嵌入分布式结构与多CPU并行工作方式，丰富人机对话功能确保煤矿供电设备的安全运转。
六、结束语
矿井下生产的危险系数，相对于其他行业来说，是非常高的。加强矿井供电自动化设计，提高供电稳定性和安全系数，是一个非常迫切且重要的任务，需要投入更多的精力才行。
参考文献：
[l]金竹广煤矿井下采区变电站综合自动化设计方案[J]工矿自动化，2005（2）
[2]苗建林.浅谈煤矿供电初步设计[J].山西焦煤科技，2008，（5）
[3]董全亚.煤矿井下采区供电系统设计技术要点探讨.科技与企业.2012（8）