试析煤矿井下工作面移动变电站

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[摘 要]用于矿井下使用的变电站，它由高压开关、变压器、低压开关三部分组成，变压器采用干式变压器，一般为矮长开形，便于井下移动。它的最大特点就是具有防爆性能，多用于有爆炸危险的矿井。

[关键词]移动变电站；煤矿

中图分类号：TG911 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0032-01

引言

移动变电站用干式变压器为空气自冷式，采用H级绝缘材料组成，主、纵绝缘可靠、热稳定性好、可持续满负荷运行、铁心采用优质高导磁，薄硅钢片、全45°C接缝，结构紧凑、可靠。有效地降低了空裁电流和空裁损耗。箱壳用钢板焊接而成，主体侧面采用瓦楞钢板结构，以增加散热面。并在箱壳内部上层空腔设有温度监视器件（温控开关），温控器均为常开触点，其控制线引入到低压馈电开关。实现超温保护（H级125°C、B级80°C）。高压开关有高压负荷开关和高压真空开关两种；高压负荷开关与低压馈电开关配套使用；高压真空开关与低压电源保护箱配套使用。高压真空开关，低压馈电开关和低压电源保护箱具有漏电、过载、短路、断相和失压等保护功能。

高压负荷开关使用操作手柄进行手动合闸或分闸。与其配套的低压馈电开关上设有复位、自检、试验、电合、手分等按钮和电压表、电流表、电阻表及指示器件。高压真空开关具有隔离开关和真空断路器，真空断路器同时具有电动合闸和手动合闸，面板上有复位、自检、试验、分闸、合闸等按钮和液晶显示板。与其配套的低压保护箱内部不设断路器，但有复位、自检、试验等按钮和液晶显示板，将低压运行状态反馈到高压开关上实现保护。移动变电站的高、低压开关之间设有电气连锁。高压开关大盖与高压开关箱体之间有电气连锁；低压开关箱与大盖之间有机械连锁，以保证高压开关和底压开关箱未盖严时不能进行分合闸操作。

一、关于煤矿机械操作

近年来，我国煤矿机械化水平不断提高，设备向重型化、复杂化发展，井下采煤工作面综采设备被广泛使用，与采煤工作面综采设备相配套的采煤工作面移动变电站设备庞大，一个大型工作面移动变电站使用的设备，往往需要几十辆平板车装载运输，而采煤工作面巷道起伏坡度大，地质条件复杂，而且变电站随采煤工作面推进而频繁移动，特别在坡道上，由于断绳、断销、断连杆等原因，有时会形成跑车事故，给人员、设备安全带来很多隐患，同时可能造成综采工作面水、电、液和部分设备的供应中断，影响工作面的生产效率，给煤矿生产造成直接或间接经济损失。为解决设计中对煤矿井下移动变电站选型偏大而造成资源浪费和投资增加，提出了利用在移动变电站低压侧进行集中补偿的方法，提高移动变电站的效率，节约电能损耗，带来了经济效益。

二、试析设计中的问题

在煤矿设计中，除了地面变电站容量选型的设计是整个矿井的核心外，井下移动变电站也是矿井供电设计环节中非常重要的一个方面；而且，井下移动变电站要求防爆型，各种性能指标高于地面点电站。设计人员在面临煤炭加快资源整合形势下，工作任务中，设计周期短，设计中往往根据自己的经验进行估算并选择，这样就存在所选移动变电站容量往往偏大，从主变电所或者盘区变电所引至移动变电站的电缆就偏大，不仅浪费电缆，增加建设投资，而且不能很好地发挥移动变电站的实际效率，保护装置起不到良好的保护性能，影响煤矿的安全生产；同时，也为那些管理不到位的矿井进行“超能力”“超负荷”开采生产埋下安全隐患。

设计人没有注意到规范中提供的功率因数0.6～0.7，只是一个平均功率因数，显然是偏低的，这样选出的容量就是不合理的。从现有的《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005和《煤矿井下供配电设计规范》GB50417-2007以及《煤矿安全规程》（2011年）中，并未明确井下各个工作面功率因数是否可以提高到0.85以上，以减少移动变电站站的容量，同时也利于节能和提高设备用电质量。尽管在地面10/0.4kV变电所进行高、低压集中无功补偿，但其作用只是有利于控制地面电网电压水平，减少地面电网内部、地面电网到井下高压线路以及地面变压器到上级供电（供电部门）线路的有功、无功负荷和电能损耗，真正解决不了井下电网内部各移动变电站低压侧各分支馈出线上的无功负荷和电能损耗，所以选择的移动变电站容量势必要偏大，而移动变电站的实际效率却偏小。

三、试析技术改进

3.1 关于技术改进

根据2007年国家发改委和改革委员会、国家环境保护总局联合印发的《煤炭工业节能减排工作意见》1456号文件中，明确指出“条件具备时，宜采用动态无功补偿和就地无功补偿，矿井平均功率因数不得低于0.9”。这为我们在计算、选择井下移动变电站时可以通过提高功率因来减小其容量并且提高供电质量、节约能耗提供了指导性意见。

目前，在国内有好几家可以生产适合于煤矿井下的补偿装置，可以说条件已经具备了。但要是在煤矿井下补偿设备以660V或1140V的就地补偿为主的话，就受到井下环境恶劣、负载分散的限制，并且造成就地补偿设备投入量大、安装不方便、占地面积较大、维护检修不方便等。我们可以考虑在井下移动变电站低压侧进行集中补偿，以解决上述问题。

3.2 关于通用移动变电站的图例

结语

移动变电站由矿用隔爆型干式变压器、高压开关和低压保护箱等部分组成。移动变电站箱体采用4mm以上钢板制成，具有优良的隔爆性能，变压器铜线采用优质无氧铜经最先进的铜挤压设备一次成型，使线材内部更紧凑且表面均匀、无毛刺。运用H级C级绝缘的NOMEX纸包无氧铜线，经同模绕制而成的线圈，经真空压力侵化，有效提高了线圈的机械强度和防潮能力。铁心采用优质高导磁率冷轧硅钢片，多级步进式全斜接缝，上、下铁轭用拉带紧固，结构先进、紧凑、可靠。

参考文献：

[1]工业与民用配电设计手册（第3版）中国电力出版社，2007.

[2]煤矿电工手册（修订本）.煤炭工业出版社，1999.

[3]王兆安等.谐波抑制和无功功率补偿（第2版）.机械工业出版社，2010.