導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇礦井供電交流材料，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

煤礦井下空氣比較潮濕,電氣設備和電纜的絕緣容易受潮,再加上井下空間相對狹窄,掩飾（煤塊）垮落和礦車掉道時有發生,電氣設備和電纜的絕緣也易遭到機械損傷,因而發生漏電和觸電的可能性遠比地面大。漏電的存在不僅會增加觸電的危險,而且是引起井下沼氣煤塵爆炸、提前引爆電雷管以及釀成井下電火災的重要原因之一。由此可見,為確保煤礦安全生產,對井下的觸電和漏電,必須有完善的防護措施。

1、煤礦井下電網漏電的原因

煤礦井下漏電主要是交流電網漏電和直流雜散電流,此兩種漏電造成的危害最大。

1.1 交流漏電的原因

井下產生交流漏電的根本原因是由于電網絕緣電阻降低所造成的,具體來說主要有以下幾個方面的原因:

(1)對電氣設備、電纜的檢查維護部及時,使用操作不當。1)電纜在井下被砸,過分彎曲而使電纜外皮出現裂隙。2)開關、電動機受潮或進水,而使絕緣降低。3)設備、電纜不能定期升井檢修干燥,常年在井下使用使絕緣降低。

(2)電氣設備、電纜選擇不合適,造成長期過負荷而發熱使絕緣下降。

(3)兩臺變壓器并聯,電纜線路長度太長,開關、電動機等設備臺數很多也會使絕緣電阻下降。

1.2 直流雜散電流的產生的原因

煤礦井下雜散電流分為直流和交流兩種,但以直流雜散電流較嚴重。直流雜散電流主要是由電機車的牽引網絡所致。

在電機車牽引網路中,軌道是作為回電的導電體,處負荷狀態。即電流時通過牽引變流所得正極,流向架空線,經電機車流向軌道,返回牽引變流所的負極,構成牽引網路的供電回路。因為軌道與大地是接觸的,軌道之間也有接頭間隙、井下的路基及空氣較為潮濕,所以總有一部分電流流向巷道的四面八方。而管路和電纜與大地也不是絕對的絕緣。所以它們就構成了牽引網路外的導電體,也經管線和電纜返回牽引變流所的負極,即整個井下大巷是一個空間電流場,這些經管路、電纜外皮及大地流回牽引變流所的電流即為雜散電流。

2、漏電的危害

電網漏電又分為集中性漏電和分散性漏電。集中性漏電,是指在變壓器中性點不接地的電網中,由于電網某處（或某點）的絕緣損傷而發生的漏電。分散性漏電則是由于整條線路或整個電網的絕緣水平降低,而沿整條線路或整個電網發生的漏電。無論是集中性漏電或是分散性漏電,漏電電流增大,都會增加人身觸電和引起沼氣煤塵燃燒爆炸的危險。長期漏電,會使絕緣發熱、老化,進而擴大成兩相短路。此外,漏電發生在爆破作業的工作面附近,由于漏電電流在它通過的路徑上要產生電壓降,漏電電流越大,電壓降也越大,因而當電雷管兩端的引爆線不慎與漏電電路上具有一定電位差的兩點相接觸時,就可能造成電雷管先期爆炸事故。因為井下漏電具有以上各項危害,所以煤礦井下必須要有漏電保護。簡單地分為以下幾種:

(1)人身觸電。當電氣設備的外殼受到損壞而不能產生絕緣作用時,而工作人員又接觸此外殼時,就可能發生人身觸電事故。此時入地電流的一部分將從人體流過,其數值達到一定程度就會給造成工作人員帶來傷害,甚至威脅他們的生命。

(2)引起短路事故。據有關部門統計,約有30%的單相接地故障發生為短路,從而造成更大的電氣故障。

(3)引爆電雷管。漏電電流在其通過的路徑上會產生電位差,如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定電位差的兩點相接觸,就可能引爆電雷管,發生爆炸事故。

(4)引起瓦斯及煤塵爆炸。我國大部分煤礦都有瓦斯和煤塵爆炸的危險,當井下空氣中瓦斯或煤塵達到爆炸濃度且有能量達到或超過0.28mj的點火源時,就會發生瓦斯或煤塵爆炸。

(5)引起火災。長期存在的漏電電流,尤其是兩相經過渡電阻接地的漏電電流,在通過設備絕緣損壞處時將散發出大量的熱,使絕緣進一步損壞,甚至使可燃性材料(如非阻燃性套電纜)著火燃燒。

3、預防漏電的措施

(1)加強煤礦井下電氣設備的管理和維護,工作人員應定期對電氣備進行檢查和試驗,性能不達標的立即給予更換。確保設備的達標率為100%。

(2)將帶電導體、電纜接頭和電氣元件等,都封閉在堅固的外殼內。在電氣設備的外殼與蓋子間設置可靠的機械閉鎖裝置,采取這一措施能有效地防止因帶電檢修造成的人身觸電事故。

(3)對于那些不能封閉在外殼內的帶電裸導體,如電機車用的架空導線應按照《煤礦安全規程》第三百六五十條規定:應將其安裝在一定的高度,以避免人身接觸可能。

(4)加強手持式電動工具把手的絕緣。這類把手在正常時本來是不帶電的,但是當帶電部分的絕緣損壞時,手便有可能帶電而引起觸電事故。因此必須在把手上再加一層絕緣套,以形成雙重保護。

(5)對人員接觸機會較多的電氣設備,采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、 照明設備及信號裝置等的額定電壓不得超過127V,而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在12～42V安全電壓內。

(6)井下配電變壓器的中性點禁止直接接地,以減小漏電或觸電電流。井下若采用中性點直接接地的供電系統,則發生漏電或人身觸電的情況就有所不同,此時,漏電或觸電電流入地后就直接經過接地極回到變壓器的中性點。由于接地極的電阻很小(數歐姆),使得電源相電壓幾乎全部加在漏電過渡電阻或人體電阻上,危險性極大。

4、結語

總之,煤礦井下電網一旦發生漏電,將會給煤礦帶來極大地災害,必須認清漏電產生的危害,并熟練掌握相關的預防措施,堅持不懈地用用漏電保護裝置,以確保井下用電的安全,從而促進煤礦健康、安全、和諧、持續發展。

參考文獻

篇2

中圖分類號:TD611 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)09(c)-0091-01

北聯電能源公司高頭窯礦井設有地面35kV主變電所一座,承擔礦井全部供電負荷。由于礦井目前為單回路供電,設計采用柴油發電機作為礦井的應急供電電源。

1 使用環境條件

(1)安裝場所:簡易彩板房。(2)海拔高度:1300m。(3)環境溫度:上限+35℃,下限-20℃(室內)。(4)相對濕度:日平均值不大于95%,月平均值不大于90%。(5)地震烈度不超過8度。(6)沒有火災、爆炸危險、嚴重污穢、化學腐蝕及劇烈震動的場所。

2 設備選型計算

2.1 高頭窯煤礦應急供電負荷

總負荷為1387kW,其中主排水及通風設備為一級負荷,工作面排水設備為二級負荷,地面生活用電為三級負荷,供電時可根據發電設備的狀況逐級加減負荷。

2.2 發電機設備選取

根據負荷統計表的情況,選取3臺380V、500kW柴油發電機與1臺380V、800 kW柴油發電機并網運行,運行方式為三用一備。柴油發電機發出的380V電壓經升壓變壓器升壓至10kV后,輸入高頭窯35kV變電所10kV母線側,運行方式為4臺發電機同時并網運行。

發電機總功率計算,3臺原有發電機已進行過大修,經實際使用測量現有效率為60%左右,800kW新發電機的效率為90%,3臺發電機功率計算:

800×90%+500×3×60%=1620kW

滿足應急設備運行需求。

3 發電設備技術要求

3.1 柴油發電機技術要求

(1)柴油發電機必須能與煤礦現有3臺HX500GF型發電機可靠并網運行。(2)柴油發動機采用重慶康明斯柴油發動機,型號:KTAA19-G6A。四沖程,帶廢氣渦輪增壓,電調式柴油引擎。自帶風扇水箱閉式水冷散熱,采用電子調速器調速,噴油方式直噴式。(3)交流發電機廠采用中美合資馬拉松交流發電機,型號:MP-800-4A/S。

3.2 箱式變電站技術要求

4臺并網柜、升壓變壓器共同組成1臺箱式變電站,為煤礦提供10kV電源。

3.2.1 并網柜技術要求

(1)4臺并網柜能實現煤礦原有的3臺380V、500kW發電機組與新采購的1臺380V、800kW發電機組可靠并網運行。并網柜為下電纜進線,上銅母排出線。(2)并網柜可實現手動、自動并聯,可實現發電機組的自動開機/停機、數據測量、報警保護及“三遙”功能。控制器采用大屏幕液晶(LCD)顯示,可選擇中英文操作界面,保證操作簡單,運行可靠。控制器應具有控制GOV和AVR的功能,可以自動同步及負荷均分,和發電機組進行并聯。控制器能準確監測發電機組的各種工作狀態,當發電機組工作異常時自動關閉發電機組,并將故障狀態顯示在LCD上。(3)可以檢測所有發電機組相關的電參量及非電參量。(4)在自動狀態下具有以下工作模式:不帶載運行,帶載運行,按需求并聯運行。(5)具有解列時負載轉移功能。(6)具有定時帶載/不帶載試機功能,可實現每周/月循環開機/停機。(7)運行過程中機組控制器實時監控柴油機及發電機的運行工況:當發生輸出電壓過高或過低、輸出短路、及柴油機機油壓力偏低、冷卻水高溫、超速故障時立即報警停機(所有故障顯示均自動鎖定)。停機的同時立即啟動備用機組,并切換至備用機組供電。(8)對柴油發電機組的電參量及水溫、油壓、油位等實時監測。(9)實現柴油發電機組自動開機/停機、同步并聯、負荷均分及報警保護功能。(10)具有機組保養/維護時間到警告/停機功能。(11)保證輸出電壓、工頻波動在允許范圍內,能實現人工啟動、自動并機、自動負荷分配。(12)并機柜配置有隔離開關、斷路器,其額定電流及電壓符合發電機的相應要求。

3.2.2 升壓變壓器的技術要求

(1)變壓器應符合的標準:IEC。

(2)變壓器名稱:環氧樹脂澆注絕緣干式三相雙繞組無勵磁變壓器。

(3)型號:SCB10-2500/10 10.5±2×2.5％/0.4kV 2500kVA。

(4)額定頻率:50Hz。

(5)額定容量:2500kVA。

(6)額定電壓比:0.4kV/10.5±2×2.5%。

(7)系統最高運行電壓:

高壓側:10.5kV:12kV；

低壓側:0.4kV:0.42kV。

(8)變壓器損耗保證值:

空載損耗:≤3050W；

負載損耗:≤14450W(120℃)。

(9)調壓方式:10kV側中性點無勵磁調壓。

(10)調壓范圍:10.5±2×2.5％。

(11)阻抗電壓:6％。

(12)聯結組標號:D,yn11。

(13)中性點運行方式:10kV為不接地系統。

(14)冷卻方式:AN/AF。

(15)絕緣方式:環氧樹脂澆注絕緣。

(16)絕緣水平:F級絕緣。

(17)繞組材料:銅。

(18)鐵芯材料:優質冷軋硅片。

(19)安裝形式:

變壓器帶外柜體,低壓側母排進線,高壓側電纜出線,(與低壓柜平行布置),上進下出。

(20)外罩防護等級:IP20,采用優質鋼材制作,并做防腐處理。

(21)變壓器本體應設溫度控制器,測量變壓器繞組溫度并進行顯示,溫控器設有通訊接口滿足與變電所綜合自動化系統通訊,采用485接口。每臺變壓器外罩安裝低噪聲風機,配合溫度控制器實現自動和手動開啟。

(22)變壓器外罩門應設機械閉鎖

3.2.3 其它技術要求

(1)箱式變電站4臺并網柜與升壓變壓器共用400V母線排,母線排采用銅板,其截面積及載流量應符合4臺發電機同時運行的要求。(2)整體箱式變電站具備完善五防功能。(3)箱式變電站箱體具有防雨、防曬、防銹及通風散熱等功能。各室考慮溫度自動控制裝置。保溫層彩鋼板厚度不小于2mm,彩鋼板之間的保溫層厚度不小于120mm。

綜上所述:為了解決礦井單回路供電,擬采用柴油發電機作為礦井的應急供電電源,從技術要求、運行方式及容量等各方面能滿足礦井通風及排水等功能,從安全方面也保證了礦井的應急措施。

參考文獻

篇3

隨著煤礦生產水平的提高，電力就成了主要生產能源。合理供電、安全生產、經濟運行，已成為煤礦高產高效的重要課題。

1 礦山企業供電的重要性及基本要求

電力是礦山生產的主要能源。對礦山進行可靠、安全、經濟的供電，對提高經濟效益及保證安全生產等方面都有十分重要的意義。因此.礦山企業對供電提出以下基本要求：

1.1 供電可靠

供電可靠就是要求供電不間斷。在礦山企業中，各種電力負荷對供電可靠性的要求是不同的。

1.1.1 一類負荷

凡因突然中斷供電.可能造成人身傷亡事故或重大設備損壞.給國民經濟造成重大損失的或在政治上產生不良影響的負荷.均屬一類負荷 如礦井的主通風設備一旦停電.可能導致瓦斯爆炸及井下人身傷亡等重大事故 一類負荷中影響人身與設備安全的負荷又叫保安負荷 對一類負荷應由兩個獨立電源供電：對有特殊要求的一類負荷，兩個獨立電源應來自不同地點.以保證供電的絕對可靠。

1.1.2 二類負荷

凡因突然停電.造成大量減產或生產大量廢品的負荷。如礦井集中提煤設備、空壓機及采區變電所等。

1.1.3 三類負荷

三類負荷是指除一類、二類負荷外的其他負荷，如礦山企業的附屬車場。對三類負荷供電一般采用單回路供電方式，不考慮備用電源，根據需要各負荷還可用一條輸電線路 對電力負荷分類的目的是為了便于合理地供電。在供電系統運行，確保一類負荷的供電不間斷；保證二類負荷的用電：而對三類負荷則更多地考慮供電的經濟性。

1.2 供電安全

供電安全就是在電能的分配、供應和使用過程中，不應發生人身觸電事故和設備事故，也不致引起電火災和爆炸事故。尤其是礦井井下，工作環境特殊，特別容易發生上述事故。因此，必須嚴格按照《煤礦安全規程》的有關規定執行.確保安全供電。煤礦安全供電的三大任務是防爆、防火、防觸電。

1.3 供電質量

用電設備在額定參數下運行時勝能最好。因此，要向用戶供應質量合格的電能.其電壓和頻率必須穩定。對于額定頻率為50Hz的交流電.其頻率偏差不允許超過一50～+50Hz。供電頻率由發電廠保證，用電企業無法改變。

1.4 供電經濟

供電的經濟性一般考慮三個方面：盡量降低企業變電所與電網的基本建設投資：盡可能降低設備、材料及有色金屬的消耗量；盡量降低供電系統的電能損耗及維護費用。

2 控制煤礦供電事故的對策

2.1 構建合理的電網結構

合理的電網結構是電網安全穩定運行的基礎。對煤礦而言.不但要求電網精干、高效而且電源要求可靠.設計采用雙電源、雙回路供電是提高可靠性、減少供電事故發生的最有效的措施之一。

為此應做到以下幾點：礦井應有兩路獨立電源線路，當任何一回路發生故障時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷：對于井下各水平中央變電所、帶掘進工作面局部扇風機的采區變電所。帶主排水泵房和下山開采的采區泵房供電線路不少于兩回路；對主要通風機、提人絞車、瓦斯抽放泵等重要一類設備必須有專用雙回路。其輔助設備及控制回路與主設備有同等可靠的雙電源；及時調整采區供電系統，對系統進行簡化優化。減少過渡環節和冗余線路.杜絕迂回供電線路；適當增大線路截面，打通系統瓶頸、阻滯環節。提高供電能力；變電所和配電點的設置應遵循靠近負荷中心設計原則.壓縮無人職守變電所的數量.盡可能縮小電網調度操作半徑。

2.2 確定合理的電網運行方式

建立合理的網絡結構后.正確統一安排系統運行方式非常重要。其原則是：一要可靠。二要經濟。可靠是前提，經濟是目的。要注意以下幾點：對放射式雙回路要求采用分列運行方式，對環網供電則要求采用開環運行方式。防止系統事故時影響兩路電源，造成事故范圍擴大化；要強化對運行方式的調度管理，變電所母線聯絡開關的分合閘狀態，要始終處于調度監控之中。大型設備應經過網絡解算，以減少損耗。實現經濟運行：對于環形網絡應考慮系統最大負荷要求，是否利于繼電保護設置和滿足整定要求，是否便于調度管理。

3 增加投入提高電網裝備水平

井下采掘工作面的電氣設備隨采掘設備的更新也在逐步更新.但有相當一部分礦井井下電氣設備非常落后，甚至不符合現行《煤礦安全規程》要求。高隱患非安全型或是高耗能型應淘汰的設備，掛網運行后將直接影響供電系統安全可靠和經濟運行。因此必須下大力氣加大投入，更新改造或淘汰此類設備。

4 加強影響電網可靠性的災害防治

加強對風、雨、雪、雷電、洪水、地震等災害的預報，做好防范措施，特別要提高供電系統抗雷擊和內外過電壓能力：電容電流對礦井電網危害較大，礦井定期測試電容電流，及時采取限制措施，進行補償；定期檢測礦井電網諧波.嚴格控制諧波源設備入網.網絡諧波超標時及時進行消諧處理.確保系統安全：針對煤礦井下的特殊環境和地面人文環境.采取對應措施和管理辦法.加強和地方用電管理部門的溝通.協調處理矛盾.及時消除安全隱患

篇4

中圖分類號：F842 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）19-0056-01

1 礦井供電系統的分類和等級劃分

1.1 供電系統的分類 在滿足電力用戶對供電可靠性要求的同時，又照顧供電的經濟性，這是合理的供電原則之一。無論在國民經濟中還是煤礦企業中，不同的用電戶對供電的可靠性要求不完全相同，因此通常將它們分為三類：一類負荷、二類負荷、三類負荷。

一類負荷：凡因突然中斷供電會導致人身傷亡事故，或損壞重要設備且難以修復，或給國民經濟帶來很大損失者，均屬于這一類。顯然煤礦屬于一類負荷。煤礦中的通風、排水、升降人員、抽放瓦斯、醫院等也都屬于一類負荷，又稱保安負荷。因此是煤礦中最重要的用戶，要求供電絕對可靠。為此，對這類用戶的供電，必須設有備用電源和備用供電線路。

二類負荷：凡因突然中斷供電會造成大量減產者。如煤礦中專門用于提升煤和物料的提升設備、壓風機、井底車場、采區變電所等。

三類負荷：凡因突然中斷供電對生產沒有直接影響者。

1.2 供電電壓等級的劃分 目前，煤礦井下采用交流電電壓等級有：6000V、1140V、660V、380V、127V、36V。

6000V―為礦區內高壓配電電壓或動力電壓。

660V―為井下低壓配電電壓或動力電壓。

1140V―為采煤機的專用電壓。

127V―為井下照明、手持式電鉆的電壓。

36V―為控制電壓，也叫安全電壓。

直流電壓有：250V或550V為井下架線電機車的電壓。

2 井下電氣設備的三大保護

2.1 過電流保護 過電流簡稱過流。凡是流過電氣設備和電纜的電流超過了它們的額定電流。

電氣設備和電纜出現過流后，一般會引起它們過流，嚴重時會將它燒毀，甚至引起電火災和井下瓦斯、煤塵的爆炸。由此可見，電氣設備和電纜的過流是一種不正常狀態。井下常見的過流故障為短路、過負荷、斷相三種。

2.1.1 短路 短路是指電流不經過負載，而是經過電阻很小的導體直接形成回路，其特點是電流很大，可達到額定電流的幾倍、十幾倍、幾十倍，甚至更大。因為電流很大，發熱劇烈，如不及時切除，不僅會迅速燒毀電氣設備和電纜，甚至引起絕緣油和電纜著火釀成火災，還會引起瓦斯、煤塵爆炸。

2.1.2 過負荷（過載） 過負荷不僅是指它們的電流超過了額定數值，而且過電流的延續時間也超過了允許的時間。

電氣設備和電纜過流后，絕緣繞組和絕緣導體的電流密度增加，發熱加劇。如果過流的延續時間很短，不超過允許的時間，電氣設備和電纜的溫度不會超過它們所用絕緣材料的最高允許溫度，因而不會被燒毀，允許繼續運行，這種情況稱為允許的過載。但是，如果延續時間超過了允許的時間，電氣設備和電纜的溫度將升高到足以損壞它們的絕緣，如不及時切斷電源，將會發展成漏電和短路故障，因此也要加以預防和保護。

引起電纜和電氣設備過負荷的原因，主要有兩個方面：一是電氣設備和電纜的容量選擇過小。另一個是對生產機械的錯誤操作，此外，電機的端電壓過低或電機堵轉時，將長期通過電機的啟動電流，因而是最嚴重的過負荷。

2.2 漏電保護 電網的漏電又分為集中性和分散性漏電。集中性漏電是指在變壓器中性點不接地的電網中，由于某處（或某點）的絕緣損傷而發生的漏電。分散性漏電則是由于整個電網或整條線路的絕緣水平降低，而沿整條線路或整個電網發生的漏電。

漏電的危害：①增加人身觸電的危險；②增加引起瓦斯、煤塵爆炸的危險；③可能造成電雷管先期爆炸事故；④可能引起電火災；

漏電保護的類型有漏電閉鎖和漏電跳閘兩種。

所謂漏電閉鎖，是指在開關合閘之前對電網的絕緣電阻進行檢測，如果電網的對地絕緣電阻值低于規定的漏電閉鎖動作電阻值，則使開關不能合閘，起閉鎖作用。其多裝在用于直接控制和保護電機的磁力起動器上。漏電跳閘保護通常是由檢漏保護裝置配合自動開關來實現。

2.3 保護接地 保護接地就是把電氣設備的金屬外殼和框架，用導線與埋在地下的接地極連接起來的一種保護措施。轉貼于 233網校論文中心 http：//

2.3.1 保護接地的作用：主要起著分流的作用，可以減少通過人體的電流和產生電火花的能量，從而避免人身觸電事故和瓦斯、煤塵爆炸事故的發生。

2.3.2 保護接地網 從保護接地的原理可以得知，保護接地裝置的保護作用是否可靠，關鍵在于是否能將它的電阻值降低到規定的范圍以內。我們通常把單個電氣設備的接地極稱為局部接地極。在安裝時也要采取一些措施來降低接地極的電阻。但仍往往降低不到需要的數值，使它滿足規定的要求。因此為可靠地預防人身觸電和瓦斯、煤塵爆炸事故的發生，對井下電氣設備要求建立保護接地網。

2.3.3接地保護研究

電氣接地本身是一個大概念，按其作用分為電氣功能性接地和電氣保護性接地兩大類。電氣功能性接地是保證系統能夠成立.設備能夠正常運行所必須的，例如變壓器中性點接地.電子設備專用工作接地等。電氣保護性接地是保證系統和設備運行安全及保證相關人員與財產安全，如防雷接地.用電設備正常不帶電金屬部分接地.架空線N線重復接地等。在保護性接地概念中，用電設備可以分為接零和接地兩種保護性接地形式。有些現場施工人員對于接地（接零）和輔助等電位聯結的概念容易混淆，其實兩者并不是一個概念。

保護接地（接零）的范圍是：①變壓器.電動機及電器；②電力設備的傳動裝置；③室內.室外配電裝置的金屬構架.鋼筋混凝土構架的鋼筋及靠近帶電部分的金屬圍欄等；④配電裝置與控制裝置的框架；⑤電纜的金屬外皮及電纜接線盒.終端盒；⑥電力線路的金屬保護管.各種金屬接線盒（如開關.插座等金屬接線盒）.敷線的鋼索及起重運輸設備的軌道；⑦在非瀝青地面場所的小接地短路電流系統架空電力線路的金屬桿塔；⑧安裝在電力線路桿塔上的開關.電容器等電力設備及其支架等。

3、結束語

煤礦井下是一個特殊的工作環境，有易燃、易爆可燃性氣體和腐蝕性氣體，潮濕、淋水、礦塵大、電網電壓波動大、空間狹小、機電設備啟動頻繁等，因此，對煤礦進行可靠、安全、經濟、合理的供電，對提高煤礦經濟效益和保證安全生產方面有著十分重要的意義。作者簡介：石金森，男，39歲，大專學歷礦山機電專業，現在龍煤集團鶴崗分公司益新煤礦機電科任主任工程師，主要從事礦井高壓供電及井下采掘區低壓供電方面的技術管理工作，工作期間主要參與了新一變電所搬遷期間益新礦高壓供電線路調整改造工程，新副井高、低壓配電室安裝工程，益新礦北部配電所低壓配電室的安裝工程，益新礦C擴主扇熱風爐供電系統改造工程，中部廣場輔助電纜橋架設計安裝等工程，通過各項工作的開展，在礦井安全、高效供電方面積累一定的經驗。

參考文獻

篇5

1.保護接地的必要性

在煤礦井下總接地電網是高、低壓電氣設備共用的高壓電網的單相接地電流遠大于低壓電網，因此，井下總接地網電阻主要取決于高壓電網的單相接地電流。但在中性點不接地系統中，此電流又與高壓電網對地電容有關，電網愈大(包括電纜、架空線路)，電容就愈大。若此電容大至使單相接地電流超過20A（《煤礦安全規程》規定此電流應不大于20A)，則將超過人身允許的最大接觸電壓 40V（《煤礦安全規程》規定接地網上任一保護接地點的接地電阻值不得超過2Ω，每一移動式和手持式電氣設備至局部接地極之間的保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值，不得超過1Ω。)，將威脅到人身安全。為此，應根據單相電流的大小，適當降低總接地網的電阻值；或采用其它措施以減小電網對地的電容電流。目前常用中性點經消弧圈接地方式來補償電網對地的電容電流。

2.接地保護的電阻計算

2.1 單根垂直接地體的接地電阻

單根垂直接地體的接地電阻的理論計算公式：

R=0.366 Lg ， (1)

式中，R 為接地體接地電阻，Ω；L 為接地體長度，m；ρ 為土壤電阻率，Ω；d 為接地體的外徑或等效外徑，m。常用的簡化公式有：

R≈0.3ρ (2)

R≈ρ/L (3)

式中的符號含義同前。

在實際工程中，接地體的材料有角鋼、圓鋼和鋼管三種，(2)式、(3)分別簡化為：

2.1.1 角鋼接地體

取 L=2.5，規格 40mm ×40mm ×4mm ，即寬b=40mm ，等效為 0.84b=0.0336m ，代入式(1)計算可得：R=0.36ρ，或 R=0.91ρ/L。

2.1.2 圓鋼接地體

取 L=2.5m ，d=0.025m ，代入式(1)計算可得：R=0.38ρ，或 R=0.95ρ/L2.1.3 管體接地。取 L=2.5，d=0.6m ，代入(1)式可得：R=0.32ρ 或 R=0.81ρ/L。

為切實保證接地裝置接地電阻的要求，接地電阻計算值寧可適當偏大而不宜偏小。如果接地電阻計算偏小，則設計出來的接地裝置可能達不到限定的接地電阻值要求。建議單根垂直接地體的電阻簡化計算公式采用式(2)。

2.2 單根水平接地體的電阻計算

單根水平接地體接地電阻的理論計算公式為：

R=0.366 Lg，(4)

式中，h為水平接地體埋地深度，其它符號的含義同前。

在工程中，常用的簡化計算公式也有兩個：

R≈0.03ρ (5)

R≈2ρ/L (6)

2.3主接地極的接地電阻計算

主接地極的接地電阻可按下式計算：

R=0.25ρ/A (7)

式中，A 為鋼板的面積，m2；其它符號的含義同前。

3.井下低壓系統中接地保護應注意的問題

3.1 礦山企業工作環境差，用電設備由于生產需要經常移動，對地電位時有變化。有些礦山企業不僅有使用交流電源的生產設備，而且還有使用直流電源的生產設備。因此，解決好礦山設備的保護接地問題是非常必要的。

3.2 目前礦山企業的供配電系統，多是中性點不接地系統。在該系統下出現的單相短路電流，與整個電網(高、低壓電網)- 特別是高壓電網對地電容有關，即與電容電流相等。電網愈大電容電流就愈大。為減少系統的電容電流，常采用中性點經消弧線圈接地的方式。

3.3 單根垂直接地體或水平接地體的接地電阻值計算，工程設計中使用簡化計算公式時，應采用計算值偏大的計算公式。

3.4 井下低壓中性點不接地系統中，除了設置接地保護裝置外，還應在配電系統中加設漏電斷路器，才能真正做到保護人身安全，消除單相接地事故隱患。

中性點不接地系統的單相接地電流，主要是電網對地電容的電流。由于井下單臺變壓器容量有限，低壓電網的供電范圍不大，電容電流較小(不足 1A)。配合井下保護接地電阻不大于 2Ω，接觸電壓遠低于安全值。而這個“安全值”往往使人們產生麻痹大意，單相接地故障實際未得到排除，也就是說，接地保護裝置的設置，僅僅是解決了(電流小時)人身安全問題，隨著時間的推移，它會逐步擴大發展成更大事故。

4.結束語

由于井下這一特殊環境，單相接地故障時有發生。近年來漏電保護器發展迅速，井下漏電保護的最佳方式是：末端漏電保護+ 分干線或或干線漏電保護+總漏電保護，組成多級漏電保護體系，并能有選擇地切斷故障線路，在徹底根絕井下單相接地故障存在的同時，也可保證無故障線路用電不會受到影響。過去由于某些原因，礦山單相接地保護中，主要利用附加直流電源檢漏繼電器的方式進行保護，沒有全面推廣使用漏電斷路器保護器，只要電源總開關處設置直流檢測繼電器，沒有選擇性，在事故跳閘時影響面很大，給工人帶來精神傷害和國家財產的巨大損失，因此，在設計中采用一些措施和保證，在井下配電系統設計中，應大力推廣使用漏電斷路器、漏電保護器。我國目前礦山所采用的配電系統多為中性點不接地(即 TT)系統，在中性點不接地的供電系統中，人身觸電電流值 IH 的大小，取決于電網的電壓值，電網對地的電容值和絕緣電阻值。由于礦山井下工作環境惡劣，礦井巷道狹窄，地面潮濕，礦山設備隨作業面的變化需經常移動，對地電位有變化，礦山供電系統中還混合使用交流電和直流電，更使這個問題復雜。因此，解決好礦山設備的接地保護也更具有一定的現實意義。

【參考文獻】

［1］韓濤.淺析林西礦井下低壓饋電開關的漏電保護[J].硅谷,2010,(15).

［2］趙強,徐磊.礦井漏電保護方案的分析與探討[J].工礦自動化,2006,(03).

［3］張傳書,武浩.新型智能饋電開關的研制[J].中州煤炭,2005,(04).

［4］張友權,孔保平.礦用一般型低壓配電柜檢漏系統的改進[J].煤炭科學技術,1997,(01).

［5］劉梅華,汪東,楊艷秋.基于PIC16F877A礦井低壓電網選擇性漏電保護的原理及其應用[J].重慶工學院學報(自然科學版),2007,(02).

［6］許嘉良.DW80系列饋電開關使用維修中的一些問題[J].煤礦機電,1985,(02).

［7］馮杰.新型KBZ-400/1140(660)饋電開關在謝李公司一井的使用[J].煤礦安全,2005,(12).

篇6

中圖分類號：TP11 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）23-0250-01

一、當前國內提升機的現狀

礦井提升機是礦山最重要的設備，肩負著礦石、物料、人員等的運輸責任。傳統的礦井提升機控制系統主要采用繼電器-接觸器進行控制，這類提升機通常在電動機轉子回路中串接附加電阻進行啟動和調速。這種控制系統存在可靠性差、操作復雜、故障率高、電能浪費大、效率低等缺點。因此對礦井提升機控制系統進行研究具有現實意義，也是國內相關行業專家學者的一個研究課題。在國外科學技術突飛猛進發展的時候，由于的影響，我國沒有掌握世界上的技術發展動向，國內有些很有作為的技術人員花許多精力在研究金屬水冷電阻之類的技術上，以至國內這段時間在提升機電控技術方面沒有多少進展，我國提升機電控系統很長時間都處于落后的狀況。改革開放以來，由于某些工程的急需，我國曾以很昂貴的價格從國外引進一些提升機電控設備，這些引進的提升機電控設備，有的是晶閘管數字直流調速系統，有的是交一交變頻的現代交流調速系統。但使用這些國外先進技術的礦井提升機電控系統畢競是少數，直到目前為止，我國正在服務的礦井提升機電控系統大多數還是轉子回路串金屬電阻的交流調速系統，只有少數是電動機一發電機或晶閘管直流調速系統。即使后者就其控制技術而言，也依然是陳舊的，和國外相比，我們存在很大的差距。

近年來交流變頻調速技術迅速發展起來，調速方式的不斷進步使得運用于提升機系統的交流調速技術不僅僅局限于傳統的轉子串電阻方式，變頻調速技術也越來越多地在提升機控制系統中廣泛應用，充分發揮出交流調速的優勢。

二、提升機在礦井中的應用及原理

礦井提升機是礦井井下和地面的工作機械，是一種大型絞車。用鋼絲繩帶動容器（罐籠或箕斗）在井筒中升降，完成輸送物料和人員的任務。礦井提升機是由原始的提水工具逐步發展演變而來。現代的礦井提升機提升量大，速度高，已發展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。

礦井提升機主要由電動機、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動系統、深度指示系統、測速限速系統和操縱系統等組成，采用交流或直流電機驅動。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個容器。雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個容器，運轉時一個容器上升，另一個容器下降。纏繞式礦井提升機大多用于年產量在120萬噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機根據布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機（機房設在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機（機房直接設在地面上）兩種。按提升繩的數量又分為單繩摩擦式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機。后者的優點是：可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產120萬噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機。

三、當前礦井提升機電控系統的分類

傳統的礦井提升機的電控系統主要有以下幾種方案：轉子回路串電阻 的交流調速系統、直流發電機與直流電動機組成的 G-M 直流調速系統和 晶閘管整流裝置供電的 V-M 直流調速系統等。 礦井提升機電控系統分為礦井提升機直流電控系統和礦井提升機交流 電控系統。交流提升機電控系統的類型很多，目前國產用于單繩交流提升機的電控系統主要有 TKD-A 系列、TKDG 系列、JTKD-PC 系列，用于多繩交 流提升機的電控系統主要有：JKMK/J-A 系列、JKMK/J-NT 系列、JKMK/J-PC 系列等。單繩提升機電控系統又分為繼電器控制和 PLC 控制。 提升機交流電控系統主要由高壓開關柜 〔空氣或真空〕 高壓換向柜 、 〔空 氣或真空〕 、轉子電磁控制站、制動電源、操縱臺、液壓站、油與制動 液泵站、啟動電阻運行故障診斷與報警裝置等電氣設備組成。主要完成礦 井提升機的啟動、制動、變速及各種保護。

四、PLC 控制提升機交流電控系統組成、功能、原理

1、PLC 控制提升機交流電控系統的構造

PLC 控制提升機交流電控系統由可編程序控制器、輸入輸出轉換繼電 器、KT-DLZD 可調閘動力制動電路模塊、TSZX-01 型提升機綜合顯示控制儀 電路、YTX-1 語言報警通信電路、CL-1 電流檢測模塊、電氣保護電路、加 速接觸器柜組成。

2、PLC 控制提升機交流電控系統的原理

篇7

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

一、前言

在生產過程中安全的保證是最為重要的，在煤礦井下相關工作進行中，雜散電流是影響其安全施工的重要因素，相關部門必須加強對其的重視，為安全施工的實現提供條件，本文就煤礦井下雜散電流有效的控制方法進行討論。

二、對煤礦井下雜散電流的相關討論

礦井雜散電流是指在規定的電路或意圖電路之外流動的電流。礦井雜散電流主要產生在采區，它對礦井安全生產及設備的正常使用會產生很大的危害，不僅能導致雷管發生早爆現象，還能引起瓦斯爆炸，腐蝕電纜外皮和風、水管路，甚至導致井下漏檢裝置發生誤動作，影響井下通信系統。據統計，在我國煤礦機電事故中，雜散電流引發的火災和瓦斯爆炸事故占25％～35％。因此，研究相應的檢測方法對礦井雜散電流的防治具有重要的現實意義。目前，國內外在雜散電流檢測方面使用較多的是基于極化電位檢測的標準半電池電位法，這種檢測方法的準確度和穩定性受參比電極的壽命和穩定性等因素的影響，而且檢測對象也以城市埋地管道和鐵軌為主。近年來，基于磁光效應的雜散電流檢測法是雜散電流檢測研究的一個新方向，但是光纖纏繞式的檢測方式會受到井下各種環境因素的制約，對井下因電纜漏電和電磁感應產生的雜散電流并不適用。基于磁阻效應的雜散電流檢測法是一種非接觸式的檢測方法，我國在地面及管道雜散電流檢測和防腐方面已有初步應用但在井下應用較少。

三、雜散電流的危害

1、出現瓦斯煤塵的爆炸。

因為瓦斯等氣體會出現在煤礦井下，與此同時，也存在著煤塵，如果礦井的通風性比較差，從而使得煤塵和瓦斯等積聚，這就會導致爆炸事故的出現。這樣，混合氣體當中會引進電火花，從而出現瓦斯煤塵的爆炸。

2、饋電開關和漏電保護設施的誤動作

在礦井作業的時候，倘若電機車離采區比較遠，通過絕緣電阻的雜散電流就會到達低壓電網，且經過零序電抗線圈和三相抗電器流到繼電器，最后流到接地網，且通過電點回流向負母線回流。這樣，在當電流通過繼電器的過程中，會在瞬間加大繼電器線圈的電流，進而出現饋電開關和漏電保護設施的誤動作。

3、金屬的腐蝕

因為在大地流入雜散電流之后，電纜外皮與金屬管道的電阻值比較小，所以在電纜與金屬管道的外皮當中會流入電流，倘若在回電點的位置流出電流，然后通過電纜外皮與金屬管道到達大地，再到達軌道，此時，陰極區(電流流入)在電纜與管道的一側形成，而陽極區(電流流出)在電纜與管道的另外一側形成，這樣，電解槽就在軌道與管道大地形成，從而導致金屬的腐蝕。

四、加強對煤礦井下雜散電流控制的有效方法

1、加強檢測系統的建立

（一）基于磁阻效應的散亂電流檢測系統

（1）測量方法根據《井下牽引網絡雜散電流防治技術規范》(以下簡稱規范)規定的井下各地點的雜散電流允許值，又按牽引網絡電壓降和軌道接縫電阻的設計要求，對澄合礦務局下屬的某煤礦測試點進行連續多次測量(井下火藥庫、煤倉、巷道、采取工作面、掘進面)，并進行雜散電流評估。

根據圖1的簡化電路，按式(1)計算出雜散電流值。決定雜散電流IS的因素是:整流變輸出總的電流IT;機車到整流變的鋼軌電阻RN;鋼軌對地絕緣電阻RS;機車電阻RL。由式(1)可知，只要減小IT和RN，或增大RS，便可減小雜散電流IS。

測試方法如圖2所示，使用SL8086型礦用雜散電流測定儀測量，儀器的X1端子接鋼軌或金屬護網，X2端子接總接地網，記錄其最大值。

架空線路電壓降可用精度為0．5%+3的數字萬用表進行測量，紅表筆接架線，黑表筆接鋼軌。鋼軌接縫電阻要用兩塊規格一致、精度為0．5%的電磁系毫伏表同時測量1m鋼軌(包括接縫和不包括接縫)的電壓，測量方法見圖3。測試前要用銼刀打磨鋼軌露出金屬光澤測量，否則會因阻抗增大而影響測量結果。

根據規程，軌道接縫電阻值按式(2)計式中，V1為1m鋼軌(包含接縫)電阻上的電壓降，mV;V2為1m鋼軌(不包含接縫)電阻上的電壓降，mV;R為1m鋼軌的電阻值。

加強檢測系統的建立2.1基于磁阻效應的雜散電流檢測系統的系統原理磁阻效應是指某些金屬或半導體的電阻值隨外加磁場變化而變化的現象［7］。磁阻傳感器是根據磁性材料的磁阻效應制成的，可以分為半導體磁阻式傳感器和薄膜磁阻式傳感器。

磁阻傳感器內部有一個惠斯通電橋，當磁阻傳感器置于外部磁場中時，根據磁阻效應的原理，4個橋臂的電阻值會發生變化，磁性金屬電阻的變化就會轉變成差分電壓信號輸出，值為式中：

VCC為電源電壓；R1，R2，R3，R4為電橋電阻在外部磁場作用下的值。

在測量范圍內，電橋的差分輸出與外部的磁場強度成線性關系，即（式中：K1，K2為常數；B為外部磁場強度。

通過磁阻傳感器檢測雜散電流在檢測點處產生的磁場強度B，然后用公式推算出相應位置的雜散電流I，當導線、電纜或管道為無限長時，I的推算公式為式中：

r為雜散電流發出點到磁阻傳感器之間的直線距離；μ0為真空磁導率。

（2）系統設計

系統結構基于磁阻效應的礦井雜散電流檢測系統硬件電路包括磁信號檢測電路、傳感器電路、單片機模塊、RS485通信模塊、電源模塊等，如圖所示。磁信號檢測電路將電流磁場信號轉換成差分電壓信號，傳感器電路對其進行差分放大和濾波，處理后的信號進入單片機C805F020實現模數轉換及實時存儲功能，RS485通信模塊將數字信號傳輸給監控中心，實現磁場和電流的實時顯示。

磁信號檢測電路磁信號檢測電路選用HMC1001/2磁阻傳感器。HMC1001為單軸型，HMC1002為雙軸型，它們相互搭配可以同時檢測3個方向的磁場，HMC100/2檢測的磁場范圍為±2*10-100，單軸分辨率為27*10-10t。

HMC1002是由2個垂直的HMC1001搭建而成，每個HMC1001內置一個置位／復位電流帶和偏置電流帶。置位／復位電流帶的作用是使傳感器輸出電壓反相偏轉。當給傳感器施加置位脈沖后，輸出按照正斜率線作出響應；當施加復位脈沖后，輸出按照負斜率線作出響應，這樣可以保證傳感器得到最佳的靈敏度，單軸傳感器的輸出曲線如圖3所示，其中交點O為調零零點。偏置電流帶產生的偏置電流用以抵消每軸的干擾磁場，偏置電流帶每產生50mA的電流，可提供10-4T的磁場，以此來計算檢測現場每軸需要添加的偏置電流，偏置電流帶阻值在3．5Ω左右。

軟件設計系統軟件用C語言和匯編語言編寫，程序主要有兩部分：一部分包括傳感器信號采集、濾波、分析計算和顯示等程序；另一部分包括系統時鐘、頻率、A／D模塊、晶振電路、定時器參數設置程序和其他中斷的入口子程序等。

（二）基于嵌入式TCP/IP協議單片機技術的檢測系統

（1）在目前的煤礦監測系統設計中，系統通信方式基本上是以光纖的工業以太網有線網絡為主體并結合現場總線技術。該網絡具有傳輸方式穩定、傳輸速率高等優點。但是在煤礦特殊區域中，如廢棄的礦井、開采面以及狹小巷道等工作面，對這種有線的傳輸方式提出了很大挑戰。這些區域存在著大量的不確定非安全因素等，發生事故時容易對有線網絡造成致命的破壞，不利于井下環境的實時監測。ZigBee網絡具有自組織、低功耗、結構簡單、成本低等特點，采用無線傳感網絡實現煤礦監測系統設計，可以很好地解決井下近距離通信問題，保證數據傳輸的持續性、系統的可靠性。雜散電流監控系統分為兩大部分，一部分為現有雜散電流監控系統，第二部分為擴展雜散電流監控系統。本文將對擴展雜散電流監控系統進行設計。擴展雜散電流監控系統由兩部分組成，第一部分為ZigBee無線傳感網絡，實現雜散電流檢測、轉換與數據傳輸;第二部分為由ARM11構成的嵌入式網關，實現ZigBee與TCP/IP或CAN等多種協議間數據轉換。ZigBee網絡包含以下3種設備:①協調器(PANcoordinator)，負責建立和維護網絡，承擔無線網絡與網關的連接;②路由器執行路由功能，也稱全功能設備(fullfunctiondevice，FFD);③終端節點作用為執行基本功能，也稱精減功能設備(reducedfunctiondevice，RFD)。

（2）ZigBee網絡節點硬件設計①雜散電流檢測信號處理電路由于雜散電流含有直流雜散電流與交流雜散電流，因此，采用探針法與近參比法相結合的方法測取雜散電流波形，并通過電壓信號的形式反映出來。在雜散電流檢測信號處理電路中，低通濾波電路與LM324AD電壓跟隨電路組合成一階低通有源濾波電路，在信號放大前濾波，防止噪聲進入放大器。低功耗高精度單電源供電放大器OPA335對交流電流進行偏置放大，得到對應波形的直流信號。低通一階濾波電路與OPA335電壓跟隨電路組成一階低通有源濾波電路，濾除放大器產生的噪聲，并將信號送至CC2530進行A/D轉換。

②網絡數據處理單元硬件設計ZigBee網絡數據處理單元主要是依靠FFD與RFD設備中所包含的微處理器進行數據運算及處理。

因此，所有ZigBee網絡的數據處理依靠FFD與RFD節點中的CC2530核心板完成。

③節點電源ZigBee節點采用干電池供電方式。為保證A/D轉換基準參考電壓恒定在4．5V，采用REF5045對干電池電源進行轉換，為CC2530A/D轉換提供基準參考電壓。CC2530具有電源管理功能，可以實現對電源供電進行監測和管理，當供電不足時，向網關發送電量不足信息，提醒更換電池。CC2530芯片擁有4種供電模式，可在低至0．4μA供應電流下響應外部中斷。

（3）嵌入式網關軟件設計a、協調器節點(FFD)與ARM核心板通過URAT進行通信。協調器節點的功能為:①負責建立并維護整個ZigBee網絡;②將ZigBee網絡中的數據通過URAT傳送至ARM網關。

b、ARM核心板作為網關節點核心，主要實現以下功能:①與ZigBee網絡中的協調器節點通過UART與ZigBee網絡進行實時通信;②建立TCP/IP總線服務，將ZigBee網絡檢測數據發送至上位機或者將上位機命令送至ZigBee網絡;③對雜散電流超標區域進行預警。

（4）ZigBee網絡節點軟件設計RFD設備主要負責雜散電流信號的檢測并轉發至ZigBee網絡。RFD啟動，完成初始化，加入附近的ZigBee網絡并建立連接，完成對檢測到的雜散電流的A/D轉換，將轉換后的數據通過無線發送至最近的父節點。檢查并接收來自父節點的消息，根據父節點指令作出相應動作或周期性地進入休眠狀態。

2、加強對屏蔽電纜的使用

屏蔽電纜的應用目前形勢下，我國礦井生產所應用的橡膠電纜往往會出現三相導線對地電容不相同的情況，而應用屏蔽電纜能夠使得電容的電流經過屏蔽層向電網當中回流，這不再外泄零序電流，從源頭上阻止了雜散電流。

3、改變兩個電阻值

(一)減少軌道接頭電阻值"加強軌道接頭的維護，保持良好的電氣連接，確保接頭電阻符合《煤礦安全規程》(2013年版)第354條明文的規定:焊接長軌，是減少軌道接頭電阻極為有效的措施。

(二)增大軌道與大地間的接觸電阻。

保持軌道清潔、干燥是增大接觸電阻的主要措施"對沿線管路和金屬鎧裝電纜鋪設支點施加絕緣，也是增加雜散電流過渡電阻、減少雜散電流的重要措施。

4、加強諧波電流的預防

（一)在補償電容器上進行電抗器濾波的有效串聯。這種方法主要是對電容器電抗器的過載能力進行充分的利用，有效實現電容器回路的增大來達到對諧波進行分流的目的。

（二)對濾波器進行有效的調諧。這種方法是將電容電路以及電抗器進行一定的串聯，并把這個電路直接串聯在電網上，讓供電系統電網中的等效電阻產生一定的變化。當供電系統的電網中的某個諧波和這個濾波支路的阻抗相同時，這條支路對于諧波的阻抗有著最小值，這時諧波當中的大部分電流被短路，實現了顯著防治的效果。

（三)對供電系統電網中等效阻抗的位置進行一定的移動。

通過電抗器和電容器的串聯形成濾波器，按照一定的要求來對調諧電網中各個支路的頻率進行有效的調節，有效實現對供電系統電網中等效阻抗最小值在頻率軸上位置的移動。

5、使加載軌道負荷電流減少

（一）敷設回流線的策略可以將廢舊鋼絲繩順著巷道敷設，以此充當回流線將雜散的電流收集起來，從而屏蔽金屬管線及電纜，且能夠有效地減少牽引網絡回路的電阻值，改善架線電機車的技術水平。

（二）雙線供電接正負極的策略在運輸系統雙線供電的過程中，可以將一架線接負極，而另外的一架線接正極，在它的正負極間接軌道，如果重車道上的負荷相同的過程中，電流是不經過軌道的，這就不會出現雜散電流。

五、結束語

本文就煤礦井下的散亂電流的有效控制方法進行了探討，希望其探討結果能夠為同行的研究提供一定的參考。

參考文獻

［1］劉健，倪建立，鄧永輝．配電自動化系統［M］．2版．北京:中國水利水電出版，2006:72－75．

［2］劉健，保記，趙樹仁，等．一種快速自愈的分布智能饋線自動化系統［J］．電力系統自動化，2010，34(10):62－66．

［3］劉健，趙樹仁，保記，等．分布式智能型饋線自動化系統快速自愈技術及可靠性保障措施［J］．電力系統自動化，2011，35(17):67－71．

［4］董旭柱，黃邵遠，陳柔伊等．智能配電網自愈控制技術［J．電力系統自動化，2012，36(18):17－21．

［5］胡福年．基于DSP的饋線自動化遠方終端研究［J］．繼電器，2006，34(11):78－82．

篇8

中圖分類號:TD928.8文獻標識碼:B 文章編號:1009-9166(2010)017(C)-0203-01

引言:隨著礦井電網的出現,漏電保護技術就相伴而生。早在20世紀30年代,英國就在磁力啟動器中裝設了漏電保護裝置,從此建立了礦井低壓電網漏電保護原理,但這種漏電保護裝置只適應于變壓器中性點直接接地的供電系統。1949年蘇聯開始研制中性點不接地供電系統使用的漏電保護裝置(PYB型防爆漏電繼電器)。同時,西德、波蘭、日本等國也先后開發出適合于本國礦井供電系統的漏電保護裝置。20世紀50年代初,我國引進了蘇聯的漏電保護裝置,并在礦井中推廣應用。

我國目前礦山所采用的配電系統多為中性點不接地(即TT)系統,在中性點不接地的供電系統中,人身觸電電流值IH的大小,取決于電網的電壓值,電網對地的電容值和絕緣電阻值。由于礦山井下工作環境惡劣,礦井巷道狹窄,地面潮濕,礦山設備隨作業面的變化需經常移動,對地電位有變化,礦山供電系統中還混合使用交流電和直流電,更使這個問題復雜,因此,解決好礦山設備的接地保護也更具有一定的現實意義。

一、保護接地的必要性

在煤礦井下總接地電網是高、低壓電氣設備共用的高壓電網的單相接地電流遠大于低壓電網,因此,井下總接地網電阻主要取決于高壓電網的單相接地電流。但在中性點不接地系統中,此電流又與高壓電網對地電容有關,電網愈大(包括電纜、架空線路),電容就愈大。若此電容大至使單相接地電流超過20A,則將超過人身允許的最大接觸電壓40V,將威脅到人身安全。為此,應根據單相電流的大小,適當降低總接地網的電阻值;或采用其它措施以減小電網對地的電容電流。目前常用中性點經消弧圈接地方式來補償電網對地的電容電流。

二、接地保護的電阻計算

1、單根垂直接地體的接地電阻。單根垂直接地體的接地電阻的理論計算公式:

式中,R為接地體接地電阻,Ω;L為接地體長度,m;ρ為土壤電阻率,Ω;d為接地體的外徑或等效外徑,m。

常用的簡化公式有:

R≈0.3ρ,(2)

R≈ρ/L,(3)

式中的符號含義同前。

在實際工程中,接地體的材料有角鋼、圓鋼和鋼管三種,(2)式、(3)分別簡化為:

(1)角鋼接地體。取L=2.5,規格40mm×40mm×4mm,即寬b=40mm,等效為0.84b=0.0336m,代入式(1)計算可得:

R=0.36ρ,或R=0.91ρ/L。

(2)圓鋼接地體。取L=2.5m,d=0.025m,

代入式(1)計算可得:

R=0.38ρ,或R=0.95ρ/L。

(3)管體接地。取L=2.5,d=0.6m,代入(1)式可得:

R=0.32ρ或R=0.81ρ/L。

為切實保證接地裝置接地電阻的要求,接地電阻計算值寧可適當偏大而不宜偏小。如果接地電阻計算偏小,則設計出來的接地裝置可能達不到限定的接地電阻值要求。建議單根垂直接地體的電阻簡化計算公式采用式(2)。

2、單根水平接地體的電阻計算。單根水平接地體接地電阻的理論計算公式為:

式中,h為水平接地體埋地深度,其他符號的含義同前。

在工程中,常用的簡化計算公式也有兩個:

R≈0.03ρ,(5)

R≈2ρ/L.(6)

3、主接地極的接地電阻計算

主接地極的接地電阻可按下式計算:

R=0.25ρ/A,(7)

式中,A為鋼板的面積,m2;其他符號的含義同前。

三、井下低壓系統中接地保護應注意的問題

中性點不接地系統的單相接地電流,主要是電網對地電容的電流。由于井下單臺變壓器容量有限,低壓電網的供電范圍不大,電容電流較小(不足1A)。配合井下保護接地電阻不大于2Ω,接觸電壓遠低于安全值。而這個“安全值”往往使人們產生麻痹大意,單相接地故障實際未得到排除,也就是說,接地保護裝置的設置,僅僅是解決了(電流小時)人身安全問題,隨著時間的推移,它會逐步擴大發展成更大事故。由于井下這一特殊環境,單相接地故障時有發生。近年來漏電保護器發展迅速,井下漏電保護的最佳方式是:末端漏電保護+分干線或干線漏電保護+總漏電保護,組成多級漏電保護體系,并能有選擇地切斷故障線路,在徹底根絕井下單相接地故障存在的同時,也可保證無故障線路用電不會受到影響。過去由于某些原因,礦山單相接地保護中,主要利用附加直流電源檢漏繼電器的方式進行保護,沒有全面推廣使用漏電斷路器保護器,只要電源總開關處設置直流檢測繼電器,沒有選擇性,在事故跳閘時影響面很大,給工人帶來精神傷害和國家財產的巨大損失,因此,在設計中采用一些措施和保證,在井下配電系統設計中,應大力推廣使用漏電斷路器、漏電保護器。

四、結論

篇9

1 礦井提升機控制系統的發展現狀

根據提升機對電控系統的要求，提升機的電氣可分為直流傳動和交流傳動兩大類。直接傳動即對直流電動機的速度控制。直流電動機由于具有良好的調速特性、寬廣的調速范圍和易于實現四象限運行等優點，很適合在需要調速和頻繁正反轉的礦井提升機中作拖到應用。隨著電力技術的發展，特別是晶閘管的出現，對要求較高、容量較大或多水平開采的礦井，其提升機幾乎都采用了晶閘管交流裝置供電的直流電傳動系統（V-M系統）。但是直流電動機需要設置機械換向器和電刷，不僅需要經常維護，影響運行可靠性、而且電刷容易產生火花，限制了使用場所，特別是由于存在換向問題，難以制造出大容量、高轉速、高電壓的直流電動機來，使得目前3 000r/min左右的高速直流電動機，最大容量只能達到400kW～500kW；低速直流電動機只能做到兩三千千瓦，已經越來越難適應現代礦井提升機向著高速大容量化發展的需要。

交流傳動即對交流電動機的速度控制。交流電機，尤其是籠型異步電動機，由于結構簡單、制造方便、造價低廉、堅固耐用、無需維修、運行可靠，更可用于惡劣的環境之中，特別是能做成高速大容量，更適應在高速大容量的礦井提升機中作拖動應用。就我國目前的情況來看，國產的交流傳動礦井提升機大部分仍采用較老的控制方式，減速制動多采用能耗制動方式。由于電力電子技術、大規模集成電路和計算機控制技術的發展，特別是交流傳動的矢量控制和直接轉矩控制理論的出現和成熟應用，形成了一系列可以喝直流調速系統相媲美的交流調速系統，國外已將交-交變頻調速系統和具有四象限性能的交-直-交變頻調速系統應用于復雜的、要求較高的、多水平、大容量的礦井提升機中。

2 礦井提升機電控系統的發展方向

礦井提升機電控系統經過多年的發展，展現出如下的發展方向。

2.1 平滑調速且調速精度高

由于礦井提升機負載變化大，調速范圍廣，為滿足提升工藝要求而嚴格按照規定的速度圖運行，因此要求電氣傳動系統應能平滑調速。對于調速精度，提升機一般要求靜差率較小（通常S〈3%），使系統在不同負載下的速度給定值于速度實際的偏差控制在一定范圍內。這一方面是為了避免啟動過程中出現提升容器下墜現象，另一方面是在保證安全和準確停車的條件下將爬行段距離設計得盡可能短，進而獲得較高的提升能力。

2.2 提升容器進一步改進

主井箕斗采用具有外動力的側卸式，裝載采用定量，同時在箕斗采用輕型材料制成，其自重與原來相比有所減輕。由于采用外動力卸載，箕斗無需卸載曲軌，這樣便可通過縮短提升循環時間來達到高產高效；副井罐籠為滿足綜采、綜掘大型設備的提升要求，不少礦井采用了非標準、非對稱布置，如采用一個大罐籠、兩個小罐籠的型式。

2.3 完善的故障監視裝置

礦井對提升機電控系統可靠性要求較高，因為一旦提升機發生故障，就會影響礦井的正常生產，而且還可能危及礦工的生命安全。對電控系統可靠性的要求主要表現在如下兩個方面：電控系統的產品質量要好，產生的故障要少；一旦出現故障能及時按照故障的性質進行保護，并且能對故障進行顯示，使之迅速排除故障。對于安全回路的故障檢測、故障處理等，應采取“雙線冗余”的保護措施，以提高安全保護性能的可靠性。

2.4 全數字化控制

由于引入微機控制系統，隨著微機運算速度的進一步提高，存儲器的容量化、高級專用集成電路的應用以及軟、硬件的優化組合，以一種全新的方式解決了數字控制的小型化問題，使得數字化控制已經成為電機控制方式的主流方向。礦井提升機實現了全數字化調速系統后，能夠在很寬的范圍內高精度測速，所以擴大了調速范圍，提高了速度控制精度。另一方面，一些模擬電路難以實現的控制規律和控制方法，如各種最優控制、自適應控制、復合控制等，都變得十分容易，從而使系統的控制性能得到提高。

2.5 滿足四象限運行

礦井提升機是周期性的工作，在加速、等速、減速、爬行、停車及反向等不同階段，每一提升周期都可能出現正力、負力以及正力與負力之間的變化，既有正轉，又有反轉，既有電動，又有制動等工況，因此要求電氣傳動系統必須是能在四象限中穩定運行的可逆調速系統。

2.6 綜合自動化控制

隨著控制、計算機、通信、網絡等技術的發展，目前國內外生產的提升機，其控制、監視及保護措施已由原來的繼電器或半導體邏輯單元的技術水平發展到多PLC（可編程序控制器）、智能儀表的數字控制以及上位工控機監控的網絡控制技術水平。網絡形式有工業以太網、現場總線等。

3 結論

總之，礦井提升系統是礦山生產中極其重要的環節，它的正常運行與否直接影響著礦井的安全生產。礦井提升機電控系統必將沿著數字化控制方向發展，數字化控制系統具有完善的通信功能，使傳動級與上一級自動化系統實現可靠接入，從而構成具有很高自動化程度的、完善的控制系統，其適用性更加廣泛。必將能為礦井提供更安全、高效、強大的技術服務，使礦井提升電機控制朝著智能化控制的方向發展，為礦井建設提供更強大的物質基礎。

參考文獻

[1]王清靈，龔幼民.現代礦井提升機電控系統[M].北京：機械工業出版社，1996.

[2]盧燕.礦井提升機電力拖動與控制[M].北京：冶金工業出版社，2001.

[3]天津電氣傳動研究所.電氣傳動自動化技術手冊[M].2版.北京：機械工業出版社，2005.

[4]陳伯時.電力拖動自動控制系統 [M].3版.北京：機械工業出版社，2003.

[5]陳伯時，陳敏遜.交流調速系統[M].北京：機械工業出版社，1998.

[6]馬小亮.大功率交-交變頻及矢量控制技術[M].北京：機械工業出版社，1996．

[7]李志民，張遇杰.同步電動機調速系統[M].北京：機械工業出版社，1996.

[8]B費德查克，JA薩斯.福爾肯布里奇基德克里克礦井的集中控制及礦山自動化[J].Foreign Metal Mining Magazine，1996(10)：34-38.

篇10

中圖分類號：TM1 文獻標識碼：A 文章編號

王莊煤礦是一個有著四十多年的老礦，井下大巷運輸使用的機車電源為直流550伏，架線為正電壓，軌道為零電位。牽引范圍最長6000米。運輸大巷與各采區上下山軌道連接，每個連接處有三個絕緣點，以減小直流雜散電流。在煤礦井下，雜散電流帶來的危害主要有以下幾點：1、提前引爆電雷管，造成人員傷亡；2、腐蝕金屬管道、鎧裝電纜外皮等；3、引起高低壓開關保護誤動作。筆者通過對煤礦雜散電流的管理，發現許多對雜散電流的錯誤認識，在此提出，以供同行批評指導。

一、雜散電流的測量儀器

雜散電流是隨機事件而且是連續變化的量，因此要使用一種專用的雜散電流測定儀應具有測量、記憶、計算、顯示和報警的功能。其量程可為0-1000mA。

二、 煤礦井下各生產地點間的雜散電流

――采區內各條巷道中的軌道對總接地網間，儀器的X1端子接鋼軌，X2端子接總接地網，記錄其最大值。

――采煤工作面內的金屬網假頂對總接地網間，儀器的X1端子接金屬網，X2端子接溜槽，記錄其最大值。

――采區內軌道上下山的軌道與運輸大巷連接處的第二道絕緣夾板相連接的軌道對總接地網間；儀器的X1端子接第二道絕緣夾板上面的軌道，X2端子接總接地網，記錄其最大值。

――掘進工作面與掘進巷道內任何地點的軌道對總接地網間，儀器的X1端子接軌道，X2端子接總接地網，記錄其最大值。

――采區煤倉對軌道間，儀器的X1端子接軌道，X2端子接采區煤倉。

――井下爆炸材料庫鐵門對軌道間，儀器的X1端子接軌道，X2端子接火藥庫的鐵門，記錄其最大值。

三、雜散電流的測試方法

過去，試驗人員在測試雜散電流時，讓電機車在離測試點最近地點，抱閘啟動，以得到最大啟動電流。測試第一絕緣軌與回電軌、第二絕緣軌與第一絕緣軌之間的電流。標準是以雜散電流在300毫安以下，不能使雷管引爆為合格。這樣測試的方法，只能測出絕緣軌的雜散電流，但在實際中，卻并不可用。因為有些電流通過附近管路、電纜外皮而流走。而放炮作業基本在掘進巷道，雷管的兩根電線，不可能搭在兩個不同電位的鋼軌上。多常見，由于爆破工違章作業，在放炮前，未將兩根電線扭在一起，或放炮線中間有破口，致使一根線搭在大地或水管金屬網上，另一根恰好搭在鋼軌上。此時，若雜散電流超過300毫安，極有可能引起電雷管提前引爆，造成人員傷亡。因此，正確的測試方法應是，在測試點就近，電機車抱閘啟動，測試第一道絕緣軌與大地、第二道絕緣軌與地之間的電流。同時，還應測量該點的軌地電壓。

根據《煤礦井下牽引網絡雜散電流防治技術暫行規定》1997版規定：測試采區內軌道上下山與運輸大巷連接外的第二道絕緣軌夾板相連接的軌道處總接地網的雜散電流，記錄其最大值，最大值不宜超過60毫安，為合格。

四、雜散電流的測試周期

根據2009年《潞安礦業（集團）公司井下電氣安全管理規定》中第九章電氣試驗第46條規定： 使用架線電機車的礦井，用雜散電流測試儀測試，周期為一年。而根據《煤礦井下牽引網絡雜散電流防治技術暫行規定》1997版規定：井下各生產地點的雜散電流值，應用便攜式雜散電流測試儀每周測試一次。2013年，集團下發新的《山西潞安礦業（集團）有限責任公司煤礦井下靜電及雜散電流防治管理辦法（試行）》的通知，對雜散電流檢測周期提出了新要求，由于測試范圍增大，測試周期縮短，人員及儀器還未配齊，我礦還未開展進行這樣的測試。

五、雜散電流的測試范圍

以前，我礦僅對上山材料車場與運輸大巷連接處測試，未對其它地點進行測試。根據2013年集團新下發的《山西潞安礦業（集團）有限責任公司煤礦井下靜電及雜散電流防治管理辦法（試行）》的通知要求，我們加大了對全礦各個地點的雜散電流檢測。這樣，就避免了許多容易產生雜散電流的地方漏檢，而引發的危險事故。

六、其他注意事項

為了有效防止井下雜散電流對井下的危害，結合我礦的實際情況，對雜散電流采取如下措施：

1、提高電網的絕緣水平，減少零序電流的產生。

2、加強對電纜的維護和管理，嚴禁用鐵絲懸掛電纜，尤其是掘進工作面要保持電纜的完好和按規定懸掛。

3、降低軌道縱向電阻和接縫電阻。

4、縮短牽引變電所供電距離。

5、降低雜散電流值，減少雜散電流的來源，主要辦法可在鐵軌接頭處焊接銅導線以減少電阻，增大軌地過渡電阻。

6、防止雜散電流侵入電爆網，要保證電爆網絡的質量，爆破母線不得有接頭，保護好導線的絕緣層，雷管腳線或與雷管腳線連接的導線兩端在接入起爆電源前，均應扭結短路。