矿井移动变电站问题分析与改进

当代化工研究
Modem ChemiatlResearch
AU /
2021 ・ 01
百家争鸣
矿井移动变 电站问 题方析与改进
*赵聪敏
(同煤集团煤峪口矿供电科山西037003)
摘要：矿井移动变电站为井下采取变换时的设备供电提供了方便，但高压侧和低压侧时问题分析不准确，排除不及时不利于井下时连续 开采，本文在分析了矿井移动变电站存在常见的问题的基础上，提出了改进方案，通过同时改进硬件功能和软件设计，实现井下数据智能 传输，为解决矿井移动变电站持续运行提供了参考.关键词：矿井；移动变电站；问题分析；改进
中图分类号：TM 文献标识码：A
Analysis and Improvement of Mine Mobile Substation
Zhao Congmin
(Power Supply Section, Meiyukou Mine, Tongmei Group, Shanxi, 037003)
Abstract: The mine mobile substation provides convenience f or the power supply of e quipment when changing underground. However, the
analysis of t he p roblems on the high-voltage side and the low-voltage side is inaccurate, and the untimely elimination is not conducive to the continuous underground mining. Based on the analysis of t he common problems existing in the mine mobile substation, this p aper p uts f orward the improvement
scheme, and realizes the intelligent transmission of u nderground data by improving the hardware j unction and s oftware design at the same time, which provides a reference f or solving the continuous operation of t he mine mobile substation.
Key words t mine ； mobile substation^ problem analysis\ improvement 引言
尽管近几年国家在煤炭开采量上逐步提出调整，但可替 代能源仍然有限，大型煤矿对煤炭的开采工作仍在进行，较 之前相比，人员的安全性、采煤工作的高效高产性、企业的 效益性被更加重视，大型的采煤挖掘设备被使用，这使得矿 井对电气设备的容量和电力的负荷提出更高的要求，因此， 变电站的建设成本就很高并且随着煤炭挖掘工作的推 进，采区位置也在随之发生着变化，相应的电力设备也需要 跟着调整位置，目前矿井下多采用移动变电站来改善固定变 电站所带来的不便，移动变电站能很好的改善固定式变电站 需要不断加长线缆的弊端，但其安全可靠和智能化快速诊断 也被提出更高的要求⑵。

移动变电站的稳定安全是保证井下 设备顺利作业，安全开采的重要一步，也是建设现代化矿井 的必然选择和发展趋势。

1 •矿井移动变电站基本结构和作业原理
高压侧
，低压側
能实现合理控制并达到井下的防爆要求，高压侧配置的高压 开关箱由高压真空断路器与保护箱组成，防止超压、欠压、 漏电等故障⑷，同时搭配远程通信控制；低压侧采用低压保 护箱，配置PLC 进行问题分析，确保正常启动前各部分功能 正常。

矿井变电所一般采用隔爆型干式变压器，用于给所在 采区的井下大型设备供电，通过可移动式的变压器将中央变 电所的6-10kV 电压转换为0. 4-3. 3kV 电压，用于采煤机等设 备的正常运行。

矿井移动变电站的变压器依据电磁感应原 理设计⑷，主要结构为铁芯柱上分布着两个或者多个绝缘线 圈，通电情况下，线圈周围存在耦合的磁场。

高压侧在通过 额定电流时，线圈内形成的感应电流会产生电磁场，两个或 者多个不同线圈交替通电，铁芯内就会出现交变磁场，而形 成电势，为设备供电。

2.矿井移动变电站问题分析
⑴高压侧问题分析
高压侧常见问题、原因分析与排除步骤如表1所示。

表1高压侧常见问题、原因分析与排除步骤
I V
C C
D O
O I
图1矿井移动变电站结构示意图
图1为矿井移动变电站的结构示意图，主要由变压器部 分，高压侧和低压侧组成。

在设计矿井移动变压器时，为了
问题状态
问题原因排除步骤
高压开关 正常，继 电装置不 工作
永磁控制装
置或电容器
故障
首先排除永磁控制装置，如果警示灯常亮，
则说明存在故障，若分闸灯常亮闪烁，则正
常，需进一步排除其他部住故障；之后检测
永磁控制装置合闸后的电压情况是否为正常
状态；若电压正常则将电容摘下后上下揺 晃，无声正常，有声则为损坏状态需更换
高压开关
闭合不
正常
永磁断路装
置上的合闸
磁钢体接触
不良
适当调整永磁断路装置上的合闸磁钢体，但 是调整适度，避免真空管的行程超出合闸需 求，继而导致更为严重的问题。

一般情况 下，用螺母转动半扣即可；若适当调整后仍 故障，则可通过更换新的断路装置，排除其
损坏的可能
2
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丄O O Modem Chemical R esearch百家争鸣2021•01高低压开
关均正常状态，但是无法合闸排除组件以及线路问题，若组件正常、线路连接无误，则排查施压线圈螺栓是否松动需
紧固
⑵低压侧问题分析
低压侧常见问题、原因分析与排除步骤如表2所示。

表2低压侧常见问题、原因分析与排除步骤
问题状态问题原因排除步骤
重置高压断路装置，低压侧仍无响应存在断路
排除连接线排除不
良，更换熔断器或者
闭锁开关排除损坏可
能等
漏电按钮不反应漏电按钮中的绝缘
电阻
更换漏电回路中损坏
组件，或接地异常
高压开关正常，但电
压不显示变压装置故障或者采
样板损坏
检测变压装置或者采
样板，更换损坏组件
合闸异常分闸机械不正常机械连接杆需重新
复位
3.改进方案设计
⑴硬件改进设计
控制器采用新型的STM32芯片，该芯片在使用上更加集中智能，拥有很多最新的特性，在外设方面拥有优势，拥有包括ADC,DAC,RTC,DMA,TIMER,SPI,CAN等等的众多外设。

并且不同的外设都配置独立的时间设置系统，因此，在调节不同外设的时间设置系统能够达到降低系统功耗的效果。

该芯片设置复位功能，复位后可切换为不停的模式，最常用的为工作模式、停止模式和等待模式，不同模式下，芯片的功耗不同。

低压侧故障诊断釆用电压跟随电流设计，结合LM324芯片所具备的成本低性价比高的特点，设计电压跟随电路，电路设计如图2所示，外部采用单电源提供+6V直流电压，通过采集电压互感器(TV)和电流互感器(TA)二次侧的电压和电流实现问题检测。

⑵软件改进设计
矿井下环境复杂且粉尘多易爆炸因素多，因此断容器采用真空型，主要通过真空度的采集以及真空度值的变化情况，来判断是否需要发出警报，真空度值的变化量超出设定值，系统发出报警信号，提示排查故障问题来源。

如图3所示的软件程序为主线的控制程序，在数据的接受和发送上需紧密结合，保证数据的有效及时识别和传输，表现出高效性和稳定性。

图3软件程序设计
4.结论
通过分析移动变电站的问题，提出改进方案，实现井下数据智能传输，解决矿井移动变电站持续运行。

(1)矿井移动变电站是井下开采的重要能源保障，根据高压侧和低压侧的常见问题的成因提出合理的对策，能及时、快速的排除故障，为矿井高效生产提供保障。

(2)通过控制器采用新型的STM32芯片，低压侧采用LM324芯片，升级系统信息处理能力，结合软件设计上更加合理化，故障排查表现出高效性，提升了系统稳定性。

【参考文献】
[1]王立刚.煤矿井下移动变电站故障检测与诊断系统的研究
[D].青岛科技大学,2009.
[2]闫琳.矿用隔爆型移动变电站高压开关保护系统的开发
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[3]方章英，陈中华，张立.矿井移动变电站低压侧漏电保护[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2011,30(02):284-287.
[4]田秋香，田培成，陈国强.矿用隔爆型移动变电站在煤矿供电中的应用与发展[J].煤炭工程,2004(12):40-41.
图2低压侧故障检测-电压跟随电流设计总线电路中需实现通讯信号和控制信号相互识别的功能，设计使用ADUMI201芯片和8X251芯片，做为驱动芯片的8X251芯片能够实现发送和接受两个功能，ADUMI201芯片做为控制和驱动的重要部分，数据传输速度快，能耗低，同时内部的隔离功能有效将数据隔离传输，抗干扰能力强，在矿井复杂的工况下，可有效实现多信息同时传输的功能。

【作者简介】
赵聪敏(1981-)，男，本科，工程师，同煤集团煤峪口矿供电科；研究方向：煤矿机电。