矿用隔爆型移动变电站在煤矿

矿用隔爆型移动变电站

在煤矿供电中的应用与

发展

摘要：矿用隔爆型移动变电站正逐步取代矿用

油浸式变压器，在煤矿中得到了广泛的应用。文

章论述了矿用隔爆型移动变电站在煤矿供电系统

中的具体应用，并就移动变电站的主要构成部件

干式变压器和高低压开关的发展以及相关标准的

逐步完善分别进行了阐述，并指出：随着新技术

、新材料和生产工艺的发展和完善，移动变电

站正向着大容量、高电压、低损耗、保护智能

化方向发展.

引言

随着煤矿生产机械化水平的不断提高，在装机容量、

电压等级及安全保护功能方面，原担负煤矿井下供电的油

浸式变压器已不能满足要求，正逐步被矿用隔爆型移动式

变电站(简称移动变电站，下同)取代。国内许多变压器生

产厂家纷纷角逐这一市场，开发研究这一领域的最新产品。在广大科技人员的共同努力下，新技术、新工艺、新材料

不断应用于移动变电站，使其在品种、技术水平上有了很

大的进步，目前正向着大容量、高电压、保护智能化的方

向发展。

1 矿用隔爆型移动式变电站在煤矿供电系统中的

应用

在煤矿供电系统中曾作为主导产品的油浸变压器．因

其易燃易爆、维修量大，保护不完善、不适于煤矿采区供电，正逐步淡出；移动变电站以其容量大、体积小、

功能完善、安全可靠、运输方便的特点，在煤矿供电中越来越显现出其强大的优势。移动式变电站在煤矿供电系统中主

要应用有：

1)在突发自然灾害或设备事故而需立即进行抢险救灾

供电的紧急状态下，如系统无备用容量，可全部或部分替

代某一常规变电站迅速投入供电。·

2)在采区供电中，采用移动式变电站，可以满足重型

机械化采煤机组大容量、高电压供电要求，并能随采掘工

作面一起推进，能较好地解决供电压降过大或短路保护灵

敏度不足的问题。

3)在电力需求快速增长，供电距离相对较远，超出预

先电力建设的规划，建立永久性变电所困难时，作为临时变电站投入运行，以缓解电力供应紧张局面，如煤矿掘进

延伸工程。

4)在因资金短缺或由于其它原因某一区域永久变电站

建设暂停，作为临时性变电站投入运行。

5)矿用移动式变电站不仅作为煤矿井下供电的设备，

同样可扩展到地面供电系统，井上下通用，使设备综合利

用率进一步提高；同时可节省征地、土建及变电所设备安

装等方面投入，运营成本降低。

2 矿用隔爆型移动式变电站的发展

2．1 移动变电站的主体一干式变压器的发展

移动式变电站的主体是干式变压器，在我国，早期的

干式变压器为浸渍式，是将绕制好的线圈浸渍耐高温的绝

缘漆，其价格昂贵、防潮性能不好、寿命短、损耗高、体

积大。不适宜煤矿井下潮湿、淋水、易燃易爆气体、高温

等恶劣的环境条件。

20世纪70年代，环氧树脂型干式变压器开始在我国

生产。至今经历了环氧树脂加填料浇注型、环氧树脂浇注

型和环氧树脂绕包型三个阶段，其制造技术已趋成熟。环氧树脂型干式变压器机械强度高、质量稳定性好，但环保

性能不理想，存在以下问题：①绝缘主料和辅料中含有较

多的聚合物和卤素，一旦燃烧，会释放出大量热量和有毒

有害气体，危及人们的生命财产安全，不利于事故处理；

②报废时环氧树脂无法降解处理，铜材回收代价高，同时

还会造成环境污染；③环氧树脂和导线的热膨胀系数不尽

相同，在冷热温度冲击下，浇注层易开裂，局部放电量增

加；④绝缘等级不高，大部分为B级或F级。

随着绝缘材料和制造技术的不断发展，20世纪90年

代中后期，新一代Nomex纸绝缘或玻璃纤维绝缘的真空浸

渍式干式变压器在我国开始生产，各项性能良好，是矿用

移动变电站用干式变压器的理想选择：①绝缘等级高，其

介电常数为1．5～2．5，接近空气介电常数，局部放电起始电压较高；②超铭牌运行能力强，按H级设计时有较高的

过载能力，在110％额定功率的情况下，可连续运行而不

牺牲预期寿命；③防潮能力强，浸渍干式变压器线圈是一

体浸渍的，绝缘层连续，因而防潮性能好；④环保性能好，Nomex纸具有非常稳定的化学性能和良好的耐热性，阻燃

性好，起火时具有自熄能力，且不产生烟雾和有毒气体，

当产品达到预期寿命或损坏时，易于分解回收，不会造成

环境污染；⑤体积小、重量轻，运输方便，适于煤矿井下

生产的特殊环境。

2．2 高、低压开关的发展

在我国，移动变电站高、低压侧开关大致经历了三个

阶段，保护逐步完善，并向智能化方向发展。

2．2．1 低压侧开关的发展

第一代低压侧开关为简单的空气开关，只有过流、短

路保护；第二代开关实现了真空化，保护逐步发展到具备漏电、漏电闭锁、短路、过流、过电压、欠电压等保护；

第三代低压侧只带保护箱，而不带开关，保护器采用PLC

可编程智能化综合保护。运行模式采用了低压侧故障分断

高压侧电源的模式，低压侧故障通过信号线控制高压侧真

空断路器分断高压侧电源，从而降低了分断电流，克服低

压馈电开关频繁分断故障，同时可解决变压器低压绕组到

馈电开关回路漏电不能分断故障的死区问题。

2．2．2 高压侧开关的发展

高压侧开关第一代为FB型空气式负荷开关，不带保

护；第二代为带弹操机构的负荷开关，保护方式为熔断器，

具有过流保护功能；第三代为带独立隔离的高压真空开关，

并且由单纯的手动合闸发展到手动、电动双重合闸，保护

器采用PLC可编程控制器和液晶显示器系统，具有过载、

断路、断相、过压、欠压、超温、急停、低压侧后备等保

护功能。

2．3 生产标准不断提高与完善

国产移动变电站制造标准经历了从无到有、不断完善，

与国际相关标准接轨的过程。1983年以前限于当时管理、

技术条件。只能套用参考其它相关标准；1987年颁布了我

国第一套移动式变电站标准；1996年颁布了第二套移动式

变电站标准；目前为适应移动变电站的发展，新的标准正

在酝酿之中。

1996年版标准与1987年版标准相比：①高压负荷开

关切断有功负荷次数标准提高近7倍；②电压等级由单一的6kV等级增加为6kV和10kV两种等级；③干式变压器