時(shí)間：2023-03-15 15:02:13
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摘要:隨著我國(guó)煤礦的工業(yè)化和信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，帶來的是大型電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，由此造成的是電網(wǎng)中諧波含量的大量增加，這對(duì)電能質(zhì)量形成了嚴(yán)重的干擾，從而對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成了威脅。本人根據(jù)多年的工作體會(huì)，分析了煤礦供電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的原因及危害，抑制諧波的有效措施，并提出諧波補(bǔ)償濾波裝置安裝位置的合理確定，以保證煤礦電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和企業(yè)的安全用電。
關(guān)鍵詞:煤礦供電系統(tǒng)諧波；治理方法
1 目前煤礦供電系統(tǒng)中的諧波情況
目前電力系統(tǒng)諧波污染與功率因數(shù)降低、電磁干擾已并列為電力系統(tǒng)的三大公害。煤礦企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)大量的電力電子功率器件、各種裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用，在促進(jìn)礦井生產(chǎn)運(yùn)行中的節(jié)能和能量高效轉(zhuǎn)換的同時(shí)，也給電網(wǎng)中電能質(zhì)量造成了嚴(yán)重的干擾，因此，嚴(yán)重影響了正常供電安全，其主要原因就是電網(wǎng)諧波含量的普遍存在和不斷的生成。
在煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)，諧波廣泛分布于供配電系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，諧波電流的擁塞會(huì)在主電網(wǎng)系統(tǒng)上引起電壓畸變，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓和電流波形嚴(yán)重失真，對(duì)其他電力設(shè)備和裝置也會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，這將嚴(yán)重威脅礦井電網(wǎng)的電能質(zhì)量和供配電設(shè)備的安全正常使用。
所以，我們治理好煤礦供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波，不僅能從根本上解決因諧波存在導(dǎo)致的電能不必要的損耗，提高和穩(wěn)定電能質(zhì)量，確保礦井安全運(yùn)行，而且還能延長(zhǎng)供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備使用壽命，優(yōu)化電磁環(huán)境，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2 諧波的主要來源
電力網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、用電都可能產(chǎn)生諧波，其中產(chǎn)生諧波最多位于用電環(huán)節(jié)上，而在用電環(huán)節(jié)諧波主要產(chǎn)生于非線性負(fù)荷用電設(shè)備。對(duì)于煤礦來說，諧波主要來自非線性負(fù)荷用電設(shè)備。
在煤礦的輸配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器。變壓器就是一種非線性特性的用電設(shè)備，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點(diǎn)偏離線性就越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的諧波電流就越大，嚴(yán)重時(shí)三次諧波電流可達(dá)額定電流的5%。
由于煤礦電網(wǎng)中的諧波源主要來自于含半導(dǎo)體材料的非線性元器件，煤礦的其他非線性負(fù)荷用電設(shè)備主要有礦井提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、主排水泵、帶式輸送機(jī)、架線式電機(jī)車等節(jié)能設(shè)備、交流弧焊機(jī)以及控制用的電力電子設(shè)備，諸如各種變頻器、交直流換流設(shè)備、變流器、整流設(shè)備等一些大型礦山設(shè)備以及使用各種變頻器等電力電子設(shè)備產(chǎn)品等。煤礦供電系統(tǒng)中諧波的危害主要表現(xiàn)在諧波含量的增加導(dǎo)致電網(wǎng)功率損耗的增加、供電設(shè)備壽命逐漸縮短、接地保護(hù)功能喪失、遙控功能失效、供電線路和設(shè)備過起熱，如果諧波波幅較大，還可能引起變電站局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，這將導(dǎo)致變電站系統(tǒng)中的元器件產(chǎn)生附加的諧波損耗，從而加速元器件的衰老退化。我們通過對(duì)主井提升設(shè)備的電壓、電流，副井升降設(shè)備電壓、電流以及充電設(shè)備的測(cè)試波形測(cè)試、觀察，發(fā)現(xiàn)在多次的測(cè)試過程當(dāng)中，在一個(gè)波段電流諧波值異常偏高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國(guó)家規(guī)定的限值，將此波段對(duì)比到礦井實(shí)際采用的脈動(dòng)變流器，發(fā)現(xiàn)異常偏高的波段正好與設(shè)備實(shí)際采用的脈動(dòng)下測(cè)算出的諧波值相符合；而對(duì)礦井下充電設(shè)備的測(cè)試采取與地面充電設(shè)備對(duì)比的方式，測(cè)試發(fā)現(xiàn)井下充電設(shè)備的各個(gè)諧波的大多高于井上情況。
我們通過對(duì)礦井以上兩個(gè)測(cè)試情況來看，煤礦供電系統(tǒng)中普遍存在的電能質(zhì)量問題的主要原因是諧波的大量產(chǎn)生。因此，預(yù)防治理礦井供電系統(tǒng)中的諧波問題還需從改造電力電子裝置、過濾諧波的角度入手，從而減少礦井供電系統(tǒng)諧波問題的發(fā)生。
3 煤礦供配電系統(tǒng)諧波治理
鑒于諧波存在多方面的危害,對(duì)礦井安全生產(chǎn)和生活存在很大隱患,根據(jù)國(guó)家對(duì)諧波污染的治理要求,采取必要而有效措施,避免或補(bǔ)償已產(chǎn)生的諧波尤為重要。在礦井供配電系統(tǒng)中,應(yīng)積極采取消除或抑制諧波危害的防范措施。
3.1 電力電纜的選擇。在礦井供配電系統(tǒng)電力電纜截面的選擇中,應(yīng)考慮諧波引起電纜發(fā)熱的危害。對(duì)于連接諧波主要擾動(dòng)源設(shè)備的配線,確定電纜載流量時(shí)應(yīng)留有足夠裕量,必要時(shí)可適當(dāng)放大一級(jí)選擇電纜截面。
3.2 合理選擇變壓器。正確合理地選擇變壓器的接線方式,能阻止不平衡電流和3N次諧波電流從原邊傳到電源配電系統(tǒng)中。在三角形/星形變壓器里,不平衡電流和3N次諧波電流在原邊繞組內(nèi)循環(huán)流動(dòng)而不會(huì)傳入電源配電系統(tǒng)中。礦井供配電系統(tǒng)中各級(jí)變壓器應(yīng)多采用三角形/星形變壓器。在根據(jù)負(fù)載確定電力變壓器額定容量時(shí),應(yīng)考慮諧波畸變而留有裕量。在礦井設(shè)計(jì)中一般應(yīng)保證變壓器負(fù)荷率在70%～80%,該裕量可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害。
3.3 無功補(bǔ)償電容器的配置。在有諧波背景的礦井供配電系統(tǒng)中,不能采用常規(guī)的補(bǔ)償系統(tǒng)來進(jìn)行無功補(bǔ)償。為避免電容器組與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振,必須采用調(diào)諧式電容器組。調(diào)諧式電容器組即在補(bǔ)償電容器中加串調(diào)諧電抗器。電抗器的主要作用是避開諧波電流可能出現(xiàn)的頻率。這種電抗器被稱為調(diào)諧電抗器,帶有這種電抗器的電容器組則被稱為調(diào)諧電容器組。使用調(diào)諧電容器組的目的不是為了顯著地降低諧波畸變,而是為了確保電容器組不會(huì)因?yàn)橹T如系統(tǒng)阻抗、投入段數(shù)、系統(tǒng)配置、負(fù)荷狀況等原因而發(fā)生諧振。
3.4 諧波補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)礦井中的主要諧波源,如:大功率提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、帶式輸送機(jī)的變頻設(shè)備,在運(yùn)行過程中會(huì)引起較嚴(yán)重的高次諧波污染。為了擬制變頻器在運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波,需增加諧波補(bǔ)償裝置,使輸入電流成為正弦波。傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用LC調(diào)諧濾波器,它既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無功功率。但其補(bǔ)償特性受礦井供配電系統(tǒng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒壞。另外,它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,效果不甚理想,但該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,目前仍被廣泛應(yīng)用。電力電子器件普及后,運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償將成為主要方法,有源濾波器的工作原理是從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流,然后產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
參考文獻(xiàn)
［1］ 胡子侯，電力諧波的治理措施《沿海企業(yè)與科技》2010、7
關(guān)鍵詞：供電基本要求；系統(tǒng)分類；安全用電常識(shí)
中圖分類號(hào)：TD8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009-9166（2011）008(C)-0137-01
一、礦井供電的基本要求
1、供電可靠。即要求供電不中斷。對(duì)煤礦的供電一旦中斷，不僅會(huì)造成全礦停產(chǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致保證礦井安全生產(chǎn)的一些重要設(shè)備（如水泵、通風(fēng)機(jī)）停止運(yùn)轉(zhuǎn)，危及礦井及井下工人的安全。因此，為保證礦井安全生產(chǎn)，要求煤礦實(shí)行連續(xù)供電。
2、供電安全。電能有它的特殊性，使用中稍有疏忽，就會(huì)導(dǎo)致人身觸電、電火災(zāi)等事故的發(fā)生。煤礦主要是地下作業(yè)，工作環(huán)境和地面有很大的差別，特別是存在有爆炸危險(xiǎn)的瓦斯和煤塵，因而不僅發(fā)生人身觸電和電火災(zāi)的可能性比地面大，而且會(huì)導(dǎo)致瓦斯、煤塵爆炸嚴(yán)重后果。因此，煤礦供電必須保證安全，嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
3、有良好的供電質(zhì)量。這主要是指供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不超過允許的范圍。否則，電氣設(shè)備的遠(yuǎn)行情況將會(huì)顯著惡化，甚至損壞電氣設(shè)備。
我國(guó)規(guī)定一般電力設(shè)備使用的交流供電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50赫茲。偏差不超過±0.2～±0.5。電壓不超過±7％。
4、有足夠的供電能力。這不僅要求電力系統(tǒng)或發(fā)電廠能供給煤礦充足的電量，而且要求礦井供電系統(tǒng)的各項(xiàng)供電設(shè)施，具有足夠的供電能力。
5、供電經(jīng)濟(jì)。在以上四項(xiàng)基本要求的基礎(chǔ)上，盡量做到供電系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、基本建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。
二、礦井供電系統(tǒng)的分類和等級(jí)劃分
1、供電系統(tǒng)的分類。一類負(fù)荷：凡因突然中斷供電會(huì)導(dǎo)致人身傷亡事故，或損壞重要設(shè)備且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來很大損失者，均屬于這一類。顯然煤礦屬于一類負(fù)荷。煤礦中的通風(fēng)、排水、升降人員、抽放瓦斯、醫(yī)院等也都屬于一類負(fù)荷，又稱保安負(fù)荷。因此是煤礦中最重要的用戶，要求供電絕對(duì)可靠。為此，對(duì)這類用戶的供電，必須設(shè)有備用電源和備用供電線路。二類負(fù)荷：凡因突然中斷供電會(huì)造成大量減產(chǎn)者。如煤礦中專門用于提升煤和物料的提升設(shè)備、壓風(fēng)機(jī)、井底車場(chǎng)、采區(qū)變電所等。三類負(fù)荷：凡因突然中斷供電對(duì)生產(chǎn)沒有直接影響者。
2、供電電壓等級(jí)的劃分。目前，煤礦井下采用交流電電壓等級(jí)有：6000V、1140V、660V、380V、127V、36V。6000V――為礦區(qū)內(nèi)高壓配電電壓或動(dòng)力電壓。660V――為井下低壓配電電壓或動(dòng)力電壓。1140V――為采煤機(jī)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(jī)車的電壓。
三、井下電氣設(shè)備的三大保護(hù)
1、過電流保護(hù)。過電流簡(jiǎn)稱過流。凡是流過電氣設(shè)備和電纜的電流超過了它們的額定電流。電氣設(shè)備和電纜出現(xiàn)過流后，一般會(huì)引起它們過流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將它燒毀，甚至引起電火災(zāi)和井下瓦斯、煤塵的爆炸。由此可見，電氣設(shè)備和電纜的過流是一種不正常狀態(tài)。井下常見的過流故障為短路、過負(fù)荷、斷相三種。（1）短路。短路是指電流不經(jīng)過負(fù)載，而是經(jīng)過電阻很小的導(dǎo)體直接形成回路，其特點(diǎn)是電流很大，可達(dá)到額定電流的幾倍、十幾倍、幾十倍，甚至更大。因?yàn)殡娏骱艽?，發(fā)熱劇烈，如不及時(shí)切除，不僅會(huì)迅速燒毀電氣設(shè)備和電纜，甚至引起絕緣油和電纜著火釀成火災(zāi)，還會(huì)引起瓦斯、煤塵爆炸。（2）過負(fù)荷（過載）。過負(fù)荷不僅是指它們的電流超過了額定數(shù)值，而且過電流的延續(xù)時(shí)間也超過了允許的時(shí)間。電氣設(shè)備和電纜過流后，絕緣繞組和絕緣導(dǎo)體的電流密度增加，發(fā)熱加劇。如果過流的延續(xù)時(shí)間很短，不超過允許的時(shí)間，電氣設(shè)備和電纜的溫度不會(huì)超過它們所用絕緣材料的最高允許溫度，因而不會(huì)被燒毀，允許繼續(xù)運(yùn)行，這種情況稱為允許的過載。但是，如果延續(xù)時(shí)間超過了允許的時(shí)間，電氣設(shè)備和電纜的溫度將升高到足以損壞它們的絕緣，如不及時(shí)切斷電源，將會(huì)發(fā)展成漏電和短路故障，因此也要加以預(yù)防和保護(hù)。（3）斷相。三相電源斷一相或三相繞組斷一相，稱為斷相或缺相、跑單相。過流故障有如下的危害：a、過流倍數(shù)較低時(shí)，引起電氣設(shè)備和電纜的溫升超限，縮短設(shè)備使用壽命。b、過流倍數(shù)較高時(shí)，將導(dǎo)致電氣設(shè)備燒毀，甚至引起火災(zāi)和瓦斯、煤塵爆炸事故。過流倍數(shù)很高時(shí)，會(huì)在電網(wǎng)上造成很大的壓降，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。過流保護(hù)的要求：必須有選擇性、可靠性、動(dòng)作迅速、經(jīng)濟(jì)合理。
2、漏電保護(hù)。電網(wǎng)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(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，由于某處（或某點(diǎn)）的絕緣損傷而發(fā)生的漏電。分散性漏電則是由于整個(gè)電網(wǎng)或整條線路的絕緣水平降低，而沿整條線路或整個(gè)電網(wǎng)發(fā)生的漏電。漏電的危害：（1）增加人身觸電的危險(xiǎn)；（2）增加引起瓦斯、煤塵爆炸的危險(xiǎn)；（3）可能造成電雷管先期爆炸事故；（4）可能引起電火災(zāi)；
3、保護(hù)接地。保護(hù)接地就是把電氣設(shè)備的金屬外殼和框架，用導(dǎo)線與埋在地下的接地極連接起來的一種保護(hù)措施。
關(guān)鍵詞:應(yīng)急 供電設(shè)備 選型 技術(shù)要求
中圖分類號(hào):TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)09(c)-0091-01
北聯(lián)電能源公司高頭窯礦井設(shè)有地面35kV主變電所一座,承擔(dān)礦井全部供電負(fù)荷。由于礦井目前為單回路供電,設(shè)計(jì)采用柴油發(fā)電機(jī)作為礦井的應(yīng)急供電電源。
1 使用環(huán)境條件
(1)安裝場(chǎng)所:簡(jiǎn)易彩板房。(2)海拔高度:1300m。(3)環(huán)境溫度:上限+35℃,下限-20℃(室內(nèi))。(4)相對(duì)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(zāi)、爆炸危險(xiǎn)、嚴(yán)重污穢、化學(xué)腐蝕及劇烈震動(dòng)的場(chǎng)所。
2 設(shè)備選型計(jì)算
2.1 高頭窯煤礦應(yīng)急供電負(fù)荷
總負(fù)荷為1387kW,其中主排水及通風(fēng)設(shè)備為一級(jí)負(fù)荷,工作面排水設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷,地面生活用電為三級(jí)負(fù)荷,供電時(shí)可根據(jù)發(fā)電設(shè)備的狀況逐級(jí)加減負(fù)荷。
2.2 發(fā)電機(jī)設(shè)備選取
根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表的情況,選取3臺(tái)380V、500kW柴油發(fā)電機(jī)與1臺(tái)380V、800 kW柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行,運(yùn)行方式為三用一備。柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的380V電壓經(jīng)升壓變壓器升壓至10kV后,輸入高頭窯35kV變電所10kV母線側(cè),運(yùn)行方式為4臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行。
發(fā)電機(jī)總功率計(jì)算,3臺(tái)原有發(fā)電機(jī)已進(jìn)行過大修,經(jīng)實(shí)際使用測(cè)量現(xiàn)有效率為60%左右,800kW新發(fā)電機(jī)的效率為90%,3臺(tái)發(fā)電機(jī)功率計(jì)算:
800×90%+500×3×60%=1620kW
滿足應(yīng)急設(shè)備運(yùn)行需求。
3 發(fā)電設(shè)備技術(shù)要求
3.1 柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)要求
(1)柴油發(fā)電機(jī)必須能與煤礦現(xiàn)有3臺(tái)HX500GF型發(fā)電機(jī)可靠并網(wǎng)運(yùn)行。(2)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用重慶康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī),型號(hào):KTAA19-G6A。四沖程,帶廢氣渦輪增壓,電調(diào)式柴油引擎。自帶風(fēng)扇水箱閉式水冷散熱,采用電子調(diào)速器調(diào)速,噴油方式直噴式。(3)交流發(fā)電機(jī)廠采用中美合資馬拉松交流發(fā)電機(jī),型號(hào):MP-800-4A/S。
3.2 箱式變電站技術(shù)要求
4臺(tái)并網(wǎng)柜、升壓變壓器共同組成1臺(tái)箱式變電站,為煤礦提供10kV電源。
3.2.1 并網(wǎng)柜技術(shù)要求
(1)4臺(tái)并網(wǎng)柜能實(shí)現(xiàn)煤礦原有的3臺(tái)380V、500kW發(fā)電機(jī)組與新采購(gòu)的1臺(tái)380V、800kW發(fā)電機(jī)組可靠并網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)柜為下電纜進(jìn)線,上銅母排出線。(2)并網(wǎng)柜可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)并聯(lián),可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)開機(jī)/停機(jī)、數(shù)據(jù)測(cè)量、報(bào)警保護(hù)及“三遙”功能?？刂破鞑捎么笃聊灰壕?LCD)顯示,可選擇中英文操作界面,保證操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠?？刂破鲬?yīng)具有控制GOV和AVR的功能,可以自動(dòng)同步及負(fù)荷均分,和發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并聯(lián)。控制器能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的各種工作狀態(tài),當(dāng)發(fā)電機(jī)組工作異常時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)電機(jī)組,并將故障狀態(tài)顯示在LCD上。(3)可以檢測(cè)所有發(fā)電機(jī)組相關(guān)的電參量及非電參量。(4)在自動(dòng)狀態(tài)下具有以下工作模式:不帶載運(yùn)行,帶載運(yùn)行,按需求并聯(lián)運(yùn)行。(5)具有解列時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)移功能。(6)具有定時(shí)帶載/不帶載試機(jī)功能,可實(shí)現(xiàn)每周/月循環(huán)開機(jī)/停機(jī)。(7)運(yùn)行過程中機(jī)組控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控柴油機(jī)及發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況:當(dāng)發(fā)生輸出電壓過高或過低、輸出短路、及柴油機(jī)機(jī)油壓力偏低、冷卻水高溫、超速故障時(shí)立即報(bào)警停機(jī)(所有故障顯示均自動(dòng)鎖定)。停機(jī)的同時(shí)立即啟動(dòng)備用機(jī)組,并切換至備用機(jī)組供電。(8)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的電參量及水溫、油壓、油位等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(9)實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)開機(jī)/停機(jī)、同步并聯(lián)、負(fù)荷均分及報(bào)警保護(hù)功能。(10)具有機(jī)組保養(yǎng)/維護(hù)時(shí)間到警告/停機(jī)功能。(11)保證輸出電壓、工頻波動(dòng)在允許范圍內(nèi),能實(shí)現(xiàn)人工啟動(dòng)、自動(dòng)并機(jī)、自動(dòng)負(fù)荷分配。(12)并機(jī)柜配置有隔離開關(guān)、斷路器,其額定電流及電壓符合發(fā)電機(jī)的相應(yīng)要求。
3.2.2 升壓變壓器的技術(shù)要求
(1)變壓器應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn):IEC。
(2)變壓器名稱:環(huán)氧樹脂澆注絕緣干式三相雙繞組無勵(lì)磁變壓器。
(3)型號(hào):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(tǒng)最高運(yùn)行電壓:
高壓側(cè):10.5kV:12kV；
低壓側(cè):0.4kV:0.42kV。
(8)變壓器損耗保證值:
空載損耗:≤3050W；
負(fù)載損耗:≤14450W(120℃)。
(9)調(diào)壓方式:10kV側(cè)中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓。
(10)調(diào)壓范圍:10.5±2×2.5％。
(11)阻抗電壓:6％。
(12)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào):D,yn11。
(13)中性點(diǎn)運(yùn)行方式:10kV為不接地系統(tǒng)。
(14)冷卻方式:AN/AF。
(15)絕緣方式:環(huán)氧樹脂澆注絕緣。
(16)絕緣水平:F級(jí)絕緣。
(17)繞組材料:銅。
(18)鐵芯材料:優(yōu)質(zhì)冷軋硅片。
(19)安裝形式:
變壓器帶外柜體,低壓側(cè)母排進(jìn)線,高壓側(cè)電纜出線,(與低壓柜平行布置),上進(jìn)下出。
(20)外罩防護(hù)等級(jí):IP20,采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作,并做防腐處理。
(21)變壓器本體應(yīng)設(shè)溫度控制器,測(cè)量變壓器繞組溫度并進(jìn)行顯示,溫控器設(shè)有通訊接口滿足與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊,采用485接口。每臺(tái)變壓器外罩安裝低噪聲風(fēng)機(jī),配合溫度控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)開啟。
(22)變壓器外罩門應(yīng)設(shè)機(jī)械閉鎖
3.2.3 其它技術(shù)要求
(1)箱式變電站4臺(tái)并網(wǎng)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(yīng)符合4臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)運(yùn)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(fēng)散熱等功能。各室考慮溫度自動(dòng)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(fā)電機(jī)作為礦井的應(yīng)急供電電源,從技術(shù)要求、運(yùn)行方式及容量等各方面能滿足礦井通風(fēng)及排水等功能,從安全方面也保證了礦井的應(yīng)急措施。
參考文獻(xiàn)
[1]高遠(yuǎn)強(qiáng).柴油發(fā)電機(jī)組在煤礦建設(shè)工程中的應(yīng)用[J].建井技術(shù),2010(3).
關(guān)鍵詞:礦井提升機(jī) 串阻調(diào)速 交-交變頻電控調(diào)速 電控調(diào)速 交-交變頻器
中圖分類號(hào):TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)10(c)-0106-02
隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)礦產(chǎn)資源需求量的不斷加大,礦產(chǎn)資源開采一直是我國(guó)煤礦行業(yè)的頭等大事。礦井提升機(jī)系統(tǒng)在整個(gè)煤礦開采過程中擔(dān)負(fù)著舉足輕重的作用。提升機(jī)系統(tǒng)傳統(tǒng)的調(diào)速方法不足,輸出電壓和功率較低,系統(tǒng)穩(wěn)定性差,嚴(yán)重制約著煤礦資源的開采量,不利于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。隨著交-交變頻調(diào)速技術(shù)在提升機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用,憑借著高電壓、大功率變頻輸出,電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)快,系統(tǒng)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)得到了煤礦行業(yè)的廣泛關(guān)注。
1 AC-AC變頻調(diào)速技術(shù)
1.1 變頻器
1.1.1變頻器的工作原理
變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓頻率的交流電的變換器,是異步電機(jī)變頻調(diào)速的控制裝置。交-交變頻器沒有直流變換環(huán)節(jié),只有兩個(gè)交流環(huán)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換過程。通過把一種頻率的交流電轉(zhuǎn)換成另一種頻率的交流電。
1.1.2 交-交變頻器
交-交變頻器主要由3臺(tái)電網(wǎng)自然換流、無環(huán)流可逆變流器組成,對(duì)應(yīng)同步電機(jī)定子的三相,每相連接成三相橋式電路。三相變流器由整流變壓器供電,兩套變頻器由分別為Δ/X、Δ/Y接法的整流變壓器供電,以減少供電高次諧波。AC-AC變頻器具有高效率、大電流等優(yōu)點(diǎn)非常適用于低速、大功率、大轉(zhuǎn)矩、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高過載能力的環(huán)境。AC-AC變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
電機(jī)的定子繞組每相對(duì)應(yīng)一套反并聯(lián)可控硅橋,最大輸出頻率約為電網(wǎng)側(cè)頻率的45%左右,采用無熔絲設(shè)計(jì)方法,效率高達(dá)99.3%,在緊急情況下12脈沖可以切換成6脈沖AC-AC變頻器,使的整個(gè)變頻系統(tǒng)變得靈活、穩(wěn)定。
1.2 AC-AC變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理
1.2.1 變頻調(diào)速的理論概述
變頻器的功用是將頻率固定的(通常為50 Hz的)交流電變成頻率聯(lián)系可調(diào)的三相交流電。由公式:,當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時(shí)(一般為定數(shù)),電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào),又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些,所以,當(dāng)同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時(shí),異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。變頻器通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源的輸入頻率(電流的頻率)來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。
1.2.2 AC-AC變頻調(diào)速的原理概述
三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為,調(diào)速方式可有四種方式。交-交變頻電路的基本原理圖如圖2所示。
2 主井提升機(jī)交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1 交-交變頻器Sinzmics SL150控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
Sinzmics SL150控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括:CPU模塊、控制器模塊、I/O模塊、斷路保護(hù)模塊、輔助設(shè)備模塊以及控制面板。系統(tǒng)CPU(D445)利用軟件可編程方式可以同時(shí)在線對(duì)通信系統(tǒng)、故障分析系統(tǒng)、畫面顯示系統(tǒng)進(jìn)行操作。其中變頻控制器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)電路的相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及熱電壓轉(zhuǎn)換器(TVC)。交-交變頻器控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
通過系統(tǒng)外擴(kuò)的I/O模塊,可對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行情況進(jìn)行信號(hào)采集檢測(cè),同步電壓信號(hào)以及數(shù)字變化量都是由該模塊負(fù)責(zé)接收傳送和結(jié)果輸出控制。如果電路中的工作電壓超過額定電壓值,該系統(tǒng)采用高壓斷路器負(fù)責(zé)控制和保護(hù)系統(tǒng)輸出電壓。系統(tǒng)的輔助設(shè)備是由12/6脈沖轉(zhuǎn)換部分和功率因素補(bǔ)償兩部分組成。功率因素補(bǔ)償部分,對(duì)于電機(jī)功率達(dá)不到額定工作功率的時(shí)候,可以采取無功補(bǔ)償?shù)姆绞綔p少諧波和無功功率的損耗。對(duì)12/6脈沖轉(zhuǎn)換部分,一旦高壓短路,變壓器或變頻器一路發(fā)生故障時(shí),電機(jī)和變頻器可以由12脈沖工作模式轉(zhuǎn)換成6脈沖的緊急模式。對(duì)有故障的變頻器進(jìn)行斷電分離,并聯(lián)的兩套電機(jī)繞組切換成串聯(lián)連接,提升機(jī)處于全載半速運(yùn)行狀態(tài)。
2.2 6脈沖交-交變頻控制方法
針對(duì)顧橋礦主井提升機(jī)的具體情況,采用ABB公司的ACS6000C進(jìn)口全數(shù)字矢量控制系統(tǒng),交-交變頻選用6脈沖,邏輯無環(huán)流可逆變流器,變頻器分別由3臺(tái)整流變壓器供電。系統(tǒng)電源選用10 kV、50 Hz三相交流電作為主電源供電。主回路采用電樞換向的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),電樞回路是由兩個(gè)反向并聯(lián)晶閘管整流器直流供電,將10 kV的交流電壓通過4路變壓器轉(zhuǎn)換成滿足系統(tǒng)需要的直流電壓,通過高壓斷路器控制系統(tǒng)電壓,為同步電動(dòng)機(jī)提供合適的工作電流和電壓。顧橋礦主井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析
結(jié)合交-交變頻調(diào)速在顧橋礦主井提升機(jī)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用,通過西門子SIMATIC WinCC5.0制作軟件可以監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。從主提升機(jī)畫面中可以清楚地看到系統(tǒng)各個(gè)工作模塊的運(yùn)行狀態(tài),安全回路狀態(tài)、停車回路狀態(tài)、閉鎖回路狀態(tài)、PLC主副箕斗位置、油壓、提升速度、定子的電流電壓、勵(lì)磁電流、井筒開關(guān)的選擇以及裝卸載打點(diǎn)信號(hào)（見圖4）。
4 結(jié)論
本文針對(duì)傳統(tǒng)煤礦主井提升機(jī)系統(tǒng)的不足,提出了主井提升機(jī)交-交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)的新方法,結(jié)合顧橋礦主井提升機(jī)變頻系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用等方面詳細(xì)地論述了新方法的優(yōu)越性。實(shí)測(cè)結(jié)果表明交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)性能穩(wěn)定,大大增加了提升機(jī)的工作量,對(duì)礦產(chǎn)資源的開采做出了重要貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 西門子工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.
[2] 自動(dòng)控制原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社.
關(guān)鍵詞：煤礦；井下機(jī)電設(shè)備；保護(hù)；維護(hù)與維修
前言
煤礦企業(yè)井下生產(chǎn)環(huán)境比較特殊，對(duì)機(jī)電設(shè)備的用電要求比較高。井下機(jī)電設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全防護(hù)是煤礦企業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的前提和保障。隨著機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，人們對(duì)進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的使用運(yùn)行提出了更嚴(yán)格、更高的要求。如何為井下安全生產(chǎn)創(chuàng)造有力條件，提高機(jī)電設(shè)備的防爆水平成為人們的研究熱點(diǎn)。煤礦井下機(jī)電的三大保護(hù)主要指漏電保護(hù)、過流保護(hù)和接地保護(hù)，這三大保護(hù)是保障井下供電和用電的可靠措施。本文結(jié)合作者多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤礦井下機(jī)電三大保護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)探討，供大家參考借鑒。
1 漏電保護(hù)分析
1.1 漏電的危害和原因
漏電故障是機(jī)電設(shè)備常見故障之一。當(dāng)導(dǎo)線損壞或絕緣失效時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電源和大地形成回路的現(xiàn)象，形成漏電。對(duì)于煤礦井下機(jī)電設(shè)備而言，漏電現(xiàn)象可以分為集中性的和分散性的。集中性漏電出現(xiàn)在電纜中的某一段或者某一點(diǎn)，而其他部分絕緣效果依然正常。分散性的漏電一般出現(xiàn)在整個(gè)電纜中，是整個(gè)電纜或整個(gè)電網(wǎng)的絕緣水平下降導(dǎo)致的結(jié)果。
漏電故障不但威脅人身安全，更為井下煤礦的開采帶來極大的安全隱患。當(dāng)工作人員不小心接觸到漏電設(shè)備或電纜時(shí)，容易出現(xiàn)觸電傷亡事故。其次，漏電故障會(huì)產(chǎn)生電火花，引起井下瓦斯爆炸。如果漏電故障不能及時(shí)排除，會(huì)造成電氣設(shè)備的短路故障，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)龤д麄€(gè)設(shè)備，引發(fā)火情。引起漏電故障的原因是多種多樣的，如電纜的絕緣老化、電氣設(shè)備進(jìn)水或受潮、電纜線頭接觸不牢、電纜芯線折斷刺破電纜絕緣等等。
1.2 漏電保護(hù)措施
加強(qiáng)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，是減少漏電故障的有效途徑。此外，還應(yīng)采取一些漏電保護(hù)措施，如設(shè)置漏電保護(hù)裝置、采取選擇性漏電保護(hù)和進(jìn)行漏電閉鎖設(shè)計(jì)。常用的漏電保護(hù)裝置種類很多，有計(jì)算機(jī)控制的，也有電子電路的。選擇性漏電保護(hù)采用的主要元件是零序電流互感器，利用零序電流方向保持原理，將故障支路和非故障支路分開，達(dá)到選擇性漏電保護(hù)的目的。漏電閉鎖設(shè)計(jì)就是在電路閉合前，對(duì)電網(wǎng)的絕緣性進(jìn)行檢查，當(dāng)測(cè)試的絕緣阻值比較低時(shí)，讓開關(guān)不能閉合，起到閉鎖電路的效果。根據(jù)井下機(jī)電設(shè)備的具體情況，可以綜合考慮三種保護(hù)措施，能有效杜絕漏電事故的發(fā)生。
2 過電流保護(hù)分析
2.1 過電流的危害和原因
當(dāng)電路中出現(xiàn)短路、過負(fù)荷和斷相時(shí)，流過電氣設(shè)備和電纜的電流會(huì)大大超出額定值，造成過電流危害。短路故障的危害極大，是由于不同相位的導(dǎo)線不經(jīng)過用電設(shè)備直接接觸造成的。短路時(shí)，電纜中的電流很大，甚至超出額定值得幾十倍，能夠在瞬間燒毀整個(gè)線路，引發(fā)火災(zāi)或煤塵、瓦斯氣體爆炸。過負(fù)荷是指用電設(shè)備和電纜的實(shí)際電流超出了額定值，并且負(fù)荷時(shí)間也超出了額定時(shí)間，導(dǎo)致絕緣材料失效造成的故障。對(duì)于煤礦進(jìn)行設(shè)備來說，過負(fù)荷事故是燒毀電機(jī)的主要原因。三相交流電機(jī)如果一相供電線斷線，造成電機(jī)單相運(yùn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)矩減小，如果負(fù)載不發(fā)生變化，就會(huì)造成斷相事故，直接燒毀電機(jī)。
2.2 過電流保護(hù)措施
對(duì)于煤礦井下作業(yè)，過電流發(fā)生的頻率很高，且危害極大，所以對(duì)電氣設(shè)備采取必要的過電流保護(hù)顯得必不可少。常用的保護(hù)元件有熔斷器、過流繼電器和熱繼電器等等。熔斷器可以串接在保護(hù)電氣的主要電路中，如果電氣設(shè)備發(fā)生短路故障，熔體的溫度會(huì)隨電流的增大而急劇升高，最終達(dá)到熔體熔掉切斷電路的目的。過流繼電器可以用在礦用隔爆型自動(dòng)饋電開關(guān)中，靠彈簧拉力調(diào)節(jié)動(dòng)作電流的整定值。當(dāng)繼電器的動(dòng)作電流調(diào)節(jié)好后，一旦流過繼電器的電流超過整定值，繼電器能迅速切斷電路。在電路中設(shè)置熱繼電器也是過流保護(hù)的有效手段。熱繼電器以金屬片為主體，利用金屬的熱慣性，當(dāng)機(jī)電設(shè)備過載致使金屬片發(fā)熱變形時(shí)，斷開觸點(diǎn)起到保護(hù)的作用。
3 接地保護(hù)分析
漏電保護(hù)側(cè)重漏電發(fā)生后的斷電時(shí)間，以減少漏電或人身觸電的時(shí)間。而接地保護(hù)則是為了限制漏電流或人身觸電電流的大，降低事故的嚴(yán)重程度。兩種保護(hù)措施都非常重要，缺一不可。對(duì)于煤礦井下工作場(chǎng)合來說，電氣設(shè)備分布比較分散，供電距離也相對(duì)較遠(yuǎn)，無法用一個(gè)集中地接地裝置達(dá)到要求。因此，一般采用主級(jí)-次級(jí)的多級(jí)結(jié)構(gòu)來設(shè)置接地裝置。在中央變動(dòng)所設(shè)置主接地級(jí)，在其他用電位置設(shè)置次級(jí)接地級(jí)，利用接地芯線將整個(gè)用電區(qū)域連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)多級(jí)的井下保護(hù)接地系統(tǒng)。如圖1所示。
結(jié)言
提高煤礦井下供電、用電安全，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的維護(hù)和管理，是保障煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。管理人員要不斷提高自身職業(yè)素質(zhì)，認(rèn)真做好機(jī)電設(shè)備的漏電保護(hù)、過流保護(hù)、接地保護(hù)三大保護(hù)工作，維護(hù)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】煤礦;保護(hù)接地;接地體;中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
1.保護(hù)接地的必要性
在煤礦井下總接地電網(wǎng)是高、低壓電氣設(shè)備共用的高壓電網(wǎng)的單相接地電流遠(yuǎn)大于低壓電網(wǎng)，因此，井下總接地網(wǎng)電阻主要取決于高壓電網(wǎng)的單相接地電流。但在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，此電流又與高壓電網(wǎng)對(duì)地電容有關(guān)，電網(wǎng)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(guī)程》規(guī)定此電流應(yīng)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(guī)程》規(guī)定接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)的接地電阻值不得超過2Ω，每一移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備至局部接地極之間的保護(hù)接地用的電纜芯線和接地連接導(dǎo)線的電阻值，不得超過1Ω。)，將威脅到人身安全。為此，應(yīng)根據(jù)單相電流的大小，適當(dāng)降低總接地網(wǎng)的電阻值；或采用其它措施以減小電網(wǎng)對(duì)地的電容電流。目前常用中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地方式來補(bǔ)償電網(wǎng)對(duì)地的電容電流。
2.接地保護(hù)的電阻計(jì)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(jì)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(zhǎng)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(jiǎn)化公式有：
R≈0.3ρ (2)
R≈ρ/L (3)
式中的符號(hào)含義同前。
在實(shí)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(jiǎn)化為：
2.1.1 角鋼接地體
取 L=2.5，規(guī)格 40mm ×40mm ×4mm ，即寬b=40mm ，等效為 0.84b=0.0336m ，代入式(1)計(jì)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(jì)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(shí)保證接地裝置接地電阻的要求，接地電阻計(jì)算值寧可適當(dāng)偏大而不宜偏小。如果接地電阻計(jì)算偏小，則設(shè)計(jì)出來的接地裝置可能達(dá)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(jiǎn)化計(jì)算公式采用式(2)。
2.2 單根水平接地體的電阻計(jì)算
單根水平接地體接地電阻的理論計(jì)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(hào)的含義同前。
在工程中，常用的簡(jiǎn)化計(jì)算公式也有兩個(gè)：
R≈0.03ρ (5)
R≈2ρ/L (6)
2.3主接地極的接地電阻計(jì)算
主接地極的接地電阻可按下式計(jì)算：
R=0.25ρ/A (7)
式中，A 為鋼板的面積，m2；其它符號(hào)的含義同前。
3.井下低壓系統(tǒng)中接地保護(hù)應(yīng)注意的問題
3.1 礦山企業(yè)工作環(huán)境差，用電設(shè)備由于生產(chǎn)需要經(jīng)常移動(dòng)，對(duì)地電位時(shí)有變化。有些礦山企業(yè)不僅有使用交流電源的生產(chǎn)設(shè)備，而且還有使用直流電源的生產(chǎn)設(shè)備。因此，解決好礦山設(shè)備的保護(hù)接地問題是非常必要的。
3.2 目前礦山企業(yè)的供配電系統(tǒng)，多是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。在該系統(tǒng)下出現(xiàn)的單相短路電流，與整個(gè)電網(wǎng)(高、低壓電網(wǎng))- 特別是高壓電網(wǎng)對(duì)地電容有關(guān)，即與電容電流相等。電網(wǎng)愈大電容電流就愈大。為減少系統(tǒng)的電容電流，常采用中性點(diǎn)經(jīng)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(jì)算，工程設(shè)計(jì)中使用簡(jiǎn)化計(jì)算公式時(shí)，應(yīng)采用計(jì)算值偏大的計(jì)算公式。
3.4 井下低壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，除了設(shè)置接地保護(hù)裝置外，還應(yīng)在配電系統(tǒng)中加設(shè)漏電斷路器，才能真正做到保護(hù)人身安全，消除單相接地事故隱患。
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電流，主要是電網(wǎng)對(duì)地電容的電流。由于井下單臺(tái)變壓器容量有限，低壓電網(wǎng)的供電范圍不大，電容電流較小(不足 1A)。配合井下保護(hù)接地電阻不大于 2Ω，接觸電壓遠(yuǎn)低于安全值。而這個(gè)“安全值”往往使人們產(chǎn)生麻痹大意，單相接地故障實(shí)際未得到排除，也就是說，接地保護(hù)裝置的設(shè)置，僅僅是解決了(電流小時(shí))人身安全問題，隨著時(shí)間的推移，它會(huì)逐步擴(kuò)大發(fā)展成更大事故。
4.結(jié)束語
由于井下這一特殊環(huán)境，單相接地故障時(shí)有發(fā)生。近年來漏電保護(hù)器發(fā)展迅速，井下漏電保護(hù)的最佳方式是：末端漏電保護(hù)+ 分干線或或干線漏電保護(hù)+總漏電保護(hù)，組成多級(jí)漏電保護(hù)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(shí)，也可保證無故障線路用電不會(huì)受到影響。過去由于某些原因，礦山單相接地保護(hù)中，主要利用附加直流電源檢漏繼電器的方式進(jìn)行保護(hù)，沒有全面推廣使用漏電斷路器保護(hù)器，只要電源總開關(guān)處設(shè)置直流檢測(cè)繼電器，沒有選擇性，在事故跳閘時(shí)影響面很大，給工人帶來精神傷害和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的巨大損失，因此，在設(shè)計(jì)中采用一些措施和保證，在井下配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)大力推廣使用漏電斷路器、漏電保護(hù)器。我國(guó)目前礦山所采用的配電系統(tǒng)多為中性點(diǎn)不接地(即 TT)系統(tǒng)，在中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中，人身觸電電流值 IH 的大小，取決于電網(wǎng)的電壓值，電網(wǎng)對(duì)地的電容值和絕緣電阻值。由于礦山井下工作環(huán)境惡劣，礦井巷道狹窄，地面潮濕，礦山設(shè)備隨作業(yè)面的變化需經(jīng)常移動(dòng)，對(duì)地電位有變化，礦山供電系統(tǒng)中還混合使用交流電和直流電，更使這個(gè)問題復(fù)雜。因此，解決好礦山設(shè)備的接地保護(hù)也更具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
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基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電技術(shù)，綜合利用電力電子技術(shù)、磁場(chǎng)耦合技術(shù)、大功率高頻變換技術(shù)，借助現(xiàn)代控制理論和方法，實(shí)現(xiàn)了傳輸電能系統(tǒng)和用電設(shè)備的隔離，使兩者之間沒有電的直接接觸，很好地滿足了特種應(yīng)用場(chǎng)合的需要，提高了電能傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。因此，非接觸供電技術(shù)是一種安全、可靠、靈活的電能接入新技術(shù)。
1．基本原理
非接觸供電系統(tǒng)包括電能發(fā)送單元和電能接收單元兩部分。電能發(fā)送單元主要由交直流電源電路、功率放大輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、振蕩電路、基準(zhǔn)電壓電路、控制保護(hù)電路以及發(fā)射線圈L1（變壓器初級(jí)）組成：電能接收單元主要包括接收線圈L2(變壓器次級(jí))、高頻整流濾波電路和負(fù)載組成（如圖1所示）。
非接觸供電系統(tǒng)工作時(shí)輸人端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用直流電端直接為系統(tǒng)供電，直流電通過振蕩電路逆變轉(zhuǎn)換成高頻交流電經(jīng)功率放大輸出電路放大供給發(fā)射線圈L1。通過發(fā)射線圈L1與接收線圈L2耦合電能，接收線圈L2輸出的電流經(jīng)高頻整流濾波電路變換成直流電提供給負(fù)載。
2.特性和缺陷
基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電技術(shù)，發(fā)射線圈和接收線圈必須有諧振頻率一致的電磁共振，才能傳輸電能，而具有以下主要特性和缺陷：電磁共振以“電一磁一磁一電”的方式實(shí)現(xiàn)電能的傳遞，而且是一個(gè)開放的系統(tǒng)，必然存在著電磁輻射和能量的損耗，因此，近距離的實(shí)際效率很難超過80%．遠(yuǎn)距離的狀態(tài)下，效率可能很低。因此，不符合節(jié)能的概念。
電磁能與距離的關(guān)系為電場(chǎng)強(qiáng)度與距離的二次方成反比，磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離的四次方成反比。單純的電磁共振是不可能長(zhǎng)距離傳輸?shù)?。通常?米處，效率不超過1%。因此，只能在近距離內(nèi)使用，一般不超過10厘米。
電磁共振可以穿透非金屬，卻不能穿透金屬。利用這個(gè)特性，可以制造出即時(shí)充電或即時(shí)供電的電器，在移動(dòng)性、防水性和隔離性等方面有突出的表現(xiàn)，同樣可以應(yīng)用這個(gè)特性，來解決其自身的電磁干擾問題。選擇一個(gè)適當(dāng)供電頻率使系統(tǒng)產(chǎn)生共振，則電能發(fā)射端的電磁波頻段對(duì)正常的通信、廣播沒有干擾或干擾較小，對(duì)人體或其他生物不構(gòu)成傷害，符合安全指標(biāo)。
在幾個(gè)厘米以內(nèi)的近距離的電磁共振中，還存在著空振高壓?jiǎn)栴}：接收電路在負(fù)載時(shí)的電壓與空載時(shí)的電壓相差懸殊，往往是數(shù)倍甚至是十倍以上，致使接收電路在空載時(shí)，由于電壓的大幅度升高，將負(fù)載電路燒壞。是目前電磁共振的非接觸供電技術(shù)難以實(shí)用的一個(gè)重要因素。
非接觸供電技術(shù)在LED發(fā)光設(shè)備的應(yīng)用
現(xiàn)有的LED發(fā)光標(biāo)志牌、LED照明產(chǎn)品等，通常采用有線方式供電、充電。因而需要通過接口和導(dǎo)線進(jìn)行有線方式供電、充電，需要在發(fā)光標(biāo)志牌、照明設(shè)備上安裝接口及導(dǎo)線，導(dǎo)致設(shè)備整體防水、防漏氣性能低且不可靠。無法長(zhǎng)期使用、安裝、儲(chǔ)存在惡劣的環(huán)境中，如水中、礦井中或者連續(xù)潮濕的環(huán)境中。
本文探究非接觸供電技術(shù)應(yīng)用于LED發(fā)光設(shè)備可行性，把非接觸供電系統(tǒng)的電能接收端置入到LED發(fā)光設(shè)備內(nèi)。選擇適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)能進(jìn)行非接觸供電或充電的LED發(fā)光設(shè)備。該LED發(fā)光設(shè)備具有移動(dòng)性、高度防水性、高度隔離性，適用于水下作業(yè)、礦井作業(yè)、抗洪救災(zāi)等特殊場(chǎng)所的安全標(biāo)志牌與照明。
1．應(yīng)用實(shí)例
1.1 LED發(fā)光標(biāo)志牌
本文設(shè)計(jì)的非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌（如圖2所示），它由內(nèi)部非接觸供電電能接收單元、充電電池、LED、LED驅(qū)動(dòng)電路、系統(tǒng)控制電路、柔性電路板、外封裝透明膠套構(gòu)成。外部由非接觸供電電能發(fā)送單元及電源構(gòu)成。
(1)電能發(fā)送單元
VOX330MP05S和VOXRIOD是近距離下的非接觸供電芯片組，解決了長(zhǎng)期以來不能解決的空振高壓?jiǎn)栴}，使輸出電壓基本維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓范圍內(nèi)。
VOX330MP05S是一款專門針對(duì)市電電源的非接觸供電的大功率發(fā)射模塊芯片，可以將市電整流后直接給芯片供電，工作電壓范圍大，最低可低至IOOV，最高電壓至400V，具有高達(dá)1A的電流發(fā)射能力，典型工作電路（如圖3所示）。lc內(nèi)部建有振蕩、基準(zhǔn)電壓、脈寬調(diào)制、限幅、低壓?jiǎn)?dòng)、輸出推動(dòng)和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：VOx330MP05s自身功耗小，輸出電流大，發(fā)射效率高達(dá)70%以上：芯片內(nèi)設(shè)自動(dòng)限流電路，電路在空載時(shí)電流很小，而在大負(fù)載時(shí)的輸出能力可達(dá)空載時(shí)的十倍以上：VOX330MP05S外圍電路簡(jiǎn)單，主要元件只有一個(gè)電阻、一個(gè)電容和~個(gè)線圈，因此使用方便。配合相應(yīng)的接收模塊同時(shí)使用，就能實(shí)現(xiàn)非接觸供電。
(2)電能接收單元
VOXRIO是一款專門針對(duì)VOX系列的非接觸供電發(fā)射模塊設(shè)計(jì)的配套接收模塊芯片，可以為接收電路提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的中心電壓。VOXRIO內(nèi)部建有基準(zhǔn)電壓、限幅、低壓?jiǎn)?dòng)、輸出推動(dòng)和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：而且自身功耗小，輸出電流大，接收效率高達(dá)80%以上：芯片內(nèi)設(shè)自動(dòng)限壓電路，電路在空載時(shí)電流很小。VOXRIO外圍電路簡(jiǎn)單，主要元件只有一個(gè)電容、一個(gè)二極管和一個(gè)線圈，因此使用方便。
電能發(fā)送單元發(fā)射電磁波，內(nèi)部電能接收單元接收該電磁波并轉(zhuǎn)換為交流電后經(jīng)整流濾波成直流電對(duì)電池進(jìn)行充電。一個(gè)電能發(fā)送單元可以對(duì)多個(gè)內(nèi)部電能接收單元發(fā)射電磁波進(jìn)行充電。充電電池一般用鋰電池，但鋰電池穩(wěn)定性較差，在有易燃易爆氣體及物品的環(huán)境中采用鎳氫等電池。
(3) LED電路
一個(gè)LED與一個(gè)電阻串聯(lián)后組成一個(gè)基本單元，若干個(gè)基本單元之間可以采用串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的方式進(jìn)行連接：多個(gè)LED以陣列的形式安裝在一塊平面上組成LED點(diǎn)陣屏，點(diǎn)陣屏有各種顏色，分為單色、雙色、三色。把LED呈矩陣狀均勻布滿于柔性電路板上，可以排列組合成指標(biāo)或警示性的圖標(biāo)發(fā)光顯示。
LED控制電路采用微處理器控制電路，以遙控控制系統(tǒng)、觸摸控制系統(tǒng)、輕觸開關(guān)來控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的可以直接用微型按鈕開關(guān)控制電源。LED驅(qū)動(dòng)電路可采用分立元件驅(qū)動(dòng)電路、集成驅(qū)動(dòng)電路。
(4)封裝
外封裝透明膠套用于保護(hù)整個(gè)非接觸供電式LED發(fā)光標(biāo)志牌的電路，把整個(gè)非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌電路牢靠包封在外封裝透明膠套內(nèi)，無任何接口，因此本文所述的非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌具有高度可靠的防水、防漏氣性能。本標(biāo)志牌還可以根據(jù)用戶需要，制做成不同形狀，進(jìn)行單面、雙面、多面發(fā)光顯示。
1.2 LED礦燈
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，煤礦井下瓦斯爆炸事故有三分之一以上是礦燈故障引起的，這主要是由于礦燈所使用的白熾燈泡存在的缺陷所造成的。而LED礦燈解決了白熾燈泡的安全隱患，在煤礦上大量推廣使用。LED礦燈在節(jié)能、安全性、易用性等方面與采用白熾燈的礦燈相比都有較大改進(jìn)，但還存在著以下問題需要解決。
礦井下潮濕、多水、空氣混濁、灰塵大．LED礦燈采用了鎳氫電池或鋰電池為電源．LED發(fā)光二極管為光源，這些元件一但進(jìn)水、進(jìn)入灰塵后就易損壞，甚至報(bào)廢。閉鎖螺絲受潮后會(huì)生銹，難以卸掉，須將螺栓廢掉，浪費(fèi)材料費(fèi)和工時(shí)。充電接口經(jīng)常進(jìn)灰堵塞，尤其水泥進(jìn)到充電接口凝固后就很難去掉，影響LED礦燈充電，嚴(yán)重的就可能報(bào)廢。
本設(shè)計(jì)把電能接收端置入LED礦燈，用透明膠套把LED礦燈牢靠密封，采用非接觸供電技術(shù)，就可以解決上述問題。提高了LED礦燈的使用壽命、防爆性能、抗靜電性能，降低了LED礦燈的報(bào)廢率，減少了維修量，增加了實(shí)用性和安全可靠系數(shù)。
2.系統(tǒng)分析與構(gòu)成
對(duì)使用非接觸供電技術(shù)的LED發(fā)光設(shè)備的設(shè)計(jì)，要從三個(gè)角度考慮完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：一是從器件的選擇、電路設(shè)計(jì)上盡可能的提高系統(tǒng)的效率：二是嵌入非接觸式的RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)ID認(rèn)證機(jī)制，保證系統(tǒng)的安全：三是采用MCU(Micro Control Unit，微控制器)作核心的部分，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電路所需的振蕩頻率，同時(shí)也需要控制RFID組件與電能接收端進(jìn)行信息交互。使供電端與用電端可以用一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多和網(wǎng)絡(luò)分布方式供電。
系統(tǒng)由供電部分及工作部分組成（如圖4所示）。供電部分由MCU和供電單元組成，MCU通過RFID發(fā)射單元檢測(cè)負(fù)載位置的情況，當(dāng)負(fù)載存在時(shí)，開通供電單元，進(jìn)行供電。工作部分由MCU、與電能發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的RFID組件、LED單元、受電單元和充電電池組成，受電單元主要實(shí)現(xiàn)電能的接收，受電線圈接收電能，通過整流、濾波處理后向電池和LED單元供電。MCU的外圍電路包括復(fù)位電路、參考電壓電路、串口下載電路、電源與接地、按鍵、報(bào)警等。系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話界面，通過顯示模塊來實(shí)現(xiàn)。工作部分、供電部分、供電管理、按鍵、顯示等功能都由MCU進(jìn)行控制。
實(shí)現(xiàn)使用非接觸供電技術(shù)的LED發(fā)光設(shè)備的方案是上述的整合，即兩部分構(gòu)成，分別為接220V交流電的電能發(fā)送端和給LED發(fā)光設(shè)備電池充電的電能接收端。將待充電LED發(fā)光設(shè)備放到充電器上，打開設(shè)在電源端的充電開關(guān)，電能發(fā)送端發(fā)出驗(yàn)證信息，電能接收端收到驗(yàn)證信息后發(fā)出確認(rèn)信息，身份驗(yàn)證通過后，則控制驅(qū)動(dòng)電路開始工作，實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。
關(guān)鍵詞：架線電機(jī)車蓄電池電機(jī)車閥控鉛酸蓄電池長(zhǎng)距離運(yùn)輸
中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
前言
礦井水平大巷運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，它主要擔(dān)負(fù)著礦井生產(chǎn)所必需的材料、設(shè)備以及井下工作人員的運(yùn)輸，是礦井生產(chǎn)的“動(dòng)脈”與“咽喉”。在我國(guó)水平大巷長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕绞绞怯蓹C(jī)車牽引一組礦車在軌道上往返周期性地運(yùn)送物料及人員。傳統(tǒng)的大巷輔助運(yùn)輸為架線電機(jī)車牽引礦車或人行車運(yùn)送物料和人員。架線電機(jī)車原理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并且運(yùn)輸能力較大，運(yùn)行速度較高，用電效率高，整體的運(yùn)輸成本較低，在我國(guó)煤礦井下應(yīng)用最為廣泛。但是，架線電機(jī)車需安裝整流和架線設(shè)施，設(shè)備設(shè)施及架線的投入及維修費(fèi)用較大；并且集電弓與架線之間容易產(chǎn)生火花，軌道回流存在雜散電流危害，人員在架線下行走或施工存在重大的安全隱患。為消除架線電機(jī)車運(yùn)輸方式存在的各類安全隱患，新礦集團(tuán)協(xié)莊煤礦先后取消了井下架線電機(jī)車及供電網(wǎng)路及設(shè)備，投入使用蓄電池式電機(jī)車，徹底消除了觸電安全隱患及雜散電流的危害，并減少了架空線及架空線日常維修費(fèi)用。
1、協(xié)莊煤礦大巷運(yùn)輸簡(jiǎn)介
協(xié)莊煤礦是年產(chǎn)200余萬噸的國(guó)有大型煤礦企業(yè)，該礦井下有三條水平大巷分別為：-300水平大巷2500米、-550水平大巷2500米和-850水平大巷2800米；三條大巷分別擔(dān)負(fù)著本水平所有物料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸任務(wù)。隨著礦井機(jī)械化水平的不斷提高，礦井開采水平的不斷提升，原有的架線電機(jī)車不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需要，為此該礦投入使用了蓄電池機(jī)車代替架線電機(jī)車，將三個(gè)水平大巷建設(shè)成為快速、靈活、高效的運(yùn)輸通道，提高了礦井的生產(chǎn)效率。
2、蓄電池電機(jī)車簡(jiǎn)介
該礦使用的蓄電池電機(jī)車機(jī)車車體采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼厚板焊接。整體性好、強(qiáng)度高、不易變形。車架箱體的兩端固定著緩沖連接器，在車架箱體內(nèi)部有二個(gè)中間隔板，用以布置司機(jī)室、電機(jī)室和電器室。采用DXT―140（A）型防爆特殊型電源裝置供電，電源輸出額定電壓為140V，額定容量為440Ah；電流通過隔爆插銷連接器供給隔爆變頻調(diào)速器，經(jīng)變頻調(diào)速器主回路逆變成三相交流輸出。DTC隔爆變頻調(diào)速器一拖二，拖動(dòng)二個(gè)隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)。DC140V逆變成AC100V供給兩個(gè)AC100V15kW的隔爆型三相異步牽引電動(dòng)機(jī)。機(jī)車的二條輪軸均為主動(dòng)輪軸，控制方式為變頻調(diào)速。配套生產(chǎn)的KBPT-44/192Z隔爆型變頻調(diào)速器在機(jī)車上實(shí)現(xiàn)交流牽引。變頻調(diào)速器為逆變、變頻、司控一體化，采用DTC零轉(zhuǎn)速滿轉(zhuǎn)矩的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。進(jìn)口的全套控制電路可以滿足機(jī)車低速啟動(dòng)時(shí)的最大牽引力。機(jī)車的牽引電動(dòng)機(jī)參數(shù)以及最大速度限制由鍵盤輸入、設(shè)定。雙司機(jī)室機(jī)車增加一個(gè)司控器。兩個(gè)司控器各增加一個(gè)干簧管做電氣閉鎖接點(diǎn)，復(fù)位按鈕并接。機(jī)車照明前后各一個(gè)隔爆型子母燈，子母燈由變頻調(diào)速器供給DC24V電，通過一個(gè)隔爆主令開關(guān)控制轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)車行進(jìn)方向照明，后邊紅尾燈亮警示。雙司機(jī)室機(jī)車副司機(jī)室增加一個(gè)主令開關(guān)，兩個(gè)主令開關(guān)并接。機(jī)車警示音響為一個(gè)DC24V澆封兼本安電笛，用一個(gè)隔爆按鈕控制。雙司機(jī)室機(jī)車副司機(jī)室增加一個(gè)隔爆按鈕與主司機(jī)室隔爆按鈕并接。
3、閥控鉛酸蓄電池的應(yīng)用
由于是長(zhǎng)距離的大巷運(yùn)輸，原使用的鉛酸蓄電池不同程度的出現(xiàn)了電池容量下降，消耗電解液和蒸餾水量大，壽命短的缺點(diǎn)，給大巷電瓶車運(yùn)行帶來了很多不便，并且，隨著鉛酸蓄電池的日益老化，無形間增加了兩水平充電工作量，并制約電瓶車運(yùn)輸能力。為解決此類問題，該礦投入了閥控式蓄電池，改善了原有鉛酸蓄電池的一些弊端，取得了良好的效果。原有鉛酸蓄電池充放電時(shí),兩極活性物質(zhì)隨著體積的變化而反復(fù)膨脹與收縮。兩極活性物質(zhì)中，陰極板之海綿狀鉛的結(jié)合力較強(qiáng)，而陽極板之過氧化鉛的結(jié)合力弱，因而在充放電之際，會(huì)徐徐脫落，此即為鉛蓄電池壽命受到限制的原因。老式鉛酸蓄電池特點(diǎn)：充電末期水會(huì)分解為氫，氧氣體析出，需經(jīng)常加酸、加水，維護(hù)工作繁重；氣體溢出時(shí)攜帶酸霧，腐蝕周圍設(shè)備，并污染環(huán)境，危害充電工的身體健康。閥控鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)原理是把所需份量的電解液注入極板和隔板中，沒有游離的電解液，通過負(fù)極板潮濕來提高吸收氧的能力，為防止電解液減少把蓄電池密封，故閥控式鉛酸蓄電池又稱“貧液電池”。閥控式蓄電池特點(diǎn)：電池為密封結(jié)構(gòu)，不會(huì)漏酸，也不會(huì)排酸霧，電池蓋子上設(shè)有單向排氣閥(也叫安全閥)，該閥的作用是當(dāng)電池內(nèi)部氣體量超過一定值(通常用氣壓值表示)，即當(dāng)電池內(nèi)部氣壓升高到一定值時(shí)，排氣閥自動(dòng)打開，排出氣體，然后自動(dòng)關(guān)閥，防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部。使用期間不用加酸加水維護(hù)。
4、蓄電池電機(jī)車使用后減少架線及供電設(shè)備費(fèi)用計(jì)算
4.1敷設(shè)架線所需材料費(fèi)用
協(xié)莊煤礦三水平大巷共敷設(shè)架線共7800米（其中單軌6000米，雙軌1800米）。架空線每5米為一處吊掛點(diǎn)，共6000米/5米/個(gè)+（1800米/5米/個(gè)）×2=1920個(gè)吊掛點(diǎn)，1920個(gè)吊掛點(diǎn)需材料為：雙線卡1920個(gè)、吊線器1920個(gè)、絕緣子3840個(gè)、花籃螺絲1920個(gè)、橫拉線9600米。相關(guān)材料參數(shù)（架線重量：0.89公斤/米；架線單價(jià)： 81.12元/公斤；雙線卡：4.1元/個(gè)；吊線器：13元/個(gè)；絕緣子6元/個(gè)；花籃螺絲13.09元/個(gè)；橫拉線3.6元/米）相關(guān)材料參數(shù)（架線重量：0.89公斤/米；架線單價(jià)： 81.12元/公斤；雙線卡：4.1元/個(gè)；吊線器：13元/個(gè)；絕緣子6元/個(gè)；花籃螺絲13.09元/個(gè)；橫拉線3.6元/米）
4.1.1牽引網(wǎng)路系統(tǒng)費(fèi)用（單軌6000米，雙軌1800米）
架空線費(fèi)用為0.89公斤/米×（6000米+1800×2米）×81.12元/公斤＝69.3萬元。
其他配件費(fèi)用：
1920×4.1+1920×13+3840×6+1920×13.09+9600×3.6=11.52萬元
牽引網(wǎng)路系統(tǒng)費(fèi)用：69.3萬元+11.52萬元=80.82萬元
4.1.2架線每年日常維修費(fèi)用為8.64萬元。
4.1.3硅整流柜、變壓器、供電線路等費(fèi)用約76.8萬元。
減少架線及供電設(shè)備費(fèi)用：69.3＋11.52＋8.64+76.8＝166.26萬元
結(jié)束語
協(xié)莊煤礦投入蓄電池電機(jī)車后徹底消除架線觸電隱患及雜散電流的危害，減少了架線及供電設(shè)備的投入及更換費(fèi)用。蓄電池電機(jī)車無失控之弊病，運(yùn)行平穩(wěn)、易于操作；調(diào)速范圍為精密無級(jí)調(diào)速，最低頻率可調(diào)到0.1HZ，最低輪對(duì)轉(zhuǎn)速可調(diào)至1r/min；可任意設(shè)定車速，車速設(shè)定后即使在下坡行駛時(shí)也不會(huì)超過所設(shè)定的車速。機(jī)車具有再生制動(dòng)功能，當(dāng)機(jī)車運(yùn)行速度大于手柄設(shè)定速度時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)即發(fā)電并對(duì)蓄電池組充電，大大的延長(zhǎng)了蓄電池的放電時(shí)間。調(diào)速手柄可以使機(jī)車速度在設(shè)定速度范圍內(nèi)任意操控。當(dāng)機(jī)車由高速調(diào)至低速運(yùn)行時(shí)，盡管機(jī)車有速度慣性，但機(jī)車仍按調(diào)定的速度運(yùn)行，此時(shí)起到了制動(dòng)減速的作用。并且蓄電池電機(jī)車機(jī)動(dòng)性強(qiáng)不受采區(qū)限制，可實(shí)現(xiàn)快速、靈活、高效運(yùn)輸。
