探析矿井供电中真正的失压与电压波动引起的失压

李强 董辉渊 吴彦舍 赵艳锋

摘要：电能是矿井生产的主要能源，矿井井下处处用电。因此，矿井供电安全管理是整个矿井安全管理的重要组成部分。加强和完善供电安全管理是做好矿井安全工作的保障之一。

关键词：矿井；供电系统；失压；电压波动

随着现代科技迅猛发展，电子计算机及各种电子设备日益普及，矿井对供电电压的质量要求愈来愈高。但是，由于供电系统中大量冲击性负荷、间歇性负荷的存在以及各种短路故障的发生，常常导致系统电压短时、快速地变化，即电压波动。电压波动常给生产、科研和日常生活增添不少麻烦，有时会损坏设备，造成事故。因此，必须对其影响给以分析，采取必要的抑制措施。

一、矿井供电的基本要求

（一）供电的可靠性

供电的可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。对于煤矿，供电一旦中断，不仅影响生产，而且可能使设备损坏，甚至发生人员伤亡事故，严重时会造成整个矿井的毁坏。为了保证煤矿供电的安全性和稳定性，所有的矿井都务必要使用两回路电源线路，这样才能够保证在其中一回路出现问题导致断电的情况下另一回路能够承担起矿井的所有负荷。

（二）供电的安全性

安全性是指在生产过程中，不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸，火灾等重大事故。电能的特点就在于，要是在使用的过程中出现故障的话常常会引起人身触电和电火灾等安全事故。

（三）供电的经济性

尽可能的使供电系统不要过于复杂、操作方法简单可行、降低基本建设成本和运行维护经费。

二、电压波动的范围

根据《供用电规则》规定，受电端的电压波动幅度不应超过35KV及以下供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的±5%；10KV及以下高压供电和低电力用户为额定电压的±7%；低压照明用户为额定电压的+5%— -10%。

三、电压波动对电气设备的影响

各种电气设备都设计在额定电压下工作。只有電网内各级电压符合标准，才能使用电设备处于最佳工况运行。当用户端电压波动超过允许值时，则用电设备的性能、生产效率、产品质量等都将受到不同程度的影响，发、供、用电设备的出力降低，供电线路损耗增加，电动机启动困难，另外还将影响通信、广播电视质量等。

失压保护的好处是，当电源电压恢复时，如不重新按下启动按钮，电动机就不会自行转动（因自锁触头也是断开的），避免了发生事故。如果不是采用继电接触控制，而是直接用闸刀开关进行控制，由于在停电时往往忽视拉开电源开关，电源电压恢复时，电动机就会自行启动，会发事故。欠压保护的好处是，可以保证异步电动机不在电压过低的情况下运行。电工仪表的"失压"工况在三相（或单相）供电系统中，某相负荷电流大于电能表的启动电流，但电压线路的电压低于电能表正常工作电压的78%时，且持续时间大于1分钟，此种工况称为失压。

四、电压波动的原因

（一）产电入网及输电损耗

供电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各式各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波动。此外，我国电力发展迅速，用电量在急剧上涨，从而导致了电力日趋紧张、加上天灾人为和输电过程中的电能损耗等原因，常常造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高。这就使得用电设备大都无法处在额定电压下工作。

（二）电涌的产生

电涌指的是输出电压有效值高于额定值110%，而且持续时间达一个或数个周期。电涌的产生有两类：外部电涌和内部电涌。外部电涌最主要来源于雷电，另一个来源是由于电网上连接的大型电气设备、各种大型转换负载等常常需要关机或开机操作，这就使得电网因突然卸载或加载而产生高压涌流。内部电涌往往产生于低压电源线上电气设备。如：冰箱、空调、电梯、电焊机、空气压缩机和其它感应性负荷。

（三）高压尖脉冲

高压尖脉冲指的是电压峰值达到6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10ms）的电压。高压尖脉冲主要是由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生的。这种脉冲电压具有突变性和不联续性，一旦产生将对用电设备造成极大的损坏，是用电设备潜在的杀手之一。

（四）暂态过电压

暂态过电压指的是峰值电压高达20000V，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。所有的用电设备都在公共电网这个大家庭下，在工频电源作用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高，从而导致电气设备瞬间过电压。暂态过电压对电气设备造成的破坏不下于高压尖脉冲。

（五）电压下陷

电压下陷指的是市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态，并且持续时间达到一个或数个周期。电压下陷是最常见的电力问题，它占了电力问题的87%。往往大型设备开机，大型电动机启动，或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。电压下陷对电压质量要求高的高新科技和精密设备影响非常严重。特别是对计算机的影响，轻则使keyboard等接口设备暂停作业，重则使数据流失、档案毁坏；电压的下陷同时也会使计算机内的组件毁坏，减短计算机的使用寿命。

（六）电线噪声

电线噪声系指射频干扰和电磁干扰以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。严重的电线噪声将严重干扰供电电源的波形，使电压波形失真，影响设备的正常使用，特别是精密仪器的使用。

（七）频率偏移

频率偏移是指市电频率的变化超过3Hz以上。频率偏移主要由于应急发电机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。

综上所述，随着计算机技术、控制技术、网络技术的应用与发展，利用计算机实现对供电系统的实时监测，从而能够在微机屏幕上自动显示电压波动信息、波动幅值及频率、显示电压波动地点、显示抑制措施等。虽然波动信息的输入、抑制措施、指令的输入由运行人员操作，但自动过程无疑是非常准确迅速的，相信以上新技术的推广应用一定会给煤矿企业较好的经济效益。

参考文献：

[1]袁仁彪.风电引起的电压波动和闪变研究[J].机电信息，2015，24：148-149

[2]胡恩才.试论煤矿井下电气设备的安全事故与预防措施[J].山西：矿山天地，2016