井下高压供电技术及失压保护技术分析研究

2020-12-09所爱军

中国金属通报 2020年20期

所爱军

（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东招远 265400）

井下供电安全与矿产资源开采工作以及工作人员的生命健康安全至关重要，因此必须要提高重视加强技术创新，近些年来随着科学技术不断发展，相关的电子器件也不断提升质量，为井下供电系统的稳定发展提供着有力的帮助。再判断矿井供电质量好坏时一般从几点因素出发，包括电流纹波、电压纹波等等。其中电流纹波指的是井下供电系统中电流的波动，电压纹波指的是井下供电系统中电压的波动。当前不少矿井的井下供电设备都采用高压供电，通过水泵、提升机等等帮助工作进行，如果电压出现波动现象，轻则导致断电重则导致用电设备损坏，也严重威胁着工作人员的生命健康安全[1]。

1 井下供电系统常见的失压保护原因

我国地大物博、幅员辽阔，拥有非常丰富的矿产资源，在多年的矿产资源开采工作进行过程中，井下高压供电系统出现的问题此起彼伏，在进行对比总结之后可以得出，在进行井下作业时都会遇到供电系统的施压现象，这种情况对供电系统的安全运行以及井下开采作业都造成了不良影响，严重情况下还会导致严重的安全事故，对工作人员的生命健康安全造成了巨大的威胁。想要更好地保证井下开采作业的安全以及科学，相关矿产企业必须要注重排水设施建设，提升装置，尤其是要保证供电系统的稳定性。以煤矿井下开采作业来分析，供电系统经常出现失压现象，对供电系统造成了不良影响，也影响了矿产资源的开采进度。造成煤矿井下供电系统失压的原因多种多样，当前的矿产资源开采工作需要大量的机电设备，大型设备在运行过程中需要较大的电流，多台机器同时运转，将会对井下环境以及整个矿产企业带来巨大的电降压。

随着社会的发展和科学的进步，不少矿产开采企业都开始在大规律机电设备上安装系统，采用软启动的方式不断降低大功率电器使用对企业电网造成的损失。随着经验的不断总结，当前我国的矿产资源开采技术也不断加深，矿产资源开采工作的机械化程度也逐渐变高，生产设备不断增加。除了大功率大型机电之外，雨雪雷电天气也会对电压造成一定的影响[2,3]。

2 高压供电中电压以及高压供电电流检测

在井下供电系统出现失压的原因中大致有以下几种较为常见。首先就是大功率设备功率因素较低从而导致的供电失压，其次是由于地理环境恶劣所导致的线路老化造成的供电失压现象，然后有自然天气所导致的供电施压。为了更好保证井下开采作业，保证供电系统的科学性与稳定性，必须要及时检测供电系统的电压值，保证供电系统的平稳运行。电流与电压在闭合路回路中相辅相成、如影随形，在特定的电压情况下，电流经常随着负载波动而出现变化，因此在矿井供电系统管理维修过程中，首先要科学检测电压的波动，电流的大小也不容忽视，工作人员必须要提高警惕积极防控。只有各个环节共同平稳，才能够确定稳定长久的供电系统。随着社会发展和科学技术进步，当前可以用隔离IC 芯片对电压进行隔离检测，也可以通过电流传感器来进行电流检测方法多种多样，工作人员要根据具体情况具体选择。

2.1 电压检测

不少矿产资源开采作业由于面临复杂多样的工作环境，因此在工作过程中经常采用高压电的额定工作电压，对机械设备造成了严重的负荷，对于特殊的机械设备还必须要不断升高电压，以此来保证供电系统的运行。矿产开采井下想要平稳运行，必须要保证电压平稳性、保障供电系统，因此应当着重注意系统电压的检测以及保护。

2.2 电流检测

当前较为常用的电流检测器件有两种，一种是采用霍尔效应的现代电流传感器，另一种是串联采样电阻检测，这两种方法各有千秋，都具有自身的特色，如果在工作过程中使用采样电阻，优势是价格相对较低，不必投入过大的人力、物力、财力，能够降低企业的经济投入，同时操作简单，缺点是进行电路实现较为复杂，虽然不必要投入经费，然而过多的比较器安装较为复杂，同时一旦出现电流较大的设备使用，非常容易出现发热现象。与这一器件相比，另一个电流传感器便具有一定的隔离性以及检测性，可以直接通过低压供电进行电流检测，使用电路非常简单，由于自身具有较强的隔离性以及检测性，因此能够保证工作人员的生命安全，然而缺点是投入经济较多，价格较高。在矿井变频设备中经常用到电流传感器，能够保证供电系统的平稳性和科学性，霍尔效应的电流传感器不仅能够对电量大小进行直接检测，也具有较好的交流信号，因此在变频设备中应用较为广泛深受人们喜爱，一旦供电系统发生短路现象，工作人员并能够收到相关的信息和信号，直接对系统进行补救，这样能够缩短供电系统维修的时间。

3 高压供电施压保护

由于矿产资源井下开采工作需要面临复杂多样的环境以及地质条件，造成高压供电施压的原因也有许多，针对不同的情况要具体分析，采取不一样的措施，本文就关于日常工作过程中常见的高压供电失压情况进行了一定的分析和建议。

在矿产资源井下开采工作进行过程时，由于供电系统安装时间较早或多或少会出现线路老化的问题，这些线路经常出现传输电压变大的情况。此外由于工作经验不足，因此部分线路安装会出现接触不良情况，必须要安排工作人员定时定期检查和维护，这样才能够对井下供电系统进行清查，避免安全事故的出现。

矿产资源开采过程中进行井下作业，如果电路负荷过多也会出现一定的失压现象，这种情况在众多现象中较为严重，因此必须要对供电系统提前保护和预防，在选择保护期间上可以选择大功率保险丝或者空气开关，一旦出现短路现象，必须要及时断开线路，否则井下将会发生严重的火灾事故。此外在井下工作过程中，由于开采量大，开采面积较广，因此经常使用大型机电设备，设备的不断增多，也会对井下供电系统造成一定的影响，大功率电气设备的使用将会直接造成失压现象。因此在设置现代化井下高压供电系统的时候，必须要避免电压下降现象的出现，可以通过设置软启动的方式来控制电路系统，在工作过程中尽量避免启动数量较多的大型机电设备。此外必须要时刻关注线路运行，避免出现跳闸现象，可以通过延时检测，经过0.5 秒的间隔对线路进行定期检测，收集科学数据。这种检测方式必须要配合科学的正常电流，一旦出现电流较小之后的电压跌落，便可认定为大功率设备对供电系统造成了影响，必须要适当调节使用时间以及使用频率。

此外，无功功率反馈所造成的电压波动也经常出现，许多矿产企业大型设备往往存在着工龄数较低的现象，这样无功功率返还到电网中，直接对电网造成一定的冲击，这样的情况存在着较多的危险因素，会直接造成变压器的损坏，因此必须要不断改变设置方式，提高功率因数，尽可能地保证线路电压与电流同频同相。供电系统的负载端不能有较大负荷，因此一旦出过过载现象，也会造成严重的失压现象。一旦线路负载端负荷较大，将会直接出现拉低电压的情况，不仅影响井下工作环境也会影响线路安全，如果在工作过程中发现电流过大而造成的失压现象，必须要对线路进行检查，关掉负载过多的线路。其他自然天气所带来的是压现象也不能避免，因此在进行高压供电系统设计时，一定要充分考虑自然因素，提前做好相关的措施预防[4]。