李強(qiáng) 董輝淵 吳彥舍 趙艷鋒

摘要：電能是礦井生產(chǎn)的主要能源，礦井井下處處用電。因此，礦井供電安全管理是整個(gè)礦井安全管理的重要組成部分。加強(qiáng)和完善供電安全管理是做好礦井安全工作的保障之一。

關(guān)鍵詞：礦井；供電系統(tǒng)；失壓；電壓波動(dòng)

隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)及各種電子設(shè)備日益普及，礦井對(duì)供電電壓的質(zhì)量要求愈來(lái)愈高。但是，由于供電系統(tǒng)中大量沖擊性負(fù)荷、間歇性負(fù)荷的存在以及各種短路故障的發(fā)生，常常導(dǎo)致系統(tǒng)電壓短時(shí)、快速地變化，即電壓波動(dòng)。電壓波動(dòng)常給生產(chǎn)、科研和日常生活增添不少麻煩，有時(shí)會(huì)損壞設(shè)備，造成事故。因此，必須對(duì)其影響給以分析，采取必要的抑制措施。

一、礦井供電的基本要求

（一）供電的可靠性

供電的可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。對(duì)于煤礦，供電一旦中斷，不僅影響生產(chǎn)，而且可能使設(shè)備損壞，甚至發(fā)生人員傷亡事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整個(gè)礦井的毀壞。為了保證煤礦供電的安全性和穩(wěn)定性，所有的礦井都務(wù)必要使用兩回路電源線(xiàn)路，這樣才能夠保證在其中一回路出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致斷電的情況下另一回路能夠承擔(dān)起礦井的所有負(fù)荷。

（二）供電的安全性

安全性是指在生產(chǎn)過(guò)程中，不發(fā)生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸，火災(zāi)等重大事故。電能的特點(diǎn)就在于，要是在使用的過(guò)程中出現(xiàn)故障的話(huà)常常會(huì)引起人身觸電和電火災(zāi)等安全事故。

（三）供電的經(jīng)濟(jì)性

盡可能的使供電系統(tǒng)不要過(guò)于復(fù)雜、操作方法簡(jiǎn)單可行、降低基本建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)經(jīng)費(fèi)。

二、電壓波動(dòng)的范圍

根據(jù)《供用電規(guī)則》規(guī)定，受電端的電壓波動(dòng)幅度不應(yīng)超過(guò)35KV及以下供電和對(duì)電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶(hù)為額定電壓的±5%；10KV及以下高壓供電和低電力用戶(hù)為額定電壓的±7%；低壓照明用戶(hù)為額定電壓的+5%— -10%。

三、電壓波動(dòng)對(duì)電氣設(shè)備的影響

各種電氣設(shè)備都設(shè)計(jì)在額定電壓下工作。只有電網(wǎng)內(nèi)各級(jí)電壓符合標(biāo)準(zhǔn)，才能使用電設(shè)備處于最佳工況運(yùn)行。當(dāng)用戶(hù)端電壓波動(dòng)超過(guò)允許值時(shí)，則用電設(shè)備的性能、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等都將受到不同程度的影響，發(fā)、供、用電設(shè)備的出力降低，供電線(xiàn)路損耗增加，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，另外還將影響通信、廣播電視質(zhì)量等。

失壓保護(hù)的好處是，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如不重新按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)自行轉(zhuǎn)動(dòng)（因自鎖觸頭也是斷開(kāi)的），避免了發(fā)生事故。如果不是采用繼電接觸控制，而是直接用閘刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，由于在停電時(shí)往往忽視拉開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)自行啟動(dòng)，會(huì)發(fā)事故。欠壓保護(hù)的好處是，可以保證異步電動(dòng)機(jī)不在電壓過(guò)低的情況下運(yùn)行。電工儀表的"失壓"工況在三相（或單相）供電系統(tǒng)中，某相負(fù)荷電流大于電能表的啟動(dòng)電流，但電壓線(xiàn)路的電壓低于電能表正常工作電壓的78%時(shí)，且持續(xù)時(shí)間大于1分鐘，此種工況稱(chēng)為失壓。

四、電壓波動(dòng)的原因

（一）產(chǎn)電入網(wǎng)及輸電損耗

供電系統(tǒng)作為公共電網(wǎng)，上面連接了成千上萬(wàn)各式各樣的負(fù)載，其中一些較大的感性、容性、開(kāi)關(guān)電源等負(fù)載不僅從電網(wǎng)中獲得電能，還會(huì)反過(guò)來(lái)對(duì)電網(wǎng)本身造成影響，惡化電網(wǎng)或局部電網(wǎng)的供電品質(zhì)，造成市電電壓波動(dòng)。此外，我國(guó)電力發(fā)展迅速，用電量在急劇上漲，從而導(dǎo)致了電力日趨緊張、加上天災(zāi)人為和輸電過(guò)程中的電能損耗等原因，常常造成末端用戶(hù)電壓的過(guò)低，而線(xiàn)頭用戶(hù)則經(jīng)常電壓偏高。這就使得用電設(shè)備大都無(wú)法處在額定電壓下工作。

（二）電涌的產(chǎn)生

電涌指的是輸出電壓有效值高于額定值110%，而且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。電涌的產(chǎn)生有兩類(lèi)：外部電涌和內(nèi)部電涌。外部電涌最主要來(lái)源于雷電，另一個(gè)來(lái)源是由于電網(wǎng)上連接的大型電氣設(shè)備、各種大型轉(zhuǎn)換負(fù)載等常常需要關(guān)機(jī)或開(kāi)機(jī)操作，這就使得電網(wǎng)因突然卸載或加載而產(chǎn)生高壓涌流。內(nèi)部電涌往往產(chǎn)生于低壓電源線(xiàn)上電氣設(shè)備。如：冰箱、空調(diào)、電梯、電焊機(jī)、空氣壓縮機(jī)和其它感應(yīng)性負(fù)荷。

（三）高壓尖脈沖

高壓尖脈沖指的是電壓峰值達(dá)到6000v，持續(xù)時(shí)間從萬(wàn)分之一秒至二分之一周期（10ms）的電壓。高壓尖脈沖主要是由于雷擊、電弧放電、靜態(tài)放電或大型電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)操作而產(chǎn)生的。這種脈沖電壓具有突變性和不聯(lián)續(xù)性，一旦產(chǎn)生將對(duì)用電設(shè)備造成極大的損壞，是用電設(shè)備潛在的殺手之一。

（四）暫態(tài)過(guò)電壓

暫態(tài)過(guò)電壓指的是峰值電壓高達(dá)20000V，但持續(xù)時(shí)間界于百萬(wàn)分之一秒至萬(wàn)分之一秒的脈沖電壓。暫態(tài)過(guò)電壓是由于斷路器操作或發(fā)生短路故障，使電力系統(tǒng)經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程以后重新達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過(guò)電壓，又稱(chēng)工頻電壓升高。所有的用電設(shè)備都在公共電網(wǎng)這個(gè)大家庭下，在工頻電源作用下，由于遠(yuǎn)距離空載線(xiàn)路電容效應(yīng)的積累，使沿線(xiàn)電壓分布不等，末端電壓最高，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備瞬間過(guò)電壓。暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備造成的破壞不下于高壓尖脈沖。

（五）電壓下陷

電壓下陷指的是市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。電壓下陷是最常見(jiàn)的電力問(wèn)題，它占了電力問(wèn)題的87%。往往大型設(shè)備開(kāi)機(jī)，大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，或大型電力變壓器接入都可能造成這種問(wèn)題。電壓下陷對(duì)電壓質(zhì)量要求高的高新科技和精密設(shè)備影響非常嚴(yán)重。特別是對(duì)計(jì)算機(jī)的影響，輕則使keyboard等接口設(shè)備暫停作業(yè)，重則使數(shù)據(jù)流失、檔案毀壞；電壓的下陷同時(shí)也會(huì)使計(jì)算機(jī)內(nèi)的組件毀壞，減短計(jì)算機(jī)的使用壽命。

（六）電線(xiàn)噪聲

電線(xiàn)噪聲系指射頻干擾和電磁干擾以及其它各種高頻干擾。馬達(dá)的運(yùn)行、繼電器的動(dòng)作、馬達(dá)控制器的工作、廣播發(fā)射、微波輻射、以及電氣風(fēng)暴等，都會(huì)引起線(xiàn)噪聲干擾。嚴(yán)重的電線(xiàn)噪聲將嚴(yán)重干擾供電電源的波形，使電壓波形失真，影響設(shè)備的正常使用，特別是精密儀器的使用。

（七）頻率偏移

頻率偏移是指市電頻率的變化超過(guò)3Hz以上。頻率偏移主要由于應(yīng)急發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行，或由頻率不穩(wěn)定的電源供電所致。

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而能夠在微機(jī)屏幕上自動(dòng)顯示電壓波動(dòng)信息、波動(dòng)幅值及頻率、顯示電壓波動(dòng)地點(diǎn)、顯示抑制措施等。雖然波動(dòng)信息的輸入、抑制措施、指令的輸入由運(yùn)行人員操作，但自動(dòng)過(guò)程無(wú)疑是非常準(zhǔn)確迅速的，相信以上新技術(shù)的推廣應(yīng)用一定會(huì)給煤礦企業(yè)較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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