曹振華

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)院， 山西 介休 032000）

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

1.1 微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)裝置的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)裝置在煤礦機(jī)械電氣設(shè)備中得到了廣泛采用。微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)裝置主要利用數(shù)字算法保護(hù)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，且便于維護(hù)，接線簡單。但應(yīng)用期間需要測(cè)試微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)裝置的采樣精度與算法功能，且一般通過現(xiàn)場(chǎng)的差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)完成。在微機(jī)型保護(hù)裝置運(yùn)行過程中，煤礦機(jī)械設(shè)備的變壓器主要采用11點(diǎn)接線方式，且變壓器差動(dòng)保護(hù)最常采用Y/Y接線方式。

但此種接線方式會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入微機(jī)保護(hù)裝置兩側(cè)電流相位差為30°，為了消除相位差，實(shí)現(xiàn)相位校正工作，必須采用差動(dòng)實(shí)驗(yàn)將定值整定在內(nèi)部軟件。一是采用單相實(shí)驗(yàn)方法，差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線如圖1所示。根據(jù)圖1可以看出，在制作A相比例制動(dòng)曲線時(shí)，應(yīng)在Δ側(cè)加入A、C兩相電流，且其相位差為180°，之后在Y側(cè)加入A相電流，確保相位與Δ側(cè)相差180°即可。這樣便可以完成差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)的接線工作。二是采用三相實(shí)驗(yàn)方法，在條件允許時(shí)可以進(jìn)行三相實(shí)驗(yàn)，此時(shí)Δ側(cè)輸入電流相位與Y側(cè)輸入電流相位差不是180°，如表1所示[1]。

通過表1可知，單相實(shí)驗(yàn)與三相實(shí)驗(yàn)均在機(jī)電設(shè)備差動(dòng)保護(hù)過程中得到了廣泛使用，且效果良好。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，這兩種方法具備可靠性，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣設(shè)備的差動(dòng)保護(hù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

一方面是供電系統(tǒng)，煤礦供電系統(tǒng)主要包括綜合保護(hù)器、地面集控中心、監(jiān)控分站以及傳輸通道等四個(gè)部分。其中綜合保護(hù)器主要測(cè)控、保護(hù)供電線路與高壓配電裝置，且主要測(cè)量電流、電壓、功率以及有功等因素。遙信主要判斷斷路器與各種保護(hù)信號(hào)的位置；遙控可以遠(yuǎn)程控制分合閘，并修改定值；遙脈主要通過電度表之間的通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表。作為供電管理系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，監(jiān)控分站具備連接作用，可以集成并轉(zhuǎn)換現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息，為設(shè)備提供相關(guān)自動(dòng)控制數(shù)據(jù)。通過監(jiān)控分站可以實(shí)現(xiàn)綜合保護(hù)器與地面分站的數(shù)據(jù)控制，且傳統(tǒng)通道主要連接各監(jiān)控中心與變配電所，從而可全面反映系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)上提高了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性。同時(shí)，地面集控中心具備實(shí)施監(jiān)測(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表與數(shù)據(jù)分析。

圖1 差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線圖

表1 單相與三相實(shí)驗(yàn)電流相位對(duì)比表

另一方面是改良采煤機(jī)械，采用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以有效改良機(jī)械設(shè)備。比如采煤機(jī)由中厚煤層型發(fā)展至大功率、薄煤層以及高效率的滾筒型；由無鏈液壓牽引、有鏈牽引發(fā)展至變頻調(diào)速以及電磁滑差的無鏈電牽引方式。液壓支架高度由薄煤層與中煤層發(fā)展至厚煤層，支架由掩護(hù)式發(fā)展至兩柱式高位放頂煤、兩柱掩護(hù)地位放頂煤等形式。這些煤礦技術(shù)的發(fā)展均離不開電氣自動(dòng)化技術(shù)，其中應(yīng)用最為廣泛的為液壓支架電液控制系統(tǒng)，且其屬于提高煤礦綜采工作面效率的關(guān)鍵技術(shù)，具體如圖2所示。

圖2 液壓支架電液控制系統(tǒng)

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦設(shè)備中的應(yīng)用案例

煤礦設(shè)備運(yùn)行的主要?jiǎng)恿Ρ闶枪╇娤到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化便可以確保機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化，下面針對(duì)一般規(guī)模煤礦，具體分析變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[2]。

2.1 35 kV變電所基本情況

5 kV線路雙回、6 kV出線X回、6 kV PT2回、35 kVPT2回以及2臺(tái)主變壓器均屬于變電所基本設(shè)備，其保護(hù)與監(jiān)控的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)如圖3所示。

為了滿足煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需求，35 kV線路以及主變壓器采用集中組屏方式，并將后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)安裝至主控制室內(nèi)。同時(shí)為每個(gè)開關(guān)柜裝配6 kV保護(hù)裝置，以便及時(shí)將信息傳遞至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)[3]。

2.2 變壓器保護(hù)設(shè)備

為了滿足變壓器相間短路以及匝間短路等故障的安全應(yīng)急需求，應(yīng)為其安裝差動(dòng)保護(hù)裝置MTPR-110SD以及綜合測(cè)控裝置MMCU-10和H，以對(duì)過負(fù)荷、過流等危險(xiǎn)狀況起到保護(hù)作用。同時(shí)還應(yīng)對(duì)35 kV線路安裝MLPR-10H2微機(jī)線保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)雙母線或單母分段主接線的PT轉(zhuǎn)換，對(duì)兩段沒有關(guān)聯(lián)的母線進(jìn)行有效監(jiān)控保護(hù)。

2.3 后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

將當(dāng)前較為先進(jìn)的珠海萬力達(dá)的WLD2100變電站綜合自動(dòng)系統(tǒng)作為后臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并采用隔層設(shè)計(jì)的監(jiān)控保護(hù)單元，確保計(jì)算機(jī)可以全面采集煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)的信息，并統(tǒng)計(jì)分析，記錄安全事件，發(fā)出警報(bào)。

圖3 變電所保護(hù)與監(jiān)控微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)

3 結(jié)語

電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及電子、電工、自動(dòng)化以及計(jì)算機(jī)等多學(xué)科內(nèi)容，其在煤礦機(jī)械上的科學(xué)應(yīng)用可以確保煤礦機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行。在煤礦機(jī)械設(shè)備使用期間應(yīng)用微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)裝置、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、遙測(cè)儀以及紅外線設(shè)備等電氣自動(dòng)化技術(shù)不但可以提高礦井的生產(chǎn)效率，且還可提升生產(chǎn)的有效性，降低安全事故的發(fā)生幾率。除此之外，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)還有助于優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)模式，促進(jìn)煤礦開采工作的順利開展與企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。