（山西南煤集團(tuán)西上莊煤礦 山西 045000）

引言

我國(guó)煤礦正不斷地建設(shè)無(wú)人值守的變電所，后備的電源往往能夠保證井下的變電所更好地運(yùn)行。如果在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中沒有一個(gè)質(zhì)量過(guò)關(guān)的備用電源，更多高配的電裝置不能夠在第一時(shí)間就切除故障，或者會(huì)因?yàn)殡妷翰▌?dòng)而誘發(fā)扣圈動(dòng)作，進(jìn)而誘發(fā)誤跳。最終井下處于停電狀態(tài)時(shí)做不到上下通達(dá)，更不能夠在第一時(shí)間就接收位于地面的指令。

1.高壓配電裝置對(duì)后備電源提出的要求

目前，多樣化的高壓配電裝置都是以開關(guān)內(nèi)部存在的PT為最直接的保護(hù)器、失壓脫扣線圈和其他不同位置來(lái)進(jìn)行供電。但是因?yàn)閮?nèi)部出現(xiàn)短路，大負(fù)荷啟動(dòng)和其他不同的原因也會(huì)誘發(fā)開關(guān)誤動(dòng)的現(xiàn)象，最終影響供電的安全。在實(shí)際建設(shè)時(shí)需要遵循如下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

(1)保護(hù)器后備電源存在問(wèn)題

圖1 保護(hù)器后備電源主要結(jié)構(gòu)

如果電網(wǎng)電壓內(nèi)部出現(xiàn)波動(dòng)之后，后續(xù)保護(hù)器往往能夠正常工作，并在第一時(shí)間判斷保護(hù)器內(nèi)部的故障，爭(zhēng)取能夠?qū)⒑罄m(xù)的信息更好地傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心內(nèi)部。因此，所有的保護(hù)器都需要具備后備電源的特征，這樣才能夠保證后備供電時(shí)間為20s左右。在實(shí)踐的過(guò)程中，只有有效地分析保護(hù)器后備電源中存在的問(wèn)題，才能夠讓其更好地發(fā)揮實(shí)際作用。圖1為保護(hù)器后備電源的主要結(jié)構(gòu)。

(2)跳閘線圈后備電源

如果真正靠近高壓配電裝置的部分出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象，母線電壓會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)降低，即便還有續(xù)保護(hù)器直接運(yùn)行，繼電器則會(huì)在第一時(shí)間跳出閘口，更多跳閘線圈所承載的供電電壓會(huì)直接降低，其實(shí)是和開關(guān)沒有多大關(guān)系的[1]。因此，幾乎所有的人都需要為每一個(gè)跳閘線圈配置后續(xù)的電源。在實(shí)際保證出口跳閘之后，后續(xù)的線圈內(nèi)部更需要儲(chǔ)備足夠的能量，最終也就可以讓跳閘開關(guān)發(fā)揮實(shí)際的作用。

(3)失壓脫扣線圈后備電源

如果高壓配電裝置的使用過(guò)程中出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象，又或者因?yàn)槔讚舳霈F(xiàn)了電壓波動(dòng)的現(xiàn)象，后備的電壓則不能夠給失去壓力的線圈提供合適的電壓，這樣反而能夠避免因?yàn)殚_關(guān)而誘發(fā)的停電事故。但是，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)真正出現(xiàn)停電的狀態(tài)時(shí)，后備電源內(nèi)部的能量會(huì)直接變少，最終失壓線圈會(huì)在短時(shí)間內(nèi)就跳開開關(guān)。所有失壓脫扣線圈會(huì)對(duì)后備電源提出5s的嚴(yán)格要求。這樣才能夠保證電壓自身的穩(wěn)定性。

2.高壓配電裝置后備電源選擇

(1)分散式后備電源

更多分散的后備電源可以被分配到同一臺(tái)高壓配電裝置內(nèi)部。如果內(nèi)部交流電壓數(shù)值不足，需要在第一時(shí)間讓保護(hù)器和線圈更好地結(jié)合在一起，這樣自然可以讓任何的保護(hù)器在第一時(shí)間解除故障，最終也就能夠讓合適的故障信息直接傳遞給地面內(nèi)部的監(jiān)控中心。另外，需要有效地防止出現(xiàn)線圈電壓波動(dòng)的問(wèn)題，如果處理不當(dāng)就會(huì)直接停電。

分散之后的電源會(huì)由一組和三組輸出的開關(guān)電源一起構(gòu)成。更多的后備電源，可以配合高壓配電裝置內(nèi)部的PT來(lái)更好地供電。實(shí)際接觸開關(guān)之后的電源會(huì)直接輸出兩路高能電容。此時(shí)，真正兩路直流24V電壓也會(huì)直接給不同的線圈供電。如果此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部不存在壓力，儲(chǔ)能電容將會(huì)來(lái)回放電。在短暫的2s-3s的時(shí)間內(nèi)就可以將儲(chǔ)存的能量直接放掉，最終才能夠讓整個(gè)線路變得更加安全[2]。

(2)集中式隔爆型不間斷電源

集中式隔爆型號(hào)電源指的是通過(guò)借助大功率的礦用UPS來(lái)直接給變電所內(nèi)部的裝置進(jìn)行供電。一個(gè)變電所內(nèi)部會(huì)先存放一臺(tái)UPS，其內(nèi)部存在的100V交流電源和直流電源可以借助七芯端子從后腔直接引到前腔，在使用時(shí)更會(huì)受到一個(gè)電源切換裝置的影響。

如果內(nèi)部的UPS真的出現(xiàn)問(wèn)題，則需要在第一時(shí)間切換到PT狀態(tài)下進(jìn)行供電。如果有必要可以安裝一個(gè)合適的斷電裝置，從而保證后備電源也能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行供電。

這種主要的供電模式其實(shí)是在原始供電模式的基礎(chǔ)上配合井下的高壓裝置發(fā)揮實(shí)際作用的，在這之后其他不同的裝置都能夠發(fā)揮不同的作用。

3.采用分散式后備電源的優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際使用的過(guò)程中，分散式后備電源內(nèi)部的優(yōu)勢(shì)主要由如下幾個(gè)方面組成，圖2為分散式后備電源內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)：

圖2 分散式后備電源內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)

(1)可靠性較高

在實(shí)際分散之后，多數(shù)的后備電源會(huì)借助高能電容器來(lái)作為重要的儲(chǔ)能元件，一方面可以避免因?yàn)榧泄╇姸T發(fā)故障，并讓所有類型的高壓配電裝置都沒有任何風(fēng)險(xiǎn)。另外一方面，也能夠讓更多的高能電容器的壽命要高于一般的充電電池。從實(shí)際使用的過(guò)程看，分散式后備電源使用的過(guò)程中都沒有出現(xiàn)過(guò)多的問(wèn)題，整體顯得很可靠。

(2)功能更加全面

更多后續(xù)存在的電源可以被當(dāng)作保護(hù)器和后備電源，實(shí)際確實(shí)能夠和失壓脫扣線圈有直接的關(guān)系。在實(shí)際遇到線圈跳閘的情況時(shí)，注意提供一個(gè)合適的24V直流電源。如果實(shí)際碰到一個(gè)失壓脫扣線圈，則需要另外配置一個(gè)24V的電源，這樣才能夠讓電源切斷和延時(shí)。多數(shù)普通的電源確實(shí)可以在短時(shí)間內(nèi)解決更多的難題，為的是能夠解決在實(shí)際使用中產(chǎn)生的各類問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，更多分散式后備電源有著非常全面的功能，從而讓電源都能夠發(fā)揮實(shí)際的作用。

(3)滿足遠(yuǎn)程停送電的要求

更多分散類型的電源都是從高壓配電裝置內(nèi)部的PT上取得有關(guān)的電量的。更需要遵循一定的順序。在實(shí)際送電時(shí)，多數(shù)與開關(guān)相關(guān)的PT則一定是帶電存在的。只要設(shè)備是帶電的，后備的電源就可以提供更多的電能。開關(guān)只有有效地進(jìn)行遠(yuǎn)程操作才能夠滿足送電的整體要求。在實(shí)際使用的過(guò)程中，更多分散式后備電源能夠滿足遠(yuǎn)程停送電的要求。

(4)有效滿足開關(guān)以及跳合閘對(duì)后備電源的要求

在實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)，更多的高壓配電裝置其實(shí)不會(huì)耗費(fèi)更多的電量。每一臺(tái)機(jī)器內(nèi)部的開關(guān)功率不會(huì)大于10W，但是在實(shí)際進(jìn)行跳合閘時(shí)則需要在較短的時(shí)間內(nèi)提供巨大的能量。在真正分散之后則需要運(yùn)用高能電容進(jìn)行儲(chǔ)能。每一臺(tái)開關(guān)都會(huì)配置獨(dú)立的后備電源，一方面確實(shí)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)釋放一定的能量，另外一方面也能夠滿足不同開關(guān)跳閘的要求[3]。但是，常規(guī)的UPS一般可以按照額定負(fù)載的80%來(lái)選配。在實(shí)際使用分散電源的過(guò)程中，確實(shí)能夠滿足開關(guān)和合閘對(duì)后備電源提出的要求。

(5)易擴(kuò)容和搬遷

存在于井下的變電所內(nèi)部的負(fù)荷會(huì)直接發(fā)生變化，更多的高壓配電裝置更會(huì)不斷地移動(dòng)和變化。但是，在實(shí)際安裝后備電源相關(guān)的開關(guān)之后，無(wú)論產(chǎn)生何種變化都不會(huì)因此失去后備電源的支持。也只有明確以上幾個(gè)分散電源的優(yōu)勢(shì)才能夠讓其發(fā)揮更大的作用。

4.通信設(shè)備對(duì)后備電源的要求

(1)估算監(jiān)控通信設(shè)備內(nèi)部的功率

變電所內(nèi)部配置的電力分站一般是由環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、無(wú)線基站和各類應(yīng)急照明燈組成，每個(gè)不同的設(shè)備都會(huì)發(fā)揮不同的作用。實(shí)踐中更需要運(yùn)用不同類型的算法來(lái)計(jì)算出不同通信設(shè)備內(nèi)部的功率。

(2)監(jiān)控通信設(shè)備內(nèi)部的容量

從本次分析的案例可以看出，如果讓變電所內(nèi)部所有的監(jiān)控通信設(shè)備都配置多樣化的電源，所需要的電能大概會(huì)變?yōu)?670Wh，因此，要讓所有電池內(nèi)部的電容量都控制在2000Wh，最終自然就可以滿足變電所在12h的供電要求。

在配置變電所監(jiān)控通信設(shè)備的后備電源時(shí)，可以將后備電源的電量控制在2000Wh-2300Wh，并注意讓電池的容量能夠表現(xiàn)出蓄電池電源的特性。

5.結(jié)束語(yǔ)

多數(shù)高壓配電裝置內(nèi)部都會(huì)安裝多樣化的后備電源，更多變電所監(jiān)控通信設(shè)備內(nèi)部也確實(shí)存在UPS電源。如果確實(shí)對(duì)通信設(shè)備有更高的要求，必要時(shí)則可以配置更多臺(tái)的UPS來(lái)更好地供電。