矿井供电交流材料大全11篇

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关键词：矿山井下供电系统煤矿安全规程

1.矿上供电的基本要求

矿山企业在国民经济建设中起着重要作用，是电能的重要用户。随着生产的迅速发展，自动化水平不断提高，对供电的要求也就更加严格。特别是煤矿井下作业，工作面不断移动，生产环境非常复杂，因此对供电的要求更高。对供电的基本要求主要有以下几个方面：

1.1供电可靠

矿山企业供电中断，不仅会造成减产，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对供电的最重要要求是供电可靠和不间断，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断供电，至少也得供应一部分电能以保证人身安全和设备部收损坏。

1.2供电安全

由于煤矿井下瓦斯和煤尘爆炸的危险，所以在使用电气设备时必须特别注意其防爆性。另外，井下潮湿，工作空间小，光线差，易发生人身触电事故，必须采取一系列的安全技术措施，以确保对煤矿企业供电的安全性。

1.3供电质量

在供电质量上煤矿企业要求供电电压稳定和交流频率的稳定。煤矿中广泛使用三相异步电动机，这种电动机的转矩与外加电压的平方成正比；转速与交流频率成正比。若供电电压和频率发生较大变化，就会严重影响电动机的正常运转，甚至会使生产机械不能工作。

1.4供电经济

一般考虑下列三个方面：第一，尽量降低矿山变电所一点往的基本建设投资。第二，尽量降低设备材料即有色金属的消耗量。第三，注意降低供电系统中的电能损耗反维护费用。

2.矿山供电的电压等级

所有电器设备都是按一定的标准电压设计制造的，这个标准电压称为电器设备的额定电压。电力线路的额定电压等于其连接的用电设备的额定电压。发电机的额定电压是指额定负荷下的输出端电压，比同级用电设备额定电压高出5%。以补偿电网电压损失。矿区供电的电压，一般采用35kv、110kv。矿井地面和井下高压供电电压目前一般采用6kv，条件允许时，亦可采用10kv。

供电电压等级是矿山供电的只要问题之一，这是因为供电线路的电压等级与输送功率，供电距离有密切的联系。

我国矿山地面的低压动力照明电网（380/220V系统）采用中性点直接接地的方式，并且将中性点引出，可同时供给380V和220V两种电压。此时，中性点接地并不是为了防止电弧接地，预防高压窜入低压系统增加人身触电的危险性。

我国《煤矿安全规程》规定，除向架线式电机车供电的整流变压器外，箱井下供电的变压器中性点禁止接地。向井下供电的电网，不准采用中性点接地方式运行的主要原因是为了保证井和人身安全。因为煤矿井下空间狭窄、黑暗、潮湿，并有煤尘、瓦斯，如使用中性点接地系统，当人体触及一相导体。便接触到相电压，有致命危险。另外，在中性点接地系统中如出现接地故障。可能会外漏电火花，有点燃矿井内瓦斯的危险。

矿井的用电电源。一般来源于电力系统的区域变电站活发电站，电能送到矿山后在变、配给矿山的用户，组成矿山的供电系统。

矿山受电电压为6~110KV，矿山类型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为35~110KV的双电源受电，经总降压站以高压车间，井下变电所及高压用电设备等配电，组成低压供电系统。

3.矿山供电系统的接线方式

按网络接线布置方式分为放射式、干线式、环式等接线系统。按接线运行方式分为开式和闭式系统。按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统。有备用接线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路保证全部供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全备用系统。备用系统的投入式分为手动投入、自动投入和经常投入等几种。

3.1无备用系统接线

无备用系统接线简单，运行方便，易于发现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要对于三级负荷和一部分次变的二级负荷供电。

放射式接线的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少，继电保护简单且易于整定，保护动作时间短，缺点是电源出现回路较多，设备和投资业多。

干线式接线的主要优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属；由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较小；电源出线回路少，节省设备。缺点是前段线路公用，增多了故障停电的可能性。

3.2双回路放射式

双回路供电这种供电方式，线路总长度长，电源出线回路数和使用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常会造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失和电压损失。这种接线适用于负荷大或单独供电的重要用户。对容量大，而且特别重要的用户，可采母线用断路器分段接线，从而可以实现自动切换，以提高供电的可靠性。

3.3环式

环式接线系统所用设备少，各线路途经不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活。因负荷由两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时供电线路较长，电压损失大。线路的导线截面应按故障情况下能负担环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增大，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差不大，所处地点离电源都较远，而彼此又较近的情况。平常可以开环运行，也可以闭环运行。但闭环运行继电保护较复杂，因此一般采用开环运行方式。

4．矿井供电系统

大、中型矿井的供电电源取自110kV或35~60kV的电力网经两回架空线路迭到矿井总降压站。比如一次电压为35~60kV两台变压器的内桥式接线的典型变电所主接线，其断路器外侧设两组隔离开关组成跨桥，上面接有35~60/0.4kV的所用变压器，工变电所直流操作电源等用。

在一次侧进行计量的变电所，进线和母线应设有准确等级负荷要求的电流互感器（CT）和电压互感器（PT）。

为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主变压器二次6KV侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一、二级负荷如通风机、主副井提升机等有接在不同母线上的双电源回路供电，以保证可靠。

总之，对矿井供电要求要严格，更具不同的矿井进行严密而谨慎的设计，保证矿山供电的安全。

参考文献：

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随着煤矿生产水平的提高，电力就成了主要生产能源。合理供电、安全生产、经济运行，已成为煤矿高产高效的重要课题。

1 矿山企业供电的重要性及基本要求

电力是矿山生产的主要能源。对矿山进行可靠、安全、经济的供电，对提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义。因此.矿山企业对供电提出以下基本要求：

1.1 供电可靠

供电可靠就是要求供电不间断。在矿山企业中，各种电力负荷对供电可靠性的要求是不同的。

1.1.1 一类负荷

凡因突然中断供电.可能造成人身伤亡事故或重大设备损坏.给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷.均属一类负荷 如矿井的主通风设备一旦停电.可能导致瓦斯爆炸及井下人身伤亡等重大事故 一类负荷中影响人身与设备安全的负荷又叫保安负荷 对一类负荷应由两个独立电源供电：对有特殊要求的一类负荷，两个独立电源应来自不同地点.以保证供电的绝对可靠。

1.1.2 二类负荷

凡因突然停电.造成大量减产或生产大量废品的负荷。如矿井集中提煤设备、空压机及采区变电所等。

1.1.3 三类负荷

三类负荷是指除一类、二类负荷外的其他负荷，如矿山企业的附属车场。对三类负荷供电一般采用单回路供电方式，不考虑备用电源，根据需要各负荷还可用一条输电线路 对电力负荷分类的目的是为了便于合理地供电。在供电系统运行，确保一类负荷的供电不间断；保证二类负荷的用电：而对三类负荷则更多地考虑供电的经济性。

1.2 供电安全

供电安全就是在电能的分配、供应和使用过程中，不应发生人身触电事故和设备事故，也不致引起电火灾和爆炸事故。尤其是矿井井下，工作环境特殊，特别容易发生上述事故。因此，必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定执行.确保安全供电。煤矿安全供电的三大任务是防爆、防火、防触电。

1.3 供电质量

用电设备在额定参数下运行时胜能最好。因此，要向用户供应质量合格的电能.其电压和频率必须稳定。对于额定频率为50Hz的交流电.其频率偏差不允许超过一50～+50Hz。供电频率由发电厂保证，用电企业无法改变。

1.4 供电经济

供电的经济性一般考虑三个方面：尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资：尽可能降低设备、材料及有色金属的消耗量；尽量降低供电系统的电能损耗及维护费用。

2 控制煤矿供电事故的对策

2.1 构建合理的电网结构

合理的电网结构是电网安全稳定运行的基础。对煤矿而言.不但要求电网精干、高效而且电源要求可靠.设计采用双电源、双回路供电是提高可靠性、减少供电事故发生的最有效的措施之一。

为此应做到以下几点：矿井应有两路独立电源线路，当任何一回路发生故障时，另一回路应能担负矿井全部负荷。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷：对于井下各水平中央变电所、带掘进工作面局部扇风机的采区变电所。带主排水泵房和下山开采的采区泵房供电线路不少于两回路；对主要通风机、提人绞车、瓦斯抽放泵等重要一类设备必须有专用双回路。其辅助设备及控制回路与主设备有同等可靠的双电源；及时调整采区供电系统，对系统进行简化优化。减少过渡环节和冗余线路.杜绝迂回供电线路；适当增大线路截面，打通系统瓶颈、阻滞环节。提高供电能力；变电所和配电点的设置应遵循靠近负荷中心设计原则.压缩无人职守变电所的数量.尽可能缩小电网调度操作半径。

2.2 确定合理的电网运行方式

建立合理的网络结构后.正确统一安排系统运行方式非常重要。其原则是：一要可靠。二要经济。可靠是前提，经济是目的。要注意以下几点：对放射式双回路要求采用分列运行方式，对环网供电则要求采用开环运行方式。防止系统事故时影响两路电源，造成事故范围扩大化；要强化对运行方式的调度管理，变电所母线联络开关的分合闸状态，要始终处于调度监控之中。大型设备应经过网络解算，以减少损耗。实现经济运行：对于环形网络应考虑系统最大负荷要求，是否利于继电保护设置和满足整定要求，是否便于调度管理。

3 增加投入提高电网装备水平

井下采掘工作面的电气设备随采掘设备的更新也在逐步更新.但有相当一部分矿井井下电气设备非常落后，甚至不符合现行《煤矿安全规程》要求。高隐患非安全型或是高耗能型应淘汰的设备，挂网运行后将直接影响供电系统安全可靠和经济运行。因此必须下大力气加大投入，更新改造或淘汰此类设备。

4 加强影响电网可靠性的灾害防治

加强对风、雨、雪、雷电、洪水、地震等灾害的预报，做好防范措施，特别要提高供电系统抗雷击和内外过电压能力：电容电流对矿井电网危害较大，矿井定期测试电容电流，及时采取限制措施，进行补偿；定期检测矿井电网谐波.严格控制谐波源设备入网.网络谐波超标时及时进行消谐处理.确保系统安全：针对煤矿井下的特殊环境和地面人文环境.采取对应措施和管理办法.加强和地方用电管理部门的沟通.协调处理矛盾.及时消除安全隐患

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科学家们已成功研制出了多种漏电保护器如电压型漏电保护器和电流型漏电保护器。由于这些保护器能有效地预防人身触电事故的发生，所以在生活中这些漏电保护装置随处可见。关于漏电保护装置的工作原理，说起来也十分简单，就是漏电保护装置在机电设备的漏电检测电流大于设定值或人畜触电时可以做出快速的反应，将电流切断，彻底避免或减缓事故的扩大化。从而保障了人身及设备的安全。相比而言，在情况复杂的矿井下，供电系统及机电设备更是容易发生类似的漏电事故，所以，必须要采取漏电保护技术来保证矿井工作的安全进行。

1.井下低压电网发生漏电的危害

煤矿井下低压电网大部分在采区，环境恶劣，工作人员和生产机械比较集中，电网若发生漏电，将导致以下危险：

1.1引起人身触电

当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，工作人员接触外壳就会导致人身触电事故。这时入地电流的一部分将要从人体流过，会造成人员伤亡。工作人员触及刺破橡套电缆外护套而暴露在空气中的芯线是一种更为严重的人身触电，此时入地电流大部分流经人体，因此对人员的危害性更大。

1.2引起瓦斯及煤尘爆炸

我国大部分煤矿都有瓦斯和煤尘爆炸的危险，当井下空气中的瓦斯或煤尘达到爆炸浓度且能量达到0.28MJ的点火源时，就会发生瓦斯或煤尘爆炸。当电网发生单线接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此时电火花具有足够的能量，就可能点燃瓦斯或煤尘。

1.3使雷管无准备引爆

漏电电流在其通过的路径上会产生电位差，漏电电流的数值越大，所产生的电位差就越大，如果电雷管两端引线不慎与漏电回路上具有一定电位差的两点相接触，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。

1.4烧损电气设备，引起短路事故

长期存在漏电电流，尤其是两相的过渡电阻因接地而产生的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时会散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料着火燃烧。长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘加快损坏，破坏相间绝缘而造成短路，形成更大的故障，对矿井安全造成严重威胁。

1.5严重影响生产，一旦电网发生漏电，必须停电处理

漏电故障的处理时间很长，严重影响生产，降低煤炭企业的经济效益；而且停电使局部通风机停转，通风恶化，形成瓦斯积聚，又会威胁矿井安全。

2.漏电保护原理

2.1附加直流电源漏电保护

如果检漏继电器上欧姆表显示电网各相对地的绝缘阻值都有较大的下跃，那么电网必定是发生漏电等故障。为了精确控制电网对地绝缘阻值的变化，可以在电网与地间通过一个的直流电流，如果电流的控制准确，那么电流的大小就能表征电网对地绝缘阻值的变化。这样，通过简单地检测这条附加电流的变化就能有效地监测漏电。

2.2零序电流保护

在漏电故障发生后，故障处电网三相中每一相上都会产生一个电压，即零序电压。每一相上出现的零序电压都是相等的，而且方向也相同。有零序电压作用于绝缘电阻上必定会产生电流，及零序电流。由于变压器中性点与地之间没有零序电流通路，所以变压器内部没有零序电流通过，而零序电流只能在绝缘电阻和故障点之间，即M—N线路通过。由此可见，对于单一支路来讲，在电源端装设零序电流保护装置，不能反映该线路的故障。对于多支路的单侧电源辐射式电网中，如果有一个支路发生故障，那么各个分支路中都将有零序电流通过，这些分支上的零序电流汇集到故障处后就集中构成了通过故障处的电流。故障线路始端保护装置通过的电流远大于非故障线路始端保护装置通过的电流，利用这种关系，构成了有选择性的零序电流保护装置。

2.3零序功率方向保护

根据零序电压和零序电流可以做出以下针对性措施：首先，据零序电流、电压值的变化来确定漏电的发生地点；其次，如漏电发生在供电系统内，则通过支路零序电流、电压的关系来判断故障发生所在的支路；最后由跳闸来实现选择性保护的目的。

3.漏电保护技术在煤矿井下供电系统中应用

BJJ1-2-660/380x型选择性检漏继电器是北京市红星防爆电器厂研发制作的高性能防爆继电器，适用于含有爆炸性危险气体（甲烷空气混合物及煤尘）的矿井硐室中，可作为交流660/380V中性点不接地供电系统中有选择性检测漏电保护装置。该装置的主要功能：在交流660/380V中性点不接地供电系统中，利用零序方向原理实现4条支路的不对称漏电的选择性保护；利用附加电流原理，实现对称漏电保护和不对称漏电的后备保护：有电网不停电可进行试验的功能；和高压开关配合，可实现从变压器到馈电开关区间漏电的所谓“5m保护”；可对电网进行绝缘监测；对漏电跳闸有信号显示。该保护装置包括两组插件，一组安装在低压供电系统总检漏继电器中，另一组安装在各支路馈电开关DW80里，对于12条支路以内的低压供电系统可以做到选择性漏电保护。这种产品运用于矿井下低压电网时具有较高的准确性和可靠性，而且漏电时的反应速度很快，这样肯定能减少因漏电带来的损失和漏电事故影响。也可以防止向漏电线路强送电，从而增强了井下低压供电的安全性和可靠性，可带来十分明显的经济效益。从煤矿的长远的发展来说，具有重要的现实意义。

煤矿井下低压网路的漏电将造成外露火花，有点燃瓦斯和煤尘的危险，漏电还可能会造成人体触电事故。因此，对井下低压电网进行漏电保护，是一项重要的安全措施。它的主要作用有：第一，时常查看检漏继电器的欧姆表，密切注意其数值的变化情况，以此确定电网对地是否绝缘，根据电阻值来进行电网调整；第二，通过观察发现电网对地绝缘阻值降至设定动作值或工作人员触及一相带电导体和电网一相接地时，漏电保护器会自动触发，切断电源以预防事故的扩大化；第三，如果危险已经发生，如人已触及电网，那么，通过补偿人体电容电流的方式来削减通过人体的触电电流使触电电流最低化，使得人员的安全性得到提升。另外，当电网一相接地时，也可以减少接地故障电流，防止瓦斯、煤尘爆炸。

4.结论

因此，要重视供电系统的管理工作，结合矿井的实际，加大对电气设备维护和更新的投入，确保供电系统的正常工作。另外还应加强机电设备的基础管理，建立健全各相管理制度，确保严格执行规章制度。最后还应注意的是矿井下工作人员的机电安全思想教育工作，切实从思想的高度上提升干部和员工的工作责任心，减少煤矿供电系统中漏电故障，确保井下安全供电。只有这样，才能确保矿井沿着安全、和谐、健康的发展道路稳步前进。

【参考文献】

[1]孟宪超，谢成.浅谈漏电保护技术在煤矿井下供电系统中的应用[J].科技传播，2011（10）.

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中图分类号：TD853.1 文献标识码：A

提升机作为矿井建设的关键设备，担负着矿井有益矿物、材料、人员和设备的运输工作，对矿井的安全生产起着至关重要的作用。因此，提升机必须具备安全可靠的控制系统，提升机控制系统的技术性能不仅直接影响矿井生产的效率及安全，而且代表着矿井提升机发展的整体水平。同时，提升机的耗电一般占据了矿山总耗电量的30%-40%，因此，实现提升机运行过程中的节能降耗也成为中小功率提升机电控系统研究的重要内容。

目前，国内提升机的调速系统主要有串电阻调速、V-M直流调速系统、交-交变频调速系统和交-直-交变频调速系统。各个系统都有着自身的优缺点。

1 交流绕线式异步电机转子回路串电阻调速系统

这种方案的电动机转速调节是通过改变转子回路串联的附加电阻来实现的。调速时能耗很大，属转子功率消耗型调速方案。在加速阶段和低速运行时，大部分能量(转差能量)以热能的形式消耗掉了，因此驱动系统的运行效率较低。这种调速方案是在低同步状态下产生制动转矩，需采用直流能耗制动方案(即动力制动)，或采用低频制动。用这种方法调速时，由于电机的极对数与施加在其定子侧的电压频率均不变，所以电机的同步转速或理想空载转速也不变，调速时机械特性随着转子回路电阻的增大而变软，从而大大降低了电气传动的稳态调速精度。在实际应用中，由于串入电机转子回路的附加电阻级数受限，无法实现平滑的调速。

综上所述，这种调速方案存在着调速性能差，运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点。从节能和安全考虑仅适用于小功率且控制要求不高的提升系统。但目前在我国的各种矿山中，这种方案使用得相当普遍，以后将面临着技术改造的问题。

2 V-M直流调速技术

“晶闸管变流器-电动机”（简称V-M）直流调速技术为了实现四象限调速，常采用两种电气控制方案：一种是电枢可逆调速方案；另一种是磁场可逆调速方案。

在电枢可逆调速技术中，直流电机励磁电流的大小和方向恒定，通过改变电机电枢供电电压的方向来实现可逆调速。但由于晶闸管的单相导电性，常采用正、反两组晶闸管整流装置，来提供正反向电枢电压。此种方法正、反转切换速度快，动态响应好，但由于采用正、反两组晶闸管整流装置，随着容量增大，造价也变得较高。

在磁场可逆调速系统中，电机电枢电压不变，通过改变励磁电流if的方向实现可逆调速。所以电机电枢用一组整流装置供电，而励磁侧采用正、反两组晶闸管整流装置交替工作来改变励磁电流if的方向，从而使磁通方向改变，达到可逆调速。虽然此种方法也需要两组整流装置，但由于励磁功率通常较小，故造价比上种方法低。由于电机励磁回路电感量较大，励磁电流的反向过程较长，所以快速性能不高，只适应于正、反转不太频繁的大容量可逆传动系统中。

当采用V-M直流调速系统时，要根据现场情况选取控制方案。这种调速方案运行效率高（可达0.95左右），调速性能好，但由于其整流侧采用的是晶闸管相控整流，所以功率因数低，谐波电流大，对电网污染严重。

3 交-交变频调速技术

交-交变频调速技术是在上世纪70年代被提出，在80年代开始应用到矿井提升机调速系统中。交-交变频是在输入的交流电上通过斩波或相控方式将其变换为另一种交流电，所以也称为直接变化法。首先出现的是西门子交-交变频同步机调速系统，之后又出现日本的交-交变频笼型异步机调速系统，随着电力电子新技术的不断发展已经实现全数字化控制。

交-交变频器由三组可逆桥式整流器组成，其控制方式可以是常规方式，也可以是矢量控制方式。通过控制可以使变频器输出为频率和幅值都可变的三相交流电压，从而实现变频调速，主电路下图所示：

交-交变频调速技术系统框图

交-交变频调速系技术具有良好的控制性能，效率高，调速性能好，特别适用于低速大功率矿井提升系统。但该调速系统也存在功率因数低、谐波大，对电网污染严重，通常在使用时要另外安装功率补偿装置和谐波吸收装置，增加了投资费用。

4 交-直-交变频调速技术

随着电力电子技术、计算机控制技术和大规模集成电路的发展，特别是交流传动技术的发展如矢量控制技术和直接转矩控制技术的出现，变频调速技术也随之发生了很大的进步，形成了和直流调速技术同样优良的交流调速技术。交流调速技术可以分为：交-交变频调速技术和交-直-交变频调速技术。

与交-交变频相比，交-直-交变频先把交流电整流为直流电，之后再把直流电逆变为交流电，在能量变换过程中存在直流环节，所以也被称为间接变化法，结构图见上图。从图中可以看到，交-直-交变频在整流和逆变侧均采用全控型器件，效率高、谐波量小，同时采用PWM控制方式可使功率因数接近为1，电流波形为正弦波，在控制性能上比交-交变频具有绝对优势。由于受到全控型器件耐压、耐流的问题，现多应用于中小功率场合，随着新一代全控型器件（IGCT）的发展，双PWM交-直-交变频调速系统已经进入到大功率场合。

结论

变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速或恒减速控制，消除了传统的串电阻调速造成的消耗，具有很明显的节能效果，交-直-交变频调速系统具有调速精度高、四象限运行、工作频率低、功率因数高，动态响应快等一系列优点，同时，该套系统有准确的定位和制动功能，可靠性好，使得其在矿山行业得到了应用。由于国内在该方面的起步比较晚，随然发展迅速，但是还没有形成完善可靠的产品，因此，对该项技术的研究具有良好的实际意义。

参考文献

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中图分类号：TP11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0250-01

一、当前国内提升机的现状

矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内相关行业专家学者的一个研究课题。在国外科学技术突飞猛进发展的时候，由于的影响，我国没有掌握世界上的技术发展动向，国内有些很有作为的技术人员花许多精力在研究金属水冷电阻之类的技术上，以至国内这段时间在提升机电控技术方面没有多少进展，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。改革开放以来，由于某些工程的急需，我国曾以很昂贵的价格从国外引进一些提升机电控设备，这些引进的提升机电控设备，有的是晶闸管数字直流调速系统，有的是交一交变频的现代交流调速系统。但使用这些国外先进技术的矿井提升机电控系统毕竞是少数，直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，只有少数是电动机一发电机或晶闸管直流调速系统。即使后者就其控制技术而言，也依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。

近年来交流变频调速技术迅速发展起来，调速方式的不断进步使得运用于提升机系统的交流调速技术不仅仅局限于传统的转子串电阻方式，变频调速技术也越来越多地在提升机控制系统中广泛应用，充分发挥出交流调速的优势。

二、提升机在矿井中的应用及原理

矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械，是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机。

三、当前矿井提升机电控系统的分类

传统的矿井提升机的电控系统主要有以下几种方案：转子回路串电阻 的交流调速系统、直流发电机与直流电动机组成的 G-M 直流调速系统和 晶闸管整流装置供电的 V-M 直流调速系统等。 矿井提升机电控系统分为矿井提升机直流电控系统和矿井提升机交流 电控系统。交流提升机电控系统的类型很多，目前国产用于单绳交流提升机的电控系统主要有 TKD-A 系列、TKDG 系列、JTKD-PC 系列，用于多绳交 流提升机的电控系统主要有：JKMK/J-A 系列、JKMK/J-NT 系列、JKMK/J-PC 系列等。单绳提升机电控系统又分为继电器控制和 PLC 控制。 提升机交流电控系统主要由高压开关柜 〔空气或真空〕 高压换向柜 、 〔空 气或真空〕 、转子电磁控制站、制动电源、操纵台、液压站、油与制动 液泵站、启动电阻运行故障诊断与报警装置等电气设备组成。主要完成矿 井提升机的启动、制动、变速及各种保护。

四、PLC 控制提升机交流电控系统组成、功能、原理

1、PLC 控制提升机交流电控系统的构造

PLC 控制提升机交流电控系统由可编程序控制器、输入输出转换继电 器、KT-DLZD 可调闸动力制动电路模块、TSZX-01 型提升机综合显示控制仪 电路、YTX-1 语言报警通信电路、CL-1 电流检测模块、电气保护电路、加 速接触器柜组成。

2、PLC 控制提升机交流电控系统的原理

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关键词：袁店二井煤矿35KV变电所 供电可靠性 事故预防

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

1、主变电所设计

1、1 主变电所负荷

（1）矿井经无功补偿后折算至35kV侧母线的计算负荷：

有功功率：11385 kW

无功功率：4385 kVar

视在功率：12200 kVA

功率因数：0.933

（2）全年电耗指标。

矿井年耗电量约4700万kW·h/a，吨煤电耗为41kW·h/t（不含选煤厂）。

1.2 主变压器选择

主变压器选用2台SZ9-12500/35 型35/6kV、12500kVA有载调压变压器，正常时二台主变同时工作，分列运行，负荷率为47.5%，事故保证系数为100%，采用有载调压的调压方式。

1.3 电气主接线及主要电气设备

变电所35kV系统采用单母线分段的主接线方式，安装KYN37-40.5户内型真空开关柜10台。6kV主接线亦采用单母线分段，正常情况下6kV母线分列运行。所内安装KYN28-10型真空开关柜38台。

变电所内的动力、照明及直流屏的充电、浮充电等所用的交流电源，取自所内设置的50kVA所用变柜和6/0.4kV变电所低压回路。控制信号、继电保护以及事故照明等电源取自容量为100Ah的蓄电池直流屏。

变电所设6kV无功功率动态补偿装置两套，对高压无功进行集中补偿，两套装置共补偿无功功率4500 kVar。

采用微机综合自动化系统对变动所进行监控和保护。系统可实现的监控功能主要有：主变及回路的负荷、温度、电流、电压及各开关状态监视；各断路器的远动及就地操作；屏幕显示主接线系统图，各开关状态及动态实时数据；微机保护信号采集，包括保护动作信息、事件顺序记录；系统事故记录，包括开关状态变位记录、事件顺序记录；提供各种数据计算、分析功能。可实现的保护功能主要有：主变纵联差动、过电流、过负荷、瓦斯及温度保护；35kV进线保护；35kV及6kV的母线分段断路器电流速断及过电流保护；35kV及6kV PT的系统接地、PT断线保护；6kV馈线电流速断、过电流、过负荷及单相接地保护。

焦楼变电所35kV母线最大运行下短路容量为797.6MVA，最小运行方式下408.0 MVA。经济算矿井35kV母线最大运行下短路容量为156.2MVA，最小运行方式下133.1MVA；6kV母线最大运行下短路容量为78.1MVA、7.2kA，最小方式72.0MVA、6.6kA。

35kV变电所6kV出线最小交联聚乙烯电力电缆截面为35mm2，出线电流互感器最小变比为50/5。

1.4 接地方式和接地网设置

35kV进线及母线均设避雷器，防止过电压对系统的影响。6kV母线设避雷器，馈出柜安装过电压保护器，防止雷电及操作过电压。

经计算本矿达产时的6kV单相最大接地电容电流值可达到19.5A。35kV变电所内设计安装二套消弧消谐装置，以抑制单相弧光接地产生的事故，防止弧光接地过压及谐振过压对设备绝缘的破坏。

变电所屋顶设避雷带，以保护变电所及其电气设备不受直接雷影响。

2防止矿井突然停电措施

2.1矿井电源线路设有两回路，分别取自焦楼变电所35kV不同段母线。两回电源线路，路径分开，一回路运行可保证本矿全部负荷。

2.2计算机系统对备用的电源线路长期监控以确保备用回路为完好状态。

2.3变电所设二台主变，正常情况下二台主变同时工作，事故状态下一台主变可担负全矿井负荷。

2.4矿井所有一、二级负荷高低压供电均为双电源供电，引自两段母线上，每一路电源负荷保证率均为100%。

3地面变电所事故及防治措施

3.1可能发生的事故

洪涝灾害或雨雪的侵入可使电器设备受潮而影响绝缘水平及使用寿命，并可能危及人身安全。大气过电压更会使设备毁坏产生故障、引起火灾。假如有小动物进入了电器设备里会引起短路事故，造成停电，影响生产和井下工作人员的安全。当电器设备或电缆线路等发生事故时，由于继电保护未及时动作切断故障回路，将会引起电气事故的扩大，影响生产并危及人身安全。另外，由于主、副井提升机的变流设备以及其它非线性设备的投入运行，将会在矿井6kV电网上产生高次谐波影响并破坏电气设备（电动机、变压器、并联电容器、计算机、继电器、通信设备）的正常工作，减少设备的服务寿命。当矿井6kV电网上的电容电流超过规程允许值时，也会影响矿井的安全生产。

3.2防治措施

3.2.1变电所选址时，既考虑了进出线方便及供电负荷距等因素，又照顾到了防止洪涝的形成及排水的便利，变电所标高位于百年一遇的洪水位之上，建筑物室内地面高出屋外地面0.3m。变电所位置选择工业场地南侧，该位置无安全隐患，并且高压进出线方便。

3.2.235kV及6kV配电装置均选用金属铠装移开式封闭开关柜，其分断能力大于系统短路电流，并具备“五防”功能，配置的真空断路器无可燃物质。进入6kV配电装置室的母线采用全封闭的母线桥，使人和小动物均不可能接触带电部分。

3.2.3电力变压器室：主变压器设有差动、过流、过负荷以及瓦斯、温度保护。每台变压器下部均设有鹅卵石层及可以储存100%变压器油的储油池，保证在发生任何漏油事故时将油迅速冷却并存在油池中。

3.2.435/6kV变电所电缆沟中一、二级负荷电缆均分设于不同的电缆侧的电缆支架上，并且选用阻燃型电缆。电缆进出口均采取了防火封堵措施。

3.2.5变电所内设有技术先进的微机继电保护、控制、信号、监控装置，35kV及6kV各馈出回路均安装了各种保护，当发生任何故障如短路、过电流等容易导致电弧的事故均可及时切除，其中短路故障切除时间小于0.2s，并发出警报，同时传送至矿井总调度室。所有的保护设备动作灵敏度均达到规程要求。

3.2.6变电所建筑包括门、窗等均采用不燃性材料，其中各配电装置室、主控室等均设有两个向外开的门。

3.2.7变电所建筑设有防直击雷、雷电波侵入、雷电感应的保护及接地装置。35kV及6kV母线上均设有避雷器，各馈出线均设有防止操作过电压的设备。在变电所的工业场地及建筑物的各层地板内敷设了接地网与均压带，所有的电器设备及金属件均与接地网多处相连，以减除漏电事故对人体造成的危害。

3.2.86kV采用小电流接地系统，在变电所所有6kV馈线回路均装设选择性的单相接地故障检测装置，当6kV馈线回路发生单相接地故障时，则相应的保护装置动作于跳闸或信号。

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【文章摘要】

煤炭是我国的主要能源，在开采的过程中，煤炭的安全生产最为重要，随着我国现代化的不断发展，对煤炭的安全生产提出了“从零开始， 向零奋斗”的口号。一直以来，困扰煤矿安全问题的因素之一就是电磁信号对井下仪器仪表设备的干扰，进而影响井下仪器仪表的正常工作。因此，国家不断加强对矿井仪器仪表安全性的技术改造，并取得了显著的技术成果和经济效益，为了进一步提高煤矿仪器仪表的安全性建设，本文将探讨井下电磁干扰的原因，进而阐述提高井下仪器仪表的抗干扰度的具体方法。

【关键词】

电磁信号；仪器仪表；抗干扰度

1 煤矿井下电磁干扰产生的原因

煤碳生产属于高危行业之一。由于煤矿地理环境复杂，井下作业环境恶劣，存在诸多安全隐患，很容易发生事故。过去采煤的方式一直是炮采，现在我国大中型矿井多采用综采，而综采机的使用功率非常大，尤其在综采机的启动时，需要很大的电功率，煤矿供电网络电压因此产生波动；同时，井下绞车、大型水泵等设备需要进行软启，软启的使用会在矿井供电网络产生脉冲电压，最终这些电磁信号会干扰矿井仪器仪表的正常工作，甚至导致事故的发生。即对井下智能仪器仪表产生电磁干扰的主要原因是煤矿大功率设备的启动和关停所造成电网电压的波动，以及软启的使用，会使矿井设备内部的感性、容性器件产生充、放电，进而产生巨大的峰值脉冲，进而对矿井仪器仪表造成读数误差等的影响。现如今，井下智能设备使用日益频繁，电磁污染已经成为了影响煤矿实现自动化生产的巨大阻碍。

2 煤矿井下电磁干扰产生的危害

首先，电磁干扰会产生电压波动，这种电压的波动会持续数个周期，井下变压器、绞车、大型水泵的使用等都会造成矿井电网电压的波动。煤矿电网电压的波动会导致井下仪器仪表测量产生误差，动作装置产生误动作甚至卡死等现象。电压下降是一种经常遇到的问题。其次，电磁干扰会产生突波，突波会使电网电压突然升高，并且会持续几个周期，例如，当井下的大型用电设备突然停止运转时，输电网络中的电压就会突然增高，形成突波，突波的形成会造成井下仪器仪表的记录数据出现乱码，甚至损坏井下仪器仪表。据统计，井下一半以上仪器仪表故障都是由于受到了突波的干扰；同时，电磁干扰会产生尖波，尖波的形成则主要是因为井下大型用电设备开关以及电弧放电所造成。尖波的电压平均为5kv，持续数0.3-4ms，尖波的危害很大，尖波不仅能够对井下仪器仪表造成干扰，而且能够破坏用电设备的输入滤波器；再者，电磁干扰会造成波形失真，矿用电压波形失真的主要原因是整流器、电子调速装备等的使用所造成的， 同时，二次电源本身也会造成波形的失真，矿用网络波形的失真不仅会造成井下高、低爆开关的误动作，同时会造成仪器仪表，例如瓦斯测量仪、一氧化碳测量仪等仪器的读数出现错误，并且，波形失真会干扰井下通信系统，影响中控室对井下人员命令的传达。最后，电磁干扰会产生接触网干扰，接触网干扰是指井下的岩层中产生的持续不断的脉冲群，接触网干扰产生的原因是井下运料的钢轨车在来回运送物料的时候钢轮与钢轨进行摩擦，产生无序的电流，这些电流在岩层中随机流散，进而对井下的仪器仪表产生脉冲干扰，导致井下仪器仪表读数不准确，严重时会造成仪器仪表的死机。

3 煤矿井下电磁干扰的解决方法

要解决电磁干扰就必须从三个因素入手: 首先，需要降低干扰度；再者，我们需要切断干扰源的传播；最后，我们可以想方设法去提高井下仪器仪表的抗干扰能力；由于井下环境复杂，同时一些电磁干扰源短期内无法根除，例如综采机产生的电磁干扰，因此本文从提高仪器仪表的抗电磁干扰度入手，进而提高井下仪器仪表的抗电磁干扰能力。根据以上电磁干扰的分析，提出以下四点解决方案。

3.1 加装电源滤波器

仪器仪表通过安装电源滤波器能够消除煤矿用电网络中产生的尖波和谐波。这种滤波器的是由线圈、电容等器件构成，亦可以说电源滤波器是由两个相互独立的低通滤波器所构成，这两个低通滤波器一个起着使共模干扰衰减的作用，一个起着使差模干扰衰减的作用，电源滤波器的特点是使仪器仪表避免差模和工模信号的干扰，最终保护井下仪器仪表的正常运转。为了能够保证电源滤波器起到良好的滤波效果，在安装的时候，需要将滤波器进行接地，

同时要保证接地的面积的大小，接地面积一般需和滤波器的外壳相等。滤波器的进线与出线要远离、不能交叉且要贴近金属隔板固定，交流与直流要分开；滤波器的出线到直流、交流转换模块输入端的连线要短并绞织，绞距不大于2cm，多余的要剪掉；滤波器地线要用导线引出至接地线端子，不能用外壳作接地引线；电源板和处理器采集板要分开布置，中间用金属板隔开，金属板要与滤波器外壳接地点保持良好接触。

3.2 加装磁珠

据统计，绝大多数电磁干扰是通过电源线传导的，电源线是电磁干扰出入电气设备的主要通道，也就是说，切断电源线这个干扰传输通道，就可解决大部分电磁干扰问题。磁珠由一些特殊材料合成，通常是采用铁镁合金或铁镍合金材料制成， 磁珠的制造工艺和机械性能与陶瓷相似， 其颜色为灰黑色，其等效电路为电感和电阻组成的串联电路。在高频段，磁珠具有电阻特性；在低频段，磁珠具有电感特性。电源线在穿过磁珠时，干扰的高次谐波分量被磁珠吸收并转换成热能耗散掉，低频谐波分量被反射，从而使干扰受到抑制。加装磁珠时需注意两方面，一方面是加装磁珠时，磁珠要加装在仪器仪表电源滤波器的输入端口，尽量使磁珠靠近电源接线的端子处；另一方面是加装磁珠时，磁珠外要套上热缩套，避免磁珠收到热胀冷缩的影响。

3.3 隔离技术

煤矿仪器仪表采用隔离技术，目的是将井下仪器仪表器件内部电路的输入单元、数据处理器和输出单元之间很好的隔离开来，避免各个单元所产生的电磁信号相互干扰，这样可以降低仪器仪表内部各功能模块的电磁干扰度，从而提高了仪器仪表的抗电磁干扰能力。

3.4 加装信号输入滤波器

这种滤波器内部由片式磁珠组成，片式磁珠是如今广泛采用的一种抗电磁干扰器件，片式磁珠具有高阻抗的性能，能够降低煤矿供电网络中的电磁信号对仪器仪表的电磁干扰，从而提高仪器仪表的抗电磁干扰性能。

4 结语

提高煤矿仪器仪表的电磁抗干扰度是煤矿安全生产的有力保障，本文从加装电源滤波器、加装磁珠、采用隔离技术和加装输入滤波器这几个方面论证了提高煤矿仪器仪表抗电磁干扰度的方法，并实际的运用中取得了很好的效果。总之，期望在不断提高检测设备的工作性能的基础上，确保我国煤矿的安全生产。

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1 矿井提升机控制系统的发展现状

根据提升机对电控系统的要求，提升机的电气可分为直流传动和交流传动两大类。直接传动即对直流电动机的速度控制。直流电动机由于具有良好的调速特性、宽广的调速范围和易于实现四象限运行等优点，很适合在需要调速和频繁正反转的矿井提升机中作拖到应用。随着电力技术的发展，特别是晶闸管的出现，对要求较高、容量较大或多水平开采的矿井，其提升机几乎都采用了晶闸管交流装置供电的直流电传动系统（V-M系统）。但是直流电动机需要设置机械换向器和电刷，不仅需要经常维护，影响运行可靠性、而且电刷容易产生火花，限制了使用场所，特别是由于存在换向问题，难以制造出大容量、高转速、高电压的直流电动机来，使得目前3 000r/min左右的高速直流电动机，最大容量只能达到400kW～500kW；低速直流电动机只能做到两三千千瓦，已经越来越难适应现代矿井提升机向着高速大容量化发展的需要。

交流传动即对交流电动机的速度控制。交流电机，尤其是笼型异步电动机，由于结构简单、制造方便、造价低廉、坚固耐用、无需维修、运行可靠，更可用于恶劣的环境之中，特别是能做成高速大容量，更适应在高速大容量的矿井提升机中作拖动应用。就我国目前的情况来看，国产的交流传动矿井提升机大部分仍采用较老的控制方式，减速制动多采用能耗制动方式。由于电力电子技术、大规模集成电路和计算机控制技术的发展，特别是交流传动的矢量控制和直接转矩控制理论的出现和成熟应用，形成了一系列可以喝直流调速系统相媲美的交流调速系统，国外已将交-交变频调速系统和具有四象限性能的交-直-交变频调速系统应用于复杂的、要求较高的、多水平、大容量的矿井提升机中。

2 矿井提升机电控系统的发展方向

矿井提升机电控系统经过多年的发展，展现出如下的发展方向。

2.1 平滑调速且调速精度高

由于矿井提升机负载变化大，调速范围广，为满足提升工艺要求而严格按照规定的速度图运行，因此要求电气传动系统应能平滑调速。对于调速精度，提升机一般要求静差率较小（通常S〈3%），使系统在不同负载下的速度给定值于速度实际的偏差控制在一定范围内。这一方面是为了避免启动过程中出现提升容器下坠现象，另一方面是在保证安全和准确停车的条件下将爬行段距离设计得尽可能短，进而获得较高的提升能力。

2.2 提升容器进一步改进

主井箕斗采用具有外动力的侧卸式，装载采用定量，同时在箕斗采用轻型材料制成，其自重与原来相比有所减轻。由于采用外动力卸载，箕斗无需卸载曲轨，这样便可通过缩短提升循环时间来达到高产高效；副井罐笼为满足综采、综掘大型设备的提升要求，不少矿井采用了非标准、非对称布置，如采用一个大罐笼、两个小罐笼的型式。

2.3 完善的故障监视装置

矿井对提升机电控系统可靠性要求较高，因为一旦提升机发生故障，就会影响矿井的正常生产，而且还可能危及矿工的生命安全。对电控系统可靠性的要求主要表现在如下两个方面：电控系统的产品质量要好，产生的故障要少；一旦出现故障能及时按照故障的性质进行保护，并且能对故障进行显示，使之迅速排除故障。对于安全回路的故障检测、故障处理等，应采取“双线冗余”的保护措施，以提高安全保护性能的可靠性。

2.4 全数字化控制

由于引入微机控制系统，随着微机运算速度的进一步提高，存储器的容量化、高级专用集成电路的应用以及软、硬件的优化组合，以一种全新的方式解决了数字控制的小型化问题，使得数字化控制已经成为电机控制方式的主流方向。矿井提升机实现了全数字化调速系统后，能够在很宽的范围内高精度测速，所以扩大了调速范围，提高了速度控制精度。另一方面，一些模拟电路难以实现的控制规律和控制方法，如各种最优控制、自适应控制、复合控制等，都变得十分容易，从而使系统的控制性能得到提高。

2.5 满足四象限运行

矿井提升机是周期性的工作，在加速、等速、减速、爬行、停车及反向等不同阶段，每一提升周期都可能出现正力、负力以及正力与负力之间的变化，既有正转，又有反转，既有电动，又有制动等工况，因此要求电气传动系统必须是能在四象限中稳定运行的可逆调速系统。

2.6 综合自动化控制

随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，目前国内外生产的提升机，其控制、监视及保护措施已由原来的继电器或半导体逻辑单元的技术水平发展到多PLC（可编程序控制器）、智能仪表的数字控制以及上位工控机监控的网络控制技术水平。网络形式有工业以太网、现场总线等。

3 结论

总之，矿井提升系统是矿山生产中极其重要的环节，它的正常运行与否直接影响着矿井的安全生产。矿井提升机电控系统必将沿着数字化控制方向发展，数字化控制系统具有完善的通信功能，使传动级与上一级自动化系统实现可靠接入，从而构成具有很高自动化程度的、完善的控制系统，其适用性更加广泛。必将能为矿井提供更安全、高效、强大的技术服务，使矿井提升电机控制朝着智能化控制的方向发展，为矿井建设提供更强大的物质基础。

参考文献

[1]王清灵，龚幼民.现代矿井提升机电控系统[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2]卢燕.矿井提升机电力拖动与控制[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[3]天津电气传动研究所.电气传动自动化技术手册[M].2版.北京：机械工业出版社，2005.

[4]陈伯时.电力拖动自动控制系统 [M].3版.北京：机械工业出版社，2003.

[5]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，1998.

[6]马小亮.大功率交-交变频及矢量控制技术[M].北京：机械工业出版社，1996．

[7]李志民，张遇杰.同步电动机调速系统[M].北京：机械工业出版社，1996.

[8]B费德查克，JA萨斯.福尔肯布里奇基德克里克矿井的集中控制及矿山自动化[J].Foreign Metal Mining Magazine，1996(10)：34-38.

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一、矿井供电系统的分类和等级划分

1.供电系统的分类 在满足电力用户对供电可靠性要求的同时，又照顾供电的经济性，这是合理的供电原则之一。无论在国民经济中还是煤矿企业中，不同的用电户对供电的可靠性要求不完全相同，因此通常将它们分为三类：一类负荷、二类负荷、三类负荷。一类负荷：凡因突然中断供电会导致人身伤亡事故，或损坏重要设备且难以修复，或给国民经济带来很大损失者，均属于这一类。显然煤矿属于一类负荷。煤矿中的通风、排水、升降人员、抽放瓦斯、医院等也都属于一类负荷，又称保安负荷。因此是煤矿中最重要的用户，要求供电绝对可靠。为此，对这类用户的供电，必须设有备用电源和备用供电线路。二类负荷：凡因突然中断供电会造成大量减产者。如煤矿中专门用于提升煤和物料的提升设备、压风机、井底车场、采区变电所等。三类负荷：凡因突然中断供电对生产没有直接影响者。

2.供电电压等级的划分目前，煤矿井下采用交流电电压等级有：6000V、1140V、660V、380V、127V、36V。6000V―为矿区内高压配电电压或动力电压。660V―为井下低压配电电压或动力电压。1140V―为采煤机的专用电压。127V―为井下照明、手持式电钻的电压。36V―为控制电压，也叫安全电压。直流电压有：250V或550V为井下架线电机车的电压。

二、井下电气设备的三大保护

1.过电流保护 过电流简称过流。凡是流过电气设备和电缆的电流超过了它们的额定电流。电气设备和电缆出现过流后，一般会引起它们过流，严重时会将它烧毁，甚至引起电火灾和井下瓦斯、煤尘的爆炸。由此可见，电气设备和电缆的过流是一种不正常状态。井下常见的过流故障为短路、过负荷、断相三种

（1）短路 短路是指电流不经过负载，而是经过电阻很小的导体直接形成回路，其特点是电流很大，可达到额定电流的几倍、十几倍、几十倍，甚至更大。因为电流很大，发热剧烈，如不及时切除，不仅会迅速烧毁电气设备和电缆，甚至引起绝缘油和电缆着火酿成火灾，还会引起瓦斯、煤尘爆炸。

（2）过负荷（过载） 过负荷不仅是指它们的电流超过了额定数值，而且过电流的延续时间也超过了允许的时间。电气设备和电缆过流后，绝缘绕组和绝缘导体的电流密度增加，发热加剧。如果过流的延续时间很短，不超过允许的时间，电气设备和电缆的温度不会超过它们所用绝缘材料的最高允许温度，因而不会被烧毁，允许继续运行，这种情况称为允许的过载。但是，如果延续时间超过了允许的时间，电气设备和电缆的温度将升高到足以损坏它们的绝缘，如不及时切断电源，将会发展成漏电和短路故障，因此也要加以预防和保护。引起电缆和电气设备过负荷的原因，主要有两个方面：一是电气设备和电缆的容量选择过小。另一个是对生产机械的错误操作，此外，电机的端电压过低或电机堵转时，将长期通过电机的启动电流，因而是最严重的过负荷。

（3）断相 三相电源断一相或三相绕组断一相，称为断相或缺相、跑单相。过流故障有如下的危害：①过流倍数较低时，引起电气设备和电缆的温升超限，缩短设备使用寿命。②过流倍数较高时，将导致电气设备烧毁，甚至引起火灾和瓦斯、煤尘爆炸事故。过流倍数很高时，会在电网上造成很大的压降，影响电网的正常运行。过流保护的要求：必须有选择性、可靠性、动作迅速、经济合理。

2.漏电保护 电网的漏电又分为集中性和分散性漏电。集中性漏电是指在变压器中性点不接地的电网中，由于某处（或某点）的绝缘损伤而发生的漏电。分散性漏电则是由于整个电网或整条线路的绝缘水平降低，而沿整条线路或整个电网发生的漏电。漏电的危害：①增加人身触电的危险；②增加引起瓦斯、煤尘爆炸的危险；③可能造成电雷管先期爆炸事故；④可能引起电火灾；漏电保护的类型有漏电闭锁和漏电跳闸两种。所谓漏电闭锁，是指在开关合闸之前对电网的绝缘电阻进行检测，如果电网的对地绝缘电阻值低于规定的漏电闭锁动作电阻值，则使开关不能合闸，起闭锁作用。其多装在用于直接控制和保护电机的磁力起动器上。漏电跳闸保护通常是由检漏保护装置配合自动开关来实现。

3.保护接地 保护接地就是把电气设备的金属外壳和框架，用导线与埋在地下的接地极连接起来的一种保护措施。

（1）保护接地的作用：主要起着分流的作用，可以减少通过人体的电流和产生电火花的能量，从而避免人身触电事故和瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。

（2）保护接地网 从保护接地的原理可以得知，保护接地装置的保护作用是否可靠，关键在于是否能将它的电阻值降低到规定的范围以内。我们通常把单个电气设备的接地极称为局部接地极。在安装时也要采取一些措施来降低接地极的电阻。但仍往往降低不到需要的数值，使它满足规定的要求。因此为可靠地预防人身触电和瓦斯、煤尘爆炸事故的发生，对井下电气设备要求建立保护接地网。

三、安全用电常识

随着电气化程度的迅速提高，尽管井下设置了漏电保护和保护接地等保护措施来预防人身触电事故的发生，但触电事故还是时有发生。

1.造成触电事故的原因

保护装置人为或意外的失灵。有些人片面追求生产，忽视安全，人为的甩掉漏电保护装置，放松对漏电保护和保护接地装置的管理，使它们不能可靠地起到保护作用，造成触电事故的发生。电机车架线引起人身触电事故。临时性的用电设备，不按规定标准进行管理，易造成人身触电事故。

2.触电的危险。触电的危险和分类 人体触及的带电导体或触及因绝缘损坏而带电的电气设备的外壳，都会引起人身触电事故。

触电对人体的危害一般分为电击和电伤两种情况。电击是指触电时电流通过人体的内部，破坏体内器官，多数情况会致人死亡，所以是最危险的。电伤是指电流瞬时通过人体的某一局部，造成对人体外表器官的破坏。触电危险的有关因素 电击对人体危害程度和以下主要因素有关：①电流的大小；②电流的种类；③电流通过人体的时间；④人身电阻；⑤接地电压；⑥电流通过人体的途径；⑦、人的生理状态；

3.预防触电的方法 一般措施：①防止人身接触或接近带电导体；②降低使用电压；③严格遵守各项安全用电作业制度；

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0.引言

提升机在矿井中担负着升降人员、提升矿物、运送材料以及升降设备、工具等项任务，它是沟通矿井地面与井下的运输设备，是矿井的重要设备之一，对矿井生产起着非常关键的作用。

矿井提升机有交流拖动和直流拖动两种，是电力传动技术的典型应用。进入20世纪90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用“电动机+可控硅变流+全数字调节+PLC控制+上位机监控”的全数字控制方式已成为一种发展趋势。提升机采用全数字控制技术具有如下优点：

（1）硬件结构简单，故障点少，可靠性高。

（2）可控精度高，工作稳定性好。

（3）故障自诊断能力强，大大降低了使用维护成本。

（4）具有较高的可购置性，扩展方便，运行灵活性高。

（5）可与其他系统联网，实现现代化管理。

（6）运行效率高，能耗低。

矿井提升机采用全数字控制技术，综合了电机、电力电子、自动化、计算机控制等多种学科，控制系统结构发生了很大变化，硬件大大简化，软件实现的功能不但越来越复杂，而且日新月异。下面结合益新矿2JK5×2.3绞车所用的直流ASCS系列PLC电控系统说说直流电控系统在绞车上的应用。

益新矿2JK5×2.3绞车原来所采用的JKMK/J型电控系统。高压电路采用仿苏CG5型换向器，转子调速10级交流接触器（CJ12-600A/380V）切换外加电阻，逻辑控制电路为继电器接触器组成的有触点逻辑系统。这种控制系统分立元件连接复杂，出事故不易查找，安全保护单线控制，后备保护不齐全，可靠性差，触点、触头空气氧化接触不良和电弧烧伤故障率高；转子调速性能差，冲击电流大，机械碰撞及磨损严重，同时缩短了电机减速器、接触器外加切换电阻等设备寿命；高压换向器绝缘老化，遇阴雨潮湿天气，短路放炮，严重威胁矿井提升安全。将这种电控系统进行改造已势在必行。

近年来，PLC可编程序控制器得到了惊人的发展，技术趋于成熟，性能优越可靠。老绞车经改造后，将老式电控改造为直流ASCS全数字调控电控系统，技术特点如下：

（1）高压电源开关，高压换向器真空化。高压换向器设置正、反之间，高低压之间机械电气闭锁，结构科学合理。真空化消弧特性好，绝缘状态高。高压换向器闭锁消除了高低压间、正反向间短路事故。

（2）转子调速回路，采用可控硅20级编码启动专利技术，一是实现无触点切换，避免触头拉弧烧损和噪音，二是启动特性曲线平滑，冲击电流小。

（3）低频电源装置，技术成熟，运行安全可靠。低频拖动平稳，减少了对装载、卸载系统装备的机械冲击。

（4）最新西门子S7-300型PLC控制器，取代原来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式，实现数字程序化控制，简化了控制系统结构。设置双PLC实现了两线制保护。

（5）上位计算机显示提升机运行状况，各运行参数、保护状态直观明了，便于查找事故和维护，提升机实时监控运行。

（6）有扩展功能，可与局域网连接，实现网络化管理。

1.ASCS电控系统的结构特征

1.1 ASCS电控系统设备总体结构

ASCS系列电控设备总体结构包括：高低压配电、变压器、变流柜、PLC控制柜、全数字调节柜、操作台、监控系统等组成。

1.2 PLC柜结构及工作原理

1.2.1 PLC柜主要技术参数

（1）供电电源：一路为单相200VAC，另一路为三相380VAC。

（2）内含两台PLC，输入/输出信号为：

A、16路（可扩展）模拟量输入，电压范围±10V。

B、128路（可扩展）直流24V/0V开关量输入。

C、32路（可扩展）继电器输出（接点容量为220V，5V）。

D、8路（可扩展）模拟量输出，电压范围±10V。

1.2.2 PLC的原理

最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

继电器控制装置采用硬逻辑并运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点在继电器控制线路的那个位置上都会立即同时动作。

PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该继电器的所有触点不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式：扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

1.2.3 PLC柜的工作原理

PLC柜由2台PLC组成，采用SINMENS S7300。PLC通过输入模块接受外部的数字量/模拟量信号输入，PLC接受到这些输入信号后，将它们存放在CPU的输入存储区，CPU根据预先编好的程序，对输入信号进行运算、处理，其结果存放在CPU的输入存储区，然后将这些处理结果通过输出模块输出数字量/模拟量信号，控制继电器的得电/失电或指示灯的开熄，从而达到逻辑控制的目的。PLC用于逻辑控制时，其功能相当于多个无触点继电器的逻辑组合。PLC具有内部定时器及内部计数器功能，可以实现定时控制逻辑和脉冲计数。PLC软件采用STEP7程序设计语言编写，使用一根编程器和PLC，当程序编写完成后，通过编程口将程序下载到PLC的CPU RAM程序存储区中，则PLC可脱离编程器而独立运行CPU中的程序，以实现各种不同的控制目的。

2.ASCS辅助装置

2.1上位机监控系统

上位机用于监控提升系统的实时运行状态，即时反映故障发生情况，保存故障信息。它可显示罐笼位置、提升速度及速度图、高低压供电回路、液压制动系统和故障信息等画面。反映提升机所有的运行参数和运行状态以及故障类型和故障发生时间，使司机对提升机的运行状态一目了然，从而实现安全、高效地操作提升机。

该监控系统共设有7个主要画面，分别是：提升系统、高低压供电系统、液压制动系统、速度图、故障信息历史记录、电控系统原理图及欢迎画面。

2.2辅助装置

ASCS辅助装置主要是传感器件，具体有井筒开关、测速机、编码器等。

井筒开关：选用磁性非接触开关，分别设置在井筒中过卷、齐平、同步、减速点等位置。

测速机：选用与轴编码器一体化的进口产品，安装在驱动轮上或电机侧。

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中图分类号TD534 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0140-02

0 引言

提升机是煤矿企业井下应用最广泛的设备之一，在整个提升运输过程中发挥着重要的作用。同时它也是煤矿耗电量较大的设备之一，而应用变频技术于煤矿提升机中，不仅能减少耗电量，节约电能，而且操作方便，运行平稳能满足当下矿井运输的安全性、可靠性要求，并降低了煤矿企业的成本，因此说变频技术应用于矿井提升机有着重要的现实意义。

1 提升机的分类

1.1 按用途分

1）主井提升机。主井提升机的任务是专门提升井下生产的煤炭。年产30万吨以上的矿井，主井提升容器多采用箕斗；年产30万吨以下的矿井，一般采用罐笼或串车；2）副井提升机。副井提升机的任务是提升矸石、废料、下方材料，升降人员和设备等。副井提升容器采用普通罐笼和串车。

1.2 按提升机类型分

1）单绳缠绕式提升机。单绳缠绕式提升机是目前大部分为等直径圆柱型滚筒，在个别的老矿井，还有使用变直径滚筒提升机；2）多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机可分为塔式和落地式。

1.3 按拖动方式分

按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升机和直流拖动提升机。

1.4 按井筒的倾角分

提升机按井筒倾角分为立井提升机和斜井提升机。立井提升时，提升容器采用箕斗或罐笼等。斜井提升时，提升容器一般采用矿车（串车）或斜井箕斗。串车提升适用于井筒倾角不大于25°；斜井箕斗提升适用于井筒倾角在25°～35°范围内。近年来大型斜井提升多采用胶带输送机。目前，从国内、外矿井提升机的发展来看，都在采用最新的技术，最新的工艺，最新的材质，使提升设备向大型化、高效率、体积小，重量轻，能力大，安全可靠，运行准确和高度集中化、自动化方向发展。

2 变频调速技术

变频调速技术就是完成变频调速系统调速传动任务的技术。它的主要内容包括了变频器的结构和工作原理、所用的功率器件、电动机运行的特性、调速系统所驱动的各类工作机械（即负载的特性和要求）。为了达到传动的转速转矩要求、保证静、动态性能稳定，还要应用各种控制技术。此外，消除变频器对外干扰和变频器实际应用的经验也是变频调速技术研究的范畴。总之，变频调速技术是电力电子技术、电气传动自动化、控制理论、计算机等多门学科的综合，也是一门重要的学科分支。因变频调速具有优点全面、适用面广等特点，所以说变频调速技术将是称为调速领域中的主要技术，并有统一调速领域之势。

3 变频调速的发展过程

3.1 变频器采用的电力电子器件

电力电子器件是决定变频器性能的关键，早期是晶闸管，由于它是半控器件，需要换相回路，后来被全控器件所取代。早期是晶闸管（SCR），被今天的全控器件所取代。今天的全控型器件，不仅可以自行开关，而且还可以提高功率；并能完善和提高变频器的各种功能。

3.2 线路结构

整个变频装置是由元器件和线路连接而成的，1990年以前，线路基本上是由模拟电路分立元器件组成的，只有少量数字电路和集成块。以后由大规模集成的数字电路逐渐增多，20世纪末就全面数字化；整流器、逆变器、SPWM波形形成、矢量控制等，都集成为一块，甚至集成为一体，因此装置体积越来越小，可靠性大大提高。

3.3 计算机的使用

20世纪90年代以后，计算机进入了变频器的结构和运行领域，提供多种功能：1）取代一部分模块的功能，如SPWM波形的生成，矢量控制的实时计算等；2）实现各种保护并且智能化，如自监控、自诊断；3）进行运行控制，如开机停机、加减速、正反转、制动等。总之，计算机配合模块及其他电气设备，进行协调、控制、通信、执行变频调速系统各项功能，成为系统的神经枢纽，目前正向网络化发展。

3.4 变频器主电路拓扑结构

应用最广的是交-直-交变频器的主电路拓扑结构是逆变器为六拍三相桥，一直保持了多年，20世纪90年代以后开发成功多电平电路如功率单元串联电路，改进了性能，扩大了适用面，如制作高压变频器及特大功率变频器。整流器原来是单一的半控和不控整流，90年代后发展为双SPWM和SVPWM，不仅便于作四象限运行，还能改善网侧的波形和功率因数。

目前国外很多公司生产矿井提升机用的变频器，都采用了数字控制。如德国Ensdorf矿井提升机为双交-交变频器供电系统，由高速可编程序控制器执行数字控制和欧洲ABB公司技术，当时都是十分先进的技术，今天也被IGBT变频器供电取代。

4 变频调速技术在提升机中的应用

变频调速技术应用于矿井提升机中能应付井下不同的电网。矿井提升机利用全新双CPU冗余控制实现平台控制，这样就能使控制性能有大幅度提高，从而来实现恒转矩的提升功能，并不因电网波动而影响负载的提升。变频调速技术应用于矿井提升机中能加大提升机的负载能力，使启动力矩增大，从而实现了电机的软启动。

4.1 直流制动作用

当矿井很深，惯性滑行的减速度太小，使减速阶段的时间太长，降低生产率时，需要采用直流制动方式减速。提升机中停止工作时，应用变频调速技术能可靠地闸住提升机，正常停车。在减速阶段下放重物时，变频器能平滑地从高速降到低速，参与提升机的控制，利用机械抱闸作用使重物停止在中间位置。当发生紧急事故时，能迅速而合乎要求低闸住提升机，使重物不发生下滑，避免了“溜勾”现象。

4.2 S形速递曲线

矿井提升机过程必须要求平稳、安全、可靠，在副井提人时还应保持矿井上下人员的舒适感。梯形速度图是我国提升机运行中广泛采用的一种速度图。变频调速技术应用于矿井提升机中，就能使提升机连续、平滑的运行，就能形成S型速度给定曲线。并且通过修改有关提升控制参数，无论是加速启动段，还是减速制动段，都能够实现较为复杂的控制措施。采用变频调速技术，不仅使提升机控制系统可靠的工作，而且基本不用维护。

4.3 节约资源

由于变频器具有平滑调速、软启动、节能效果显著等优点，变频器应用于矿井提升机中发挥了重要的作用：1）输出功率连续调节，实现了动机无级调速；2）提升机动力制动采用硅或可控硅整流电源装置。采用该装置的动力制动与采用机械或电动机-发电机组制动的方式相比，前者具有既能节电，又能使提升机制动准确可靠、跟随性能好的优点；3）提升机采用低频发电机组实现箕斗提升自动化，缩短了提升周期，提高了提升能力，达到节约用电的目的；4）稳压性能好。提升机在额定功率下运行，变频器保证了电动机在额定电压下运行，避免了因电压高（低）对电机所造成的危害。

5 结论

实践证明，矿井提升机应用变频调速技术彻底避免了绕线式异步电动机起动、制动速度无法准确控制的特点，可靠性大大提高。随着电子元器件性能不断飞速发展，变频调速技术毕竟更广泛应用于矿井提升机上，为煤矿企业的发展节能大量人力、物力，为矿井创造客观的经济效益。变频调速技术作为矿井发展的基础技术和节能技术，已经广泛到应用于煤矿生产过程中，并且随着科学技术的迅速发展应用范围将更加广泛，发展前景将更加光明。

参考文献

[1]廖晓钟，刘向东.自动控制系统[M].北京：北京理工大学出版社，2000.

[2]李华德.变频调速系统控制系统[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3]宋胜利.智能控制技术概论[M].北京：国防工业出版社，2008.

[4]张皓，续明进，杨梅.高压大功率交流变频调速技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5]冯垛生.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，2008.