基于矿用隔爆型移动变电站在煤矿井下的运用分析

李 凯

（山西省长治经坊煤业有限公司，山西长治 047100）

在矿井移动变电站的应用过程中，煤矿井下的供电系统和生产活动从中获取了一定的资源支持。随着我国煤矿产业的现代化建设和发展，煤矿生产效率有所提高，利用矿用隔爆型移动变电站进行煤矿的井下生产，要把握关键的技术要点，明确矿用隔爆型移动变电站的结构功能，实现技术的升级，提高煤矿生产的效率，进一步推动煤矿生产活动的智能化、现代化发展。

1 矿用隔爆型移动变电站的结构

矿用隔爆型移动变电站在运行过程中。集中了先进的技术和高新设备，其中涵盖了隔爆型高压真空配电装置、隔爆型低压保护箱、隔爆型干式变压器。在煤矿井下生产中，矿用隔爆型移动变电站作为配电设备，为给排水设备和机械化采煤设备提供电力支持，矿用隔爆型移动变电站结构见图1。

图1 矿用隔爆型移动变电站结构图

在变电站的应用中，其发挥的功能是其他设备无法取代的，矿用隔爆型移动变电站可以系统地把握不接地供电系统，建立起移动变电站系统，使用低压侧保护箱，达到理想的低压断线高压生产目标。变电站干式变压器运行过程中以50Hz作为额定频率，一次电压为6kV 或10kV，从而保证电力系统运行的稳定性，其中应用到了无线温度检测技术，温度检测系统见图2。

图2 矿用隔爆型移动变电站无线温度检测系统图

在矿用隔爆型移动变电站内安装无线温度传感器，可以检测温度值的变化，显示温度值的大小动态情况，利用温度控制模块，接收温度信号，向保护器中传输信息。利用信号导向板的功能，在发送模块上，可以借助导向板的功能，传输信号，向指定的方向输送信号，从而确认变压器返回移动变电站的具体方向。变电站检测系统能够对煤矿的大面积停电所带来的风险进行防范、控制，利用无线温度传感器，对各接线点的温度进行检测，达到数据存储分析、故障报警和跳闸输出等功能目标[1]。

2 矿用隔爆型移动变电站的发展历程

我国矿用隔爆型移动变电站的应用和发展，经历了较长的一段发展时期，随着现代化社会和工业社会的建设进程逐步推进，煤矿生产逐渐向着机械化、智能化的方向，提高生产水平。国内生产的矿用隔爆型移动变电站等电气设备，也呈现出了快速发展的趋势，进入到了蓬勃发展的新时期，最早我国矿用隔爆型移动变电站的应用主要是依赖进口，逐渐向着合作仿制的方向探索，进而发展至独立研发和制造的时期。随着供电电压等级的变化，矿用隔爆型移动变电站也随之发生了性能方面的变化，最早我国煤矿井下采煤区供电电压为660V，移动变电站的应用依赖进口容量在630kVA 以下，直至1973 年，我国从国外引进了一批设备，用于采煤活动。

综合机械化采煤设备应用下，煤矿井下采煤区的供电电压提高到了1140V，就在同一年，我国开始研制容量规格不同的移动变电站，分别是315kVA、500kVA、630kVA。1979年成功研制出移动变电站，在1980年投入到生产中进行矿井生产试运行，经过一系列的鉴定、全面分析，国内开始就移动变电站进行设计和制造，投入到了小批量的生产中。在1980年和1985年，我国成功地研制了大容量的移动变电站，分别为800kVA 和1000kVA，但是该时期产量有限，仍旧是以进口采购为主，以国内生产作为辅助。

直至1990 年，我国开始对移动变电站系列产品加大了生产力度，投入到大批量生产中，对国外的技术进行借鉴、引进，改进隔爆壳体结构，以优化产品的整体性能，呈现出了国产产品逐渐取代国外进口产品的发展趋势。在煤矿井下采煤区中普遍应用3.45kV电压等级的发展趋势下，我国开始大量使用大容量的移动变电站，主要是以1250kVA 的容量为主。在矿用隔爆型移动变电站的应用中，把握关键的技术要点，成为了提高矿井生产质量生产效率的关键要素，要向着环保、节能、健康、稳定、智能的方向探索，应针对关键的技术要素加强把握，提高技术应用水平[2]。

3 矿用隔爆型移动变电站关键技术要点

3.1 干式变压器绝缘

在移动变电站中使用干式变压器，是关键的技术手段，干式变压器绝缘技术应用是移动变电站运行的主体，玻璃纤维作为干式变压器绕组导体外包的绝缘材料，在耐高温绝缘漆的浸渍作用下投入到应用中，增强了耐温等级。高低压间的绝缘筒使用成块云母和浸渍硅漆玻璃纤维，部分绕组分接引线板，在生产和制造中，使用的是三聚氰酰胺树脂层，采取压板制造的形式，使用陶瓷制造绕组饼间及压块，耐温等级为H 级。随着科学技术的发展，绝缘材料的性能逐步优化，在绕组导体外包绝缘材料的选择中，芳香烃聚酰胺耐高温复合纤维纸被投入到了生产中，采取固化处理的方式，通过在特种瓷漆中进行浸渍处理，部分绝缘的耐温等级进一步提升可达到C级[3]。

3.2 无线温度检测技术

使用矿用隔爆型移动变电站加强对温度的检测，是保证设备稳定运行的关键，将高温线安装在变压器上，使用温度传感器保护线路，防止出现设备被烧坏、烧毁的问题，确保电路运行的稳定性和安全性。在隔爆型移动变电站的生产和运行过程中，经常出现高压隔离刀闸、高压分接头和低压星角转换接头等问题，利用无线温度检测技术，在矿用隔爆型移动变电站内安装无线温度传感器，检测温度值，采取的是接触检测的形式。

当出现接触点温度检测结果异常的情况，利用红外温度传感器，对温度数据进行采集、分析，传输数据，将弧形铝材信号导板安装在传输模块中，无线温度传感器可以在弧形板所包围形成的空间内，反射温度信号，向指定方向传输温度信号，清除磁场干扰。工作人员记录温度数据信息，为后续的生产活动机械设备的应用方案提供支持依据和参考。设置温度报警值，用自动预警的功能，加强对移动变电站的日常管理和有效维护，达到预分析的工作目标。无线温度检测系统可以提前检测触点温度的状态，并发挥出报警功能，对损坏、烧毁等触点风险进行了防范，降低了大面积停电影响煤矿生产进度的问题发生风险[4]。

3.3 干式变压器铁心

干式变压器的生产和设计随着硅钢片技术的持续发展，在铁心设计方面发生了改变，叠装工艺逐步进步完善，设计三相三柱式铁心或三相五柱式铁心，将覆盖漆喷涂在铁心表面和夹件表面，覆盖漆应具备耐高温性和较强的防潮性，从而达到耐腐蚀处理、防锈处理的目标。使用的铁心材料通常是以冷轧晶粒为主，厚度在0.2~0.3mm之间，硅钢片两面涂有绝缘膜，我国的钢铁产业中生产厂家生产的硅胶片性能逐步提高，国内变压器厂家也逐渐将国外进口的硅钢片替代使用国产产品，以节约成本。

叠装工艺的应用过程中，以阶梯步进的方式进行叠装处理，使用全斜接缝法，提高贴装工艺的处理效果，在结构设计中，最经典的是夹件和穿心螺杆夹紧的结构。该方式可以使铁心的噪声与振动减小，增强铁心强度，提高铁心在井下生产中的适用性，无穿心螺杆结构也是一种常见结构，使用钢拉带，达到保障和固定的目的，可以减少空载电流降低空载损耗[5]。

3.4 隔爆壳体技术

移动变电站的隔爆壳体生产和设计，要达到一定的耐爆性和隔爆性目标，遵循着便捷、高效的原则进行设计和生产，隔爆壳体要具备较强的机械强度和良好的散热性能，在检修和装配等环节，要具有一定的便捷性，外观大方，具有便捷的机加工应用优势。我国使用的移动变电站隔爆壳体主要是以以下两类为主，分别是圆形和方形壳体，以圆形为例，圆形或类圆形的壳体结构均是较为常见的，两端开盖的波纹筒式结构，或是一端开盖、一端封闭的波纹筒式结构，均属于圆形移动变电站隔爆壳体结构类型。

方形壳体具有一定的厚重性，其结构是以上部开盖的箱式结构为主，波纹筒式结构的横断面为圆形或与椭圆形类似，在壳内底部位置采取焊接处理的方式，安装纵向轨道，从而达到安装变压器本体的目的。壳体高压端盖的位置设计有线接墙，可以经过焊接处理和箱体法兰连在一起，低压端盖配有钢制结构的法兰，利用螺栓紧固的连接起来，壳体内部使用了喷涂处理的方式，将防潮漆喷涂在内部表面。波纹箱体的吸热性能较强，波纹箱体制作成波纹状，使用高延展性钢材，经过压制处理而成，有着较大的散热面积，受力均匀性良好，具有较高的机械强度，和其他形式的同容量壳体相比，体积小，重量轻，体现出了显著的应用优势。

3.5 高压开关和低压开关

在矿用隔爆型移动变电站中，高压开关和低压开关是重要的组成部分，目前要向着智能化的方向发展，最早高压开关是高压负荷开关以空气式作为开关的主要形式，缺少保护功能。目前保护功能愈发智能化，高压开关有了多种保护功能，包括电流保护系统功能、漏电保护系统功能、通讯功能，利用PLC 可编程控制器，保护器从单片机的发展过渡到了智能化发展的新时期，拓展了有关的功能覆盖范围。

低压开关最早是简单的空气开关有简单的保护功能，随着科学技术的快速发展，低压开关的保护功能逐步完善，能够在断路过流过压漏电和短路等保护功能方面，发挥出一定的优势。高压真空开关目前得到了普及和应用，需要与高压真空开关配合使用，利用PLC保护器，向高压开关传递分闸信号，从而达到保护电源的目标，构建起了低压侧故障分断高压侧电源的模式，在大容量移动变电站中，适用性较强，实现了安全保护、高效生产[6]。

4 结论

综上所述，矿用隔爆型移动变电站在我国已经经历了数十年的发展，逐渐取代了进口产品，不断优化性能和工艺流程，煤矿供电的质量有所提高，供电成本得到了大幅度的缩减，为煤矿生产创造了更高的经济效益和综合效益。在矿用隔爆型移动变电站关键技术的研究和实践中，工作人员要把握技术关键点，加强对矿用隔爆型移动变电站结构的把握，为煤矿生产活动提供稳定、切实的保障。