煤矿井下变电所后备电源配置方案的选择探寻

（山西南煤集团西上庄煤矿 山西 045000）

引言

我国煤矿正不断地建设无人值守的变电所，后备的电源往往能够保证井下的变电所更好地运行。如果在实际运行的过程中没有一个质量过关的备用电源，更多高配的电装置不能够在第一时间就切除故障，或者会因为电压波动而诱发扣圈动作，进而诱发误跳。最终井下处于停电状态时做不到上下通达，更不能够在第一时间就接收位于地面的指令。

1.高压配电装置对后备电源提出的要求

目前，多样化的高压配电装置都是以开关内部存在的PT为最直接的保护器、失压脱扣线圈和其他不同位置来进行供电。但是因为内部出现短路，大负荷启动和其他不同的原因也会诱发开关误动的现象，最终影响供电的安全。在实际建设时需要遵循如下几个方面的问题：

(1)保护器后备电源存在问题

图1 保护器后备电源主要结构

如果电网电压内部出现波动之后，后续保护器往往能够正常工作，并在第一时间判断保护器内部的故障，争取能够将后续的信息更好地传输到地面监控中心内部。因此，所有的保护器都需要具备后备电源的特征，这样才能够保证后备供电时间为20s左右。在实践的过程中，只有有效地分析保护器后备电源中存在的问题，才能够让其更好地发挥实际作用。图1为保护器后备电源的主要结构。

(2)跳闸线圈后备电源

如果真正靠近高压配电装置的部分出现了短路的现象，母线电压会在较短的时间内降低，即便还有续保护器直接运行，继电器则会在第一时间跳出闸口，更多跳闸线圈所承载的供电电压会直接降低，其实是和开关没有多大关系的[1]。因此，几乎所有的人都需要为每一个跳闸线圈配置后续的电源。在实际保证出口跳闸之后，后续的线圈内部更需要储备足够的能量，最终也就可以让跳闸开关发挥实际的作用。

(3)失压脱扣线圈后备电源

如果高压配电装置的使用过程中出现了短路的现象，又或者因为雷击而出现了电压波动的现象，后备的电压则不能够给失去压力的线圈提供合适的电压，这样反而能够避免因为开关而诱发的停电事故。但是，当整个系统真正出现停电的状态时，后备电源内部的能量会直接变少，最终失压线圈会在短时间内就跳开开关。所有失压脱扣线圈会对后备电源提出5s的严格要求。这样才能够保证电压自身的稳定性。

2.高压配电装置后备电源选择

(1)分散式后备电源

更多分散的后备电源可以被分配到同一台高压配电装置内部。如果内部交流电压数值不足，需要在第一时间让保护器和线圈更好地结合在一起，这样自然可以让任何的保护器在第一时间解除故障，最终也就能够让合适的故障信息直接传递给地面内部的监控中心。另外，需要有效地防止出现线圈电压波动的问题，如果处理不当就会直接停电。

分散之后的电源会由一组和三组输出的开关电源一起构成。更多的后备电源，可以配合高压配电装置内部的PT来更好地供电。实际接触开关之后的电源会直接输出两路高能电容。此时，真正两路直流24V电压也会直接给不同的线圈供电。如果此时系统内部不存在压力，储能电容将会来回放电。在短暂的2s-3s的时间内就可以将储存的能量直接放掉，最终才能够让整个线路变得更加安全[2]。

(2)集中式隔爆型不间断电源

集中式隔爆型号电源指的是通过借助大功率的矿用UPS来直接给变电所内部的装置进行供电。一个变电所内部会先存放一台UPS，其内部存在的100V交流电源和直流电源可以借助七芯端子从后腔直接引到前腔，在使用时更会受到一个电源切换装置的影响。

如果内部的UPS真的出现问题，则需要在第一时间切换到PT状态下进行供电。如果有必要可以安装一个合适的断电装置，从而保证后备电源也能够在短时间内进行供电。

这种主要的供电模式其实是在原始供电模式的基础上配合井下的高压装置发挥实际作用的，在这之后其他不同的装置都能够发挥不同的作用。

3.采用分散式后备电源的优势

在实际使用的过程中，分散式后备电源内部的优势主要由如下几个方面组成，图2为分散式后备电源内部的主要结构：

图2 分散式后备电源内部主要结构

(1)可靠性较高

在实际分散之后，多数的后备电源会借助高能电容器来作为重要的储能元件，一方面可以避免因为集中供电而诱发故障，并让所有类型的高压配电装置都没有任何风险。另外一方面，也能够让更多的高能电容器的寿命要高于一般的充电电池。从实际使用的过程看，分散式后备电源使用的过程中都没有出现过多的问题，整体显得很可靠。

(2)功能更加全面

更多后续存在的电源可以被当作保护器和后备电源，实际确实能够和失压脱扣线圈有直接的关系。在实际遇到线圈跳闸的情况时，注意提供一个合适的24V直流电源。如果实际碰到一个失压脱扣线圈，则需要另外配置一个24V的电源，这样才能够让电源切断和延时。多数普通的电源确实可以在短时间内解决更多的难题，为的是能够解决在实际使用中产生的各类问题。在实际运用时，更多分散式后备电源有着非常全面的功能，从而让电源都能够发挥实际的作用。

(3)满足远程停送电的要求

更多分散类型的电源都是从高压配电装置内部的PT上取得有关的电量的。更需要遵循一定的顺序。在实际送电时，多数与开关相关的PT则一定是带电存在的。只要设备是带电的，后备的电源就可以提供更多的电能。开关只有有效地进行远程操作才能够满足送电的整体要求。在实际使用的过程中，更多分散式后备电源能够满足远程停送电的要求。

(4)有效满足开关以及跳合闸对后备电源的要求

在实际正常运行时，更多的高压配电装置其实不会耗费更多的电量。每一台机器内部的开关功率不会大于10W，但是在实际进行跳合闸时则需要在较短的时间内提供巨大的能量。在真正分散之后则需要运用高能电容进行储能。每一台开关都会配置独立的后备电源，一方面确实能够在较短的时间内释放一定的能量，另外一方面也能够满足不同开关跳闸的要求[3]。但是，常规的UPS一般可以按照额定负载的80%来选配。在实际使用分散电源的过程中，确实能够满足开关和合闸对后备电源提出的要求。

(5)易扩容和搬迁

存在于井下的变电所内部的负荷会直接发生变化，更多的高压配电装置更会不断地移动和变化。但是，在实际安装后备电源相关的开关之后，无论产生何种变化都不会因此失去后备电源的支持。也只有明确以上几个分散电源的优势才能够让其发挥更大的作用。

4.通信设备对后备电源的要求

(1)估算监控通信设备内部的功率

变电所内部配置的电力分站一般是由环网交换机、无线基站和各类应急照明灯组成，每个不同的设备都会发挥不同的作用。实践中更需要运用不同类型的算法来计算出不同通信设备内部的功率。

(2)监控通信设备内部的容量

从本次分析的案例可以看出，如果让变电所内部所有的监控通信设备都配置多样化的电源，所需要的电能大概会变为1670Wh，因此，要让所有电池内部的电容量都控制在2000Wh，最终自然就可以满足变电所在12h的供电要求。

在配置变电所监控通信设备的后备电源时，可以将后备电源的电量控制在2000Wh-2300Wh，并注意让电池的容量能够表现出蓄电池电源的特性。

5.结束语

多数高压配电装置内部都会安装多样化的后备电源，更多变电所监控通信设备内部也确实存在UPS电源。如果确实对通信设备有更高的要求，必要时则可以配置更多台的UPS来更好地供电。