2. 矿井局部通风机供电系统认知

局部通风机承担掘进工作面及部分硐室的通风任务,一旦停风,瓦斯积聚风险会在很短时间内上升,因此其供电系统不是普通的“接一路电、能转就行”,而是按重要负荷对待、以双回路电源为基础、以自动切换装置为核心构成的一套高可靠供电体系。理解这套体系,要抓住四个问题:负荷属于哪一级、两路电源从哪里来、线路上有哪些设备、正常与故障时电流怎么走。

一、负荷等级:为什么局部通风机不能按普通负荷对待

按《煤矿安全规程》及相关设计规范,矿井局部通风机属于一级负荷,其中煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井的掘进工作面局部通风机通常按一级负荷中特别重要的负荷考虑,要求两回路电源独立、任一路故障时另一路能立即投入,且不允许长时间停电。这里的“独立”是关键:两回路应分别引自变电所的不同母线段,或分别来自不同的电源线路,不能是同一台变压器、同一段母线分出的两个开关,否则上级故障会同时切断两路,双电源形同虚设。

负荷等级直接决定了设备选型与保护配置:一级负荷要求双电源加自动切换,切换时间要满足风机允许断电时间;对瓦斯突出工作面,还要求切换装置具备失压、欠压自动投入功能,并配置风电闭锁、瓦斯电闭锁,保证停风即断电、瓦斯超限即断电。

二、双回路电源来源与线路构成

典型的局部通风机供电系统由“两路电源—两台(组)开关—切换装置—风机”构成。两路电源一般取自采区变电所或井下中央变电所的不同母线段,经高压电缆送至局部通风机专用移变或低压馈电开关,再进入双电源自动切换开关(ATS 或双电源真空电磁起动器),最后由切换装置出线接至局部通风机电动机。若为“三专”供电(专用变压器、专用开关、专用线路),则局部通风机回路不得接入其他负荷,避免其他设备故障或检修影响风机。

线路上常见的设备包括:高压隔离开关与高压真空配电装置、矿用隔爆型移动变电站、低压馈电开关、双电源自动切换开关、局部通风机用真空电磁起动器、风电闭锁装置以及电缆。每台设备都有明确的进出线方向和闭锁关系,认知供电系统时,应能沿着“电源—开关—切换—风机”的顺序把电流路径画出来,并标出每处的保护与闭锁。

局部通风机双回路供电系统构成与切换路径 电源Ⅰ 变电所Ⅰ段母线 电源Ⅱ 变电所Ⅱ段母线 高压配电装置 Ⅰ路进线 高压配电装置 Ⅱ路进线 移动变电站 专用变压器 移动变电站 专用变压器 低压馈电 Ⅰ路 低压馈电 Ⅱ路 双电源自动切换 开关(ATS) 失压/欠压自动投入 局部通风机 一级负荷·专用回路 正常主用 备用回路 要点:两路电源应引自不同母线段,互为备用;切换装置出线只带局部通风机,不接其他负荷; 切换后须与风电闭锁、瓦斯电闭锁配合,保证停风断电、瓦斯超限断电。

三、正常运行工况

正常运行时,两路电源均带电,切换装置处于“一路主用、一路备用”的状态。以Ⅰ路为主用回路为例,电流路径为:电源Ⅰ→Ⅰ路高压配电装置→Ⅰ路移动变电站→Ⅰ路低压馈电→切换装置主用侧→局部通风机。此时Ⅱ路电源处于热备用,其进线开关合闸、出线侧不带负荷或仅带切换装置的备用侧检测回路,切换装置实时监测两路电压。

运行中应重点观察三类量:一是两路进线电压是否正常、是否缺相;二是风机运行电流是否在额定范围内,有无过载、断相;三是切换装置面板上的电源指示、主备状态指示是否与实际一致。若主用回路电压消失或降到额定值的 70%~75% 以下,切换装置应经整定的延时(通常零点几秒到数秒,按风机允许断电时间设定)自动断开主用、合上备用,恢复风机供电。

四、切换工况与判断依据

切换工况可分为三类:失压自动切换(主用电源停电)、手动切换(检修或试验时人为操作)、故障闭锁(风机本身或下游线路故障时不允许切换合闸)。以失压自动切换为例,动作过程是:主用侧电压低于整定值→装置延时确认→跳开主用开关→合上备用开关→风机恢复运行。若备用回路也无压,则装置闭锁并发出报警,此时必须按停风措施撤人、断电。

判断切换是否成功,不能只看风机是否转起来,还要核对:切换装置状态指示是否由“主用”转为“备用”;风机运行电流是否恢复到正常值;风电闭锁接点是否保持闭合;瓦斯浓度是否在允许范围内。若切换后风机反转、电流异常或频繁来回切换,说明相序错误或两路电压偏差过大,应停机检查。

双电源切换装置必须定期做切换试验,但试验前应确认备用回路确实带电、风机下游无人作业,并做好停风应急准备;严禁在瓦斯超限或未撤人的情况下进行切换试验。

五、认知要点小结

认知局部通风机供电系统,核心是把“等级—电源—设备—工况”四条线串起来:负荷是一级(特别重要),电源是两路独立、互为备用,设备是高压配电、移变、馈电、切换开关、起动器与闭锁装置依次串联,工况分正常、失压切换、手动切换与故障闭锁。能沿着电流路径说清每一级设备的作用和闭锁关系,就具备了分析现场供电图、判断切换异常的基础。