煤矿安全监测监控技术-矿用电源

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1、4矿用电源及备用电源电源是矿井监控系统（含甲烷断电仪、甲烷风电闭锁装置）的重要设备之一。矿用电源（指矿井监控系统电源、甲烷断电仪电源、甲烷风电闭锁电源，以下同）除向分站、传感器、声光报警器、断电器等提供本质安全防爆直流电源外，还必须保证井下交流电网停电后，维持系统正常工作时间不少于2小时。因此，矿井监控系统电源除将交流电转换成本质安全防爆直流电源外，还有备用电池。4.1矿用电源的特点及主要技术指标由于煤矿井下具有甲烷等易燃、易爆性气体，硫化氢等腐蚀性气体，环境潮湿，有淋水，有矿尘，电网电压波动范围大（75%

2、～110%），空间狭小，工作场所分散。因此，矿井监控系统电源同一般直流电源相比具有如下特点：1）本质安全型防爆输出。煤矿井下具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体和煤尘，为防止电气设备的危险温度和电火花引起瓦斯和煤尘爆炸，用于煤矿井下爆炸性环境的电气设备必须是防爆型电气设备。由于本质安全型防爆电气设备具有体积小、重量轻、成本低，特别当电缆发生故障所产生的电火花，能量很低，不会引爆井下爆炸性气体混合物等优点。因此，矿井监控设备应优先采用本质安全型或本质安全型其他防爆型式的复合型。特别是当甲烷超限时，断电控制区域的

3、矿井安全监控设备必须为本质安全型，以保证当甲烷超限时，监控设备连续工作。因此，矿井监控系统电源必须为本质安全型输出。由于矿井监控系统电源需从井下交流电网获取能量，而交流电网的引入难以使矿井监控系统电源制做成单一本质安全型。因此，矿井监控系统电源一般为隔爆兼本质安全型或浇封兼本质安全型。2）电网电压波动适应能力强。采煤机、掘进机、输送机等井下电气设备功率大，直接启动，频繁启动，供电距离远等造成了井下交流电网电压波动范围大（75%～110%）。因此，要求矿用电源电网电压波动适应能力强，在75%～110%的额定电

4、压范围内正常工作。3）效率高、体积小、重量轻。井下空间狭小。因此，要求矿用电源体积小，重量轻。矿用电源电网电压波动范围大，负载变化大，为减小矿用电源的体积和重量，就必须提高电源效率，减小散热片面积。因为散热片体积的增大，还会进一步导致隔爆外壳体积的增大和重量的增加。4）保护功能强。矿用电源工作在环境恶劣的煤矿井下，井下潮湿，有淋水和矿尘，顶板垮落，机械碰撞等，这些会造成负载或电缆短路。因此，矿用电源要有短路保护，过流保护等功能，同时要防潮、防水、防尘、防霉、防腐。5）输入电压范围宽。煤矿井下交流电网电压等级

5、较多。36v、127v、380v、660v、1140v、3300v等，矿用电源的输入电压一般选36v、127v、380v和660v，还应兼顾地面的220v。因此，要求矿用电源输入电压范围宽。4.1.1矿用电源的主要技术指标矿用电源的主要技术指标有额定输入电压、允许输入电压范围、额定输出电压、输出电压范围、最大输出电压、额定输出电流、最大输出电流、稳定系数、电压调整率、电流调整率、输出电阻（内阻）、最大纹波电压、纹波系数。其中最大输出电压、最大输出电流是本质安全防爆电源的必备安全系数。1）额定输入电压U1是矿

6、用电源标称输入电压，如：36v、127v、220v、380v等。2）允许输入电压范围是矿用电源允许输入电压范围，通常用额定输入电压的百分比表示（如：75%～110%U1），也可用允许输入电压的上限和下限表示（如95V～140V）。当输入电压超出输入电压范围，电源将损坏或工作不正常，或失去防爆性能。3）额定输出电压是矿用电源标称输出电压，如：5v、6v、9v、12v、15v、18v、24v等。4）输出电压范围是矿用电源在规定的输入电压范围内和输出电流不大于额定输出电流的情况下，输出电压变化范围。输出电压的变化

7、范围可以用输出电压的上、下限表示，如：4.75V～5.25V表示，也可以用额定输出电压的相对值来表示，如：5%。5）最大输出电压是指矿用电源在开路等情况下所能输出的最大电压。这是本质安全型防爆电源的一个重要指标。若矿用电源的输出电压大于最大输出电压，将无法保证电源的防爆性能，这种电源严禁在井下爆炸性环境中使用。6）额定输出电流是矿用电源的标称电流。当输出电流不大于额定输出电流，输入电压不超过允许输入电压范围时，电源的防爆性能和输出电压范围均可得到保证。当电源的输出电流大于额定输出电流时，电源的一些技术指标将

8、难以保证，但防爆性能必须保证。7)最大输出电流是指矿用电源在短路等情况所能输出的最大电流。这是本质安全防爆电源的一个重要指标。若矿用电源的输出电流大于最大输出电流，将无法保证电源的防爆性能，这种电源严禁在井下爆炸性环境中使用。8)稳定系数是指输入交流电压变化ΔVi所引起的输出直流变化ΔVo的变化量。稳压系数越小，说明输出越稳定。稳压系数又分为绝对稳压系数和相对稳压系数两种。绝对稳压系数是指当负载不变（ΔIo=0）