如何保證煤礦行業系統電源運行安全可靠？
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2020-06-04
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煤礦是中國的主要能源，煤礦行業在長期關注煤礦安全性的同時，提出了一些新的應用探索和新的產品升級方案。比如人員定位系統，安全監控系統，這無疑是物聯網技術在煤礦行業的成功應用。而機殼電源，超寬壓PVA電源的應用，則是高頻電源在煤礦行業的成功應用。
一、煤礦行業簡介與市場前景
煤炭行業是指以開采煤炭資源為主的一個產業，是國家能源的主要來源之一，也是國家經濟的重要支柱之一。
“十一五”規劃建議中進一步確立了“煤為基礎、多元發展”的基本方略，為中國煤炭行業的興旺發展奠定了基礎?！笆晃濉逼陂g需要新建煤礦規模3億噸左右，其中投產2億噸，轉結“十二五”1億噸。中國煤炭工業將繼續保持旺盛的發展趨勢，今后一個較長時期內，中國煤炭行業的發展前景都將十分廣闊。
二、煤礦行業的系統分析
煤礦系統及子系統可以簡化為如下模塊：
圖1 煤礦行業系統及子系統
隔爆兼本安電源箱是連接安全區和危險區的關鍵設備，其可靠性和穩定性直接決定了整個系統的安全可靠。
由于是本安輸出，隔爆兼本安電源的輸出能力比常規的電源已經被限制了很多，所以后端的分站或者傳感器用電一方面要保證自己可靠運行，還要考慮和前端本安輸出的兼容，做到整個系統的可靠穩定和兼容。
然而長距離的傳輸給前后的兼容性帶來了新的挑戰，如何綜合考慮供電能力，防爆要求，穩定性，作為中間的紐帶，不得不說是至關重要的。
三、煤礦行業對電源的需求
1、避免錯接誤操作，減輕整體重量
煤礦系統前端供電通常電壓有127VAC，380VAC，660VAC，1140VAC，＋10%/-25%的偏差。舊設備有些是36VAC或220VAC。127VAC通常用于礦用照明系統。這些電壓需要拉到危險區中，所以需要一個隔爆兼本安電源箱進行隔爆設計，然后輸出本安電源，才能給礦下設備供電。
以前的方案都是直接用工頻變壓器降壓到220VAC，然后用機殼電源進行隔離和降壓。為了兼容多種電壓，行業有多抽頭的方案，多抽頭方案本身存在接錯線的風險，且工頻變壓器較重，進而導致整機重量加重，不利于安裝、維護，并且會導致成本增加。近幾年才有PVA這樣的兼容多電壓范圍的高頻方案出現。
圖2 新舊方案對比
2、滿足火花實驗、低啟動電流
由于煤礦設備對應用環境的安全性要求特別高，設備需要滿足GB 3836系列的標準，主要是GB 3836.4，而且需要滿足標準的火花實驗。本安電路是非常靈敏的限流限壓限能量電路，對其后端的電容和電感是有管控的，不能過大。正是由于本安電路的靈敏保護，才能滿足標準的火花實驗，但也導致了后端的用電設備的啟動電流不能過大，否則很容易觸發這個保護，于是有了緩啟動模塊。而后端的用電設備通常需要長距離傳輸，所以低功耗，低啟動電流，高效率就成了必要的指標了。
圖3 常見煤礦行業本安設備
四、煤礦系統電源關鍵指標解析&專用產品推薦
圖4 煤礦系統解決方案&產品推薦
五、總結展望
在保證安全的前提下，如何探索煤礦行業的新應用，利用先進的電子技術，開發更優秀的產品，讓設備更輕便，讓用戶更便捷安裝，減少接錯線，讓工程師快速匹配本安供電和用電的應用，讓產品管理和升級更輕松，成為了作為紐帶的電源模塊的重大使命。金升陽愿與煤礦行業共同探索，推陳出新，與煤礦行業共同發展。
