浙江浙一电气有限公司

### 矿用高压变电站三大趋势：防爆化、智能化、小型化的技术解析与发展方向

#### **一、防爆化：适应极端环境的刚性需求**
**1. 核心背景**
煤矿井下存在甲烷、煤尘等爆炸性混合物，传统油浸式变压器因易燃易爆、维修量大，已逐步被防爆型干式变压器取代。防爆化设计通过物理隔离与材料革新，确保设备在极端环境下安全运行。

**2. 技术实现**
- **结构创新**：采用隔爆外壳（防爆标志Exd I），将高压永磁真空开关、干式变压器、低压馈电开关等集成于密闭空间，阻断爆炸传播路径。
- **材料升级**：铁芯使用冷轧硅钢片，全斜不冲孔结构减少磁阻，降低空载损耗20%-30%；绝缘材料采用H级Nomex纸，耐温等级达180℃，过载能力提升30%，且燃烧时无毒烟排放。
- **防护标准**：符合GB3836.1-2010《爆炸性气体环境用电气设备》与GB8286-2017《矿用隔爆型移动变电站》，通过CQST防爆认证。

**3. 应用场景**
- 综采工作面：随采掘设备移动供电，解决供电压降问题。
- 抢险救灾：突发事故时快速投入，替代受损变电站。
- 临时供电：掘进延伸工程或永久变电站建设暂停期间，缓解电力短缺。

#### **二、智能化：从被动监控到主动决策的跨越**
**1. 驱动因素**
煤矿智能化转型要求供电系统具备实时感知、自主决策能力，以应对设备迁移频繁、故障定位困难等挑战。

**2. 技术架构**
- **感知层**：部署温湿度、烟雾、门禁、视频等传感器，实现环境与设备状态全覆盖监控。
- **通信层**：支持CAN、RS485、RJ45、WiFi、5G等多种协议，数据传输效率提升50%以上。
- **决策层**：采用PLC可编程控制器，集成过载、短路、漏电、断相、超温等10余种保护功能，故障定位时间缩短至分钟级。

**3. 典型案例**
- **国家电投内蒙古公司**：研发5G智能移动变电站，通过远程“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）功能，实现调度中心对66kV变电站的实时监控，故障处理时间减少2小时/次，倒闸操作时间从90分钟降至5分钟。
- **神延煤炭西湾煤矿**：110kV变电站智能化改造后，运行效率提升30%，管理成本降低200万元/年。

#### **三、小型化：空间效率与经济性的双重优化**
**1. 需求根源**
城市土地资源紧缺与矿井巷道空间限制，倒逼变电站向紧凑化发展。小型化设计可减少征地、土建成本，提升设备综合利用率。

**2. 技术路径**
- **变压器革新**：采用卷铁心结构，比叠片式铁心节省10%-12%材料，体积缩小15%；线圈导线长度减少，负荷损耗降低10%。
- **开关集成**：低压馈电开关箱与高压负荷开关箱一体化设计，轨距适配600/900mm矿用巷道，运输效率提升40%。
- **模块化组装**：支持快速拆装，建站周期从数周缩短至数天，地基要求降低50%。

**3. 效益对比**
- **占地面积**：630kVA预装式变电站外形尺寸3m×2m，较传统型号节约1/3土地。
- **运维成本**：小型化变电站年维护费用减少30万元，人工成本降低200万元。

#### **四、趋势融合：防爆+智能+小型化的协同创新**
**1. 技术交叉点**
- **防爆与智能**：通过隔爆外壳集成智能传感器，实现爆炸环境下的数据安全传输。
- **小型与智能**：采用维纳尔母线系统，利用封闭母线挂接技术，在紧凑空间内实现远程监控与自动控制。
- **防爆与小型**：Nomex纸绝缘干式变压器兼顾防潮、环保与体积优化，适用于狭小巷道。

**2. 未来方向**
- **材料科学**：研发更轻量化、耐高温的复合材料，进一步缩小设备体积。
- **人工智能**：引入机器学习算法，实现故障预测与自适应保护策略。
- **能源互联网**：构建矿井供电微网，支持分布式能源接入与需求响应。

**结论**：防爆化、智能化、小型化已成为矿用高压变电站升级的核心路径。三者通过技术融合，不仅提升了设备安全性与运行效率，更推动了煤矿行业向绿色、智能方向转型。随着5G、AI等技术的渗透，未来矿用变电站将实现从“被动维护”到“主动健康管理”的跨越。