曹國(guó)星

（西山煤電集團(tuán)公司 機(jī)電處，山西 太原 030053）

主通風(fēng)機(jī)作為煤礦供電的一類設(shè)備，供電的可靠性尤為重要。短時(shí)停電導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)停機(jī)，對(duì)于高瓦斯礦井來(lái)說(shuō)很危險(xiǎn)，可能引起井下部分區(qū)域的瓦斯積聚。我國(guó)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)突然停機(jī)時(shí)，必須保證在10min內(nèi)恢復(fù)向礦井供風(fēng)。而主通風(fēng)機(jī)房的停電故障大多是因?yàn)樯霞?jí)變電站的失電或是供電線路的故障引起，針對(duì)這些故障需要尋找一種快速的回路切換裝置，保證風(fēng)機(jī)供電的可靠性。

1 主通風(fēng)機(jī)房供電概況

西山煤電集團(tuán)西銘礦磺廠風(fēng)機(jī)房為雙回路供電，實(shí)行分列運(yùn)行方式，母聯(lián)開(kāi)關(guān)處于熱備狀態(tài)，日常運(yùn)行中，磺風(fēng)一回路帶一號(hào)風(fēng)機(jī)，磺風(fēng)二回路帶二號(hào)風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，磺廠風(fēng)機(jī)房使用的是FBCDZ-8-NO28對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的功率為2×450kW.

2 主通風(fēng)機(jī)房發(fā)生停電事故后應(yīng)急操作

當(dāng)運(yùn)行的主通風(fēng)機(jī)供電線路發(fā)生故障引起失電停風(fēng)故障時(shí)，機(jī)房的值班人員可根據(jù)情況進(jìn)行應(yīng)急操作。1）倒機(jī)法。值班人員啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，但在倒機(jī)過(guò)程中，需要關(guān)閉故障風(fēng)機(jī)的風(fēng)門(mén)，開(kāi)啟備用風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)，對(duì)備用風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘，這一過(guò)程時(shí)間約為8 min，時(shí)間較長(zhǎng)。但倒機(jī)法較為穩(wěn)妥，不會(huì)受停電事故影響。2）倒回路法。值班人員只須分故障回路開(kāi)關(guān)、合機(jī)房母聯(lián)開(kāi)關(guān)，使用備用回路帶風(fēng)機(jī)運(yùn)行。這一過(guò)程時(shí)間約為3min，時(shí)間較短。但值班人員必須對(duì)事故進(jìn)行分析。如為上級(jí)變電站或供電線路故障引起的失電，可進(jìn)行倒回路操作。如為機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備故障引起的失電，不可進(jìn)行倒回路操作，否則將引起事故的擴(kuò)大。

3 快速切換裝置信號(hào)采集控制圖

磺廠風(fēng)機(jī)房快速切換裝置信號(hào)采集控制簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1.

快切裝置采集電量信號(hào)：進(jìn)線柜及母聯(lián)柜電流信號(hào)，兩母線段電壓信號(hào)。快切裝置采集開(kāi)關(guān)位置信號(hào)：進(jìn)線柜及母聯(lián)柜斷路器位置信號(hào)?？烨醒b置遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)出口：進(jìn)線柜及母聯(lián)柜控制分合閘出口。

4 快速切換裝置動(dòng)作原理

磺廠6kV風(fēng)機(jī)房安裝了1臺(tái)MFC5103快切裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行回路的進(jìn)線發(fā)生故障時(shí)及時(shí)啟動(dòng)快切裝置，跳開(kāi)故障段進(jìn)線開(kāi)關(guān)，快速合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)，使用備用回路帶風(fēng)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)房的“零停電”。但母聯(lián)開(kāi)關(guān)不能隨意合閘，如備用電源與母線殘壓的相角、頻率、電壓不符合并聯(lián)的條件，有可能引起電源的沖擊。同時(shí)該風(fēng)機(jī)房進(jìn)線保護(hù)裝置上引入電流閉鎖接點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)閉鎖電源快切裝置。

圖1 磺廠風(fēng)機(jī)房快速切換裝置信號(hào)采集控制簡(jiǎn)圖

4.1 切換裝置的啟動(dòng)

快切裝置通過(guò)進(jìn)線柜中的電流互感器、母線段的電壓互感器，采集回路的電壓、電流、頻率信號(hào)，通過(guò)進(jìn)線柜中的斷路器的輔助節(jié)點(diǎn)判斷開(kāi)關(guān)位置，當(dāng)回路失電后，電網(wǎng)中的頻率、電壓、電流逐步降低，當(dāng)降低到設(shè)定的較低定值時(shí)，表明母線已經(jīng)脫離電源，快切裝置就會(huì)啟動(dòng)，立即跳開(kāi)故障側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)。

4.2 快速切換的原理

當(dāng)快速切換裝置啟動(dòng)后，運(yùn)行進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)迅速斷開(kāi)，但是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)負(fù)荷為2×450kW 交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)失電后將惰行，電動(dòng)機(jī)的反饋電壓反映在母線上，母線段的殘壓、頻率將逐步降低。兩電源并聯(lián)的條件為頻率差、相角差、電壓差必須相近，符合裝置設(shè)定的定值。某電網(wǎng)母線殘壓示意圖見(jiàn)圖2.

圖2 母線殘壓示意圖

當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，母線電源殘壓開(kāi)始于A點(diǎn)，母線頻率、相角與備用回路相近，電壓衰減較少，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降較少，如果在此點(diǎn)附近母聯(lián)柜合閘，母線失電時(shí)間較短，約為0.2s，就能在風(fēng)機(jī)未“停止”的情況下實(shí)現(xiàn)電源的快速切換。

當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，母線電源衰減至B點(diǎn)，母線相角與備用電源再次相交，電壓衰減至約65%～75%，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降不大，如果在此點(diǎn)附近母聯(lián)柜合閘，母線失電時(shí)間較短，約為0.6s，雖然在此點(diǎn)附近區(qū)間電壓、頻率下降較多，但電動(dòng)機(jī)能迅速恢復(fù)運(yùn)行。

當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，母線電源衰減至C點(diǎn)，母線相角與備用電源再次相交，電壓衰減至約20%～40%，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降很大，如果在此點(diǎn)附近母聯(lián)柜合閘，母線失電時(shí)間較長(zhǎng)，約為1s.

由上可知，快速切換裝置動(dòng)作越快，時(shí)間越短，對(duì)主通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行影響越小。

4.3 快速切換的基本邏輯判斷

快速切換裝置的基本邏輯判斷圖見(jiàn)圖3.快切裝置啟動(dòng)后應(yīng)跳開(kāi)失電側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)，檢查是否符合快速切換條件，當(dāng)條件滿足時(shí)，快速合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)，使用備用回路帶兩段母線。如不符合快速切換條件，裝置則繼續(xù)跟蹤殘壓、相角、頻率變化，當(dāng)與備用回路差值符合裝置設(shè)定的定值時(shí)，發(fā)出合閘指令，實(shí)現(xiàn)回路的切換，這就是快切的同期捕捉功能。

圖3 快速切換裝置的基本邏輯判斷圖

5 裝置硬件簡(jiǎn)介

MFC5103快切裝置由CPU控制，通過(guò)CPU完成測(cè)量、邏輯、切換的主要功能，完成打印、記錄、通訊的輔助功能。硬件系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)圖見(jiàn)圖4.

6 結(jié) 語(yǔ)

圖4 硬件系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)圖

磺廠風(fēng)機(jī)房安裝了快速切換裝置后，進(jìn)行了模擬故障斷電試驗(yàn)，效果良好。當(dāng)遇到風(fēng)機(jī)主供線路發(fā)生故障時(shí)，裝置快速切換功能準(zhǔn)確，動(dòng)作靈敏可靠，能夠迅速投入備用回路，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)房的“零停電”，從而保障主通風(fēng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行，提高了高瓦斯礦井供風(fēng)的安全可靠性。

［1］ 西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣二次部分［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1996：191-213.

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［3］ 唐海軍，楊承衛(wèi)，姚 翔，等.電網(wǎng)備用電源自動(dòng)投入的實(shí)踐與思考［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005，25（8）：99-101.

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