牛少廷

摘 要：井下高壓防爆開(kāi)關(guān)控制器屬于開(kāi)關(guān)柜的主要指揮機(jī)構(gòu)，也是開(kāi)關(guān)內(nèi)部的核心裝置，但其運(yùn)行較為薄弱，在電網(wǎng)波動(dòng)較大的情況下極易出現(xiàn)故障問(wèn)題，嚴(yán)重影響了井下供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文分析總結(jié)了各種控制器的工作原理及電路構(gòu)造，在改進(jìn)設(shè)計(jì)控制器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了試運(yùn)行，獲得了滿意效果。

關(guān)鍵詞：井下;高壓防爆開(kāi)關(guān);保護(hù)裝置

1 控制器發(fā)展歷程

以往開(kāi)關(guān)中使用的控制器主要采用比較控制器，其主要由運(yùn)算放大器構(gòu)成，具備分閘指示、漏電保護(hù)以及過(guò)載保護(hù)等功能，極易出現(xiàn)故障問(wèn)題，尤其在電壓諧波較大的電源下，甚至可能會(huì)出現(xiàn)擊穿問(wèn)題。之后開(kāi)始出現(xiàn)核心為單片機(jī)的控制器，其屬于智能綜合保護(hù)器，可以進(jìn)行高低壓的限值保護(hù)，并在增加實(shí)驗(yàn)按鈕的基礎(chǔ)上，絕緣監(jiān)視電纜，將最近一次開(kāi)關(guān)跳閘的原因以代碼的方式記錄。此產(chǎn)品在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)得到廣泛使用，屬于防爆開(kāi)關(guān)的創(chuàng)新技術(shù)，但其使用期間也存在較多弊端。之后控制器開(kāi)始外延自身功能，除了可以顯示電壓與電流數(shù)值外，還可以顯示時(shí)鐘以及日歷等信息。在整定數(shù)據(jù)時(shí)采用按鍵翻屏模式，增加了通訊接口與電度表功能，且利用DSP、ARM等器件實(shí)現(xiàn)了保護(hù)與控制的效果。

2 傳統(tǒng)控制器存在的問(wèn)題

控制器屬于開(kāi)關(guān)動(dòng)作的主要控制結(jié)構(gòu)，應(yīng)具備穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性以及快速性等特征，這樣才可以保證井下電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其中穩(wěn)定性主要指的是控制器不出現(xiàn)誤動(dòng)作，長(zhǎng)期運(yùn)行安全，無(wú)故障問(wèn)題，具備較強(qiáng)的抗干擾能力?？焖傩灾傅氖请娐烦霈F(xiàn)故障可以迅速反應(yīng)，通過(guò)跳閘動(dòng)作切斷故障電路，準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)。準(zhǔn)確性主要針對(duì)延時(shí)時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作值以及計(jì)量等方面，雖然其并非屬于控制器的主要功能，但可以便于測(cè)量電氣參數(shù)，并進(jìn)行準(zhǔn)確的故障記憶。

3 井下高壓防爆開(kāi)關(guān)保護(hù)技術(shù)

3.1 短路保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前高壓防爆開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)與短路保護(hù)問(wèn)題已經(jīng)得到解決，但實(shí)際運(yùn)行期間依然存在部分難題。一是井下輸電線路距離較小，一般為幾十米至幾百米;二是線路下級(jí)末端的電流值高于上級(jí)保護(hù)整定值，增大了跳閘故障的發(fā)生頻率，很容易導(dǎo)致供電不穩(wěn)問(wèn)題，直接影響了煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。保護(hù)裝置靈敏度低會(huì)直接導(dǎo)致越級(jí)跳閘故障的發(fā)生，不能滿足規(guī)范操作要求，此時(shí)應(yīng)采用通信閉鎖短路保護(hù)技術(shù)完成短路保護(hù)工作。當(dāng)下級(jí)開(kāi)關(guān)發(fā)生短路問(wèn)題時(shí)，此裝置需要迅速向上級(jí)發(fā)出短路保護(hù)閉鎖信號(hào)，為整個(gè)線路傳遞短路故障信息，及時(shí)開(kāi)啟閉鎖保護(hù)。當(dāng)下級(jí)開(kāi)關(guān)或保護(hù)裝置無(wú)法解決短路故障問(wèn)題時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格限制上級(jí)閉鎖功能的持續(xù)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間超出此范圍后，短路保護(hù)會(huì)重新恢復(fù)原有狀態(tài)，不受閉鎖信號(hào)是否解除的影響。

3.2 漏電保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前多數(shù)煤礦井下根據(jù)國(guó)家相關(guān)制度采用漏電保護(hù)技術(shù)，一般分為兩種類型，一是零序電流漏電保護(hù)，二是零序功率漏電保護(hù)，且其均針對(duì)不接地電網(wǎng)，具備一定的針對(duì)性。煤礦供電距離的增加會(huì)增大電容電流，此時(shí)便需要調(diào)整原有煤礦的供電方式，采用中性點(diǎn)消弧線圈接地方式，充分保證漏電保護(hù)的適應(yīng)性與準(zhǔn)確性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不接地電網(wǎng)出現(xiàn)漏電問(wèn)題后，工作人員應(yīng)做好故障線路的檢測(cè)工作，依據(jù)零序電流調(diào)整高壓防爆漏電保護(hù)裝置，采用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納方法解決拒動(dòng)與誤動(dòng)問(wèn)題，在以節(jié)點(diǎn)電壓為待求量的基礎(chǔ)上，完成電路的漏電保護(hù)工作。期間，工作人員應(yīng)通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)納方向與大小的方式判斷故障電路，期間可以忽略防爆開(kāi)關(guān)的電纜長(zhǎng)度，結(jié)合互感器誤差、電網(wǎng)電纜總長(zhǎng)以及測(cè)量誤差等因素完成電容的估算工作。

4 井下高壓防爆開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置的改進(jìn)

4.1 電源改進(jìn)設(shè)計(jì)

為了更好的保證井下供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，工作人員應(yīng)在允許井下電網(wǎng)電壓波動(dòng)的基礎(chǔ)上，完成電源的改進(jìn)工作，以充分消除電網(wǎng)諧波對(duì)電子電路的影響，結(jié)合控制器工作要求改進(jìn)開(kāi)關(guān)電源。完成改進(jìn)后，100V交流電經(jīng)過(guò)整流橋、濾波電容以及濾波器等，變?yōu)橹绷鞲邏哼M(jìn)入高頻變壓器中，取樣輸出電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，在通過(guò)改變單片開(kāi)關(guān)電源模塊得出輸出占空比。期間可以采用鉗位保護(hù)電路抑制高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保證漏極電壓限定在安全范圍。

4.2 輸入、輸出信號(hào)隔離

采集電信號(hào)將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，之后在將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，完成輸入與輸出信號(hào)的隔離。

4.3 建立統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)

工作人員應(yīng)在統(tǒng)一控制器與高壓防爆開(kāi)關(guān)連接端口的基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，以便現(xiàn)場(chǎng)維修。當(dāng)控制器出現(xiàn)故障問(wèn)題后，不同廠家與型號(hào)控制器可以相互替代，縮短恢復(fù)工作時(shí)間。期間接口電路硬件結(jié)構(gòu)、接口電路信號(hào)通道位置、工作電源型號(hào)性質(zhì)與數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)以及統(tǒng)一通訊協(xié)議等均屬于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，工作人員可以通過(guò)建立井下供電系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，在準(zhǔn)確判斷故障位置后進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，保證供電的快速恢復(fù)。當(dāng)前控制器沒(méi)有統(tǒng)一的通訊協(xié)議，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中控制，因此應(yīng)實(shí)施RS-485通訊信號(hào)，通過(guò)光纖完成井下到地面的通訊工作，建設(shè)井下工作站，以順利進(jìn)行遠(yuǎn)程操作與監(jiān)控，保證所有開(kāi)關(guān)聯(lián)網(wǎng)通訊的順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于當(dāng)前煤礦井下漏電保護(hù)不精準(zhǔn)以及越級(jí)跳閘問(wèn)題，煤礦企業(yè)相關(guān)工作人員應(yīng)合理采用漏電保護(hù)與短路保護(hù)技術(shù)，在提高適用范圍的基礎(chǔ)上，跳出漏電保護(hù)的制約，保證煤礦井下作業(yè)的安全性，切實(shí)提高運(yùn)行效率，為企業(yè)贏得更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。