劉少兵

(山西潞安煤炭技術(shù)裝備有限責任公司，山西 長治 046204)

漳村煤礦井下主運輸膠帶采用雙回路高壓啟動器進行啟動，主膠帶由兩部電機進行驅(qū)動，每部電機有兩臺高壓啟動器，一用一備，但是由于電機接線喇叭嘴結(jié)構(gòu)限制，每臺電機正常運行只能有一根電纜連接高壓啟動器，一臺高壓啟動器出現(xiàn)故障后，另一臺啟用的話需要重新連接電纜，費時費工，嚴重影響井下生產(chǎn)。礦用高壓電源轉(zhuǎn)換裝置作為中間件轉(zhuǎn)換，將兩臺高壓啟動器和電機進行有機連接，可以保證在回路斷電或高壓啟動設(shè)備故障時，不必重新連接電纜，實現(xiàn)不停機轉(zhuǎn)換，保證主運輸膠帶正常運行。

1 目前運行工況分析

漳村煤礦井下主運輸膠帶的兩個電機M1和M2規(guī)格為630 kW/6 kV，分別由兩個回路上的高壓啟動器連接啟動，見圖1。正常運行時，一回路啟動器啟動M1，二回路啟動器啟動M2，當某一回路斷電或某一啟動器故障時都會造成電機斷電，主膠帶輸送機停機。如需排除故障保證主膠帶輸送機正常運行，需要更換供電回路或更換啟動器，無論哪種方式都需要工人將斷電電機的電纜重新接線，連接電纜費工費時，影響膠帶輸送機正常運行。

2 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計

針對漳村煤礦主膠帶供電工況分析，如果在兩臺高壓啟動器及電機之間增加電源轉(zhuǎn)換裝置，即可避免供電系統(tǒng)故障狀態(tài)下工人重新連接電纜的問題。但經(jīng)過調(diào)研，目前國內(nèi)沒有“免接線”高壓電源裝轉(zhuǎn)換裝置，因此綜合研判漳村煤礦及其它礦井井下供電系統(tǒng)工況設(shè)計了一款礦用隔爆型高壓電源轉(zhuǎn)換裝置[1-2]。

圖1 常規(guī)主運輸膠帶機供電系統(tǒng)示意

2.1 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計重點

1) 運行可靠的高壓隔離轉(zhuǎn)換開關(guān)。該裝置設(shè)計是保證高壓供電可靠的關(guān)鍵，需要有靈活可靠的機械轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、足夠的機械強度以及介電強度，滿足雷電沖擊、工頻耐壓試驗及絕緣水平。

2) 嚴格的電氣閉鎖邏輯控制。高壓電源轉(zhuǎn)換裝置作為4臺高壓啟動器同2臺電機之間的“兩個回路-兩設(shè)備”之間的電纜和電源連接轉(zhuǎn)換，涉及到供電系統(tǒng)兩回路之間、高壓啟動器之間以及高壓電源轉(zhuǎn)換裝置與高壓啟動器之間的互相閉鎖關(guān)系，可靠、合理的邏輯控制是該產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵。

2.2 一次電氣原理圖設(shè)計

圖2為高壓電源轉(zhuǎn)換裝置一次電氣示意，該裝置內(nèi)安裝兩臺高壓隔離開關(guān)Q101和Q201，每臺隔離開關(guān)輸入側(cè)可與兩回路進線連接，兩回路經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置的1號隔離Q101和2號隔離Q201號隔離輸出至兩個電機。

圖2 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置一次電氣示意

2.3 二次電氣原理圖設(shè)計

圖3為高壓電源轉(zhuǎn)換裝置二次電氣原理。

1) T1電壓互感器一次接隔離Q101和 隔離Q201的輸出側(cè)，保證任何一個隔離的任何回路，只要處于通電輸出狀態(tài)都可以監(jiān)測其電壓值，二次回路輸出100 V和42 V，100 V接雙電源模塊用于PLC供電，42 V用于電壓取樣；

2) L1、L2、L3電流互感器輸出1 V，用于主電路電流采集；

3) PLC保護器，24點CPU模塊 RPC2107的額定工作電壓為220 VAC，具有14路24 VDC輸入通道及10路繼電器輸出通道；

4) 雙電源模板RPC2700，接收兩個電壓互感器傳輸過來的100 V交流電，將其整流輸出至PLC提供電源。

圖3 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置二次電氣原理

2.4 電氣閉鎖邏輯控制

1) 正常運行時，如果需要將隔離斷開，這時隔離機械閉鎖要求必須按下急停按鈕，該按鈕具有電氣閉鎖功能，將上級高壓啟動器分閘斷電，隔離進線失電，電機失電，避免高壓電源轉(zhuǎn)換裝置的隔離開關(guān)帶負荷分閘產(chǎn)生電弧，從而燒毀設(shè)備。

2) 正常送電操作時，隔離開關(guān)必須合閘至1回路或2回路，這時1回路或二回路上的高壓啟動器才能合閘送電，保證隔離開關(guān)進行合閘操作后高壓啟動器才可以進行合閘送電，避免高壓電源轉(zhuǎn)換裝置的隔離開關(guān)帶負荷送電。

3) 正常送電操作時，隔離開關(guān)合閘至一回路時，必須確保上級二回路上的高壓啟動器無法合閘送電；隔離開關(guān)合閘至二回路時，必須確保上級一回路上的高壓啟動器無法合閘送電。總之隔離開關(guān)一個回路帶電運行時，另一回路啟動器無法合閘，保證隔離開關(guān)進線側(cè)始終只有一個回路帶電運行，該產(chǎn)品進行分腔設(shè)計，共有進線腔、出線腔、本體腔、隔離腔。

3 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置供電原理

增加高壓電源轉(zhuǎn)換裝置后的供電系統(tǒng)見圖4。

圖4 高壓電源轉(zhuǎn)換裝置供電示意

一回路的兩個啟動器Q11和Q12分別接轉(zhuǎn)換裝置的Q101和Q201隔離的一回進線，同樣二回路的兩個啟動器Q21和Q22分別接轉(zhuǎn)換裝置的Q101和Q201的二回進線，轉(zhuǎn)換裝置的兩個出線分別接兩個電機M1和M2。正常運行時Q11經(jīng)Q101隔離的一回路進線帶M1電機，Q22經(jīng)Q201隔離的二回路進線帶M2電機。當1回路斷電時，Q11失電，Q101號隔離一回路失電，M1電機失電，這時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換裝置的Q101號隔離的手柄將隔離開關(guān)轉(zhuǎn)至2號位置，并且啟動Q21，Q101號隔離2回路帶電，Q21經(jīng)Q101號隔離的二回路啟動M1電機，從而實現(xiàn)不停機轉(zhuǎn)換，其他情況亦然。

4 結(jié) 語

1) 礦用隔爆型高壓電源轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部由兩臺隔離開關(guān)組成，每兩臺隔離開關(guān)之間有可靠的機械連鎖和電氣連鎖。當常用電源(常用回路)出現(xiàn)故障時，手動切換隔離開關(guān)，將常用電源切換至備用電源(備用回路)，縮短了重新接線的時間，不僅給煤礦的生產(chǎn)提供了產(chǎn)量保證，而且防止了人員高壓接線的安全隱患。

2) 礦用隔爆高壓電源轉(zhuǎn)換裝置適用于煤礦井下高壓10(6)kV的進線雙電源四回路供電系統(tǒng)中，可以完成電源之間和回路之間的相互切換，用于不允許斷電的重要場合，礦用隔爆型高壓電源轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計與應(yīng)用，為煤礦井下重要的高壓負荷提供一種穩(wěn)定的供電保障，可大大減少事故發(fā)生率，保障煤礦企業(yè)高效生產(chǎn)。