基于煤電鉆的載頻短路保護(hù)裝置工作特性研究

何 超，卞和營(yíng)，葉予光

（1.平高集團(tuán)有限公司，河南平頂山 467000；2.平頂山學(xué)院，河南平頂山 467000）

基于煤電鉆的載頻短路保護(hù)裝置工作特性研究

何 超1，卞和營(yíng)2，葉予光2

（1.平高集團(tuán)有限公司，河南平頂山 467000；2.平頂山學(xué)院，河南平頂山 467000）

針對(duì)煤電鉆載頻短路保護(hù)裝置時(shí)常出現(xiàn)誤動(dòng)作的原因進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)分析，證明了實(shí)際應(yīng)用中可以不考慮電纜的物理擺放狀態(tài)；當(dāng)負(fù)荷電纜長(zhǎng)度小于150 m時(shí)載頻短路保護(hù)裝置工作基本正常；負(fù)荷電纜長(zhǎng)度大于150 m時(shí)，載頻短路保護(hù)裝置工作不正常，且受電纜的截面積的大小影響將更加明顯。

煤電鉆；短路保護(hù)；載頻保護(hù)；可靠性

0 引言

煤電鉆是煤礦井下煤巷采掘主要鉆孔工具之一，是煤礦開采的重要設(shè)備[1]。但是在機(jī)采工作面，煤電鉆很易受到外界因素的影響，如開采深度的增加、開采時(shí)的炮擊落石撞擊電纜引起的短路點(diǎn)燃瓦斯爆炸，將造成整個(gè)礦井大面積被破壞，使人民生命安全與國(guó)家財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重?fù)p失[2-5]。因此煤電鉆的短路保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性是非常關(guān)鍵的，目前載頻短路保護(hù)裝置是煤電鉆中使用較多的，基于此，本文通過(guò)試驗(yàn)分析的方法，模擬煤電鉆實(shí)際的工作環(huán)境，對(duì)載頻信號(hào)頻率與電纜截面積、長(zhǎng)度的關(guān)系進(jìn)行研究，以便獲得在煤電鉆載頻短路保護(hù)裝置中使用的最佳參數(shù)范圍，為相關(guān)行業(yè)提供有力的理論依據(jù)，有很大的實(shí)際意義。

1 試驗(yàn)電路設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)儀器與材料

380 V/127 V的變壓器R一臺(tái)、RL-15熔斷器四個(gè)、Z-15接觸器一臺(tái)、UZ-3×4+1×2.5與UZ-3× 6+1×4電纜各300米、毫伏表一臺(tái)、三相互感器一個(gè)、頻率計(jì)一臺(tái)、額定電壓為127 V的MZ-12型煤電鉆一臺(tái)、萬(wàn)用表和電感電容表各一塊。

1.2 試驗(yàn)電路

以平頂山某煤礦正在廣泛應(yīng)用的煤電鉆保護(hù)裝置中的載頻短路保護(hù)裝置為基礎(chǔ)，試驗(yàn)電路設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 載頻短路試驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，研究煤電鉆保護(hù)裝置在不同電纜長(zhǎng)度、不同載頻頻率、不同電纜截面積和不同電纜擺放狀態(tài)如拉直或盤放等情況下的工作情況。

圖1 載頻短路保護(hù)試驗(yàn)電路原理圖

2.2 試驗(yàn)方法

（1）選擇一臺(tái)工作性能較好的煤電鉆保護(hù)裝置，并選用長(zhǎng)度和截面積不同的電纜，按圖1連接工作線路并接通電源，使其處于正常的待機(jī)準(zhǔn)備狀態(tài)。

（2）使電纜處于拉直或盤放的不同狀態(tài)情況下，觀察參數(shù)的變化情況。

（3）在KM吸合狀態(tài)下，用1 μF電容在煤電鉆端口分別短接A-B、A-C、B-C模擬短路，在 19.7 kHz、22.9 kHz、 24.86 kHz和26.3 kHz四種頻率下進(jìn)行測(cè)試，并做相應(yīng)記錄。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

載頻短路試驗(yàn)結(jié)果如表1

所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)上述試驗(yàn)，根據(jù)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論：

（1）電纜如拉直或盤放的物理擺放狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)可靠性影響不大。

（2）當(dāng)電纜長(zhǎng)度為250 m或200 m時(shí)，截面積為4 mm2與6 mm2的電纜在不同頻率時(shí)載頻短路保護(hù)狀態(tài)均為不可靠或不正常；而當(dāng)4 mm2電纜長(zhǎng)度超過(guò)100 m，6 mm2電纜長(zhǎng)度超過(guò)150 m時(shí)，保護(hù)裝置有可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。表明電纜的截面積對(duì)系統(tǒng)動(dòng)作有一定影響，但影響不大。

（3） 當(dāng)載頻頻率為 19.7 kHz～24.86 kHz，負(fù)荷電纜長(zhǎng)度150 m以下時(shí)，保護(hù)動(dòng)作基本正常，但根據(jù)工作環(huán)境需要調(diào)整振蕩槽路，否則有可能發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象。在19.7 kHz～24.86 kHz頻率范圍外或負(fù)荷電纜長(zhǎng)度增加時(shí)短路保護(hù)裝置將不能正常保護(hù)。因此該類載頻短路保護(hù)方式僅能較好地適應(yīng)于150 m以下長(zhǎng)度的負(fù)荷電纜。

4 結(jié)語(yǔ)

表1 載頻短路試驗(yàn)結(jié)果記錄表

通過(guò)對(duì)平頂山某礦生產(chǎn)過(guò)程中，煤電鉆載頻短路保護(hù)裝置時(shí)常出現(xiàn)誤動(dòng)作的原因進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)分析，得出如下結(jié)論：實(shí)際應(yīng)用中，可以不予考慮電纜的物理擺放狀態(tài)；負(fù)荷電纜長(zhǎng)度小于150 m時(shí)載頻短路保護(hù)裝置工作基本正常；負(fù)荷電纜長(zhǎng)度大于150 m時(shí)，載頻短路保護(hù)裝置工作不正常，且受電纜的截面積大小影響將更加明顯。本研究成果為使用該技術(shù)的相關(guān)煤礦企業(yè)提供了有力的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

［1］王久和.井下短路電流快速檢測(cè)的研究［J］.華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（1）：16-17.

［2］胡春，肖國(guó)龍，龔正平，等.LED電源的短路保護(hù)電路設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（5）：71-73.

［3］成凌飛.新型快速斷電煤電鉆綜合保護(hù)裝置［J］.煤礦機(jī)械，2004（6）：25-28.

［4］趙德奇.煤電鉆電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置的研制［J］.山東煤炭科技，2005（1）：53-54.

［5］沈玉龍.煤電鉆變壓器載頻短路保護(hù)［J］.煤礦機(jī)電，1988（3）：64-66.

Study on Performance Characteristics of Carrier Frequency Short Circuit Protection for Coal Electric Drill

HE Chao1，BIAN He-ying2，YE Yu-guang2
（1.Pinggao Group Co.，Ltd.，Pingdingshan 467000，China；2.Pingdingshan University，Pingdingshan 467000，China）

The maloperation cause of carrier frequency short circuit protection device for coal electric drill is tested and analyzed in detail in this research，which proves that Cable physical placement can be ignored in practical application，protect action of carrier frequency is regular when the length of cable is shorter than 150 m，and protect action is abnormal and effected obviously by cross-sectional area of cable when the length of cable is longer than 150 m.

coal electric drill；short circuit protection；carrier frequency protection；reliability

TD421

A

1009－9492(2014)08－0088－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.026

何 超，男，1970年生，平頂山人，工程師。研究領(lǐng)域：電氣設(shè)備與控制。

卞和營(yíng)，男，1971年生，河南平頂山人，碩士，講師。研究領(lǐng)域：機(jī)電液智能控制技術(shù)。

(編輯：向 飛)

2014－02－18