低壓饋電開關(guān)的改造

摘 要：保護(hù)功能不足，數(shù)據(jù)上傳不夠全面以及控制誤差較大，加上無故障錄波，這些都是礦井低壓饋電開關(guān)常見的弊病，文章基于對產(chǎn)生這些問題的原因進(jìn)行分析的前提，探討了一種礦井低壓饋電開關(guān)的改造措施。即通過采用一種新型的綜合保護(hù)器替換目前低壓饋電開關(guān)內(nèi)置的綜合保護(hù)器，實(shí)現(xiàn)對饋電開關(guān)的內(nèi)部輔件、線路以及安全系統(tǒng)等的有效控制。礦井低壓饋電開關(guān)的改造，能夠在充分保障電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的同時，更加有效的滿足了數(shù)據(jù)即時上傳的功能，尤其是改造后實(shí)現(xiàn)的開關(guān)復(fù)位、遠(yuǎn)程合分閘、漏電保護(hù)等功能，使電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的需求得到更好的滿足。為此，本文基于筆者文獻(xiàn)研究與工作實(shí)踐就礦井低壓饋電開關(guān)的改造提出自己一些看法，以供其他人員參考。

關(guān)鍵詞：礦井;電力監(jiān)控;低壓饋電開關(guān);綜合保護(hù)器;電壓互感器

對于礦井開采作業(yè)而言，低壓開關(guān)是其所需電力系統(tǒng)中不可或缺的電氣設(shè)備之一。然而就目前煤礦施工作業(yè)而言，普遍使用的低壓饋電開關(guān)，不但通信規(guī)定與相關(guān)約束越來越多，而且內(nèi)置的綜合保護(hù)器種類以及保護(hù)功能復(fù)雜，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上傳不全面的問題發(fā)生，甚至于許多保護(hù)器連數(shù)據(jù)通信接口的沒有。除此之外，低壓饋電開關(guān)的內(nèi)部配置著電流互感器、零序電流互感器以及零序電壓互感器，而且這些互感器通常采用的是直流輸出的方式，存在較大的誤差，達(dá)不到進(jìn)行故障錄波的要求，更別提充分地滿足開關(guān)各項(xiàng)保護(hù)、計(jì)量精度的要求?，F(xiàn)行的互感器難以滿足對開關(guān)遠(yuǎn)程合分閘控制的應(yīng)用，阻礙了對各項(xiàng)電參數(shù)數(shù)據(jù)的有效收集、監(jiān)視與分析，降低了電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的監(jiān)控效率與質(zhì)量。為了確保和提升低壓饋電開關(guān)的可靠性程度，更好地進(jìn)行電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作，有必要對開關(guān)系統(tǒng)中的內(nèi)置綜合保護(hù)器進(jìn)行升級置換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對低壓饋電開關(guān)的升級改造。

1 礦井低壓饋電開關(guān)改造原因

在《煤礦井下電氣管理規(guī)定》以及相關(guān)煤礦開采管理?xiàng)l例的明確要求下，礦井施工涉及的所有的帶有漏電保護(hù)功能的饋電開關(guān)，進(jìn)行漏電跳閘以及瓦斯電閉鎖跳閘實(shí)驗(yàn)是礦井施工前每天必須做一次試驗(yàn)，從而在保障低壓饋電開關(guān)的保護(hù)作用有效性情況避免出現(xiàn)相關(guān)事故。從實(shí)際情況來看，當(dāng)前礦井低壓饋電開關(guān)大都是采用電氣合閘的方式以機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行保持功能的正常，然而由于使用時間過長，且饋電開關(guān)的分合閘次數(shù)達(dá)到了一定次數(shù)，機(jī)械保持掛鉤與分閘轉(zhuǎn)動連接軸接觸的位置就會發(fā)生磨損現(xiàn)象，如此一來便降低了保持機(jī)構(gòu)的扣入程度，分閘轉(zhuǎn)動軸也正是因此而無法正常地扣住機(jī)械保持掛鉤的一端，造成機(jī)構(gòu)發(fā)生自動脫扣跳閘卻沒有激發(fā)相應(yīng)的保護(hù)動作的現(xiàn)象，例如饋電開關(guān)的真空斷路器發(fā)生誤跳閘、或者合不上閘現(xiàn)象使得低壓饋電開關(guān)失效。

改造前低壓饋電開關(guān)的控制原理如圖1所示。通過在低壓饋電開關(guān)保護(hù)器的改造投入，采用集合計(jì)算、監(jiān)測、控制以及保護(hù)為一體的新型綜合保護(hù)器，確保供電線路、供電設(shè)備以及用電負(fù)荷等，都可獲得較為全面的安全保護(hù)，同時能夠?qū)鹿╇娤到y(tǒng)故障進(jìn)行有效防控，避免越級跳閘以及大面積停電等事故。低壓饋電開關(guān)的改造能夠?qū)崿F(xiàn)對故障進(jìn)行有效的預(yù)先監(jiān)測，發(fā)出報(bào)警，并及時有效地進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理，這樣一來積極為煤礦井下供電安全與穩(wěn)定提供有利措施。

2 礦井低壓饋電開關(guān)的改造方案

針對礦井低壓饋電開關(guān)改造上，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面著手：

2.1 更換低壓綜合保護(hù)器

現(xiàn)階段，煤礦生產(chǎn)中所使用的低壓饋電開關(guān)采用的內(nèi)置綜合保護(hù)器的種類以及通信規(guī)約都有所不同，通用的性能也不高，保護(hù)功能方面仍欠缺諸多不足，無法充分地滿足低壓開關(guān)對于各項(xiàng)保護(hù)以及計(jì)量準(zhǔn)確精度的要求。因此，在此次改造中針對性地采用集監(jiān)測、計(jì)量、控制以及保護(hù)為一體的網(wǎng)絡(luò)型智能綜合保護(hù)器，替代了原有開關(guān)內(nèi)置的保護(hù)器。

改造過后，保護(hù)器能夠充分的具備以下功能：

①具備過流、過載以及速斷的三段式電流保護(hù)功能，反時限過流保護(hù)功能，過壓與欠壓保護(hù)功能，同時具備功率型與附加直流型的漏電保護(hù)作用，對于絕緣監(jiān)視、風(fēng)電閉鎖以及瓦斯電閉鎖都有著較好的保護(hù)功能;

②裝置自檢與故障模擬試驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)，對于短路、過流保護(hù)以及低電壓閉鎖的保護(hù)功能較為完善;

③能實(shí)時的顯示：三相電壓、兩相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、零序電壓、零序電流、有功電量、無功電量、合分閘狀態(tài)、故障報(bào)警、通信狀態(tài)等動態(tài)數(shù)據(jù)，及顯示相應(yīng)狀態(tài)指示燈;

④統(tǒng)計(jì)三相電度量，以及相關(guān)的查詢功能，以及具備故障記錄、事件記錄的錄波功能;

⑤遠(yuǎn)程通信接口設(shè)置，實(shí)現(xiàn)可對即使數(shù)據(jù)的快速上傳，對上位機(jī)發(fā)布遠(yuǎn)程操作命令進(jìn)行快速的接收與反應(yīng)，包括分合閘、信號復(fù)歸、定值整定等;

⑥無論是本地還是遠(yuǎn)程，都不影響低壓饋電開關(guān)信號操作等操作，同時能夠支撐起漏電、絕緣監(jiān)視試驗(yàn)，及有效地電壓、電量定值的設(shè)定與修改進(jìn)行保護(hù)。

2.2 更換原三相電抗器

在低壓饋電開關(guān)的原綜合保護(hù)裝置中，并不具備三相電壓監(jiān)測功能，如此一來容易降低礦井低壓饋電開關(guān)效果。針對這種情況，我們在低壓饋電開關(guān)改造上可以為其更換具備同步電壓信號輸出功能的三相電抗器，例如PTSK-110三相電抗器，其參數(shù)為：（1140，660V/10V），精度0.1級，更好的確保了綜合保護(hù)裝置具備較高精度電壓采集與計(jì)量功能。

2.3 更換原綜合保護(hù)裝置的電源變壓器

合閘前進(jìn)行線路電壓檢測是原綜合保護(hù)裝置所不具備的檢測功能，而這又是避免合閘前，線路電壓的超壓或低壓而引發(fā)故障的重要措施。同時，為充分地避免設(shè)備超壓或低壓狀態(tài)下啟動而更換工作變壓器。更換后，線路電壓互感器電壓為（220V、127V、36/10V），精度為0.1級。

2.4 更換檢漏組件

更換為網(wǎng)絡(luò)型智能綜合保護(hù)裝置后，在漏電監(jiān)測回路的設(shè)計(jì)參數(shù)方面，已經(jīng)與原綜合保護(hù)裝置參數(shù)不一致，必須更換綜合保護(hù)裝置外圍漏電組件，才能確保漏電保護(hù)較高的準(zhǔn)確度。

2.5 更改相應(yīng)的控制回路

在礦井低壓饋電開關(guān)改造中為其增加了相應(yīng)的控制回路接線，這樣不但可以很好地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制分合閘操作，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)了遠(yuǎn)程閉鎖、試驗(yàn)功能。

2.6 更換互感器

礦井低壓饋電開關(guān)改造中更換互感器主要為電流、零序電流以及零序電壓這三種：第一，將電流互感器更換為630A/500A/400A/200A/100mA，精度為0.1級，實(shí)現(xiàn)可電流信號的高精度采集及快速計(jì)量功能。第二，在對零序電流互感器，以及零序電壓互感器進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)了分開關(guān)的功率方向性漏電監(jiān)測，與保護(hù)功能。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過上述這幾種礦井低壓饋電開關(guān)改造后，使得各種保護(hù)更為齊全，更是有效地實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的即時上傳和遠(yuǎn)程控制相關(guān)操作。低壓饋電開關(guān)，能夠在綜合保護(hù)器通信接口處，與電力監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺對接，進(jìn)而井下電氣設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)信息、故障信息等數(shù)據(jù)，都能快速地傳給地面指揮中心，同時也具備接收地面控制中心各項(xiàng)控制指令，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。改造后，能夠?qū)崟r地對綜合保護(hù)器上傳的電氣設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行顯示，更好地保障科礦井供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對低壓饋電開關(guān)進(jìn)行改造，對于促進(jìn)礦井電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)無人值守有著極為關(guān)鍵的作用。

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作者簡介：

翟彥（1984- ），女，本科，2016年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)電氣自動化專業(yè)，助理工程師，研究方向：機(jī)電。