礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

鮑東林

(山西平舒煤業(yè)有限公司，山西 壽陽 045400)

引言

隨著煤炭采掘技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采工作面機(jī)械化、電氣化水平提高，采掘設(shè)備的供電容量不斷增大，因供電故障造成的經(jīng)濟(jì)損失和危害更大[1]。礦用組合開關(guān)主要用于綜采工作面，對采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備的電動(dòng)機(jī)起到控制和保護(hù)作用。本文介紹了礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀，并通過分析礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)存在的主要問題，預(yù)測了礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1 組合開關(guān)概述

礦區(qū)采用組合開關(guān)控制和保護(hù)用電，主要有以下幾個(gè)原因：組合開關(guān)使用硬度非常強(qiáng)的鋼材制成封閉式的箱體將其封閉起來，避免水分或其他雜質(zhì)影響開關(guān)的使用，安全性較高，并且完全符合國家規(guī)定的礦井用電的安全標(biāo)準(zhǔn)。裝置組合開關(guān)的箱子采用密封的形式，將供電控制和保護(hù)設(shè)備都結(jié)合在一起，主要由主腔、接線工具、輸入和輸出的連接器四部分組成，通過綜合作用對礦區(qū)的電路進(jìn)行控制，自動(dòng)診斷線路問題，當(dāng)有問題發(fā)生時(shí)通過自動(dòng)開關(guān)熔斷危險(xiǎn)電源。

2 礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 短路保護(hù)

礦區(qū)用電過程中，比較容易出現(xiàn)的幾大類問題就是路線短路、電壓過大以及漏電，本文特地研究了現(xiàn)階段礦用組合開關(guān)技術(shù)，并對這幾種問題分別采取的控制與保護(hù)措施。造成短路的原因有多種，可能是線路、設(shè)備的材料出現(xiàn)老化，電線中的絕緣體遭到破壞；可能是氣象條件的破壞；也可能是人為操作失誤導(dǎo)致的，線路短路會(huì)受到多種因素的影響。目前礦用組合開關(guān)為了減少短路情況的發(fā)生并及時(shí)修復(fù)短路問題，主要通過采取相應(yīng)的保護(hù)措施來疏通大功率負(fù)荷，將正常電流與短路電流區(qū)分開來，以此來減少短路情況的發(fā)生。其中運(yùn)用到的原理主要包括了電熱原理、鑒幅原理以及相敏原理三大原理，通過功率發(fā)現(xiàn)是否存在短路電流，再通過負(fù)荷判斷短路電流的功率情況，最后運(yùn)用已安裝好的熔斷器阻止超負(fù)荷電流，減少因短路而造成的損失。

2.2 過載保護(hù)

用電過程中還存在的一個(gè)問題就是過載，當(dāng)電流功率過大時(shí)，電線無法承受過大的電壓，就會(huì)出現(xiàn)電路故障，礦用組合開關(guān)為避免經(jīng)常性出現(xiàn)電路故障，安置了過載保護(hù)。這是一種靜態(tài)的保護(hù)裝置，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)會(huì)通過設(shè)定好的運(yùn)算規(guī)則自動(dòng)計(jì)算出時(shí)間，并且自動(dòng)執(zhí)行，可以減少人工檢查和維修的時(shí)間。

2.3 漏電閉鎖和漏電保護(hù)

因線路老化、人為因素的影響，礦區(qū)用電還容易發(fā)生的問題就是漏電現(xiàn)象，礦用組合開關(guān)控制和保護(hù)技術(shù)針對漏電現(xiàn)象采取了專門的漏電閉鎖和漏電保護(hù)。電流會(huì)對人體產(chǎn)生極大的傷害，為了保護(hù)施工人員的健康以及保障安全的施工環(huán)境，發(fā)生漏電時(shí)，組合開關(guān)會(huì)自動(dòng)閉鎖漏電的線路，并及時(shí)切斷住主電流。

3 礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)存在的主要問題

3.1 繼電保護(hù)不全面

盡管礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)能夠暫時(shí)解決礦區(qū)用電出現(xiàn)的問題，但隨著礦區(qū)開采難度的加大和生產(chǎn)環(huán)境的變化，此技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過程中也出現(xiàn)了一些問題，導(dǎo)致組合開關(guān)技術(shù)無法完全滿足礦區(qū)用電的需求。比較常見的一個(gè)問題就是繼電保護(hù)不夠全面。通過鑒幅原理能夠判斷出電纜及電流是否存在問題，當(dāng)計(jì)算值明顯高于正常水平時(shí)，礦用組合開關(guān)控制與保護(hù)技術(shù)能夠采取自動(dòng)的處理措施，保護(hù)礦區(qū)用電。但部分大型機(jī)電啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流不穩(wěn)定、區(qū)域電纜短路等小問題時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)無法進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，從而忽略這些問題，無法全面完整的進(jìn)行短路保護(hù)。

3.2 保護(hù)誤動(dòng)作

礦區(qū)的施工條件復(fù)雜，一方面煤礦位于地下，沒有光照，只有完全依靠人工電能照明，采光條件差；另一方面煤炭的開采需要用到大量的機(jī)器設(shè)備，例如巷道掘進(jìn)的設(shè)備、煤炭運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備等，施工環(huán)境復(fù)雜。礦用組合開關(guān)技術(shù)的保護(hù)原理是通過判斷電路自身的波動(dòng)情況，當(dāng)有波動(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)診斷與保護(hù)，但是礦井下的干擾因素多，當(dāng)部分設(shè)備啟用或應(yīng)用時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電磁波，干擾電流的傳輸。盡管礦用組合開關(guān)會(huì)采取一定的防干擾和濾波手段，卻無法完全避免機(jī)電設(shè)備的影響，導(dǎo)致判斷失誤，出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作，影響開采工作的正常進(jìn)行。

3.3 控制方式繁瑣

礦用組合開關(guān)技術(shù)是集控制與保護(hù)為一體的技術(shù)，即裝置組合開關(guān)的箱體中既有輸入設(shè)備又有輸出設(shè)備，兩個(gè)端口是放在一起的，那么組合開關(guān)的線路就會(huì)很多。當(dāng)出現(xiàn)碰線等問題時(shí)就會(huì)直接干擾到電流的輸入與輸出，導(dǎo)致線路無法正常運(yùn)行，同時(shí)，電磁波的感應(yīng)能力加強(qiáng)，受到機(jī)電設(shè)備發(fā)出的電流干擾時(shí)，干擾的效果可能會(huì)成倍增加。礦區(qū)用電開關(guān)開停控制連接在一起，接口多、電線多，控制方式復(fù)雜繁瑣。

4 礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 繼電保護(hù)方法完善

目前組合開關(guān)技術(shù)對繼電保護(hù)不全面，要優(yōu)化組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)就要有針對的的采取措施，完善繼電保護(hù)方法。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高對電路的靈敏性，在保護(hù)短路電流的基礎(chǔ)上更精確的找出整定值小的電流，并通過智能化診斷和保護(hù)技術(shù)保護(hù)故障線路。

4.2 軟件濾波方法改進(jìn)

要想礦用用組合開關(guān)技術(shù)要更好的適用于復(fù)雜繁瑣的礦區(qū)環(huán)境，還需要不斷的加強(qiáng)保護(hù)措施和完善現(xiàn)在的不足，借助發(fā)展迅速的科學(xué)技術(shù)提高礦用組合開關(guān)的安全性和可靠性。為了減少大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出的干擾波，現(xiàn)有礦用組合開關(guān)技術(shù)采用的是軟件濾波的方式，但是濾波效果不明顯，無法改善干擾現(xiàn)狀。所以要對軟件濾波的方法進(jìn)行改進(jìn)，可通過分解所在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的電磁波，減少數(shù)據(jù)的運(yùn)算量來提高處理效率，以便更準(zhǔn)確更及時(shí)區(qū)分出是干擾波動(dòng)還是真正的問題出現(xiàn)，減少保護(hù)誤動(dòng)作，提高對線路的保護(hù)能力。

4.3 控制集約化

現(xiàn)階段礦區(qū)的通信與監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，組合開關(guān)技術(shù)還不夠成熟，可以將二者結(jié)合起來，建立一體化的控制技術(shù)，充分運(yùn)用通信控制的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)控制集約化?？蓱?yīng)用先進(jìn)的通信接口與組合開關(guān)相連接，在控制通信的同時(shí)能夠有效的實(shí)現(xiàn)電路控制，這樣既能減少接口，降低因接口過多或線路過多造成的不良影響，提高控制能力，又能優(yōu)化控制設(shè)備，減少機(jī)電設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)通信、供電的集中化，有利于企業(yè)向現(xiàn)代集約化管理轉(zhuǎn)型。

結(jié)束語

目前，礦用組合開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)還處于智能化起步階段，與地面開關(guān)控制保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用水平仍存在較大差距。今后需通過繼電保護(hù)、抗干擾和故障診斷等方面的研究，提升礦用組合開關(guān)控制保護(hù)的可靠性、穩(wěn)定性，為煤礦供電無人化、智能化奠定基礎(chǔ)。