关于煤矿采区变电所进线开关改进的探讨.pdf

巡 生箜3 期煤芷遮进 垒 太原煤炭设计研究院秦景春 在煤矿井下供电设计中，采区变电所的进线 开关是必不可少的一个环节，尤其大型、特大型矿 井井下用电负荷大而密集、一个采区内设一个或 两个变电所，其接线方式见图1 和图2 。 1 存在问题 1 其进线开关和联络开关国内产品从7 0 年 代至9 0 年代一直采用矿用隔爆型高压配电装置， 8 0 年代末期油断路器不准下井后，国内推行过六 氟化硫断路器，继而大量推广的是真空断路器开 关，其价格较高。以大同矿务局四台沟矿井为例， 四个采区设五个采区变电所进线开关和联络开关 合计为1 5 台，按9 0 年代初期设备价格每台2 ．8 万元，合计4 2 万元 目前设备价格每台4 ．8 万元， 合计7 2 万元 ，当时我院设计的有七对矿井，约 1 0 0 台，全国使用会更多。 2 从功能上看，采区变电所的进线开关与馈 电开关之间，进线开关与上级中央变电所之间串 接断路器较多，保护时限整定困难。进线开关在 供电系统中实际上起到断开点的作用。所以在满 足供电系统技术要求的情况下，开发一新的进线 开关品种，可降低国家或企业投资。 图l 一个采区内设一个变电所主结线 6 k V 图2 2 设备简介 1 9 8 9 年，太原院设立进线开关新品种研究课 题，提出研制新产品的可行性，拟定了使用条件， 技术规格等条款，并向总公司技术发展司进行了 汇报。1 9 9 0 年太原院确定与煤科院上海分院联 合开发的意向，并草签了项目任务书，明确开发程 序、分工和进度。 1 主要技术特征 设备名称矿用隔爆兼本质安全型6 1 0 k V 进线开关。 方案号 额定电流 A 额定电压 k V 设计序号‘ 高压 隔爆兼本质安全型 进线开关 ①该设备主要用作具有甲烷混合气体爆炸危 险的煤矿井下6 1 0 k v 供电系统中进线开关和联 络开关之用，替代原有的高压真空配电装置，可降 低用户投资。亦适用于中小型煤矿。 ②方案号，按进线开关电缆进出线联接方式 不同分成下列方案 万方数据 约堪芷遮进缝 生筮兰翅 裹1 方案号电缆进出线联接方式 l进线开关与其他高压配电装置并台运行 进线开关一端与其他高压配电装置并台运行， 2 另一端与铠装电缆联接 进线开关一端与其他高压配电装置并台运行， 3 另一端与橡套电缆联接 4 进线开关两端全是铠电缆联接 5进线开关两端全是橡套电缆联接 6 进线开关一端为铠装电缆，另一端为橡套电缆 ③使用环境条件 环境温度一5 ℃～ 4 0 ℃； 海拔高度不超过1 0 0 0 m ， 若使用地点高度超 过1 0 0 0 I I l ，按有关标准规定折算 ； 周围空气相对湿度不大于9 5 ％ 2 5 ℃ ； 具有甲烷混合气体爆炸危险的煤矿井下； 在无显著摇动和冲击振动的地方； 在能防滴水的地方； 水平安装 倾斜度不超过1 5 。 ； 在无破坏绝缘的气体环境中。 ④技术特征 主要参数见表2 裹2 额定电压 k V 61 0 最高工作电压 k V 6 ．9 1 1 ．5 额定电流 A 5 0 ，1 0 0 ，2 0 0 ，4 0 0 额定动稳定电流 峰值 k A 2 52 5 额定热稳定电流 k A l Ol O 额定热稳定时间 s 22 表3 本质安全型交流电流、电压变送器和脉冲电度表输 出参数 名称输出参数负载能力 交流电流变送器 直流l 5 n 遗≤5 k Q 交流电压变送器 驱动电流5 1 1 l A ，方波，波宽5 0 m ， 脉冲电度表 波幅 5 V ，波间 5 0 I m 2 主要性能 在6 1 0 k v 供电系统中能有效地起到电源隔 离作用，并能观察到隔离开关断口，因而可作为供 电系统中进线开关和联络开关之用。 进线开关的门盖装设闭锁装置，以保证门盖 打开时前级开关断开，以保证检修进线开关时的 安全。 进线开关内的隔离开关在开断时能通过电气 闭锁装置保证不带负荷切断。 能实测负载端的电压，电流及三相有功电度 数值。 能与井下监测、监控系统接网，可实测电流、 电压及三相有功电能，并交换成模拟量和脉冲信 号输出，是系统的前置测量仪器。与系统接网可 实现遥测并计量有功电能。 能在井下6 1 0 k V 供电系统中当系统发生单 相接地时提供零序电压信号。 可作接地保护之 用 。 3 结构特征 进线开关由开关本体和底架组成。 开关本体由位于左右两侧接线腔及中间电器 腔组成，这三个腔室均为独立的隔爆空腔，中间电 控腔由中部突起的门盖与长方体的外壳组成，铰 链联接，螺栓固定。在门盖上设有观察窗可方便 地观察到隔离开关断口。并装有电流表、电压表、 三相有功电度表，在门盖上装有隔离开关手把，通 过联结装置与安装在壳体内的隔离开关转轴联 接，以实现隔离开关通断功能。在门盖上隔离开 关手把还设置开关位置锁定装置，通过锁定装置 实现停电检修或运行时非操作人员误动作。电器 腔内安装卧式隔离开关、电流互感器、电压互感 器、电量变送器、行程开关等元件。左右两侧接线 腔通过隔爆穿墙隔板上主回路和控制回路的接线 端子与电器腔连接，其盖板上都装有过渡联结装 置，以实现与其它各类型号配电装置连接，客户只 要在订货时注明将要与什么型号配电装置并台， 提供其连接法兰尺寸，厂方可提供成套装置。接 线腔下部设有一个主电缆、四个控制电缆的喇叭 1 。口。底架型钢焊接结构，可以调节高度。 万方数据 缝 生筮3 翅煤壁遮i 土 2 1 4 4 工作原理见图3 图3 电气原理图 1 ．左接线腔；2 ．主回路防爆穿墙接线端子；3 ．电器腔； 4 ．控制回路防爆穿墙接线端子；5 ．手动操作机构； 6 ．隔离开关；7 ．行程开关；8 ．电流互感器；9 ．电压互感器； l O ．电流变送器；1 1 ．电流表；1 2 ．电压变送器； 1 3 ．电压表；1 4 ．脉冲有功电度表；1 5 ．右接线腔 6 1 0 k V 电源，通过电缆引入进线开关，或并 台运行时软导线直接接进左 右 接线腔 1 ，通过 主回路隔爆墙接线端子 2 引入电器腔 3 ，经过 隔离开关 6 ，再通过主回路隔爆穿墙接线端子 2 引入右 左 接线腔，通过电缆引入装置输出， 或并台运行时软导线直接联接输出到下一台高压 配电装置。进线开关依借隔离开关手动操作机构 5 来实现电路通断的作用。 电流表 1 1 、电压表 1 3 、三相有功电度表 1 4 和电量变送器 1 0 、 1 7 均依借穿芯电流互 感器 8 和三相五柱电压互感器 9 提供信号，电 量变送器的输出通过控制回路防爆穿墙接线端子 4 实现。进线开关与前级开关电气闭锁，是依据 安装在壳体的行程开关 7 与门盖作用来实现。 前级开关脱扣线路通过控制回路接线端子 4 引 入到安装在壳体内行程开关 7 上，通过门盖合上 顶开行程开关，门盖打开行程开关复位的功能来 实现当进线开关门盖打开时，自动停前级开关的 功能。 进线开关保证隔离开关不带负载切断之电气 闭锁，是后级开关的脱扣线路通过控制回路接线 端子 4 引入，安装在门盖上隔离开关手动转轴上 行程开关 7 ，通过手动转轴凸轮压住行程开关的 原理，实现在隔离开关分断时，下级开关跳闸之电 气闭锁之功能。 5 外形尺寸，见图4 图4 重量，约6 0 k g 3 小结 该设备是基于国情，为了节约国家或企业的 投资，便于现场人员维护管理，改进并简化煤矿井 下供电系统符合现场生产使用需要，设备的各项 性能指标完全按照行业标准规定进行的。①投资 大幅度降低。②主腔采用卧式隔离开关布置，其 接线端子与穿墙接线端子合一、减少了开关体积， 省略了主回路导线。③结构简单，可左右联台使 用，配套性能好。④开关断开明显并与上下级实 现闭锁，安全可靠，开关配置了电能参数检测仪 表，便于节能控制管理。该设备于1 9 9 5 年3 月3 1 日获得国家专利证书，专利号Z 【9 322 5 9 9 4 ．4 。并 于1 9 9 6 年1 2 月1 0 日获得煤炭部鉴定证书，煤部 科鉴字[ 1 9 9 6 ] 第1 0 2 号。 责任编辑严民杰 万方数据