BKDZ型矿用隔爆型真空馈电开关保护性能的可靠性探讨.pdf

BKDZ型矿用隔爆型真空馈电开关 保护性能的可靠性探讨 王利,夏新成 淮南矿业集团公司 顾桥矿井建设项目部,安徽 淮南232000 摘 要 针对BKDZ矿用隔爆型智能真空馈电开关保护性能存在的不足之处,在短路保护、 检漏 取样电路及智能整定电路等进行重点技术探索,以提高开关保护性能的可靠性。 关键词 开关;保护性能;可靠性 中图分类号 T M591 . 1; TP274. 3 文献标识码 B 文章编号 1001 - 08742006 01 - 0038 - 03 Discuss of Protective Perfor mance Reliability of BK DZMining FlameproofVacuum Feed Switch WANG Li, X IA X in2cheng Department of GuqiaoMine Construction Project, HuainanMining Group Co. , Ltd. , Huainan 232000, China Abstract In view of the disadvantages of protective perance existed in BKDZmining flameproof vacuum feed s witch, the paper emphatically discusses the technologies such as short - circuit protection leakage, detecting sampling circuit and intelligent adjusting circuit in order to improve the protective perfor mance reliability of switch. Keywo rds switch; protective perance; reliability 1 引言 煤矿井下工作面大量使用着BKDZ型矿用隔爆 型智能化真空馈电开关,它们对工作面的安全生产 起着至关重要的作用。该型开关设有过载、 短路、 缺 相等保护,总馈电开关和分馈电开关设有输出接点, 实现了风电、 瓦斯电闭锁,同时采用功率方向型选择 性漏电保护,大大降低了井下跳电影响的范围,故在 技术性能上较为先进。随着对煤矿井下供电要求的 提高,经对该型开关的保护性能进行分析研究,认为 在其短路保护、 检漏取样电路及智能整定电路等方 面尚需改进,以提高开关保护性能的可靠性。 2 提高短路保护灵敏度 随着采掘机械化程度的提高,煤矿井下设备功 率越来越大,工作面走向越来越长,给低压供电系统 的短路保护灵敏度整定带来许多不易解决的问题。 根据经验,工作面功率150kW的采煤机,其起动电 流约1100A,以320kVA供电变压器将6kV变为 660V,用70mm 2 电缆供电,距离约600m。若工作面 设备功率再增大,供电距离再延长,则馈电开关短路 保护灵敏度很难满足要求。如果再增大变压器容 量,增大电缆截面来减少系统阻抗或提高供电电 压 , 是不经济的。经反复进行技术探索,认为采用 长距离保护或相敏保护来提高BKDZ型开关性能, 以提高短路保护灵敏度。可用同样的设备和电缆增 加供电距离,提高供电可靠性和经济性。 图1 长距离保护原理图 1长距离保护方案 长距离的保护原理见于图1。图中电压660V 经变压器变为10V,再经整流滤波为14V, R1、R2是 83 煤 矿 机 电 2006年第1期 取样分压电阻。电路正常时,BG1导通,当电网电压 下降至50以下时可认为有短路故障,则BG1截 止, J1闭合。电网某相经11kΩ电阻接地,使得检漏 动作。SA为月度远端检漏试验按钮。 2相敏保护方案 井下负载大部分是感性电流,功率因数很低,电 流滞后电压相位60 以上。当系统出现短路时,尤 其在电缆远端短路电流近似为阻性电流,其功率因 数很高约为1 ,相位角在0 ～20之间。如果取电 流、 电压信号进行相位鉴别,就能区别起动电流与短 路电流,从而实现短路保护。其相敏保护原理框图 如图2所示。 图2 相敏保护原理框图 由图2可知,正常时UA、IA、UB、IB、UC、IC脉冲 前沿设定在某一预定的相位内,若网络发生短路,将 改变设定值,则输出控制信号开关分闸跳电,这样便 完成了保护。 3 提高选择性 BKDZ型总开关采用的是附加直流电源原理, 即当供电网络绝缘值下降到一定值后经延时动作, 完成漏电保护;其分开关采用的是功率方向性原理, 即根据零序电压和零序电流的幅值、 相位来判别是 否发生漏电故障,从而实现选择性漏电保护。根据 零序电流方向保护原理零序电压的相位超前于故 障支路零序电流的相位,滞后于非故障支路零序电 流的相位。但无论故障支路或非故障支路零序电流 与零序电压之间的相位差都与电网电容值有关,它 是一个变量,给相位鉴别带来较大困难,所以易产生 误动作。经对实际电路进行分析,发现I0、U0信号 通过LM324幅度比较后进入P87LPC767,无相位鉴 别环节。从现场使用情况获悉,几乎每周都发生横 向选择误动作。因此,无论是零序电流和零序电流 方向的选择性漏电保护均存在问题。要想在高瓦斯 矿井提高低压供电的可靠性,避免因大面积停电造 成瓦斯积聚,确实需要进行技术探讨,建议采取以下 措施 1利用附加直流电源可以反映电网对地绝缘 电阻的对称下降,可以使电网的动作电阻固定,而不 受电网对地电容的影响; 2设计可靠的相位比较电路,保证能准确的 选择零序电压和非故障电路零序电流之间的相位, 以判别出故障支路; 3利用相位鉴别输出同直流检测信号幅度鉴 别相比较,然后输出控制电平,保证故障支路分馈电 开关保护动作,而其它非故障支路分馈电开关不动 作,以提高检漏横向选择性。 改进检漏取样电路的建议尚需通过实践来加以 证实,本文只是一种技术探索。 4 提高开关智能化程度 BKDZ型开关的过载、 短路保护整定方式是用4 组机械式拨码盘, 2组用来整定过载组,另外2组用 来整定短路值,详见图3所示。过载、 短路保护整定 值均需停电开盖后按、-键,然后将8421码输入 74LS165译 码 器,通 过74LS165译 码 后 输 出 到 P87LPC767芯片内部存储器,当电流取样值超过整 定值后,执行分闸跳电。 图3 BKDZ型开关整定电路示意图 经研究分析,可用16路红外遥控发射与接收专 用集成电路代替原拨码盘,详见图4所示。图4中 K1～K16为遥控整定按钮, I C1为红外发射电路, I C2 为红外接收电路。发射按钮K1～K16对应1～16路 输出,每一路输出都有两个稳态,每按一次发射指令 键,对应的输出端翻转一次。1～8对应74LS165 932006年第1期煤 矿 机 电 I C3,通过按K1～K8可完成过载整定; 9～16对应 74LS165 IC4,通过按K9～K16可完成短路整定。BK2 DZ型开关装上该遥控装置后不需要停电打开开关 就可以完成整定,有利于井下安全供电。 图4 16路红外遥控发射与接收专用集成电路图 5 结语 1提高短路保护灵敏度的经济价值相当可 观。用50mm 2 电缆可替代70mm 2 电缆,供电距离可 延长约400m,可降低原设备电缆投资约50。 2选择性漏电保护可靠性的安全意义重大。 提高显示精度,采用滚动显示运行参数,为安全、 可 靠供电的日常管理提供了有力的、 科学的依据,便于 及时掌握供电系统的运行状态,及时查找隐患,减少 无计划停电。 3采用遥控整定过载、 短路值可减少停电影 响,提高开关的智能化水平。 作者简介王利1963 - ,男,工程师。1985年毕业于陕西煤校电 气专业, 1992年毕业于安徽理工大学采矿工程专业,长期从事煤矿 电气技术与管理工作。 收稿日期 2005 - 07 - 29;责任编辑姚克 上接第37页 喷雾、 降尘、 灭火和机载湿式除尘系统。 1 冷却系统特点是按照整机空运转和截割工 作等使用工况和各冷却点发热情况设计了流量控制 回路,各动力和传动机构均带有温度监测传感器,控 制台有温度显示和超温报警断电功能。该系统冷却 点多达十余处,看似简单,实际蕴涵了先进的设计技 术和多年的使用经验。 2 喷雾、 降尘、 灭火系统 12CM27E型连续采 煤机设有完善的喷雾、 降尘、 灭火装置。喷雾、 降尘 主要由截割部前端的外喷雾喷嘴和截齿上的内喷雾 喷嘴完成,系统最小压力控制在20 MPa,每个喷嘴 耗水量约3 L /min。该机配有两套灭火系统,一套 为水喷雾灭火系统,另一套为化学干式灭火系统,均 可以手动和遥控开启。喷水灭火系统具有优先供水 权,且完全独立操作。 3 机载湿式除尘系统该系统采用强制性吸入 内置式除尘技术,主要由吸入通道、 文丘里喷嘴形成 的高效多道除尘水雾室、 过滤网、 除雾器等组成,可 将截割头工作中的高浓度粉尘气体吸入除尘系统, 经净化处理后排出,极大降低了工作面粉尘浓度。 4 12CM27E型连续采煤机还具有完善的装 载、 运输、 配电、 控制操作和通讯装置、 集中润滑装置 等。 5 结语 近年来,我国高效综采综掘呈现快速发展趋势, 神华、 兖州、 晋城等大型煤炭企业积极引进国外先进 技术和装备,综采工作面单产、 年产、 效率等多项指 标创造新的世界记录。借鉴国外高效综采综掘最新 发展成果,研制开发国产化先进技术装备是当前煤 机制造领域的重大任务。 参考文献 [1 ] 王金华.我国高效综采成套技术的发展与现状[ J ].煤炭科学 技术, 200211 [2 ] 张世洪,等.电牵引采煤机的技术现状和发展趋势[J ].煤矿机 电, 20055 [3 ] 中国煤炭工业协会,等. 2003年国有重点煤矿机械化发展报告 [C].上海煤炭科学研究总院上海分院 [4 ] 20022003 USA Longwall Census[J ]. Coal age, 20037/8 [5 ] 冯泾若,等.国内外大功率厚煤层电牵引采煤机的机电一体化 新技术[J ].煤矿机电, 2003 6 作者简介肖瑞玲1962 - ,女,高级工程师。1983年毕业于山西 矿业学院矿山机械专业,长期从事建井技术、 煤矿机械化技术研究及 标准化工作,现在煤科总院科技发展部从事科技管理工作。 收稿日期 2005 - 08 - 26;责任编辑陶驰东 04 煤 矿 机 电 2006年第1期