煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的应用.pdf

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１３Ｍａｙ２０２０现代矿业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６１３期２０２０年５月第５期孙二亭（１９８７），男，助理工程师，０４８０１９山西省泽州市。煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的应用孙二亭（寺河煤矿二号井选煤厂）摘要为分析煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的应用效果。研究了电弧光参数与危害，了解电弧光保护技术与常用保护措施。在此基础上，以南屯煤矿为例，确定电弧光保护装置实施方案与配置安装方式。南屯煤矿安装电弧保护装置后，电弧光保护装置可以及时完成数据采样、显示、计算、跳闸、检测外扩机通信异常情况等工作，获取合并单元的电流数据，远程采集电流信号，电弧光传感器在发生故障时可以增大光强，为保护装置传递模拟光信号得到及时解决。在煤矿高压开关柜中安装电弧光保护装置可以避免短路问题，保证供电设施的安全运行，达到合理控制预算成本的效果。关键词煤矿高压开关柜电弧光保护装置ＤＯＩ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４  ６０８２．２０２０．０５．０６０电网电站主要采用高压开关柜装置，随着科学技术的快速发展，此项装置在更大范围内得到应用，扩大了电网容量。当前我国煤矿电网容量不断增加，中低压配电系统规模得到扩大，但受母线操作频繁等因素的影响，加之操作不当，高压开关柜设备出现严重磨损，母线极易出现故障问题。为了降低设备的损坏程度，避免造成更大的损失，煤矿企业应做好开关柜电弧光保护装置的安装工作，保证母线的安全运行，为工作人员提供更为安全的工作环境。１电弧光参数与危害１．１电弧光参数在分析电弧光参数时应在温度、电压、功率以及光照强度等方面进行，在功率方面，电弧光产生时，瞬时功率会达到４０ＭＷ，整个过程会将供电设备内部的温度升至（１～２）１０４℃，且弧光的最大电压可以达到５００～１０００Ｖ，弧光的光照强度可以达到正常光照强度的２０００倍。１．２电弧光产生的危害分析电弧光参数可知，光照强度、电压以及温度等均超出正常范围，尤其是温度可以达到太阳光温度的２倍，很容易损坏接线铝排与铜排，导致电缆包裹层着火问题。同时，较高的压强还会导致开关设备爆发，产生较多危害气体，严重损害了工作人员的人身安全。而煤矿工作环境较为恶劣，大多工作任务需要在井下环境进行，若此时因电弧光温度、功率以及电压等因素引发设备故障问题，则会更为提高采矿作业的危险性，以致煤矿设备受到损害，造成较大的经济损失。２电弧光保护技术与常用保护措施２．１国内发展情况随着供电设备内部电弧光故障问题的深入研究，发现除了电磁效应会导致故障问题，光热效应、压力以及声波等因素也会导致更多故障。因此，针对不同的引起故障开发了电弧光检测保护装置，在检测电弧光的基础上，解决了以往电弧光保护反应时间太长的问题［１］。在煤矿供电系统中，电弧光存在反应时间较长问题，为了解决此问题，应在煤矿高压开关柜中安装电弧光保护装置，主要是将压力传感器安装至开关柜中的不同单元中，在检测压力情况的基础上及时发现设备的故障问题，使得断路器跳闸，以免故障电流通过损坏设备。同时，还应根据电弧光的温度热量效应，在结合电弧光特性与运行原理的基础上设置继电器装置，比如金属丝电弧光继电器等，以有效保护高压开关柜设备。也可以将结合电弧光产生的电磁能量保护装置安装至高压开关柜中，比如电弧接地保护装置、单向电流保护装置等，以提高设备运行的安全性。也可以在结合电弧光压力、光照以及声波效应的基础上，设置设备保护装置，或者在检测绝缘失效早期信号的基础上，设置保护装置，期间工作人员应分析高压开关柜中臭氧的体积分数，以保证保护措施的针对性。在传感器研究方面，结合电弧光参数与危害生产的光纤传感器保护装置具备较强的抗电磁干扰能力、灵敏度以及绝缘性，对信号比较敏感。煤矿生产环境比较恶劣，加之受中低压环境的影响，高压开关柜很容易受到电弧光电磁能量的干扰，此时应用光纤传感器可以实现较好的电绝缘性能，不但可以有５９１效检测电弧光，还可以起到良好的保护作用。２．２中低压母线常用的电弧光保护措施电弧光对供电系统内部设备会造成较强的损害，程度与对故障敏感性与反应能力存在密切联系，及时切断故障电流可以有效减轻故障损害，避免供电设备受到不良影响。当超过固定数值时，则会对供电设备产生较大程度的损害，以致影响整个供电系统的正常运行。针对此，煤矿企业应采用如下保护措施，一是设置电弧光变压器后背过流保护设置，确定设备的保护反应时间为１．２～１．４ｓ。二是设置馈线速断保护闭锁变压器后背过流保护装置，设定电弧光故障的保护反应时间为３００～４００ｍｓ。三是设置高阻抗保护装置，将故障电流的保护时间设定为３５～６０ｍｓ。分析上述的保护措施可知，中低压母线电弧光保护措施依然存在较大的发展空间，故障电流整体的切除时间超过１００ｍｓ，反应时间较长，无法起到预期的保护作用。上述第三种保护措施虽然可以保证预期的反应保护时间，但受到保护装置安装位置因素的限制，其保护范围较小，且安装期间存在较多问题，且保护时无法延展范围，消耗大量材料，增大了反应成本。３电弧光保护装置实施方案３．１电弧光保护方案煤矿企业应结合自身的实际特点做好高压开关柜电弧光保护装置的安装工作，尤其应根据开关柜母线保护的现状与故障发生规律进行制定，以充分保证电弧保护装置安全稳定运行。一是在６ｋＶ进线柜中安装电弧光保护装置，确保每台装置采集进线柜的三相电流，留置２个跳闸出口，之后安装进线柜的进线开关与相邻的母联开关，并有效采集２个开关的ＴＷＪ。二是在各个开关柜的母线室壁安装电弧光传感器，并做好主母线与分支小母线的监视工作，以保证设备的安全运行。三是利用串口１０３或以太网等技术将采集数据送至后台监控系统。四是针对煤矿供电系统的实际运行情况及特点进行算法研究，并做好改进完善工作［２］。３．２南屯煤矿电弧保护安装方案南屯煤矿采用的电弧光保护装置［３  ５］由专业平台研制而成，保护装置与电弧光传感器之间采用模拟光信号传输，光电信号的转换利用保护装置完成。工作人员应根据不同的应用需求做好电弧光装置的安装工作，并灵活选配插件，以组成合理可行的电弧光保护系统，具体系统框架如图１所示。在整个系统中，电弧光保护装置主要完成数据采样、显示、计算、跳闸、检测外扩机通信异常情况以及图１电弧光保护装置系统框架检测电弧光传感器异常情况等工作，在更换选配插件的基础上，获取合并单元的电流数据，远程采集电流信号。光缆高速传输各自采集的电弧光信号数据，期间由多台电弧光保护装置完成，在构成统一电弧光保护系统的基础上实现扩展。作为光感元件，电弧光传感器在发生故障时可以突然增大光强，为电弧光保护装置传递模拟光信号，以便及时解决。４配置方案及安装方式４．１配置方案具体配置方案见表１所示。表１６ｋＶ变电站的实施方案设备名称数量装设地点作用电弧光保护装置２套６ｋＶ进线柜完成数据采样、显示、计算、跳闸、检测外扩机通信异常情况以及检测电弧光传感器异常情况等工作电弧光传感器４２个６ｋＶ开关柜母线室检测弧光信号，并传输给电弧光保护装置４．２安装方式在６ｋＶ进线柜安装电弧光保护装置，采集三相电流，并采集电进线柜开关与母联开关的ＴＷＪ，在开关柜母线室壁安装电弧光传感器，利用以太网传输至后台监控系统。５结语煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的使用可以带来多种优势，一是在煤矿供电系统中应用电弧光保护装置可以减少电网系统的安全隐患，避免产生短路故障问题，在有效保护供电设备的基础上，提高煤矿企业的经济与社会效益。二是快速定位短路故障位置，在最大程度的缩小矿山停电范围的基础上，最快切除故障，保证供电设施的安全稳定运行。三是煤矿企业应及时更换老化问题的设备，在资金与技术更新方面给予更多的支持，在保证矿山设备与工作人员人身安全的基础上，合理控制矿山预算成本，以实现更６９１总第６１３期现代矿业２０２０年５月第５期大的经济与社会效益。参考文献［１］乐坚浩．基于图像分析的高压开关柜内异常强光监测及预警系统设计［Ｊ］．软件导刊，２０１７（７）１０３  １０５．［２］印玲．散热性能好的实用型高压开关柜的设计［Ｊ］．时代农机，２０１９（１）１１３  １１５．［３］朱东霞．煤矿高压开关柜带间隙过电压保护器存在的安全隐患［Ｊ］．能源与节能，２０１８（１１）１０５  １０６．［４］刘超群．智能化煤矿高压开关柜故障诊断技术的研究［Ｊ］．机械管理开发，２０１９（１）１１６  １１７．［５］孙聪，高亮．智能化高压开关柜监控与故障诊断技术的研究［Ｊ］．科技风，２０１８（６）７７．（收稿日期２０２０  ０３  ２８櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第１７１页）综上所述，切割槽天井钻机的广泛应用，将有助于解决现有切井、充填井爆破处理及涉空作业等问题，降低生产成本，降低人工劳动强度，提高生产作业效率。６结语ＣＹ  Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机在李楼铁矿推广应用，取得很好的效果，近５个月共施工－３２５，－３５０ｍ分层２４  ６＃采场切井，－３００ｍ水平２８  ３＃、２８  ５＃采场空区充填井，－２５０～－３２５ｍ水平１５＃风井，共计１９０ｍ，到目前为止，成井效果良好，其中施工下向钻孔过程中，操作过程复杂，钻孔效率低；在施工小角度充填钻孔过程中，排渣较困难，故障率总体偏高，切割槽天井钻机刀盘硬度有待进一步提升，实践证明，该设备适合在坚硬岩石以下级别的任何岩层中钻进，适应性强，钻井速度快。参考文献［１］李延飞，张立新，罗文冲，等．一次成井技术在高溜井施工中的应用［Ｊ］．采矿技术，２０１６，１６（１２）２５  ２６．［２］张立新．多排深孔一次起爆技术在李楼铁矿的试验研究［Ｊ］．中国矿业，２０１８，２７（１０）１５８  １６０．［３］中冶京城（秦皇岛）工程技术有限公司．李楼铁矿采选工程初步设计（修改版）第１卷说明书［Ｒ］．秦皇岛中冶京城（秦皇岛）工程技术有限公司，２０１０．［４］湖南创远高兴机械有限责任公司．ＣＹ  Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机技术说明书［Ｒ］．长沙湖南创远高兴机械有限责任公司，２０１７．［５］贝建刚．井下采场爆破工艺的优化与改进［Ｊ］．采矿技术，２０１６，１６（１２）２１  ２４．（收稿日期２０２０  ０３  １８櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第１８６页）超声波清洗装置后，超声波换能器在不使用时脱离料浆槽的料浆液面，当需要时才进入料浆槽中，不但为其维修、更换、拆卸提供了便利，同时也大大延长了其使用寿命，降低了损坏率。此外，由于摒弃了传统的直接固定式安装方式，料浆槽体内的机械搅拌装置可在槽口至进料端之间大幅度往复摆动运行，使得槽体内部残留的淤泥被清洗干净，为陶瓷过滤机的下一循环的开车过滤创造有利的条件，保持滤板的毛细管畅通，实现设备运转的高效率，值得推广应用。参考文献［１］中华人民共和国国家发展和改革委员会．ＹＳ／Ｔ６１６２００６陶瓷过滤机［Ｓ］．北京中国标准出版社，２００６．［２］桂群，叶欣，魏泉．陶瓷过滤板的关键性能及实用检测方法［Ｊ］．有色金属选矿部分，２０１１（Ｓ１）２９０  ２９２．［３］魏泉，李棋政，龚静．陶瓷过滤机超声波清洗装置结构分析［Ｊ］．有色金属选矿部分，２０１１（Ｓ１）２８８  ２８９．（收稿日期２０２０  ０３  ０５櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）记者在线自然资源部关于申请办理矿业权登记有关事项的公告自２０２０年５月１日起，实行同一矿种探矿权采矿权登记同级管理。为做好矿业权登记管理服务，现就向自然资源部申请登记矿业权有关事项公告如下一、自２０２０年５月１日起，石油、烃类天然气、页岩气、天然气水合物、放射性矿产、钨、稀土、锡、锑、钼、钴、锂、钾盐、晶质石墨１４种矿产的探矿权采矿权新立、延续、变更（涉及变更矿种的，以变更后的主矿种为准）、保留、注销登记以及划定矿区范围均由自然资源部办理。二、自然资源部２０２０年５月１日前已登记的其他矿产探矿权、采矿权以及批准的试采、批复的划定矿区范围，其后续登记事项均由所在行政区域的省级或省级以下自然资源主管部门办理。其中，煤、煤层气、铁、铬、铜、铝、金、镍、锆、磷、萤石１１种矿产的后续登记事项由省级自然资源主管部门办理。７９１孙二亭煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的应用２０２０年５月第５期

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