双风机双电源切换开关的改进

苏瑞霞

（1．太原理工大学电力学院，山西 太原030024；2．山西晋煤集团金鼎公司，山西 晋城048000）

0 引言

QJZ－4×120／1140（660）SF矿用隔爆兼本质安全型风机用双电源真空电磁起动器（以下简称双风机双电源切换开关）控制矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机（以下简称对旋风机）实现井下的不间断通风功能，可以控制2台对旋风机相互自动切换，也可各自独立运行。2011年古矿新购30台，在井下使用后，有队组反映出现了跳闸故障，屏幕显示为“断相”，而实际情况是三相电流平衡，性能不稳定，给井下的安全生产带来了隐患。

1 故障分析

为了调查清楚原因，我们多次与使用区队联系询问井下的使用情况，从人员的操作、真空电磁起动器保护定值的设置、电机的使用等方面进行了分析，发现出现问题的区队都存在风机未满负荷使用、电机功率低、工作效率低、风机工作电流较小等情况，在开机短时间内就出现了断相跳闸（实际三相电流平衡），而与工作运行方式和控制模式无关，这可能就是问题的关键。

1．1 工作原理

该起动器可以工作在多种运行状态，能满足用户各种不同要求。工作状态由运行方式和控制模式共同确定。运行方式有4种，分别是独立普通、独立对旋、联机普通、联机对旋；控制模式有3种，分别是普通、自动和手动。

此次出现的问题与运行方式和控制模式无关，我们选择独立对旋运行方式，主、辅各控制2台电机，共可控制4台电机。ZKB控制主1、主2，FKB控制辅1、辅2。主1与主2间，辅1与辅2间延时起动，称为对旋延时，延时时间5～20 s可选，主辅间无联系，各自独立手动起、停，与控制模式无关。主1与主2间，辅1与辅2间任一台停机（包括起动失败），则另一台也同时停机。

1．2 试验分析

为了试验方便，在设置为主机的一侧负荷端接一台对旋风机，同时为了进一步获取试验的数据，我们设计了3批试验方案，抽取地面的8台双风机双电源切换开关进行试验（分别标号为1#～8#），试验电压为1 140 V。

（1）负荷为15 k W×2对旋风机，结果发现空载情况下双风机双电源切换开关在起动1～30 min内都有跳闸的现象，运行期间屏幕显示的电流值在0～3 A之间波动，当出现单相或两相电流为0等电流不平衡的现象时瞬间跳闸，经调阅故障信息全部为断相故障。跳闸时刻的电流值如表1所示。

（2）负荷为22 k W×2对旋风机，空载情况下发现电流值的波动也频繁，有时运行0．5 h以上双风机双电源切换开关就会跳闸。跳闸时刻双风机双电源切换开关显示的电流值如表2所示。

表1 负荷为15 kW×2对旋风机时双风机双电源切换开关跳闸时刻的三相电流值 单位：A

表2 负荷为22 kW×2对旋风机时双风机双电源切换开关跳闸时刻的三相电流值 单位：A

（3）负荷为30 k W×2对旋风机，空载试验三相电流平衡，数值比较稳定，试验1 h未出现跳闸现象。

由此我们判断电流互感器和ZSFJ－1智能双风机保护单元性能质量不合格，与实际使用工况不匹配。风机效率越低，工作电流越小，电流互感器取样的误差越大，与之配套的保护单元换算的数值偏差就越大，这就导致了断相跳闸现象的发生，所以必须重新设计。

2 改进方案

2．1 重新设计电流互感器

电流互感器起到变流和电气隔离的作用。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。

原双风机双电源切换开关的电流互感器变比为120／0．2＝600，相对井下常用的22 k W×2对旋风机（1 140 V电压等级下额定电流13．6 A）和15 k W×2对旋风机（1 140 V电压等级下额定电流9．7 A）来讲，变比太大，经过互感器得到的二次电流值就很小，计算误差率增加。

考虑实际井下经常使用15 k W×2或22 k W×2的风机，将原来的电流互感器变比缩小为60／0．2＝300，既能满足井下的使用要求，又能起到真正的保护作用。

2．2 智能双风机保护单元的改进

风机智能控制盒2个，用它来实现通风机的过载、断相、短路、漏电闭锁保护及在设定运行方式下的回路切换控制；保护器中的电流互感器串接于风机回路中作为 信号检测元件，保护器中执行继电器的常开触点串接于中间继电器的线圈控制回路中，实现保护。由于对旋风机的功率小，空载工作时电流就小，此时用于检测电流的互感器将产生误差，这些原因使单片机内部计算出来的电流结果与实际电流结果产生误差，从而使系统的可靠性下降。采取的措施就是降低电流保护最低值，这样就能对工作电流为3 A及以下的风机进行实时监控，经保护单元换算后获得一个精确的数值，而不是默认为0或数值在0～3 A之间波动。同时，将保护单元的出厂设置目录下CT变比值更换为300，进行保存。

3 试验结果

在地面分别用改进后的8台双风机双电源切换开关做试验，在其设置为主机的一侧负荷端接一台15 k W×2对旋风机，空载情况下，三相电流平衡，未出现跳闸现象。运行电流值如表3所示。

表3 负荷为15 kW×2对旋风机时双风机双电源切换开关的运行电流值 单位：A

从2011年10月开始更换，陆续下井试验，目前反应良好，保证了井下员工的安全生产。

4 结语

通过改进电流互感器和智能保护单元，有效地解决了QJZ－4×120／1140（660）SF矿用隔爆兼本质安全型风机用双电源真空电磁起动器在井下与小功率矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机配套使用过程中出现的无故跳闸等故障，使其性能更加稳定，保证了井下的安全生产。

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