失压延时保护在高压馈电开关中的应用

郭海波

（潞安集团慈林山煤业夏店煤矿，山西 长治 046000）

随着煤矿开采自动化程度的提升，煤矿井下用电设备数量不断增多。通风、排水等设备是煤矿生产中的重要设备，这些设备能否安全运行，对煤矿安全生产起着决定性作用。矿井通风、排水等重要设备均采用双电源、双回路供电，基本杜绝了长时间停机事故，但是短时间停机事故的频率还是很高，特别是由于上级变电站电网波动，造成矿井地面部分设备、井下设备全部失电，矿用隔爆开关需人工手动合闸才能恢复井下供电，给夏店煤矿人力、物力造成很大损失。因此，迫切需要对矿用隔爆高压开关中的欠压保护装置增设失压延时脱扣功能，躲过上级变电站电网波动时间，保证井下用电设备在供电短时间故障恢复后正常工作。

1 供电概况

夏店煤矿现有2座35kV变电站，一次电压为35kV，二次电压为6kV，双回路电源分别引自侯堡220kV变电站和后湾110kV变电站，正常情况下后湾站为主回路，侯堡站热备。2座35kV变电站分别通过副立井、副斜井、西风井敷设双回路电缆至井下中央变电所、机头变电所及三一采区变电所。

2 改造方案

2.1 改造方案原理

矿用开关一般装设有欠压保护，但在瞬间失压或电压过低的情况下均不能防止电网供电中断，从而造成风机断电。对失压保护误动作这个问题的解决方式有两种：一是借助数字保护器来进行；另外一种是对固有的失压脱扣线圈进行改进和完善，让它有延时跳闸的作用，凭借延时对电压波动进行躲避。改进失压线圈：将储能电容加在失压线圈回路当中，让失压脱扣具备延时，这种延时以躲过电压波动时间为准，通常是0.5s的时间，这种方法非常实用和简便。

2.2 改造方案设计

夏店煤矿井下变电所防爆高压开关有永磁和弹簧两种操作机构，其中部分永磁开关的永磁断路器为单稳态结构，由9V电压维持开关的合闸状态，在增设失压延时保护前，需将单稳态永磁体更换为双稳态结构。永磁体更换后的电源模块基础图如图1所示。改造时，将一个3000 /100V的电容器C6并联到失压跳闸控制回路的J2继电器（如图2所示），在保证当上级电网波动，井下高压馈电开关失压后，J2继电器能够延时失压的同时，保证跳闸控制回路中的辅助点J2-1能够延时闭合，以达到延时跳闸的效果，实现延时失压保护的功能。

图1 改造前的电源模块基础图

图2 改造后的电源模块基础图

对于JGP9L-6Y型隔爆高压馈电开关而言，不仅需将一个100 /50V的电容器C7并联到J4继电器两端，同时需将J3继电器（100V）接入100/36V变压器一侧，将J3的辅助接点J3-1与电控分闸回路串联到一起（如图3所示）。以保证馈电开关断电后，在电容器C7放电的作用下，J4继电器失电动作比J3继电器延缓100ms，A7、A8两个J4继电器的常闭接点滞后于J3-1常开接点闭合，达到该分闸的分闸功能丧失，只有J2继电器可以实现分闸作用的目的。常闭接点J2-1只有等C6电容器放完电J2继电器失压后才能闭合，从而是分闸线圈C3与KM2的回路导通，通过C3电容器的放电作用，KM2吸合实现开关延时失压保护。

图3 控制模块

弹簧结构的高压防爆馈电开关的合闸功能靠弹簧结构维持，当电网波动开关失压时，线圈Q3的失压弹簧结构动作，导致开关跳闸，改造时，将一个680 /250V的电容器并联到失压线圈Q3两端，并将一个100V的时间继电器的常闭点与合闸线圈回路串联，实现失压延时保护。

3 结语

通过改造，夏店煤矿井下所有防爆高压馈电开关均实现失压延时保护，在实际运行过程中收到了很好的效果，改造运行成功后，大大降低了因电网波动造成矿井失电进而引发瓦斯积聚等事故的几率。该方案简单、实用，仅需增加电容即可，无需研发经费，普通电工即可操作。改造后，保护装置运行稳定，具有较高的推广价值。