低压馈电开关的改造

摘 要：保护功能不足，数据上传不够全面以及控制误差较大，加上无故障录波，这些都是矿井低压馈电开关常见的弊病，文章基于对产生这些问题的原因进行分析的前提，探讨了一种矿井低压馈电开关的改造措施。即通过采用一种新型的综合保护器替换目前低压馈电开关内置的综合保护器，实现对馈电开关的内部辅件、线路以及安全系统等的有效控制。矿井低压馈电开关的改造，能够在充分保障电力监控数据的准确性的同时，更加有效的满足了数据即时上传的功能，尤其是改造后实现的开关复位、远程合分闸、漏电保护等功能，使电力监控管理系统的需求得到更好的满足。为此，本文基于笔者文献研究与工作实践就矿井低压馈电开关的改造提出自己一些看法，以供其他人员参考。

关键词：矿井;电力监控;低压馈电开关;综合保护器;电压互感器

对于矿井开采作业而言，低压开关是其所需电力系统中不可或缺的电气设备之一。然而就目前煤矿施工作业而言，普遍使用的低压馈电开关，不但通信规定与相关约束越来越多，而且内置的综合保护器种类以及保护功能复杂，导致数据上传不全面的问题发生，甚至于许多保护器连数据通信接口的没有。除此之外，低压馈电开关的内部配置着电流互感器、零序电流互感器以及零序电压互感器，而且这些互感器通常采用的是直流输出的方式，存在较大的误差，达不到进行故障录波的要求，更别提充分地满足开关各项保护、计量精度的要求。现行的互感器难以满足对开关远程合分闸控制的应用，阻碍了对各项电参数数据的有效收集、监视与分析，降低了电力监控管理系统的监控效率与质量。为了确保和提升低压馈电开关的可靠性程度，更好地进行电控系统的远程操作，有必要对开关系统中的内置综合保护器进行升级置换，进而实现对低压馈电开关的升级改造。

1 矿井低压馈电开关改造原因

在《煤矿井下电气管理规定》以及相关煤矿开采管理条例的明确要求下，矿井施工涉及的所有的带有漏电保护功能的馈电开关，进行漏电跳闸以及瓦斯电闭锁跳闸实验是矿井施工前每天必须做一次试验，从而在保障低压馈电开关的保护作用有效性情况避免出现相关事故。从实际情况来看，当前矿井低压馈电开关大都是采用电气合闸的方式以机械机构进行保持功能的正常，然而由于使用时间过长，且馈电开关的分合闸次数达到了一定次数，机械保持挂钩与分闸转动连接轴接触的位置就会发生磨损现象，如此一来便降低了保持机构的扣入程度，分闸转动轴也正是因此而无法正常地扣住机械保持挂钩的一端，造成机构发生自动脱扣跳闸却没有激发相应的保护动作的现象，例如馈电开关的真空断路器发生误跳闸、或者合不上闸现象使得低压馈电开关失效。

改造前低压馈电开关的控制原理如图1所示。通过在低压馈电开关保护器的改造投入，采用集合计算、监测、控制以及保护为一体的新型综合保护器，确保供电线路、供电设备以及用电负荷等，都可获得较为全面的安全保护，同时能够对井下供电系统故障进行有效防控，避免越级跳闸以及大面积停电等事故。低压馈电开关的改造能够实现对故障进行有效的预先监测，发出报警，并及时有效地进行相关数据的分析处理，这样一来积极为煤矿井下供电安全与稳定提供有利措施。

2 矿井低压馈电开关的改造方案

针对矿井低压馈电开关改造上，笔者认为应当从以下几个方面着手：

2.1 更换低压综合保护器

现阶段，煤矿生产中所使用的低压馈电开关采用的内置综合保护器的种类以及通信规约都有所不同，通用的性能也不高，保护功能方面仍欠缺诸多不足，无法充分地满足低压开关对于各项保护以及计量准确精度的要求。因此，在此次改造中针对性地采用集监测、计量、控制以及保护为一体的网络型智能综合保护器，替代了原有开关内置的保护器。

改造过后，保护器能够充分的具备以下功能：

①具备过流、过载以及速断的三段式电流保护功能，反时限过流保护功能，过压与欠压保护功能，同时具备功率型与附加直流型的漏电保护作用，对于绝缘监视、风电闭锁以及瓦斯电闭锁都有着较好的保护功能;

②装置自检与故障模拟试验能力较强，对于短路、过流保护以及低电压闭锁的保护功能较为完善;

③能实时的显示：三相电压、两相电流、有功功率、无功功率、功率因数、零序电压、零序电流、有功电量、无功电量、合分闸状态、故障报警、通信状态等动态数据，及显示相应状态指示灯;

④统计三相电度量，以及相关的查询功能，以及具备故障记录、事件记录的录波功能;

⑤远程通信接口设置，实现可对即使数据的快速上传，对上位机发布远程操作命令进行快速的接收与反应，包括分合闸、信号复归、定值整定等;

⑥无论是本地还是远程，都不影响低压馈电开关信号操作等操作，同时能够支撑起漏电、绝缘监视试验，及有效地电压、电量定值的设定与修改进行保护。

2.2 更换原三相电抗器

在低压馈电开关的原综合保护装置中，并不具备三相电压监测功能，如此一来容易降低矿井低压馈电开关效果。针对这种情况，我们在低压馈电开关改造上可以为其更换具备同步电压信号输出功能的三相电抗器，例如PTSK-110三相电抗器，其参数为：（1140，660V/10V），精度0.1级，更好的确保了综合保护装置具备较高精度电压采集与计量功能。

2.3 更换原综合保护装置的电源变压器

合闸前进行线路电压检测是原综合保护装置所不具备的检测功能，而这又是避免合闸前，线路电压的超压或低压而引发故障的重要措施。同时，为充分地避免设备超压或低压状态下启动而更换工作变压器。更换后，线路电压互感器电压为（220V、127V、36/10V），精度为0.1级。

2.4 更换检漏组件

更换为网络型智能综合保护装置后，在漏电监测回路的设计参数方面，已经与原综合保护装置参数不一致，必须更换综合保护装置外围漏电组件，才能确保漏电保护较高的准确度。

2.5 更改相应的控制回路

在矿井低压馈电开关改造中为其增加了相应的控制回路接线，这样不但可以很好地实现了远程控制分合闸操作，同时也能够实现了远程闭锁、试验功能。

2.6 更换互感器

礦井低压馈电开关改造中更换互感器主要为电流、零序电流以及零序电压这三种：第一，将电流互感器更换为630A/500A/400A/200A/100mA，精度为0.1级，实现可电流信号的高精度采集及快速计量功能。第二，在对零序电流互感器，以及零序电压互感器进行更换，实现了分开关的功率方向性漏电监测，与保护功能。

3 结束语

综上所述，通过上述这几种矿井低压馈电开关改造后，使得各种保护更为齐全，更是有效地实现了对数据的即时上传和远程控制相关操作。低压馈电开关，能够在综合保护器通信接口处，与电力监控管理系统平台对接，进而井下电气设备的各项运行参数信息、故障信息等数据，都能快速地传给地面指挥中心，同时也具备接收地面控制中心各项控制指令，进行远程操作。改造后，能够实时地对综合保护器上传的电气设备的各项参数进行显示，更好地保障科矿井供电系统的安全运行。对低压馈电开关进行改造，对于促进矿井电气设备的远程操控，实现无人值守有着极为关键的作用。

参考文献：

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[2]朱理鹏，童军，刘丽娟，乔江.矿用低压真空馈电开关的设计[J].煤矿安全，2016（01）：103-105.

[3]许朋.煤矿井下低压馈电开关的漏电保护技术优化措施[J].山东工业技术，2018（01）：57.

作者简介：

翟彦（1984- ），女，本科，2016年毕业于中国矿业大学电气自动化专业，助理工程师，研究方向：机电。