矿用高压隔离开关切换装置设计

连朝阳

(山西潞安煤炭技术装备有限责任公司，山西 长治 046204)

作为煤矿井下重要的用电设备，主胶带的停运直接影响全矿的正常生产，对于大中型煤矿企业而言，主胶带多为10(6)kV直接供电，且一般由两个甚至3个电机驱动。当电源回路或电源设备出现故障时，就需要重新接线，消耗了时间，耽误了煤矿的正常生产，同时也给工作人员带来了安全隐患。目前国内外煤矿井下的切换装置中，有1 140 V矿用低压开关切换装置，比如双风机切换开关，隔离开关转换箱等，对于10(6)kV矿用高压开关，尚无双电源双回路的隔离开关切换装置。

为了保证主胶带安全、连续、可靠地正常运行，本文设计了一种用于煤矿井下50 Hz、10(6)kV的进线双电源双回路供电系统中的切换装置，能够完成常用电源和备用电源之间的相互切换，也可以完成常用回路和回路之间的相互切换。

1 设计方案

隔离开关切换装置主要由隔爆外壳、机芯、电缆引入装置三部分组成。隔爆外壳由左右两个独立的隔爆主腔组成，机芯由带有闭锁装置的两个组合隔离开关和满足供电系统保护功能的控制器组成，电缆引入装置采用10 kV矿用隔爆型高压电缆连接器(高压快速插头)接线方式。

1.1 工作原理

外部电源分两回路对两个高压电机进行控制，两回路电源互为备用。每回路电源控制两台高压开关，高压开关为一用一备，4个高压开关分别控制两台高压电机。如图1所示。

如图1所示，Ⅰ路电源进线经高压开关Q11和Q21进入高压隔离开关装换装置，Ⅱ路电源经高压开关Q12和Q22进入高压隔离开关切换装置，再经高压隔离开关控制高压电机M1和M2。Ⅰ路电源进线的高压开关Q11和Ⅱ路电源的高压开关Q12形成双电源双回路控制高压电机M1，Ⅰ路电源进线的高压开关Q21和Ⅱ路电源的高压开关Q22形成双电源双回路控制高压电机M2。

图1 高压隔离开关切换装置原理示意

正常工作时，Ⅰ路电源和Ⅱ路电源同时热备，高压隔离开关切换装置同时给M1和M2供电。当其中一路故障停电或检修时，高压隔离开关切换至另一电源回路，同时给M1和M2供电。

1.2 闭锁设计

1) 组合隔离开关的机械闭锁设计。组合隔离开关有3个位置，分别是0位、1回路、2回路，同时装有可靠的辅助触头，提供隔离开关所处位置的信号，还可以根据客户的要求进行不同配置，满足用户的各种需求。正常运行在1回路或2回路，需要断电时，由于机械闭锁，直接扳动隔离手柄无法断开隔离，需要按下急停按钮上级启动器断电，机械闭锁解除后隔离开关可以转至0位，闭锁杆在弹簧压缩力的作用下推至法兰内，门盖可以打开。转换装置在0位，需要送电时，关闭门盖，闭锁万向头连接隔离手柄，转动手柄，隔离转至1回路或2回路位置，闭锁杆在弹簧压缩力的作用下推至法兰端部，这时门盖无法打开。如图2、图3、图4所示。

图2 逆时针旋转45°

图3 停止位0°

图4 顺时针旋转45°

2) 切换装置的电气闭锁设计。在切换装置进行切换时，为了防止设备带电操作，需加入电气闭锁装置，与上级电源形成互锁，保证切换装置在停电状态下进行切换，如图5所示。

第一高压开关与第三高压开关连接有第一闭锁装置，第二高压开关与第四高压开关连接有第二闭

锁装置，第一闭锁装置和第二闭锁装置为电气闭锁。当第一电源断电需切换至第二电源时，闭锁装置必须保证同时断开第三高压开关和第四高压开关的电源；当第二电源断电需切换至第一电源时，闭锁装置必须保证同时断开第一高压开关和第二高压开关的电源。

图5 高压隔离开关切换装置闭锁示意

2 结 语

根据上述设计方案，设计出了用于煤矿井下50 Hz、10(6)kV、电流400 A的进线双电源双回路供电系统中的切换装置，该装置经过隔爆性能、电气性能等试验，满足使用要求，不仅缩短了检修时间，提高了生产效率，而且减少了设备接线频次，降低了事故发生率。