煤矿井下高压防爆开关保护装置的改进

秦小艳 杜彬

摘 要：随着我国经济水平的高速发展，使得煤矿行业得到了相应的发展，然而为了让煤矿井下的生产工作能够顺利进行，保障井下工作人员的生命安全，就需要对煤矿井下高压防爆开关保护装置进行有效的改进，只有对高压防爆开关保护装置进行合理的改进，才能够避免煤矿井下出现大面积停电，以此来对井下系统的安全可靠性进行有效的提升。

关键词：保护装置：高压防爆：煤矿井下

前言：对于煤矿井下高压防爆开关保护装置而言，其实就是开关柜的核心结构，同时这也是一个相对薄弱的装置。如果煤矿井下的供电系统出现了较大的波动，就很有可能引起供电系统的故障，从而对矿井的安全生产造成直接性的影响。通常情况下，煤矿的核心机械大多都会使用一级负荷，可是井下如果出现供电系统故障，不但会对生产工作造成严重影响，还会对工作人员的人身安全产生严重的威胁。

1 高压防爆开关动作原因分析

一般情况下，造成开关欠压保护的主要原因，就是因为煤矿井下的供电系统出现了高低压的瞬间转换导致的，然而在矿井供电系统当中出现高低压瞬间转变的因素有着四个方面。第一就是冲击荷载，在开启大功率重型设备的时候，会产生瞬间的功率提升，这些瞬间提高的功率就会超出额定功率，这也就会对供电电网产生较大的冲击。第二就是因为大机电设备直接启动。在对大机电设备进行使用的时候，尤其是在没有使用变频控制设备的情况下，对大机电设备直接进行启动，这样就会对供电电力产生十分严重的影响。第三就是供电系统出现短路的情况。在出现供电系统短路的时候，供电系统内部就会出现电流快速增加的情况，这也就会远远超出生产的标准。第四方面就是自然灾害。

2 高壓防爆开关保护分析

2.1保护原理

在煤矿井下的供电系统出现电压不断上升到额定电压百分之八十五的时候，就会激活励磁线圈，然而在通电的作用下就会使得动铁芯出现磁性，这样就会使得铁芯的引力不断增大，从而超过弹簧的弹力，以此来对牵引杆进行带动，从而让锁扣能够处于闭合的情况，让其能够一直保持通路。然而在线路内部压力下降或者是出现系统故障的时候，系统电压就在标定值的百分之三十五之内，这也就会使得欠电压脱扣器无法启动，一般保持在静止的状态，这样弹簧就会在反作用的作用下，靠着自身的弹力把推杆推起来，以此来让锁扣弹开，从而对线路起到相应的保护作用。

2.2欠电压保护

在运行欠电压保护的时候，由于状态的转换会出现两个关键值，也正因如此，欠点保护拥有着两个方面的保护，第一个就是在供电系统发生故障，使得电压出现了下降的情况，这也就会导致设备没有办法进行正常的运行，一直处于非正常工作的转台，也就是低压运转，设备如果长时间的进行低压运转，就会产生十分严重的损伤，也正因如此就需要在通过欠压保护对线路进行断开处理。第二就是设备出现故障的时候，就会造成线路当中的设备无法继续运转的情况，通常情况下设备都会处于快要停止或者停止的状态，然而在修复完线路之后，用时启动大量的设备，就会使得负荷瞬间的接入电路，从而导致电压再次降低。在电压降低到额定电压的百分之六十五的时候，欠电压保护就会启动，并且对负荷电源进行切断，以此来预防电子设备因为电压过低从而产生损伤，还需要注意，在恢复供电系统的时候，电气设备瞬间进入到工作的状态，这也很容易对检修的工作造成伤害。

2.3故障分析

对于高压防爆开关的使用，可以说是有着十分重要的作用，在使用过程当中会对整个供电系统产生联动，虽然欠压保护的原理与运行机制已经比较完善，但是在实际的矿井产生工作的当中，由于出现故障的时间较短，或者是出现瞬间低压的事情，都会造成供电主线路电压的降低，也正是因为供电线路与高压防爆开关进行联动，在井下供电线路当中就算发生较小的故障，都很有可能导致供电系统出现主线了断路的情况，所以应该优化高压防爆开关的保护机制，以此来对设备的连锁容错率进行提高，从而让供电系统变得更加可靠。

3 防爆开关的优化改造

3.1延迟时间的确定

在对延迟时间进行改进之后，就会比其他线路当中的延迟动作多出一个时间基数，这样就能够为线路与设备留下一个缓冲的时间间隔。通常情况下，在井下通过电之后，都会把时间基数取零点五秒。在电路电压为三十五伏特的时候，需要根据规定，把时间过流保护设计为一到两秒，此外还需要再加上一个时间基数，这样就能够使改后的延迟时间变为一点五秒到二点五秒之间。在电路为六到十伏特之间的时候，需要把定时过流保护的时间设计到一秒之内，在改进完成之后，会把时间定为一点五秒，备用电源产生作用的时间大概是零点五秒到一点五秒之间。这也就可以分析出满足所有保护的动作时间，之后在取出最大值，这样就能够保延迟时间改进为二点五秒[1]。

3.2优化改造方案

传统的防爆开关，在使用欠电压保护装置的时候，会因为连锁反应从而对整体电路的供电进行切断。也正因如此，需要对其进行相应的改进，并且还要对原有的反应机理进行保留，所以就需要在此基础上、合理的调整断电方式，这样就能够在电压波动或者短时间断电的情况下，使装置不会出现断电的情况。

3.3延时驱动欠电压保护原理

在供电系统进行工作的时候，继电器JT就会得到相应的电力，这样就会使得带动感应电路触点开关JT1弹开。这时候控制电力的断开是不会对高压防爆开关的手动操控造成任何影响。在线路当中如果出现拉闸断电或者是出现事故的情况，就会使得电压小于额定电压，在二点五秒之后就是超出延迟时间，这样就会导致继电器JT出现失电的情况，在开关JT1复位闭合之后，就能够接通跳闸线圈TQ，从而产生磁力，以此来对感应部位E进行吸动，这样就可以对线路高压开关进行拉动，对供电进行相应的切断。

3.4延时工作原理

在防爆开关当中可以对JT型直流电磁延时继电器进行使用，在控制线路闭合之后，就能够让线圈通电，这样就会产生上升的磁通，只有在磁通数值上升到一定程度之后，就可以让产生的磁力带动衔铁与铁心，让两者进行相应的接触。在断开控制电力的时候，就会迅速的失去向外输出的电流，因为有着较快的速度，所以在线线圈磁通量下降的时候产出行的电流，这个电流与磁场产生的力会造成磁通量的降低。

结语：欠电保护装置在改进之后，就会拥有着一定的延迟时候，这样就可以在短时间之内对误差情况进行消除，除此之外，还可以对继电器当中的弹簧松弛程度进行调整，以此来对延迟时间的功能起到有效的控制。

参考文献：

[1]杨志.基于永磁操作机构的馈电开关研究与设计[J].机械工程与自动化，2021（02）：203-204.