康　輝

摘要：由于煤礦生產(chǎn)的特殊性，供電中斷不僅會(huì)影響正常生產(chǎn)，甚至可能發(fā)生人身事故或設(shè)備的重大損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及礦井安全，所以保證礦井供電的安全可靠運(yùn)行尤為重要。由于各種原因引起供電系統(tǒng)電源電壓瞬時(shí)下降時(shí)，可能造成非故障線路開(kāi)關(guān)的欠電壓釋放保護(hù)誤動(dòng)作。針對(duì)這種實(shí)際情況本文提出的改進(jìn)措施，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電源電壓 瞬時(shí)下降 延時(shí)釋放 整定原則

0 引言

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下高壓電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力變壓器的高壓側(cè)應(yīng)有短路、過(guò)負(fù)荷和欠電壓釋放保護(hù)。這是保證礦井安全供電所必須的繼電保護(hù)。欠電壓釋放是防止電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)所設(shè)置的繼電保護(hù)，也可防止電機(jī)自啟動(dòng)而引起機(jī)械傷人事故。但在發(fā)生短路故障或系統(tǒng)電壓瞬間降低或消失時(shí)，有可能使系統(tǒng)中母線電壓降低到欠壓釋放保護(hù)動(dòng)作值，造成非故障線路開(kāi)關(guān)全部誤動(dòng)作。目前井下開(kāi)關(guān)裝設(shè)的欠電壓釋放保護(hù)裝置均為速斷元件，為此應(yīng)使欠電壓釋放保護(hù)帶有時(shí)限，以避免系統(tǒng)電壓瞬間降低造成的誤動(dòng)作。礦井供電由地面變電站將35kV或以上的電網(wǎng)電壓降至6kV(或10kV)后供給各高壓用戶，井下用電是由地面變電站用高壓電纜經(jīng)井筒送至井下中央變電所，然后再配給井下各高壓負(fù)荷。隨著礦井開(kāi)采水平的不斷延伸，供電距離越來(lái)越長(zhǎng)，停電后影響范圍大，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。在井下特殊的工作環(huán)境下，電氣設(shè)備和電纜極易受潮濕和砸壓等，而使絕緣降低，損壞或造成電氣設(shè)備短路事故。

1 改進(jìn)措施

在欠電壓釋放保護(hù)裝置上加裝時(shí)限，必須考慮原有開(kāi)關(guān)條件，盡可能做到投資少、便于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單等。其主要方法有增加時(shí)間繼電器法和電容器儲(chǔ)能放電法。前者具有時(shí)限可調(diào)、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但必須有獨(dú)立的操作電源，難度較大，現(xiàn)場(chǎng)不易實(shí)現(xiàn)；后者不需要獨(dú)立的操作電源，安裝簡(jiǎn)單，適合井下各種場(chǎng)合，缺點(diǎn)是時(shí)限不可調(diào)。當(dāng)應(yīng)用于固定場(chǎng)所時(shí)，這種方法完全能夠滿足礦井供電需要。下面主要討論后一種方法。目前我國(guó)煤礦普遍采用GFW、KYGG、PB、BGP等型號(hào)的高壓開(kāi)關(guān)。其欠電壓釋放保護(hù)(原稱無(wú)壓釋放保護(hù))裝置均采用交流電磁鐵，由電壓互感器二次側(cè)提供100V交流電源，電磁鐵得電吸合。當(dāng)系統(tǒng)電壓降低或消失后，電磁鐵失電釋放，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，斷路器跳閘。電磁鐵吸合參數(shù)即為欠電壓釋放參數(shù)。欠壓脫扣器線圈電壓為額定電壓的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)≤35%時(shí)，脫扣器鐵芯的工作狀態(tài)可靠釋放；當(dāng)>65%，不得釋放；當(dāng)≥85%時(shí)，可靠吸合。增加時(shí)限后的欠電壓釋放保護(hù)動(dòng)作特性，必須符合上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

1.1 改造方案 更換交流脫扣電磁鐵為直流脫扣電磁鐵；增加晶體二極管整流橋及電容器。

1.2 工作原理 正常情況下電壓互感器二次側(cè)輸出交流電壓經(jīng)晶體二極管橋式整流，電容器儲(chǔ)能，直流脫扣電磁鐵得電吸合。當(dāng)系統(tǒng)電壓瞬時(shí)下降后，二極管截止，電容器與電磁鐵線圈直流電阻組成一階電路的零輸入響應(yīng)，電容器儲(chǔ)存的電能向電磁鐵線圈放電，電磁鐵繼續(xù)保持吸合狀態(tài)。電容器兩端電壓隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律衰減。即Uc=Uoe-t/RC式中；式中：Uc-電容電壓隨時(shí)間t放電電壓；Uo-電容初始充電電壓值；R-電磁鐵線圈直流電阻；C-電容器的電容量。當(dāng)延時(shí)一段時(shí)間t后，系統(tǒng)電壓仍未恢復(fù)，而電磁鐵線圈兩端電壓降到動(dòng)作值時(shí)電磁鐵釋放，斷路器跳閘。由上式得出；當(dāng)初始電壓和電磁鐵參數(shù)確定后，延時(shí)的時(shí)間取決于電容量的大小。

2 時(shí)限整定原則

定時(shí)限欠電壓保護(hù)時(shí)限的整定原則應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

2.1 電網(wǎng)電壓瞬時(shí)降低后的恢復(fù)時(shí)間 由于短路故障造成的壓降，欠電壓保護(hù)的時(shí)限應(yīng)大于切除短路電流時(shí)間。因?yàn)橹挥星谐到y(tǒng)中的斷路電流，電網(wǎng)電壓才能恢復(fù)到正常值。礦井地面變電站6kV饋出線過(guò)電流整定時(shí)限一般為0.5~1s，而井下過(guò)電流全部是速斷保護(hù)(即0s)，考慮到斷路器固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間等，因此欠電壓保護(hù)時(shí)限應(yīng)大于過(guò)電流時(shí)限一個(gè)時(shí)間階段。

2.2 對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響 電源電壓降低直接影響到電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，實(shí)際上電壓瞬時(shí)降低，電動(dòng)機(jī)并未停轉(zhuǎn)，只是轉(zhuǎn)差率略有增大，欠電壓保護(hù)增加時(shí)限后，電動(dòng)機(jī)應(yīng)在允許轉(zhuǎn)差率范圍內(nèi)運(yùn)行。據(jù)有關(guān)資料分析：①為了保證重要電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)而需要切除的次要電動(dòng)機(jī)，可裝置0.5s時(shí)限的欠電壓釋放保護(hù)。②不允許或不需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)欠壓釋放保護(hù)時(shí)限為0.5~1.5s。③允許自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)為保證人身和設(shè)備安全，在電源電壓長(zhǎng)時(shí)間消失后須從電力系統(tǒng)中自動(dòng)切除，可延時(shí)5~10s。④變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)的欠電壓保護(hù)時(shí)限。

3 結(jié)束語(yǔ)

低壓電動(dòng)機(jī)的通斷一般是由接觸器進(jìn)行操作，而接觸器在電壓降低到45%~55%時(shí)脫扣器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)必須重新操作起動(dòng)，因此變壓器高壓側(cè)的欠壓保護(hù)增加時(shí)限是為了減少停電時(shí)間和高壓操作。故而礦井6kV系統(tǒng)的欠電壓保護(hù)時(shí)限整定為0.5~1.5s范圍是比較合理的。