文/王永

消除因欠電壓導(dǎo)致停電停風(fēng)事故的方法研究

文/王永

當(dāng)?shù)孛婊蚓氯魏蔚攸c(diǎn)的高壓供電部分發(fā)生短路故障時(shí)，往往導(dǎo)致礦井電網(wǎng)電壓降低，從而導(dǎo)致與故障線路相連的井下高低壓開關(guān)因欠壓而大面積跳閘，導(dǎo)致井下大面積無計(jì)劃停電停風(fēng)。待故障點(diǎn)切除，電壓恢復(fù)正常后再人工逐級(jí)送電，逐條巷道用局扇排瓦斯需要很長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致大面積瓦斯超限，給礦井安全生產(chǎn)帶來極大威脅。

對(duì)此，山西華晉焦煤沙曲礦進(jìn)行了一系列研究總結(jié)，從根本上解決了因電網(wǎng)電壓降低導(dǎo)致井下大面積停電停風(fēng)問題。

一、井下供電設(shè)備跳閘原因分析

1.井下高壓開關(guān)跳閘原因

對(duì)于彈操機(jī)構(gòu)開關(guān)來說，一方面是開關(guān)內(nèi)部的失壓脫扣器線圈在電網(wǎng)電壓降低瞬間磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，吸力下降，使脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作跳閘；另一方面是綜合保護(hù)器在電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其CPU及部分芯片無法正常工作，致使與外部失壓脫扣器線圈供電回路相連的常開點(diǎn)斷開（正常時(shí)閉合），使失壓脫扣器線圈失電，導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

對(duì)于永磁機(jī)構(gòu)的高壓開關(guān)跳閘原因，則主要是由于永磁機(jī)構(gòu)控制器程序設(shè)置不同，只要系統(tǒng)電壓低于額定值75%就跳閘。

2.變壓器跳閘原因

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的移動(dòng)變電站都是采用高壓側(cè)分合閘，但是高壓側(cè)機(jī)構(gòu)與高壓隔爆開關(guān)相似，跳閘原因相同。

3.低壓饋電開關(guān)方面

一方面，開關(guān)內(nèi)部的失壓脫扣器線圈在電網(wǎng)電壓降低瞬間磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，吸力下降，使脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作跳閘。另一方面是綜合保護(hù)器在電網(wǎng)電壓垮落時(shí)，其CPU及部分芯片無法繼續(xù)正常工作，致使其與失壓脫扣器線圈供電回路相連的常開點(diǎn)斷開（正常時(shí)閉合），使失壓線圈失電，導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

4.低壓磁力啟動(dòng)器方面

一方面是由于電網(wǎng)電壓降低后，其接觸器線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，吸力下降，導(dǎo)致分閘。另一方面是綜合保護(hù)器在電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其CPU及部分芯片無法繼續(xù)正常工作，致使受保護(hù)器控制的中間繼電器斷電，使接觸器線圈斷電跳閘。

二、解決方法

要想從根本上解決因電網(wǎng)電壓降低導(dǎo)致井下大面積停電停風(fēng)問題，必須使井下供電設(shè)備具備失壓延時(shí)功能，從而躲過短路故障時(shí)間，使供電系統(tǒng)在發(fā)生短路故障時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是井下局扇供電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.解決高壓開關(guān)因電壓降低導(dǎo)致跳閘問題

首先將井下高壓供電設(shè)備的綜合保護(hù)器全部更換成ZBT-11型智能綜合保護(hù)器，失壓延時(shí)時(shí)間可達(dá)5s，延時(shí)動(dòng)作時(shí)間在5s以內(nèi)可調(diào)，沙曲礦在保護(hù)器中設(shè)置失壓延時(shí)動(dòng)作時(shí)間為2s，只有在電源側(cè)斷電時(shí)間超過2s時(shí)保護(hù)器才會(huì)讓開關(guān)跳閘，而電網(wǎng)短路故障一般在0.3s以內(nèi)能夠切除，保護(hù)設(shè)置的失壓延時(shí)2s后動(dòng)作時(shí)間能夠躲過電壓降低時(shí)間，不會(huì)因電網(wǎng)電壓降低而誤動(dòng)。

其次將高壓開關(guān)的失壓脫扣線圈拆除，因?yàn)樵撔捅Ｗo(hù)是靠其本身存儲(chǔ)的135V直流電源驅(qū)動(dòng)分閘線圈實(shí)現(xiàn)開關(guān)分閘，無需失壓脫扣線圈。對(duì)于永磁機(jī)構(gòu)的高壓開關(guān)，在將綜合保護(hù)器更換成ZBT-11型保護(hù)器后將永磁機(jī)構(gòu)控制器更換成同型號(hào)同廠家的具備失壓延時(shí)功能的控制器即可。

2.解決低壓饋電開關(guān)因電壓垮落導(dǎo)致跳閘的問題

首先將保護(hù)器更換成具有失壓延時(shí)功能的GCS2322型智能綜合保護(hù)器，該型保護(hù)器在電源側(cè)斷電后仍能正常工作3s，沙曲礦將失壓延時(shí)時(shí)間設(shè)置成1.5s，可以躲過短路故障切除時(shí)間0.3s，確保保護(hù)器不會(huì)誤動(dòng)。其次在饋電開關(guān)失壓線圈供電回路中并聯(lián)1個(gè)電容和1個(gè)電阻，如圖1，平時(shí)失壓脫扣線圈靠外部整流橋供電，同時(shí)對(duì)電容C2進(jìn)行充電，當(dāng)電源側(cè)電壓降低或停電時(shí)，電容C2對(duì)失壓線圈繼續(xù)供電，能夠使其維持吸合狀態(tài)1.5s時(shí)間，可以躲過短路故障時(shí)間。當(dāng)負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)器可以通過其常開點(diǎn)K2斷開失壓線圈電源，通過其常閉點(diǎn)K1接通分閘線圈供電回路，使開關(guān)跳閘。當(dāng)電源側(cè)斷電后，保護(hù)器延時(shí)時(shí)間到，也可通過其常開點(diǎn)K2斷開失壓線圈電源，使開關(guān)跳閘。

3.解決局扇用磁力啟動(dòng)器因電壓降低跳閘問題

目前沙曲礦為局扇供電的磁力啟動(dòng)器全部是QBZ-2×120SF型組合開關(guān)，該型開關(guān)采用PLC控制分合閘和主備局扇之間的自動(dòng)切換。因無法找到具有足夠容量能夠使接觸器保持吸合狀態(tài)達(dá)1s時(shí)間的電容，所以只能采取添加斷電延時(shí)繼電器，使開關(guān)在電壓降低時(shí)先跳閘后自動(dòng)合閘的辦法解決誤跳閘的問題，斷電延時(shí)時(shí)間設(shè)置成10s。組合開關(guān)內(nèi)部PLC控制圖如圖2（開關(guān)內(nèi)部其他部分省略）。該繼電器由36V供電，并受PLC的C1Y1之間節(jié)點(diǎn)控制，在電源側(cè)來電并且PLC正常運(yùn)行5s后C1Y1通電，5s之內(nèi)C1Y1不通，繼電器處于斷電狀態(tài)，每次電源側(cè)來電5s之內(nèi)PLC首先檢測(cè)時(shí)間繼電器的常開點(diǎn)ST1（引到PLC的X6輸入端）是否閉合，如果閉合，說明停電時(shí)間沒有達(dá)到10s，是電網(wǎng)電壓瞬時(shí)降低或誤操作停電，PLC自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)為局扇供電，如果時(shí)間繼電器常開點(diǎn)斷開，說明停電時(shí)間超過10s，是電源側(cè)有計(jì)劃或故障斷電，PLC一直等待人工啟動(dòng)開關(guān)。

4.解決變壓器因電壓垮落跳閘問題

由于目前還沒有具備失壓延時(shí)功能的移動(dòng)變電站，所以將為局扇供電的變壓器全部更換成干變，然后低壓側(cè)采用“總饋電開關(guān)+分路饋電開關(guān)+局扇組合開關(guān)”的方式為局扇供電，如圖3，確保局扇供電線路都具備失壓延時(shí)功能。將為采掘工作面供電的變壓器全部更換成移動(dòng)變電站，雖然在電壓降低時(shí)會(huì)跳閘，但是只影響工作面動(dòng)力設(shè)備，不會(huì)影響安全，同時(shí)工作面使用移動(dòng)變電站后也方便設(shè)備檢修時(shí)停送電操作。

5.采掘工作面用饋電開關(guān)和磁力啟動(dòng)器禁止具備失壓延時(shí)功能

一方面因?yàn)槠渫ｋ姴挥绊懓踩硪环矫嬖诠ぷ髅嫱咚钩藁蚓稚韧ｏL(fēng)時(shí)要求工作面全電壓斷電，如果此時(shí)開關(guān)內(nèi)部?jī)?chǔ)存有一定電能，在開關(guān)失爆情況下可能引起瓦斯爆炸。

三、效果檢驗(yàn)

沙曲礦采用以上方法逐步對(duì)井下供電系統(tǒng)進(jìn)行了改造，使井下各個(gè)變電所高低壓開關(guān)、為局扇供電的所有饋電開關(guān)和組合開關(guān)都具備了失壓延時(shí)功能，基本杜絕了因欠壓導(dǎo)致大面積無計(jì)劃停電停風(fēng)事故。

（作者單位：華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦）

(責(zé)任編輯：李元)