牛少廷

摘 要：井下高壓防爆開關控制器屬于開關柜的主要指揮機構，也是開關內部的核心裝置，但其運行較為薄弱，在電網波動較大的情況下極易出現故障問題，嚴重影響了井下供電系統的安全運行。本文分析總結了各種控制器的工作原理及電路構造，在改進設計控制器的基礎上，進行了試運行，獲得了滿意效果。

關鍵詞：井下;高壓防爆開關;保護裝置

1 控制器發(fā)展歷程

以往開關中使用的控制器主要采用比較控制器，其主要由運算放大器構成，具備分閘指示、漏電保護以及過載保護等功能，極易出現故障問題，尤其在電壓諧波較大的電源下，甚至可能會出現擊穿問題。之后開始出現核心為單片機的控制器，其屬于智能綜合保護器，可以進行高低壓的限值保護，并在增加實驗按鈕的基礎上，絕緣監(jiān)視電纜，將最近一次開關跳閘的原因以代碼的方式記錄。此產品在較長時間內得到廣泛使用，屬于防爆開關的創(chuàng)新技術，但其使用期間也存在較多弊端。之后控制器開始外延自身功能，除了可以顯示電壓與電流數值外，還可以顯示時鐘以及日歷等信息。在整定數據時采用按鍵翻屏模式，增加了通訊接口與電度表功能，且利用DSP、ARM等器件實現了保護與控制的效果。

2 傳統控制器存在的問題

控制器屬于開關動作的主要控制結構，應具備穩(wěn)定性、準確性以及快速性等特征，這樣才可以保證井下電氣系統的安全運行。其中穩(wěn)定性主要指的是控制器不出現誤動作，長期運行安全，無故障問題，具備較強的抗干擾能力?？焖傩灾傅氖请娐烦霈F故障可以迅速反應，通過跳閘動作切斷故障電路，準確找到故障點。準確性主要針對延時時間、保護動作值以及計量等方面，雖然其并非屬于控制器的主要功能，但可以便于測量電氣參數，并進行準確的故障記憶。

3 井下高壓防爆開關保護技術

3.1 短路保護技術

當前高壓防爆開關過流保護與短路保護問題已經得到解決，但實際運行期間依然存在部分難題。一是井下輸電線路距離較小，一般為幾十米至幾百米;二是線路下級末端的電流值高于上級保護整定值，增大了跳閘故障的發(fā)生頻率，很容易導致供電不穩(wěn)問題，直接影響了煤礦開采工作的順利進行。保護裝置靈敏度低會直接導致越級跳閘故障的發(fā)生，不能滿足規(guī)范操作要求，此時應采用通信閉鎖短路保護技術完成短路保護工作。當下級開關發(fā)生短路問題時，此裝置需要迅速向上級發(fā)出短路保護閉鎖信號，為整個線路傳遞短路故障信息，及時開啟閉鎖保護。當下級開關或保護裝置無法解決短路故障問題時，應嚴格限制上級閉鎖功能的持續(xù)時間，當時間超出此范圍后，短路保護會重新恢復原有狀態(tài)，不受閉鎖信號是否解除的影響。

3.2 漏電保護技術

當前多數煤礦井下根據國家相關制度采用漏電保護技術，一般分為兩種類型，一是零序電流漏電保護，二是零序功率漏電保護，且其均針對不接地電網，具備一定的針對性。煤礦供電距離的增加會增大電容電流，此時便需要調整原有煤礦的供電方式，采用中性點消弧線圈接地方式，充分保證漏電保護的適應性與準確性。當發(fā)現不接地電網出現漏電問題后，工作人員應做好故障線路的檢測工作，依據零序電流調整高壓防爆漏電保護裝置，采用節(jié)點導納方法解決拒動與誤動問題，在以節(jié)點電壓為待求量的基礎上，完成電路的漏電保護工作。期間，工作人員應通過檢測導納方向與大小的方式判斷故障電路，期間可以忽略防爆開關的電纜長度，結合互感器誤差、電網電纜總長以及測量誤差等因素完成電容的估算工作。

4 井下高壓防爆開關保護裝置的改進

4.1 電源改進設計

為了更好的保證井下供電系統的穩(wěn)定運行，工作人員應在允許井下電網電壓波動的基礎上，完成電源的改進工作，以充分消除電網諧波對電子電路的影響，結合控制器工作要求改進開關電源。完成改進后，100V交流電經過整流橋、濾波電容以及濾波器等，變?yōu)橹绷鞲邏哼M入高頻變壓器中，取樣輸出電壓與內部基準電壓進行比較，產生誤差電壓，在通過改變單片開關電源模塊得出輸出占空比。期間可以采用鉗位保護電路抑制高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓，保證漏極電壓限定在安全范圍。

4.2 輸入、輸出信號隔離

采集電信號將其轉變?yōu)楣庑盘枺笤趯⒐庑盘栟D變?yōu)殡娦盘?，完成輸入與輸出信號的隔離。

4.3 建立統一接口標準

工作人員應在統一控制器與高壓防爆開關連接端口的基礎上建立統一接口標準，以便現場維修。當控制器出現故障問題后，不同廠家與型號控制器可以相互替代，縮短恢復工作時間。期間接口電路硬件結構、接口電路信號通道位置、工作電源型號性質與數量標準以及統一通訊協議等均屬于標準內容，工作人員可以通過建立井下供電系統遠程通信網絡實時監(jiān)測供電系統的運行模式，在準確判斷故障位置后進行遠程操作，保證供電的快速恢復。當前控制器沒有統一的通訊協議，無法實現數據的集中控制，因此應實施RS-485通訊信號，通過光纖完成井下到地面的通訊工作，建設井下工作站，以順利進行遠程操作與監(jiān)控，保證所有開關聯網通訊的順利進行。

5 結束語

對于當前煤礦井下漏電保護不精準以及越級跳閘問題，煤礦企業(yè)相關工作人員應合理采用漏電保護與短路保護技術，在提高適用范圍的基礎上，跳出漏電保護的制約，保證煤礦井下作業(yè)的安全性，切實提高運行效率，為企業(yè)贏得更大的經濟與社會效益。