雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)的改進(jìn)

蘇瑞霞

（1．太原理工大學(xué)電力學(xué)院，山西 太原030024；2．山西晉煤集團(tuán)金鼎公司，山西 晉城048000）

0 引言

QJZ－4×120／1140（660）SF礦用隔爆兼本質(zhì)安全型風(fēng)機(jī)用雙電源真空電磁起動(dòng)器（以下簡(jiǎn)稱雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)）控制礦用隔爆型壓入式對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱對(duì)旋風(fēng)機(jī)）實(shí)現(xiàn)井下的不間斷通風(fēng)功能，可以控制2臺(tái)對(duì)旋風(fēng)機(jī)相互自動(dòng)切換，也可各自獨(dú)立運(yùn)行。2011年古礦新購(gòu)30臺(tái)，在井下使用后，有隊(duì)組反映出現(xiàn)了跳閘故障，屏幕顯示為“斷相”，而實(shí)際情況是三相電流平衡，性能不穩(wěn)定，給井下的安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。

1 故障分析

為了調(diào)查清楚原因，我們多次與使用區(qū)隊(duì)聯(lián)系詢問(wèn)井下的使用情況，從人員的操作、真空電磁起動(dòng)器保護(hù)定值的設(shè)置、電機(jī)的使用等方面進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)隊(duì)都存在風(fēng)機(jī)未滿負(fù)荷使用、電機(jī)功率低、工作效率低、風(fēng)機(jī)工作電流較小等情況，在開機(jī)短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了斷相跳閘（實(shí)際三相電流平衡），而與工作運(yùn)行方式和控制模式無(wú)關(guān)，這可能就是問(wèn)題的關(guān)鍵。

1．1 工作原理

該起動(dòng)器可以工作在多種運(yùn)行狀態(tài)，能滿足用戶各種不同要求。工作狀態(tài)由運(yùn)行方式和控制模式共同確定。運(yùn)行方式有4種，分別是獨(dú)立普通、獨(dú)立對(duì)旋、聯(lián)機(jī)普通、聯(lián)機(jī)對(duì)旋；控制模式有3種，分別是普通、自動(dòng)和手動(dòng)。

此次出現(xiàn)的問(wèn)題與運(yùn)行方式和控制模式無(wú)關(guān)，我們選擇獨(dú)立對(duì)旋運(yùn)行方式，主、輔各控制2臺(tái)電機(jī)，共可控制4臺(tái)電機(jī)。ZKB控制主1、主2，F(xiàn)KB控制輔1、輔2。主1與主2間，輔1與輔2間延時(shí)起動(dòng)，稱為對(duì)旋延時(shí)，延時(shí)時(shí)間5～20 s可選，主輔間無(wú)聯(lián)系，各自獨(dú)立手動(dòng)起、停，與控制模式無(wú)關(guān)。主1與主2間，輔1與輔2間任一臺(tái)停機(jī)（包括起動(dòng)失敗），則另一臺(tái)也同時(shí)停機(jī)。

1．2 試驗(yàn)分析

為了試驗(yàn)方便，在設(shè)置為主機(jī)的一側(cè)負(fù)荷端接一臺(tái)對(duì)旋風(fēng)機(jī)，同時(shí)為了進(jìn)一步獲取試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了3批試驗(yàn)方案，抽取地面的8臺(tái)雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)進(jìn)行試驗(yàn)（分別標(biāo)號(hào)為1#～8#），試驗(yàn)電壓為1 140 V。

（1）負(fù)荷為15 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)空載情況下雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)在起動(dòng)1～30 min內(nèi)都有跳閘的現(xiàn)象，運(yùn)行期間屏幕顯示的電流值在0～3 A之間波動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)單相或兩相電流為0等電流不平衡的現(xiàn)象時(shí)瞬間跳閘，經(jīng)調(diào)閱故障信息全部為斷相故障。跳閘時(shí)刻的電流值如表1所示。

（2）負(fù)荷為22 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)，空載情況下發(fā)現(xiàn)電流值的波動(dòng)也頻繁，有時(shí)運(yùn)行0．5 h以上雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)就會(huì)跳閘。跳閘時(shí)刻雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)顯示的電流值如表2所示。

表1 負(fù)荷為15 kW×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)時(shí)雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)跳閘時(shí)刻的三相電流值 單位：A

表2 負(fù)荷為22 kW×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)時(shí)雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)跳閘時(shí)刻的三相電流值 單位：A

（3）負(fù)荷為30 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)，空載試驗(yàn)三相電流平衡，數(shù)值比較穩(wěn)定，試驗(yàn)1 h未出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

由此我們判斷電流互感器和ZSFJ－1智能雙風(fēng)機(jī)保護(hù)單元性能質(zhì)量不合格，與實(shí)際使用工況不匹配。風(fēng)機(jī)效率越低，工作電流越小，電流互感器取樣的誤差越大，與之配套的保護(hù)單元換算的數(shù)值偏差就越大，這就導(dǎo)致了斷相跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，所以必須重新設(shè)計(jì)。

2 改進(jìn)方案

2．1 重新設(shè)計(jì)電流互感器

電流互感器起到變流和電氣隔離的作用。它是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。

原雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)的電流互感器變比為120／0．2＝600，相對(duì)井下常用的22 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)（1 140 V電壓等級(jí)下額定電流13．6 A）和15 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)（1 140 V電壓等級(jí)下額定電流9．7 A）來(lái)講，變比太大，經(jīng)過(guò)互感器得到的二次電流值就很小，計(jì)算誤差率增加。

考慮實(shí)際井下經(jīng)常使用15 k W×2或22 k W×2的風(fēng)機(jī)，將原來(lái)的電流互感器變比縮小為60／0．2＝300，既能滿足井下的使用要求，又能起到真正的保護(hù)作用。

2．2 智能雙風(fēng)機(jī)保護(hù)單元的改進(jìn)

風(fēng)機(jī)智能控制盒2個(gè)，用它來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的過(guò)載、斷相、短路、漏電閉鎖保護(hù)及在設(shè)定運(yùn)行方式下的回路切換控制；保護(hù)器中的電流互感器串接于風(fēng)機(jī)回路中作為 信號(hào)檢測(cè)元件，保護(hù)器中執(zhí)行繼電器的常開觸點(diǎn)串接于中間繼電器的線圈控制回路中，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。由于對(duì)旋風(fēng)機(jī)的功率小，空載工作時(shí)電流就小，此時(shí)用于檢測(cè)電流的互感器將產(chǎn)生誤差，這些原因使單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算出來(lái)的電流結(jié)果與實(shí)際電流結(jié)果產(chǎn)生誤差，從而使系統(tǒng)的可靠性下降。采取的措施就是降低電流保護(hù)最低值，這樣就能對(duì)工作電流為3 A及以下的風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)保護(hù)單元換算后獲得一個(gè)精確的數(shù)值，而不是默認(rèn)為0或數(shù)值在0～3 A之間波動(dòng)。同時(shí)，將保護(hù)單元的出廠設(shè)置目錄下CT變比值更換為300，進(jìn)行保存。

3 試驗(yàn)結(jié)果

在地面分別用改進(jìn)后的8臺(tái)雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)做試驗(yàn)，在其設(shè)置為主機(jī)的一側(cè)負(fù)荷端接一臺(tái)15 k W×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)，空載情況下，三相電流平衡，未出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。運(yùn)行電流值如表3所示。

表3 負(fù)荷為15 kW×2對(duì)旋風(fēng)機(jī)時(shí)雙風(fēng)機(jī)雙電源切換開關(guān)的運(yùn)行電流值 單位：A

從2011年10月開始更換，陸續(xù)下井試驗(yàn)，目前反應(yīng)良好，保證了井下員工的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)電流互感器和智能保護(hù)單元，有效地解決了QJZ－4×120／1140（660）SF礦用隔爆兼本質(zhì)安全型風(fēng)機(jī)用雙電源真空電磁起動(dòng)器在井下與小功率礦用隔爆型壓入式對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)配套使用過(guò)程中出現(xiàn)的無(wú)故跳閘等故障，使其性能更加穩(wěn)定，保證了井下的安全生產(chǎn)。

［1］趙耀仲，暴燕峰．雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換裝置的發(fā)展過(guò)程及趨勢(shì)［J］．太原科技，2007（7）

［2］李澤焱，牟龍華，周偉．雙電源雙風(fēng)機(jī)智能保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．工礦自動(dòng)化，2009（1）

［3］湯蘊(yùn)璆，史乃．電機(jī)學(xué)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

［4］閆廣祥．煤礦井下雙風(fēng)機(jī)雙電源技術(shù)改造的探討［J］．煤礦安全，2011（1）