失壓延時保護在高壓饋電開關中的應用

郭海波

（潞安集團慈林山煤業夏店煤礦，山西 長治 046000）

隨著煤礦開采自動化程度的提升，煤礦井下用電設備數量不斷增多。通風、排水等設備是煤礦生產中的重要設備，這些設備能否安全運行，對煤礦安全生產起著決定性作用。礦井通風、排水等重要設備均采用雙電源、雙回路供電，基本杜絕了長時間停機事故，但是短時間停機事故的頻率還是很高，特別是由于上級變電站電網波動，造成礦井地面部分設備、井下設備全部失電，礦用隔爆開關需人工手動合閘才能恢復井下供電，給夏店煤礦人力、物力造成很大損失。因此，迫切需要對礦用隔爆高壓開關中的欠壓保護裝置增設失壓延時脫扣功能，躲過上級變電站電網波動時間，保證井下用電設備在供電短時間故障恢復后正常工作。

1 供電概況

夏店煤礦現有2座35kV變電站，一次電壓為35kV，二次電壓為6kV，雙回路電源分別引自侯堡220kV變電站和后灣110kV變電站，正常情況下后灣站為主回路，侯堡站熱備。2座35kV變電站分別通過副立井、副斜井、西風井敷設雙回路電纜至井下中央變電所、機頭變電所及三一采區變電所。

2 改造方案

2.1 改造方案原理

礦用開關一般裝設有欠壓保護，但在瞬間失壓或電壓過低的情況下均不能防止電網供電中斷，從而造成風機斷電。對失壓保護誤動作這個問題的解決方式有兩種：一是借助數字保護器來進行；另外一種是對固有的失壓脫扣線圈進行改進和完善，讓它有延時跳閘的作用，憑借延時對電壓波動進行躲避。改進失壓線圈：將儲能電容加在失壓線圈回路當中，讓失壓脫扣具備延時，這種延時以躲過電壓波動時間為準，通常是0.5s的時間，這種方法非常實用和簡便。

2.2 改造方案設計

夏店煤礦井下變電所防爆高壓開關有永磁和彈簧兩種操作機構，其中部分永磁開關的永磁斷路器為單穩態結構，由9V電壓維持開關的合閘狀態，在增設失壓延時保護前，需將單穩態永磁體更換為雙穩態結構。永磁體更換后的電源模塊基礎圖如圖1所示。改造時，將一個3000 /100V的電容器C6并聯到失壓跳閘控制回路的J2繼電器（如圖2所示），在保證當上級電網波動，井下高壓饋電開關失壓后，J2繼電器能夠延時失壓的同時，保證跳閘控制回路中的輔助點J2-1能夠延時閉合，以達到延時跳閘的效果，實現延時失壓保護的功能。

圖1 改造前的電源模塊基礎圖

圖2 改造后的電源模塊基礎圖

對于JGP9L-6Y型隔爆高壓饋電開關而言，不僅需將一個100 /50V的電容器C7并聯到J4繼電器兩端，同時需將J3繼電器（100V）接入100/36V變壓器一側，將J3的輔助接點J3-1與電控分閘回路串聯到一起（如圖3所示）。以保證饋電開關斷電后，在電容器C7放電的作用下，J4繼電器失電動作比J3繼電器延緩100ms，A7、A8兩個J4繼電器的常閉接點滯后于J3-1常開接點閉合，達到該分閘的分閘功能喪失，只有J2繼電器可以實現分閘作用的目的。常閉接點J2-1只有等C6電容器放完電J2繼電器失壓后才能閉合，從而是分閘線圈C3與KM2的回路導通，通過C3電容器的放電作用，KM2吸合實現開關延時失壓保護。

圖3 控制模塊

彈簧結構的高壓防爆饋電開關的合閘功能靠彈簧結構維持，當電網波動開關失壓時，線圈Q3的失壓彈簧結構動作，導致開關跳閘，改造時，將一個680 /250V的電容器并聯到失壓線圈Q3兩端，并將一個100V的時間繼電器的常閉點與合閘線圈回路串聯，實現失壓延時保護。

3 結語

通過改造，夏店煤礦井下所有防爆高壓饋電開關均實現失壓延時保護，在實際運行過程中收到了很好的效果，改造運行成功后，大大降低了因電網波動造成礦井失電進而引發瓦斯積聚等事故的幾率。該方案簡單、實用，僅需增加電容即可，無需研發經費，普通電工即可操作。改造后，保護裝置運行穩定，具有較高的推廣價值。