低壓饋電開關的改造

摘 要：保護功能不足，數據上傳不夠全面以及控制誤差較大，加上無故障錄波，這些都是礦井低壓饋電開關常見的弊病，文章基于對產生這些問題的原因進行分析的前提，探討了一種礦井低壓饋電開關的改造措施。即通過采用一種新型的綜合保護器替換目前低壓饋電開關內置的綜合保護器，實現對饋電開關的內部輔件、線路以及安全系統等的有效控制。礦井低壓饋電開關的改造，能夠在充分保障電力監控數據的準確性的同時，更加有效的滿足了數據即時上傳的功能，尤其是改造后實現的開關復位、遠程合分閘、漏電保護等功能，使電力監控管理系統的需求得到更好的滿足。為此，本文基于筆者文獻研究與工作實踐就礦井低壓饋電開關的改造提出自己一些看法，以供其他人員參考。

關鍵詞：礦井;電力監控;低壓饋電開關;綜合保護器;電壓互感器

對于礦井開采作業而言，低壓開關是其所需電力系統中不可或缺的電氣設備之一。然而就目前煤礦施工作業而言，普遍使用的低壓饋電開關，不但通信規定與相關約束越來越多，而且內置的綜合保護器種類以及保護功能復雜，導致數據上傳不全面的問題發生，甚至于許多保護器連數據通信接口的沒有。除此之外，低壓饋電開關的內部配置著電流互感器、零序電流互感器以及零序電壓互感器，而且這些互感器通常采用的是直流輸出的方式，存在較大的誤差，達不到進行故障錄波的要求，更別提充分地滿足開關各項保護、計量精度的要求。現行的互感器難以滿足對開關遠程合分閘控制的應用，阻礙了對各項電參數數據的有效收集、監視與分析，降低了電力監控管理系統的監控效率與質量。為了確保和提升低壓饋電開關的可靠性程度，更好地進行電控系統的遠程操作，有必要對開關系統中的內置綜合保護器進行升級置換，進而實現對低壓饋電開關的升級改造。

1 礦井低壓饋電開關改造原因

在《煤礦井下電氣管理規定》以及相關煤礦開采管理條例的明確要求下，礦井施工涉及的所有的帶有漏電保護功能的饋電開關，進行漏電跳閘以及瓦斯電閉鎖跳閘實驗是礦井施工前每天必須做一次試驗，從而在保障低壓饋電開關的保護作用有效性情況避免出現相關事故。從實際情況來看，當前礦井低壓饋電開關大都是采用電氣合閘的方式以機械機構進行保持功能的正常，然而由于使用時間過長，且饋電開關的分合閘次數達到了一定次數，機械保持掛鉤與分閘轉動連接軸接觸的位置就會發生磨損現象，如此一來便降低了保持機構的扣入程度，分閘轉動軸也正是因此而無法正常地扣住機械保持掛鉤的一端，造成機構發生自動脫扣跳閘卻沒有激發相應的保護動作的現象，例如饋電開關的真空斷路器發生誤跳閘、或者合不上閘現象使得低壓饋電開關失效。

改造前低壓饋電開關的控制原理如圖1所示。通過在低壓饋電開關保護器的改造投入，采用集合計算、監測、控制以及保護為一體的新型綜合保護器，確保供電線路、供電設備以及用電負荷等，都可獲得較為全面的安全保護，同時能夠對井下供電系統故障進行有效防控，避免越級跳閘以及大面積停電等事故。低壓饋電開關的改造能夠實現對故障進行有效的預先監測，發出報警，并及時有效地進行相關數據的分析處理，這樣一來積極為煤礦井下供電安全與穩定提供有利措施。

2 礦井低壓饋電開關的改造方案

針對礦井低壓饋電開關改造上，筆者認為應當從以下幾個方面著手：

2.1 更換低壓綜合保護器

現階段，煤礦生產中所使用的低壓饋電開關采用的內置綜合保護器的種類以及通信規約都有所不同，通用的性能也不高，保護功能方面仍欠缺諸多不足，無法充分地滿足低壓開關對于各項保護以及計量準確精度的要求。因此，在此次改造中針對性地采用集監測、計量、控制以及保護為一體的網絡型智能綜合保護器，替代了原有開關內置的保護器。

改造過后，保護器能夠充分的具備以下功能：

①具備過流、過載以及速斷的三段式電流保護功能，反時限過流保護功能，過壓與欠壓保護功能，同時具備功率型與附加直流型的漏電保護作用，對于絕緣監視、風電閉鎖以及瓦斯電閉鎖都有著較好的保護功能;

②裝置自檢與故障模擬試驗能力較強，對于短路、過流保護以及低電壓閉鎖的保護功能較為完善;

③能實時的顯示：三相電壓、兩相電流、有功功率、無功功率、功率因數、零序電壓、零序電流、有功電量、無功電量、合分閘狀態、故障報警、通信狀態等動態數據，及顯示相應狀態指示燈;

④統計三相電度量，以及相關的查詢功能，以及具備故障記錄、事件記錄的錄波功能;

⑤遠程通信接口設置，實現可對即使數據的快速上傳，對上位機發布遠程操作命令進行快速的接收與反應，包括分合閘、信號復歸、定值整定等;

⑥無論是本地還是遠程，都不影響低壓饋電開關信號操作等操作，同時能夠支撐起漏電、絕緣監視試驗，及有效地電壓、電量定值的設定與修改進行保護。

2.2 更換原三相電抗器

在低壓饋電開關的原綜合保護裝置中，并不具備三相電壓監測功能，如此一來容易降低礦井低壓饋電開關效果。針對這種情況，我們在低壓饋電開關改造上可以為其更換具備同步電壓信號輸出功能的三相電抗器，例如PTSK-110三相電抗器，其參數為：（1140，660V/10V），精度0.1級，更好的確保了綜合保護裝置具備較高精度電壓采集與計量功能。

2.3 更換原綜合保護裝置的電源變壓器

合閘前進行線路電壓檢測是原綜合保護裝置所不具備的檢測功能，而這又是避免合閘前，線路電壓的超壓或低壓而引發故障的重要措施。同時，為充分地避免設備超壓或低壓狀態下啟動而更換工作變壓器。更換后，線路電壓互感器電壓為（220V、127V、36/10V），精度為0.1級。

2.4 更換檢漏組件

更換為網絡型智能綜合保護裝置后，在漏電監測回路的設計參數方面，已經與原綜合保護裝置參數不一致，必須更換綜合保護裝置外圍漏電組件，才能確保漏電保護較高的準確度。

2.5 更改相應的控制回路

在礦井低壓饋電開關改造中為其增加了相應的控制回路接線，這樣不但可以很好地實現了遠程控制分合閘操作，同時也能夠實現了遠程閉鎖、試驗功能。

2.6 更換互感器

礦井低壓饋電開關改造中更換互感器主要為電流、零序電流以及零序電壓這三種：第一，將電流互感器更換為630A/500A/400A/200A/100mA，精度為0.1級，實現可電流信號的高精度采集及快速計量功能。第二，在對零序電流互感器，以及零序電壓互感器進行更換，實現了分開關的功率方向性漏電監測，與保護功能。

3 結束語

綜上所述，通過上述這幾種礦井低壓饋電開關改造后，使得各種保護更為齊全，更是有效地實現了對數據的即時上傳和遠程控制相關操作。低壓饋電開關，能夠在綜合保護器通信接口處，與電力監控管理系統平臺對接，進而井下電氣設備的各項運行參數信息、故障信息等數據，都能快速地傳給地面指揮中心，同時也具備接收地面控制中心各項控制指令，進行遠程操作。改造后，能夠實時地對綜合保護器上傳的電氣設備的各項參數進行顯示，更好地保障科礦井供電系統的安全運行。對低壓饋電開關進行改造，對于促進礦井電氣設備的遠程操控，實現無人值守有著極為關鍵的作用。

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作者簡介：

翟彥（1984- ），女，本科，2016年畢業于中國礦業大學電氣自動化專業，助理工程師，研究方向：機電。