礦用高壓隔離開關(guān)切換裝置設(shè)計(jì)

連朝陽

(山西潞安煤炭技術(shù)裝備有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046204)

作為煤礦井下重要的用電設(shè)備，主膠帶的停運(yùn)直接影響全礦的正常生產(chǎn)，對(duì)于大中型煤礦企業(yè)而言，主膠帶多為10(6)kV直接供電，且一般由兩個(gè)甚至3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電源回路或電源設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，就需要重新接線，消耗了時(shí)間，耽誤了煤礦的正常生產(chǎn)，同時(shí)也給工作人員帶來了安全隱患。目前國(guó)內(nèi)外煤礦井下的切換裝置中，有1 140 V礦用低壓開關(guān)切換裝置，比如雙風(fēng)機(jī)切換開關(guān)，隔離開關(guān)轉(zhuǎn)換箱等，對(duì)于10(6)kV礦用高壓開關(guān)，尚無雙電源雙回路的隔離開關(guān)切換裝置。

為了保證主膠帶安全、連續(xù)、可靠地正常運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)了一種用于煤礦井下50 Hz、10(6)kV的進(jìn)線雙電源雙回路供電系統(tǒng)中的切換裝置，能夠完成常用電源和備用電源之間的相互切換，也可以完成常用回路和回路之間的相互切換。

1 設(shè)計(jì)方案

隔離開關(guān)切換裝置主要由隔爆外殼、機(jī)芯、電纜引入裝置三部分組成。隔爆外殼由左右兩個(gè)獨(dú)立的隔爆主腔組成，機(jī)芯由帶有閉鎖裝置的兩個(gè)組合隔離開關(guān)和滿足供電系統(tǒng)保護(hù)功能的控制器組成，電纜引入裝置采用10 kV礦用隔爆型高壓電纜連接器(高壓快速插頭)接線方式。

1.1 工作原理

外部電源分兩回路對(duì)兩個(gè)高壓電機(jī)進(jìn)行控制，兩回路電源互為備用。每回路電源控制兩臺(tái)高壓開關(guān)，高壓開關(guān)為一用一備，4個(gè)高壓開關(guān)分別控制兩臺(tái)高壓電機(jī)。如圖1所示。

如圖1所示，Ⅰ路電源進(jìn)線經(jīng)高壓開關(guān)Q11和Q21進(jìn)入高壓隔離開關(guān)裝換裝置，Ⅱ路電源經(jīng)高壓開關(guān)Q12和Q22進(jìn)入高壓隔離開關(guān)切換裝置，再經(jīng)高壓隔離開關(guān)控制高壓電機(jī)M1和M2。Ⅰ路電源進(jìn)線的高壓開關(guān)Q11和Ⅱ路電源的高壓開關(guān)Q12形成雙電源雙回路控制高壓電機(jī)M1，Ⅰ路電源進(jìn)線的高壓開關(guān)Q21和Ⅱ路電源的高壓開關(guān)Q22形成雙電源雙回路控制高壓電機(jī)M2。

圖1 高壓隔離開關(guān)切換裝置原理示意

正常工作時(shí)，Ⅰ路電源和Ⅱ路電源同時(shí)熱備，高壓隔離開關(guān)切換裝置同時(shí)給M1和M2供電。當(dāng)其中一路故障停電或檢修時(shí)，高壓隔離開關(guān)切換至另一電源回路，同時(shí)給M1和M2供電。

1.2 閉鎖設(shè)計(jì)

1) 組合隔離開關(guān)的機(jī)械閉鎖設(shè)計(jì)。組合隔離開關(guān)有3個(gè)位置，分別是0位、1回路、2回路，同時(shí)裝有可靠的輔助觸頭，提供隔離開關(guān)所處位置的信號(hào)，還可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行不同配置，滿足用戶的各種需求。正常運(yùn)行在1回路或2回路，需要斷電時(shí)，由于機(jī)械閉鎖，直接扳動(dòng)隔離手柄無法斷開隔離，需要按下急停按鈕上級(jí)啟動(dòng)器斷電，機(jī)械閉鎖解除后隔離開關(guān)可以轉(zhuǎn)至0位，閉鎖桿在彈簧壓縮力的作用下推至法蘭內(nèi)，門蓋可以打開。轉(zhuǎn)換裝置在0位，需要送電時(shí)，關(guān)閉門蓋，閉鎖萬向頭連接隔離手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，隔離轉(zhuǎn)至1回路或2回路位置，閉鎖桿在彈簧壓縮力的作用下推至法蘭端部，這時(shí)門蓋無法打開。如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°

圖3 停止位0°

圖4 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°

2) 切換裝置的電氣閉鎖設(shè)計(jì)。在切換裝置進(jìn)行切換時(shí)，為了防止設(shè)備帶電操作，需加入電氣閉鎖裝置，與上級(jí)電源形成互鎖，保證切換裝置在停電狀態(tài)下進(jìn)行切換，如圖5所示。

第一高壓開關(guān)與第三高壓開關(guān)連接有第一閉鎖裝置，第二高壓開關(guān)與第四高壓開關(guān)連接有第二閉

鎖裝置，第一閉鎖裝置和第二閉鎖裝置為電氣閉鎖。當(dāng)?shù)谝浑娫磾嚯娦枨袚Q至第二電源時(shí)，閉鎖裝置必須保證同時(shí)斷開第三高壓開關(guān)和第四高壓開關(guān)的電源；當(dāng)?shù)诙娫磾嚯娦枨袚Q至第一電源時(shí)，閉鎖裝置必須保證同時(shí)斷開第一高壓開關(guān)和第二高壓開關(guān)的電源。

圖5 高壓隔離開關(guān)切換裝置閉鎖示意

2 結(jié) 語

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出了用于煤礦井下50 Hz、10(6)kV、電流400 A的進(jìn)線雙電源雙回路供電系統(tǒng)中的切換裝置，該裝置經(jīng)過隔爆性能、電氣性能等試驗(yàn)，滿足使用要求，不僅縮短了檢修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，而且減少了設(shè)備接線頻次，降低了事故發(fā)生率。