試論煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護(hù)的發(fā)展

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摘要：隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機(jī)為核心的高壓開(kāi)關(guān)智能綜合保護(hù)技術(shù)，能夠較好地完成對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行處理，增強(qiáng)和增加了保護(hù)的功能，本文主要探討了煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護(hù)的發(fā)展，其應(yīng)用對(duì)于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護(hù)都具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護(hù)高壓防爆智能控制 一、引言 煤礦井下工作的環(huán)境惡劣，負(fù)荷波動(dòng)大，工況很不穩(wěn)定，瓦斯煤塵積聚、滴水冒頂事故等會(huì)使電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度逐漸降低；同時(shí)由于工作人員維護(hù)不當(dāng)或操作錯(cuò)誤、輸電線路的導(dǎo)線斷裂等原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏電及單相接地故障。接地故障若不及時(shí)排除，電網(wǎng)各相線會(huì)運(yùn)行在線電壓下，長(zhǎng)期運(yùn)行將導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至發(fā)生三相或兩相短路事故[1]。所以，為了避免事故的發(fā)生，保障人身安全，有效減小事故范圍，研究高性能的高壓防爆開(kāi)關(guān)智能保護(hù)控制系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展遠(yuǎn)景。 二、煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護(hù)的發(fā)展與應(yīng)用 目前煤礦供電設(shè)備有礦用一般型高壓開(kāi)關(guān)柜、高壓防爆配電裝置、移動(dòng)變電站（或礦用變壓器）、饋電開(kāi)關(guān)及磁力啟動(dòng)器等，其電氣保護(hù)裝置的類(lèi)型繁雜多樣，功能品質(zhì)不一而足。高壓設(shè)備主要是高壓開(kāi)關(guān)柜與高壓防爆配電裝置。其中礦用一般型高壓開(kāi)關(guān)柜大多應(yīng)用于礦井地面變電所及低瓦斯礦井的井底車(chē)場(chǎng)，總進(jìn)風(fēng)巷和主要進(jìn)風(fēng)巷，其通用的繼電保護(hù)裝置一般均以電磁感應(yīng)式為主，用以實(shí)現(xiàn)反時(shí)限的過(guò)載、定時(shí)限的過(guò)流、瞬動(dòng)短路、失壓（或欠壓）及漏電（也稱(chēng)接地）保護(hù)等功能。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，現(xiàn)場(chǎng)具備一定的維護(hù)水平[2]。 隨著PBG系列和BGP系列開(kāi)關(guān)的大量應(yīng)用，逐漸過(guò)渡到真空斷路器階段。高壓保護(hù)裝置伴隨著高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展也經(jīng)歷了從過(guò)流繼電器和高壓熔斷器到模擬為主模數(shù)結(jié)合保護(hù)再到智能綜合保護(hù)三個(gè)階段。前兩個(gè)階段的保護(hù)器參數(shù)的分散性大，易受環(huán)境的干擾，可靠性較差，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。智能保護(hù)器能夠把多項(xiàng)保護(hù)功能通過(guò)MCU進(jìn)行處理，使得保護(hù)功能增加，而同時(shí)成本不會(huì)增加太多，因此具有很強(qiáng)的發(fā)展空間。近幾年來(lái)推廣的高壓防爆真空斷路器、綜合保護(hù)器（或電子繼電保護(hù)單元）及電能計(jì)量裝置等，具有漏電監(jiān)視、過(guò)流、失壓及過(guò)壓等保護(hù)功能，可顯示電壓、電流和故障類(lèi)型等。真空斷路器既能電動(dòng)合、分閘，又能手動(dòng)合、分閘。 目前市場(chǎng)上以北京順城電子技術(shù)公司的GSZJ-H5_A型系列高壓開(kāi)關(guān)數(shù)碼綜合保護(hù)監(jiān)控器為主，采用了先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)，依據(jù)煤礦井下特殊環(huán)境而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，是10KV、6KV和3.3KV各型變壓器中性點(diǎn)不接地供、變電系統(tǒng)中電力開(kāi)關(guān)專(zhuān)用高級(jí)多功能綜合保護(hù)裝置。該保護(hù)器可以安裝在PBG系列及BGP系列等礦用防爆型高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)使用，可以替代各種模擬綜保，實(shí)現(xiàn)老開(kāi)關(guān)的改造更新，它不但擁有國(guó)內(nèi)所有模擬綜合保護(hù)器具有的全部功能，而且還具有遙測(cè)、遙信、遙控、搖調(diào)等四遙功能。此外，還有湘潭華宇電子電器廠開(kāi)發(fā)的ZLZB-5X系列為電腦智能綜合保護(hù)裝置，各種保護(hù)、顯示及控制功能與順城電子的GSZJ-H5_A型綜保大致相同。 然而目前這些智能高壓綜合保護(hù)器都以單一的51單片機(jī)進(jìn)行保護(hù)控制，由于51單片機(jī)片內(nèi)資源有限，這樣必然會(huì)造成對(duì)系統(tǒng)功能擴(kuò)展的局限。另外，8位的51單片機(jī)數(shù)據(jù)處理速度只能使綜保的各種保護(hù)動(dòng)作時(shí)間在國(guó)標(biāo)允許的上限范圍徘徊，例如，以順城電子的GSZJ-H5_A型綜保為例，實(shí)測(cè)短路動(dòng)作時(shí)間在80～100ms之間，接近JB8739-1998規(guī)定的短路動(dòng)作時(shí)間<100ms，這是智能保護(hù)器的一個(gè)瓶頸。由于智能保護(hù)器要處理的是波形畸變比較嚴(yán)重的50HZ信號(hào)，因此從出現(xiàn)故障到開(kāi)關(guān)跳閘所用時(shí)間較長(zhǎng)，而且系統(tǒng)功能越多所用時(shí)間越長(zhǎng)。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和對(duì)其安全運(yùn)行要求的不斷提高，除了要增強(qiáng)煤礦井下高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的快速響應(yīng)性之外，數(shù)據(jù)通訊是礦用智能保護(hù)控制系統(tǒng)功能擴(kuò)展的另一焦點(diǎn)。近幾年，國(guó)家不斷地加大對(duì)井下作業(yè)的要求力度，全國(guó)各大煤礦已經(jīng)開(kāi)始籌備井下各種高低壓電器的通信設(shè)施建設(shè)工作，從磁力啟動(dòng)器到饋電開(kāi)關(guān)再到高壓防爆開(kāi)關(guān)，逐級(jí)向上通訊數(shù)據(jù)。以四川攀煤集團(tuán)為例，通過(guò)天津天礦電器設(shè)備有限公司與重慶煤科院合作，完成了將饋電開(kāi)關(guān)與井上總站的數(shù)據(jù)通訊。所以，研究井下現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，為此保護(hù)控制系統(tǒng)也要具備總線接口，需要進(jìn)行功能擴(kuò)展。 三、結(jié)束語(yǔ) 采用高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)把變壓器及被保護(hù)線路看作一個(gè)整體，高壓側(cè)電壓高，但電流小，從現(xiàn)代變電站實(shí)際情況考慮，在高壓側(cè)保護(hù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。智能保護(hù)控制系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，充分發(fā)揮了微機(jī)的靈活、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，使繼電保護(hù)技術(shù)得以不斷的完善和進(jìn)步，在功能上都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬式保護(hù)。 參考文獻(xiàn)： [1]劉玉濤：《MSVC無(wú)功補(bǔ)償裝置在煤礦高壓供電中的應(yīng)用研究》，《煤礦機(jī)械》，2009年30(9)。 [2]張根現(xiàn)：《常村煤礦高壓供電安全技術(shù)研究與實(shí)踐》，《中國(guó)煤炭》，2003年29(9)。