消除因欠电压导致停电停风事故的方法研究

文/王永

消除因欠电压导致停电停风事故的方法研究

文/王永

当地面或井下任何地点的高压供电部分发生短路故障时，往往导致矿井电网电压降低，从而导致与故障线路相连的井下高低压开关因欠压而大面积跳闸，导致井下大面积无计划停电停风。待故障点切除，电压恢复正常后再人工逐级送电，逐条巷道用局扇排瓦斯需要很长时间，导致大面积瓦斯超限，给矿井安全生产带来极大威胁。

对此，山西华晋焦煤沙曲矿进行了一系列研究总结，从根本上解决了因电网电压降低导致井下大面积停电停风问题。

一、井下供电设备跳闸原因分析

1.井下高压开关跳闸原因

对于弹操机构开关来说，一方面是开关内部的失压脱扣器线圈在电网电压降低瞬间磁场强度降低，吸力下降，使脱扣机构动作跳闸；另一方面是综合保护器在电网电压降低时，其CPU及部分芯片无法正常工作，致使与外部失压脱扣器线圈供电回路相连的常开点断开（正常时闭合），使失压脱扣器线圈失电，导致开关跳闸。

对于永磁机构的高压开关跳闸原因，则主要是由于永磁机构控制器程序设置不同，只要系统电压低于额定值75%就跳闸。

2.变压器跳闸原因

目前国内生产的移动变电站都是采用高压侧分合闸，但是高压侧机构与高压隔爆开关相似，跳闸原因相同。

3.低压馈电开关方面

一方面，开关内部的失压脱扣器线圈在电网电压降低瞬间磁场强度降低，吸力下降，使脱扣机构动作跳闸。另一方面是综合保护器在电网电压垮落时，其CPU及部分芯片无法继续正常工作，致使其与失压脱扣器线圈供电回路相连的常开点断开（正常时闭合），使失压线圈失电，导致开关跳闸。

4.低压磁力启动器方面

一方面是由于电网电压降低后，其接触器线圈产生的磁场强度降低，吸力下降，导致分闸。另一方面是综合保护器在电网电压降低时，其CPU及部分芯片无法继续正常工作，致使受保护器控制的中间继电器断电，使接触器线圈断电跳闸。

二、解决方法

要想从根本上解决因电网电压降低导致井下大面积停电停风问题，必须使井下供电设备具备失压延时功能，从而躲过短路故障时间，使供电系统在发生短路故障时仍能稳定运行，尤其是井下局扇供电设备的稳定运行。

1.解决高压开关因电压降低导致跳闸问题

首先将井下高压供电设备的综合保护器全部更换成ZBT-11型智能综合保护器，失压延时时间可达5s，延时动作时间在5s以内可调，沙曲矿在保护器中设置失压延时动作时间为2s，只有在电源侧断电时间超过2s时保护器才会让开关跳闸，而电网短路故障一般在0.3s以内能够切除，保护设置的失压延时2s后动作时间能够躲过电压降低时间，不会因电网电压降低而误动。

其次将高压开关的失压脱扣线圈拆除，因为该型保护是靠其本身存储的135V直流电源驱动分闸线圈实现开关分闸，无需失压脱扣线圈。对于永磁机构的高压开关，在将综合保护器更换成ZBT-11型保护器后将永磁机构控制器更换成同型号同厂家的具备失压延时功能的控制器即可。

2.解决低压馈电开关因电压垮落导致跳闸的问题

首先将保护器更换成具有失压延时功能的GCS2322型智能综合保护器，该型保护器在电源侧断电后仍能正常工作3s，沙曲矿将失压延时时间设置成1.5s，可以躲过短路故障切除时间0.3s，确保保护器不会误动。其次在馈电开关失压线圈供电回路中并联1个电容和1个电阻，如图1，平时失压脱扣线圈靠外部整流桥供电，同时对电容C2进行充电，当电源侧电压降低或停电时，电容C2对失压线圈继续供电，能够使其维持吸合状态1.5s时间，可以躲过短路故障时间。当负荷侧发生故障时，保护器可以通过其常开点K2断开失压线圈电源，通过其常闭点K1接通分闸线圈供电回路，使开关跳闸。当电源侧断电后，保护器延时时间到，也可通过其常开点K2断开失压线圈电源，使开关跳闸。

3.解决局扇用磁力启动器因电压降低跳闸问题

目前沙曲矿为局扇供电的磁力启动器全部是QBZ-2×120SF型组合开关，该型开关采用PLC控制分合闸和主备局扇之间的自动切换。因无法找到具有足够容量能够使接触器保持吸合状态达1s时间的电容，所以只能采取添加断电延时继电器，使开关在电压降低时先跳闸后自动合闸的办法解决误跳闸的问题，断电延时时间设置成10s。组合开关内部PLC控制图如图2（开关内部其他部分省略）。该继电器由36V供电，并受PLC的C1Y1之间节点控制，在电源侧来电并且PLC正常运行5s后C1Y1通电，5s之内C1Y1不通，继电器处于断电状态，每次电源侧来电5s之内PLC首先检测时间继电器的常开点ST1（引到PLC的X6输入端）是否闭合，如果闭合，说明停电时间没有达到10s，是电网电压瞬时降低或误操作停电，PLC自动启动开关为局扇供电，如果时间继电器常开点断开，说明停电时间超过10s，是电源侧有计划或故障断电，PLC一直等待人工启动开关。

4.解决变压器因电压垮落跳闸问题

由于目前还没有具备失压延时功能的移动变电站，所以将为局扇供电的变压器全部更换成干变，然后低压侧采用“总馈电开关+分路馈电开关+局扇组合开关”的方式为局扇供电，如图3，确保局扇供电线路都具备失压延时功能。将为采掘工作面供电的变压器全部更换成移动变电站，虽然在电压降低时会跳闸，但是只影响工作面动力设备，不会影响安全，同时工作面使用移动变电站后也方便设备检修时停送电操作。

5.采掘工作面用馈电开关和磁力启动器禁止具备失压延时功能

一方面因为其停电不影响安全，另一方面在工作面瓦斯超限或局扇停风时要求工作面全电压断电，如果此时开关内部储存有一定电能，在开关失爆情况下可能引起瓦斯爆炸。

三、效果检验

沙曲矿采用以上方法逐步对井下供电系统进行了改造，使井下各个变电所高低压开关、为局扇供电的所有馈电开关和组合开关都具备了失压延时功能，基本杜绝了因欠压导致大面积无计划停电停风事故。

（作者单位：华晋焦煤有限责任公司沙曲矿）

(责任编辑：李元)