導(dǎo)語：智能型礦用隔爆饋電開關(guān)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著我國科技力量的的增強，煤礦在發(fā)展過程中采用的越來越多的大型化機電設(shè)備。機電設(shè)備的主要動力來源就是靠電的供應(yīng)。饋電開關(guān)在井下的電路中起著通、斷電的功能，同時為了保護電路饋電開關(guān)還需要對電網(wǎng)中存在的各種故障進行監(jiān)測，并在發(fā)生故障時，及時斷開電路，保證人身安全。為此設(shè)計了基于PLC的智能礦用隔爆饋電開關(guān)，從饋電開關(guān)實現(xiàn)對電網(wǎng)中相關(guān)參數(shù)的檢測、選擇性漏電保護、相敏保護、負(fù)序保護和欠壓過壓以及過載保護等功能。對其PLC軟件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，滿足能夠進行人機交互，從而實現(xiàn)饋電開關(guān)對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的保護功能。

關(guān)鍵詞：煤礦；饋電開關(guān)；PLC；人機交互

煤炭資源在我國自然礦產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位，在能源結(jié)構(gòu)中占到70%左右。在實際的開采過程中，我國煤礦大都屬于地下開采，地下開采就意味著井下生產(chǎn)條件和工作環(huán)境惡劣。同時在開采的過程中，井下采用的都是大型機電設(shè)備，機電設(shè)備主要的動力來源就是井下電網(wǎng)，井下線路基本鋪設(shè)在煤礦巷道中。由于井下自然條件不穩(wěn)定，甚至是井下工作面經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯積聚的現(xiàn)象、由于線路老化或者是工人操作不當(dāng)，礦井井下低壓電網(wǎng)經(jīng)常會出現(xiàn)短路、漏電等現(xiàn)象，如果不能夠及時發(fā)現(xiàn)就會導(dǎo)致線路絕緣層被擊穿后，進而發(fā)生更嚴(yán)重的二相和三項短路。電網(wǎng)中的短路會產(chǎn)生電弧和電火花，在這期間就會對井下工作人員造成人身安全隱患。由于井下的自然環(huán)境特殊并存在著易燃易爆氣體，短路后電火花可能造成更大的危害。饋電開關(guān)一般設(shè)置在整個配電網(wǎng)的變壓器和磁力啟動器之間，其主要作用：（1）整個系統(tǒng)的總開關(guān)；（2）對整個電路進行檢測，當(dāng)電路中存在著由于電流電壓引起的故障時，能夠?qū)崟r記錄故障狀態(tài)，同時切斷整個電路供電，以達到保護工作人員和設(shè)備的目的；（3）對于含有多個回路的電網(wǎng)，在某一支路發(fā)生故障時，饋電開關(guān)可以進行選擇性斷開，斷開某一支路的供電，保證其他支路不受其影響。

1饋電開關(guān)的保護功能的實現(xiàn)

1.1電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)的檢測

電網(wǎng)參數(shù)的檢測主要是與電網(wǎng)故障相關(guān)的的參量，在電網(wǎng)中主要檢測參數(shù)的電路如圖1所示。

1.2選擇性漏電保護

漏電保護裝置要既要滿足準(zhǔn)確性又要滿足快速性。通過采用幅值加相位相結(jié)合的判斷方法，保證能夠準(zhǔn)確判定線路是否存在漏電現(xiàn)象。漏電保護的快速響應(yīng)采取硬件的快速響應(yīng)，當(dāng)PLC接收到判定信號時，就啟動執(zhí)行斷閘命令，其幾乎可以達到毫秒級。兩者的相互結(jié)合能夠加有效的發(fā)揮各自的優(yōu)點，進而實現(xiàn)漏電保護功能。其電路框圖如圖2所示。

1.3相敏保護

結(jié)合上文PLC在判定上存在著一定的困難性，結(jié)合相敏保護特性，采用硬件模電來進行電路保護。其保護電路圖如圖3所示。

1.4欠壓、過壓、過載保護

煤礦井下電網(wǎng)中的欠壓是指當(dāng)PLC測定的電壓值低于額定電壓值的75%時，過壓是指測定的值大于額定電壓值的110%，采用的PLC進行判定延遲啟動策略。當(dāng)過載時需要進行判定過載電流的大小，越大延時時間越短。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合煤礦井下特殊的地理環(huán)境和氣候環(huán)境，選擇臺達DVP-SS系列作為其控制器，具體選擇為DVP14SS11R，控制系統(tǒng)的流程圖如圖4所示。PLC控制系統(tǒng)的流程直接決定著饋電開關(guān)的工作狀態(tài)。在實際運行過程中，控制器首先要對煤礦井下的絕緣狀態(tài)以及井下的瓦斯?jié)舛葼顟B(tài)進行測定，保證合閘期間產(chǎn)生的電弧或者電火花不會引起安全事故，起到基礎(chǔ)的安全保障。若是瓦斯?jié)舛冗^大或者是絕緣異常，饋電開關(guān)自鎖，并顯示出故障原因。若檢測完成沒有問題，工作人員需要對饋電開關(guān)的參數(shù)進行設(shè)定，設(shè)置完成后方可啟動饋電開關(guān)，啟動后系統(tǒng)會進行自檢監(jiān)視，對電網(wǎng)中的各個支路狀態(tài)進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障源頭，就會迅速響應(yīng)斷電保護，并進行故障顯示。若正常運行則正常顯示電網(wǎng)中的各種參數(shù)值。

3結(jié)語

結(jié)合實際工作中的饋電開關(guān)的工作機制，以臺達DVP14SS11R作為控制核心，結(jié)合煤礦井下電網(wǎng)中的故障檢測機理和實現(xiàn)的電路，利用硬件模擬電路結(jié)合PLC快速響應(yīng)機理對煤礦井下電網(wǎng)進行保護。利用電網(wǎng)中的參數(shù)、相敏保護、選擇性漏電保護以及欠壓、過壓過載保護等的電路圖進行設(shè)計，保證了饋電開關(guān)在電網(wǎng)中的保護的快速響應(yīng)和靈敏動作，為井下電網(wǎng)的安全提供保障。

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作者：馬麗茹 童和平 任楠杰 單位：長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東開放大學(xué) 太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院