KDQ1140交流雙電源切換控制箱技術實現

沈權

摘 要：目前煤礦井下的安全監控、無線通訊等各類數字化礦山系統供電無專用可靠電源，一般借用井下排水、照明等系統電源，無法保證持續、可靠為數字化礦山系統供電保障，進而造成各類被供電系統不穩定，影響煤礦井下安全生產；數字化礦山各系統后備電池容量有限；煤礦井下的后備電源均存在電池長期浮充的問題，沒有實現對電池的有效監管，影響電池的使用壽命，后期電池維護成本較高；綜上所述，迫切需要建立一套基于智能化電源技術的集中供電設備和系統。

關鍵詞：雙電源切換；供電保障；電池

0 實施背景

礦井安全監測監控系統等設備對監控煤礦生產的各項參數進行監測和控制，是煤礦生產安全運行的重要防線，但是現場應用時監控設備的電源往往都是單路供電，如果供電電源出現故障將直接影響監測設備的正常工作，很多煤礦采用雙套監控系統同時運行，一套作為熱備用，這樣導致成本增加一倍。另外，當監控設備出現故障需要維護時，若要停電必須在變電所實現，這樣會導致大范圍的停電，影響其他設備的正常運行。

為了解決上述問題，我們開發了雙電源自動切換系統，該系統有兩路交流電源輸入，一路交流輸出給安全監控系統供電，兩路輸入電源分別取自不同的饋電開關，當主電源出現異常時能夠自動切換至輔助電源，為煤礦安全監控設備的電源或者其他設備供電，保證供電的不間斷。為了方便負載設備維護。雙電源切換系統應具有輸出斷開功能。

1 建設目標

本產品實現的目標是開發一套集中不間斷供電裝置，該裝置具有AC1140V/AC660V的輸入電壓等級，輸出AC127V，裝置中后備電池容量可根據需要靈活擴展，電池切換時間為零，保證負載設備的不間斷工作，最大可實現15度的供電方案，集中供電裝置中應實現關鍵設備的1+1冗余，電池箱單機的N+1冗余，有效保證裝置的可靠運行。

2 目前現狀

國內：專用線路供電，從地面往井下敷設專用電纜，雖然避免了井下采掘供電的影響，但敷設線路長，線徑較粗，電壓降大，仍然為單回路供電，斷電現象還是不能得到實質性的解決。

國外：一些采煤國家監控系統多采用總線式，專用變壓器及專用線路供電，雖然比較穩定供電，但工程量大、成本高、改造實施難度大。

目前國內現有雙回路真空饋電開關采用的是傳統的電氣控制方式，多采用繼電器和真空交流接觸器控制方式，單純的通過硬件來控制電路，接線復雜，穩定性差，設備故障率高。技術仍然是傳統模式，維護不方便，并且設備沒有手動切換和輸出斷開等功能，不能對設備進行自身檢測，維修負載時，需斷開主、副回路電源，勢必造成其它負載的斷電，進而影響井下工作的安全，遠遠不能滿足現代化礦井的發展需求。現各系統雖有后備電源，但普遍存在電源容量小，供電時間短，當變電所區域出現長時間斷電的情況時，會造成各系統無法正常使用。而且各系統使用各自獨立的電源供電，無法做到高可靠性集中供電與有效監測。

3 工作原理

本產品需要具有交流雙電源切換功能的電源箱，同時具有手動切換，顯示功能，可以接入監控系統使用。交流輸入AC127V、AC660V、AC1140V經過1000W的變壓器實現AC127V輸出，，為其他交流設備供電，電源切換裝置可以直接使用工業產品礦用化。

兩路變壓器的輸出接入到電源切換器，切換器輸出一路接到控制板控制繼電器，實現雙電源的手動切換、斷電輸出等邏輯，為杜絕切換的誤動作，防止兩路交流輸出的直接并聯，繼電器的觸點分別接到電源切換裝置，為防止最終輸出的AC127V的短路意外發生，AC127V的輸出端接有保護裝置。

支持本地人員的手動操作，實現主、副回路交流供電的切換。同時具有指示燈顯示功能，防止操作人員的勿操作。

雙電源切換控制箱原理框圖如圖1所示。

變壓器1和變壓器2輸出的AC127V分別經過斷路器后接入切換裝置，斷路器為了保護輸出短路、過載等。切換裝置能夠檢測供電狀態，并鎖定另一路輸出斷開，保證兩路中只有一路為負載設備供電，當前供電線路斷電后切換裝置能夠自動切換至另一路負載設備供電。

4 系統組成以及實現功能

KDQ1140 礦用隔爆型雙電源切換控制箱是一種新型的、具有自動切換功能的雙電源切換裝置。左路輸入交流127V/660V，右路輸入交流1140V/660V，輸出AC127V。設備正常工作時，當前供電的線路斷電時會自動切換到另一路供電，從而實現兩路雙回路電源之間的自動切換，也可以手動實現兩路電源之間切換供電，為負載提供穩定可靠地電源供給。該控制箱的兩路輸入電壓應分別取自不同饋電開關，從而保證監控系統的可靠性。控制箱所用交流接觸器額定容量遠大于實際使用容量，使電源切換更加安全可靠。

具有以下功能：

（1）、控制箱具有將兩路交流輸入轉化為同一交流電壓等級輸出（AC127V）的功能；

（2）、控制箱具有將兩路交流輸入中優先響應的線路作為主輸入，另一線路作為備用輸入的功能；

（3）、控制箱具有半自動控制功能，可手動選擇輸入線路，控制線路通斷。

（4）、控制箱具有自動切換功能，當一路電源斷電后，控制箱能夠自動切換至另一路電源。

（5）、 控制箱具有顯示功能，能夠顯示兩路電源的供電狀態和輸出狀態。

（7）、控制箱具有輸出斷開功能，不需要講前級交流電斷電即可進行負載設備維護，方便、快捷。

（8）、控制箱具有短路保護、過載保護。

5 安裝方案

雙電源切換控制箱為礦用隔爆型，可在煤礦井上或井下為電源、光端機、環網交換機等設備供電，可安裝在井下變電室、進風巷等允許安裝機電設備并且有AC127V、AC660V或者AC1140V的地點。

兩路交流輸入應取自不同的電源，防止兩路電源同時斷電。

6 結語

系統完成后，通過交流雙電源切換控制箱成功用于煤礦井下，為煤礦安全監控設備的電源或者其他設備供電，保證供電的不間斷，該系統具有科學、易管理、易擴展、易維護等特點。

參考文獻

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