煤礦井下高壓防爆開關保護裝置的改進

秦小艷 杜彬

摘 要：隨著我國經濟水平的高速發展，使得煤礦行業得到了相應的發展，然而為了讓煤礦井下的生產工作能夠順利進行，保障井下工作人員的生命安全，就需要對煤礦井下高壓防爆開關保護裝置進行有效的改進，只有對高壓防爆開關保護裝置進行合理的改進，才能夠避免煤礦井下出現大面積停電，以此來對井下系統的安全可靠性進行有效的提升。

關鍵詞：保護裝置：高壓防爆：煤礦井下

前言：對于煤礦井下高壓防爆開關保護裝置而言，其實就是開關柜的核心結構，同時這也是一個相對薄弱的裝置。如果煤礦井下的供電系統出現了較大的波動，就很有可能引起供電系統的故障，從而對礦井的安全生產造成直接性的影響。通常情況下，煤礦的核心機械大多都會使用一級負荷，可是井下如果出現供電系統故障，不但會對生產工作造成嚴重影響，還會對工作人員的人身安全產生嚴重的威脅。

1 高壓防爆開關動作原因分析

一般情況下，造成開關欠壓保護的主要原因，就是因為煤礦井下的供電系統出現了高低壓的瞬間轉換導致的，然而在礦井供電系統當中出現高低壓瞬間轉變的因素有著四個方面。第一就是沖擊荷載，在開啟大功率重型設備的時候，會產生瞬間的功率提升，這些瞬間提高的功率就會超出額定功率，這也就會對供電電網產生較大的沖擊。第二就是因為大機電設備直接啟動。在對大機電設備進行使用的時候，尤其是在沒有使用變頻控制設備的情況下，對大機電設備直接進行啟動，這樣就會對供電電力產生十分嚴重的影響。第三就是供電系統出現短路的情況。在出現供電系統短路的時候，供電系統內部就會出現電流快速增加的情況，這也就會遠遠超出生產的標準。第四方面就是自然災害。

2 高壓防爆開關保護分析

2.1保護原理

在煤礦井下的供電系統出現電壓不斷上升到額定電壓百分之八十五的時候，就會激活勵磁線圈，然而在通電的作用下就會使得動鐵芯出現磁性，這樣就會使得鐵芯的引力不斷增大，從而超過彈簧的彈力，以此來對牽引桿進行帶動，從而讓鎖扣能夠處于閉合的情況，讓其能夠一直保持通路。然而在線路內部壓力下降或者是出現系統故障的時候，系統電壓就在標定值的百分之三十五之內，這也就會使得欠電壓脫扣器無法啟動，一般保持在靜止的狀態，這樣彈簧就會在反作用的作用下，靠著自身的彈力把推桿推起來，以此來讓鎖扣彈開，從而對線路起到相應的保護作用。

2.2欠電壓保護

在運行欠電壓保護的時候，由于狀態的轉換會出現兩個關鍵值，也正因如此，欠點保護擁有著兩個方面的保護，第一個就是在供電系統發生故障，使得電壓出現了下降的情況，這也就會導致設備沒有辦法進行正常的運行，一直處于非正常工作的轉臺，也就是低壓運轉，設備如果長時間的進行低壓運轉，就會產生十分嚴重的損傷，也正因如此就需要在通過欠壓保護對線路進行斷開處理。第二就是設備出現故障的時候，就會造成線路當中的設備無法繼續運轉的情況，通常情況下設備都會處于快要停止或者停止的狀態，然而在修復完線路之后，用時啟動大量的設備，就會使得負荷瞬間的接入電路，從而導致電壓再次降低。在電壓降低到額定電壓的百分之六十五的時候，欠電壓保護就會啟動，并且對負荷電源進行切斷，以此來預防電子設備因為電壓過低從而產生損傷，還需要注意，在恢復供電系統的時候，電氣設備瞬間進入到工作的狀態，這也很容易對檢修的工作造成傷害。

2.3故障分析

對于高壓防爆開關的使用，可以說是有著十分重要的作用，在使用過程當中會對整個供電系統產生聯動，雖然欠壓保護的原理與運行機制已經比較完善，但是在實際的礦井產生工作的當中，由于出現故障的時間較短，或者是出現瞬間低壓的事情，都會造成供電主線路電壓的降低，也正是因為供電線路與高壓防爆開關進行聯動，在井下供電線路當中就算發生較小的故障，都很有可能導致供電系統出現主線了斷路的情況，所以應該優化高壓防爆開關的保護機制，以此來對設備的連鎖容錯率進行提高，從而讓供電系統變得更加可靠。

3 防爆開關的優化改造

3.1延遲時間的確定

在對延遲時間進行改進之后，就會比其他線路當中的延遲動作多出一個時間基數，這樣就能夠為線路與設備留下一個緩沖的時間間隔。通常情況下，在井下通過電之后，都會把時間基數取零點五秒。在電路電壓為三十五伏特的時候，需要根據規定，把時間過流保護設計為一到兩秒，此外還需要再加上一個時間基數，這樣就能夠使改后的延遲時間變為一點五秒到二點五秒之間。在電路為六到十伏特之間的時候，需要把定時過流保護的時間設計到一秒之內，在改進完成之后，會把時間定為一點五秒，備用電源產生作用的時間大概是零點五秒到一點五秒之間。這也就可以分析出滿足所有保護的動作時間，之后在取出最大值，這樣就能夠保延遲時間改進為二點五秒[1]。

3.2優化改造方案

傳統的防爆開關，在使用欠電壓保護裝置的時候，會因為連鎖反應從而對整體電路的供電進行切斷。也正因如此，需要對其進行相應的改進，并且還要對原有的反應機理進行保留，所以就需要在此基礎上、合理的調整斷電方式，這樣就能夠在電壓波動或者短時間斷電的情況下，使裝置不會出現斷電的情況。

3.3延時驅動欠電壓保護原理

在供電系統進行工作的時候，繼電器JT就會得到相應的電力，這樣就會使得帶動感應電路觸點開關JT1彈開。這時候控制電力的斷開是不會對高壓防爆開關的手動操控造成任何影響。在線路當中如果出現拉閘斷電或者是出現事故的情況，就會使得電壓小于額定電壓，在二點五秒之后就是超出延遲時間，這樣就會導致繼電器JT出現失電的情況，在開關JT1復位閉合之后，就能夠接通跳閘線圈TQ，從而產生磁力，以此來對感應部位E進行吸動，這樣就可以對線路高壓開關進行拉動，對供電進行相應的切斷。

3.4延時工作原理

在防爆開關當中可以對JT型直流電磁延時繼電器進行使用，在控制線路閉合之后，就能夠讓線圈通電，這樣就會產生上升的磁通，只有在磁通數值上升到一定程度之后，就可以讓產生的磁力帶動銜鐵與鐵心，讓兩者進行相應的接觸。在斷開控制電力的時候，就會迅速的失去向外輸出的電流，因為有著較快的速度，所以在線線圈磁通量下降的時候產出行的電流，這個電流與磁場產生的力會造成磁通量的降低。

結語：欠電保護裝置在改進之后，就會擁有著一定的延遲時候，這樣就可以在短時間之內對誤差情況進行消除，除此之外，還可以對繼電器當中的彈簧松弛程度進行調整，以此來對延遲時間的功能起到有效的控制。

參考文獻：

[1]楊志.基于永磁操作機構的饋電開關研究與設計[J].機械工程與自動化，2021（02）：203-204.