对矿用真空馈电开关漏电保护上级漏电测试的探讨1

2 0 0 6 年第3 期煤矿机电 4 5对矿用真空馈电开关漏电保护上级漏电测试的探讨 景海云，蒋希雁 2(1.张家口 煤矿机械有限公司，河北张家口0 7 5 0 2 5;2.河北建筑工程学院，河北张家口0 7 5 0 2 4)摘要:本文详细地介绍了 矿用真空馈电开关漏电保护单元电路的原理，重点分析了 馈电回路上级漏电保护的测试过程。关键词:单片机;漏电 检测;直流检测;上级漏电中图分类号:T M 5 6 4;T D 6 1 1 .5文献标识码:B文章编号:1 0 0 1-0 8 7 4(2 0 0 6)0 3-0 0 4 5-0 3A S t u d y o n H ig h e r-le v e l L e a k a g e T e s t in g in L e a k a g e P r o t e c t io n f o r Mi n e V a c u u m F e e d S wi t c hD I N G H a i 一 y u n，J I A N G X i 一 ya2y a n (1.Z h a n g j ia k o u C o a l M i n in g M a c h i n e ry C o.，L t d.,Z h a n g i i a k o u 0 7 5 0 2 5，C h i n a;2.H e b e i I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r a l a n d C i v i l E n g i n e e r i n g,Z h a n g j i a k o u 0 7 5 0 2 4，C h i n a)A b s t r a c t:e m p h a t i c a ll yK e y w o r d sT h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e o f l e a k a g e p r o t e c t i o n u n i t o f m i n evacuumf e e d s w i t c h i n d e t a i l，a n a l y z e s t h e t e s t i n g p r o c e s s o f h i g h e r-l e v e l l e a k a g e p r o t e c t i o n o f f e e d l o o p.s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r;l e a k a g e d e t e c t i n g;D C d e t e c t i n g;h i g h e r-l e v e l l e a k a g e1 引言 在煤矿井下供电系统中，低压供电系统及各种低压电器设备占 有很大的比 例。在采区与掘进工作面发生的各种电气故障中，其漏电故障引人注目，漏电不仅会使电器设备进一步损坏，形成短路事故，甚至还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸危险，故完善的漏电保护措施对煤矿井下的安全是至关重要的。目 前国内绝大部分矿用真空馈电开关一般只能测试负荷侧的漏电，对变压器二次侧与馈电主回路电源侧之间发生的漏电故障却无能为力。现专门 介绍馈电开关的漏电保护中充分利用单片机技术的智能性来成功地解决了这一困扰煤矿井下安全生产的难题，该漏电电路可以准确地测试变压器二次侧与馈电主回路电源侧之间发生的漏电故障。回路是一个惠斯登电桥比较电路，它对电网绝缘电阻进行检测的过程为:自 电 源V,-V,(+).V,经外围接口电路的扼流线圈L,、零序电抗器L 3、三相电抗器L,或L:到电网后，又经绝缘电阻r 到地，再由V,一 V 10(一)经R,回V,一 V,(一)。由 绝缘电阻R:和电阻R,R 3,R,组成一桥式比较电路，如图2 所示。绝缘电阻桥臂R:包括由 二极管砚、扼流 线圈玩、零序电 抗器L 3、三 相电 抗器L,(或L 2)、电网、绝缘电阻;、大地、主接地极Z D、辅助接地极F D、千欧表 k f l 等组成回路的电阻和(分析时主要考虑;，其它忽略不计)。其中只有三相电网对地的绝缘电阻:是一个变量，故整个电桥的平衡状态取决于:的变化情况，当电桥平衡时，B,C两端的电压 U B c=0，I N 尸:R Z x R S R 3一 R,(0 或1 8 k i Z)2 漏电测试分析 (1)漏电测试原理 图1 为馈电开关漏电保护单元电路图，其漏电检测是利用附加直流电源的原理工作的。直流检测 当电网绝缘电阻正常时，输出检测信号电压U B C 较高，且 B点电位高于C点，作为比较器的L M 7 4 1 输出高电平，则光藕导通，其三极管侧送人C P U的信号为高电平，计算机判断出电网不漏电;当电网绝缘地阻变低而小于要求值时，比较器的煤矿机电2 0 0 6 年第3 期图1 馈电开关漏电保护单元电路图图2 桥式比较电路L M 7 4 1 输出低电平，光藕不导通，则送人C P U的信号为低电平，计算机测到电网漏电，马上发出程序指令断开真空断路器，并且报出漏电故障。(2)上级漏电 测试 系统一上电首先进行主要电路自 检，测试正常后，计算机程序开始对各功能模块进行巡回 检测、定时扫描。当变压器二次侧与馈电主回 路电源侧之间发生漏电故障(对地绝缘值小于2 0 k f以下)比较器翻转，计算机扫描到漏电信息为“0”电平，把它作一区分，认为是上级漏电，其测试过程如下:自 直流检测电源、扼流线圈玩、零序电抗器L 3,K:常闭接点、三相电抗器L,人电网后到主接电极Z D。若一旦测得上级漏电，则计算机起动，上级漏电断6 k V电路。计算机发出指令置P 1.2=0，则光藕导通，i i 吸合，继电器K 4 吸合，串接在高压开关无压释放线圈或高压电缆监视回路中的K 4的常闭点打开，高压失电，馈电主回 路断电，这样利用单片机技术轻松地解决了变压器二次侧与馈电主回 路电源侧之间漏电的问题。+1 2 V一 1 2 V图3 上级漏电测试示意图 (3)漏电闭锁及漏电保护 当 馈电开关上电测试一切正常后，起动馈电主回 路，在真空断路器电机储能的同时，中间继电器K 2 吸合，在电机储能的时间内，计算机对主回路负荷侧的漏电进行测试。若电网对地绝缘值小于要求值4 0 4 1.，则计算机发出指令停止电机的运行，并报出漏电故障;否则电机继续储能，储能完成后，K 2 同时 断 开，合 闸 线 圈 吸 合，主 回 路 工 作;在 馈 电 主 回 路工作过程中，若电网 绝缘值下降到低于2 0 k f时，则计算机测到漏电信号后，马上发出指令断开真空断路器，同时显示/驱动电路报出漏电故障，这样计*TT机识别的是负荷侧漏电，6 k V高压开关不动作。馈2 0 0 6年第3期煤矿机电 4 7电主回路在电机储能时测试漏电闭锁，这也是利用单片机控制的一个特点。3 实际应用情况 馈电开关试制成功后，在阳泉煤业(集团)有限责任公司一矿进行了工业性试验。开关下井前首先在地面厂房通高压试验，用小于2 0 k f电阻一端接地，另一端接触变压器二次侧到真空断路器上闸口之间电缆的某一相，6 k V高压开关瞬间跳闸，馈电开关失电，显示上级漏电 标志的机械闭锁结构弹出，复位该闭锁，重新合上高压开关反复试验几次，结果证实上级漏电保护可靠;然后按下起动按钮，真空断路器吸合，馈电主回 路工作，这时用小于2 0 k f电阻一端接地，另一端接触真空断路器下闸口 或上闸口的某一相，真空断路器断开，但高压开关不跳闸，馈电开关显示漏电故障也就是负荷侧漏电，与前面介绍的 上级漏电 进行了区分。馈电开关投人生产后，运行正常，判断漏电故障准确。目 前，该种馈电开关已经在阳泉煤业(集团)有限责任公司的各个矿得到了广泛推广，并且在开滦(集团)精煤股份有限公司范各庄矿、钱家营矿，山西焦煤集团 公司官地矿陆续使用，用户反映良好。4 结语 本馈电开关的漏电保护系统经过实践验证，无论在馈电主回路的负荷侧，还是变压器的二次侧发生漏点故障，低压馈电回路和高压开关都能通过计算机控制及时、准确地切断漏电支路的电源，为井下安全生产提供了重要的保护。参考文献:1 顾永辉，范廷珊.煤矿电工手册(修订本)第二分册【M ，北京:煤 炭工业出 版 社，1 9 9 7 2 李华，孙晓民，等 M C S-5 1 系列单片机实用接口 技术【M.北 京:北京航空航天大学出版社，1 9 9 5作 者 简 介:景海云(1 9 7 0 一)，男，高级工 程师。1 9 9 4 年毕业于河 北工程大学(原河北矿院)工业电气自 动化系，现主要从事煤矿井下矿用电气产品的开发与设计，曾 获得国家煤炭科技进步二等奖1 项，发表论文2 篇。收稿日 期:2 0 0 6-0 1 一 1 8;责任编辑:姚克)(上接第4 4 页)原标坡度(。)1 1.61 1.61 1.61 1.61 1.61 1.68.68.68.68.68.68.6调后坡度(。)1 0.71 0.71 1.61 2.41 2.41 1.61 0.0 39.1 78.68.0 37.4 66.8 8腰 线 点 升 计)降(朴 高 度()0辛 3 0 0令 6 0 0令 6 0 0今 3 0 0士0士0全 5 0 0 个 7 0 0个 7 0 0f 5 o o个 3 0 0士0腰线点名称ABCDEFGHIJKLM沪夕 z Ic 二/zt二 二 声厂调整后/坡度线/产卢/了二，./，代 二 犯一尸一弓J 产原标定一一丁1.产坡度线一，一了口图4 背带段腰线点调整示意图5 结语 经过调整坡度变化处腰线点的高低，打漂段及背带段坡度沿着曲线逐渐变化，实现了坡度的平稳过渡，可避免胶带打漂和局部托辊集中受力现象的发生，经现场安装后试运行后，输送机的各项性能指标良 好。安装基准线合理调整后，已节省巷道挑顶、卧底工程费用5 0万元，缩短工期6 2 d，为后续采区的早日 投产奠定了基础。作者 简介:张宏军(1 9 7 0 一)，男，工程师。1 9 9 1 年毕 业于焦 作煤炭工业学校，长期从事采、掘、机电安装技术管理工作，发表文章2 5 篇。(收稿日 期:2 0 0 5 一 1 1-2 9;责任编辑:陈锡强)