２０１１年第３期 煤矿机 电 ・９３・ 新型组合式隔爆型低压配电装置的研制 王宏波 （兖州矿业（集团）公司机电设备制造厂，山东邹城２７３５００） 摘 要： 采用模块化结构和集中控制技术，把８个馈电单元有机地组合在一起，组成煤矿井下使 用的新型组合式隔爆型低压配电装置。它不仅具有可靠性高、抗干扰性强和完善的电压、电流保护 功能，而且同时提供８路电源（相当于８台配电装置），大大缩小井下配电硐室的面积，减少矿井建 井成本。 关键词： 组合式模块化；集中控制；配电装置 中图分类号：ＴＭ６４２ ．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０８７４（２０１１）０３—００９３—０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ－Ｐｒｏｏｆ Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ。ｂｏ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｙａｎｚｈｏｕ Ｍｉｎｉｎｇ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ ２７３５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｏｎｅ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ－ｐｒｏｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｕｓｅｄ ａｔ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ８ ｆｅｅｄ ｕｎｉｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｉｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｈａｖｅ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｈｉｇｈ ａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｓｕｐｐｌｙ ８ ｂｒａｎｃｈｅｓ（ｅｑｕａｌｓ ８ ｆｅｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｆｌｏｏｒ ａｒｅａ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｌｉｎｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｒ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ １ 概述 ２组合式配电装置方案设计 目前煤矿井下使用的组合式低压配电装置，其 （１）系统总体结构 电器元件基本上都是由多个交流接触器组成，主要 图３为８支路组合式配电装置原理框图，由原 用于对多个电机的控制。井下的综掘面和采区变电 理框图可以看出，配电装置主要包括隔离开关ＧＫ、 所１１４０ Ｖ／６６０ Ｖ的低压电力分配都是用单台的配 断路器ＱＦ、电流电压互感器、零序电压电流互感器、 电装置来完成，经过多年的使用证明，这种配电方式 信号转换单元、漏电单元、ＰＬＣ、显示屏、键盘等组 存在着接线烦琐、占地面积大、搬迁困难等许多缺 成，如选用照明综保装置，则还有照明变压器器及保 点，故需要研究新的井下配电模式，开发高集成度、 护单元。各断路器的保护（除漏电跳闸保护外）、任 模块化的组合型配电设备。 务配置与协调均由ＰＬＣ控制器进行集中控制。为 本设计研制的矿用隔爆兼本质安全型组合式真 节省空间并提高集成度，各回路相同的元器件安装 空低压配电装置（以下简称配电装置），主要是用于 在断路器装置上，组成新的断路器单元，形成一个馈 煤矿井下综掘工作面、采区变电所等类似场所的组 电单元模块，馈电单元模块采用插接式结构，安装时 合电器，图１为一个采区变电所应用组合配电装置 只需将馈电单元模块插入静触头通过锁紧螺栓锁 后的布置图。作为对比，图２为采用单台控制的配 紧，各馈电单元模块机械结构具有良好的通用性和 电装置布置图。可以看出，使用组合式配电装置具 互换性。合上配电装置前门，可以方便通过观察窗 有维护方便、占地少等优点。 监视各回路的技术参数和运行状况。 ・９４・ 煤矿机 电 ２０１１年第３期 ６支路断路器装置及照明装置 ８支路断路器装置及照明装置 图１应用组合式配电装置的布置图 １１ ＼ 一 ＫＢＺ ｌ ３一Ｂ４１ ｌ １０６ １０７ １０８ ＤＷ８０－２００—－６６０ ＤＷ８０－－２００－－６６０ ＤＷ８０—－２００－６６０ 一Ｉ ３－Ｈ２１２ Ｉ 。、ＤＷ８０－２００—６６０ 图２采区变电所单台控制的配电装置布置图 ２０１１年第３期 煤矿机 电 ・９５・ 图３ ８支路组合式配电装置原理框图 （２）保护功能 １）１ １４０（６６０）Ｖ配电装置保护功能 电流可设定为１～４００ Ａ，一个回路中四个断路器装 置的电流总和不超过６３０ Ａ，过载常数可以根据需 ａ．漏电保护。作为与上级总馈电装置配合使 用的分配电装置采用选择性漏电跳闸保护，整个系 统实现两级漏电保护。为克服选择性漏电保护不能 反映电网三相绝缘对称下降的缺点，上级总的馈电 要在表１中的选择，具体保护时间见表１。 表１过载保护时间表 装置应采用附加直流源的漏电保护装置。漏电单元 采用１６位单片机系统，对零序电压、零序电流的采 样信号进行处理分析，计算两者的相位角，结合电缆 的分布参数判断是否出现漏电故障，并检测电缆分 布参数的变化，以确保选择性漏电保护的准确可靠。 ｂ．过载保护。过载保护为反时限特性，其工作 （下转第９８页） ・９８・ 煤矿机 电 ２０１１年第３期 ０．２５ ０．２０ ０．１５ ＣＯ浓度总体变化趋势逐渐降低的。 注水降温和注浆封堵高温区的治理效果是比较 明显的，能有效地保障１００１工作面的安全回撤，收 到了良好的经济和安全效益。 参考文献： 誉０．１０ Ｏ．Ｏ５ Ｏ ［１］徐精彩，薛韩玲，文虎，等．煤氧复合热效应的影响因素分析 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｌ０ ［Ｊ］．中全科学学报，２００１（１１）． ［２］曹代勇，时孝磊，樊新杰，等．煤田火区环境效应分析［Ｊ］．中国 矿业．２００７（７）． 时间／ｄ 图３ ９９号支架ＣＯ浓度变化趋势图 作者简介：常鸿（１９６５一），男，工程师。现任神华乌海能源公司通风 伏，这主要是在这期间有施工钻孔没有注水和注浆 而造成的，经注水降温和注浆封堵对高温区治理后 （上接第９５页） Ｃ．电压保护。电压保护分为过压保护和欠压 保护。测控单元根据电压的采样值与过压、欠压的 管理部，长期从事煤矿“一通三防”方面的技术管理工作。 （收稿日期：２０１１—０９—２０；责任编辑：陈锡强） （２）多路输出配电 可同时输出１ １４０ Ｖ、６６０ Ｖ及１２７ Ｖ供电电源， 整定值进行比较，当电网电压小于７０％的额定电压 时断路器跳闸，吸合后大于１３０％的额定电压时，断 路器分断。 ｄ．短路保护。短路保护的整定值为额定电流 的３～１０倍，为瞬动保护。 ２）１２７ Ｖ照明变压器综保装置功能 既可作为多路输出的组合馈电，又具备照明综合保 护的功能。 （３）多种保护功能 具备各种保护功能，以及风电闭锁、分合控制及 通讯功能，其中保护功能包括电流保护、漏电保护、 电压保护。 （４）方便查看运行状态 采用大屏幕彩色液晶屏及键盘作为人机界面， 可方便地查看和设定设备的额定参数和运行状态。 ４结语 ａ．提供１２７ Ｖ照明及信号电源。 ｂ．照明回路漏电跳闸及漏电闭锁保护；短路保 护及短路保护。 ３）风电闭锁功能 配电装置内留有节点，可以接收通风机停机信 号，通风机未上电，则无法合闸送电，从而实现风电 闭锁。 新型组合式低压真空配电装置已在煤矿井下运 行了３年多，运行情况良好。由于采用了模块化结 ４）信息显示与参数整定 通过配电装置面板上的按钮和键盘，可查看设 备的运行状况及故障原因、进行各种参数的输入整 定、显示子菜单调用等功能。 ５）通讯功能 构，不仅整体的可靠性高，而且维护方便，特别适用 于煤矿井下设备维修。该配电装置的使用减少了单 台控制的配电装置数量，既省掉了各配电装置间繁 琐的接线，又大大节省了在井下采区的占地面积，同 时也减少矿井建井成本。 参考文献： 配置有以太网模块，可方便接入煤矿井下工业 以太网，实现与上位机通讯。 ［１］ 张毅刚，彭喜源，曲春波．ＭＣＳ－５１单片机应用设计［Ｍ］．哈尔 滨：哈尔滨工业大学出版社，１９９７． ３新型组合式配电装置的特点 ［２］刘勇．多回路矿用真空电磁起动器控制器研究［Ｄ］．天津：天 津大学，２００７． （１）采用ＰＬＣ集中控制的模块化结构技术 总控制器采用ＰＬＣ控制器，各断路器单元的数 据（漏电除外）进入ＰＬＣ，均由ＰＬＣ集中控制；ＰＬＣ 带有以太网模块，可方便地连接到工业以太网上，实 现从地面对组合馈电的监测和控制。结构上采用模 ［３］ 高本江，浅谈矿用隔爆型真空馈电开关的保护［Ｊ］．煤炭技术， ２００３（８）． ［４］ 颜淑伟，田大存，刘晶．具有组网功能的矿用组合开关的应用 ［Ｊ］．工矿自动化，２００５（６）． 作者简介：王宏波（１９６２一），男，高级工程师。１９８４年毕业于山东 矿院矿山电气工程系煤矿电气工程专业，现任充矿集团机电设备制 造厂技术研究所所长。 块化设计，每个断路器单元自成一体，组成馈电单 元，维修方便快捷。 （收稿日期：２０１０—１２—１６；责任编辑：姚克）
