矿用新型馈电开关的研制.pdfVIP

第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议 暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集 矿用新型馈电开关的研制 郭振鹏，兰西柱，陈涛，高杰 (中国矿业大学(北京)) 摘要：在煤炭生产过ca,t，配电系统的作用至关重要，配电系统中的控制单 元更是重中之重．本文介绍了馈电开关的功能指标，工作原理，在此基础上 给出了总体设计框图和软件流程图． 关键字：馈电开关；PLC；故障检测 1 引言 煤矿安全规程》规定井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上， 应装设短路、过负荷和漏电保护装置。矿用隔离馈电开关适用于含有瓦斯或煤尘等爆炸 危险环境的矿井中，其性能好坏直接影响着煤矿井下的生产安全和生产效率。虽然与几 十年前相比，近年来国产的馈电开关在性能和可靠性上都有了很大进步，但仍然存在一 些问题。主要体现在，产品的保护功能普遍不全面，且虽然实现了使用单片机等微控制 器的控制智能化，但由于这些控制器本身抗干扰能力差。在恶劣的井下环境中很容易造 成保护功能的误动作或器件本身的损坏。经过对市场上已有的馈电开关产品的调研比较， 本课题提出研制一种基于PLC的新型矿用隔爆型馈电开关。这种新型馈电开关将采用PLC 作为控制核心．以此提高装置的抗干扰能力。 2 电网故障检测原理 馈电开关馈电开关最为重要的功能就是对连接在它后面的供电支路进行故障检测和 保护。并下电气设备长期运转，工况复杂。主要的故障有：漏电、断相、过载、短路、 过电压、欠电压等。 漏电检测分为附加直流电源检测和功率方向检测原理两种。附加直流电源检测最容 易检测到的是电网各相对地绝缘电阻。其原理如图l。附加直流电源保护装置是否动作要 根据对地剧院电阻的值定。工作时又分为主回路运行前的漏电闭锁和运行中的漏电检测。 两种情况下的电阻整定值如表l。 第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议 293 暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集 表l电阻整定值表 额定电压值(V) 660 1140 3300 漏电闭锁电阻整定值(KQ) 22 44 100 漏电检测动作电阻整定值(KQ) ll 22 图I 附加直流检测漏电I衷理图 功率方向检测原理是一种可以实现选择性漏电保护的检测方法。这种方法是基于供 电单元发生漏电时，在故障支路和非故障支路上，零序电压和零序电流存在特殊差异的 现象来实现的。 断相检测原理：主回路接通后，主回路三相工作电流连续相差0．58倍以上电流时， 在120s内断相保护动作。 过载和短路检测原理：过载时在允许范围内电气设备可以不用瞬时跳闸。但当设备 温度达到绝缘极限时就应该断电。由焦耳定律 我们知道能量与电流的平方和时间成正比。以前一般的做法是依据电流的大小分为 几个区段，每个区段按照不同的延时时间跳闸报故障。而本系统是按照电流在一段时间 内的积分大小来确定是否过载。值得注意的是当过载故障发生后本系统设定必须要在过 一段规定的时间之后才能复位。短路电流采用相敏保护的原理来实现。由于电动机的启 动电流一般要达到额定电流的4’8倍。且启动电流是无功电流，所以要根据电流的幅值和 294 第19届全国煤矿tl动化与信息化学术会议 暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集 功率因数的来确定是否短路。 过电压和欠电压检测原理：过电压和欠电压的检测比较简单，就是取样电网电压。 然后与标准值进行比较，当低于0．75UN或高于1．15UN时延时跳闸，报电压故障。 3系统总体设计 系统主要有以下几个部分构成：(如图2) PLC：结合本项目对控制功能的需求，在比较多家的PLC产品后，最后选择台达DVP-SS