高压防爆开关控制器的改进

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浅谈高压开关设备使用中存在的问题及改进发展趋势

浅谈高压开关设备使用中存在的问题及改进发展趋势

浅谈高压开关设备使用中存在的问题及改进发展趋势在“十一五”时期,肯定我国城乡电力设备得到了稳步的发展的良好态势,同时也对我国电力设备存在的不足提出来宝贵的意见,指出改进的必要性。

本文针对高压开关设备的在利用中存在的问题提出看法,分析改进的方法,探究我国高压开关设备未来的发展趋势。

标签:高压开关设备改进发展前景高压开关设备是指在电压3kV及以上,频率50Hz及以下的电力系统运行的户内外开关设备。

高压开关设备一般由电力公司控制维修,在高压开关设备初见问题或故障时,电力公司及时发现并切断电网供应,保证其他无故障部分的正常运行,维修人员继而进行故障部分的维修,电网的切断还能保护维修人员的安全。

高压开关设备是十分重要的输配电设备,我国的高压开关设备处于长足的发展中,面临的问题还需要去改进。

1.高压开关设备的组成部分。

高压开关设备由多种元件组成,它们的功能和作用各不相同,按照功能和作用大致分为元件及组合和成套设备。

元件及组合包括接地开关、隔离开关、负荷开关、断路器、重合器、分断器、接触器、熔断器以及这些元件组合而成的接触器-熔断器(F-C)组合电器、熔断器式开关、隔离负荷开关、负荷开关-熔断器组合电器、敞开式组合电器等。

成套设备则是将上述设备进行组合改装,与其他电器产品如变压器、电流互感器、电压互感器、电容器等进行配套,具有完整单独使用的功能,组合完成品诸如金属封闭开关设备(开关柜)、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和高压/低压预装式变电站等。

2.我国高压开关设备的现状我国是世界上最大的电力市场和最大的高压电器设备生产国,在我国的高压开关设备的发展过程中,经历了不同的时期。

在上世纪60年代,我国高压开关设备多用较为落后的多油断路器、空气断路器,我国第一个真空开关管在1968年研制出来,但是由于新中国刚刚成立不久,很多方面与发达国家差距很远,同样这支真空开关管的质量远不及其他国家研制的开关管。

70年代初,我国开始引进第一台SF6断路器,经过20多年的不断努力和发展,我国的电力系统得到了迅速的发展,在中高压开关设备中,我国电网几乎全部使用SF6断路器和真空断路器。

矿用防爆开关的缺陷分析及改进

矿用防爆开关的缺陷分析及改进

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.02.065总第190期2019年第2期机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotal190No.2,2019引言防爆高压开关作为煤矿供电系统的配套设备,可以为线路和变压器等供电设备提供主保护,是煤矿井下供电安全的重要设备[1]。

矿用防爆高压开关在机械结构和电气设计上存在缺陷,就会容易产生电气火花,可能会造成火灾爆炸事故。

为保证煤矿的生产安全,亟待对矿用防爆高压开关进行改进。

1现场概况某矿井下采用的防爆电气开关为矿用隔爆型开关和矿用隔爆兼本安型开关。

两种开关主要用于控制电机的启停和保护、各种水泵的启停和保护、井下照明设备、信号控制设备和通讯设备。

检修人员发现部分开关存在机械结构或电气设计方面的缺陷,在2017年上半年共出现5起电气事故,由于处理及时没有造成人员伤亡,但损失了有效工时达50h,不符合煤矿高效、安全生产的目标。

2内部设计缺陷分析及改进2.1开关闭锁结构的缺陷分析及改进该矿在所有电气开关的闭锁杆上开有直径为8mm的孔,当闭锁杆对隔离开关执行闭锁时,可以通过孔在杆上加装锁具。

采用此种方式既能保证闭锁杆转动,还能保证隔离开关处于闭锁状态没有送电。

如电钳工对设备进行检修或需要进行停电操作时将锁锁上,并将钥匙带走。

在检修完毕需要送电时,再将锁具打开进行送电。

此种设计可以避免无关人员误操作送电,但对于带电开启接线腔结构的开关不适用。

针对闭锁杆上打孔加锁设计的局限性,可以采用分级闭锁开关解决。

将接线腔拆分为相互独立的电源进线腔和负载出线腔。

当出现带电的状态下,任意一个接线腔被打开,闭锁结构迅速动作执行闭锁操作使开关断电。

负载出线腔只对本级开关进行闭锁,而电源进线腔只对上级开关闭锁[2]。

当对设备进行升级时,必须逐步引进分级闭锁开关。

2.2电源变压器改压装置的缺陷分析及改进该矿采用的电源变压器的改压装置由于在设计时没有充分考虑到煤矿井下昏暗的工作环境,电源变压器被开关本体挡住,必须将紧固螺钉松开再将本体拉出才可对变压器进行改压,操作繁琐耗时。

煤矿高压防爆开关欠电压保护的分析与改进

煤矿高压防爆开关欠电压保护的分析与改进

当系统 电压 正 常 时 , 电源 经整 流 器 后 通过 电阻 R 向储能 电容 C充 电 , 电压 脱扣线 圈 S R上 的 R 欠 T
电压接近其 额定 电压 , 时铁 芯可靠 吸合 。当系统 电 此 压下降 时 , 电容 C将储 存 的能量 通过 电阻 R 、 储能 cR 向电压脱 扣线圈 S R放 电 , 电时 间 T由欠 电压线 圈 T 放 的 电阻 R和电容的容 量 c决定 , T=R 。欠 电压 线 即 圈 的电阻 R是出厂时 固定 的, 节 电容 c的容量可 以 调 满足延时 的要求 。 由于通过改造欠 电压脱扣线 圈实现欠 电压保护 的 方 法要对 原有 的开关改 动较 大 , 而且 还只 能实现 响应 的延 时 , 不能增 加 闭锁装 置 , 以 , 所 目前 大多 数采用 高 精 度的数字综合 保护器来实现欠电压保护 。
煤矿 中用 电负荷大 多为一级 负荷 , 一旦 中断供 电 锁扣机构解扣 , 断路器 分断 , 达到保护 目的。 不仅会影响到矿井 的生产 , 甚至会 引起煤矿井 下瓦斯 2 高压 防爆开 关欠 电压保 护动作 的原 因 积聚, 威胁到井下工作人 员的生命 安全 。随着 矿井开 采 的不断延伸 , 供电距 离越来越长 , 停电后的影响范 围 常规的欠压脱扣装置 当电压降低 到一定程度 时就 也越来越大 , 恢复时间较长 。 瞬间 自动脱扣 跳闸 , 这样 就很难 区分电压 闪变 和母线 为防止恢复供 电时多台大功率 电动机 同时启动 , 真正失压 , 电压 闪变则成 为 了欠 电压保护动作 的主要 引起线路瞬时过载 、 冲击 电 网和防止某些 电动机 自启 原因。引起矿井供 电系统低 电压 闪变的主要原 因有 : 动引起机械伤人事故 , 煤矿安全规 程》 2 0 ) 四百 ( ) 《 (09 第 I 冲击负荷 ;2 大型电动机直接启动 ;3 供 电系统 () () 五十五条规定 : 井下高压电动机 、 动力变压器 的高压控 的短路故障 ; 4 雷 电。前 两种原 因 主要是人 为 的原 () 制设备 , 应具 有短 路、 负荷 、 地 和欠压 释放 保护 。 过 接 因, 只要供电设 计合理 或开启 大型 电动机 时采取降压 目前井下高压防爆开关装设 的欠 电压释放装置多为瞬 启动 , 一般不 会引起失 电压保 护装置 的动作。后 面两 时性速断的失压脱 扣器 , 很容易造成 误动作 。 种原因 由于故 障电流 的幅值较 大 , 电 网的冲击 也较 对 大 , 造成井下高压 防爆开关 欠 电压 保护装置 动作的 是

浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势

浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势

浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势摘要:“十五”时期,我国城乡电网改造及建设取得了长足的发展,电力作为国民经济的基础产业,为国民经济建设的迅猛发展和社会进步起到了积极地促进作用。

当前,乃至“十一五”期间我国电网建设与发展仍是一个旺盛时期,对于电网建设中所需的高压开关设备需求不仅量大,同时对于可靠性、稳定性、科技含量、产品质量和服务水平等必将会提出新的要求。

借鉴传统的对高压开关设备习惯选型,认真组织、精心设计、科学配置,力求实用化的思考,是确保电网安全经济运行的重要举措。

关键词:高压开关;短路开断电流;断路器;智能化一、我国高压开关设备的现状在我国输配电系统中,60 年代使用多油断路器、空气断路器,技术较落后,1968 年华光电子管厂研制出第一只运用于商品化的真空开关管,但由于各种原因与国外的产品质量相差甚远。

真空开关广泛应用于40kV以下电压等级的电网内,分为真空断路器和真空接触器两种。

目前我国110kV 双断口真空断路器已研制成功,它是由单断口50kV 真空断路器串接而成。

真空接触器则主要用于中、低压配电系统中。

煤炭行业输配电系统大多采用110kV、35kV、10kV 电压等级,因此,在高压开关设备中大量使用真空断路器和真空接触器。

二、关注短路开断电流和次数高压电器设备是电力电网中的重要设备,一旦发生事故,将会引起局部或较大地区的停电,造成巨大的经济损失和社会影响,因此这些设备运行一段时间后或运行中必须进行必要的检查和维护。

迄今为止,电力部门一直采用传统的维护方式:即定期维护技术,经过规定的一段时间(如5年),对设备进行规定项目维护,这些项目是设备检查、更换零部件、解体检查等。

定期维护技术对减少和防止设备的故障发生起到了良好的作用,但是这种定期维护方式存在不少缺陷,例如在设备解体检查时,需要对断路器及电器设备的一部分进行解体,不但作业时需要停电,而且视其项目还需要可观的人工和零部件更换费用;另外停电后设备状态(如温度、作用电压等)和设备运行中的状态不一致,会影响一些数据判定。

高压开关设备技术改进的优越性分析

高压开关设备技术改进的优越性分析

高压开关设备技术改进的优越性分析摘要:高压开关是输配电系统的主要构成部件,其运行安全性极大地影响电网的稳定。

虽然我国断路器的水平不断提高,然而,为了更好地促进将来的电力网络发展,相关技术也在不断地进行修改和创新。

关键词:高压开关设备;技术改进;优越性分析引言随着电力系统配电网的快速发展,稳定、可靠的电能供应成为配电网供电的不断追求,10kV高压开关柜以其运行可靠、操作方便等特点,在配电网中被广泛使用。

然而,由于操作不当或厂家制造工艺存在缺陷等问题易导致10kV开关柜发生内部短路电弧故障,引发爆炸事故[2]。

1电气高压开关设备在电力系统中,泛指额定电压3.6kV及以上开关设备统称为高压开关设备,其在系统运行过程中起着通断、控制和保护系统的作用。

高压开关设备不仅可在电网运行过程中按实际需要对部分线路及设备进行投入或退出控制,同时,还可在线路及设备发生故障时将该故障区段迅速从电网中切除,以确保其他无故障区段能够正常运行。

在整个电网中,高压开关设备占据着举足轻重的地位,作为最重要的输配电设备,其运行的安全性和可靠性直接影响着整个电力系统的运行。

以3.6~40.5kV高压开关设备为例,高压断路器作为心脏元件,虽然种类繁多,但目前主要采用SF6或真空作为主要灭弧绝缘介质。

SF6是一种较常用的绝缘介质,由于其电弧溶解性强、介质电阻大、物理形态稳定等优点,得到了广泛的应用。

而真空灭弧常用于空气和复合绝缘断路器。

高压开关的维护通常是在规定的时间内按照规定的计划进行,包括设备检查、备件更换等。

虽然定期维护可以减少事故发生,但这种维护方法也有可能存在问题。

比如,在维修过程中需要停电;维修前后的工作状态可能会发生变化,导致停电数据无法定义和分析。

2传统高压隔离开关故障缺陷分析高压隔离开关是电网是广泛应用的开关设备之一。

高压隔离开关的主要应用在出现负荷电流或者短路电流时的开合。

高压隔离开关也是在开关电器分类中工艺最为复杂、性能最为完善的设备之一,在电网系统中应用广泛,具有重要的意义。

高压隔离开关质量问题完善改进措施

高压隔离开关质量问题完善改进措施

高压隔离开关质量问题完善改进措施在全国电力系统高压开关工作会议上,电力用户对运行于全国35~500kV各电网中高压隔离开关的质量状况进行了批评,指出普遍存在的隔离开关的四大问题:一是触头过热;二是瓷瓶断裂;三是运动卡滞;四是分合闸不到位。

这些问题的存在,已严重影响了电力网的安全运行。

会上要求电力系统各省局与隔离开关制造厂家联合对运行中隔离开关的质量情况进行调查分析,提出改造现生产的隔离开关和研制新型隔离开关的方案和措施。

按照全国电力系统高压开关工作会议的要求,针对高压隔离开关的质量问题,平高电气公司对此予以高度重视,并立即着手研究解决。

平高电气公司是国内大型高压开关制造企业,在隔离开关的生产及使用上占有很大比例,所提出隔离开关运行中的几大问题也不同程度的存在。

自2000年全国高压开关工作会议对隔离开关质量问题的批评和近期部分省局对平高隔离开关质量问题的反馈意见,平高电气对此非常重视,已派出主管隔离开关的设计人员参加电科院的各省局组织的隔离开关改造完善化小组的工作,与用户联合解决现运行隔离开关的质量问题。

公司已多次召开隔离开关质量问题分析会、隔离开关产品研发研讨会、现场生产技术专题会,并发动广大工程技术人员、设计和工艺专家、质量工程师,以治标、治本结合的方式,解决隔离开关的质量问题。

1.对现生产的各型隔离开关的完善和改进公司已决定,对其生产的GW16、GW17、GW7、GW4型隔离开关进行设计完善化改进和质量整顿,限期在2002年底完成。

主要措施是:1)GW1617—252、363、550型隔开关的主要改进方案。

从设计入手,改进现有隔离开关的设计结构不足之处,解决开关在运行中可能出现的合闸位置导电管伸不直或分合闸不到位的问题。

针对产品因部分零部件锈蚀而可能造成的运动卡滞或分合闸不到位,采取如下完善措施:a)外露的传动轴材料全部改为不锈钢,其他外露的电镀锌件或改变材质或改变表面处理方法。

B)黄铜轴套更换为钢基表面烧结青铜加改型聚四氟乙烯复合轴套,外表面及端部镀锡以防止锈蚀。

高压负荷开关的设计优化与性能改进

高压负荷开关的设计优化与性能改进

高压负荷开关的设计优化与性能改进引言高压负荷开关是电能传输和配电系统中重要的组成部分,其设计优化与性能改进对于提高电能传输的稳定性和安全性具有重要意义。

本文将探讨高压负荷开关设计的优化方案以及相应的性能改进措施。

一、高压负荷开关设计优化方案1. 功能设计优化高压负荷开关的主要功能是在负荷过载或短路故障发生时,能够迅速切断故障电路,保护电力设备和系统的安全运行。

因此,在设计优化中,应注重以下几个方面:a) 安全性:通过采用高可靠性的材料和设计抗高压能力强的外壳,提高开关的耐久性和抗灰尘、抗湿度等特性,确保开关在各种恶劣环境下正常运行。

b) 灵敏度:优化电流传感器和控制电路的设计,使得开关能够快速准确地判断负荷故障,实现快速切断电路,以保护电力设备。

c) 可靠性:通过引入故障判断电路和自动重启功能,实现开关自行检测故障并自动切换工作状态,提高开关的可靠性,减少停电时间。

2. 结构设计优化高压负荷开关的结构设计是为了提供可靠的电气连接和切断。

在设计优化中,应考虑以下因素:a) 导电材料:选择具有良好导电性和机械强度的材料,以确保可靠的电气连接和切断。

b) 接触器设计:设计合理的接触器结构,使得接触面积大、压力均匀,减小接触电阻,提高开关的导电能力和运行稳定性。

c) 温度控制:增加散热器和通风孔设计,以保持开关电路的正常工作温度,避免过热造成的故障。

二、高压负荷开关性能改进措施1. 开关速度改进开关速度是衡量高压负荷开关性能的重要指标之一。

开关速度的改进可以通过以下方式实现:a) 电磁驱动系统优化:优化电磁驱动系统的设计和控制策略,提高开关的切换速度和灵敏度。

b) 机械结构改进:改进开关的机械结构,减小摩擦阻力和惯性,提高开关的响应速度。

c) 控制逻辑优化:通过改进开关的控制逻辑,在保证安全性的前提下,尽量减少切断的时间。

2. 寿命增加高压负荷开关的寿命对于电力系统的稳定运行至关重要。

寿命的增加可以通过以下措施实现:a) 材料改进:选择耐磨损、耐腐蚀、耐高温的材料,以延长开关的使用寿命。

防爆开关坏了整改措施

防爆开关坏了整改措施

防爆开关坏了整改措施防爆开关是一种特殊的开关,用于在易燃易爆环境中切断电源,防止火花引发爆炸。

然而,由于种种原因,防爆开关有可能会损坏。

当发现防爆开关坏了时,应该立即采取以下整改措施:1. 停止使用:发现防爆开关坏了后,应立即停止使用该开关,并切断电源。

这样可以避免可能的火花引发爆炸风险,确保人员和设备的安全。

2. 安全疏散:如果防爆开关坏在易燃易爆环境中,应立即进行安全疏散,确保所有人员迅速离开现场,防止潜在的事故发生。

3. 查找原因:整改的第一步是找出防爆开关损坏的原因。

可能的原因包括过载、短路、设备老化等。

通过调查和检查,确定导致开关损坏的原因,可以针对性地采取相应的整改措施。

4. 更换开关:防爆开关一旦损坏,是不能修复的,必须更换。

更换防爆开关时,应选择符合规范要求、质量可靠的产品,并注意与其他设备的兼容性。

更换开关时,应确保工作面积无易燃易爆物质存在,并由专业人员进行操作,确保更换过程安全可靠。

5. 维修检查:更换完开关后,为了确保再次使用安全可靠,应对防爆开关周围的线路和设备进行维修检查。

检查是否有其他设备损坏,是否有线路老化、腐蚀等问题。

对于损坏的设备和线路,应及时修复或更换,确保整个系统的稳定运行。

6. 健全预防措施:防爆开关坏了一次,就应该引起重视,及时健全预防措施,避免类似问题再次发生。

可以加强对防爆开关和相关设备的监测,定期进行检修,及时更新设备。

培训工作人员更加重视操作规程,防止不当操作导致设备损坏。

防爆开关在易燃易爆环境中起到了至关重要的作用,一旦发现开关坏了,必须立即停止使用并采取相应的整改措施。

通过找出损坏原因、更换开关、维修检查和加强预防措施,可以确保防爆开关及整个系统的安全运行,保护人员和设备的安全。

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淮北矿业集团公司合理化建议、技术改进项目申报表项目名称高压防爆开关控制器的改进项目建议人杨杰申报单位朔里矿业有限责任公司申报时间2013年5月20日编号淮北矿业集团公司合理化建议办公室制申报说明一、本申报表为集团公司统一格式。

本表申报项目,只限于个人或班组、科区(车间)集体提出的单项合理化建议、技术改进项目。

二、申报项目实行基层和集团公司二级评审制,基层评审项目必须符合下列规定:1、符合集团公司文件中规定视为合理化建议和技术改进项目。

2、评审项目要坚持“三性”统一的原则。

3、年创造经济价值计算,是指已实施该项目年节约或创造的净增价值,不得以推算到本单位或全集团公司今后实施该项目的计算效益,作为该项目创造的经济价值。

三、基层向集团公司申报评审项目,除符合第二条规定外,还必须符合以下规定:1、一个项目年创造纯经济价值在10万元以上。

2、本单位对申报项目要有具体的评审、处理或推荐意见。

四、申报项目类型指:创造发明、技术改进、新技术推广。

五、申报项目所属范围指:生产技术、机电运输、一通三防、地测防治水、安全管理、环境保护、煤质选煤、经营管理、精神文明。

六、项目来源:上级指令性计划项目和科研项目不列入本表范围。

七、项目建议人,是指完成项目起主要作用的人员,一般不得超过三人。

1 合理化建议或技术改进项目名称高压防爆开关控制器的改进2 项目来源自筹项目3 申报项目类型技术改进4 项目所属范围安全管理5 建议人姓名工作单位职务职称提出人杨杰朔里矿业机电科主任高级技师完善人黄儒林朔里矿业企管科干部高级工程师协助人王继洲朔里矿业安监处科长工程师6 实施单位(人)全矿3800 实施时间2011年初7 建议或改进项目应用范围、对象:煤矿井下高压防爆开关控制器的改进,能够使所属系统安全保护更加安全可靠,防止误动作及显示混乱现象的出现,减少维修工作量及相应投入。

与此同时,可实现与集中控制、远控,以及地面监控的对接。

8 建议或改进项目存在问题与现状:井下高压防爆开关内所使用的控制器是开关内部的一个核心装置、工作的指挥机构,也是相对较薄弱的一个装置,特别是在电网波动比较大的环境下,容易出现故障,影响整个井下供电系统的安全。

该开关核心部件为控制器,是以运算放大器构成的比较控制电路,虽然具有短路保护、过载保护、漏电保护、分合闸指示等功能。

但由于是由分离的阻容器件和集成运放构成的电路,故障率较高,特别井下电源电压谐波大,运放更容易被击穿,就会严重影响安全保护。

9 建议或改进项目创新或改进的主要特点:①改进控制器的电源部分;②将控制器内的输入、输出信号隔离;③统一了接口标准。

总之,改进后取得了较好的安全保护效果,具有一定的减少维护量与投入的效果。

同时,扩充了集控、远控和监控功能,为以后的维护提供了快捷、方便的平台。

注:本表1-12项、14项由建议人填写10建议或改进项目实施方案、方法、措施说明:(应附必要图纸、模型、技术及经济论证材料)详见附件——《井下高压防爆开关控制器的改进》。

11 建议或改进项目实施费用计算:单台改造费用1000元左右,70台开关改造费用约7万元左右。

12 建议或改进项目年节约或创造纯经济价值计算:1)经济效益显著。

扣除改造成本,一年可节省维护及其材料费用14万元左右。

2)安全效益非常显著。

改造后扩充、完善了原有的保护功能,使得其安全保护效果更加显著。

与此同时,拓展了集控、远控和监控的功能与接口。

13 财务部门对年节约或创造经济价值审核意见:负责人签章审定日期14 建议人对项目实施后(或暂未实施)的意见:井下高压防爆开关内部控制器的改造,完备了其安全保护功能,拓展了其集中、远控和监控的功能接口,为以后的联网、监控提供了一个有效的平台和基础。

其性能的优化、改进,安全保护效果更好,建议全面推广应用。

建议人杨杰15 矿(厂、处、公司、院、校)合理化建议评审委员会,对该项目技术、经济、实用性的评价(论证)及采纳、实施等具体处理意见:该项目经评审委员会初评,一致认为:该改进成果在生产实践中应用,具有较好的实用价值,体现了较好的安全与经济效益。

推广应用至今,一直效果较好。

对此,同意上报集团公司进行参评。

负责人签章审定日期16 集团公司合理化建议专业评审组初评意见:评定负责人审定日期17 集团公司合理化建议评审委员会终评意见:18 集团公司合理化建议评审委员会评定等级和奖金额的决定:集团公司总评委主任签章审定日期附件:高压防爆开关控制器的改进一、高压防爆开关存在的问题煤矿井下高压防爆开关内所使用的控制器是开关内部的一个核心装置,是开关柜工作的指挥机构,但同时也是开关柜内相对薄弱的一个装置,特别是在井下供电电网波动比较大的工作环境下,容易出现故障而影响整个井下供电系统的安全。

高压防爆开关中使用的控制器,多为6kV电压等级,控制开关动作的核心部件是内部的控制器,主要是以运算放大器构成的比较控制电路,其功能已经具有短路保护、过载保护、漏电保护、分合闸指示等。

但由于主要是由分离的阻容器件和集成运放构成的电路,所以故障率较高,特别井下电源电压谐波大,运放容易被击穿。

上世纪90年代,以单片机为核心的控制器开始使用,当时的产品为智能综合保护器。

它以8位的单片机为核心器件,功能除覆盖老式控制器的所有功能外,增加了数码显示当前电压和电流值,并具有高、低压限值保护,漏电保护增加了功率方向型选漏保护,增加了对电缆的绝缘监视,增加了实验按钮,而且能够用代码显示并且可记忆最近一次开关跳闸的原因。

推出以后,迅速得到大量地应用,其功能的扩展为现场带来了一些方便,一度成为高压防爆开关的技术创新点,但是通过长期的使用观察,也存在很多弊端。

近年来又外延了功能,比如显示采用了液晶显示,显示的内容除了电压值、电流值以外,还有日历、时钟等。

数据整定采用按键翻屏的方式,增加电度表的功能,增加通讯接口。

二、高压防爆开关控制器的改进1、传统控制器问题表现特征作为开关动作的主要控制机构—控制器,从井下电气系统安全运行的角度来讲重点应该有稳定性、快速性和准确性三个指标。

所谓稳定性是指控制器本身长期无故障,工作过程抗干扰能力强,不出现误动作;所谓快速性主要指实施保护的跳闸动作快速,一旦电路出现故障,能够迅速做出反应,切断故障电路,而且尽可能的逼近故障点,缩小停电范围;所谓准确性是指运行参数准确,包括计量、保护的动作值、延时时间等。

而其它方面的功能如故障记忆,电气参数的测量等也带来一些方便,但不是控制器的主要功能。

三个指标方面存在的问题,电路结构和电路工作原理所决定的。

控制器电路的基本结构,其电源部分见图1,信号通道部分见图2,单片机系统组成见图3。

传统控制器表现出来的问题有:①内部电源设计并不能有效地遏制和消除高压系统中谐波的影响,控制器的电源电路、模拟信号处理电路以及执行电路中的电子器件在实际运行中都可能出现被击穿烧毁的故障,导致控制器不能正常工作。

②电源系统中的谐波还影响单片机的工作,控制器一般选择为51系列的单片机,本身抗干扰能力较差,受电源中谐波的影响有时候会出现误动作。

所以有时在地面工作正常的控制器,但在井下却出现异常。

最典型的表现是显示出现混乱,现场人员经常认为是显示器出现故障,其实是控制器内部的工作逻辑已混乱。

③因为控制器要处理多路信号,实时进行数据监控,而单片机本身的工作机制又决定在一个时间段只能处理一路信号,所以导致出现故障以后的快速保护有一定的难度(如短路保护、最小延时的漏电保护等都应该具有速断保护的性质,但是在开关整体结构上满足0.01s的时间要求难以实现)。

④各厂家产品接口不同,给现场的技术维修带来困难。

不同厂家的开关配备不同型号的控制器,有时候即使同一厂家的开关不同时间供应,控制器的型号也不同,所以现场需要准备多种控制器配件,一旦出现故障,还必须打开开关确认是什么型号的控制器,费时费力,给现场的技术维修带来许多困难。

⑤留下了通信接口,但是没有标准的通信协议,不能汇集到井下的通信网。

2、改进方法为了克服上述缺陷,将控制器做了如下几个环节的改进:1)电源的改进电源改进的出发点主要是适应井下供电系统的特点,最大限度的允许井下电网电压的波动,有效地隔离或者消除电网中谐波对电子电路的影响。

经过反复在井下实验,图4所示的开关电源比较适合控制器工作的需求,故障率明显降低。

改进以后的电源工作原理:100V交流电源经过滤波器、整流桥和滤波电容首先变换成直流高压进入高频变压器U6的初级绕组,U6的一路输出次级绕组经D9和U5输出+12V的电压,U6的另一路输出次级绕组经D10和U4输出-12V的电压;精密光耦反馈电路由U2和U3组成,输出电压经R5和R4取样后,与U3的内部基准电压进行比较,产生误差电压,再通过U2去改变单片开关电源模块U1的输出占空比;为了抑制高频变压器U6漏感产生的尖峰电压,利用R1、C4和D6组成了钳位保护电路,可将U1的漏极电压限定在安全范围内;另外+5V电压直接取自反馈电压。

2)将输入、输出信号隔离采取将电信号转换为光信号,再将光信号转换为电信号的方式,可以有效地实施输入、输出信号的隔离,其电路结构如图5所示。

3)统一的接口标准建立统一的接口标准是指统一控制器和高压防爆开关的连接端口,最大的好处是方便现场的技术维修。

控制器一旦出现故障,可以由不同型号与厂家的控制器互相替代,在最短时间内恢复工作。

该工作可由高压防爆开关生产厂家参与完成。

标准的内容应该包括:①接口电路的硬件结构。

②接口电路中各信号通道的位置。

③工作电源、所有检测信号、控制信号的性质和量的标准。

④建立统一的通讯协议。

统一实施RS-485通讯,可形成井下的工作站,再通过光纤进行到井口地面的通讯,实现全部的数据采集和集中控制,以及远程监控和操作,并可将所有开关连网通讯。

三、改进后的效果我们在总结和分析各类控制器的电路结构和工作原理的基础上,对此高压防爆开关控制器提出进行改进意见和方案,经反复试验和通过相当长的一段时间实际运行,证实运行效果较好。

它不但具有显著的安全保护性能,而且也具有一定的节省维护工作量和材料投入的费用。

1)安全效益。

自投入运行,一年多来,安全保护作用起到了显著的效果,从未因此高压保护开关出现问题引发安全类事故,也未曾出现显示异常混乱等问题。

2)经济效益。

全矿井下20多个采区变电所,拥有高压防爆开关70多台,一年一台开关按维护费用3000元计算,则70台就需要21万元以上。

因此,节省的维护投入也是比较显著的。

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