牛少廷

摘 要：井下高压防爆开关控制器属于开关柜的主要指挥机构，也是开关内部的核心装置，但其运行较为薄弱，在电网波动较大的情况下极易出现故障问题，严重影响了井下供电系统的安全运行。本文分析总结了各种控制器的工作原理及电路构造，在改进设计控制器的基础上，进行了试运行，获得了满意效果。

关键词：井下;高压防爆开关;保护装置

1 控制器发展历程

以往开关中使用的控制器主要采用比较控制器，其主要由运算放大器构成，具备分闸指示、漏电保护以及过载保护等功能，极易出现故障问题，尤其在电压谐波较大的电源下，甚至可能会出现击穿问题。之后开始出现核心为单片机的控制器，其属于智能综合保护器，可以进行高低压的限值保护，并在增加实验按钮的基础上，绝缘监视电缆，将最近一次开关跳闸的原因以代码的方式记录。此产品在较长时间内得到广泛使用，属于防爆开关的创新技术，但其使用期间也存在较多弊端。之后控制器开始外延自身功能，除了可以显示电压与电流数值外，还可以显示时钟以及日历等信息。在整定数据时采用按键翻屏模式，增加了通讯接口与电度表功能，且利用DSP、ARM等器件实现了保护与控制的效果。

2 传统控制器存在的问题

控制器属于开关动作的主要控制结构，应具备稳定性、准确性以及快速性等特征，这样才可以保证井下电气系统的安全运行。其中稳定性主要指的是控制器不出现误动作，长期运行安全，无故障问题，具备较强的抗干扰能力。快速性指的是电路出现故障可以迅速反应，通过跳闸动作切断故障电路，准确找到故障点。准确性主要针对延时时间、保护动作值以及计量等方面，虽然其并非属于控制器的主要功能，但可以便于测量电气参数，并进行准确的故障记忆。

3 井下高压防爆开关保护技术

3.1 短路保护技术

当前高压防爆开关过流保护与短路保护问题已经得到解决，但实际运行期间依然存在部分难题。一是井下输电线路距离较小，一般为几十米至几百米;二是线路下级末端的电流值高于上级保护整定值，增大了跳闸故障的发生频率，很容易导致供电不稳问题，直接影响了煤矿开采工作的顺利进行。保护装置灵敏度低会直接导致越级跳闸故障的发生，不能满足规范操作要求，此时应采用通信闭锁短路保护技术完成短路保护工作。当下级开关发生短路问题时，此装置需要迅速向上级发出短路保护闭锁信号，为整个线路传递短路故障信息，及时开启闭锁保护。当下级开关或保护装置无法解决短路故障问题时，应严格限制上级闭锁功能的持续时间，当时间超出此范围后，短路保护会重新恢复原有状态，不受闭锁信号是否解除的影响。

3.2 漏电保护技术

当前多数煤矿井下根据国家相关制度采用漏电保护技术，一般分为两种类型，一是零序电流漏电保护，二是零序功率漏电保护，且其均针对不接地电网，具备一定的针对性。煤矿供电距离的增加会增大电容电流，此时便需要调整原有煤矿的供电方式，采用中性点消弧线圈接地方式，充分保证漏电保护的适应性与准确性。当发现不接地电网出现漏电问题后，工作人员应做好故障线路的检测工作，依据零序电流调整高压防爆漏电保护装置，采用节点导纳方法解决拒动与误动问题，在以节点电压为待求量的基础上，完成电路的漏电保护工作。期间，工作人员应通过检测导纳方向与大小的方式判断故障电路，期間可以忽略防爆开关的电缆长度，结合互感器误差、电网电缆总长以及测量误差等因素完成电容的估算工作。

4 井下高压防爆开关保护装置的改进

4.1 电源改进设计

为了更好的保证井下供电系统的稳定运行，工作人员应在允许井下电网电压波动的基础上，完成电源的改进工作，以充分消除电网谐波对电子电路的影响，结合控制器工作要求改进开关电源。完成改进后，100V交流电经过整流桥、滤波电容以及滤波器等，变为直流高压进入高频变压器中，取样输出电压与内部基准电压进行比较，产生误差电压，在通过改变单片开关电源模块得出输出占空比。期间可以采用钳位保护电路抑制高频变压器漏感产生的尖峰电压，保证漏极电压限定在安全范围。

4.2 输入、输出信号隔离

采集电信号将其转变为光信号，之后在将光信号转变为电信号，完成输入与输出信号的隔离。

4.3 建立统一接口标准

工作人员应在统一控制器与高压防爆开关连接端口的基础上建立统一接口标准，以便现场维修。当控制器出现故障问题后，不同厂家与型号控制器可以相互替代，缩短恢复工作时间。期间接口电路硬件结构、接口电路信号通道位置、工作电源型号性质与数量标准以及统一通讯协议等均属于标准内容，工作人员可以通过建立井下供电系统远程通信网络实时监测供电系统的运行模式，在准确判断故障位置后进行远程操作，保证供电的快速恢复。当前控制器没有统一的通讯协议，无法实现数据的集中控制，因此应实施RS-485通讯信号，通过光纤完成井下到地面的通讯工作，建设井下工作站，以顺利进行远程操作与监控，保证所有开关联网通讯的顺利进行。

5 结束语

对于当前煤矿井下漏电保护不精准以及越级跳闸问题，煤矿企业相关工作人员应合理采用漏电保护与短路保护技术，在提高适用范围的基础上，跳出漏电保护的制约，保证煤矿井下作业的安全性，切实提高运行效率，为企业赢得更大的经济与社会效益。