矿用隔爆兼本质安全型动力中心的研究应用

矿用隔爆兼本质安全型动力中心的研究应用胡飞跃1，田培成2〔1．徐州机电工程高等职业学校，江苏徐州221011；2．电光防爆电气（宿州）有限公司，安徽宿州234100〕MineralProductflame-proofConcurrentlyEssenceSecurityPowerCenterinMinePitResearchApplicationHuFeiyue1，TianPeicheng2(1.XuzhouElectromechanicalEngineeringHigherVocationalSchool,XuzhouJiangsu221011;2.Electriclightexplosion-proofelectricity(Suzhou)limitedcompany,AnhuiSuzhou234100)摘要：介绍了矿用隔爆兼本质安全型动力中心的结构、特点、保护性能，具有很好的应用发展前景和可观的经济效益，是适时满足煤矿井下生产要求的一种理想配电设备。关键词：矿用隔爆兼本质安全型；动力中心；组合开关；高压真空开关；微机综合保护器Abstract:Introducedthemineralproductflame-proofconcurrentlyessencesecuritypowercenterstructure,thecharacteristic,theprotectionperformance,havetheverygoodapplicationprospectsfordevelopmentandtheconsiderableeconomicefficiency,isattherightmomentsatisfiesthecoalminemineshaftproductionrequestoneidealswitchingequipment．Keywords:Mineralproductflame-proofconcurrentlyessencesecurity;Powercenter;Combinedswitch;Highvacuumswitch;Microcomputercomprehensiveprotecto0前言随着生产技术的不断更新，井下矿业采煤作业方式也在不断向现代化、大型机械化迈进，过去效率低下的井下开采技术在最近几年发生革命性的变化。各种先进的机电设备在井下得到广泛应用，不同的作业工序采用各种不同的采、掘设备。不同的施工设备需要不同功率的防爆变电设施。矿用隔爆兼本质安全型动力中心(简称动力中心)，该产品是适时满足煤矿井下生产要求的一种理想配电设备动力中心采用多电压单独或同时输出；单电压输入绕组、单电压或多电压绕组组合设计的输入功能，集不同输出功率（电压、电流）于一身的设计理念,满足不同机电设备作业要求，节约煤矿井下有限的作业空间。动力中心有接入不同电压的功能，使其在不同电压输出的环境中都能得到广泛应用。1参数、结构1.1主要参数(1)参数：（2）容量：800~4000kVA；(3)变压器的联接组别为：Yyn0y0（d11）,Dyn11y11（d0）或其它，(4)轨距为:600或900毫米；(5)输入电压：它可以在不同输入电压（指3.3kV、6kV、10kV的电压）条件下使用;(6)输出电压：单电压或同时输出两个电压或输出三个电压（输出的多种电压有3450V、1200V、693V、400V及230V）等；(7)输出路数：6~14；(8)本安参数：插件输入电压AC36V，输出本安参数U0：AC20V/DC13V，I0：136mA/20mA。1.2结构：由动力中心用组合开关、动力中心用干式变压器和动力中心用高压真空开关三部分共同组成；1.2.1组合开关KJZ系列组合开关适用于有甲烷及煤尘爆炸危险的煤矿井下。在交流50Hz，电压为3300V、1140V供电线路中，可对乳化液泵、喷雾泵、转载机、破碎机启动、停止及双速切换、主、从顺序控制，并能对电动机及供电线路进行保护。可带三相交流感应电动机或交流双绕组双速电动机，并对其起动、停止、反转及双速切换进行控制，且能对电动机及线路进行保护1.2.2动力中心用干式变压器(1)组成:分为防爆壳体和变压器芯体两大块，动力中心依据标准为GB8286-2005和安标国家中心的意见稿。防爆壳体包括有底盘支架，支架的下端面装有轨轮，上端面安装有固定的隔爆腔体，隔爆腔按有关技术领域的工艺制作，要求焊制既防爆又散热的金属壳体，隔爆腔体的外壁采用波纹板，隔爆腔体的上部有高压分接线盒、低压转换接线盒，隔爆腔体内放置变压器器身(2)铁心:采用斜接缝、叠加、错位、台阶式连接，常规铁芯柱叠积断面图形为圆形，而本动力中心的铁芯柱叠积断面采用“跑道”形即两半圆和一个长方形组成（本动力中心铁芯柱叠积断面不局限这一形状），而且铁芯中增加撑条设计气道以备更好散热。其目的是降低动力中心的高度,满足于煤矿井下的使(3)绕组:器身的绕组分高压绕组、多个低压绕组，绕组方式多种多样,每部分的引线都与常规也有所不同，有利于系列产品设计方案的调整。1.2.3动力中心用永磁机构高压真空开关KJG系列矿用隔爆兼本质安全型动力中心用永磁机构高压真空开关适用于含有爆炸性气体(甲烷)和煤尘的矿井中。在交流50Hz、额定电压为10（6）kV，额定电流50A、75A、100A、150A、200A、315A、400A、500A、630A的中性点不接地的三相电网中，安装在动力中心的的高压侧，能对动力中心的各种故障进行监测并切断电源。2主要技术特点(1)动力中心用组合开关采用WZBQ-8G微机监控保护装置，装置以16位单片机为核心，工业级外围芯片，精密小型互感器，小型专用继电器，以及科学的算法，保护可靠灵敏，测量精度高。标准化、模块化硬件设计，科学的软件编程，高精度的A/D转换，多种抗干扰措施，使装置具备多功能，高性能，高抗干扰能力。微机监控保护装置所有电子元件均采用进口元件，配标准RS485/232通讯接口，同时支持国家标准ModBUS通讯协议；达到“遥控”、“遥测”、“遥信”、“遥调”、“遥视”等五遥功能。重要操作设有授权密码，既方便了用户操作，又有效防止误操作的发生。装置具备在线查询，修改，事件记录，自检等功能(2)动力中心用多电压干式变压器由于设计使用了多电压单独或同时输出；单电压输入及绕组单电压或多电压组合设计的输入功能，集不同输出功率（电压电流）于一身满足不同机电设备作业要求，节约井下有限的作业空空间。动力中心有接入不同电压的功能，使其在不同电压输入的环境中都能得到广泛应用。(3)动力中心用永磁机构高压真空开关采用技术先进的智能化单片机控制器和人机屏（液晶显示器及操作键盘）系统：采样精度高、抗干扰能力强、动作性能灵敏可靠、质量稳定、参数设置灵活方便，运行及故障画面直观简明。(4)同原移动变电站使用方式相比，实现了单电压输入与多电压组合设计的输入功能，集不同输出功率（电压电流）于一身满足不同机电设备作业要求，大大的减小了体积，节约井下有限的作业空间。动力中心有接入不同电压的功能，多电压干式变压器由于设计使用了多电压单独或同时输出；使其在不同电压输入的环境中都能得到广泛应用。组合开关的模块化设计，方便有问题时产品的快速处理，同时也方便了矿井工程技术人员的使用。重要操作设有授权密码，既方便了用户操作，又有效防止误操作的发生。装置具备在线查询、修改、事件记录及自检等功能。(5)动力中心用采用支路独立单元保护装置实现微机保护，采用多组合控制单元对每条支路通过RS485接口进行通讯，实现每条支路的逻辑控制，实现每条支路可以自由组合，可对单机单连、多机多连、单机双连、双机双速进行随用户需求进行灵活设定；采用全中文的人机交流界面，实时显示，便于矿井机电工程人员进行高效使用及维护，特别是丰富了报警系统，提高了故障的判断；采用真空技术进行漏电检测保护，承受30000伏高压绝缘，安全可靠，属国内首创，解决漏电回路高压绝缘，达国际先进水平；采用自动换相系统完成电机换相的功能，可靠的替换了以往的隔离换相开关或双接触器电气换相的方式，大大的减小了体积，同时也方便了矿井工程技术人员的使用。3应用前景(1)使用本产品将显现出极大的经济效益：在煤矿建井初期（建设周期一般为3年），由于受当地电压的限制或其他原因，仅有6kV或3kV供电网络，迫于当时的供电环境，矿主若仅选用一种供电电压的变压器，该产品服务周期为20年，一旦矿建完成，而需10kV的电源变压器，前面购置的产品就将面临闲置17年或更久时间，使设备不能合理使用，造成不必要的浪费。煤矿生产过程中，由于煤矿井下的采掘所需供电电压为3.45kV、1.2kV、0.693kV和0.133kV，若分别设置不同的供电电压的变压器，势必造成矿井开拓空间的加大及变压器台数、供电电缆、耗用电量、管理成本的增加。若使用新型的动力中心及多电压干式变压器，据匡算初期投资会增加约20%，而选用此产品后综合回报率为150%，减少矿主的设备投资，提高有限的采煤工作空间，满足同一工作面不同功率（电压和电流）机电设备的供电需求。(2)动力中心在国内外的报道中没有发现对该项目进行如此全面的研究、分析、开发和制造方面的报道，此种研究在外文献检索尚未有报道。所以动力中心具有较好推广应用前景。4结语通过对矿用隔爆兼本质安全型动力中心的研究，从理论到实践进行了全方位的学习、探讨和实践，对矿用隔爆兼本质安全型动力中心理论和制造工艺有了明晰的概念，为该产品尽快走向市场打下了良好的基础。作者简介：胡飞跃（1969-），男，河南永城人，高级工程师，1993毕业于河北煤炭建筑工程学院机电工程系，工学学士，现从事机电教学、产品开发等工作。联系电话：办公室：0516-87815182；手机：[phone]邮箱：[e-mail]徐州机电工程高等职业学校电气工程系江苏省徐州市贾汪区育才路1号邮编221011