煤矿井下6 k V电网防爆开关设计
摘 要
煤矿井下 6 k V 电网防爆开关是矿井供电系统的关键设备，
它负责向工作面和掘进面的工机械提供电能。长期以来现场所使
用的这种开关载流能力小、保护简单、故障率高，直接影矿井供电
的可靠性、安全性和连续性，因此研究高性能的 6 k V 防爆开关
综合保护系统对提高供电质量、保障人身安全，完善电网保护不
仅具有重要的现实意义而且具有较高的经济价值。
本文深入系统地研究了基于 Intel80Cl96 K B 单片机控制
的 6 k V 爆开关综合保护系统，主要内容如下:
针对大型及特大型矿井供电系统中性点普遍采用消弧线圈
接地方式的现状，回顾了国内外矿用高压防爆开关保护系统的发
展历史，分析了目前国内高压馈电开关保护系统所存在的问题，
提出了“ 基于零序电压基波启动，五次谐波功率方向比较”的选
择性漏电保护原理，设计了相应的五次谐波提取电路和功率方向
鉴别电路。实验结果表明:该保护原理不仅适用于中性点绝缘的供
电系统，而且适用于中性点经消弧线圈接地的供电系统，提高了
选择性漏电的动作可靠性，保证了动作值的稳定性。
通过分析 6 k V 电缆绝缘监视保护的特点， 提出了在高压
电缆监视线与接地线之间附加直流电源并利用 V / F 转换实现监
视保护的新方法，设计了相应的电路。实验证明:该方法可有效地
检测电缆的绝缘状祝，并实现了电缆短路故障时的超前切断功能。
以 8 O C 1 9 6 K B 单片机为中央控制单元，设计了一种新
型智能化高压开关综合保护系统。该系统能自动判断短路、过载、
过压、欠压 漏电等故障，并对高压电缆的绝缘水平进行实时监测，
大屏幕液晶显示器实现了电网参数的轮流显示， 通过拨码盘输入
系统各项整定参数，真正实现了保护系统数字化。
综合保护系统直接对传感器二次交流信号高速采样，利用傅
立叶算法获取所需电压、电流等参数， 然后对需控量进行监视、
分析、统计和判断，从而使可信度、可靠性得到保障。
本文分析了工业生产环境存在的千扰源及所产生干扰信号的
特征，针对不同特征的干扰信号，制定了相应的硬件、软件防治
措施.该测控系统性能稳定，动作可靠，且易于操作，具有传统保
护系统无法比拟的实用性和可靠性。
关键词: 综合保护 微机控制 高压防爆开关 高压电网
选择性漏电保护
ABSTRACT
The high-voltage flameproof switchgear is a key apparatus for 6kV-
power Supply system in underground mines. The switchgear is used
for supplying Power energy to HV working machinery or next IV
distribution station in coalface. However , there have been many
disadvantages with the HV flameproof switchgear widely used in
underground for long time , such as smaller breaking capacity ,simpler
protection system and higher fault probability , which impairs the
reliability , safety and continuity of underground power distribution
system.It is hence important to develop a kind of new intelligent
protection system with wonderful performances used in flameproof
switchgear which can not only improve the supply quality of
underground HV distribution system but also perfect its protective
properties.Especially can prevent the underground from gas explosion
and guarantee the operating safety for underground worker.
According to the present actual underground power system which
neutral point is grounded through arc suppression, coil in many supper
big shaft, the development history and present situation of synthetic
protection system used in HV flameproof switchgear are reviewed, and
on the basis of an alyzing the problems existed in high voltage
flameproof switchgear, the selective leakage protective method based
on the detecting harmonic direction of zero sequence
currentaswellasthevalueofzerosequencevoltageisproposedinthispaper,
andatthesametime,harmoniesextractingschematicandtransformingcircui
tarealsodesigned.
It has been proved by tests inour resultsthatthisprotectivemethod
issuitablenotonlyforneutralpointinsulatedsystem,but also
forneutralpoint
groundedsystemthrougharcsuppressioncoil.
A protectivemethodbasedonVoltage-Frequency-Converterand
additionalDCmeasuringtheinsulationbetweenmonitorwireandgroundlin
es
ofHVdoublescreencableisdevelopedandrealizedbyanaloganddigital
1 绪论
K e y Wa r d s : s y n t h e t i c p r o t e c t i o n m i c r o c o m p u t
e r c o n t r o l
H V f l a m e p r o o f s w i t c h g e a r H V d i s t r i b u t i
o n n e t w o r k s
s e l e c t i v e l e a k a g e p r o t e c t i o n
1.1 研究高压防爆开关综合保护的意义
随着煤矿现代化程度的不断提高和井下高压供电距离的增加，
对煤矿井下供电系统可靠性、安全性和连续性的要求越来越高;同
时，由于煤矿井下工作环境恶劣，负荷波动大，工况很不稳定，
瓦斯煤尘积聚、滴水冒顶事故等会使电气设备绝缘强度逐渐降低。
同时由于操作人员维护不当或操作错误、输电线路的导线断裂等
原因，经常会出现漏电及单相接地故障。接地故障若不及时排除，
电网各相线会运行在线电压下，长期运行将导致绝缘击穿，甚至
发生三相或两相短路事故。单相接地、相间短路故障发生时产生的
电弧能量会引起瓦斯、煤尘爆炸，直接危及人身安全和矿井生产。
为了避免事故的发生，保障人身安全，有效减小事故范围，研究
高性能的高压防爆开关综合保护系统具有重要的现实意义和重大
的经济价值。
高压开关综合保护是煤矿井下高压供电系统终端线路的主保
护，它起到了保护高压电缆和变压器的作用。对于电缆和变压器
发生短路、过流、漏电和电缆损坏等故障都能起到保护作用，从而
能够保证其控制的整个高压线路的供电安全。因此高压防爆开关
综合保护系统的好坏将直接影响到煤矿井下供电的安全性和可靠
性。
1.2 高压开关综合保护系统的基本要求
根据矿井供电系统在矿井生产中的核心作用，参考 煤《矿安全
规程》，安装于高压防爆馈电开关中的综合保护系统应满足以下
四项基本要求：
(1) 选择性 保护的动作应具有选择性。即它是有选择地切除电
网中发生故障的支路，而保证非故障支路供电的连续性，
尽量缩小中断供电的范围。
(2) 可靠性 保护系统能准确判断故障，可靠执行命令;但当其
它支路发生故障时，本支路保护不应发出跳闸命令，即不
产生误动的现象。
(3) 快速性 本支路发生故障后，保护系统应快速动作，防止故
障范围扩大，降低电气设备的损坏程度。
(4) 灵敏度 保护系统应具有较强反应故障的能力。即不论在保
摘要：
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摘要煤矿井下6kV电网防爆开关是矿井供电系统的关键设备，它负责向工作面和掘进面的工机械提供电能。长期以来现场所使用的这种开关载流能力小、保护简单、故障率高，直接影矿井供电的可靠性、安全性和连续性，因此研究高性能的6kV防爆开关综合保护系统对提高供电质量、保障人身安全，完善电网保护不仅具有重要的现实意义而且具有较高的经济价值。本文深入系统地研究了基于Intel80Cl96KB单片机控制的6kV爆开关综合保护系统，主要内容如下:针对大型及特大型矿井供电系统中性点普遍采用消弧线圈接地方式的现状，回顾了国内外矿用高压防爆开关保护系统的发展历史，分析了目前国内高压馈电开关保护系统所存在的问题，提出了“基...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：20光币
属性：68 页
大小：1.88MB
格式：DOC
时间：2023-08-16
