试谈矿用隔爆型高压配电装置

矿用隔爆型高压配电装置一、引用标准：国标GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求国标GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型”d”国标GB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”说明：GB3836 EQV（引用或相当于） IEC60079国标GB1984-2003高压交流断路器国标GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求国标GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合国标GB2423.4-1993电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法；国标GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备 第1部分 总则行标JB8739-1998矿用隔爆型高压配电装置国标GB/T14048.1-2000低压开关设备和控制设备 总则行标MT871-2000矿用隔爆型低压交流真空馈电开关行标MT/T661-1997每矿井下用电器设备通用技术条件行标MT/T154.2-1996煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法晋城煤业集团机电技术指导意见（试行）2007年煤矿安全规程（2010版）二、国内外标准对比情况：从我们了解的情况看，目前国内绝大部分井下变电所均采用国产产品，主要厂家有汾西机器厂、北京朗威达、八达电气、无锡军工、电光防爆等，采用进口产品的很少，我们了解主要原因一是价格太高，二是国外公司的保护理念与我们不同，在实现井下供电自动化时有一些困难。 我们对国外公司进入中国的产品进行了了解，主要有法国赛特公司、英国阿兰维斯特-华莱士唐有限公司，他们执行的标准与我们一样，即按IEC60079执行。从安标网上查询自实行煤安主认证以来，国外公司没有在国内销售类似产品的纪录。 目前集团公司新采购的高压配电装置均采用永磁型真空断路器型式，为兼顾整合矿的使用，下面的立标中仍列出弹簧储能式真空断路器型。三、集团公司使用情况：目前集团公司使用的井下高压配电装置主要以八达电气公司的PJG9L-630系列/10（6）为主，保护配的按矿方要求有配上海山源的，也有配八达公司自己的。实际使用中反映八达公司的漏电保护设计较为合理，具有功率方向性的选择，但在数据传输上做的不够完善，上海山源则在三段式电流保护及数据传输上有优势。四、立标：集团公司所采购的产品除应满足国家规定的各种要求并取得相应有效证件外，结合集团公司使用情况，提出如下的具体要求：1 结构安全性能要求1.1 外观配电装置外表面应涂红色油漆；各隔爆腔的盖板都须设“严禁带电开盖”字样的标牌。防爆腔体应符合GB3836规定的要求，并取得防爆征书。隔爆型电气产品外壳的厚度应不低于4mm，焊缝应采用双面焊接。煤与瓦斯突出矿井的隔爆型电气产品外壳的厚度应不低于8mm，且采用双面焊接。对于采用特殊材质，厚度低于4mm 的隔爆型电气产品外壳制造商须提供材质报告及外壳强度计算书。隔爆面的要求(1) 接合面的结构应适合于加在其上的机械紧固装置。(2) 接合面应进行防锈处理。(3) 不允许涂漆或涂敷粉末，涂敷材料和其使用方法被证明对接合面的隔爆性能不会产生不利影响时除外。(4) 防锈油脂可在装配前涂敷在接合面上。如果涂敷防锈油脂，应不老化变硬、不含汽化溶剂，并且不引起接合面锈蚀。应按照油脂制造商的说明书检查其适应性。(5) 接合面可被电镀，此时，金属镀层不应超过0.008mm。1.2 接地除应满足防爆有关要求外，对于内装有电容器的配电装置，当电容器退出运行时，应有接地（放电）装置，并应设置有“断电时间后开盖”的警示牌。1.3 联锁(1) 断路器处于合闸位置时，隔离开关（插销）不能分、合闸。(2) 隔离开关（或隔离插销）处于合闸状态时,箱门不能打开;只有当隔离开关（插销）分闸到位时,箱门才能打开。(3) 箱门打开后,隔离开关（插销）不能合闸。(4) 对弹簧储能合闸机构，在断路器处于合闸位置时，不能再储能合闸操作。1.4 显示及指示(1) 配电装置应有便于观察，表示断路器、隔离开关合、分位置的机械指示器和隔离开关动触头位置的观察窗。(2) 配电装置应有表示操动机构操作次数的计数装置。(3) 配电装置应有设置有便于观察的信号显示：以表示故障、电源指示及真空接触器的分闸状态、真空接触器的合闸状态等；各种显示应合理布局,并要设置相应的文字指示标牌。应优先采用具有记忆功能的保护装置，任意一种故障出现后，都能正确可靠动作并显示记忆，并可显示当前起动器运行状态、运行参数。且应进行“复位”处理以后，方可消除记忆，重新合闸。（4）上级电源失电显示并记忆；正常分合闸显示并记忆；当前时间显示，并具有调整、校正功能，与地面联机后能自动纠错；（5）分闸时优先显示关联数据并记忆。不低于20条故障记忆，以及分闸记录。1.5 联台装置符合国标，应能实现成组联台使用。1.6 远方脱扣配电装置应有远方脱扣的电缆引入装置。2 电气安全性能要求2.1 额定参数(1) 额定电压：6 kV，10 kV；(2) 最高工作电压：7.2 kV，12 kV；(3) 额定绝缘水平见表1。表1 矿用隔爆型高压真空配电装置额定绝缘性能额定电压短时（1min）工频耐受电压，kV雷电冲击耐受电压（峰值），kV对地、相间断路器断断口隔离开关断口辅助和控制回路对地对地、相间断路器断断口隔离开关断口3.6182521282204023467.2233026342406046701230423448260757085 仅用于具有同老产品联台功能的产品。 (4) 额定频率：50Hz；(5) 额定电流：50、100、200（250）、315、400、500、630 A；(6) 额定短路开断电流：6.3、8、12.5、16、20kA（有效值）；(7) 额定短路关合电流（峰值）：为其额定短路开断电流交流分量有效值的2.5 倍；(8) 额定短时耐受电流：等于额定短路开断电流；(9) 额定峰值耐受电流：等于额定短路关合电流；(10) 额定短路持续时间：2s，4s；(11) 额定短路开断电流开断次数：16、20、30、50；(12) 额定短路开断操作程序：分180s 合分180s 合分(13) 机械寿命：10000 次。2.2 欠压脱扣器当欠压脱扣器电压降到额定电压的35%以下时，它应该动作，使断路器分闸；当端子电压大于额定电压的65%时，它不应使断路器分闸。当欠压脱扣器端子电压等于或大于它的额定电压的85%时，断路器应能合闸。当端子电压低于额定电压的35%时，断路器应不能合闸。2.3 继电保护(1) 继电保护电源电压继电保护额定电源电压为交流100V（50Hz）所耗功率不大于30VA，并在75%120%额定电压范围内可靠工作。(2) 过流保护继电保护动作值按电流互感器二次额定电流值（5A）的0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 倍分级整定，整定值误差不超过10%。其过流定时限的动作时间分档为 0.1、0.5、1.0、1.5s。过流反时限保护特性见表2。表2 矿用隔爆型高压真空配电装置过流保护性能试验电流/电流整定值1.051.21.526延时动作时间，s120608状态从冷态开始从热态开始从冷态开始 (3) 短路保护短路保护的动作电流按电流互感器二次额定电流值(5A)的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，整定值误差不超过10%，在1.2 倍整定值时，短路保护动作时间均应小于0.1s，短路保护的复式电源应满足下述要求：当配电系统发生近端短路，电源电压为零，电流互感器一次通过四倍额定电流时，其二次电流源烧组应输出25VA（负载电阻25），使断路器可靠分闸。(4) 绝缘监视保护绝缘监视保护动作特性见表3。表3 绝缘监视保护动作特性保护工作状态可靠动作允许动作不允许动作监视线与地线之间回路电阻Rk，k1.50.81.50.8监视线与地线之间绝缘电阻Rd，k5.5动作时间，s0.1(5) 接地（漏电）保护a) 零序功率方向型接地（漏电）保护零序功率方向型接地（漏电）保护特性见表4。表4 矿用隔爆型高压真空配电装置接地（漏电）保护一次零序电流分档，A二次零序电压分档，V动作时间分档误差值，s工作区0.5、1.0、2.0、4.0、6.03.0、5.0、10、20、250.1、0.5、1.0、1.510% 180b) 零序电型接地（漏电）保护零序电流型接地（漏电）保护一次零序电流分档为0.5、1.0、2.0、4.0、6.0A。动作时间为0.1s，误差值小于10%。2.4 自检回路与组合特性继电保护装置自检回路进行试验时，保护装置应动作，相应显示应燃亮并保持；继电保护装置所具有的保护系统中，任意脱扣动作缺陷，皆不影响其它保护脱扣动作的功能。2.5 电压保护(1) 当电网电压超过额定电压某一数值时，如120%，高压起动器应可靠动作，报警或分闸；当电网电压下降到某一数值时，保护应可靠动作并分闸。(2) 应采取措施，保证操作过电压不超过额定相电压（峰值）的2.5 倍。2.6 主要机械特性配电装置的主要机械特性和机械参数由产品标准规定，真空型配电装置中断路器的主要机械特机械参数应包括下列内容： (1) 额定触头开距；(2) 超行程；(3) 触头允许磨损厚度；(4) 平均合闸速度；(5) 平均分闸速度；(6) 触头合闸弹跳时间；(7) 触头合闸及分闸不同期性；(8) 分闸触头反弹幅度。2.7 机械操作性能（请添加永磁型真空断路器的要求）(1) 配电装置中断路器及其操动机构按GB 1984 的规定；(2) 配电装置中隔离开关及其操动机构按GB 1985 的规定。2.8 机械寿命(1) 隔离开关及其操动机构按 GB1985 的规定。(2) 断路器及其操动机构真空断路器及其操动机构机械寿命试验的总次数、循环数及各种条件下操作数见表5。在试验中允许按制造厂的规定进行润滑，但不允许调整。在两个试验循环之间允许作少量调整（如紧固紧固件、调整超行程、调整触头行程等），但不得修理或更换零件，完成每一试验循环及总的操作次数后，经调整的情况下按表B.1 规定的试验电压值对断口进行短时（1min）工频耐受电压试验，并进行机械特性和机械操作试验。表5 电气性能序号操作试验项目操作次数1分、合闸总操作次数6000100002试验循环数353每一试验循环的分、合闸操作次数20004最高操作电压下“合ta（分）ta”操作次数4905额定操作电压下“合ta（分）ta”操作次数6最低操作电压下“合ta（分）ta”操作次数7额定操作电压下“合（分）ta”操作次数5008手动“合（分）ta”操作次数30 为两次操作的时间间隔。（分）的操作试验方法由产品标准规定。2.9 温升和温度(1) 按GB/T 11022 第4.4.2、4.4.3 条规定，并在机械寿命前、后各进行一次试验。对于真空型配电装置其真空断路器灭弧室内部载流导体的温升不作测量。 (2) 操动机构各载流元件及附加设备的温升按GB/T 11022。(3) 配电装置外壳的允许最高表面温度按不超过150。2.10 主回路电阻主回路电阻值应在产品标准中规定，且温升试验前后测得的回路电阻值的差别不应超过20%。2.11 交变湿热试验严酷等级为40、21d 湿热试验，试验后，在2h 内按规定值的85%进行工频耐压试验，断路器、隔离开关应能正常操作，隔爆接合面不应锈蚀。2.12 密封性能断路器真空灭室的气体压力应低于1.33103Pa，真空灭弧室允许贮存期不少于15 年。B.2.3 检验规则检验分为型式试验和出厂检验，按有关国家标准执行。3、结合集团公司实际使用情况，提出高压配套装置必须具有以下的保护和显示功能3.1 上级电源失电显示并记忆。3.2 正常分合闸显示并记忆。3.3 当前时间调整、校正功能，与地面联机后能自动纠错。开关长期闲置时间显示功能不能丧失。3.4 绝缘检测功能，适时显示绝缘阻值，并记录故障动作状态和动作值。3.5 综合保护器采用三段式微机保护模式，应具有过载、过流、短路保护，失压、欠压保护定值和延时连续可调，并可选择投切。所有保护不复位闭锁合闸，有的保护可选择报警或动作，必须满足规程规定的各类相关保护的要求。PT100（PTC）温度保护、漏电保护和漏电闭锁、断相保护、高低压连锁等保护功能。通迅协议采用MODBUS协议，物理接口标准采用RS485，和变压器的法兰连接尺寸按GB82862005的要求执行。各种保护要灵敏可靠，开关采用PLC保护系统， PLC系统具备网络通讯功能为系统提供更可靠的保护与自动化控制，配置有带隔离栅的本安型RS485串行通信接口，隔爆外壳留连接喇叭嘴。软件上保护模块与其他模块完全分开，测控单元中保护部分功能独立，保护功能不依赖通讯网，网络瘫痪与否不影响保护正常运行。3.6 智能测控单元具有开关状态、负荷电流、电网电压、有功功率的实时显示功能，电度计量功能，瓦斯断电，故障类型及故障参数的记忆查询功能，通过遥讯可以查看测控单元的功能参数，通过遥讯可对保护进行定值修改和对开关进行分合闸操作。累计信息与查询功能：有功电度累计、累计故障记忆及故障追忆功能等。设有各种模拟试验按钮，通过各种模拟试验及保护器的自检，可检查各部件的完好性，使维修更简单方便。运行时显示屏滚动显示：电源电压、相电流、功率、功率因素、绝缘阻值、电度累计等，滚动时间间隔可调。分闸时优先显示关联数据并记忆。不低于20条故障记忆，以及分闸记录。3.7 能够实现风电、瓦斯电闭锁, 显示并记忆，同步反馈（说明：瓦斯正常闭合，瓦斯超限打开；其中一组信号用于瓦斯监测信号返回，一路为多组开关联控）。 闭锁信号必须是控制开关的直流回路，为防止闭锁线故障引起误动作，远