摘要：QBZ-80开关保护装置能够有效提高煤矿生产运行的安全性，达到节能降耗、节约生产成本的效果。本文主要针对井下36V低压照明设施中信号线难以满足线路保护需求的情况，对该类保护装置实施具体改进作业提供了参考。通过对低压出线信号电流进行采集、放大、比较和转化处理，确保信号顺利输出到综合保护器的回路中，以此实现线路和输出信号的过载、接地、短路保护作用。经过实践检验，发现此种改进措施能够确保线路保护装置达到预设目标，从而包含智能矿井电气设备的日常平稳运行。
关键词：保护装置；QBZ-80低压开关；改进；应用
前言
矿井安全问题长久以来一直是煤矿生产领域关注的核心内容，随着QBZ-80开关在矿井运输绞车中应用与推广，如何对此项低压开关实施改进作业，提高矿井电气运行的安全性就成为了值得研究的课题[1]。考虑到绞车装配具备分散广、输送距离长等特点，为了确保线路运行的稳定性和安全性，通常采用36V低压电路作为绞车运输作业声光信号传递的基础性电源，该电压主要由QBZ-80低压开关所控制的变压器引出。根据我国《煤矿安全规程》中的规定，在井下装配照明及信号设施使，需采取具备过载、漏电、短路保护作用的综合性保护装置实施配电作业。然而在线路的实际运行过程中，36V低压的引出线主要由变压器一端的熔断丝予以熔断保护，从而确保线路运行安全，具体的电气原理工作情况如图1所示。根据图1中所给出的信息我们能够发现，一旦照明和信号线路发生因短路或接地故障所导致的运行安全问题，而此时线路并不符保护要求，因此保护装置并未发生作用，这就会引发变压器故障，甚至酿成火灾事故。为了提高线路灵敏度，使线路在知名和信号输出线路出现过载、接地及短路问题时能够发挥积极的保护作用，这就需要对该种低压开关实施装置改进作业。
图1 QBZ-80低压开关运行的电气原理示意图
1 QBZ-80低压开关运行常见故障及解决措施
由于矿井作业通常伴有瓦斯涌出，这就给煤矿的生产安全造成了严重威胁，而采用低压开关能够有效保护电气设备运行作业，达到防爆的安全作用。为了确保矿井电气线路的安全稳定运行，在对开关保护装置实施改造作业前，我们必须对QBZ-80低压开关运行中的常见故障进行初步了解。QBZ-80开关常见的故障类型包括以下七点内容：①通电不吸台；②在通电后，尽管存在吸台现象，然而线路电子铁无法对衔铁实施吸附操作，致使无法切断线路电流[2]；③在开关启动时，线路接触器的衔铁呈现连击状态，无法顺利执行吸合作业；④在吸合之后发出较严重交流声；⑤当开关启动后，电机在附中几分钟后发生停机或是无法启动的状况；⑥吸合和释放的反应速度减慢以及线圈出现发烫或是烧坏情况。
针对上述常见故障，在处理时需要做好以下工作：①对远近控开关的位置进行仔细检查，确保其位置无误，同时对线路的短接情况加以排查，一旦发现需立即予以纠正；②对接地线路进行检查[3]；③线路综合保护装置的各个试验开关位置进行查看，若出现位置错误，则需将其拨正到正确位置，避免位置错误导致的吸合困难状况出现；④对熔断器进行检查，避免因运输颠簸造成熔断器接触不良或松动状况；⑤若属于远程操控类型线路，则需对按钮接线进行仔细检查，确保无误；⑥对控制变压器测段的电源电压位置进行查看，确保其处于正常运行电压。只有做好上述准备工作，才能够对QBZ-80低压开关保护装置实施改进操作[4]。
1 改造方案
为了避免因变压器遭受损坏而导致的矿井生产故障问题出现，同时保障煤矿生产安全，在进行低压开关的改造作业时，需在原有的综合保护装置基础上，增设36V低压变压器一侧输出线路的电流保护力度。在此对QBZ-80低压开关所控制的变压器4号线路的电流信号实施采集作业，然后借助比较、放大、转换等操作使其准确输出至综合保护装置的具体运行回路当中去，从而实现对变压器二次发射信号和照明线路的控制保护目标。对线路二次电流的具体保护原理情况示意图见图2。
图2 电路经改进后二次电流运行保护原理示意图
2 硬件改进方案与运行原理
经过改进后的综合保护装置所增设的二次保护线路部分结构图见图3。根据图中给出的信息我们能够发现，这种保护操作主要是在QBZ-80低压开关所控制的变压器侧端增设熔断丝(FU通过电流为6A)，使电熔丝成为二次短路的辅助保护装置，并在原有的综合包户装置上增设电流互感器，使得4号线穿过该互感器，并将原有的开关线路当中的8号线更换到3号线的接点处，然后实施引出作业，从而使互感器能够对二次电流执行2/3的采集操作。
图3 综合保护装置所增设的二次线路保护结构示意图
QBZ-80低压开关所操控的变压器实际工作容量是150VA，其二次额定通行的电流值为4A。通常而言，当井下电气设备处于正常工作运行状态时，实际工作的二次电流值低于额定通行电流值，且互感器所采集到实际运行电流小于6AA，经过转换后，电压信号低低于10V，线路电压在经过电阻R1和R2分压后，其生成的电压值V2小于V4(给定电压)。在对电路输出的电压进行设置时，需要将其接入到QBZ-80低压开关综合保护线路当中的NPN三极管的集电级电阻处，该电阻值为10KΩ，具体的输出电压保护线路结构如图4所示。
图4 装置输出电压保护线路结构示意图
在QBZ-80低压开关闭合隔离刀闸时，变压器和综合保护器即可获取电力运行支持。当主线路不存在漏电及过流情况时，继电器(J)通过导通吸合能够使开关正常运行。在矿井下采用的调度绞车执行运输作业时，其最大运距通常在150米内，因此采取QBZ-80低压开关及信号线路给予声光信号设施进行供电作业时，线路的阻抗通常为13.2Ω/km，由此可得出整条回路的阻抗值为3.99Ω，而变压器的阻抗值为2.67Ω，因此线路末端处的短路电流值为5.4A。在二次线路发生过流情况时，互感器所采集到的电流值高于6A，经过转化的电压值高于10V，并且电阻R1会向电容C1实施放电作业，从而使V2在的短暂的2至3秒时间内即高于V3的电压值，促使运放BG的实际输出产生翻转，从低点为转化为高电位，而三极管的B1则会完全导通，B2则会截至，继电器的失电节点处则会完全断开，从而达到一次和二次电源完全切断的效果。在二次电流值达到额定电流值(6A）时，则采集到的电流量升至9A，而V1的电压则会高于14V，此时稳压二极管则会被彻底击穿，从而实现电容器C1的快速充电，并在瞬间使V2值超出V3的给定电压，而BG的输出点电压则会转变为高位电压，此时继电器既会发生动作，对一次和二次线路的电流执行切断作用，以此达到速断保护的最佳效果。
3 总结
综上所述，通过对QBZ-80低压开关的36V保护线路实施改进作业，使其输出的照明线路和信号线路在发生接地故障、短路问题时能够依照矿井安全作业所规定的标准执行保护作业。经过实践检验，经过改造后的QBZ-80低压开关在井下电气设施的日常运行中满足了预设目标要求，从而确保矿井机电设备的日常平稳运行，保证井下作业安全。
参考文献：
[1]赵晓峰. 煤矿井下低压馈电开关保护器漏电保护电路改进方法的探讨[J]. 科技风, 2013(14):43.
[2]刘存峰. 简述QBZ一2×120/660(1140)—SF矿用隔爆型风机组合开关在矿井三电源的引进及应用[J]. 中国科技博览, 2015(13):400.
[3]雷瑞杰, 郝晓萍. QBZ-80(120、200)开关新增延时功能在刮板输送机上的应用[J]. 中国科技信息, 2012(11):136.
[4]文天福. QBZ-80(120)/660(380)型矿用隔爆磁力启动器“远”控方式探讨[J]. 煤, 2015(12):77.
[5]张钢同, 张志飞. QBZ-80低压开关保护装置的改进及应用[J]. 煤矿机电, 2015(3):56-57.
论文作者:彭中卫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/12
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