提升机电控电源系统的优化设计

【摘要】本文针对矿井提升机电控系统（以下简称电控系统）中电源部分在实际应用中的问题，优化设计出了可靠性、稳定性、抗干扰性较高的电源系统。

【关键词】可靠；电源；防雷击；不间断

1.概述

提升机作为煤矿生产的重要大型设备，要满足安全、可靠、高效、长时运行的要求。在影响提升机安全可靠运行的诸多因素中，提升机电控系统电源部分的可靠性是因素之一。在目前生产的电控系统中，如果进线交流电网电压受到了干扰，就会对电控系统的交、直流电源部分造成影响，严重时可能会损坏控制模块。本设计较好地提高了交、直流电源系统的可靠性，从而使电控系统整体的可靠性得到了进一步完善。

2.配电系统的可靠性设计

2.1 设计思路

可靠性的含义即为稳定性高，故障率低。从此角度出发，按以下思路进行：

（1）尽量避免故障的发生：设计本身要合理，符合电气工程及现场实际的需要；设计配备的各种元器件及耗材质量要过硬，容量要足够大；设计要配备合理的保护，包括过压保护、电压暂降及暂时断电等；设计要满足各项试验等级要求，尤其是耐压、绝缘等试验。

（2）故障一旦发生的处理措施：故障一旦发生，要考虑设计出快速查找故障的方法，在重要用电设备和容易出现故障的地方增加故障监测装置，以便尽量快速找到故障点；还要设计出快速排除故障的方法，增加备用回路，一旦本回路出现故障，可以迅速切换到备用回路中。

（3）使故障对设备及生产的影响达到最小化：这个思路除了快速查出及解决故障外，还要注意增设适当的保护措施，使由于交流电源故障引起的电控系统本身及设备的损坏率降到最低。

2.2 低压配电系统交流进线的设计

（1）设备选型

①双回路隔离开关：选用大容量隔离开关，容量为400A，两路380V交流进线，手动切换，一用一备。

②断路器：选用大容量配电保护塑壳断路器，容量为400A，具有过载保护、短路保护及漏电保护等功能，具有电子式脱扣器。

③母排配电：选用高质量镀锌铜排，截面积50*5m?，构成低压分配电源的母线。

④电压分配：选用至少是负载容量2倍以上的小型空气断路器，分别给控制柜、传动柜以及其它设备供电。

⑤防雷击设计：选用高质量防雷击产品，短时耐受冲击电流60kA以上，可有效对低压供配电系统与用电设备的雷电或其它瞬时过电压的浪涌进行保护。

（2）设计原理

设计原理图如图1所示。图中-G为隔离开关；-Q为断路器；-P为显示表；-FL为防雷击模块。

防雷击原理图如图2所示。

2.3 主控系统交流电源部分的设计

（1）设备选型

①变压器：主控及继电控制电源的下级选用一个高质量控制变压器，变比380V/220V，容量2kVA，其作用是对交流进线部分进行电气隔离，减少由于供电网的波动或谐波引起的电压干扰。

②交流净化稳压电源：在控制变压器的输出端，设计安装一个交流净化电源，容量2kVA，用于对输入电压跌落或电压渐变时产生的电压变化进行稳压。

③不间断电源：在交流净化稳压器的输出端，设计安装一个不间断电源，容量2kVA，延续时间3600S，用于对输入电压暂时或长时断电进行不间断处理。

④交流电源分配：选用高质量小型空气断路器、滤波器、熔断器和变压器，组成可靠性高的配电回路。

（2）设计原理

设计原理图如图3所示。图中-T为变压器；-UPS为不间断电源；-Q为断路器；-B为滤波器；-F为熔断器；-A为直流电源。

3.可靠性能试验

3.1 防雷击试验

（1）试验方法

差模试验：在防雷器的L-N线间，施加冲击电流（8/20μs）：±6.0kA、±12.0kA、±30.0kA、±60.0kA，检测试品的残压Ur。

共模试验：在防雷器的L-PE线间，施加冲击电流（8/20μs）：±60.0kA、120.0kA检测试品的残压Ur。

（2）试验结果

由试验结果（如表1所示）可见，本设计具有较高的可靠性，能够抗击一定程度的雷击。

3.2 电压跌落、暂时中断与电压渐变

（1）试验方法

试验仪器接入变压器-T1的一次侧，测量不间断电源-UPS的输出电压及电流。

仪器选择主要取决于负载电流、峰值启动电流的能力。输出电压精度为±5%。

根据产品标准的电压跌落或中断要求进行试验。试验一般做3次，每次间隔10s。

试验要在电源系统正常工作的状态下进行。

（2）试验结果

由试验结果（如表2所示）可见，本设计具有较高的可靠性和稳定性，能够适应一定程度的电压跌落、电压中断和电压渐变。

4.总结

本文提出了提升机电控电源系统的优化设计方案，为提升机电控系统的可靠运行创造了必备条件。本系统已在现场投入使用近一年，未出现过任何问题，使由于停电引起的提升机运行故障率大大降低，达到了煤矿安全生产的标准，取得了良好的效果，保证了煤矿提升的效率。

参考文献

[1]徐政.配电可靠性与电能质量[M].机械工业出版社， 2008.

[2]刘常生.低压成套开关设备[M].中国水利水电出版社，2008.

[3]陈家斌.接地技术与接地装置[M].中国电力出版社， 2003.

[4]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].机械工业出版社， 2002.

[5]梅更华，施玉霞.实用电气维修与安装技术[M].机械工业出版社，2005.

[6]王朝晖.矿井提升机系统新技术及装备[M].煤炭工业出版社，1999.