完善耙式濃縮機電氣保護、減少電氣事故

劉 鵬

(開灤趙各莊礦業公司，河北唐山 063000)

完善耙式濃縮機電氣保護、減少電氣事故

劉 鵬

(開灤趙各莊礦業公司，河北唐山 063000)

針對洗煤廠耙式濃縮機頻發電氣短路事故導致全廠急停車，使煤泥設備跑水，運輸設備被煤壓住，恢復生產所需時間長，嚴重制約生產效益的問題，對循環水系統增加液位監控，自動變頻排水，增強滑環絕緣強度，濃縮機高度異位報警，查找供電線路保護失效燒毀元件的原因針對性的選擇電氣保護開關并加裝漏電斷路器等改進方法，縮小故障范圍，減少電氣元件的損壞，解決耙式濃縮機電氣事故頻發問題，避免了事故導致全廠長時間停產，確保洗煤生產的正常進行，增加了生產效益。

耙式濃縮機;電氣保護;減少事故時間

1.概述

開灤趙各莊礦業公司洗煤廠濃縮車間有三臺耙式濃縮機，是洗煤生產必不可少的重要設備。耙式濃縮機設在直徑30米，深度5米的圓錐形底面的濃縮池中，電力驅動濃縮機旋轉把濃縮池底沉淀的細顆粒煤泥集中到圓錐形池底的中心，再由池底中心管路經水泵將濃縮后的煤泥水排到浮選機進行分選和回收，是洗煤生產重要設備之一，耙式濃縮機能否正常運轉，直接關系到洗煤生產正常與否。但在80年代初投入運行以來，故障率較高。90%以上為電氣短路事故，而每次故障發生后，都會造成該車間斷電，其連鎖反應是，全廠急停車，使煤泥設備跑水，運輸設備被煤壓住，要恢復正常生產，需要很長的時間。更為嚴重的是短路故障發生后，每次都把該設備在同一配電盤上的元件損壞，僅更換損壞的元件就要幾個小時，并且所需費用較大，影響洗煤效率。

濃縮車間的供電情況如下：它采用1000KVA變壓器，由中央配電室經ZLQ20—185mm2電纜，四條并聯供電，車間內裝有100KW水泵9臺、中小型設備6臺。該變壓器還負責向全廠廣播、通訊、集控設備供電等。該變壓器是供電中心。

2.事故原因分析

濃縮池中心有一個鋼筋混凝土支柱，耙式濃縮機有一旋轉的長臂耙架，長臂耙架一端借助于特殊軸承置于中心支柱上，其另一端電機驅動減速器帶動行走輪沿池上軌道做圓周運行，并帶動整個濃縮機定速旋轉運行。由于長臂耙架做圓周運動，這樣在耙式濃縮機的中心，必須有一個三相四線的電氣滑環，電流通過電刷集點接點經長臂耙架上的電纜將電流引入另一端的電機。由于工作環境和一些客觀因素的影響，該設備常在滑環處發生單相短路事故。造成短路的原因有：(一)由于暴雨等天氣造成滑環絕緣材料潮濕，使滑環絕緣材料泄漏，最后導致燒壞絕緣，形成接地短路。(二)由于排入濃縮池內的煤泥水中起泡劑添加過多，造成整個濃縮池液面漂浮300mm左右的煤泥泡沫，泡沫的高度達到中心滑環處時，也造成滑環間絕緣材料泄漏導致燒壞絕緣，形成接地短路。(三)由于排入濃縮池內的煤泥水濃度過高，濃縮池底的沉淀煤泥過多，有時把整個長臂耙架托起，滑環也跟隨上移，而電刷架固定不變，這樣使電刷插入滑環之間，形成金屬性相間短路。

3.改進方案實施

3.1 提高滑環的絕緣強度，改善工作環境

(一)對該設備的滑環增強絕緣強度，由原來用的尼龍套絕緣改用陶瓷絕緣，并增加電氣間距，提高耐壓強度。(二)加裝防水、防煤泥進入滑環擋板，以減少接地故障。(三)為防止長臂耙架被托起形成短路，我在控制線路中加接近開關，使長臂被托起時及時報警停車，來減少相間短路故障。(四)在濃縮池液面加裝液位傳感器，當液面煤泥泡沫超過上限時，變頻器識別液位上限超高信號，控制底流泵加大排水量，降低液面高度，防止煤泥泡沫淹滑環造成短路事故。

3.2 從限制短路電流值和切斷短路電流的時間上解決問題

該車間采用三相四線中性點直接系統，耙式濃縮機所用配電盤為BSC—6—119，在盤的正面和背面各有DZ10—250A空氣開關3個，CJ10—150A接觸器3個，JR16—20—3D熱繼電器3個，耙式濃縮機用負荷電纜是 VLV—1000，截面6mm2，電機功率7.5KW。經過調查后分析，滑環處發生短路，造成變壓器總柜掉閘的原因是：雖然變壓器的容量較大，供電電纜的截面也較大，但因負荷電纜截面小，阻抗較大和受熱繼電器內的電阻限流作用，經多次接線的電阻、弧光電阻、接地點電阻等因素的影響，經測算短路電流并不太大，只有幾百安培，因該設備的短路保護用DZ10—250A斷路器，它的瞬時動作電流為10倍的額定電流應為2500A，所以DZ10開關不能動作，使接地故障電流長時間存在。一是短路點因電流的作用產生電弧，在滑環處形成三相弧光短路。因弧光電阻較小，只有毫歐級，經測算這時的短路電流已有2KA左右，這個電流并不能使DZ10空氣開關可靠動作，而變壓器低壓又沒有零序電流保護，只有瞬時過電流保護，整定值為3000A，所以短路保護裝置都不動作。可這時的短路電流已遠遠超過了熱繼電器的熱穩定電流，使熱繼電器發生破壞性弧光短路。因熱繼電器安裝在配電室的配電盤上，它的短路容量很大，這時的弧光除引起自身的接觸器下口形成短路外，還會引起附近的其他設備的接觸器下口，又形成弧光短路，由于短路阻抗很小，在配電盤上的短路電流可達到1萬安以上。如果考慮短路時，運轉中異步電動機影響，短路點的電流會更大，上萬安的短路電流會產生很大的破壞力并產生高溫，短路電流這時才使DZ10空氣開關動作，變壓器出口總柜DW1500A開關也因超過瞬時動作值而跳閘，250A空氣開關因受遮斷能力的限制也受到損傷，配電盤上大部分電氣元件被電弧損壞。二是在滑環外單相短路后，短路電流達不到DZ10和DW開關的動作值，如果短路點可靠，沒有形成滑環的三相弧光短路，只有單相接地幾百安電流的存在，這時電路中最弱的地方就是熱繼電器。因熱繼電器內有電阻，在單相短路電流的作用下，它會有大的有功功率損耗，表達式為P=I2R，由于電流的熱效應，表達式為Q=I2Rt，會使熱繼電器迅速產生高溫，但由于熱繼電器有惰性，它的動作時間相對較長，二次接點來不及切斷接觸器線圈電源，使接觸器保持吸合狀態，只有當熱繼電器的溫度達到電阻絲容點時，才會切斷短路電流，在斷流時產生電弧，由于熱繼電器沒有滅弧裝置，單相短路電流“長時間”的存在，造成熱繼電器熔化時產生電弧，引起熱繼電器三相弧光短路，強大的短路電流電動力和高溫作用，使配電盤上6臺設備的電氣元件損壞，在事故被擴大和損失方面與第一點的情況是相同的。

通過上面的分析、測算、結合發生事故后現場的實際情況，造成事故的根本原因是耙式濃縮機的短路保護DZ—250A開關選用不合理，瞬時過電流動作值太大，沒有在短路初期切斷短路電流，致使事故擴大。較理想的短路保護裝置應達到有選擇性、靈敏性、可靠性，保證在最短時間內使故障設備脫離電源，使同一母線上的設備正常運轉。

3.3 加裝三相漏電保護器，達到超前防護的目的

近幾年投入使用的剩余電流型漏電斷路器，具有動作靈敏，漏電電流在毫安級就可動作，在選用短路保護時，又裝配漏電保護，三相三線通過漏電斷路器內部的小電流互感器接負載，當三線通過小電流互感器經負載自成回路，三線互感電流相互抵消為零，小電流互感器二次側沒有感應出電壓，漏電斷路器驅動機構不動作。

在滑環處絕緣下降時，三線通過漏電斷路器小電流互感器后端出現漏電，三線負載自成回路的電流產生差異，三線互感電流不能相互抵消為零，其差異電流稱剩余電流，當剩余電流超過額定值(一般≥30mA)時，小電流互感器二次側感應出足夠電壓觸發可控硅導通去驅動跳閘機構動作，在沒有形成接地短路前就切斷了電源，從而達到超前保護的作用。

4.結論

通過故障的原因、故障的過程、故障的分析結果，下一步的工作就是如何選用保護元件，使耙式濃縮機的短路保護達到合理的要求。經查閱資料，選用帶漏電保護的DZ47型20A高分斷小型斷路器。在改裝后，經過2年多的運行，在兩次因其它原因造成的滑環處短路事故中，只有DZ47開關掉閘，其它設備正常運轉，電氣元件沒有損壞，縮小了故障范圍，解決了耙式濃縮機電氣事故頻發問題，避免了事故導致全廠長時間停產，確保洗煤生產的正常進行，每年增加生產效益上百萬元。

Perfect Rake Thickener＇s Electrical Protection to Reduce Electric Accidents

LIU Peng

(Kailuan Zhaogezhuang Coal Mining Company，Tangshan 063000，China)

Rake thickener＇s short－ circuit accident is frequent，which results in the electrical machines the urgent stop，makes the coal slime equipment leak water，and transportation equipment is covered by coal，so the time to restore production is too long，which severely restricts production efficiency.Some methods，such as increase the circulating water system liquid level monitoring，automatic frequency conversion drainage，enhance slip ring insulation intensity，thickener highly ectopic alarm，find the reason caused power supply line protection failure and the components burned，pertinently choice electrical protection switch and install leakage circuit breakers，are adopted to narrow the fault coverage and reduce the damage of the electrical components，which solve rake thickener＇s electrical accident frequency，thus avoiding the factory long time production stop resulted from accident，ensure the normal production of coal washing，increase the production efficiency.

rake thickener;electric protection;abatement accident time

TM307+.1 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A

1671－3974(2012)01－0064－03

2011－11－20

劉鵬(1981－)，男，大學，趙各莊礦業公司洗煤廠機電車間主任，助理工程師。