隔爆型電氣組合開關(guān)在煤礦中的應(yīng)用

楊 博

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)溝煤礦有限責(zé)任公司，山西晉中 045300）

0 引言

隨著礦井智能化水平不斷提高，生產(chǎn)效率越來(lái)越高，井下的綜采、掘進(jìn)、排水、監(jiān)控等用電設(shè)備越來(lái)越多，然而我國(guó)大多數(shù)礦井仍然在使用單體防爆開關(guān)。由于《煤礦安全規(guī)程》對(duì)單體防爆開關(guān)的個(gè)體間以及與墻體間均要留有一定的間隙，因此如果一個(gè)變電所或配電點(diǎn)穩(wěn)設(shè)的單體防爆開關(guān)數(shù)量較多時(shí)，需在配電點(diǎn)施工充足的空間[1]，而且傳統(tǒng)的煤礦單體隔爆電氣開關(guān)安全性能低，無(wú)法遠(yuǎn)程操控，供電穩(wěn)定性差，不利于煤礦安全高效供電。

以某煤礦公司為例，該公司共計(jì)120 個(gè)配電點(diǎn)，每個(gè)配電點(diǎn)的占地面積約為30 m2，配電點(diǎn)內(nèi)采用單體隔爆開關(guān)進(jìn)行獨(dú)立供電。由于配電點(diǎn)占地面積大，造成配電硐室工程施工量大，硐室內(nèi)支護(hù)成本費(fèi)用高；而且配電點(diǎn)內(nèi)安裝開關(guān)數(shù)量多，不僅增加了設(shè)備成本費(fèi)用，開關(guān)數(shù)量多，分散區(qū)域廣，不利于檢修維護(hù)，而且傳統(tǒng)單體隔爆開關(guān)故障率高，降低了煤礦供電安全。為此，為了解決這一技術(shù)問題，該煤礦公司決定對(duì)井下配電點(diǎn)安裝KJZ2-1600/1140-8型組合隔爆電氣開關(guān)。

1 KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.1 組合開關(guān)安全技術(shù)參數(shù)

開關(guān)安全技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 組合開關(guān)結(jié)構(gòu)組成

（1）本組合開關(guān)采用該錳鋼材料制成，經(jīng)過(guò)熱處理后組合饋電具有適應(yīng)性強(qiáng)、防振性強(qiáng)、防腐蝕及防爆等特點(diǎn)[2]。為了搬運(yùn)方便，組合開關(guān)上部安裝有吊環(huán)，下部安裝牽引鉤。本組合開關(guān)主要有3個(gè)部分組成：電源接線箱設(shè)計(jì)在右側(cè)，內(nèi)部有2個(gè)主電路接線嘴及控制回路1個(gè)接線嘴；負(fù)荷箱設(shè)計(jì)在左側(cè)，內(nèi)部有5個(gè)主電路接線嘴及控制回路8各接線嘴；主箱安裝在組合饋電中間。

表1 KJZ2-1600/1140-8型礦用隔爆電氣組合開關(guān)技術(shù)參數(shù)

（2）KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型組合開關(guān)內(nèi)部安裝10塊控制模板，可以在開關(guān)內(nèi)部安裝控制電源模塊、保護(hù)裝置、延時(shí)元件、控制模塊及照明系統(tǒng)。為了能夠?qū)﹂_關(guān)內(nèi)部的進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，在開關(guān)蓋上留有觀察窗，如開關(guān)出現(xiàn)漏電或風(fēng)瓦電閉鎖，值守人員可以通過(guò)觀察窗口進(jìn)行查看[3]。

1.3 組合開關(guān)整定計(jì)算

組合開關(guān)整定值計(jì)算公式如下：

式中：IQ為啟動(dòng)器被保護(hù)范圍內(nèi)最大容量的啟動(dòng)電流；∑I為其他電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。

開關(guān)正常工作時(shí)的最小兩相短路電流與IZ的比需大于1.5。由于啟動(dòng)器在組合饋電內(nèi)部，兩者不用線纜進(jìn)行連接，這樣即使在主變壓器容量較小的情況下，組合開關(guān)仍具有較好的短路保護(hù)，組合開關(guān)內(nèi)的熔斷器僅僅作為備用保護(hù)使用。

2 KJZ2-1600/1140-8型礦用隔爆電氣組合開關(guān)優(yōu)點(diǎn)

2.1 故障跳閘及電壓監(jiān)測(cè)性能

（1）井下供電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地，當(dāng)饋電開關(guān)漏電保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)到供電網(wǎng)有漏電情況時(shí)，為了供電系統(tǒng)設(shè)備不被燒損，保護(hù)會(huì)及時(shí)報(bào)警并切斷電源側(cè)電源；檢修人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)負(fù)荷對(duì)開關(guān)保護(hù)整定值進(jìn)行計(jì)算并投入[4]，當(dāng)保護(hù)檢測(cè)到供電網(wǎng)內(nèi)的參數(shù)低于整定值時(shí)，饋電開關(guān)閉鎖跳閘。

（2）漏電閉鎖能夠在無(wú)電壓時(shí)對(duì)開關(guān)負(fù)荷側(cè)電纜及設(shè)備的三相對(duì)地絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖1所示。當(dāng)負(fù)荷側(cè)電纜的絕緣性下降后，保護(hù)裝置將繼電器的連鎖點(diǎn)斷開，使饋電開關(guān)不能合閘送電。饋電所有監(jiān)測(cè)信號(hào)的電壓要保證不引起周圍易燃物的爆炸[5]。

圖1 KJZ型礦用隔爆電氣組合開關(guān)主回路原理圖

（3）由于大多數(shù)礦井的供電范圍較大，線路間會(huì)形成較大電容，當(dāng)供電網(wǎng)內(nèi)的電阻增大，供電系統(tǒng)內(nèi)的充電電壓超過(guò)閉鎖檢測(cè)電壓值時(shí)，此時(shí)如果有金屬接地，供電電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生較大的電火花[6]。根據(jù)電容引爆曲線表可以查出，1 μF的電容是70 V引爆電壓，因此可以計(jì)算出礦井的檢測(cè)電壓設(shè)定在35 V 以下，就可以保證電網(wǎng)不會(huì)發(fā)生爆炸，而且還要考慮設(shè)定的電壓不會(huì)對(duì)人體造成傷害。組合饋電開關(guān)安裝的漏電裝置能夠保證饋電在斷電狀態(tài)下仍對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2 短路保護(hù)功能

電磁啟動(dòng)器的熔斷器能夠?qū)﹄姍C(jī)與啟動(dòng)器間的線路起到短路保護(hù)的作用，組合饋電內(nèi)的短路保護(hù)能夠?qū)ω?fù)荷側(cè)的支路起到短路保護(hù)作用，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)保護(hù)的功能。如電機(jī)與啟動(dòng)器間的線路發(fā)生短路故障后，電磁啟動(dòng)器的熔斷器會(huì)燒損[7]，對(duì)負(fù)荷側(cè)電源切斷進(jìn)行選擇性的保護(hù)；然而在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)發(fā)生漏電后，電磁啟動(dòng)器的熔斷器沒有燒損，普通饋電開關(guān)的內(nèi)的保護(hù)通常不會(huì)發(fā)生跳閘。通常普通饋電開關(guān)采用RT0 等老舊的熔斷器，在發(fā)生電路故障后，由于熔斷器容量不夠或與接觸器不匹配，即使電網(wǎng)發(fā)生短路故障，短路電壓還沒有達(dá)到接觸器的釋放電壓，在熔斷器還沒有熔斷的情況下接觸器先開始動(dòng)作，導(dǎo)致斷電事故的發(fā)生。KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型組合開關(guān)由于采用自動(dòng)開關(guān)和啟動(dòng)器集合技術(shù)，組合開關(guān)能夠起到良好的短路保護(hù)。

2.3 遠(yuǎn)距離操控

在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)啟動(dòng)器的接觸器觸頭發(fā)生燒損黏在一起后，此時(shí)啟動(dòng)器失去了分?jǐn)嚯娫吹墓δ埽枰侂婇_關(guān)進(jìn)行分?jǐn)唷４藭r(shí)即使饋電開關(guān)周圍有人員值守，也需要較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行操作，造成設(shè)備燒損。KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆型組合開關(guān)能夠與8臺(tái)啟動(dòng)器功能合二為一，該開關(guān)既能夠滿足正常分合閘需求，又能夠滿足短路事故時(shí)遠(yuǎn)程分合閘需求[8]。該設(shè)備可以在遠(yuǎn)程對(duì)多臺(tái)啟動(dòng)器進(jìn)行切換，能夠確保啟動(dòng)器在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行分?jǐn)唷?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關(guān)在煤礦中投入應(yīng)用后，不僅減少了井下電氣設(shè)備安裝的數(shù)量及設(shè)備安裝施工的工程量，而且提高了井下供電穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，該煤礦公司井下采用隔爆開關(guān)后，可減少傳統(tǒng)單體隔爆電器開關(guān)安裝數(shù)量達(dá)40臺(tái)，降低設(shè)備成本費(fèi)用達(dá)52萬(wàn)元；每個(gè)配電點(diǎn)安裝隔爆開關(guān)硐室容積僅需14 m3即可，同時(shí)配電點(diǎn)采用隔爆電氣組合開關(guān)后，供電系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了有效提升，與傳統(tǒng)單體隔爆開關(guān)相比，供電事故率降低了12%，有效保證了煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)。