礦用隔爆電氣組合開關結構及應用優點

趙禹雨

（晉能控股煤業集團白洞礦業公司， 山西 大同 037031）

引言

近幾年，隨著煤礦不斷開拓延伸，礦井內機電設備增加以及分布區域廣泛，導致井下隔爆開關數量也隨之增加，目前井下主要采用單體隔爆開關，每臺機電設備安裝一臺開關井下供電控制，由于傳統單體隔爆開關在實際應用中自動化控制水平低、故障率高、供電穩定性差，而且在采掘工作面隔爆開關安裝數量多，不利于井下采掘工作面安全快速生產，所以為了進一步提高煤礦井下供電穩定性，實現隔爆開關遠程控制的目的，以白洞礦為例，對井下傳統單體隔爆開關進行優化改進， 采用了一套KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關。

1 隔爆組合開關結構及技術參數

1.1 隔爆組合開關結構

1）隔爆開關殼體采用高錳鋼制成，殼體具有防腐性能強、抗壓強度高、防震性能好等優點，為了便于組合開關運輸以及搬運，在隔爆開關上部焊接四個吊環，在底部安裝牽引鉤。

2）在組合開關左側、右側分別布置接線腔和出線腔；接線腔采用四根直徑45～67 mm 電纜接入，接線腔內部設置設9 個M16 的接線柱；出線腔有11個出線接口，接出電纜直徑在35～52 mm，出線腔內布置24 個M10 和若干個M16 接線柱[1-2]。

3）KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆兼本質安全型組合開關內部安裝10 塊控制模板，主要用于安裝開關、電氣參數檢測原件、電磁啟動器等；為了便于檢修人員對開關進行檢修維護，在殼體側面設置觀察窗，當組合開關出現故障后，內部故障原件指示燈會亮起。

表1 KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關技術參數表

1.2 隔爆組合開關主要技術參數

1.3 組合開關整定計算

1）組合開關在投入使用前必須對其進行電流整定，整定計算按以下公式：I≥IQ+IZ≥IQ+∑I；其中IQ為啟動器最大氣動電流；∑I 為其余電機額定電流之和。

2）隔爆開關在運行過程中必須保證兩相短路電流與整定電流比值滿足以下條件：Id/IZ≥1.5；組合開關內饋電開關與啟動器位于同一側腔體內，無需采用電纜連接，從而保證了開關在主變壓器容量較小的條件下，仍具有短路保護性能[3-4]。

2 隔爆組合開關優點

2.1 漏電閉鎖功能

1）煤礦井下采用中性點不接地的供電系統，供電系統內安裝了漏電繼電器，一旦系統供電時絕緣電阻值低于整定值時系統直接切斷電源進行保護作用。

2）組合開關內部安裝漏電閉鎖裝置，該裝置在無電壓狀態下實現對開關負荷側電纜及供電設備進行三相接地絕緣狀態進行監測，如下頁圖1 所示；當負荷側供電設備及電纜絕緣降低時，保護裝置及時打開繼電器觸點，從而使開關無法送電。

圖1 隔爆組合開關主回路原理圖

3）在井下供電過程中，線路之間會產生較大電容，一旦供電系統內電容增大，供電電壓大于閉鎖檢測電壓且存在金屬接地時，供電系統內很容易產生電火花；根據查表可得，供電系統內1μF 的電容等換為70 V 引爆電壓[5]，所以設定檢測電壓應在35 V以下，既避免了電網產生電火花，又可保證人身安全。

2.2 短路保護功能

電磁啟動器的熔斷器作為隔爆開關到供電設備之間電纜的保護控制器，當開關與供電設備之間電纜出現短路時，熔斷器瞬間熔斷，從而切斷短路電流，實現選擇性短路保護的目的；傳統單體隔爆開關主要采用RT0、RL1、RM10 等型號的熔斷器作短路保護器，但是該類型熔斷器存在分斷容量不足、動作特性不匹配等確定，一旦系統出現短路電流時，短路電壓低于接觸器釋放電壓時，熔斷器熔斷時間長，無法及時分斷短路電流，導致接觸器強制性分斷短路電流而發生供電事故；而隔爆組合開關是將啟動器與自動開關合為一體，組合開關具有更好的短路保護功能[6]。

2.3 實現遠程控制

傳統單體隔爆開關當出現短路、過流時一旦接觸器觸頭發生燒毀，無法進行電源分段時，需采用饋電開關進行分斷，需人工進行操作，操作過程中很容易造成設備燒毀；而且單體隔爆開關出現故障后檢修人員需打開殼體方可查找故障源，而KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆型組合開關將多臺啟動器與饋電開關功能合二為一，從而有效保證了正常分閘需求；而且組合開關內存在故障檢測模塊，可對裝置故障源進行診斷并及時處理，同時可遠程對開關進行控制，提高了遠程控制自動化水平，降低了設備故障率。

3 結語

與傳統單體隔爆開關相比，組合開關具有功能強、穩定性好、便于集中控制管理、自動化水平高等優點，可適用于煤礦井下采掘工作面中，解決了傳統單體開關布置數量多、分布區域廣、檢修維護勞動作業強度大等技術難題；白洞礦通過對井下供電開關進行優化改造投入使用KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關后，通過6 個月實際應用效果來看，井下隔爆開關投入使用后，減少了單體隔爆開關數量達30 余臺，降低設備成本費用為47.8 萬元，而且隔爆開關安裝時占地面積小，開關供電穩定性強，特別是在不穩定供電系統中開關具有較強的保護功能，井下供電事故率由原來的19%降低至4%，大大提高了井下供電穩定性，保證了煤礦井下安全生產，取得了顯著應用成效。