武榮峰

(西山煤電有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205)

0 引 言

隨著煤礦井下作業(yè)供電線路的不斷發(fā)展，井下電路也不斷向復雜化、集成化發(fā)展，其帶來的危險性也在增加，所以對線路的保護措施的可靠性要求就非常的重要，必須找出保護系統(tǒng)中的缺陷，不斷改進才能讓保護設備正真發(fā)揮其保護作用，讓整個煤礦的電路系統(tǒng)在安全、可靠的環(huán)境下運行。在長期的使用中發(fā)現(xiàn)ZBZ-4.0井下照明綜合保護裝置存在一定的缺陷，筆者通過原理分析找出缺陷存在的原因，并通過科技手段將其改進。

1 使用情況及存在問題

井下隔爆型ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置，輸出127V電源，可用于煤礦照明供電，也可作為信號負載的供電設備，而且擁有漏電保護和短路保護功能。其系統(tǒng)控制原理圖如圖1所示，其主要結構由保護回路系統(tǒng)、主回路系統(tǒng)和控制回路系統(tǒng)等幾個關鍵部分組成，其中保護回路系統(tǒng)分為漏電保護電路、照明短路保護電路、電纜絕緣監(jiān)測保護電路、信號短路保護電路等?！睹旱V安全規(guī)程》中有相關條例規(guī)定：煤礦信號系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，需使用擁有漏電、短路、過載保護的照明信號綜合保護系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，并加以電路保護[1]。所以ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置完全符合《煤礦安全規(guī)程》條例中規(guī)定的煤礦井下使用要求，但此保護系統(tǒng)在井下生產(chǎn)應用中，總是會發(fā)生保護插件失靈或脫落后繼續(xù)將閘門閉合送電事件，這樣整個系統(tǒng)的保護功能就完全失效，這種現(xiàn)象的發(fā)生具有很強的隱蔽性，也給整個照明和信號系統(tǒng)帶來重大安全隱患，其實這與《煤礦安全規(guī)程》中的相關規(guī)定產(chǎn)生了重大偏離，由此判定ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置存在重大功能缺陷，在結構和功能上需要進行改進[2]。

由各種電子元器件組成的保護插板，可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的各路保護功能，由于煤礦井下的工作環(huán)境的復雜性，有時出現(xiàn)保護線路插板失?；蚩刂凭€路失靈，但線路指示燈仍然顯示正常，導致在保護系統(tǒng)存在問題的情況下，操作工人繼續(xù)合閘送電。煤礦井下工作環(huán)境空間有限，巷道定壓、側壓容易使雜物掉落砸壓電器設備和電路電纜，并且井下環(huán)境濕度大，還存在大量的易燃易爆氣體，若無任何保護的線路在這種環(huán)境下工作，一旦整個電路系統(tǒng)的某一部分產(chǎn)生漏電隱患，這就會使本不該帶電的設備外殼、金屬設施、機械設備等產(chǎn)生電壓，而具有極強的危險性，甚至會因為被工作人員觸摸，發(fā)生傷亡事件，而漏電使電路的防爆性能失效，很容易將電火花和電弧暴露在無任何防爆措施的空間內(nèi)，大大增加了煤塵和瓦斯爆炸的可能性[3]。

圖1 ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置原理圖

2 保護失效原因分析

原控制系統(tǒng)原理圖。如圖2所示。

圖2 原接觸器控制系統(tǒng)原理圖

CJ為交流接觸器線圈，QA為電路啟動按鈕，TA為電路斷開按鈕，J11為保護繼電器的一組常閉觸點，CJ1、CJ2、CJ3為交流接觸器的三組常開觸點，RD1、RD2、RD3為保險，ZB為變壓器?？刂凭€路通電后，變壓器ZB首先通電，按下電路啟動按鈕QA，交流接觸器線圈CJ通電，接觸器交流接觸器的三組常開觸點CJ1、CJ2、CJ3吸合，與CJ1、CJ2、CJ3后端連接的支架燈點亮[4]。其工作流程為：電源供電-電路啟動按鈕QA-保護繼電器常閉觸點J11-交流接觸器線圈CJ-保險RD1-電源，同時常開觸點CJ4吸合，接觸器自鎖。自鎖電路控制流程為：電源-電路斷開按鈕TA-常開觸點CJ4-保護繼電器常閉觸點J11-交流接觸器線圈CJ-保險RD1-電源，使交流接觸器處于自鎖吸合狀態(tài)。根據(jù)以上流程，本電路的保護原理是使用保護繼電器常閉觸點J11的斷路來對各個線路進行保護的，根據(jù)對圖1綜合照明保護裝置的原理圖的分析可以看出，只是在線路發(fā)生過載、短路、漏電時，集成塊TI-T4才能翻轉，而使插座端子16斷電，常閉觸點J11斷開，控制系統(tǒng)回路中斷，從而交流接觸器的線圈斷電，觸點與CJ1、CJ2、CJ3后端連接的支架燈全部熄滅。但如果在保護電路失效的情況下，保護繼電器J1因無法通電而線圈不會導通，但常閉觸點J11一直處于閉合狀態(tài)。所以在保護系統(tǒng)失效的情況下，按下電路啟動按鈕QA，交流接觸器CJ仍然可以正常工作[5]。

3 技術改進

根據(jù)以上對保護原理的分析內(nèi)容可知，保護失效的狀態(tài)下還能正常通電的原因是因為使用了保護繼電器的常閉觸點，只要把此保護回路的常閉觸點更換為常開觸點或者在不改變保護原理的條件下串聯(lián)一組常開觸點，就可以解決保護失效的問題。由于ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置使用范圍非常廣泛，基本的保護原理并沒有問題，所以無需改變原有的設計原理，所以本次技術改進是在原有線路上增加一塊保護電路板，如圖3所示。

見圖1，新設計的保護電路板電源連接在KB兩端的6、7端點上，控制輸入信號兩端分別取自保護插座兩側的16、5兩個端點，將輔助繼電器J2的一組常開觸點J22串聯(lián)在保護繼電器和交流接觸器線圈之間，將保護電路板連接在電路后，保護系統(tǒng)電路連接圖如圖4。

圖3 新增保護板原理圖

圖4 改后接觸器控制系統(tǒng)原理圖

4 工作原理

正常工作狀態(tài)下，保護線路中的端點16處于高電位，端點5處于低電位，光電耦合器中裝有光電二極管，光電二極管此時導通狀態(tài)，可發(fā)射紅外線照射紅外光敏三極管，使其呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，激發(fā)三極管BG1通電，使輔助繼電器J2吸合，此時常開觸點J22導通，此時按下電路啟動按鈕QA，使交流接觸器線圈CJ導通，并自鎖，控制電路正常送電。當電路保護系統(tǒng)出現(xiàn)短路、漏電、過載的情況時，線路中的插座端點16失電，端點5一直處于低電位，因此光電藕合器中的光電二極管就會斷電，不能夠放射出紅外線，同時被紅外線照射的光敏三極管更換為高阻值輸出，致

使三極管 BG1進入斷開狀態(tài)，輔助繼電器J2線圈斷電，觸點J22斷開，因此保護繼電器J1因產(chǎn)生了故障而無法導通吸合，所以供電控制系統(tǒng)回路斷開，無法合閘，從而完成了在系統(tǒng)故障的情況下使保護系統(tǒng)發(fā)揮作用。所以在保護系統(tǒng)的原件或電路出現(xiàn)故障的狀態(tài)下，輔助繼電器J2無法獲取導通電源，不能吸合導通，觸點J22一直斷開，致使供電系統(tǒng)回路不能導通合閘[6]。

5 結 語

通過ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置進行技術性改造，在保護系統(tǒng)回路中安裝了保護電路板，利用光耦原理控制光敏三極管阻值的變化來控制輔助繼電器J2的常開觸點的通斷，從而控制交流接觸器的自鎖回路。經(jīng)改進后，在保護系統(tǒng)失效的情況下，交流接觸器CJ不再能導通吸合，有力的保障了送電系統(tǒng)的安全運行，改進后的ZBZ-4.0照明信號綜合保護裝置通過現(xiàn)場使用，對照明系統(tǒng)和信號設備保護效果良好，完全可以杜絕保護系統(tǒng)失效還能正常送電這一重大隱患。