申水旺 馮書兵

（山西潞安環(huán)保能源股份有限公司王莊煤礦，山西 長治 046031）

王莊煤礦540m水平屬于高瓦斯礦井，因而電氣設(shè)備的防爆工作特別重要。為了避免帶電開蓋所造成的危險，糾正檢修人員錯誤的作業(yè)習(xí)慣，王莊煤礦機(jī)電中心研制出啟動器開蓋報警閉鎖電路。

1 啟動器開蓋報警閉鎖電路的研制

王莊煤礦540m水平包括71、81、91三個采區(qū)，均屬于高瓦斯區(qū)域，作業(yè)環(huán)境比較惡劣，因而礦上一向?qū)γ簤m和瓦斯事故進(jìn)行嚴(yán)防死守，其中一項重要的工作就是加強(qiáng)電氣防爆管理。王莊礦只在開關(guān)上懸掛警示牌或粘貼標(biāo)識以提醒檢修人員斷電后再開蓋，需要工人高度的自覺性和責(zé)任感，管理起來比較被動，擅自開蓋難以發(fā)現(xiàn)，不好制止和糾正。

隨著540m水平的延伸，出現(xiàn)了巷道長度超過2km的9102工作面。9102工作面風(fēng)、運(yùn)兩巷長度均超過3km，且由于地質(zhì)條件的原因，坡路較長，坡度較大，有的位置甚至超過了10°，增加了工人行走、作業(yè)的疲勞感。在長度較大的工作面布置設(shè)備時，經(jīng)常會出現(xiàn)開關(guān)距離配電硐室的上級電源饋電開關(guān)較遠(yuǎn)的情況。工人在檢修開關(guān)時，不去關(guān)閉上級電源，帶電開蓋作業(yè)。帶電開蓋會使啟動器上腔內(nèi)的帶電體暴露在外部環(huán)境中，可能造成人身觸電事故，對高瓦斯區(qū)域540m水平來說，增加了煤塵、瓦斯爆炸的風(fēng)險。

為了在工人違章開蓋時及時切斷上級電源，實(shí)現(xiàn)報警閉鎖，消除可能產(chǎn)生電氣火花的危險源，便于查出違章開蓋的工人，王莊煤礦機(jī)電中心研制了一種啟動器開蓋斷電報警閉鎖電路，將其應(yīng)用在饋電開關(guān)中。

2 啟動器開蓋報警閉鎖電路的原理

該電路采用的是類似煤電鉆綜保裝置中載頻短路保護(hù)的技術(shù)，通過檢測載頻信號來使饋電開關(guān)斷電。啟動器開蓋報警閉鎖電路的核心部分是載頻電路，載頻電路產(chǎn)生的信號會使饋電開關(guān)一直保持送電狀態(tài)，一旦消失，饋電開關(guān)就會立刻跳閘。

該保護(hù)電路采用載頻保護(hù)方式，電路上始終通有固定頻率的載頻信號，一旦系統(tǒng)電路中出現(xiàn)開蓋，通過開關(guān)首先將載頻信號短路，檢測部分判別載頻信號的消失，并且給出切斷饋電開關(guān)的執(zhí)行指令。具體過程如下：

三極管BC1、電感L1、電容C9、C10、電阻R2等元件組成電感三點(diǎn)式自激振蕩器，產(chǎn)生20kHz載頻信號，經(jīng)兩路輸出：一路經(jīng)電感L2、R14、R15、C12、C13等元件與660V/1140V三相電網(wǎng)耦合；一路經(jīng)V1、V2、V3等元件放大后輸出，作為檢測系統(tǒng)回路的取樣信號。正常情況下系統(tǒng)回路由于沒有開蓋現(xiàn)象其網(wǎng)絡(luò)絕緣水平高，振蕩器所帶負(fù)載很小，C2兩端輸出電壓較高，經(jīng)V1、V2、V3放大后，使繼電器J1獲得足夠的電壓而吸合，J1繼電器工作，J1-2閉合，J1-1、J1-3斷開，允許饋電合閘。當(dāng)下級開關(guān)開蓋時，也就是K1或K2至Kn閉合通過電容接通主回路使得振蕩器停止工作，J1-1恢復(fù)閉合狀態(tài)開關(guān)報警，J1-3恢復(fù)閉合狀態(tài)饋電斷電，J1-2斷開使得饋電開關(guān)閉鎖不能送電。由于該電路保護(hù)具有閉鎖作用，所以當(dāng)饋電開關(guān)跳閘后，在排除故障準(zhǔn)備再次送電時，必須將開關(guān)的蓋板蓋好，使饋電的閉鎖電路復(fù)位才能重新送電。如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 煤礦井下啟動器開蓋報警閉鎖電路原理圖

3 煤礦井下啟動器開蓋報警閉鎖電路的應(yīng)用實(shí)踐

啟動器開蓋報警閉鎖電路在供電系統(tǒng)中的具體布置，如圖4所示，不需要另外敷設(shè)電纜，只在饋電開關(guān)里安裝煤礦井下電氣設(shè)備開蓋報警閉鎖電路，在各分開關(guān)里如信號綜合保護(hù)裝置、絞車、皮帶、水泵等開關(guān)上腔裝設(shè)行程開關(guān)和高頻電容，保證上腔未打開時電容和電網(wǎng)斷開，上腔打開時電容和電網(wǎng)耦合。各分開關(guān)中如果有一個上腔被打開，其電容就會通過行程開關(guān)和電網(wǎng)耦合，迫使煤礦井下啟動器開蓋報警閉鎖電路里的電感三點(diǎn)式自激振蕩器停振，繼電器斷開，J1-3閉合使得饋電跳閘并報警閉鎖，防止啟動器帶電狀態(tài)下開蓋。

圖2 煤礦井下電氣設(shè)備開蓋報警閉鎖電路動作原理圖

圖3 電路實(shí)物

圖4 開蓋報警閉鎖裝置在供電系統(tǒng)中的具體布置

工人在打開上圖4中任何一個分開關(guān)上腔蓋時，就會使饋電開關(guān)跳閘斷電，防止了工人帶電狀態(tài)下開蓋，根除發(fā)生觸電、瓦斯、煤塵事故的風(fēng)險，還能在饋電開關(guān)報警后，順著線路查出違章開蓋的工人，使其認(rèn)識到違章開蓋作業(yè)的嚴(yán)重性，并使其他電工受到警示。通過啟動器開蓋閉鎖報警閉鎖電路的應(yīng)用，逐步改變了違章開蓋行為多發(fā)的狀況。

啟動器開蓋報警閉鎖電路在王莊煤礦井下幾個工作面和輔助運(yùn)輸巷等作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行了試驗和應(yīng)用，其效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定，動作靈敏可靠。自應(yīng)用該電路后，發(fā)現(xiàn)了多起違章開蓋的行為，有效地遏制了帶電開蓋作業(yè)的惡習(xí)。通過該電路的應(yīng)用，能消除帶電體暴露于環(huán)境中這個重大的危險源，安全效益不可估量。

4 啟動器開蓋報警閉鎖電路的優(yōu)點(diǎn)

（1）啟動器開蓋報警閉鎖電路能防止工人帶電開蓋，杜絕了由于開蓋導(dǎo)致帶電體裸露，從而引起人身觸電、煤塵和瓦斯爆炸的事故，具有巨大的安全效益。

（2）啟動器開蓋報警閉鎖電路能很快察覺工人擅自開蓋的違規(guī)作業(yè)行為，并據(jù)此對其進(jìn)行警告和處罰，糾正其不良的作業(yè)習(xí)慣，提高了檢修人員的安全意識，也提高了該礦電氣設(shè)備防爆管理工作的水平。

（3）啟動器開蓋報警閉鎖電路具有不需增加控制線路、只需在饋電開關(guān)中安裝該電路、裝設(shè)后不影響開關(guān)功能和保護(hù)以及具有閉鎖報警功能的特點(diǎn)。

（4）該電路應(yīng)用效果良好，動作靈敏可靠，制作和改造費(fèi)用低廉，日后的維護(hù)也比較簡單，適合大范圍推廣應(yīng)用。

（5）該電路可以進(jìn)行靈活變動，經(jīng)稍微改動后可以應(yīng)用在掘進(jìn)機(jī)的隨機(jī)電纜拖移工作中。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停機(jī)后，饋電開關(guān)也同時跳閘，使隨機(jī)電纜斷電，可以使工人安全地進(jìn)行拖移。

5 結(jié) 語

啟動器開蓋報警閉鎖電路利用載頻電路、高頻電流的原理來遠(yuǎn)程控制饋電開關(guān)斷電，彌補(bǔ)了井下電氣閉鎖領(lǐng)域的空白。王莊煤礦自從采用該電路后，檢修人員帶電開蓋的違規(guī)行為也有所減少，明顯降低了瓦斯、煤塵事故的風(fēng)險，電氣防爆工作有了明顯改觀，提升了安全生產(chǎn)和管理水平。該電路有著廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)充分利用該技術(shù)，為礦井的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)做出更大的貢獻(xiàn)。