楊 博

（陽泉煤業(yè)集團長溝煤礦有限責任公司，山西晉中 045300）

0 引言

隨著礦井智能化水平不斷提高，生產(chǎn)效率越來越高，井下的綜采、掘進、排水、監(jiān)控等用電設備越來越多，然而我國大多數(shù)礦井仍然在使用單體防爆開關。由于《煤礦安全規(guī)程》對單體防爆開關的個體間以及與墻體間均要留有一定的間隙，因此如果一個變電所或配電點穩(wěn)設的單體防爆開關數(shù)量較多時，需在配電點施工充足的空間[1]，而且傳統(tǒng)的煤礦單體隔爆電氣開關安全性能低，無法遠程操控，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120 個配電點，每個配電點的占地面積約為30 m2，配電點內(nèi)采用單體隔爆開關進行獨立供電。由于配電點占地面積大，造成配電硐室工程施工量大，硐室內(nèi)支護成本費用高；而且配電點內(nèi)安裝開關數(shù)量多，不僅增加了設備成本費用，開關數(shù)量多，分散區(qū)域廣，不利于檢修維護，而且傳統(tǒng)單體隔爆開關故障率高，降低了煤礦供電安全。為此，為了解決這一技術問題，該煤礦公司決定對井下配電點安裝KJZ2-1600/1140-8型組合隔爆電氣開關。

1 KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關結構參數(shù)

1.1 組合開關安全技術參數(shù)

開關安全技術參數(shù)如表1所示。

1.2 組合開關結構組成

（1）本組合開關采用該錳鋼材料制成，經(jīng)過熱處理后組合饋電具有適應性強、防振性強、防腐蝕及防爆等特點[2]。為了搬運方便，組合開關上部安裝有吊環(huán)，下部安裝牽引鉤。本組合開關主要有3個部分組成：電源接線箱設計在右側，內(nèi)部有2個主電路接線嘴及控制回路1個接線嘴；負荷箱設計在左側，內(nèi)部有5個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技術參數(shù)

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

1.3 組合開關整定計算

組合開關整定值計算公式如下：

式中：IQ為啟動器被保護范圍內(nèi)最大容量的啟動電流；∑I為其他電動機的額定電流之和。

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

2 KJZ2-1600/1140-8型礦用隔爆電氣組合開關優(yōu)點

2.1 故障跳閘及電壓監(jiān)測性能

（1）井下供電系統(tǒng)采用中性點不接地，當饋電開關漏電保護裝置監(jiān)測到供電網(wǎng)有漏電情況時，為了供電系統(tǒng)設備不被燒損，保護會及時報警并切斷電源側電源；檢修人員根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)負荷對開關保護整定值進行計算并投入[4]，當保護檢測到供電網(wǎng)內(nèi)的參數(shù)低于整定值時，饋電開關閉鎖跳閘。

（2）漏電閉鎖能夠在無電壓時對開關負荷側電纜及設備的三相對地絕緣狀態(tài)進行監(jiān)測，如圖1所示。當負荷側電纜的絕緣性下降后，保護裝置將繼電器的連鎖點斷開，使饋電開關不能合閘送電。饋電所有監(jiān)測信號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，線路間會形成較大電容，當供電網(wǎng)內(nèi)的電阻增大，供電系統(tǒng)內(nèi)的充電電壓超過閉鎖檢測電壓值時，此時如果有金屬接地，供電電網(wǎng)會產(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，因此可以計算出礦井的檢測電壓設定在35 V 以下，就可以保證電網(wǎng)不會發(fā)生爆炸，而且還要考慮設定的電壓不會對人體造成傷害。組合饋電開關安裝的漏電裝置能夠保證饋電在斷電狀態(tài)下仍對供電系統(tǒng)進行監(jiān)測。

2.2 短路保護功能

電磁啟動器的熔斷器能夠?qū)﹄姍C與啟動器間的線路起到短路保護的作用，組合饋電內(nèi)的短路保護能夠?qū)ω摵蓚鹊闹菲鸬蕉搪繁Ｗo作用，實現(xiàn)兩級保護的功能。如電機與啟動器間的線路發(fā)生短路故障后，電磁啟動器的熔斷器會燒損[7]，對負荷側電源切斷進行選擇性的保護；然而在實際生產(chǎn)中，當發(fā)生漏電后，電磁啟動器的熔斷器沒有燒損，普通饋電開關的內(nèi)的保護通常不會發(fā)生跳閘。通常普通饋電開關采用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作，導致斷電事故的發(fā)生。KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型組合開關由于采用自動開關和啟動器集合技術，組合開關能夠起到良好的短路保護。

2.3 遠距離操控

在實際生產(chǎn)中，當啟動器的接觸器觸頭發(fā)生燒損黏在一起后，此時啟動器失去了分斷電源的功能，需要饋電開關進行分斷。此時即使饋電開關周圍有人員值守，也需要較長的時間進行操作，造成設備燒損。KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆型組合開關能夠與8臺啟動器功能合二為一，該開關既能夠滿足正常分合閘需求，又能夠滿足短路事故時遠程分合閘需求[8]。該設備可以在遠程對多臺啟動器進行切換，能夠確保啟動器在帶負荷的情況下進行分斷。

3 結束語

KJZ2-1600/1140-8 型礦用隔爆電氣組合開關在煤礦中投入應用后，不僅減少了井下電氣設備安裝的數(shù)量及設備安裝施工的工程量，而且提高了井下供電穩(wěn)定性。通過實際應用效果發(fā)現(xiàn)，該煤礦公司井下采用隔爆開關后，可減少傳統(tǒng)單體隔爆電器開關安裝數(shù)量達40臺，降低設備成本費用達52萬元；每個配電點安裝隔爆開關硐室容積僅需14 m3即可，同時配電點采用隔爆電氣組合開關后，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)。