曹建義

摘要：本文通過對(duì)選礦廠強(qiáng)磁選機(jī)電氣整流系統(tǒng)存在的控制缺陷進(jìn)行分析，研究制定實(shí)施可靠的改進(jìn)保護(hù)措施實(shí)現(xiàn)設(shè)備的本質(zhì)安全，為后續(xù)勵(lì)磁裝置升級(jí)改造提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)磁選機(jī);整流保護(hù);保護(hù)改進(jìn)

選礦廠平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)在選礦生產(chǎn)工藝流程中處在關(guān)鍵環(huán)節(jié)。選廠發(fā)生了一起強(qiáng)磁選機(jī)線圈接地?fù)舸┑氖鹿时┞冻鰪?qiáng)磁機(jī)電氣整流裝置控制環(huán)節(jié)存在缺陷。隨著設(shè)備本質(zhì)化安全要求不斷提升，對(duì)強(qiáng)磁機(jī)整流裝置系統(tǒng)缺陷進(jìn)行分析、改進(jìn)顯得尤為重要。

1改造前系統(tǒng)缺陷分析

目前選礦廠平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)采用的是300A/DC460V激磁線圈，通過對(duì)4個(gè)串聯(lián)線圈輸入直流激磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，由于激磁電壓高，電流大，故原設(shè)計(jì)采用不帶整流變壓器直接接入電網(wǎng)的三相整流電路。但在實(shí)際運(yùn)行中，直流激磁感應(yīng)線圈易發(fā)生因絕緣電阻值降低，連接電纜老化而導(dǎo)致的接地故障。如發(fā)生接地，會(huì)造成空氣開關(guān)跳閘，整流管擊穿等故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起火災(zāi)事故。受生產(chǎn)工藝參數(shù)調(diào)節(jié)需要，勵(lì)磁電流給定需要不斷調(diào)整，發(fā)生線圈接地?fù)舸┣闆r時(shí)電流值約在140A左右，遠(yuǎn)低于系統(tǒng)中過電流斷路器、熔斷器動(dòng)作、熔斷的設(shè)定值，電氣控制裝置不能有效起到保護(hù)作用。

2設(shè)備改進(jìn)技術(shù)分析

2.1不帶隔離變壓器的直流系統(tǒng)中，直接接入電網(wǎng)的三相整流電路，與電網(wǎng)沒有電氣隔離，供電電源變壓器中性點(diǎn)接地，對(duì)于電壓較高的直流系統(tǒng)直流輸出如發(fā)生一點(diǎn)接地，會(huì)通過物體與地形成回路，接地點(diǎn)與地電位差大則形成比較大的電流，造成事故發(fā)生。

2.2帶隔離變壓器的直流系統(tǒng)中，正負(fù)極若只出現(xiàn)一點(diǎn)接地時(shí)，因沒有構(gòu)成電流回路不會(huì)引起危害。如再發(fā)生另一極接地就將造成直流短路故障。消除強(qiáng)磁選機(jī)電氣整流系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地即發(fā)生故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備接地是本次改進(jìn)的目的。

2.3線圈線路連接的所有設(shè)備都會(huì)形成對(duì)地的絕緣電阻，任一點(diǎn)出現(xiàn)絕緣阻值下降均會(huì)導(dǎo)致絕緣故障。

2.4正負(fù)直流母線處于不同絕緣電阻時(shí)，母線對(duì)地電壓會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，但是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的影響不大：一是因?yàn)樨?fù)載的設(shè)備僅僅接受正負(fù)母線之間的電壓，這個(gè)電壓是維持不變的;二是對(duì)地絕緣電阻阻值偏大，電壓有輕微波動(dòng)，但不會(huì)使電流產(chǎn)生較大的偏移。

3改進(jìn)的原理分析

在強(qiáng)磁選機(jī)激磁線圈供電系統(tǒng)中，直流輸出需要設(shè)計(jì)為正負(fù)線路對(duì)地懸浮方可解決一點(diǎn)接地即發(fā)生故障的問題。本次系統(tǒng)改進(jìn)采用增加電氣隔離整流變壓器提高運(yùn)行安全性+絕緣監(jiān)測(cè)模塊及時(shí)判斷故障，整流柜聯(lián)鎖報(bào)警停機(jī)的方式進(jìn)行。

3.1方案框圖

3.2整流變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離，經(jīng)過隔離，初、次級(jí)只有磁場(chǎng)上的聯(lián)系，沒有電路上的聯(lián)系。

3.3增加絕緣監(jiān)測(cè)模塊IGU01A

3.3.1IGU01A是一種針對(duì)直流電源系統(tǒng)母線的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置。采用了直流檢測(cè)法進(jìn)行絕緣檢測(cè)，不會(huì)向母線注入探測(cè)信號(hào)，不會(huì)對(duì)直流母線造成任何干擾。

3.3.2IGU01A的主要功能如下：

母線絕緣檢測(cè)：檢測(cè)激磁直流輸出電壓值，直流正對(duì)地電壓，母線負(fù)對(duì)地電壓，直流正負(fù)對(duì)地電阻。定時(shí)平衡接地檢測(cè)（默認(rèn)間隔2小時(shí)）。母線間電壓低于100V時(shí)不檢測(cè)絕緣電阻。

3.3.3上位機(jī)通訊：通過485總線和上位機(jī)或監(jiān)控器通訊。

3.3.4報(bào)警繼電器輸出：當(dāng)模塊檢測(cè)到絕緣降低，或交流混入時(shí)，繼電器輸出報(bào)警信號(hào)。

3.3.5原理系統(tǒng)方框示意圖：

3.4測(cè)量原理：

IGU01A內(nèi)置平衡橋電路與機(jī)殼和大地相連，當(dāng)直流系統(tǒng)及各個(gè)線圈無接地時(shí)，通過接地檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)得的電壓為母線電壓的1/2。當(dāng)任意支路存在接地電阻時(shí)（如圖所示為正接地），將使平衡橋關(guān)系被破壞，從而改變接地檢測(cè)點(diǎn)的電壓。模塊可根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)的電壓、母線的電壓以及已知的平衡橋電阻計(jì)算出接地的電阻（R）。一旦正負(fù)母線對(duì)地電阻小于設(shè)定的報(bào)警值，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。當(dāng)回路正負(fù)都有接地，且接地電阻相同時(shí)，即形成了平衡接地。此時(shí)平衡橋關(guān)系沒有被破壞，僅根據(jù)平衡橋檢測(cè)法無法檢測(cè)出接地電阻值。這時(shí)就需要使用不平衡橋法進(jìn)行檢測(cè)，通過閉合正/負(fù)向的開關(guān)（K1/K2），形成2種已知的不平衡關(guān)系，進(jìn)而對(duì)形成的2元方程式求解，可得到正負(fù)接地電阻值。

采用以上方法可檢測(cè)直流激磁母線存在的單端或雙端接地，并能檢測(cè)直流輸出端母線平衡接地，實(shí)現(xiàn)裝置的電氣自保護(hù)功能。

4改造取得的效果

4.1通過勵(lì)磁裝置中增加隔離變壓器的改造，使直流線圈勵(lì)磁系統(tǒng)與交流供電接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔離，裝置中配置的在線絕緣檢測(cè)裝置在系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)能夠及時(shí)預(yù)警提示檢查，起到事故前的預(yù)警保護(hù)。

4.2本次強(qiáng)磁機(jī)勵(lì)磁整流裝置的缺陷分析改進(jìn)措施的實(shí)施，完善了選礦工藝設(shè)備電氣控制的本質(zhì)安全性能，為以后同類型電氣控制裝置改造升級(jí)做了技術(shù)儲(chǔ)備，提升了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]廖革文.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)的原理和應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2018-06-10.