淺談煤電鉆的綜合保護裝置

摘 要:煤電鉆因其適用范圍廣，操作方法簡便，在煤礦井下使用較為普遍。但因受井下工作環境的影響，工作時經常和人接觸，雖然采用了l27V專用電源．但因漏電、短路造成操作人員觸電和引爆瓦斯事故仍時有發生。為了使煤電鉆更好的為礦井生產服務，我國開發研制了使用方便專門用于保護煤、巖電鉆作業安全的煤電鉆綜合保護裝置(簡稱為煤電鉆綜保)，煤電鉆綜合保護裝置在使用過程中，不僅提高了綜保的安全運行性能，而且還為礦井的發展帶來了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞:煤電鉆綜合保護裝置

中圖分類號:TD421.1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0124-01

1 煤電鉆綜合裝置概述

煤電鉆綜合裝置是由隔爆外殼、機芯、干式變壓器所組成的三合一式礦用隔爆型電氣設備，主要用于井下127V手持式煤電鉆的供電、保護與控制。煤電鉆的額定電壓是127V，是由工作面配電點的干式變壓器將采區變電所輸送的660V(或380V)電壓變成127V，通過150～200m長的橡套電纜向煤電鉆供電。為了解決降壓、起動與煤電鉆不工作時電纜不帶電以及對動力設備的安全保護等問題，將隔離開關、變壓器、磁力起動器及各種保護裝置組合在一起的專用配套設備就是煤電鉆綜合保護裝置。它具有對煤電鉆的遠方停、送電控制和短路、漏電、過負荷保護。

2 煤電鉆綜合保護裝置的作用和特點

2.1 煤電鉆綜合保護裝置的作用

煤電鉆圓筒形的外殼及轉蓋具有隔爆的作用。外殼上部有一接線箱，其作用是引進和引出電纜。外殼的右側裝有操作隔離開關的手柄，為送電、斷電的操縱工具。按鈕是檢查短路、漏電等保護系統是否有效的裝置。閉鎖螺栓是保證隔離開關，在閉合狀態下不能開轉蓋得裝置，轉蓋上方有一透視鏡，可以從外面觀察哄、綠、黃色狀態指示燈得亮、熄情況來判斷發生故障的性質。黃燈亮表示接通電源，電鉆起動綠燈亮，紅燈亮表明電路中某個環節發生漏電或短路等故障不能正常送電。滑撬是移動設備時，拖拉方便。

2.2 煤電鉆綜合保護裝置的特點

(1)重量輕，使用方便。它把原來的分散的隔離開關、變壓器、漏電保護及磁力起動器總重200kg以上的四臺設備，壓縮組裝成只有95kg的一臺設備。

(2)采用先導控制回路可以遠方操作電鉆，同時在電鉆不工作時電纜不帶電。當煤電鉆手把開關合閘時，通過先導控制回路的作用，使150m之外的綜合保護裝置里的主接觸器吸合，而后電纜通電使煤電鉆能夠起動。當煤電鉆手把開關分閘時，電鉆停轉后通過先導控制回路的作用，使綜合保護裝置的主接觸器分離，而電鉆電纜不帶電。這樣在煤電鉆電纜發生意外損壞時，不會發生事故。

3 煤電鉆綜合保護的工作原理

保護裝置由主電路、先導回路、保護電路等部分組成，具有短路保護、漏電保護、過載保護等保護功能。

3.1 主電路

由隔離開關S、一次熔斷器F1、F2、主變壓器ZB、二次熔斷器F3、F4、交流接觸器CJ及熱繼電器RJ等部分組成。

3.2 先導回路

由KB變壓器的一組次級繞組、先導變壓器T2及其它元件組成;當煤電鉆開關閉合后，KB變壓器次級的一組20V電壓經交流接觸器CJ的一組常閉觸頭、先導回路變壓器T2與負載構成回路;T2的副邊感應出電壓，此電壓經R10、D9、DW1整流穩壓后，若大于R6、R7的分壓，則U1輸出高電平，繼電器JK吸合，觸點閉合，CJ線圈得電吸合，其常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，負載得電工作;負載電流流過先導變壓器T2線圈，其次級感應出的電壓經R10、D9、DW1整流穩壓后，以維持繼電器JK的吸合，直至負載斷開為止。

3.3 煤電鉆綜合保護裝置的保護功能

3.3.1 短路保護功能

短路保護能夠在發生短路時，迅速切斷電源‘其短路自鎖部分，可在線路不帶電發生短路時，將開關閉鎖，不能送電，從而避免了短路電流引起的危害。它分為短路閉鎖和短路斷電兩種保護。短路閉鎖(煤電鉆不工作時)采用載頻檢測原理，短路斷電(煤電鉆啟動后)采用電流變化率檢測原理，變壓器一次、二次側均設置熔斷器作短路的后備保護。

(1)短路閉鎖保護。煤電鉆不工作時，由電感三點式自激振蕩器向檢測線路上始終加一個固定頻率(約為20 kHz)的載頻信號．電纜出現短路，電網相問阻抗降低，振蕩器因負載過重而停振，通過檢測電路將信號送給CPU，CPU發出切斷電源的執行命令，并進行閉鎖。

(2)短路跳閘保護。當煤電鉆正常工作后，采用電流變化率短路檢測原理和改進的快速斷電技術，實現短路快速斷電。基于電流變化率的短路檢測技術，是利用線路或用電設備發生短路時，線路電流將發生突變的原理．采用單片機檢測這一變化率，當電流變化率超過規定值時，單片機發出指令，切斷供電電源并進行閉鎖。

3.3.2 漏電保護功能漏電保護能在電網對地絕緣電阻降到危險值時，或發生人身觸電還沒有感覺時，自動切斷電源，防止漏電和產生火花，此保護在負載供電后起作用。當出現單相接地或單相絕緣下降到規定值以下時，由R37～R39構成的中性點電壓升高，此電壓經R5、R8分壓;當此電壓超過比較值時，U1的2腳輸出高電平，U2的7腳跟隨輸出高電位，經R24保持，即閉鎖了電路，同時又經過R21點亮了漏電指示燈;U2的7腳電壓經D5加到U2的13腳，使U2的14腳輸出低電平，繼電器JK失電，觸點斷開，實現漏電保護。

3.3.3 過載保護功能

過載保護能能在煤電鉆發生過負荷并在超過允許過負荷時間時，切斷電源，避免煤電鉆電動機燒毀。該保護系統由三相電流互感器、A／D轉換器、CPU及外圍電路組成。在電鉆啟動或運行過程中，由三相電流互感器將檢測到的電流信號經A／D轉換器轉換成數字信號送給CPU，CPU對采集的信號進行分析、計算．并與設定值進行比較，若煤電鉆無故障存在，電鉆正常運行。若運行過程中出現過載或斷相故障，CPU發出指令，切斷電源，煤電鉆停止運行。

4 結論

總之，隨著科技技術的不斷發展，煤電站綜合保護裝置會越來越來廣泛地應用于煤炭生產，并成為煤炭生產不可缺少的生產工具之一。煤電鉆綜合保護裝置的應用不僅能為礦井節約資源，而且也能降低煤電鉆的故障，從而減輕工人的維修強度，并保證了采掘工作面的正常運轉，為煤礦生產任務的順利完成奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1]武予魯.煤電鉆及照明變壓器綜合裝置的工作原理與使用[M].北京:煤炭工業出版社，2001.

[2]趙德奇，孔凡明，盧德波.煤電鉆電動機綜合保護裝置的研制[J].山東煤炭科技，2005，1.

[3]鄭慶新，賈傳圣.煤電鉆綜合保護裝置的使用現狀及ZB一2．5新型綜合保護裝置的應用[J].煤礦安全，1997，10.