隔爆型電氣組合開關在煤礦中的應用

摘要：ZK80礦用隔爆型電氣組合開關具有合適的檢測電壓值，漏電閉鎖性能良好，較好的選擇性短路保護性能，還可以遠距離操作，適合在煤礦中應用。

關鍵詞：防爆 組合開關 短路保護 漏電閉鎖

0 引言

近年來，我國煤礦采掘機械化的發展速度很快，采掘工作面的設備不斷增加，但所采用的配電開關基本上仍是QC、DW系列的單體防爆啟動器及饋電開關。由于機械化水平的不斷提高，一個配電點往往需要6~10臺防爆電磁啟動器，而為了布置這些啟動器需要開鑿專用峒室或加寬巷道。每個配電點所需要的峒室至少要30m2，對于年產300萬噸的特大型礦井有將近100個配電點，施工費用都很大。由于單體開關的數量多，操做維護及安裝運輸都不方便，而且造價高。ZK80礦用隔爆型電氣組合開關在煤礦中的應用解決了這些問題。

1 ZK80礦用隔爆型電氣組合開關（以下簡稱組合開關）技術數據

該組合開關的外殼系長方形焊接結構，進行箱和出線箱分別處于主殼體的左側和右側作為饋入和輸出電纜用。電源側進線箱有4個喇叭口，允許饋入外徑φ45~67mm的電纜，內設9×M16的接線柱。負載側φ35~52mm11個喇叭口，允許輸出外徑φ35~52mm的電纜，其反面有24個喇叭口允許連接外徑φ16~19mm電纜。出線箱中有24×M10和82×M16的接線柱，供連接負載、控制和檢測用。

組合開關內安裝了9塊控制元件板，用于安裝自動開關、延時元件、電氣參數檢測元件、控制和照明電源、電磁啟動器等。蓋板上有觀察窗，可以看到漏電閉鎖報警指示燈，如某控制回路發生接地故障，漏電閉鎖裝置動作，指示燈亮。

2 組合開關的主要性能

2.1 具有合適的檢測電壓值，漏電閉鎖性能良好。我國煤礦井下供電是采用中性點不接地的供電系統，一般情況下系統裝有漏電繼電器進行網絡檢測，當其絕緣電阻值低于整定值時則切斷電源實行保護。但當網絡中任何一處絕緣電阻值低于某一整定值時，整個系統將跳閘，尋找故障點頗費時間，將嚴重影響生產，所以低壓供電系統應裝設漏電閉鎖裝置。組合開關有1~8條主回路，另有3條電源線，一次接線原理見圖1所示。

其中圖1中LDB為漏電閉鎖繼電器，用作監視輸出線上接觸器斷開后負載側無電壓時的三相對地絕緣狀態。繼電器的接點與接觸器合閘回路有電氣連鎖，當線路絕緣電阻低于整定值時，繼電器的連鎖接點斷開，使該回路無法合閘。

選取檢測電壓值要保證其在正常狀態下所產生的電火花不能引起爆炸性混合物的爆炸。一般低壓供電線路較長，線路具有較大的分布電容，當線路絕緣電阻很高時，分電容兩端的電壓最終將由于充電達到閉鎖檢測電壓值，這時如發生金屬性接地，將會產生較大的電火花。從電容引爆曲線可查得分布電容為1μF時的引爆電壓為70V。考慮一定的安全系數，如選擇低于35V的檢測電壓，就能保證在任何情況下均不會引起爆炸。

另外選取檢測電壓值也要保證不發生引起人體異常的生理感受，因為安裝漏電閉鎖繼電器后，將使供電線路及設備在非運行狀態下也處于帶電狀態，電工檢修時將直接感受到檢測電壓。IEC規定的長期接觸電源電壓為不超過50V。因此，組合開關中選擇的漏電閉鎖檢測電壓應在合適的范圍之內。

2.2 具有較好的選擇性短路保護性能。電磁啟動器中的熔斷器通常作為啟動器到電動機之間這段支線電纜的短路保護，主變壓器側的饋電開關作為整個供電網絡的過流保護，對各支線來說是兩級保護。當電磁啟動器到電動機之間這段支線發生短路時，啟動器中的熔斷器應瞬時熔斷，分斷短路電流，達到有選擇性保護的目的。若熔斷器不能瞬時熔斷，用饋電開關實際上難以達到后備保護的目的。普通礦用隔爆型電磁啟動器一般都采用RT0、RL1、RM10等型號的熔斷器作短路保護。有的熔斷器分斷容量不夠，有的則是動作特性與接觸器不匹配。如RM10型號的熔斷器在660V的回路中就顯得分斷容量不夠。RL1型380V的熔斷器雖在660V的回路中分斷容量足夠，但與之配置的交流接觸器不能很好地匹配，即當發生短路時，在其短路電壓低于接觸器的釋放電壓下，熔斷器的熔斷時間將大于接觸器的釋放時間，導致接觸器強迫分斷短路電流，造成事故。

由此可見，ZK80礦用隔爆型電氣組合開關是把自動開關和啟動器集合為一體，饋電開關起到短路保護作用。過流動作值整定比較易于掌握。

3 可以遠距離操作

國家保準《礦用隔爆型電磁啟動器》中規定了隔離開關的分斷能力為1倍額定電流，顯然不能帶負荷操作。如發生意外事故時，啟動器中的接觸器觸頭產生熔焊、粘連，需要后面饋電開關迅速分斷電源時，操作人員需奔跑相當距離。即使饋電開關在附近，普通礦用隔爆型饋電開關就地操作，也需要花一定時間進行拉閘，也會耽誤事故的排除。ZK80礦用隔爆型電氣組合開關把饋電開關和8臺電磁啟動器的功能合二為一，這樣既具有普通隔離開關難以勝任的分斷額定電流的能力，又具有饋電開關分斷短路電流的性能。該組合開關采用伺服電機控制，可以方便地滿足遠距離操作，可以單臺或多臺進行正常空載切換，緊急情況下瞬間帶負荷的接通與分斷都較為方便和安全。

4 組合開關過電流動作值的整定要求

4.1 避開電動機的啟動電流，即對干線的短路保護須滿足I2≥IQ+IZ≥IQ+∑I，其中IQ是被保護范圍內最大容量電動機的啟動電流，∑I是其余電動機額定電流的總和。

4.2 IZ與自動開關保護范圍內出現的最小兩相短路電流I■■/IZ≥1.5。由于饋電開關與啟動器位于同一腔體內，不用電纜連接，即使供電的主變壓器容量很小，也易于滿足上述要求。因此該組合開關有較好的選擇性短路保護性能，熔斷器僅作為后備保護用。

5 結語

ZK80礦用隔爆型電氣組合開關在煤礦中的應用既能很好地解決了發生故障時帶負荷操作的問題，又能遠距離操作，造價低，使用方便。適合在防爆場所大規模使用。

參考文獻：

[1]國家標準《礦用隔爆型電磁啟動器》.

[2]《防爆電氣設備》.化學工業出版社.2008年出版.