真空電磁起動器在綜放工作面的應用和維護

賀亞發

（山西西山晉興能源有限公司斜溝煤礦，山西呂梁 033602）

0 引言

真空電磁起動器具有保護配置豐富、數字化程度高、電流速度雙向保護的優點，能夠保證負載設備軟起動。綜放工作面機電設備眾多，在額定電壓1140 V交流供電線路中，采煤機、前后刮板輸送機、轉載機、破碎機等設備的三相交流感應電動機均需要真空電磁起動器進行配電，起到軟起動、速度切換和保護的作用［1－3］。煤礦井下工作條件差，在溫濕度高和粉塵多的情況下，電氣設備出現故障的頻率較高，為了不影響采煤工作面的生產，提高真空電磁起動器的維修效率十分必要［4－6］。

在真空電磁起動器現場維修中，故障現象多種多樣，內部不同工作回路或不同部件引起不同的故障現象，主回路觸頭接觸不良、控制回路繼電器燒毀、機械閉鎖結構變形等均是常見的故障點［7－9］，相關文獻對這些內容進行了研究，給出了相應的解決措施，但是大部分文獻局限于故障排查與處理，缺乏對起動器原理、接線方式的描述與總結［10－11］。煤礦電氣設備維修工作中，需要維修者從設備原理出發進行思考，有利于提高檢修效率，形成科學的工作方法，本文在分析電磁起動器接線原理的基礎上，給出了常見故障的現象和檢查維修建議。

1 結構

用于煤礦綜放工作面的起動器均應滿足隔爆要求，常用的型號為QBZ－80、QBZ－120、QBZ－200，如圖1 所示，型號中Q表示電磁起動器，B 表示隔爆型，Z 表示真空，后面的第一個數字表示額定電流，第二個數字表示額定工作電壓，常用的額定電壓有380 V、660 V 和1140 V，N 表示可逆。除了電壓電流，起動器的其他技術參數還有通斷能力、極限分斷能力、電壽命和最大控制功率。

圖1 隔爆型電磁起動器型號含義

某真空電磁起動器結構如圖2 所示，起動器由隔爆外殼和真空本體組成，真空本體裝于隔爆外殼中。外殼為原型，殼轉蓋為轉動式齒口結構，殼身上部為接線箱，用以引進電源電纜和引出電機電纜，且均采取隔爆措施，以達到隔爆要求。在外殼右側有隔離換向開關的轉換手柄和停止按鈕。兩者有機械連鎖，只有停止按鈕按下后，才能搬轉手柄并打開轉蓋。真空本體所有元件都裝于底板上，其正面裝有真空接觸器、電動機綜合保護器、過電壓吸收裝置、中間繼電器和熔斷器，背面裝有隔離換向開關、變壓器及起動、停止按鈕，這些電氣元件一般無需調整或更換。

圖2 真空電磁起動器結構

2 運行原理

真空電磁起動器接線原理如圖3 所示，按照電壓等級分為主回路部分和控制回路部分，在主回路中，高壓電源從電源接頭X3、X2、X1 接入，依次經隔離換向開關Q、真空接觸器KM、電動機綜合保護器K2 連接至負載接頭D3、D2、D1，主回路出線接頭并聯的阻容電路作用是吸收負載起動時的浪涌電壓，有效減小反電動勢對回路中元件的損害。取主回路兩相電經控制變壓器TB降壓得到交流36 V 控制電源，起動時先將隔離換向開關Q切換至正轉或反轉位置，然后按下起動按鈕S2，KM1 閉合，中間繼電器K3 得電吸合，交流控制電壓經全波整流電路輸出，真空接觸器KM吸合，主回路接通，由于KM1 閉合同時輔助觸點KM2 也閉合，KM2 形成了自鎖電路，即使松開S2 后KM1 斷開，中間繼電器K3 也不會掉電斷開。由于起動器并不總是安裝在方便操作的地方，因此還具有遠程操作的功能。控制出線2 和9 分別接地或用導線相連后再接地，控制出線2和1 之間接遠程控制開關SB1，遠控時S3 打到分的位置切斷開關本身的起動按鈕回路，防止別人誤操作。遠控分閘的時候，按下本機或遠程開關任何一個停止按鈕，均可以實現斷開中間繼電器吸合線圈回路，切斷真空接觸器。控制出線8 與9 之間可接36 V的照明燈。

圖3 真空電磁起動器接線原理

3 保護與試驗功能

3.1 保護功能

電磁起動器的保護功能通過電動機綜合保護器實現。電動機綜合保護器JDB有5 個接線端子，9 號接線端子接控制變壓器的地，3、4 號接線端子接JDB 兩端，通過3、4 號端子的接通與斷開可對真空接觸器進行控制，4 號接線端子同時為保護器提供工作電源。33 號接線端子為檢漏端子，實現漏電閉鎖功能。

（1）漏電閉鎖。合上隔離開關后保護器就開始工作，首先進行漏電自檢，如果檢測到設備有漏電現象，JDB 保護器內部的繼電器不吸合，起動控制回路無法起動。33 號接線端子為檢漏端子，通過主接觸器的一對常閉觸點KM3 和中間繼電器的常閉觸點ZJ2 接到負載接頭任意一項即可，當開關合閘以后，KM3 接點和ZJ2 接點均斷開，漏電檢查回路被切斷，即使設備漏電也不會分閘，漏電保護由上一級饋電開關完成，33 號檢漏端子有兩個接頭，根據設備額定電壓選擇380 V或660 V。

（2）短路保護。保護器內有電流互感器對主回路電流進行檢測，當電流大于8 倍額定電流時判斷為設備短路，開關跳閘。

（3）斷相保護。當主回路一路或兩路電流為零時判斷為斷相故障。

（4）過載保護。當電流大于1.05 倍額定電流，小于8 倍額定電流時判斷為設備過載，延時一段時間后若仍過載，保護器斷開3、4 接點，開關分閘。過載保護具有反時限特性，延時時間與過載倍數反相關。

（5）漏電保護。漏電保護動作值根據煤礦安全規程設定，故障排除后手動復位。

（6）過壓欠壓保護。保護器內有電壓互感器對主回路電壓進行檢測，當電壓小于75%額定電壓時判斷為欠電壓故障，當電壓大于115%時判斷為過電壓故障。欠壓和過壓均會跳閘。

3.2 試驗功能

為了保護器可靠運行，起動器一般設有接觸器試驗、過載試驗、漏電閉鎖試驗等功能，試驗前應確保負載側無電。

（1）接觸器試驗。隔離開關閉合后，斷路器處于分閘位置，將試驗開關切換至“接觸器試驗” 位置，開關立即合閘。

（2）短路試驗和過載試驗。隔離開關閉合后，斷路器處于分閘位置，開關吸合后將試驗開關切換至“短路試驗” 位置，開關立即分閘。開關吸合后將試驗開關切換至“過載試驗” 位置，開關延時一段時間后分閘。

（3）漏電閉鎖試驗。隔離開關閉合后，將試驗開關切換至“漏電閉鎖試驗” 位置，開關無法合閘，顯示漏電閉鎖，試驗后手動復位。

4 故障排查與維護

4.1 故障排查思路

真空電磁起動器出現故障，檢修人員到達現場后，不急于尋找故障點，應按照“望、聞、問、切” 的順序了解設備基本信息、故障前后的表現、現場的運行環境，對該設備及故障類型有大致的判斷，然后進行故障排查。“望” 指的是觀察該電磁起動器的銘牌和接線方式，了解基本設備類型、參數、電源和負載等信息；“聞” 指的是聽現場設備有無異響，振動、摩擦、放電等均會發出特定的聲音；“問” 指的是詢問故障發生時現場工作人員故障發生前有無設備頻繁啟動、故障發生時有無火花、氣味等現象；“切” 指的是檢查控制回路，按下相關按鈕、繼電器等元件。故障排查一般按照下面的順序和方法。

（1）斷電后直觀檢查明顯故障點。斷電后，觀察主電路的觸頭、熱元件、熔斷器，控制電路的接頭、觸點、線圈，除了電路故障，機械故障也容易直接觀察出來，電磁起動器容易損壞的機械部件有連鎖機構、傳動裝置、銜鐵等。

（2）通電后萬用表檢查控制電路。斷電檢查沒有結論時，可通過切斷主回路，控制回路通電測量的方式檢查，檢查前應將轉換開關和控制器切至零位，用萬用表檢查電源電壓、控制電路的動作順序。

（3）利用儀器儀表測量電壓、電流、電阻等參數。前面兩個階段均沒有結論，可以考慮用兆歐表、鉗形電流表、校驗燈等儀器儀表檢查線路或元件的電參數，常用的測量方法有電壓分段測量法、電阻分段測量法和短接法。

4.2 常見故障及維修

電磁起動器的檢修從主電路開始查找，從隔離換向器位置、線路、觸頭到熔斷器依次檢查，若主電路沒有問題再檢查控制回路的線圈、連鎖觸點和接頭等，常見的故障現象和建議處理方式總結如下。

（1）電源正常，起動器不起動。出現這種現象后重點檢查的部件為熔斷器接觸面、JDB 的中間繼電器、隔離開關是否到位。

（2）啟動力度小。電磁鐵無法將銜鐵吸合到位，變壓器發出很大的嗡嗡聲，重點檢查輔助觸點KM2 接觸是否不良、整流橋是否損壞、電磁鐵和銜鐵之間是否有螺栓等異物卡住、控制變壓器抽頭是否選擇正確、電磁鐵是否匝間短路、真空度是否下降。

（3）負重啟動。出現這種情況的原因是保護器設置的電流較小，應適當增大電流整定值。

（4）開關動作緩慢。開關分閘動作時間取決于分閘彈簧的彈力，分閘彈簧卡澀、控制電壓過低均會導致分閘彈簧力度不足，檢查控制電壓是否達到36 V，或向卡澀部位涂抹二硫化鉬潤滑油脂。

（5）噪聲大。開關動作時噪聲大是由于電磁鐵吸合面銹蝕、安裝面不平、短路環斷裂等原因導致，不平位置增加墊片可緩解噪聲問題。

（6）線圈燒毀。接觸器吸合之后KM1 輔助開關沒有打開、控制電壓過大均會導致線圈燒毀，更換線圈后應檢查輔助開關位置和控制電壓。

5 結束語

真空電磁起動器具有漏電保護、過載保護、短路保護、欠壓過壓保護等功能，在運行前還提供了短路試驗、過載試驗、漏電閉鎖試驗等功能。真空電磁起動器集饋電、啟動、轉換和停止為一體，具有價格低、配電設備集中控制、體積小、重量輕、保護功能齊全的優點，在綜放工作面應用后取得了良好的效果。本文結合真空電磁起動器的原理，給出了故障檢查的一般思路、常見故障現象及其維修建議。針對不同故障情況，維修的方案應具有針對性，盡可能恢復故障前的狀態。在維修完畢后，維修者必須和操作者配合通電試運行，最后分析故障根本原因，并做好記錄，防止類似事故發生。