完善耙式濃縮機(jī)電氣保護(hù)、減少電氣事故

劉 鵬

(開灤趙各莊礦業(yè)公司，河北唐山 063000)

完善耙式濃縮機(jī)電氣保護(hù)、減少電氣事故

劉 鵬

(開灤趙各莊礦業(yè)公司，河北唐山 063000)

針對(duì)洗煤廠耙式濃縮機(jī)頻發(fā)電氣短路事故導(dǎo)致全廠急停車，使煤泥設(shè)備跑水，運(yùn)輸設(shè)備被煤壓住，恢復(fù)生產(chǎn)所需時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效益的問題，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)增加液位監(jiān)控，自動(dòng)變頻排水，增強(qiáng)滑環(huán)絕緣強(qiáng)度，濃縮機(jī)高度異位報(bào)警，查找供電線路保護(hù)失效燒毀元件的原因針對(duì)性的選擇電氣保護(hù)開關(guān)并加裝漏電斷路器等改進(jìn)方法，縮小故障范圍，減少電氣元件的損壞，解決耙式濃縮機(jī)電氣事故頻發(fā)問題，避免了事故導(dǎo)致全廠長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)，確保洗煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行，增加了生產(chǎn)效益。

耙式濃縮機(jī);電氣保護(hù);減少事故時(shí)間

1.概述

開灤趙各莊礦業(yè)公司洗煤廠濃縮車間有三臺(tái)耙式濃縮機(jī)，是洗煤生產(chǎn)必不可少的重要設(shè)備。耙式濃縮機(jī)設(shè)在直徑30米，深度5米的圓錐形底面的濃縮池中，電力驅(qū)動(dòng)濃縮機(jī)旋轉(zhuǎn)把濃縮池底沉淀的細(xì)顆粒煤泥集中到圓錐形池底的中心，再由池底中心管路經(jīng)水泵將濃縮后的煤泥水排到浮選機(jī)進(jìn)行分選和回收，是洗煤生產(chǎn)重要設(shè)備之一，耙式濃縮機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，直接關(guān)系到洗煤生產(chǎn)正常與否。但在80年代初投入運(yùn)行以來，故障率較高。90%以上為電氣短路事故，而每次故障發(fā)生后，都會(huì)造成該車間斷電，其連鎖反應(yīng)是，全廠急停車，使煤泥設(shè)備跑水，運(yùn)輸設(shè)備被煤壓住，要恢復(fù)正常生產(chǎn)，需要很長(zhǎng)的時(shí)間。更為嚴(yán)重的是短路故障發(fā)生后，每次都把該設(shè)備在同一配電盤上的元件損壞，僅更換損壞的元件就要幾個(gè)小時(shí)，并且所需費(fèi)用較大，影響洗煤效率。

濃縮車間的供電情況如下：它采用1000KVA變壓器，由中央配電室經(jīng)ZLQ20—185mm2電纜，四條并聯(lián)供電，車間內(nèi)裝有100KW水泵9臺(tái)、中小型設(shè)備6臺(tái)。該變壓器還負(fù)責(zé)向全廠廣播、通訊、集控設(shè)備供電等。該變壓器是供電中心。

2.事故原因分析

濃縮池中心有一個(gè)鋼筋混凝土支柱，耙式濃縮機(jī)有一旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)臂耙架，長(zhǎng)臂耙架一端借助于特殊軸承置于中心支柱上，其另一端電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器帶動(dòng)行走輪沿池上軌道做圓周運(yùn)行，并帶動(dòng)整個(gè)濃縮機(jī)定速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。由于長(zhǎng)臂耙架做圓周運(yùn)動(dòng)，這樣在耙式濃縮機(jī)的中心，必須有一個(gè)三相四線的電氣滑環(huán)，電流通過電刷集點(diǎn)接點(diǎn)經(jīng)長(zhǎng)臂耙架上的電纜將電流引入另一端的電機(jī)。由于工作環(huán)境和一些客觀因素的影響，該設(shè)備常在滑環(huán)處發(fā)生單相短路事故。造成短路的原因有：(一)由于暴雨等天氣造成滑環(huán)絕緣材料潮濕，使滑環(huán)絕緣材料泄漏，最后導(dǎo)致燒壞絕緣，形成接地短路。(二)由于排入濃縮池內(nèi)的煤泥水中起泡劑添加過多，造成整個(gè)濃縮池液面漂浮300mm左右的煤泥泡沫，泡沫的高度達(dá)到中心滑環(huán)處時(shí)，也造成滑環(huán)間絕緣材料泄漏導(dǎo)致燒壞絕緣，形成接地短路。(三)由于排入濃縮池內(nèi)的煤泥水濃度過高，濃縮池底的沉淀煤泥過多，有時(shí)把整個(gè)長(zhǎng)臂耙架托起，滑環(huán)也跟隨上移，而電刷架固定不變，這樣使電刷插入滑環(huán)之間，形成金屬性相間短路。

3.改進(jìn)方案實(shí)施

3.1 提高滑環(huán)的絕緣強(qiáng)度，改善工作環(huán)境

(一)對(duì)該設(shè)備的滑環(huán)增強(qiáng)絕緣強(qiáng)度，由原來用的尼龍?zhí)捉^緣改用陶瓷絕緣，并增加電氣間距，提高耐壓強(qiáng)度。(二)加裝防水、防煤泥進(jìn)入滑環(huán)擋板，以減少接地故障。(三)為防止長(zhǎng)臂耙架被托起形成短路，我在控制線路中加接近開關(guān)，使長(zhǎng)臂被托起時(shí)及時(shí)報(bào)警停車，來減少相間短路故障。(四)在濃縮池液面加裝液位傳感器，當(dāng)液面煤泥泡沫超過上限時(shí)，變頻器識(shí)別液位上限超高信號(hào)，控制底流泵加大排水量，降低液面高度，防止煤泥泡沫淹滑環(huán)造成短路事故。

3.2 從限制短路電流值和切斷短路電流的時(shí)間上解決問題

該車間采用三相四線中性點(diǎn)直接系統(tǒng)，耙式濃縮機(jī)所用配電盤為BSC—6—119，在盤的正面和背面各有DZ10—250A空氣開關(guān)3個(gè)，CJ10—150A接觸器3個(gè)，JR16—20—3D熱繼電器3個(gè)，耙式濃縮機(jī)用負(fù)荷電纜是 VLV—1000，截面6mm2，電機(jī)功率7.5KW。經(jīng)過調(diào)查后分析，滑環(huán)處發(fā)生短路，造成變壓器總柜掉閘的原因是：雖然變壓器的容量較大，供電電纜的截面也較大，但因負(fù)荷電纜截面小，阻抗較大和受熱繼電器內(nèi)的電阻限流作用，經(jīng)多次接線的電阻、弧光電阻、接地點(diǎn)電阻等因素的影響，經(jīng)測(cè)算短路電流并不太大，只有幾百安培，因該設(shè)備的短路保護(hù)用DZ10—250A斷路器，它的瞬時(shí)動(dòng)作電流為10倍的額定電流應(yīng)為2500A，所以DZ10開關(guān)不能動(dòng)作，使接地故障電流長(zhǎng)時(shí)間存在。一是短路點(diǎn)因電流的作用產(chǎn)生電弧，在滑環(huán)處形成三相弧光短路。因弧光電阻較小，只有毫歐級(jí)，經(jīng)測(cè)算這時(shí)的短路電流已有2KA左右，這個(gè)電流并不能使DZ10空氣開關(guān)可靠動(dòng)作，而變壓器低壓又沒有零序電流保護(hù)，只有瞬時(shí)過電流保護(hù)，整定值為3000A，所以短路保護(hù)裝置都不動(dòng)作?？蛇@時(shí)的短路電流已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了熱繼電器的熱穩(wěn)定電流，使熱繼電器發(fā)生破壞性弧光短路。因熱繼電器安裝在配電室的配電盤上，它的短路容量很大，這時(shí)的弧光除引起自身的接觸器下口形成短路外，還會(huì)引起附近的其他設(shè)備的接觸器下口，又形成弧光短路，由于短路阻抗很小，在配電盤上的短路電流可達(dá)到1萬安以上。如果考慮短路時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)中異步電動(dòng)機(jī)影響，短路點(diǎn)的電流會(huì)更大，上萬安的短路電流會(huì)產(chǎn)生很大的破壞力并產(chǎn)生高溫，短路電流這時(shí)才使DZ10空氣開關(guān)動(dòng)作，變壓器出口總柜DW1500A開關(guān)也因超過瞬時(shí)動(dòng)作值而跳閘，250A空氣開關(guān)因受遮斷能力的限制也受到損傷，配電盤上大部分電氣元件被電弧損壞。二是在滑環(huán)外單相短路后，短路電流達(dá)不到DZ10和DW開關(guān)的動(dòng)作值，如果短路點(diǎn)可靠，沒有形成滑環(huán)的三相弧光短路，只有單相接地幾百安電流的存在，這時(shí)電路中最弱的地方就是熱繼電器。因熱繼電器內(nèi)有電阻，在單相短路電流的作用下，它會(huì)有大的有功功率損耗，表達(dá)式為P=I2R，由于電流的熱效應(yīng)，表達(dá)式為Q=I2Rt，會(huì)使熱繼電器迅速產(chǎn)生高溫，但由于熱繼電器有惰性，它的動(dòng)作時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，二次接點(diǎn)來不及切斷接觸器線圈電源，使接觸器保持吸合狀態(tài)，只有當(dāng)熱繼電器的溫度達(dá)到電阻絲容點(diǎn)時(shí)，才會(huì)切斷短路電流，在斷流時(shí)產(chǎn)生電弧，由于熱繼電器沒有滅弧裝置，單相短路電流“長(zhǎng)時(shí)間”的存在，造成熱繼電器熔化時(shí)產(chǎn)生電弧，引起熱繼電器三相弧光短路，強(qiáng)大的短路電流電動(dòng)力和高溫作用，使配電盤上6臺(tái)設(shè)備的電氣元件損壞，在事故被擴(kuò)大和損失方面與第一點(diǎn)的情況是相同的。

通過上面的分析、測(cè)算、結(jié)合發(fā)生事故后現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，造成事故的根本原因是耙式濃縮機(jī)的短路保護(hù)DZ—250A開關(guān)選用不合理，瞬時(shí)過電流動(dòng)作值太大，沒有在短路初期切斷短路電流，致使事故擴(kuò)大。較理想的短路保護(hù)裝置應(yīng)達(dá)到有選擇性、靈敏性、可靠性，保證在最短時(shí)間內(nèi)使故障設(shè)備脫離電源，使同一母線上的設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 加裝三相漏電保護(hù)器，達(dá)到超前防護(hù)的目的

近幾年投入使用的剩余電流型漏電斷路器，具有動(dòng)作靈敏，漏電電流在毫安級(jí)就可動(dòng)作，在選用短路保護(hù)時(shí)，又裝配漏電保護(hù)，三相三線通過漏電斷路器內(nèi)部的小電流互感器接負(fù)載，當(dāng)三線通過小電流互感器經(jīng)負(fù)載自成回路，三線互感電流相互抵消為零，小電流互感器二次側(cè)沒有感應(yīng)出電壓，漏電斷路器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。

在滑環(huán)處絕緣下降時(shí)，三線通過漏電斷路器小電流互感器后端出現(xiàn)漏電，三線負(fù)載自成回路的電流產(chǎn)生差異，三線互感電流不能相互抵消為零，其差異電流稱剩余電流，當(dāng)剩余電流超過額定值(一般≥30mA)時(shí)，小電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出足夠電壓觸發(fā)可控硅導(dǎo)通去驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作，在沒有形成接地短路前就切斷了電源，從而達(dá)到超前保護(hù)的作用。

4.結(jié)論

通過故障的原因、故障的過程、故障的分析結(jié)果，下一步的工作就是如何選用保護(hù)元件，使耙式濃縮機(jī)的短路保護(hù)達(dá)到合理的要求。經(jīng)查閱資料，選用帶漏電保護(hù)的DZ47型20A高分?jǐn)嘈⌒蛿嗦菲?。在改裝后，經(jīng)過2年多的運(yùn)行，在兩次因其它原因造成的滑環(huán)處短路事故中，只有DZ47開關(guān)掉閘，其它設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電氣元件沒有損壞，縮小了故障范圍，解決了耙式濃縮機(jī)電氣事故頻發(fā)問題，避免了事故導(dǎo)致全廠長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)，確保洗煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行，每年增加生產(chǎn)效益上百萬元。

Perfect Rake Thickener＇s Electrical Protection to Reduce Electric Accidents

LIU Peng

(Kailuan Zhaogezhuang Coal Mining Company，Tangshan 063000，China)

Rake thickener＇s short－ circuit accident is frequent，which results in the electrical machines the urgent stop，makes the coal slime equipment leak water，and transportation equipment is covered by coal，so the time to restore production is too long，which severely restricts production efficiency.Some methods，such as increase the circulating water system liquid level monitoring，automatic frequency conversion drainage，enhance slip ring insulation intensity，thickener highly ectopic alarm，find the reason caused power supply line protection failure and the components burned，pertinently choice electrical protection switch and install leakage circuit breakers，are adopted to narrow the fault coverage and reduce the damage of the electrical components，which solve rake thickener＇s electrical accident frequency，thus avoiding the factory long time production stop resulted from accident，ensure the normal production of coal washing，increase the production efficiency.

rake thickener;electric protection;abatement accident time

TM307+.1 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1671－3974(2012)01－0064－03

2011－11－20

劉鵬(1981－)，男，大學(xué)，趙各莊礦業(yè)公司洗煤廠機(jī)電車間主任，助理工程師。