采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置及其性能參數(shù)確定研究

李林海

（山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 介休 032000）

1 采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置概述

1.1 采煤機(jī)電氣系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國的采煤機(jī)大多使用內(nèi)置隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱。這種電控箱是電氣系統(tǒng)的一個(gè)安裝載體。電工箱可以完成采煤機(jī)的總電源引入與變換、各動(dòng)力控制電纜的分線連接。同時(shí)在電控箱的前面板還可以對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行操作，例如：采煤機(jī)整機(jī)的上電與下電，電機(jī)的啟動(dòng)與停止，變頻器的上電、下電、急停、調(diào)高，運(yùn)輸機(jī)的停止等操作。通常電控箱有三個(gè)腔室，分別為接線腔、開關(guān)腔和電控腔。接電腔完成電氣系統(tǒng)的分接線工作；開關(guān)腔裝有隔離開關(guān)、真空接觸器、漏電閉鎖模塊、變頻器進(jìn)出線電抗器等原件；電控腔里面裝有主控器、遙控電源組件、變頻器等。在電控箱外還裝有濃度甲烷傳感器和操作站等[1]。

采煤機(jī)的內(nèi)部由主控系統(tǒng)及交流變頻調(diào)速系統(tǒng)組成隔爆兼本質(zhì)安全型的電控箱電氣系統(tǒng)。主控系統(tǒng)由操作站、遙控器、控制電源組件、主遙控器等元件組成，

在通常情況下交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)牽引電機(jī)組成。同時(shí)，電控箱的電機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)采煤牽引電動(dòng)機(jī)，調(diào)高電動(dòng)機(jī)各元件進(jìn)行控制以及保護(hù)，還能顯示當(dāng)前的操作狀態(tài)，運(yùn)行故障等信息。

目前，我國最常用的采煤機(jī)型號(hào)是KXJ5/1140C，額定工作電流為267.8 A，工作電壓為1 140 V。牽引電動(dòng)機(jī)與截割電動(dòng)機(jī)都為2臺(tái)，截割電動(dòng)機(jī)的額定工作頻率和額定工作電流分別為50 Hz和200 A，牽引電動(dòng)機(jī)的額定工作頻率和額定工作電流分別為83.4 Hz和40 A。系統(tǒng)中接、排線用于控制電源的引出，如圖1所示是采煤機(jī)漏電保護(hù)線路框。

1.2 主要電氣設(shè)備（如表1所示）

圖1 采煤機(jī)采煤機(jī)漏電保護(hù)線路框

表1 主要電氣設(shè)備

端頭控制站接收盒主要是處理來自左右端頭控制站的信號(hào)然后輸出相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。包括了采煤機(jī)、先導(dǎo)回路的自保接點(diǎn)、牽停、加速、牽引方向還有搖臂的升降等，瓦斯處理及漏電閉鎖組裝盒是處理來自甲烷傳感器的信號(hào)。無線電遙控接收盒是處理來自左右、無線電遙控發(fā)射機(jī)的信號(hào)輸出相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。

2 采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置工作原理及其性能參數(shù)確定

由于煤礦井下工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，采煤機(jī)在礦井下的運(yùn)行必然受到環(huán)境的影響致使設(shè)備出現(xiàn)故障，其中漏電故障是最常見的故障之一。目前采煤機(jī)的供電系統(tǒng)大多采用中性點(diǎn)不接地方式。這種方式下的供電系統(tǒng)漏電電流非常小。所以很難區(qū)分故障狀態(tài)是否正常。因此設(shè)立一個(gè)接地的檢測電源是有必要的。通過對(duì)漏電時(shí)的信號(hào)檢測，推動(dòng)后級(jí)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)保護(hù)?，F(xiàn)采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置主要采用附加直流電源式保護(hù)方法。由三相電抗器、零序電抗器、電容、直流電源、采樣電阻、電動(dòng)機(jī)、絕緣電阻、比較器等組成（如圖2所示）。

圖2 漏電閉鎖原理主電路

正常運(yùn)行狀態(tài)下，絕緣電阻相比電流大很多，采樣電阻上的電信號(hào)微小，由此看出，絕緣電阻的電阻值與采樣電阻的電壓值成反比關(guān)系，在絕緣電阻發(fā)生漏電故障時(shí)，回路形成直流回路，此時(shí)電流與電阻電壓值都變大。等絕戀儲(chǔ)值小于漏電標(biāo)準(zhǔn)電阻值時(shí)，采樣電壓值大于設(shè)備電壓基準(zhǔn)值則可判斷電動(dòng)機(jī)發(fā)生了漏電故障，漏電閉鎖的檢測電路原理與此相通。漏電閉鎖在采煤機(jī)上電之前進(jìn)行檢測，設(shè)定的阻值是繼電器阻值的3倍左右，在電阻值降到規(guī)定值3.1 kΩ時(shí)，設(shè)備執(zhí)行漏電閉鎖，當(dāng)采煤機(jī)對(duì)地絕緣電阻值到規(guī)定值的1.5倍時(shí)，解除漏電閉鎖動(dòng)作[2]漏電保護(hù)動(dòng)作值詳細(xì)參數(shù)如表2所示。

表2 漏電保護(hù)動(dòng)作值詳細(xì)參數(shù)

3 漏電保護(hù)裝置的改進(jìn)方案

對(duì)電氣系統(tǒng)保護(hù)裝置進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，可由開關(guān)電源為整個(gè)電路供電。采用兩路完全相同的24 V直流電源形成直流回路，兩個(gè)回路經(jīng)過霍爾電流傳感器的采樣之后，送到減法裝置進(jìn)行處理，然后將信號(hào)送給比較器后到PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。裝置的模塊主要有漏電檢測模塊、繼電器模塊、電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量的輸入輸出模塊與保護(hù)模塊等構(gòu)成[3]。

4 結(jié)語

了解采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置的電路圖情況及整個(gè)電氣系統(tǒng)構(gòu)造，掌握采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)以及故障報(bào)警等，以確保采煤機(jī)及其漏電保護(hù)裝置正常運(yùn)行。

[1] 卜華偉.海洋石油平臺(tái)電氣設(shè)備漏電保護(hù)措施分析[J].中國石油石化，2017（12）：23-24.

[2] 李煒懌.基于C8051F120的采煤機(jī)漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2017，45（3）：594-597；602.

[3] 王彥文，劉文軍，高彥，等.基于零序電流群體比幅比相的選擇性漏電保護(hù)新方案[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，35（3）：515-519.