煤电钻综合保护装置的原理与分析

煤电钻综合保护装置的原理与分析

(113001)　煤科总院抚顺分院　缪亚新　姚永辉

摘要介绍了煤电钻综合保护装置的发展过程、工作原理及特点。

关键词煤电钻保护电路

1　前言

虽然在采掘工作面大量使用的煤、岩电钻的电源电压不高、功率不大,但其工作环境十分恶劣,空间狭小,碰、砸的机会非常多,电缆较细又多磨损,工作时经常与人直接接触,通用的漏电继电器有一定的使用条件,且需要一定的使用知识,所以过去常常发生工作面触电事故。针对这种具体情况,我国开发研制了使用方便专门用于保护煤、岩电钻作业安全的煤电钻变压器综合保护装置(简称为煤电钻综保)。

2　煤电钻综保的发展过程

煤电钻综保是将磁力起动器、电源变压器及漏电和短路保护等合为一体的保护装置。早期的煤电钻综保只有磁力起动器和在电钻正常工作状况时的漏电保护部分,其电气线路根据工作面用煤电钻的具体条件,对电网的电容电流不进行补偿;漏电保护部分是采用电阻和三极管等组成附加直流电源的漏电保护电路。由于这种装置在使用时对电网的绝缘不能进行监视,因此这种煤电钻综保的保护是不够完善的。后来进一步研究改进,增加了起动控制部分,也叫先导电路。即在按下煤电钻手柄开关后先接通先导电路,在控制127V的主电源接触器还没闭合向煤电钻供电时,先对包括煤电钻在内的电网对地绝缘电阻进行检查,只有这个电网的对地绝缘电阻正常且无短路,方能接通包括磁力起动器在内的主电路向煤电钻供电,否则磁力起动器不能接通,主电路没电,显然这种保护更完全也更安全了。此外,对短路保护也由采用单一的最经典的熔断器改进为再增加载频短路保护部分,使保护更为可靠。

3　煤电钻综保的工作原理

目前,常用的ZZ8L24102 型煤电钻综保装置是由北京煤炭矿用设备厂生产的,其原理如附图所示。它由主回路、起动保护部分、漏电保护部分和过载保护部分等组成,适用于660V和380V两种供电电压。

(1)主回路

由隔离开关1K,一次侧熔断器1RD、2RD,主变压器Z B,二次侧熔断器3RD、4RD,热断电器RJ和交流接触器CJ等组成。

(2)起动控制电路

当闭合手柄开关2K时,接通下述先导电路:+20V→D13→电缆b相→手柄开关2K(b相)→电钻绕组(b→c相)→手柄开关2K→电缆C相→CJ4和CJ5的常闭接点→R8→D14→1J线圈→3J2的常开接点→0V。

先导电路在煤电钻还没有运行时,预先检查电缆是否存在短路,防止短路状态下开钻,并可以实现煤电钻的远距离起动和停止。

(3)短路保护电路

采用载频检测保护方式。其原理是无论电钻电缆是否送电,上面始终带有一个固定频率的载频信号,一旦电缆出现短路则首先将这个载频信号短路,并通过检测装置判别载频信号的消失,给出切断电源的执行指令。

短路保护电路由于具有闭锁作用,所以当短路保护动作之后,在排除故障并准备再一次送电时,必须先断开隔离开关将控制电源瞬时断开,使闭锁电路复位后方可再次工

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1998年第4期 煤　矿　机　械

ZZ82410煤电钻综合保护装置工作原理图

作。

(4)过载保护电路

煤电钻在运行过程中常常发生堵转或过载,本综保采用热继电RJ作为过载保护元件,整定值为14A。正常时RJ的接点是闭合的。当电钻过载时,串接于CJ线圈回路中的RJ常闭接点断开,CJ回路断开释放,使主电路断电。

(5)漏电保护电路

该装置漏电保护系统采用127V网路电源直接检测方式。由D1～D3、R1～R4以及直流继电器2J等主要元件组成。

检测回路是:127V电源(三相)→R4→L ED1→2J→地→电网绝缘电阻→127V 电源。

(6)保护装置动作试验电路

该电路包括短路动作试验和漏电动作试验,分别由SK2、C10和SK1、R22组成。按下试验按钮时,SK1或SK2闭合,人为模拟2种故障状态,装置应可靠动作并给出灯光信号指示。

(7)低压电源部分

控制电源由127 32V、515V控制变压器,经D4～D7整流,R5、C1滤波以及经B G1、W D等简单的串联式稳压电路后供出。其中515V交流电源经D22整流后供发光二极管用。

(8)信号回路

信号灯的电源由控制变压器KB的5V 绕组经D22整流后供给。其中绿色信号灯表示该装置带电和煤电钻的工作正常,黄灯不亮表示发生了短路故障,红灯亮表示发生了漏电。

通过上述分析,还应指出,接在电钻前的电缆相间虽未短路但绝缘应不低于2k8,否则装置中的先导电路就可能接通,发生煤电钻自起动现象,这是十分危险的。应当提醒综保的设计者因这种设备用于十分危险的地方,所以应保证先导电路的工作电流在本质安全电路允许的范围之内。

作者简介　缪亚新,55岁,高级工程师,1964年毕业于北京矿业学院机电系机电专业,发表论文多篇。

(收稿日期:1998—01—28)

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・ 煤　矿　机　械 1998年第4期